无水氢氟酸回转反应炉出气管路的设计分析

常志强（多氟多化工股份有限公司，河南焦作 454191）

无水氢氟酸回转反应炉出气管路的设计分析

常志强
（多氟多化工股份有限公司，河南焦作 454191）

反应炉出气管路受到反应炉内粉尘、无水氢氟酸的影响，容易损坏、积尘。这就要求出气管路的设计要充分考虑反应炉及无水氢氟酸的特点，使出气管路更加符合生产要求，保证出气管路能够顺利输送无水氢氟酸。

无水氢氟酸；回转反应炉；出气管路；设计要点

反应炉生产的氟化氢气体还没有经过处理，含有较多的粉尘，大量粉尘通过反应炉出气管路，将会聚集于管壁，久而堵塞出气管路，导致氟化氢气体不能有效输送。而且氟化氢气体还有高腐蚀性，使出气管路受到腐蚀，长期将造成出气管路损坏，严重则引发安全生产事故，给企业和员工造成损失。因此，反应炉的出气管路设计需要结合无水氢氟酸的生产特点、反应炉的特点等，提高出气管路设计的合理性和耐用性。

1 无水氢氟酸的特点与生产工艺分析

无水氢氟酸的生产原料主要包括98%浓硫酸、萤石粉、发烟硫酸，生产流程是反应炉-洗涤塔-冷凝器-储槽-精馏塔-脱气塔。其中反应炉的炉头温度是120～200℃，压力-5mmH2O[1]。精馏塔和脱气塔用-15℃的乙二醇作为冷媒。萤石粉在生产中会产生大量高温烟尘。发烟硫酸、浓硫酸本身属于强酸、高腐蚀性的物质，在回转反应炉高温环境下与萤石粉反应后，会产生高腐蚀性的氟化氢气体及其他物质，如二氧化硫、二氧化碳、氟化硅等。氟化氢气体经出气管路输送到洗涤塔、冷凝器等设备中，经洗涤、冷凝等处理后，形成无水氢氟酸。除此以外，同产出的氟化硅、二氧化硫等物质经过处理后，可形成石膏、氟硅酸等副产品[2]。反应炉内产出的氟化氢气体无色，易溶于水，属于不可燃气体。氟化氢气体具有高腐蚀性的特点，可导致玻璃、金属、含硅物质等材料产生腐蚀、损坏。氟化氢气体吸入人体后可以引起肺部炎症、支气管炎症等疾病，严重则导致窒息死亡。

2 回转反应炉出气管道功能设计分析

回转反应炉处于高温、负压状态下进行运转，而与回转反应炉直接连接的是出气管路，出气管路的另一端连接的是洗涤塔。那么在这一段间的出气管路必须要保证回转反应炉的负压、高温运转环境，并能够起到安全、顺利输送氟化氢气体、其他气体和粉尘等物质的作用。连接反应炉的出气管道应采用平衡管线设计方法，保持与反应炉连接的端口适应负压环境。一般会采用多段平衡管线设计，并在平衡管线中装有人工控制的阀门，以方便控制输送的气流和压力。多段设计的方法能够对管道连接的反应炉出气口、洗涤塔进气口压力进行控制，从而保证回转反应炉的负压运行状态，也保证了洗涤塔进气的压力。除此以外，为能直观地观察管道气流情况，还需要安装仪表点，监测管道温度、压力等参数值。从而使回转反应炉到洗涤塔之间，完成对各种气体的压力、温度的控制。

3 出气管路材质选用分析

从无水氢氟酸的生产流程、氟化氢气体的特点等可以看出，出气管道必须具有耐高温、耐腐蚀的特点。一般会选用钢衬四氟管，钢衬四氟管有很强的耐高温性、耐腐蚀性。在化工工业生产中，钢衬四氟管广泛用于氯气、硫酸、混酸等高腐蚀性气体、液体的输送。而且钢衬四氟管能够适应恶劣的环境，如高温（＜150℃）、负压等环境条件[3]。但钢衬四氟管无法在生产现场进行改造、加工等操作。因此，钢衬四氟管应经过严密的计算、精确的设计，防止出现安装时接口连接不密、端口不吻合等情况出现，进而造成漏气，引发安全事故。

4 出气管路安装设计分析

由于回转反应炉的出气管道材料选用钢衬四氟管，而这一材料的管道不可现场切割、改造等操作，这就要求只能将生产的成品运输到现场进行安装。那么在运输、安装的环节中，需要考虑运输的方便性、安装的准确性。首先要对制造单位给的设备装配图进行分析，结合现场场地情况，确定反应炉、洗涤塔等设备的安装位置。一般而言，为保证反应炉内的氟化氢气体及其他气体能顺利输送到洗涤塔，要求反应炉的出气口、洗涤塔进气口的安装必须处在同一竖直平面内。回转反应炉每天都会生产大量的氟化氢气体，当然也会伴有大量的烟尘。这些烟尘在洗涤之前经过出气管道，将会造成管道内积尘，堵塞管道。因此，出气管道需要设置为一定的坡度，而且坡向洗涤塔，那么对于坡向所造成的角度必须经过精确计算。根据出气管道功能设计，对反应炉出气口到达洗涤塔进气口之间的纵向距离、横向距离、高差等参数进行精确计算。为能够准确、直观地观察管道以及管道内气体温度、压力等情况，手控阀门、仪表这些辅助的仪器应尽量接近出气管道的反应炉端口位置，以便操作。

5 结束语

无水氢氟酸回转反应炉多处于高温、负压状态下运行，而且生产的原料为浓硫酸、无烟硫酸等高腐蚀性的物质，生产的氟化氢气体本身也是高腐蚀性。那么在出气管道的设计方面，功能、材料选择应该结合温度、物质的腐蚀性都必须纳入考虑中。而且萤石粉可产生烟尘，容易堵塞管道，因而管道的设计应形成一个适当的坡度，并能够维持反应炉的负压运行状态。从整体上的设计来讲，主要是结合生产工艺特点以及生产原料、生产过程产生的物质等来进行设计，保证出气管路的设计符合生产要求。

[1] 侯利芳.论无水氟化氢反应炉内的腐蚀防护改造[J].无机盐工业，2015，47（8）：73-75.

[2] 丁运玲.无水氢氟酸生产工艺改进研究[J].石油和化工设备，2015，18（8）：82-84.

[3] 王军善.无水氟化氢生产反应系统设备选择[J].石油和化工设备，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

常志强（1976—），男，河南焦作人，助理工程师，主要从事无机氟化工无水酸研究及氟资源的综合利用工作。