無水氫氟酸回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐出氣管路的設(shè)計(jì)分析

常志強(qiáng)（多氟多化工股份有限公司，河南焦作 454191）

無水氫氟酸回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐出氣管路的設(shè)計(jì)分析

常志強(qiáng)
（多氟多化工股份有限公司，河南焦作 454191）

反應(yīng)爐出氣管路受到反應(yīng)爐內(nèi)粉塵、無水氫氟酸的影響，容易損壞、積塵。這就要求出氣管路的設(shè)計(jì)要充分考慮反應(yīng)爐及無水氫氟酸的特點(diǎn)，使出氣管路更加符合生產(chǎn)要求，保證出氣管路能夠順利輸送無水氫氟酸。

無水氫氟酸；回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐；出氣管路；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

反應(yīng)爐生產(chǎn)的氟化氫氣體還沒有經(jīng)過處理，含有較多的粉塵，大量粉塵通過反應(yīng)爐出氣管路，將會(huì)聚集于管壁，久而堵塞出氣管路，導(dǎo)致氟化氫氣體不能有效輸送。而且氟化氫氣體還有高腐蝕性，使出氣管路受到腐蝕，長期將造成出氣管路損壞，嚴(yán)重則引發(fā)安全生產(chǎn)事故，給企業(yè)和員工造成損失。因此，反應(yīng)爐的出氣管路設(shè)計(jì)需要結(jié)合無水氫氟酸的生產(chǎn)特點(diǎn)、反應(yīng)爐的特點(diǎn)等，提高出氣管路設(shè)計(jì)的合理性和耐用性。

1 無水氫氟酸的特點(diǎn)與生產(chǎn)工藝分析

無水氫氟酸的生產(chǎn)原料主要包括98%濃硫酸、螢石粉、發(fā)煙硫酸，生產(chǎn)流程是反應(yīng)爐-洗滌塔-冷凝器-儲(chǔ)槽-精餾塔-脫氣塔。其中反應(yīng)爐的爐頭溫度是120～200℃，壓力-5mmH2O[1]。精餾塔和脫氣塔用-15℃的乙二醇作為冷媒。螢石粉在生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量高溫?zé)焿m。發(fā)煙硫酸、濃硫酸本身屬于強(qiáng)酸、高腐蝕性的物質(zhì)，在回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐高溫環(huán)境下與螢石粉反應(yīng)后，會(huì)產(chǎn)生高腐蝕性的氟化氫氣體及其他物質(zhì)，如二氧化硫、二氧化碳、氟化硅等。氟化氫氣體經(jīng)出氣管路輸送到洗滌塔、冷凝器等設(shè)備中，經(jīng)洗滌、冷凝等處理后，形成無水氫氟酸。除此以外，同產(chǎn)出的氟化硅、二氧化硫等物質(zhì)經(jīng)過處理后，可形成石膏、氟硅酸等副產(chǎn)品[2]。反應(yīng)爐內(nèi)產(chǎn)出的氟化氫氣體無色，易溶于水，屬于不可燃?xì)怏w。氟化氫氣體具有高腐蝕性的特點(diǎn)，可導(dǎo)致玻璃、金屬、含硅物質(zhì)等材料產(chǎn)生腐蝕、損壞。氟化氫氣體吸入人體后可以引起肺部炎癥、支氣管炎癥等疾病，嚴(yán)重則導(dǎo)致窒息死亡。

2 回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐出氣管道功能設(shè)計(jì)分析

回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐處于高溫、負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，而與回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐直接連接的是出氣管路，出氣管路的另一端連接的是洗滌塔。那么在這一段間的出氣管路必須要保證回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐的負(fù)壓、高溫運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境，并能夠起到安全、順利輸送氟化氫氣體、其他氣體和粉塵等物質(zhì)的作用。連接反應(yīng)爐的出氣管道應(yīng)采用平衡管線設(shè)計(jì)方法，保持與反應(yīng)爐連接的端口適應(yīng)負(fù)壓環(huán)境。一般會(huì)采用多段平衡管線設(shè)計(jì)，并在平衡管線中裝有人工控制的閥門，以方便控制輸送的氣流和壓力。多段設(shè)計(jì)的方法能夠?qū)艿肋B接的反應(yīng)爐出氣口、洗滌塔進(jìn)氣口壓力進(jìn)行控制，從而保證回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐的負(fù)壓運(yùn)行狀態(tài)，也保證了洗滌塔進(jìn)氣的壓力。除此以外，為能直觀地觀察管道氣流情況，還需要安裝儀表點(diǎn)，監(jiān)測管道溫度、壓力等參數(shù)值。從而使回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐到洗滌塔之間，完成對(duì)各種氣體的壓力、溫度的控制。

