一种无水氟化氢生产余热利用装置的制作方法

1.本实用新型属于化工节能技术领域，尤其是涉及一种无水氟化氢生产余热利用装置。


背景技术：

2.氟化氢是基础化工产品，无水氟化氢是电解制造元素氟的原料；在化学工业中，广泛应用于氟置换卤代烃中氯制取氯氟烃，如二氟二氯甲烷（f12）和二氟一氯甲烷（f22）等；在石化工业中，作为芳烃、脂肪族化合物烷基化制高辛烷值汽油的液态催化剂；在电子工业中，无水氟化氢用于电解合成三氟化氮的原料，半导体制造工艺中的刻蚀剂等。另外，氟化氢用于工业生产氢氟酸，生产无机氟化物、铀加工、金属加工以及玻璃工业中刻蚀剂等。
3.萤石硫酸法是生产氟化氢的主要方法，目前无水氟化氢生产过程中高温烟气直接排放，排放温度高达220℃，造成资源浪费。
4.同时，目前精馏塔一般采用蒸汽再沸器加热，精馏塔塔釜温度较低（一般不高于35℃），蒸汽再沸器的蒸汽温度较高，蒸汽再沸器的蒸汽与精馏塔物料温差大，会导致精馏塔液位波动较大、液位稳定性较差的问题，最终造成产品质量波动较大。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种无水氟化氢生产余热利用装置，能够有效利用无水氟化氢生产装置产生的高温烟气热量，将高温烟气余热合理利用于精馏塔，节约能源；热水循环过程中热水流量、温度控制稳定，可减少因蒸汽压力、流量波动引起的精馏塔液位波动，精馏塔液位稳定性增强，有效提升产品合格率。
6.本实用新型提供一种无水氟化氢生产余热利用装置，包括无水氟化氢转炉和精馏塔，所述无水氟化氢转炉夹套热风进口连接高温循环风机出口，所述高温循环风机进口连接燃烧室出口，所述无水氟化氢转炉的夹套热风出口分别连接所述高温循环风机的循环气进口和换热器的管程进口，所述换热器的壳程出口连接热水槽进口，所述热水槽出口连接热水再沸器的壳程进口，所述热水槽与所述热水再沸器之间的管路上设有热水循环泵，所述热水再沸器的管程进口连接所述精馏塔塔釜物料出口，所述热水再沸器的管程出口连接所述精馏塔一侧返料口。
7.优选地，所述热水再沸器的壳程出口通过管道连接所述换热器的壳程进口。
8.优选地，所述精馏塔塔釜物料出口连接蒸汽再沸器的管程进口，所述蒸汽再沸器的管程出口连接所述精馏塔一侧返料口。
9.优选地，所述换热器的管程出口连接废气处理设备。
10.优选地，所述热水槽的壁上设置一次液位检测设备和二次液位检测设备，所述热水槽体积为0.5m3至3m3，所述热水槽顶部设置呼吸管口，所述呼吸管口管径为dn20-200；所述热水槽设置补水管路，所述补水管路管径为dn20-200。
11.优选地，所述无水氟化氢转炉的夹套热风出口通过烟道气管连接所述换热器的管
程进口，所述烟道气管垂直于所述换热器的水平轴线。
12.优选地，所述换热器的换热面积是所述热水再沸器的换热面积的3.5-6.5倍，能够保证有效获取无水氟化氢转炉产生的高温烟气热量；所述热水再沸器的换热面积是所述蒸汽再沸器的换热面积的2-5倍；所述热水再沸器材质为非塑料材料。
13.优选地，所述换热器管程进口、所述换热器管程出口、所述换热器壳程进口、所述换热器壳程出口均设置温度在线检测设备。
14.优选地，所述热水循环泵的扬程为15m-60m，流量为15m3/h-60m3/h；所述热水循环泵的进口和出口分别设置阀门。
15.优选地，所述换热器壳程设置排空管路，所述排空管路管径dn20-100；所述换热器壳程进口管径为dn20-200、壳程出口管径为dn20-200；所述换热器壳程进口水平位置低于壳程出口，所述换热器壳程出口与壳程进口的位差为所述换热器直径的0.1-0.95倍。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
17.（1）本实用新型提供一种无水氟化氢生产余热利用装置，设计合理，能够有效利用无水氟化氢生产装置产生的高温烟气热量，将高温烟气余热合理利用于精馏塔，降低精馏塔蒸汽再沸器的蒸汽用量，降低无水氟化氢产品的蒸汽消耗，节约能源。本实用新型能够有效降低精馏塔单位时间蒸汽用量，精馏塔蒸汽用量降低至原来的30%-55%；热水循环过程中热水流量、温度控制稳定，可减少因蒸汽压力、流量波动引起的精馏塔液位波动，精馏塔液位稳定性增强，有效提升产品合格率。
18.（2）为了解决蒸汽再沸器的蒸汽与精馏塔物料温差大的问题，本实用新型充分利用无水氟化氢生产装置产生的烟气，对水进行加热，使用此温度较低的热水加热，然后经热水再沸器对精馏塔物料进行预加热，消除因蒸汽与精馏塔塔釜物料温差大引起的塔釜液位波动问题，能够平稳精馏塔液位，确保产品合格率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型的结构示意图；
21.附图标记说明：
