无水氟化氢工艺操作规程教案.docx

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无水氟化氢工艺操作规程教案

反应岗位工艺操作规程

一、岗位任务及管辖范围

1、岗位任务：

本岗位的主要任务是将来自原料酸罐区的98%硫酸送到吸收塔后进入洗涤塔，将发烟酸输送到混酸槽，与从硫酸洗涤塔回流来的混酸酸进行混合后进入反应转炉与氟石粉进行反应．

2、管辖范围：

操作室内的DCS原料计量页面、反应粗制页面，硫酸、发烟酸计量，反应转炉，外混器，失重秤，运粉搅龙，洗涤塔等设备及其连接的管道，均由巡检配合反应岗位实行维护保养及正常操作。

二、生产原理及工艺流程

1、产品及物料的物化性质

萤石粉

萤石又称氟石，是一种天然的化石，萤石粉。

化学成分：

CaF2。

比重3.18。

晶体结构：

晶胞为面心立方结构，每个晶胞含有4个钙离子和8个氟离子。

常见颜色：

绿、蓝、棕、黄、粉、紫、无色等。

AHF生产用氟化钙的质量标准：

水分（烘干后）

≤200ppm

100目透过率

≥80%

氟化钙

≥97%

二氧化硅

≤1.5%

碳酸钙

≤0.5%

98%浓硫酸

98%浓硫酸是一种无色无味油状液体。

其中浓硫酸H2SO4的质量分数为98.3%，其密度为1.84g·cm-3，其物质的量浓度为18.4mol·L-1。

98.3%时，熔点：

10℃；沸点：

338℃。

硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。

浓硫酸溶解时放出大量的热。

98%浓硫酸为不挥发，有吸水性（可做干燥剂），有脱水性（化学性质，使有机物炭化）和强腐蚀性。

AHF生产用浓硫酸的质量标准：

外观

无色油状液体

硫酸

≥98%

105%浓硫酸

发烟硫酸为无色油状液体，有强烈刺激臭，可与水以任何比例混合，并放出大量热。

具有极强的脱水、氧化与磺化作用。

当它暴露于空气中时，挥发出来的SO3和空气中的水蒸汽形成硫酸的细小露滴而冒烟，所以称之为发烟硫酸。

20％发烟硫酸意即含游离三氧化硫20％;每100kg的20％发烟硫酸相当于104.5kg100％硫酸,故又称104.5％硫酸。

AHF生产用发烟硫酸的质量标准：

外观

无色油状液体

硫酸

≥104.5%

2、生产原理：

本项目无水氟化氢的生产采用通用的浓硫酸分解萤石矿粉的生产工艺,以萤石粉、浓硫酸、发烟硫酸为原料，在外加热的回转反应炉内进行反应制得氟化氢粗品,其反应原理可以用下列化学反应方程式表示：

A、主反应：

CaF2+H2S04=CaSO4+2HF↑

本反应过程要求控制好一定的反应温度和配比，通过调节发烟硫酸的加入量，控制系统中的水分，避免水分过高对系统造成的腐蚀等影响。

B、可能发生的副反应的化学方程式为：

SO3+H2O=H2S04+热量

SiO2+4HF=2H2O+SiF4

CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2

H2SO4+HF=HSO3F+H2O

SiF4+2HF=H2SiF6

CaS+H2SO4=CaSO4+H2S

H2S+H2SO4=S+2H2O+SO2

Fe+2H2SO4=FeSO4+2H2O+SO2

Fe+H2SO4=FeSO4+H2

3、工艺流程

来自原料酸罐区内合格的硫酸经过滤器用泵计量后送至硫酸吸收塔，吸收全系统外排废气中的HF，而后进入洗涤塔，洗涤反应转炉来的粗制气体夹带的粉尘及重组分，而后进入洗涤循环槽，通过洗涤循环泵将硫酸送入洗涤塔洗涤反应转炉来的粗氟化氢气体，一部分进入混酸槽与发烟硫酸混合，使SO3水解成硫酸，后进入反应转炉。

