無水氫氟酸回轉反應爐出氣管路的設計分析

常志強（多氟多化工股份有限公司，河南焦作 454191）

無水氫氟酸回轉反應爐出氣管路的設計分析

常志強
（多氟多化工股份有限公司，河南焦作 454191）

反應爐出氣管路受到反應爐內粉塵、無水氫氟酸的影響，容易損壞、積塵。這就要求出氣管路的設計要充分考慮反應爐及無水氫氟酸的特點，使出氣管路更加符合生產要求，保證出氣管路能夠順利輸送無水氫氟酸。

無水氫氟酸；回轉反應爐；出氣管路；設計要點

反應爐生產的氟化氫氣體還沒有經過處理，含有較多的粉塵，大量粉塵通過反應爐出氣管路，將會聚集于管壁，久而堵塞出氣管路，導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，嚴重則引發安全生產事故，給企業和員工造成損失。因此，反應爐的出氣管路設計需要結合無水氫氟酸的生產特點、反應爐的特點等，提高出氣管路設計的合理性和耐用性。

1 無水氫氟酸的特點與生產工藝分析

無水氫氟酸的生產原料主要包括98%濃硫酸、螢石粉、發煙硫酸，生產流程是反應爐-洗滌塔-冷凝器-儲槽-精餾塔-脫氣塔。其中反應爐的爐頭溫度是120～200℃，壓力-5mmH2O[1]。精餾塔和脫氣塔用-15℃的乙二醇作為冷媒。螢石粉在生產中會產生大量高溫煙塵。發煙硫酸、濃硫酸本身屬于強酸、高腐蝕性的物質，在回轉反應爐高溫環境下與螢石粉反應后，會產生高腐蝕性的氟化氫氣體及其他物質，如二氧化硫、二氧化碳、氟化硅等。氟化氫氣體經出氣管路輸送到洗滌塔、冷凝器等設備中，經洗滌、冷凝等處理后，形成無水氫氟酸。除此以外，同產出的氟化硅、二氧化硫等物質經過處理后，可形成石膏、氟硅酸等副產品[2]。反應爐內產出的氟化氫氣體無色，易溶于水，屬于不可燃氣體。氟化氫氣體具有高腐蝕性的特點，可導致玻璃、金屬、含硅物質等材料產生腐蝕、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，嚴重則導致窒息死亡。

2 回轉反應爐出氣管道功能設計分析

回轉反應爐處于高溫、負壓狀態下進行運轉，而與回轉反應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反應爐的負壓、高溫運轉環境，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的作用。連接反應爐的出氣管道應采用平衡管線設計方法，保持與反應爐連接的端口適應負壓環境。一般會采用多段平衡管線設計，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。多段設計的方法能夠對管道連接的反應爐出氣口、洗滌塔進氣口壓力進行控制，從而保證回轉反應爐的負壓運行狀態，也保證了洗滌塔進氣的壓力。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，監測管道溫度、壓力等參數值。從而使回轉反應爐到洗滌塔之間，完成對各種氣體的壓力、溫度的控制。

3 出氣管路材質選用分析

從無水氫氟酸的生產流程、氟化氫氣體的特點等可以看出，出氣管道必須具有耐高溫、耐腐蝕的特點。一般會選用鋼襯四氟管，鋼襯四氟管有很強的耐高溫性、耐腐蝕性。在化工工業生產中，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惡劣的環境，如高溫（＜150℃）、負壓等環境條件[3]。但鋼襯四氟管無法在生產現場進行改造、加工等操作。因此，鋼襯四氟管應經過嚴密的計算、精確的設計，防止出現安裝時接口連接不密、端口不吻合等情況出現，進而造成漏氣，引發安全事故。

4 出氣管路安裝設計分析

由于回轉反應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場切割、改造等操作，這就要求只能將生產的成品運輸到現場進行安裝。那么在運輸、安裝的環節中，需要考慮運輸的方便性、安裝的準確性。首先要對制造單位給的設備裝配圖進行分析，結合現場場地情況，確定反應爐、洗滌塔等設備的安裝位置。一般而言，為保證反應爐內的氟化氫氣體及其他氣體能順利輸送到洗滌塔，要求反應爐的出氣口、洗滌塔進氣口的安裝必須處在同一豎直平面內。回轉反應爐每天都會生產大量的氟化氫氣體，當然也會伴有大量的煙塵。這些煙塵在洗滌之前經過出氣管道，將會造成管道內積塵，堵塞管道。因此，出氣管道需要設置為一定的坡度，而且坡向洗滌塔，那么對于坡向所造成的角度必須經過精確計算。根據出氣管道功能設計，對反應爐出氣口到達洗滌塔進氣口之間的縱向距離、橫向距離、高差等參數進行精確計算。為能夠準確、直觀地觀察管道以及管道內氣體溫度、壓力等情況，手控閥門、儀表這些輔助的儀器應盡量接近出氣管道的反應爐端口位置，以便操作。

5 結束語

無水氫氟酸回轉反應爐多處于高溫、負壓狀態下運行，而且生產的原料為濃硫酸、無煙硫酸等高腐蝕性的物質，生產的氟化氫氣體本身也是高腐蝕性。那么在出氣管道的設計方面，功能、材料選擇應該結合溫度、物質的腐蝕性都必須納入考慮中。而且螢石粉可產生煙塵，容易堵塞管道，因而管道的設計應形成一個適當的坡度，并能夠維持反應爐的負壓運行狀態。從整體上的設計來講，主要是結合生產工藝特點以及生產原料、生產過程產生的物質等來進行設計，保證出氣管路的設計符合生產要求。

[1] 侯利芳.論無水氟化氫反應爐內的腐蝕防護改造[J].無機鹽工業，2015，47（8）：73-75.

[2] 丁運玲.無水氫氟酸生產工藝改進研究[J].石油和化工設備，2015，18（8）：82-84.

[3] 王軍善.無水氟化氫生產反應系統設備選擇[J].石油和化工設備，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（1976—），男，河南焦作人，助理工程師，主要從事無機氟化工無水酸研究及氟資源的綜合利用工作。