【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 氫 氟 酸 車間 22 302 研發(fā)樓 10 110 氟化氫銨車間 23 303 食堂及倒班休息樓 11 111 氟化氫銨成品庫(kù) 24 304 浴室 12 201 裝置控制樓 25 305 門衛(wèi) 13 202 冷凍站 石城縣吉源螢石精選廠年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸無(wú)水氟化氫、年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸氟化氫銨、年產(chǎn) 5000 噸電子級(jí)氫氟酸項(xiàng)目 江西省化學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)院 17 第四章 工藝技術(shù)方案 工藝技術(shù)方案的選擇 目前，生產(chǎn)無(wú)水氟化氫的技術(shù)路線有兩條，即以螢石粉為原料的路線和以磷礦石為初始原料兩種生產(chǎn)工藝路線。工業(yè)上生產(chǎn)氟化氫大多采用氟化鈣（含量在 97%以上）的螢石 — 硫酸工藝路線為主，小規(guī)模利用回收磷肥產(chǎn)出的氟化氫廢氣，磷礦石路線的方法還處于開發(fā)階段。螢石粉路線是利用螢石中的氟化鈣和硫酸反應(yīng)，然后精制生產(chǎn)無(wú)水氟化氫的工藝。螢石粉與硫酸按一定配比加入回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐，加熱反應(yīng)生成氟化氫和硫酸鈣。 我國(guó)生產(chǎn)無(wú)水氟化氫已有三十多年歷史， 生產(chǎn)技術(shù)落后于國(guó)外。但隨著技術(shù)的不斷積累與發(fā)展，國(guó)內(nèi) AHF 生產(chǎn)技術(shù)正得到較大的發(fā)展與提升。上世紀(jì)七、八十年代的老工藝已基本淘汰，現(xiàn)在大多采用回轉(zhuǎn)爐技術(shù)為基礎(chǔ)的大轉(zhuǎn)爐工藝。 本項(xiàng)目的技術(shù)擬采用國(guó)內(nèi)螢石 — 硫酸法 萬(wàn)噸級(jí) AHF 內(nèi)返渣先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，而投資大幅下降。采用氟化鈣含量在 97%以上的螢石 — 硫酸工藝路線，該工藝技術(shù)反應(yīng)器為內(nèi)返渣回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐，粗氟化氫經(jīng)過洗滌、除塵、冷卻，而后進(jìn)行冷凝、精餾、脫氣得到無(wú)水氟化氫產(chǎn)品；爐渣干法處理；尾氣采用硫酸吸收、水洗處理。 本項(xiàng)目所采 用的無(wú)水氫氟酸生產(chǎn)工藝先進(jìn)性具體表現(xiàn)在： （ 1）生產(chǎn)工藝較成熟 ,以螢石制 無(wú)水氟化氫 干法生產(chǎn)工藝，在工藝路線中將污染最大的外加熱轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了改革，改燃煤為燃煤氣，提高轉(zhuǎn)爐熱效率，大大減少了煙塵及 SO2排放。 （ 2）采用較先進(jìn)的大型轉(zhuǎn)爐，設(shè)置外混反應(yīng)器及爐內(nèi)返渣，大大減輕反應(yīng)爐腐蝕。原料加用發(fā)煙硫酸，提高了反應(yīng)效率和 CaF2 轉(zhuǎn)化率。在轉(zhuǎn)爐石城縣吉源螢石精選廠年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸無(wú)水氟化氫、年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸氟化氫銨、年產(chǎn) 5000 噸電子級(jí)氫氟酸項(xiàng)目 江西省化學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)院 18 反應(yīng)器出氣口增設(shè)洗滌塔，凈化反應(yīng)生成氣態(tài) HF，以利于后處理工藝精餾提純，提高產(chǎn)品得率和品質(zhì)。工藝尾氣水洗前增設(shè)了 H2SO4吸收塔進(jìn)一步凈化尾氣和回收 H2SO4，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)酸液密閉 循環(huán)，減少原料耗量。 （ 3）反應(yīng)轉(zhuǎn)爐終端出渣（硫酸鈣）為封閉式的渣倉(cāng)，并對(duì)爐渣進(jìn)行無(wú)害化處理，用消石灰中和渣中的 H2SO HF，將渣氣引至水吸收塔，除去氟化物等物質(zhì)，較大程度地減少了硫酸氣、氟化物粉塵的無(wú)組織排放。 （ 4）整套氟化氫生產(chǎn)裝置系統(tǒng)基本處于微負(fù)壓狀態(tài)下，操作可實(shí)現(xiàn)基本無(wú)跑、冒、滴、漏，設(shè)尾氣水洗、堿吸收裝置，對(duì)正常生產(chǎn)及事故態(tài)排放尾氣進(jìn)行處理，較好地控制污染物排放。 （ 5）采用氣流輸送螢石粉原料，增設(shè)了集氣、布袋除塵設(shè)施，減少了加料時(shí)的無(wú)組織粉塵排放，同時(shí)也減少了物耗，利于環(huán)境保護(hù)。 無(wú)水氟化氫生產(chǎn)工藝 工藝 流程簡(jiǎn)述 干燥后的螢石粉由烘干爐尾部排出（含水量≤ %），經(jīng)氣流輸送至車間料倉(cāng)，再由螢石粉計(jì)量 秤 連續(xù)送入轉(zhuǎn)爐反應(yīng)； 98%硫酸、發(fā)煙硫酸 (來自原料罐區(qū) )與部分洗滌吸收混酸在混合槽內(nèi)混合后成為總酸度約 100%的混酸（溫度 90℃），原料螢石粉與混酸按一定比例混合后進(jìn)入回轉(zhuǎn)爐加熱反應(yīng)。反應(yīng)爐內(nèi)壓力 100mm 水柱，反應(yīng)溫度 350℃，反應(yīng)爐采用煙道氣夾套加熱，煙道氣 (650℃）來自煤氣燃燒爐，通過調(diào)節(jié)煤氣量控制其溫度。反應(yīng)爐排出煙氣大部份經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)去燃燒爐，其余的熱煙道氣經(jīng)燃燒 空氣換熱后去煙囪高空排放。反應(yīng)系統(tǒng)為微負(fù)壓操作，通過調(diào)節(jié)尾氣風(fēng)機(jī)入口吸入空氣量來進(jìn)行調(diào)節(jié)，正常情況下反應(yīng)爐壓力約為 100mm 水柱，從反應(yīng)爐尾端排出的氟石膏由出渣螺旋經(jīng)消石灰中和后裝車外運(yùn)，渣氣經(jīng)三級(jí)水洗后達(dá)標(biāo)高空排放。 石城縣吉源螢石精選廠年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸無(wú)水氟化氫、年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸氟化氫銨、年產(chǎn) 5000 噸電子級(jí)氫氟酸項(xiàng)目 江西省化學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)院 19 反應(yīng)生成的粗氟化氫（約 250℃）經(jīng)洗滌塔、粗餾塔，除去塵粉、元素硫和高沸點(diǎn)雜質(zhì)并被粗冷，然后順序通過兩個(gè)管殼式冷凝器（一級(jí)、二級(jí)），在此大部分氟化氫氣體被冷凍介質(zhì)所冷凝，控制冷凝溫度小于 1℃，在一級(jí)冷凝器的部分凝液作為粗餾塔的回液，在一級(jí)、二級(jí)冷凝器得到的粗酸凝液送至精餾塔精制。在該塔去除 硫酸等重組分雜質(zhì)，釜液進(jìn)入殘酸低位槽循環(huán)套用，輕組分為氟化氫及部分低沸點(diǎn)物質(zhì)，經(jīng)冷凝后進(jìn)入脫氣塔脫除SO2和 SiF4等未冷凝氣體。精餾塔及脫氣塔采用 再沸器加熱 ，精餾塔頂溫度控制在 19℃，壓力微負(fù)，脫氣塔頂溫度 2℃，壓力微負(fù)。成品無(wú)水氟化氫依靠塔本身的壓力離開脫氣塔，進(jìn)入無(wú)水氟化氫檢驗(yàn)槽，無(wú)水氟化氫產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn)、成品計(jì)量、貯存在成品槽中。二級(jí)冷凝器的未冷凝氣體和脫氣塔頂排出的尾氣一起進(jìn)入硫酸吸收塔，再經(jīng)三級(jí)水洗塔水洗后得到氟硅酸，再經(jīng)堿吸收后尾氣由引風(fēng)機(jī)引出高空排空。 無(wú)水氟化氫成品設(shè)置低溫貯存，溫度小于 15℃，成品罐尾氣引至生產(chǎn)裝置吸收塔處理，儲(chǔ)罐設(shè)置電子秤及液位計(jì)控制儲(chǔ)量，由儲(chǔ)罐屏蔽液下泵進(jìn)行無(wú)水氟化氫槽車充裝。