烘干后的萤石粉经大料仓进入失重秤，经运粉螺旋送入外混器，在外混器中与混酸均匀混合后进入反应转炉。

两种物料以萤石粉为基准。

按照萤石粉：

（硫酸＋发烟硫酸）＝1：

1.1-1：

1.25的比例均匀地连续不断地加入反应炉内；两种原料在外加热的回转反应转炉内，从炉的前端至后端，经预热混和段，反应段、烘干段、最后残渣由炉尾的出渣绞龙排出，进入运渣绞龙。

残渣在运渣绞龙内与圆盘喂料机所加生石灰进行中和反应，混合反应后的干渣，经斗式提升机提至干渣料仓贮存，作为生产粉刷石膏的原料或水泥原料。

在反应转炉内生产的HF气体，以及水分、硫酸等其它气体，由反应转炉的后端带着较高的热量流向炉的前端，由导气箱管出来进入洗涤塔，与硫酸、洗涤酸之间进行了传热、传质的过程，为物料的反应带来了积极的效果。

从反应转炉来的炉气含HF、SiF4、H2O、H2S、SO2、SO3、S、CO2、H2等气体和硫酸酸雾及气流夹带的固体残渣，水份经洗涤后随着洗涤酸返回反应转炉内，其混合气体含微量残渣进入硫酸洗涤塔底部，与从上部来的硫酸液酸进行逆向接触，进行传质、传热、除去炉气中的H2O、酸雾和微量的固体残渣。

气体由硫酸洗涤塔顶部进入粗馏塔，使炉气中的大量硫酸、水份被除去，含有HF、SiF4、H2S、SO2及少量H2SO4、H2O的炉气进入粗冷器，进一步对粗氟化氢气体进行降温，并将残余的硫酸冷却回流至粗馏塔顶部，气体进入第一、二冷凝器进行冷凝后进入粗酸槽。

