智能化集装箱模组式中温电解制氟装置的制造方法_2

文档序号:8334399阅读:来源:国知局
系统、低温发生器控制系统;粗气预处理装置与氟化氢自动捕集处理系统连接,氟化氢自动捕集处理系统与氟气纯化吸附反应器系统和低温发生器控制系统连接,氟气纯化吸附反应器系统与吸附剂在线解析处理系统连接。
[0026]根据本发明所述智能化集装箱模组式中温电解制氟装置,其特征在于:氢气尾气清洁处理系统包括尾气反应器系统和氢气尾气净化塔系统。
[0027]根据本发明所述智能化集装箱模组式中温电解制氟装置,其特征在于:安全贮气系统包括氟气贮罐系统、静态气体混合罐、自动配比控制混合器系统;氟气贮罐系统与自动配比控制混合器系统连接,惰性气贮罐与自动配比控制混合器系统连接,自动配比控制混合器系统还与静态气体混合罐连接。
[0028]根据本发明所述智能化集装箱模组式中温电解制氟装置,其特征在于:整个电解制氟装置还包括过程分析系统模块、数字化智能监控管理系统模块。
[0029]本发明的优点在于:本发明在此提供一种智能化集装箱模组式中温电解制氟装置,与现有技术相比具有如下优点,具体为:
(I)装置系统将中温电解制氟工艺中的无水氢氟酸供料、中温电解制氟、反应恒温控制、氟气纯化、氢气尾气清洁排放及辅助工艺系统等工序,以集成模组化结构,全智能化控制方式融为一体。整体设备采用模块化集装箱式设计,可以车载移动和就地快速模组化安装、生产运行。装置不仅具有结构紧凑、操作简便、生产稳定、安全可靠、产品纯度高、无污染排放等特点,而且功能均可按用户使用规模、资金成本控制等要求,灵活组合配置,满足客户不同需求。
[0030](2)本装置充分体现了当前国际化工流程业——装置模块化、控制智能化、管理信息化、灵活开放化、安全环保化、用户友好化、低费高效化的最新发展方向。可为用户提供应对全球一体化激烈竞争,整体化的、安全、经济的应用解决方案,是目前国内氟化工电解制氟行业革命性的工艺装置方案,亦是本公司的核心技术和综合优势的集中体现。公司在装置整体流程设计、加工制造、工艺技术、电解电极处理、全智能化控制、产品在线分析技术等方面,拥有独到的专有技术。
[0031](3)该装置占地面积为最少、结构紧凑、反应安全、使用方便,氟气纯度达到99%以上,适用于无机氟化物衍生产品的合成供氟;半导体行业化学气相沉积技术(CVD)腔室清洗的现场供氟;高分子材料表面氟化处理;汽车制造材料表面活化处理;制备有机氟化物、高能电池、精细化学、含氟农药、含氟医药、医疗准分子激光器和科研院所、大学开展实验研究等供氟场所。
[0032](4)装置可按用户需求,提供电解制氟能力为20?20000A的现场供氟用模组式中温电解制氟装置。
[0033]
【附图说明】
[0034]图1现有中温电解制氟工艺流程框图
图2智能化集装箱模组式中温电解制氟装置总体流程框图图3-1中温制氟电解槽装置位置示意图图3-2、3-3中温制氟电解槽装置结构示意图图4中温电解槽配套系统流程框图图5氟气纯化系统流程框图图6氢气/尾气清洁处理系统流程框图图7安全贮气系统流程框图。
[0035]
【具体实施方式】
[0036]下面将结合附图1-7对本发明进行详细说明,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
[0037]为了克服现有技术的不足,本发明提供一种智能化集装箱模组式中温电解制氟装置,采用工作室型集装箱框架模组式结构,将单质氟元素的生产流程,集成其中。
[0038]整个模组式装置分为以下几个基础模块:中温电解制氟及配套系统1、氟气纯化系统2、氢气尾气清洁处理系统3、安全贮气系统4、实施时还可以增加过程分析系统5、数字化智能监控管理系统6。
[0039]装置为工作室型集装箱框架模组式结构,可以车载移动和就地快速安装生产运行,因此现场占地面积为最少,且能按用户的应用规模要求,灵活组合应用。安装、调试、投运、生产过程等与传统生产方式相比,建设周期、运营成本将极大地节约。通过该装置的应用,目标是:把生产成本降低50%,将用户新产品投放市场的时间缩短50%。图2智能化集装箱模组式中温电解制氟装置总体流程框图:
下面结合附图对每个模块系统进行功能及结构说明:
中温电解制氟及配套系统1,该功能模块,包括中温制氟电解槽装置1.1、无水氢氟酸(AHF)自控供料系统1.2、电解氢气尾气自动吹扫系统1.3、电解反应热恒温控制系统1.4、电解直流电源控制系统1.5。
