1、AHF 大型装置工艺设计中安全环保措施探研余福元【摘要】安全环保、节能减排是氟化工企业必须面对的一个长期课题，在工艺设计中优化装置的工艺技术、装备技术和工艺控制技术，提高装置的安全环保和节能减排水平。主题词：AHF 装置工艺设计 安全环保 节能减排近年来，我国氟化学工业发展迅速，特别是 AHF 的发展更是令人瞩目。无论是装置规模，还是工艺技术水平都有了长足的进步。这些成绩的取得得益于我国丰富的萤石资源；得益于我国设备制造水平的不断提高；更得益于 AHF 工艺技术水平的进步。AHF 属于高危险性行业，国家对其安全生产和环境保护的要求极高，特别是在当前化工全行业面对安全环保和节能减排大的产业政策背
2、景下，对日趋大型化的 AHF 工艺装置提出了更高的要求，这就需要我们在大型 AHF 工艺装置的设计和建设上，要不断优化工艺条件和配置，不断推进装备技术和工艺控制技术的进步，从而更好的应对日益加大的安全和环保压力。对于氟化工企业我们不仅要严格遵守国家有关安全环保和节能减排的法律法规，更要意识到这是企业生存和发展的根本。安全环保和节能减排是建设大型 AHF 工艺装置的最为重要的前提，基于这个前提我们必须在工艺装置的软硬件的设置上不断进行工艺技术和控制技术的优化处理。AHF 工艺装置的安全环保性能，应在工艺设计过程中充分体现。安全环保的应对措施是不是能使整个工艺装置始终处于受控状态，预防、控制、处理
3、的过程是否具有可靠性和可操作性。一、AHF 工艺生产过程中的安全环保问题和特点：（1）火灾及爆炸危害：生产过程中涉及的煤气、发烟硫酸分别为易燃、助燃物质，遇到明火或高热会引起燃烧与爆炸。（2）毒物危害：HF 是高毒物质且腐蚀性极强，生产过程的泄漏对人体和周边环境产生严重危害和污染。（3）高温场所：回转反应炉、煤气发生炉、燃烧炉、锅炉等工序中，都存在煤、煤气及天然气的燃烧，其生产过程都是高温，易对人体产生伤害。（4）噪音：在工艺系统中设有固体物料输送设备（螺旋输送机、斗式提升机等） 、冷冻机组、高温循环风机、引风机等机器设备，其噪音对人体会带来危害。（5）粉尘：在粉体上料、输送系统和排渣系统中存
4、在粉尘泄漏，危害人体健康，造成环境污染。AHF 工艺装置安全环保问题的特点主要表现在突发性、无规律性和无组织性。二、AHF 工艺装置安全环保劳动卫生设计的一般要求：（1）防火、防爆和防泄漏：萤石粉无防爆要求，但有粉尘，故厂房设计为一层砖混结构，墙上部设置窗户，并配置单级除尘设备或集中的收尘和除尘设备。原料酸和成品酸以及反应、净化部分除燃烧炉炉头处及附近设局部防爆外其余无防火防爆要求，单酸性物质对设备、建构筑物有腐蚀，气体对人体有严重的刺激性损伤，因此要求对主框架进行防腐处理，并在每层分别设置了安全喷头（紧急淋浴器）和洗眼器。煤气发生炉和燃烧炉区域均为防火、防爆区，为电气 1 区防爆环境，采用露
5、天布置，地面为不发火花水泥地面。电机为防爆型；原料储罐和成品储罐的布置严格按国家防火安全距离设计，并设置容积大于单罐最大容积的实体围堰。（2） 建构筑物的安全要求：主装置楼耐火等级应达二级要求，并按国家相关消防安全规定，配备完整的消防设施。主控楼，主装置楼和主要化学危险品区域的间距要求应严格按国家相关安全规定。（3）气体检测系统：在煤气发生炉和燃烧炉、罐区、汽车装卸台、装置楼均设置可燃气体检测仪和有毒介质检测仪，并设超限报警，以确保生产安全和操作人员身体健康。（4）操作安全：设置反应炉与送粉螺旋、出渣螺旋开停的连锁关系，同时对转炉的辅助电机、尾气吸收系统，供冷等设备设置自备电源供电，满足二级负
6、荷要求，保证事故状态设备的安全运行和环保受控状态。（5）劳动卫生安全：在设计中选用低噪音的节能产品，同时配备消音设施，从而减少噪音对人体的危害；对有毒有害岗位应按其毒害特点设置防毒面具、防毒口罩、防酸手套、防酸面具、眼镜等；对存在高温的环境，对高温的设备、管道等设施进行保温处理，防止烫伤人员；对于存在粉尘的工序，配备高效除尘设备，减少粉尘对环境的污染，同时为操作人员配备必要的劳保用品；设计根据需要和方便的原则设置生产卫生用室，如更衣室等；在采光照明上，按规范设计，其照度不低于生产车间工作面上的最低照明度值。三、工艺设计过程中对传统工艺过程的优化设计传统工艺装置中主要存在的问题有，计量误差大、反