充裝壓力小于 ，充裝量由電子秤及充裝地磅控制，裝車系數(shù) 80%，充裝尾氣引至生產(chǎn)裝置吸收塔處理。由主裝置輸送來的氟硅酸（ 20%）貯存于氟硅酸貯罐中，利用輸送泵裝車外運(yùn)。 化學(xué)反應(yīng)方程式 主要化學(xué)反應(yīng)： CaF2+H2SO4=CaSO4+2HF↑ — 主要副反應(yīng) : SiO2+4HF→ 2H2O+SiF4↑ SiF4+2HF→ H2SiF6 CaCO3+H2SO4→ CaSO4+CO2↑ +H2O 2Fe+6H2SO4 → Fe2（ SO4） 3+6H2O+3SO2 MeS+ H2SO4→ MeSO4+H2S↑ (Me 代表金屬 ) 石城縣吉源螢石精選廠年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸無(wú)水氟化氫、年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸氟化氫銨、年產(chǎn) 5000 噸電子級(jí)氫氟酸項(xiàng)目 江西省化學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)院 20 工藝流程簡(jiǎn)圖 氟硅酸去罐區(qū) 石城縣吉源螢石精選廠年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸無(wú)水氟化氫、年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸氟化氫銨、年產(chǎn) 5000 噸電子級(jí)氫氟酸項(xiàng)目 江西省化學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)院 21 生產(chǎn)物料 平衡 圖 螢石粉 55750t 其中： CaF2 % SiO2 446t % CaCO3 % H2O % 其他雜質(zhì) % 合計(jì) 55750t 100% 98%硫酸： 41250t 其中： H2SO4 40425t 98% H2O 825t 2% 合計(jì)： 41250t 發(fā)煙硫酸： 26250t H2SO4 21000t 80% SO3 5250t 20% 合計(jì)： 67500t 尾氣放空 1320t 其中 HF % CO2 % SO2 % H2O % 空氣 % 合計(jì) 1320t 100% 吸入空氣 875t 空氣比重 AHF 主產(chǎn)品 25000t 其中 HF≥ % H2SiF6≤ % SO2≤ 1t % H2SO4≤ % H2O≤ % 合計(jì) 25000t 100% 25000t/年無(wú)水氟化氫生產(chǎn)線 物料平衡圖 水 20195t (用于尾氣吸收等 ) 副產(chǎn)氟硅酸 6900t 其中： H2SiF6 1242t 18% HF 690t 10% H2O 4968t 72% 合計(jì) 6900t 100% 消石灰 1000t 其中： Ca(OH)2 950t 95% 其他雜質(zhì) 50t 5% 合計(jì) 1000t 100% 廢水 17500t 其中： H2O 17150t 98% 其他 350t 2% (CaCO CaF2 、 FeSO4 NaF 等 ) 合計(jì)： 17500t 100% 副產(chǎn)石膏 95750t 其中： CaSO4 95% CaF2 % Ca(OH)2 1915t 2% 其他 1149t % 合計(jì) 95750t 100% 石城縣吉源螢石精選廠年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸無(wú)水氟化氫、年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸氟化氫銨、年產(chǎn) 5000 噸電子級(jí)氫氟酸項(xiàng)目 江西省化學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)院 22 主要原材料消耗及來源 序號(hào) 原材料名稱 規(guī) 格 消耗定額（ t/t） 年耗量 (t/a) 來 源 1 螢石粉 CaF2≥ % 111500 自產(chǎn) 2 98%硫酸 H2SO4≥ 98% 82500 外購(gòu) 3 發(fā)煙硫酸 SO3≥ 20% 52500 外購(gòu) 4 石灰 ≥ 95% 2020 外購(gòu) 5 無(wú)煙煤（煤氣發(fā)生爐用） 無(wú)煙煤 20880 外購(gòu) 主要設(shè)備表 無(wú)水氟化氫 生產(chǎn) 主要設(shè)備表 序號(hào) 設(shè)備名稱 型號(hào)規(guī)格 數(shù)量（臺(tái)） 材質(zhì) 備 注 1 大粉倉(cāng) V＝ 70m3 1179。 