一种制备氟化氢循环流化床精馏装置的制作方法

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精馏装置。

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，其精馏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cn201020651387.4，专利名称为一种无水氟化氢精馏塔）公开了一种无水氟化氢精馏塔，其特征在于包括塔体、塔釜和再沸器，所述塔釜设于塔体的底部并直接与塔体内部连通，所述再沸器的顶部和底部分别通过管道与塔体侧面和塔釜底部连接相通。中国发明专利（专利号为cn201020651387.4，专利名称为一种无水氢氟酸精馏塔）公开了一种无水氢氟酸精馏塔，其特征是，包括升气孔、喷射罩、喷射罩顶板、塔板、降液管、导向挡板、溢流堰、塔体、天窗、支脚、喷射孔和导向孔，其特征在于，所述喷射罩顶板位于喷射罩的上端，所述喷射罩下边缘均匀连接有3-4个支脚，所述喷射罩在塔板的上升孔的位置，所述喷射罩的底面与塔板之间留有液流通道，所述喷射罩上均匀分布有喷射孔，所述喷射罩顶板上均匀开有导向孔，所述喷射罩和喷射罩顶板之间开有天窗，在与升气孔对应的位置上安装有喷射罩。

现有技术1与现有技术2提出的技术方案是精馏塔，目前的精馏塔一般为板式塔或使用规整填料的填料塔，选择填料塔作为精馏工艺装置，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。

技术实现要素：

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精馏装置，其特征是：包括多级旋风冷凝器ⅰ、循环流化床精馏塔体、料液导管、再沸器、多级旋风冷凝器ⅱ、u型液封、返料管、受液盘。

所述循环流化床精馏塔体分为上下两段，上部为精馏段，下部为提馏段，精馏段设计有多级旋风冷凝器ⅰ、多级旋风冷凝器ⅱ，提馏段设计有再沸器，粗氢氟酸液从设计在循环流化床精馏塔体中部的料液导管进入，注入受液盘。

所述再沸器包括换热管、翅板，翅板安装在换热管上并一级级规整排列。

所述多级旋风冷凝器ⅱ底部设计有u型液封和返料管，为调整回流比，可将部分氟化氢液返回受液盘成为回流液。

所述多级旋风冷凝器ⅰ设计在循环流化床精馏塔体内，多级旋风冷凝器ⅱ设计在循环流化床精馏塔体外，上述两者均设计有通冷却水的夹套。

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》gb7746-2011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，采用循环流化床精馏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。循环流化床精馏塔体分为上下两段，上部为精馏段，下部为提馏段，精馏段设计有多级旋风冷凝器ⅰ、多级旋风冷凝器ⅱ，提馏段设计有再沸器，粗氢氟酸液从设计在循环流化床精馏塔体中部的料液导管进入，注入受液盘，注入温度9℃，粗氢氟酸液经受液盘均匀分布后滴落再沸器，再沸器包括换热管和翅板，再沸器加热温度为30℃，粗氢氟酸液滴在下流到一级级翅板时被气化形成上升蒸汽，穿过受液盘进入多级旋风冷凝器ⅰ，多级旋风冷凝器ⅰ设计有夹套并通入温度为20～25℃冷却水，上升蒸汽携带的液滴经旋风分离在多级旋风冷凝器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精馏塔体外的多级旋风冷凝器ⅱ，多级旋风冷凝器ⅱ同样设计有夹套并通入温度为19.5±0.5℃冷却水，此时上升蒸汽的易挥发组分氟化氢含量不断提高，经多级旋风冷凝器ⅱ冷凝下来的氟化氢液纯度不断提高并从底部引出，多级旋风冷凝器ⅱ底部设计有u型液封和返料管，为调整回流比，可将部分氟化氢液返回受液盘成为回流液，循环流化床精馏塔体内多级旋风冷凝器ⅰ冷凝下来的回流液也再次经受液盘下流至再沸器，那么塔底富集的难挥发组分h2so4、h2o含量越来越高，从而实现了重组分h2so4、h2o的脱除。

发明人发现，循环流化床精馏塔体内设置多级旋风冷凝器ⅰ的目的视同增加了中间冷凝器，采用通常的室温范围的冷却水（温度为20～25℃）作为冷剂，价格低廉，无需温控精确的高质冷剂，并且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。

发明人发现，相对于板式塔塔板复杂的结构，多级旋风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，循环流化床精馏塔体内设置多级旋风冷凝器ⅰ的目的视同增加了中间冷凝器，采用通常的室温范围的冷却水（温度为20～25℃），价格低廉，无需高品味的冷剂，并且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精馏装置的主视结构示意图。

图2为本发明一种制备氟化氢循环流化床精馏装置的俯视结构示意图。

图3为本发明一种制备氟化氢循环流化床精馏装置的a局部放大结构示意图。

1－多级旋风冷凝器ⅰ2－循环流化床精馏塔体3－料液导管

4－再沸器5－换热管6－翅板7－多级旋风冷凝器ⅱ

8－u型液封9－返料管10－受液盘。

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精馏装置，其特征是：包括多级旋风冷凝器ⅰ1、循环流化床精馏塔体2、料液导管3、再沸器4、多级旋风冷凝器ⅱ7、u型液封8、返料管9、受液盘10。

所述循环流化床精馏塔体2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冷凝器ⅰ1、多级旋风冷凝器ⅱ7，提馏段设计有再沸器4，粗氢氟酸液从设计在循环流化床精馏塔体2中部的料液导管3进入，注入受液盘10。

所述再沸器4包括换热管5、翅板6，翅板6安装在换热管5上并一级级规整排列。

所述多级旋风冷凝器ⅱ7底部设计有u型液封8和返料管9，为调整回流比，可将部分氟化氢液返回受液盘10成为回流液。

所述多级旋风冷凝器ⅰ1设计在循环流化床精馏塔体2内，多级旋风冷凝器ⅱ7设计在循环流化床精馏塔体2外，上述两者均设计有通冷却水的夹套。

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。