一种无水氟化氢生产过程中的冷量回收系统的制作方法

本实用新型涉及一种无水氟化氢生产过程中的冷量回收系统，属于无水氟化氢生产技术领域。

背景技术：

无水氟化氢(Anhydrous Hydrogen Fluoride，以下简称AHF)是化学工业及国防工业的重要原料，主要用于生产氟化盐、氟致冷剂、氟塑料等。在我国原子能工业、航天工业、电子工业中发挥着重要作用，在国民经济中具有重要地位。现国内外普遍采用萤石和硫酸作用制得，其反应方程式为：CaF2+H2SO4→2HF+CaSO4，AHF的沸点为19.5℃。

生产过程中需要对原料加热促进反应，由反应器出来的产品温度约有150～180℃，主要成分是AHF、少量硫酸酸雾，经过洗涤和水冷却，除去无用的硫酸酸雾后，剩下的AHF气体温度大约在32～40℃，进入盐水冷凝器冷却至5～8℃的液体，在冷却过程中消耗了大量的冷量，冷冻机组耗电量约占整个AHF生产的55％～65％，如果能够降低冷冻机组的耗电量，则AHF生产的单位耗电量也会大幅降低。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提出了一种无水氟化氢生产过程中的冷量回收系统，在水冷却器和盐水冷却器之间增加一个换热器，用盐水冷却器冷却下来的低温液体AHF(5～8℃)，进入换热器的的壳程给进入换热器管程的AHF气体(32～40℃)降温。本实用新型利用低温的液体AHF(5～8℃)将水冷却器出来的气体AHF(32～40℃)降温至18～22℃，使进入盐水冷却器的AHF气体液化所需要的冷量大幅降低，从而单位电耗也相应的大幅降低。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：

一种无水氟化氢生产过程中的冷量回收系统，包括水冷却器、换热器、盐水冷却器和精馏塔；所述水冷却器的物料气出口与换热器的被冷却介质进口连接，换热器的被冷却介质气相出口与盐水冷却器的物料入口连接，所述盐水冷却器的物料出口与换热器的冷却介质入口连接，换热器的冷却介质出口和换热器的被冷却介质液相出口均与与精馏塔底部的进口连接。

进一步地，所述盐水冷却器包括一级盐水冷却器和二级盐水冷却器，所述换热器的被冷却介质气相出口与一级盐水冷却器的物料入口连接，一级盐水冷却器的气相物料出口与二级盐水冷却器的物料入口连接，二级盐水冷却器的气相物料出口与吸收塔连接，所述一级盐水冷却器的液相物料出口和二级盐水冷却器的液相物料出口均与换热器的冷却介质入口连接。

进一步地，还包括粗酸槽，所述换热器的冷却介质出口和换热器的被冷却介质液相出口均与粗酸槽的入口连接，粗酸槽的出口与精馏塔底部的进口连接。

进一步地，所述换热器的排气口与精馏塔中部的进口连接。

进一步地，所述换热器为淋洗式列管换热器。

一种基于上述所述冷量回收系统的无水氟化氢生产过程中的冷量回收工艺，包括如下步骤：

(1)水冷却器的物料气出口来的AHF进入换热器的管程，冷却后的气体AHF进入盐水冷却器，冷却产生的液体AHF经粗酸槽进入精馏塔底部；

(2)盐水冷却器冷却产生的液体AHF进入换热器的壳程，与管程内的气体AHF换热后，气化产生的气体AHF进入精馏塔中部，剩余液体AHF经粗酸槽进入精馏塔底部。

进一步地，进入盐水冷却器后未被液化的气体AHF及其生产过程中所产生的不凝气进入吸收塔。

进一步地，水冷却器的物料气出口来的AHF的温度为32～40℃。

进一步地，冷却后的进入盐水冷却器的气体AHF的温度为18～22℃。

进一步地，经盐水冷却器冷却产生的液体AHF的温度为5～8℃。

进一步地，经粗酸槽进入精馏塔底部的液体AHF的温度均为15～19℃。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型利用低温的液体AHF(5～8℃)将水冷却器出来的气体AHF(32～40℃)降温至18～22℃，使进入盐水冷却器的AHF气体液化所需要的冷量大幅降低，并使整个冷却系统形成良性循环。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：1、水冷却器；2、换热器；3、精馏塔；4、一级盐水冷却器；5、二级盐水冷却器；6、粗酸槽。

具体实施方式

为了使本实用新型目的、技术方案更加清楚明白，下面通过实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示，一种无水氟化氢生产过程中的冷量回收系统，包括水冷却器1、淋洗式列管换热器2、一级盐水冷却器4、二级盐水冷却器5、粗酸槽6和精馏塔3。所述水冷却器1的物料气出口与淋洗式列管换热器2的被冷却介质进口连接，换热器2的被冷却介质气相出口与一级盐水冷却器4的物料入口连接，一级盐水冷却器4的气相物料出口与二级盐水冷却器5的物料入口连接，二级盐水冷却器5的气相物料出口与吸收塔连接，所述一级盐水冷却器4的液相物料出口与二级盐水冷却器5的液相物料出口均与淋洗式列管换热器2的冷却介质入口连接，换热器2的冷却介质出口和换热器2的被冷却介质液相出口均与粗酸槽6的入口连接，粗酸槽6的出口与精馏塔3底部的进口连接，换热器2的排气口与精馏塔3中部的进口连接。

将水冷却器1来的AHF气体通过淋洗式列管换热器2的管程，被来自一级盐水冷却器4和二级盐水冷却器5的低温液体AHF(5～8℃)降温至18～22℃，冷却产生的液体AHF利用位差自流到粗酸槽5，未冷却的气体AHF进入一级盐水冷却器4和二级盐水冷却器5继续冷却；淋洗式列管换热器2壳程内的液相AHF给管程内的气体换热后，产生的气体进入精馏塔3，未气化的液体AHF利用位差自流至粗酸槽6，粗酸槽6收集后进入精馏塔3进行精馏。

氟化氢的比热容cp为40355.3J(Kg·K)，cv为2383J(Kg·K)，按照所述温度条件，根据Q＝cm△t计算，2.5万吨/年的AHF生产线每小时可回收利用200000～300000大卡的冷量，折合每吨AHF电耗可降低80～100度电，每年直接节约电费约300万元。

进入精馏塔的AHF液体由于也相对应的提高了温度(由5～8℃提高到15～19℃)，因此精馏塔所需要的热量也相应减少，根据Q＝cm△t计算，2.5万吨/年的AHF生产线的精馏再沸器每小时可节约使用20000大卡左右的热量，折合电能约为25Kw/h，每年直接节约电费约20万元。

上述：Q＝热量c＝比热容m＝质量△t＝温差

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而己，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的专利涵盖范围内。