粗氟化氢第二冷凝器未冷凝的SiF4、SO2、H2O和少量HF尾气等气体作为系统废气从第二冷凝器放空口进入硫酸吸收塔被硫酸吸收。

三、开车

1、开车前的准备

1.1配合仪表工针对各调节阀、变频器、DCS逐个进行试验，确认合格为止，并认真记录；

1.2配合仪表工对各报警、联锁整定值检查试验，确认合格，并认真记录；

1.3配合仪表工对联锁系统进行空投试验，并做好记录，联锁阀门动作，跳闸灯、按纽灯、阀位灯全部亮；

1.4检查反应转炉基础是否牢固，动静环密封是否完好，拖轮油面是否合乎要求；

1.5检查管道、设备、循环水、热水、冷冻盐水等是否处于良好状态；

1.6第一次开车或者大修后，要对各冷凝器进行气密性实验，在24小时内泄漏量在5%以下为合格；

1.7备好萤石粉、98%硫酸、105%硫酸，将其分别送至各计量槽备用；

1.8反应转炉要提前升温，达到要求后才可投料；

1.9检查98%硫酸、105%硫酸计量泵、计量搅龙是否完好可用。

2、开车程序

2.1公用工程系统的投运

a.送电：

首先通知配电室岗位将泵、电机、变频器等送电，事故电源处于备用状态；

b.压缩空气检查：

要保证压缩空气压力大于0.40MPa，压缩空气低，及时报告班长；

c.开启循环冷却水系统。

d.开启冷冻盐水系统。

开车前2小时通知制冷站岗位送冷冻盐水；

e.开启热水循环系统。

2.2反应转炉升温

启动反应转炉变频电机，缓慢转动转炉。

燃烧炉点火给反应转炉升温，升温速度不要过快，一般不要超过2℃/min。

2.3检查安全保护装置和主要阀门位置

a.各重量、温度报警是否好用；各种安全联锁装置是否好用。

b.主要阀门位置：

下酸阀DN65关

98%硫酸计量槽出料开

105%硫酸计量槽出料开

98%硫酸计量泵进出口阀开

105%硫酸计量泵进出口阀开

冷冻盐水出入口阀开

循环水总出入口阀开

氟化氢检验槽受料阀开

2.4投料

a.来自烘粉岗位的烘干后的萤石粉，送入大料仓待用；

b.将98%硫酸、105%硫酸泵阀门切换正确，待用；

c.原始开车，先将98%硫酸打入一部分进入洗涤循环槽，开启循环泵；

d.炉温达到要求后，提高反应转炉转速到1.5--1.8r/min；

e.开启外混器，向失重秤进萤石粉，开启运粉搅龙，先投少量萤石粉；

f.开启烟酸、硫酸泵，开始向系统投硫酸，开进酸阀时要小心，不要开的太快！

2.5开泵

当转炉内进了一定量的萤石粉后，就要依次开启98%硫酸计量泵和105%硫酸计量泵向反转炉内加入硫酸，具体步骤如下：

a.检查两酸泵油位是否处于正常位置，盘车数转；

b.打开泵出入口阀门，略开出口导淋排气，排完气后，关闭导淋阀；

c.开启泵电源，调节频率开始投料；

d.投料过程中，要密切监视系统负压变化情况，必要时减小频率或者停止投料；

2.6反应

a.硫酸投料过程中，反应转炉内已经开始反应，要控制好反应转炉的温度和转速在规定范围内，同时调节好系统负压，检查有无跑、冒、滴、漏现象；

b.随着反应的不断进行，洗涤塔和粗馏塔的温度开始上升，要开启粗馏塔回流和残酸泵，和水循环泵，调节好各温度在要求范围内；

c.打开粗酸槽到精馏塔的进料阀，开始给精馏塔补液位，为精馏开车做准备；

d．投料后，分别对氟石粉、硫酸、发烟酸的投料量进行核实准确，若正常将投料控制切入自动，确保投料连续、均匀、准确，误差<2％，并严格执行，精心操作，做好原始记录。

e.随时注意观察各温度点的变化，并和投酸岗位尾气回收岗位密切协调好关系。

f．连续运转24小时后，各温度点无明显变化，导气温维持在120±20℃之间，并且出料均匀，适量、则视为正常操作。

g．协调好各相关岗位的联系，做好整个生产原始记录，并根据残渣化验分析结果及其他现象在班长的统一协调下，搞好生产。

3、正常生产操作

3.1检查和调节应控制的工艺参数在指标范围内，正确使用仪表；

3.2协助班长对内外联系及指挥各岗位的操作；

3.3经常与烘粉、供气、出渣、精制岗位联系，做好工作完美衔接；

3.4如各测量指示值偏离工艺规定，在不影响生产的情况下酌情处理；

3.4.1装置正常运转期间，所有报警和联锁系统必须处于良好的工作状态，一旦某个报警器发生故障，在排除故障的同时，反应岗位需有专人监视相应的检测点；

3.4.2燃气、冷冻盐水、循环水压力波动，及时与相关岗位联系或告知班长，予以调整；

3.4.3反应转炉积料或者炉头滴酸泥时，要根据各电流、温度等参数变化及时查找原因，，必要时应停止投料或降低负荷；

3.4.4压缩空气压力波动或者停送时，应立即联系空压机岗位，同时使用旁通备用阀门进行操作；

3.5硫酸泵房时应经常巡检，避免出现缺油或者漏油现象；

3.6对料仓电子称要做好防潮工作，防止生锈，以免产生计量误差。

3.7对调速变频器要注意保护，使用要细心。

3.8本岗位上的设备要经常检查，定时观察，计量、进粉螺旋轴瓦每班加油两次，减速机油位每班检查一次，保持正常油位。

3.9对所管辖的设备，卫生区要每班清扫一遍，做到清洁、光亮、无污物、见本色