[0040]中温制氟电解槽装置1.1:本装置可根据用户需求规模,提供电解制氟能力为20?20000A的现场供氟用模组式中温电解制氟装置。
[0041]中温电解槽具有槽体、槽盖、阳极气室、阴极气室、阳极电极、钢制阴极、网状隔膜、换热夹套;专利设计标准配置可以为长方体型结构,按特殊需要也可设计为圆柱体型等异形结构;槽体大小根据电流强度而异。
[0042]钢制阴极采用阴极保护工艺,降低运行成本。镍基合金作为重要机构材料,提高对电解质、氟化氢和氟的耐腐蚀性,可极大地延长设备的寿命。电解槽制造要求良好的焊接质量,保证设备的运行安全和延长寿命。
[0043]电解槽配套系统模块:电解槽配套系统模块由:无水氢氟酸(AHF)自控供料系统;电解氢气尾气自动吹扫系统;电解反应热恒温控制系统;电解直流电源控制系统等组成,整个系统为自动化运行系统。
[0044]其中,电解质(KHF2)经配制、预电解脱水处理合格后,用户可按所用单质氟用量,在集成于集装箱框架外壁的智能化人机界面HMI上,进行所需的工艺操作。中温电解制氟及配套系统模块中,电解制氟的过程为全自动生产过程,包括:额定电流下阳极氟气产生;无水氢氟酸(AHF)自动定量加料;阴极氢气自动清洁处理;电解槽反应热自动恒温控制;电解槽阴、阳极空间尾气自动氮气(N2)吹扫;阳极尾气吹扫排放;电解槽液封压差联锁保护;工艺系统压力与电解电流的自动联锁等。图4中温电解槽配套系统流程框图。
[0045]氟气纯化系统2,该功能模块,包括:粗气预处理装置2.1、氟化氢自动捕集处理系统2.2、氟气纯化吸附反应器系统2.3、吸附剂在线解析处理系统2.4、低温发生器控制系统2.5ο
[0046]其中,中温电解产生的粗氟气、氢气夹带的少量固体电解质和约6?9%HF,经除雾去尘,低温捕集处理HF,冷凝析出的HF循环再用。最后通过氟气纯化吸附反应器,用NaF吸附微量HF,HF浓度可降至彡0.5%。电解氢气经除雾去尘,至氢气尾气清洁处理系统处理后排空或收集利用。以上工艺流程,亦在集成于集装箱框架外壁的智能化人机界面HMI上操作,氟气纯化的过程为全自动生产过程,包括:低温发生器的自动运行;氟化氢捕集器的恒温控制;氟化氢捕集器的自动液位排液处理;氟气吸附反应器的恒温恒压控制;吸附反应器吸附剂的自动解析处理等。图5氟气纯化系统流程框图。
[0047]氢气尾气清洁处理系统3,该功能模块,包括尾气反应器系统3.1、氢气尾气净化塔系统3.2
其中,中温电解过程产生的氢气、尾气含有少量固体电解质、HF、F2、CF4、0F2、02、C02和硫、硅氟化物等,对环境造成危害。通过碳反应器、苛性钠稀溶液、水洗等可干净处理掉氟废气中的有害物,达到清洁排放要求。整个工艺流程,自动处理,包括:循环泵的自动运行;喷淋流量的控制;反应热的处理;清净自动排放等。图6氢气/尾气清洁处理系统流程框图。
[0048]安全贮气系统4,该功能模块,包括氟气贮罐系统4.1、静态气体混合罐4.2、自动配比控制器系统4.3。
[0049]其中,将经过纯化的氟气,在微负压下,自动控制流速、压力至安全氟气贮罐中,客户按需使用。由于纯氟气的强氧化性,多数用户需对氟气配制高纯惰性气(N2/He/Ar等)稀释使用。本功能模块中,采用专有在线气体配比控制器系统,通过在线动态气体混合器与自动流量配比控制器,按客户对氟气浓度的应用需要,高精度自动配比生成。未用完之混合气,采用专有静态气体混合罐,使氟气F2与不同比重惰性气体贮存时,能长期保持均匀混合状态。整个工艺流程,自动生产处理,包括:氟气安全流速自动控制;氟气低压安全贮存联锁控制;在线自动流量配比控制等。图7安全贮气系统流程框图。
[0050]过程分析系统5:该模块主要是由样品在线取样及前处理装置、分析仪器及辅助单元、数据结果处理装置、结果远传单元等组成。
[0051]模块具有以下功能:
1、工艺控制点过程分析。
[0052]2、成品氟气中气体杂质分析。
[0053]3、氟配比气含量及杂质分析。
[0054]4、集装箱模组系统内部及周围空间中氟气含量分析。
[0055]5、最终用户使用后废气、尾气中不凝类似气分析
6、分析过程可无人值守可远程控制、分析结果可远程分享。
[0056]该模块均采用管线、阀门组合动态采样模式把各待测样品与分析设备(
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