一种高纯无水氟化氢生产工艺及配套的回转反应炉制造技术

本发明专利技术涉及高纯无水氟化氢生产工艺及配套的回转反应炉；所述回转反应炉包括转炉筒体和设置在转炉筒体内的返渣机构；所述返渣机构包括套设在转炉筒体内的鼠笼式螺带、返渣筒筒体以及挡板；所述鼠笼式螺带设置在转炉筒体的炉头进料端内；所述鼠笼式螺带包括左支撑圈、右支撑圈以及连接在两支撑圈之间的多根横条；一螺旋叶片固定环绕在多根横条上且沿转炉筒体的长度方向延伸；所述挡板固定在转炉筒体内靠近其炉尾出料端处；所述挡板中部设置有通口；所述返渣筒筒体由鼠笼式螺带中部延伸至靠近挡板处；该高纯无水氟化氢生产工艺及配套的回转反应炉经实测能够有效提高制成HF的纯度，提高HF的产量，同时减少能源的消耗，具有显著的经济效益。

A high purity anhydrous hydrogen fluoride production process and matching rotary reactor

The invention relates to a high purity anhydrous hydrogen fluoride production process and a matching rotary reactor. The rotary reactor comprises a converter barrel body and a slag returning mechanism arranged in the converter barrel body. The slag returning mechanism comprises a squirrel cage screw belt, a slag returning barrel body and a baffle, and the squirrel cage screw belt is arranged in the feed end of the converter barrel body. The utility model comprises a left support ring, a right support ring and a plurality of cross bars connected between the two support rings; a helical blade is fixed around a plurality of cross bars and extends along the length direction of the converter barrel body; the baffle plate is fixed in the converter barrel body near its tail discharge end; the middle part of the baffle plate is provided with an opening; the slag return barrel body extends from the middle part of the squirrel cage screw belt to the near the baffle; The production process of high purity anhydrous hydrogen fluoride and the matching rotary reactor can effectively improve the purity of HF, increase the output of HF, and reduce energy consumption, which has significant economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种高纯无水氟化氢生产工艺及配套的回转反应炉
本专利技术涉及一种高纯无水氟化氢生产工艺及配套的回转反应炉，属于化工领域。
技术介绍
由于氢氟酸溶解氧化物的能力，它在铝和铀的提纯中起着重要作用。氢氟酸也用来蚀刻玻璃（在玻璃表面均匀的涂一层致密的石蜡将要雕刻的地方用刻刀刮去，根据实际情况放入装有HF的池子中进行雕刻处理），半导体工业使用它来除去硅表面的氧化物，在炼油厂中它可以用作异丁烷和丁烷的烷基化反应的催化剂，除去不锈钢表面的含氧杂质的“浸酸”过程中也会用到氢氟酸。氢氟酸也用于多种含氟有机物的合成，比如Teflon（聚四氟乙烯），还有氟利昂一类的制冷剂。HF的现有的具体生产工艺流程为：将经蒸汽预热干燥的萤石粉用斗式提升机送至萤石贮仓，仓中萤石粉经计量用高速螺旋输送器送至回转反应炉。将发烟硫酸和在酸吸收塔吸收了尾气中HF的硫酸送至混酸槽，将达到浓度要求的混酸经预反应器送入回转反应炉。