3.10认真做好操作记录，认真填写交接班记录。

3.11每班次对前导箱清理四次到六次，防止前导堵塞，确保安全生产。

4、异常现象原因分析及处理方法

异常现象

原因

处理方法

氟石粉料仓不下料

料仓没料

粉子架桥

搅拢卡住

变频器失灵，电机不转

加料

敲打、破坏架桥

停车、清理

找仪表修理

粗氟化氢导气温度变化大

原料配比不稳

前导箱堵塞

炉尾渣封不严

洗涤塔回流酸失调

复核电子称等，稳定配比

清理

暂停排渣，料封形成后再开

调硫酸、烟酸配比清理洗涤塔

粗氟化氢导气温度低

前导箱堵塞不出料

导气管有盲板

酸泵停不上酸

清理

停车、拆除

检修

夹套出口温升高

燃气量大

转炉积料

配比失衡，吸热少

降油、降温

停进料、继续排料

调整配比

进料搅拢向外冒气

料仓内无料

粉子架桥

导气不畅

加料

敲打、破坏架桥

清理系统，加大风机负压

进料速度不均匀

粉湿

电子称或变频器失灵

找烘干岗位

找仪表岗位修理

四、停车

1、计划停车

1.1接到停料通知后，首先通知罐区岗位，停止硫酸，发烟酸的投料，然后把转速降至o．8-1．o转／分。

1.220分钟后，停粉，3分钟后，停进粉螺旋。

1.3停料后，要及时对各原料，以及开停车的原因，设备的运转情况，做好认真的原始记录。

1.4停料后，转炉内仍进行剩余反应．其转炉前后仍需正常操作1-2小时，待物料反应完毕后，停火，继续出渣2-3小时后停车。

2、非计划性停车（紧急停车与事故处理）

2.1跑冒滴漏严重，操作工无法近前抢修，跑冒滴漏不很严重，但无法修，需停车更换（停止投料自然降温至100℃以下）

2.2水、电、汽冷突然停止供应时，需要紧急停车。

2.3事故处理的一般原则：

停车时，先停止投料，有受伤人员使其脱离现场，到卫生室处理，然后进行维修、更换。

2.4停电：

在炉未降到100℃以下时，防止炉体变形，必须对转炉进行手动盘车，转动炉体。

2.5停车后，要等查明原因并处理完毕后再投料开车，切忌问题不解决就盲目开车！

3、冬季停车后的防冻处理

4.1短期停车：

不能关闭伴热系统，略开导淋阀防冻；循环水系统继续循环，反应釜循环水保持循环流动状态；

4.2长期停车：

蒸汽系统存水全部排放干净，死角位置用压缩空气吹扫；关闭循环水总阀，将循环水管线内所有存水全部排放干净，冷凝器内存水全部排净；硫酸泵和发烟酸泵进出口的酸要处理干净，并用压缩空气吹除。

五、工艺正常生产指标一览表

1.重量

序号

名称

正常值

大料仓

失重秤料仓

20-65T

1-3T

2.压力

序号

位号

正常值（MPa）

压缩空气气包

98%硫酸泵

105%硫酸泵

残酸泵

冷冻盐水

循环冷却水

自来水

≤0.7Mpa

≤0.5Mpa

≤0.4Mpa

0.6±0.1Mpa

0.2±0.05Mpa

4.温度

序号

位号

正常值（℃）

反应转炉炉头

反应转炉炉尾

洗涤塔气相出口

粗馏塔气相出口

导气温度

520-570

380-420

80-120

45-75

140-190

精制岗位工艺操作规程

一、岗位职责及管辖范围

1、岗位职责：

本岗位的主要任务是将反应岗位送来的混合炉气中的氟化氢经过洗涤、粗馏、液化、精馏、脱气等净化过程精制成合格的无水氟化氢。

2、管辖范围：

精馏操作室表盘上的仪表及室内、外的全部设施均由巡检配合精馏操作工使用、维护和保管。

二、生产原理及工艺流程

1、产品及物料的物化性质

1.1产品规格

本产品执行标准：

工业用无水氟化氢GB/7746-2011。

要求：

外观：

无色透明的发烟液体。

5．2．1工艺指标

优级品：

HF≥99.95％H20≤0.005％H2SiF6≤0.01％

S02≤0.005％H2S04≤0.005％

一级品：

HF≥99.90％H20≤0.006H2SiF6≤0.02％

S02≤0.015％H2S04≤0.020％

合格品：

HF≥99.70％H20≤0.10%H2SiF6≤0.05％

S02≤0.030％H2S04≤0.050％

1.2理化性质

外观与性状：

无色液体或气体。

熔点（℃）：

-83.7。

沸点（℃）：

19.5。

相对密度（水=1）：

1.15。

相对蒸气密度（空气=1）：

1.27。

蒸气压（kPa）：

53.32（2.5℃）。

稳定性和反应活性：

稳定。

危险特性：

氟化氢为反应性极强的物质，能与各种物质发生反应。

不燃，高毒，腐蚀性和刺激性极强。

溶解性：

易溶于水。

其溶液为氢氟酸。

2、生产原理：

转炉岗位送来的混合气体中，氟化氢的沸点19．5℃，高于它的有硫酸沸点338℃，水沸点l00℃称为高沸物，低于它的有二氧化硫沸点-l0.09℃，硫化氢沸点-60℃，二氧化碳沸点-78．5℃，四氟化硅沸点-86℃，氢气沸点-252．7℃，称为低沸物。