3 出氣管路材質(zhì)選用分析

從無水氫氟酸的生產(chǎn)流程、氟化氫氣體的特點(diǎn)等可以看出，出氣管道必須具有耐高溫、耐腐蝕的特點(diǎn)。一般會(huì)選用鋼襯四氟管，鋼襯四氟管有很強(qiáng)的耐高溫性、耐腐蝕性。在化工工業(yè)生產(chǎn)中，鋼襯四氟管廣泛用于氯氣、硫酸、混酸等高腐蝕性氣體、液體的輸送。而且鋼襯四氟管能夠適應(yīng)惡劣的環(huán)境，如高溫（＜150℃）、負(fù)壓等環(huán)境條件[3]。但鋼襯四氟管無法在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行改造、加工等操作。因此，鋼襯四氟管應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)密的計(jì)算、精確的設(shè)計(jì)，防止出現(xiàn)安裝時(shí)接口連接不密、端口不吻合等情況出現(xiàn)，進(jìn)而造成漏氣，引發(fā)安全事故。

4 出氣管路安裝設(shè)計(jì)分析

由于回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐的出氣管道材料選用鋼襯四氟管，而這一材料的管道不可現(xiàn)場切割、改造等操作，這就要求只能將生產(chǎn)的成品運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行安裝。那么在運(yùn)輸、安裝的環(huán)節(jié)中，需要考慮運(yùn)輸?shù)姆奖阈?、安裝的準(zhǔn)確性。首先要對(duì)制造單位給的設(shè)備裝配圖進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)場場地情況，確定反應(yīng)爐、洗滌塔等設(shè)備的安裝位置。一般而言，為保證反應(yīng)爐內(nèi)的氟化氫氣體及其他氣體能順利輸送到洗滌塔，要求反應(yīng)爐的出氣口、洗滌塔進(jìn)氣口的安裝必須處在同一豎直平面內(nèi)?；剞D(zhuǎn)反應(yīng)爐每天都會(huì)生產(chǎn)大量的氟化氫氣體，當(dāng)然也會(huì)伴有大量的煙塵。這些煙塵在洗滌之前經(jīng)過出氣管道，將會(huì)造成管道內(nèi)積塵，堵塞管道。因此，出氣管道需要設(shè)置為一定的坡度，而且坡向洗滌塔，那么對(duì)于坡向所造成的角度必須經(jīng)過精確計(jì)算。根據(jù)出氣管道功能設(shè)計(jì)，對(duì)反應(yīng)爐出氣口到達(dá)洗滌塔進(jìn)氣口之間的縱向距離、橫向距離、高差等參數(shù)進(jìn)行精確計(jì)算。為能夠準(zhǔn)確、直觀地觀察管道以及管道內(nèi)氣體溫度、壓力等情況，手控閥門、儀表這些輔助的儀器應(yīng)盡量接近出氣管道的反應(yīng)爐端口位置，以便操作。

5 結(jié)束語

無水氫氟酸回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐多處于高溫、負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行，而且生產(chǎn)的原料為濃硫酸、無煙硫酸等高腐蝕性的物質(zhì)，生產(chǎn)的氟化氫氣體本身也是高腐蝕性。那么在出氣管道的設(shè)計(jì)方面，功能、材料選擇應(yīng)該結(jié)合溫度、物質(zhì)的腐蝕性都必須納入考慮中。而且螢石粉可產(chǎn)生煙塵，容易堵塞管道，因而管道的設(shè)計(jì)應(yīng)形成一個(gè)適當(dāng)?shù)钠露龋⒛軌蚓S持反應(yīng)爐的負(fù)壓運(yùn)行狀態(tài)。從整體上的設(shè)計(jì)來講，主要是結(jié)合生產(chǎn)工藝特點(diǎn)以及生產(chǎn)原料、生產(chǎn)過程產(chǎn)生的物質(zhì)等來進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證出氣管路的設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)要求。

[1] 侯利芳.論無水氟化氫反應(yīng)爐內(nèi)的腐蝕防護(hù)改造[J].無機(jī)鹽工業(yè)，2015，47（8）：73-75.

[2] 丁運(yùn)玲.無水氫氟酸生產(chǎn)工藝改進(jìn)研究[J].石油和化工設(shè)備，2015，18（8）：82-84.

[3] 王軍善.無水氟化氫生產(chǎn)反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備選擇[J].石油和化工設(shè)備，2014，17（1）：60-62.

Design and Analysis of the Outlet Pipe of the Hydrofluoric Acid Rotary Reactor

Chang Zhi-qiang

The outlet pipe of reaction furnace is affected by dust and anhydrous hydrofluoric acid in the reaction furnace，which is easy to damage and dust.This requires the design of the outlet pipe to give full consideration to the characteristics of the reactor and anhydrous hydrofluoric acid，the outlet pipe is more in line with production requirements，to ensure smooth delivery of anhydrous hydrogen fluoride pipeline.

anhydrous hydrofluoric acid；rotary reaction furnace；outlet pipe；design points

TQ124.3

A

：1003-6490（2016）12-0057-01

2016-11-26

常志強(qiáng)（1976—），男，河南焦作人，助理工程師，主要從事無機(jī)氟化工無水酸研究及氟資源的綜合利用工作。