回转反应炉加热采用煤气发生炉，用烟气经夹套间接加热来满足反应所需的热量。在回转反应炉内，夹套的温度为450oC，物料的温度为150oC，反应炉炉尾排出的炉渣用消石灰中和过量酸后经炉渣提升机送至炉渣储斗。反应的气体产物主要是氟化氢，这股气体首先进入洗涤塔除尘、冷却，进入洗涤塔前的气体温度在350oC左右，洗涤后的温度在150℃，洗涤液为硫酸，经洗涤后的HF依次经精馏塔釜精馏和脱气塔釜脱气后制成工业HF。现有的工艺存在以下不足：一是反应转炉物料反应率低，物料未能完全反应，HF产出不稳定，影响后续工序的工作连续性；二是粗HF气体温度高，冷凝液化过程冷冻机负荷大，液化效率低，使大量粗HF在除杂工序仍然以气态存在，降低除杂效率；三是粗HF液体在精馏、脱气时由于加热温度不均匀，汽化不稳定，致无法得到高纯度的AHF产品。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种高纯无水氟化氢生产工艺及配套的回转反应炉。该高纯无水氟化氢生产工艺及配套的回转反应炉经实测能够有效提高制成HF的纯度，提高HF的产量，同时减少能源的消耗，具有显著的经济效益。本专利技术的技术方案如下：高纯无水氟化氢生产中使用的回转反应炉，包括转炉筒体和设置在转炉筒体内的返渣机构；所述返渣机构包括套设在转炉筒体内的鼠笼式螺带、返渣筒筒体以及挡板；所述鼠笼式螺带设置在转炉筒体的炉头进料端内；所述鼠笼式螺带包括左支撑圈、右支撑圈以及连接在两支撑圈之间的多根横条；一螺旋叶片固定环绕在多根横条上且沿转炉筒体的长度方向延伸；所述挡板固定在转炉筒体内靠近其炉尾出料端处；所述返渣筒筒体由鼠笼式螺带中部延伸至靠近挡板处；所述返渣筒筒体由多根返渣筒支腿支撑在转炉筒体中部；所述返渣筒筒体内壁设置有螺纹导引条；所述螺纹导引条的螺旋方向与螺旋叶片的螺旋方向相反，使热炉渣由返渣筒筒体内返回鼠笼式螺带内。进一步的，所述返渣筒筒体靠近挡板的一端设置有一返渣筒捞斗以导引返渣筒捞斗附近的热炉渣进入返渣筒筒体内，所述返渣筒捞斗直径大于返渣筒筒体的直径，且朝向挡板的一端开放形成竖直截面形状为“[”的捞斗腔；所述捞斗腔内沿其圆周面设置有两首尾相连的弧形导引斜面；所述弧形导引斜面分别由返渣筒捞斗封闭端连续面延伸至其开放端。进一步的，一导气筒设置在炉尾出料端，所述导气筒一端伸入转炉筒体中由挡板中部穿过，正对返渣筒筒体靠近炉尾出料端的一端开口；所述导气筒另一端伸出转炉筒体外；所述导气筒圆周面上旁通有一出气管；所述导气筒内设置有一螺旋推渣耙；所述螺旋推渣耙由一电机驱动转动；所述电机由一时间控制器控制定时转动，将导气筒中堆积的渣粉推回转炉筒体中，同时产生向返渣筒筒体一端开口的气流冲击。高纯无水氟化氢生产工艺，采用所述的返渣机构，包括以下步骤：①将经蒸汽预热干燥的萤石粉用斗式提升机送至萤石贮仓，仓中萤石粉经计量用高速螺旋输送器送至回转反应炉；②将发烟硫酸和在酸吸收塔吸收了尾气中HF的硫酸送至混酸槽，将达到浓度要求的混酸经预反应器送入回转反应炉；③回转反应炉中物料的反应温度为120~140℃，反应过程中，通过所述返渣机构将回转反应炉炉尾出料端的部分热炉渣返回炉头与新添炉料一起进入回转反应炉中反应；④反应的产生的粗HF气体进入洗涤塔前对粗HF气体进行预冷却；⑤预冷却后的粗HF气体进入洗涤塔除尘、冷却；⑥冷却后的粗HF气体依次经精馏塔釜精馏和脱气塔釜脱气制成工业HF；⑦在步骤⑥的过程中同时收集回转反应炉的余热制备热水，将热水输送至精馏塔釜和脱气塔釜，加热其中的液态半成品HF；步骤④采用水冷却器进行预冷却，预冷却过程中被加热的介质水与步骤⑦的热水混合或用于步骤⑦热水的预热。进一步的，所述步骤⑦中使用的换热系统包括换热器、热水槽、脱气塔釜加热器和精馏塔釜加热器；所述回转反应炉的燃烧尾气出口和换热器进气口连通构成第一气体换热管路；所述换热器出液口、脱气塔釜加热器、精馏塔釜加热器、热水槽以及换热器进液口依次连通构成循环水加热管路，其中所述脱气塔釜加热器和精馏塔釜加热器在循环水加热管路中相互并联，回转反应炉的燃烧尾气加热循环水加热管路中的水，通过介质水和脱气塔釜加热器以及精馏塔釜加热器加热精馏塔釜和脱气塔釜中的液态半成品HF。进一步的，所述换热器出液口与热水槽之间还连通有回流管路。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术能够能够有效提高制成HF的纯度，提高HF的产量，同时减少能源的消耗，具有显著的经济效益。2、本专利技术在HF回转反应炉炉膛内增设返渣机构，把转炉出渣口的热炉渣返回炉头重新反应，利用返回炉渣的热量快速加热炉头端的冷料，加快冷炉料升温速度，延长物料的反应时间，提高炉料反应率15～20%，在提高粗HF气体浓度的同时，稳定HF产气率，提高HF产能20%，同时稳定工序半成品质量。3、本专利技术设计列管水冷却器，研究在粗HF工序后增设列管水冷工序，利用列管冷却器换热面积大的特性，使粗HF快速降温，从而减轻冷凝工序冷冻机工作负荷，提高粗HF液化效率，避免粗HF气体流入精馏工序影响除杂效果。