因为氟化氢的沸点与高沸物，低沸物的沸点差距较大，可以利用多次的部分汽化和部分冷凝的原理，将氟化氢分馏出来，成为较纯净的化合物．

3、工艺流程：

3.1粗气的收集

反应转炉产生的炉气含HF、SiF4、H2O、H2S、SO2、SO3、S、CO2等气体、硫酸酸雾及固体残渣，进入硫酸洗涤塔底部，与从上部来的硫酸液酸进行逆向接触，进行传质、传热、除去炉气中的水分、酸雾和微量的固体残渣。

气体由硫酸洗涤塔顶部进入粗馏塔，在塔内与从冷凝器出口处送来的部分低温料液接触，使炉气中的大量硫酸、水份被除去，含有HF、SiF4、H2S、SO2及少量H2SO4、H2O的炉气进入第一、二冷凝器进行冷凝后进入粗酸槽。

粗氟化氢第二冷凝器未冷凝的SiF4、SO2、H2O和少量HF尾气等作为系统废气从第二冷凝器放空口进入硫酸吸收塔被硫酸吸收处理。

3.2粗氟化氢的净化

粗酸槽收集的粗氟化氢经溢流管流入精馏塔，被精馏塔釜高温中上升的气体加热上升，同时被塔顶冷凝器来的冷凝液体洗涤，进行传质、传热，使大量的硫酸和水份积聚在塔釜，由残酸计量泵连续不断的抽出，打入硫酸洗涤塔，含有HF和少量的SO2、SiF4等低沸点气体的混合气进入脱气塔，除去H2SO4和水份的氟化氢液体在脱气塔进行同样的传质、传热，低沸点的SO2、SiF4和少量的HF等气体脱气塔塔顶排出进入二级冷凝器再到硫酸吸收塔吸收处理。

合格的氟化氢由脱气塔釜溢流入成品槽。

三、开车

1、开车前的准备

1．1设备的气密性试验

a．对三个粗冷器、精馏冷凝器、脱气塔冷凝器的壳程进行气密性试验，试验压力为0.4MPa，保压时间8小时。

b.对预冷器器、第一粗冷器、第二粗冷器、粗酸槽、精馏塔、精馏冷凝器、脱气塔全系统气密性试压，试验压力0.15MPa，试压介质用空气，一般用肥皂水捉漏，反复试验，直至合格，保压24小时。

c．试压结束以后，对所有管线的阀门检查是否灵活适用。

发现问题及时解决，同时，必须将所有肓板一律抽掉。

1．2开工前应具备的条件

a．开工前半小时通知制冷站，将冷冻盐水送进本岗位，温度0℃（冬天2℃）

b．开工前半小时通知锅炉工段将蒸汽送进本岗位，其压力为0.4MPa-0.5MPa，通知冷冻之岗位将压缩空气送入本岗位，压力0.7MPa

c．劳保用品、胶手套、面罩、手电、原始记录要准备好。

1．3开工前的全面检查：

1．各设备的垫片是否齐全，阀门是否灵活、正确，各测温点是否准确、灵敏，变频器是否灵活、可靠。

2．打开各冷凝器的循环水或盐水进出口阀门，关闭精馏、脱气加热水泵，打开精馏、脱气盐水进出口阀门各40％。

3．打开脱气塔尾气回收阀，粗酸槽回收阀，溢流阀，受料阀，成品槽放空阀，关闭精馏塔进料阀，精馏塔残酸阀，脱气塔出口阀，进料阀。

2开车程序

2.1粗气的冷凝粗馏与收集：

随着配料反应岗位的开车而开工，当反应岗位投酸后，开启并调节粗酸回流至粗馏塔的阀门，将塔顶出口温控制在45-75℃，调节一冷、二冷的冷冻盐水的进出口阀门，将反应气体按工艺要求冷却冷凝成粗酸，收集在粗酸槽。