7、应效率低、消耗能耗高、系统整体密封性能差腐蚀严重、安全环保保障能力差、安全环保处于非受控状态等。针对存在的问题，我们从工艺设置和装备技术上进行了有益的尝试，取得了较好的效果。（1）AHF 生产对原料的计量精度要求较高，它对反应状况和最终的原料消耗有着至关重要的影响，国内现有一般装置计量系统流程长且误差大，这也是传统装置消耗较高的原因之一。采用高精度粉体计量仪和流体计量仪表，利用计算机进行原料的配比控制和跟踪调节控制，有效提高了原料的计量和配比准确性及转化率，计量控制流程简单，且运行的可靠性和保障性更高。（2）转炉是 AHF 工艺生产的核心主体设备，它的运行状况直接关系到反应的最终状况和整个系统
8、的运行状态。AHF 工艺生产过程中，整个系统处于微负压状态，系统运行平稳和正常是安全环保的基本保障。工艺装置的整体密封性能和工艺过程的清洁生产程度直接影响系统的平稳和正常。从提高工艺装置的整体密封性能入手，我们在强调设备和管路的密封外，更注重 AHF 主反应装置转炉的整体密封性能。在转炉密封（炉体、热风夹套前后端） 、进料方式、传动设置、给热分布等进行不断的改进和革新，使转炉的整体性能和技术含量大为提高。氟化氢反应内返料技术作为一种有效解决反应炉腐蚀和改善反应状况的实用技术，长期以来一直受到行业同仁的高度关注。通过部分反应渣的返回，使 CaF2、CaSO 4、H 2SO4 形成适宜的固液比，有
9、效地分散粘稠状态的反应物料，减少粘稠状态物料的粘壁和对炉体的腐蚀；由于尾渣返回的过程中还携带了一定的热量，在与物料的混合接触中引发迅速的反应，缩短了反应时间从而相应延长了物料在炉内的停留时间，提高了转炉的反应效率和热利用率，转炉单体产能增大；在返回的尾渣中残余的未完全反应物料可继续参与反应，使得原料的转化率进一步提高，原料消耗得以降低。在反应炉的给热方式上，将热量最大限度地集中于转炉的主反应区域，充分保证反应所需热量，使反应更充分、更完全，热能的利用更科学、更合理。转炉前后端机械密封采用新材料和新的结构形式，密封性能大为提高，从而使系统的整体密封进一步改善，为系统的平稳运行和腐蚀减轻提供了保障
10、。（3）采用硫酸洗涤循环工艺，有效提高 HF 预净化系统的分离能力；传统生产工艺中没有硫酸的强制洗涤过程，造成后续系统污染严重，易使系统形成周期性的堵塞，造成泄漏污染环境，操作人员劳动强度加大，操作环境恶劣。硫酸洗涤循环工艺的采用有效减轻了上述问题，通过强制洗涤过程有效去除了粗 HF 气体中的杂质，使最终产品质量大为提高。（4）优化预净化系统的工艺控制过程，采用适宜的温度梯度控制和粗酸成分控制；控制好粗酸成分、系统返酸成分和返酸量，提高工艺系统的稳定性，减小波动。（5）科学、合理对系统的能耗进行配置并综合利用，尽可能利用系统内能耗进行平衡转化并采用廉价能源，最大限度地节省能耗。具体措施有：降低
11、粗 HF 气体进入洗涤塔温度或采用二级洗涤净化，提高净化效果；采用常温水作为一级冷却介质；热烟气余热再利用可作精制系统的加热介质等。（6）加强废气的吸收和净化，废水处理达标排放；含氟尾气通过硫酸吸收装置进行强制循环吸收，并采用三级水洗和一级碱洗可完全实现达标排放，废水经过中和和除氟处理达标排放，反应渣尾气经处理达标排放。特别加强生产过程中的无组织污染排放的预防、控制和处理，有效保障环保达标受控。（7）装置设置全系统、全在线、多点位的负压监测系统，适时在线对工艺系统的运行状况进行监控，发现问题及时进行调整和处理，系统处于有效的控制状态下，杜绝了工艺系统的波动和失压（负压）状态下造成的环境污染事故
12、。在近年来的成套 AHF 工艺技术实践中，我们借鉴和吸收了国外同类型装置的先进经验，结合国内大型装置的实际情况和控制特点,不断总结，不断优化，开发了既有较先进的控制水平，又有较高的投入产出比，特别是在安全环保性能、综合经济技术指标上优于现有一般 AHF 工艺装置的工艺技术。在国内的数套万吨级 AHF 装置工艺技术实践中，均取得了较为理想的效果。装置的节能减排效果显著，综合经济技术指标优于一般装置，基本实现污染的零排放。提高工艺装置的安全环保水平，实现节能减排，将会是我们氟化工企业必须长期面对的一个课题。只有不断推进工艺技术、装备技术和工艺控制技术的进步，装置的安全环保和节能减排水平才能不断提高。我们愿与行业同仁一道，为我国 AHF 装置工艺技术的进步和安全环保水平的提高共同努力。