4、本专利技术设计回转反应炉的燃烧余热利用装置制备热水，并把热水输送到精馏塔釜和脱气塔釜，利用热水作为加热介质，加热精馏塔釜和脱气塔釜中的半成品HF。设计精馏和脱气塔釜结构为列管加热结构，实现加热温度的精确控制。在精馏工序，提高精馏塔釜液态HF的蒸发效率，由此提高重组分杂质（不蒸发）除杂效率。在脱气工序，使脱气塔釜液态HF中的SO2、SiF4等低沸点杂质得到高效去除，最终获得HF纯度≥99.99%的高纯HF。5、本专利技术利用回转反应炉的燃烧尾气的余热加热精馏和脱气塔釜，利用列管水冷却器对粗HF进行预冷，列管水冷却器被加热的介质水又用于加热精馏和脱气塔釜的循环介质水的预热，环环相扣，充分利用回转反应炉的余热以及制备提纯HF过程中的吸放热过程，高效的利用本会浪费的能量，从而显著的节约能源，同时提高过程的速度和效果。6、本专利技术设置有导气筒和螺旋推渣耙，能够在保障HF气体出气的同时能及时清理导气筒中沉淀的渣粉；同时能够产生冲击气流，从而利于疏导返渣筒筒体端部以及返渣筒捞斗，防止堆积，促进和保障返渣的正常运作。附图说明图1为本专利技术的返渣机构及回转反应炉的示意图；图2为图1中B-B的剖视示意图；图3为本专利技术步骤⑦使用的换热系统的示意图。图中附图标记表示为：1-鼠笼式螺带、11-左支撑圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高纯无水氟化氢生产中使用的回转反应炉，其特征在于：包括转炉筒体(6)和设置在转炉筒体(6)内的返渣机构；所述返渣机构包括套设在转炉筒体(6)内的鼠笼式螺带(1)、返渣筒筒体(2)以及挡板(4)；所述鼠笼式螺带(1)设置在转炉筒体(6)的炉头进料端内；所述鼠笼式螺带(1)包括左支撑圈(11)、右支撑圈(12)以及连接在两支撑圈之间的多根横条(13)；一螺旋叶片(14)固定环绕在多根横条(13)上且沿转炉筒体(6)的长度方向延伸；所述挡板(4)固定在转炉筒体(6)内靠近其炉尾出料端处；所述返渣筒筒体(2)由鼠笼式螺带(1)中部延伸至靠近挡板(4)处；所述返渣筒筒体(2)由多根返渣筒支腿(22)支撑在转炉筒体(6)中部；所述返渣筒筒体(2)内壁设置有螺纹导引条(21)；所述螺纹导引条(21)的螺旋方向与螺旋叶片(14)的螺旋方向相反，使热炉渣由返渣筒筒体(2)内返回鼠笼式螺带(1)内。

【技术特征摘要】
1.高纯无水氟化氢生产中使用的回转反应炉，其特征在于：包括转炉筒体(6)和设置在转炉筒体(6)内的返渣机构；所述返渣机构包括套设在转炉筒体(6)内的鼠笼式螺带(1)、返渣筒筒体(2)以及挡板(4)；所述鼠笼式螺带(1)设置在转炉筒体(6)的炉头进料端内；所述鼠笼式螺带(1)包括左支撑圈(11)、右支撑圈(12)以及连接在两支撑圈之间的多根横条(13)；一螺旋叶片(14)固定环绕在多根横条(13)上且沿转炉筒体(6)的长度方向延伸；所述挡板(4)固定在转炉筒体(6)内靠近其炉尾出料端处；所述返渣筒筒体(2)由鼠笼式螺带(1)中部延伸至靠近挡板(4)处；所述返渣筒筒体(2)由多根返渣筒支腿(22)支撑在转炉筒体(6)中部；所述返渣筒筒体(2)内壁设置有螺纹导引条(21)；所述螺纹导引条(21)的螺旋方向与螺旋叶片(14)的螺旋方向相反，使热炉渣由返渣筒筒体(2)内返回鼠笼式螺带(1)内。2.如权利要求1所述的高纯无水氟化氢生产中使用的回转反应炉，其特征在于：所述返渣筒筒体(2)靠近挡板(4)的一端套设有一返渣筒捞斗(5)以导引返渣筒捞斗(5)附近的热炉渣进入返渣筒筒体(2)内，所述返渣筒捞斗(5)直径大于返渣筒筒体(2)的直径，且朝向挡板(4)的一端开放形成竖直截面形状为“[”的捞斗腔(52)；所述捞斗腔(52)内沿其圆周面设置有两首尾相连的弧形导引斜面(51)；所述弧形导引斜面(51)分别由返渣筒捞斗(5)封闭端连续面延伸至其开放端。3.如权利要求2所述的高纯无水氟化氢生产中使用的回转反应炉，其特征在于：一导气筒(24)设置在炉尾出料端，所述导气筒(24)一端伸入转炉筒体(6)中由挡板(4)中部穿过，正对返渣筒筒体(2)靠近炉尾出料端的一端开口；所述导气筒(24)另一端伸出转炉筒体(6)外；所述导气筒(24)圆周面上旁通有一出气管(28)；所述导气筒(24)内设置有一螺旋推渣耙(25)；所述螺旋推渣耙(25)由一电机(26)驱动转动；所述电机(26)由一时间控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷游生，林庆鑫，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：福建龙氟化工有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35