2.2开车操作

a.粗酸槽受料，液位上限达到溢流口的时侯，略开精馏塔进料阀门，缓慢向精馏塔进料。

b.馏塔釜液位达到1／3时，缓慢开启热水泵预热回流。

随着进料量的增大，液面的升高，适当加大热水泵变频器，进行全回流。

c.半小时后，塔顶温度稳定在19-21'C时表示精馏塔回流正常，取样分析后，HF>97％，打开脱气塔受料阀和平衡，控制脱气塔进料量和精馏塔回流量的回流比为1：

2（或1：

1.2）

d.当脱气塔釜液位达到1／3、时，缓慢开启热水泵，预热回流。

随着进料量的逐渐增大，适当加大热水泵变频器赫兹数，进行全回流。

e.当脱气塔塔釜温控制在19'C-21'C，塔顶温控制在7—10'C时，打开脱气塔釜溢流阀，成品检验槽收料。

2.3精馏残酸的处理

本岗位采取精馏残酸连续排出工艺，即控制一定精馏塔釜内温，其多余精馏残酸送到硫酸洗涤塔，进行循环回收。

其隔膜计量泵操作由巡检岗位完成，精制操作工应协同控制好精馏塔釜内温在一定范围内，做到既排出废酸，又经济好用（精馏塔釜内温，正常运行时，控制在20-25℃）.

3正常生产操作：

3.1温度控制

正常运行期间，严格控制精馏、脱气塔温度平衡与稳定。

操作中回流温度和塔顶温度为主要参数，19℃±1℃是液体HF的氟点，高于此温度，氟化氢就会夹带硫酸或水份，影响质量。

低于此温度，就影响塔釜温度和采酸量，其他各点都是保证19℃±1℃的参数，塔身和回流温度是塔顶温度的前哨兵。

塔身温度高了说明无回流，也说明塔釜液位的升高，时间长了就会使塔顶温度超过20℃，蒸出的物料就不合乎指标了。

保证塔身温度有两个措施：

一是加大盐水的流量，即降低盐水的出口温度，提高回流比；二是加热量，也就是降低了氟化氢的上升蒸汽量和采出量.脱气塔操作过程中，以塔釜、塔身、塔顶温为主要参数，一般通过热水泵变频器赫兹数和盐水来调节，该温度关系到成品质量，即关系到S02，SiF4的高低。

3.2液位控制：

液位控制的正常与否，是精制过程操作的关键之一。

其重点控制好粗酸槽液位，精馏塔釜液位，脱气塔釜液位，其各自控制方法为：

粗酸槽液位正常情况下，采取溢流管控制位置，在开工初期以阀门控制，逐步调整到正常溢流管位置。

在长期停车时，打开放净阀，缓慢放料至液位为零为止。

精馏塔釜液位，控制比较复杂。

正常情况下，在稳定精馏塔釜内温不变，精馏残酸泵开度稳定的情况下，通常调节热水循环量、精馏塔回流比，逐步稳定进料量控制液位。

脱气塔釜液位靠溢流管来控制，停车后，回流精制一段时间后，开底阀放料。

3.3沸腾状态控制

精馏脱气塔釜液体沸腾状态正常与否，是稳定精制标作，获职高品质产品的重要因素，通过对加热量的稳定控制实现釜液的正常沸腾，既要防止加热过量出现暴沸、液泛现象也要防止供热不足，出现局部沸腾。

4设备的管理和保护

a.对电动调节阀、变频器、阀门要加以保护和管理。

b.对粗冷、一、二冷凝器，粗酸槽、精馏塔、脱气塔、粗馏塔，每班清扫一遍，做到设备表面清洁光亮，于净、无污物。

c.要注意爱护设备的保温材料，保证完整无缺。

5操作中的异常现象、原因及处理方法：

异常现象

原因

处理方法

粗馏、一、二、冷气出口温突然升高