CN109292737A - 一种制备氟化氢循环流化床脱气装置的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氟化工技术领域，具体涉及一种制备氟化氢循环流化床脱气装置的使用方法，其特征是：经精馏后脱除重组分H₂SO₄、H₂O后的氟化氢液从设计在循环流化床脱气塔体中部的料液接管进入，注入承液盘，氟化氢液在下流到一级级翅面板时其易挥发组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S被气化形成上升蒸汽，经多级旋风分离冷凝器冷凝下来的富集到塔底难挥发组分氟化氢液纯度不断提高，从而实现脱除轻组分的目的。

Description

一种制备氟化氢循环流化床脱气装置的使用方法

技术领域

本发明涉及氟化工技术领域，具体涉及一种制备氟化氢循环流化床脱气装置的使用方法。

背景技术

氟化氢已广泛应用于电子、化工、石油等行业，主要用作制取氟盐、氟卤烷烃、氟致冷剂、腐蚀玻璃、浸渍木材、电解元素氟等，其脱气装置是制取无水氟化氢关键设备之一。中国发明专利（专利号为CN 201720751304.0，专利名称为一种用于无水氟化氢生产的脱气塔）公开了一种用于无水氟化氢生产的脱气塔，其特征在于包括塔体，所述塔体内腔底部的两侧均连接有支撑杆，所述支撑杆的顶部连接有内塔，所述内塔的底部连通出料管，所述内塔右侧的底部连通支管，所述支管的右侧连接有鼓风机，所述内塔的内腔连接有填料，所述导流管的顶部与分水管的底部连接，所述塔体内腔的顶部连接有支板，所述支板的表面等距离开设有通气孔，所述支板的底部等距离连接有收水片，所述收水片左侧的顶部与底部均连接有挡水齿，所述收水片的底部连接有滴水尖头。本发明具备将无水氟化氢脱气时产生的液体不会流到空气中的优点，解决了液态物质流到空气中对空气造成危害会降低脱气塔实用性的问题。中国发明专利（专利号为CN 201210506779.5，专利名称为一种无水氟化氢的制备方法）公开了一种无水氟化氢的制备方法，包括以下步骤：a）将混合硫酸和氟石粉分别加热后，按照一定投料重量比在预反应器中混合进行预反应，得到混合物料；b）将混合物料连续进料到转炉反应器中，在加热条件下进行反应，得到粗氟化氢气体和固体物料，将得到的固体物料的一部分通过返料装置进料到转炉反应器再次反应，剩余固体物料进入二水石膏生产装置；c）粗氟化氢气体经洗涤塔、冷凝器、精馏塔和脱气塔处理，得到纯净的氟化氢气体及剩余气体；d）使用硫酸对剩余气体进行循环回收，以吸收氟化氢气体；e)未被循环回收的剩余气体经水洗塔处理和尾气塔处理后，从尾气塔顶部排出。

现有技术1与现有技术2提出的技术方案是脱气塔，目前的脱气塔一般为板式塔或使用规整填料的填料塔，选择填料塔作为脱气工艺装置，适合于快速和瞬间反应过程，具有高的比表面积、高的气膜传质系数、气相流动压降低的优点，缺点是储液量小、液体在填料塔停留的时间较短；选择板式塔作为精馏工艺装置，适合于快速和中速反应过程，具有液体返混小、停留时间均一、液膜传质系数较大的优点，缺点是结构复杂、气相压降大、塔内件不耐腐蚀。综上，由于填料塔和板式塔储液量的限制，其处理的能力小，传质效率低，压降大，操作弹性小。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种制备氟化氢循环流化床脱气装置的使用方法，其特征是：

步骤一，使用前必须通过液位计观察多级旋风分离冷凝器Ⅱ底部U型液封器的液面状况，保证液面高于返料器至少300mm，确保U型液封器处于正常工作状态。

步骤二，经精馏后脱除重组分H₂SO₄、H₂O后的氟化氢液从设计在循环流化床脱气塔体中部的料液接管进入，注入承液盘，注入温度19.5±0.5℃，氟化氢液经承液盘均匀分布后滴落恒温器，恒温器包括恒热列管和翅面板，恒温器加热温度为19.5±0.5℃，氟化氢液在下流到一级级翅面板时其易挥发组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S被气化形成上升蒸汽，穿过承液盘进入多级旋风分离冷凝器Ⅰ，多级旋风分离冷凝器Ⅰ设计有夹套并通入温度为9～19℃冷却水，上升蒸汽携带的液滴经旋风分离在多级旋风分离冷凝器Ⅰ筒身壁上形成连续液膜，上升蒸汽与下流液膜充分传质后进入循环流化床脱气塔体外的多级旋风分离冷凝器Ⅱ，多级旋风分离冷凝器Ⅱ同样设计有夹套并通入温度为9～19℃冷却水，此时上升蒸汽的易挥发组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S含量不断提高，经多级旋风分离冷凝器Ⅱ冷凝下来的难挥发组分氟化氢液纯度不断提高，多级旋风分离冷凝器Ⅱ底部设计有U型液封器和返料器，氟化氢液返回承液盘成为回流液，循环流化床脱气塔体内多级旋风分离冷凝器Ⅰ冷凝下来的回流液也再次经承液盘下流至恒温器，那么塔底富集的难挥发组分氟化氢液含量越来越高，从而实现了轻组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S的脱除。