22.1、燃烧室；2、高温循环风机；3、无水氟化氢转炉；4、换热器；5、废气处理设备；6、温度在线检测设备；7、排空管路；8、热水槽；9、呼吸管口；10、一次液位检测设备；11、二次液位检测设备；12、补水管路；13、热水循环泵；14、热水再沸器；15、蒸汽再沸器；16、精馏塔。
具体实施方式
23.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例
24.一种无水氟化氢生产余热利用装置，如图1所示，包括无水氟化氢转炉3和精馏塔16，无水氟化氢转炉3夹套热风进口连接高温循环风机2出口，高温循环风机2进口连接燃烧室1出口，无水氟化氢转炉3的夹套热风出口分别连接高温循环风机2的循环气进口和换热器4的管程进口，换热器4的壳程出口连接热水槽8进口，热水槽8出口连接热水再沸器14的壳程进口，热水槽8与热水再沸器14之间的管路上设有热水循环泵13，热水再沸器14的管程进口连接精馏塔16塔釜物料出口，热水再沸器14的管程出口连接精馏塔16一侧返料口，热水再沸器14的壳程出口通过管道连接换热器4的壳程进口，精馏塔16塔釜物料出口还连接蒸汽再沸器15的管程进口，蒸汽再沸器14的管程出口连接精馏塔16一侧返料口，蒸汽从蒸汽再沸器15的壳程进口进入，乏水由蒸汽再沸器15的壳程出口排出。热水再沸器14和蒸汽再沸器15分别位于精馏塔16两侧。
25.无水氟化氢转炉3的夹套热风出口通过烟道气管连接换热器4的管程进口，烟道气管垂直于换热器4的水平轴线。
26.换热器4的管程出口连接废气处理设备5，通过废气处理设备5对回收余热后的废气进行处理后达标排放，废气处理设备5采用现有设备。
27.热水槽8的壁上设置一次液位检测设备10和二次液位检测设备11，一次液位检测设备10和二次液位检测设备11均采用本领域常规一次液位检测设备和二次液位检测设备，通过一次液位检测设备10能够从热水槽8外侧观察热水槽8内部的液位情况，起到巡检作用，二次液位检测设备12是为了dcs显示，内操能看到液位。热水槽8体积为0.5m3至3m3，热水槽8顶部设置呼吸管口9，呼吸管口9管径为dn20-200，呼吸管口9起到防止憋压的作用。热水槽8设置补水管路12，补水管路12管径为dn20-200，起到补水作用。
28.换热器4的管程与壳程物料换热方式为逆流换热，换热器4的换热面积是热水再沸器14的换热面积的3.5-6.5倍，能够保证有效获取无水氟化氢转炉产生的高温烟气热量；热水再沸器14的换热面积是蒸汽再沸器15的换热面积的2-5倍，可最大程度地将热量传递给精馏塔塔釜物料，最大程度上降低蒸汽消耗；热水再沸器14材质为非塑料材料，如碳钢、不锈钢或石墨材料等。
29.换热器4管程进口、换热器4管程出口、换热器4壳程进口、换热器4壳程出口均设置温度在线检测设备6，分别起到检测温度的作用。
30.换热器4壳程设置排空管路7，排空管路7管径dn20-100；换热器4壳程进口管径为dn20-200、壳程出口管径为dn20-200；换热器4壳程进口水平位置低于壳程出口，换热器4壳程出口与壳程进口的位差为换热器4直径的0.1-0.95倍，热水低进高出，可防止壳程内空气聚集，确保良好的换热效果。
31.热水循环泵13的扬程为15m-60m，流量为15m3/h-60m3/h，可满足较好的传热效果；热水循环泵13的进口和出口分别设置阀门。
32.使用过程：
33.燃烧室1燃烧产生的热风经过高温循环风机2的强制热风循环，热风在无水氟化氢转炉3夹套内循环流动加热无水氟化氢转炉3内部的物料，高温烟气由烟道气管排出，进入换热器4的管程，换热器4捕捉高温烟气的余热，换热器4内部的高温烟气与水逆流换热后，高温烟气降温至55℃左右，经废气处理设备5处理达标后排空。部分烟气由高温循环风机2
排出经无水氟化氢转炉3由烟道气管排出后回到高温循环风机2的循环气进口，形成循环。
34.吸收高温烟气余热后的热水进入热水槽8内，此时热水温度约45℃左右，经过热水循环泵13送入热水再沸器14，热水从热水再沸器14壳程下部进入、上部排出，加热精馏塔16塔釜物料，精馏塔16塔釜物料从热水再沸器14管程下部进入，通过热水循环，将高温烟气余热转移到精馏塔16塔釜。精馏塔16塔釜内物料约28℃左右，热水再沸器14内热水温度约45℃左右，温差较低，循环流量稳定，精馏塔16塔釜液位控制稳定性增强，热水再沸器14内部的热水加热精馏塔16塔釜物料放热后，返回到换热器4继续吸收高温烟气余热，循环使用。同时，蒸汽（约160℃）从蒸汽再沸器15的壳程上部进入，乏水从蒸汽再沸器15壳程下部排出，精馏塔16塔釜物料从管程下部进入蒸汽再沸器15，蒸汽（约160℃）对精馏塔16塔釜物料加热。
35.热水在一个循环系统中进行循环：换热器-热水槽-热水循环泵-热水再沸器-换热器。
36.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。