2 Q235B 2 送 粉 螺旋 φ 300179。 2500 1179。 2 Q235B 3 粉 計(jì)量秤 7t/h 1179。 2 組合件 4 回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐 φ 3500179。 35000 1179。 2 復(fù)合哈氏合 金 /碳鋼 5 高溫循環(huán)風(fēng)機(jī) 220kW 1179。 2 耐熱不銹鋼 6 燃燒爐 φ 2500179。 6000 1179。 2 Q235B 內(nèi)襯耐火磚 7 混酸槽 φ 900179。 1800 1179。 2 Q235B 內(nèi)襯 PTFE 8 洗滌塔 φ 1000179。 9000 1179。 2 Q235B 內(nèi)襯 PTFE 9 粗餾塔 φ 1200179。 7000 1179。 2 Q235B 10 I冷凝器 F＝ 300m2 1179。 2 Q235B/20 11 Ⅱ冷凝器 F＝ 300m2 1179。 2 Q235B/20 12 堿洗塔 φ 600179。 8300 填料塔 1179。 2 13 粗酸槽 V＝ 20m3 1179。 2 16MnR 14 精餾塔 φ 850179。 24000 1179。 2 16MnR 15 精餾再沸器 F＝ 34m3 1179。 2 Q235B/20 16 殘酸槽 V＝ 10m3 1179。 2 16MnR 17 脫氣 再沸 器 F＝ 34m2 1179。 2 Q235B/20 18 脫氣塔 φ 850179。 22020 1179。 2 16MnR 19 成品冷卻器 F＝ 20m2 1179。 2 Q235B/20 石城縣吉源螢石精選廠年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸無(wú)水氟化氫、年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸氟化氫銨、年產(chǎn) 5000 噸電子級(jí)氫氟酸項(xiàng)目 江西省化學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)院 23 序號(hào) 設(shè)備名稱 型號(hào)規(guī)格 數(shù)量（臺(tái)） 材質(zhì) 備 注 20 成品檢驗(yàn)槽 V＝ 22m3 2179。 2 16MnR 21 硫酸吸收塔 φ 850179。 7500 1179。 2 Q235B 內(nèi)襯 PTFE 22 I水洗吸收塔 φ 600179。 6000 1179。 2 PP 23 Ⅱ水洗吸收塔 φ 600179。 6000 1179。 2 PP 24 Ⅲ水洗吸收塔 φ 600179。 6000 1179。 2 PP 25 水洗、堿洗循環(huán)槽 φ 1600179。 2200 4179。 2 PP 內(nèi)設(shè) PP充石墨冷卻盤管 26 除霧器 φ 500179。 1500 1179。 2 PP 27 尾氣風(fēng)機(jī) 2179。 2 PP 一開一備 28 中和螺旋 φ 300179。 3500 1179。 2 Q235B 29 斗式提升機(jī) HL300179。 17000 1179。 2 Q235B 30 渣倉(cāng) V＝ 175m3 1179。 2 Q235B 31 渣氣吸收塔 φ 500179。 6000 3179。 2 PP 32 渣氣吸收循環(huán)泵 CQF50— 32125 3179。 2 襯 PTFE 33 渣氣吸收循環(huán)槽 φ 1200179。 1600 3179。 2 PP 34 渣氣吸收風(fēng)機(jī) 2179。 2 PP 一開一備 35 放渣尾氣吸收塔 φ 1200179。 4000 1179。 2 PP 36 放渣尾氣引風(fēng)機(jī) 4— 72 P= 1179。 2 PP 37 105%H2SO4計(jì)量泵 2JDM2500/ 2 氟合金 一開一備 38 98%H2SO4計(jì)量泵 2JDM4000/ 2 氟合金 一開一備 39 熱水槽 5m3 11