发明人发现，制备氟化氢的荧石(CaF₂)和硫酸(H₂SO₄)发生如下主反应：CaF₂+2H₂S0₄→2HF+CaSO₄，进入下一工序阶段的产物主要有重组分H₂SO₄、H₂O，轻组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S，副产品包括CaSO₄、Fe₂(SO₄)₃、H₂SiF₆。根据《工业无水氟化氢》GB 7746-2011国家标准的要求，对H₂SO₄、H₂O、H₂SiF₆、SO₂的含量均有限制，制备无水氟化氢通常是利用上述各组分沸点的差异采用洗涤、冷凝、精馏、脱气的工艺方法实现杂质的去除，具体来说就是氢氟酸气体从反应炉进入洗涤塔进行洗涤，除去粉尘、水杂质后，由洗涤塔进入冷凝系统，经过一级、二级、三级冷凝，一级冷凝形成粗氢氟酸液体（主要成分为重组分H₂SO₄、H₂O）返回洗涤塔冷凝洗涤氢氟酸气体，二级、三级冷凝下来的粗氢氟酸液体（主要成分为氢氟酸）由精馏泵送入脱气塔、精馏塔内进一步脱除轻组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S和重组分H₂SO₄、H₂O，获得无水氟化氢成品。

发明人发现，氟化氢成品制备工艺选择通常为精馏和脱气工艺，即利用氟化氢与其他组分的挥发性差别，采取多次平衡过程，把多组分的混合物分离出纯的氟化氢。无论采用是先轻（组分）后重（组分）或是先重（组分）后轻（组分）的工艺流程，都是采用回流液和上升气，在蒸馏塔中形成气液逆流接触，上升气体中的难挥发组分不断冷凝，同时它又不断接收从上向下流的回流液中气化出来的易挥发组分，因此在其上升过程中，其中易挥发组分的含量不断提高，从塔的顶部可以得到纯度较高的易挥发组分产品，另一方面回流液在其下流过程中，其中的易挥发组分不断气化，同时它又不断接收上升蒸汽中冷凝下来的难挥发组分，所以其中难挥发组分的含量不断提高，在塔的底部可以得到纯度较高的难挥发组分产品。

发明人发现，采用循环流化床脱气能够克服现有技术板式塔或填料塔中处理的能力小，传质效率低，压降大，操作弹性小的缺点。循环流化床脱气塔体分为上下两段，上部为精馏段，下部为提馏段，精馏段设计有多级旋风分离冷凝器Ⅰ、多级旋风分离冷凝器Ⅱ，提馏段设计有恒温器，经精馏后脱除重组分H₂SO₄、H₂O后的氟化氢液从设计在循环流化床脱气塔体中部的料液接管进入，注入承液盘，注入温度19.5±0.5℃，氟化氢液经承液盘均匀分布后滴落恒温器，恒温器包括恒热列管和翅面板，恒温器加热温度为19.5±0.5℃，氟化氢液在下流到一级级翅面板时其易挥发组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S被气化形成上升蒸汽，穿过承液盘进入多级旋风分离冷凝器Ⅰ，多级旋风分离冷凝器Ⅰ设计有夹套并通入温度为9～19℃冷却水，上升蒸汽携带的液滴经旋风分离在多级旋风分离冷凝器Ⅰ筒身壁上形成连续液膜，上升蒸汽与下流液膜充分传质后进入循环流化床脱气塔体外的多级旋风分离冷凝器Ⅱ，多级旋风分离冷凝器Ⅱ同样设计有夹套并通入温度为9～19℃冷却水，此时上升蒸汽的易挥发组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S含量不断提高，经多级旋风分离冷凝器Ⅱ冷凝下来的难挥发组分氟化氢液纯度不断提高，多级旋风分离冷凝器Ⅱ底部设计有U型液封器和返料器，氟化氢液返回承液盘成为回流液，循环流化床脱气塔体内多级旋风分离冷凝器Ⅰ冷凝下来的回流液也再次经承液盘下流至恒温器，那么塔底富集的难挥发组分氟化氢液含量越来越高，从而实现了轻组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S的脱除。

发明人发现，循环流化床脱气塔体内设置多级旋风分离冷凝器Ⅰ的目的视同增加了中间冷凝器，使操作线更接近平衡线，减少了脱气过程的可逆性，提高了热力学效率。

发明人发现，相对于板式塔塔板复杂的结构，多级旋风分离冷凝器具有结构简单、价格低廉的优点，同时气液旋风分离、筒身内壁容易形成液膜、上升蒸汽与下流液膜充分传质的特点使其具有板式塔液体返混小、液膜传质系数较大的优点，同时多级旋风分离器具备多个平衡级或理论塔板，可根据实际需要予以设置，而且旋风分离器的压降较低，比填料塔更具节能优势。

相对于现有技术，本发明至少含有以下优点：第一，相对于板式塔塔板复杂的结构，多级旋风分离冷凝器具有结构简单、价格低廉的优点，同时气液旋风分离、筒身内壁容易形成液膜、上升蒸汽与下流液膜充分传质的特点使其具有板式塔液体返混小、液膜传质系数较大的优点，同时多级旋风分离器具备多个平衡级或理论塔板，可根据实际需要予以设置，而且旋风分离器的压降较低，比填料塔更具节能优势；第二，循环流化床脱气塔体内设置多级旋风分离冷凝器Ⅰ的目的视同增加了中间冷凝器，使操作线更接近平衡线，减少了蒸馏过程的可逆性，提高了热力学效率。

附图说明

图1为本发明一种制备氟化氢循环流化床脱气装置的使用方法的主视结构示意图。

图2为本发明一种制备氟化氢循环流化床脱气装置的使用方法的俯视结构示意图。

图3为本发明一种制备氟化氢循环流化床脱气装置的使用方法的A局部放大结构示意图。

1－多级旋风分离冷凝器Ⅰ 2－循环流化床脱气塔体 3－料液接管

4－恒温器 5－恒热列管 6－翅面板 7－多级旋风分离冷凝器Ⅱ

8－U型液封器 9－返料器 10－承液盘。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1、图2、图3所示，一种制备氟化氢循环流化床脱气装置的使用方法，其特征是：

步骤一，使用前必须通过液位计观察多级旋风分离冷凝器Ⅱ7底部U型液封器8的液面状况，保证液面高于返料器9至少300mm，确保U型液封器8处于正常工作状态。

步骤二，经精馏后脱除重组分H₂SO₄、H₂O后的氟化氢液从设计在循环流化床脱气塔体2中部的料液接管3进入，注入承液盘10，注入温度19.5±0.5℃，氟化氢液经承液盘10均匀分布后滴落恒温器4，恒温器4包括恒热列管5和翅面板6，恒温器4加热温度为19.5±0.5℃，氟化氢液在下流到一级级翅面板6时其易挥发组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S被气化形成上升蒸汽，穿过承液盘10进入多级旋风分离冷凝器Ⅰ1，多级旋风分离冷凝器Ⅰ1设计有夹套并通入温度为9～19℃冷却水，上升蒸汽携带的液滴经旋风分离在多级旋风分离冷凝器Ⅰ1筒身壁上形成连续液膜，上升蒸汽与下流液膜充分传质后进入循环流化床脱气塔体2外的多级旋风分离冷凝器Ⅱ7，多级旋风分离冷凝器Ⅱ7同样设计有夹套并通入温度为9～19℃冷却水，此时上升蒸汽的易挥发组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S含量不断提高，经多级旋风分离冷凝器Ⅱ7冷凝下来的难挥发组分氟化氢液纯度不断提高，多级旋风分离冷凝器Ⅱ7底部设计有U型液封器8和返料器9，氟化氢液返回承液盘10成为回流液，循环流化床脱气塔体2内多级旋风分离冷凝器Ⅰ1冷凝下来的回流液也再次经承液盘10下流至恒温器4，那么塔底富集的难挥发组分氟化氢液含量越来越高，从而实现了轻组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S的脱除。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (1)

1.一种制备氟化氢循环流化床脱气装置的使用方法，其特征是：步骤一，使用前必须通过液位计观察多级旋风分离冷凝器Ⅱ底部U型液封器的液面状况，保证液面高于返料器至少300mm，确保U型液封器处于正常工作状态；步骤二，经精馏后脱除重组分H₂SO₄、H₂O后的氟化氢液从设计在循环流化床脱气塔体中部的料液接管进入，注入承液盘，注入温度19.5±0.5℃，氟化氢液经承液盘均匀分布后滴落恒温器，恒温器包括恒热列管和翅面板，恒温器加热温度为19.5±0.5℃，氟化氢液在下流到一级级翅面板时其易挥发组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S被气化形成上升蒸汽，穿过承液盘进入多级旋风分离冷凝器Ⅰ，多级旋风分离冷凝器Ⅰ设计有夹套并通入温度为9～19℃冷却水，上升蒸汽携带的液滴经旋风分离在多级旋风分离冷凝器Ⅰ筒身壁上形成连续液膜，上升蒸汽与下流液膜充分传质后进入循环流化床脱气塔体外的多级旋风分离冷凝器Ⅱ，多级旋风分离冷凝器Ⅱ同样设计有夹套并通入温度为9～19℃冷却水，此时上升蒸汽的易挥发组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S含量不断提高，经多级旋风分离冷凝器Ⅱ冷凝下来的难挥发组分氟化氢液纯度不断提高，多级旋风分离冷凝器Ⅱ底部设计有U型液封器和返料器，氟化氢液返回承液盘成为回流液，循环流化床脱气塔体内多级旋风分离冷凝器Ⅰ冷凝下来的回流液也再次经承液盘下流至恒温器，那么塔底富集的难挥发组分氟化氢液含量越来越高，从而实现了轻组分SO₂、SiF₄、CO₂、H₂S的脱除。