干法氟化铝生产简介

2009届毕业设计(论文)课题名称：干法氟化铝生产简介系、部：材料与化学工程系学生姓名：林兰指导教师：李昶红职称：副教授专业：应用化工技术班级：应化0601班学号：7020601092009年5月林兰：干法氟化铝工艺简介湖南工学院09届学生 毕业论文 毕业论文答辩ppt模板下载毕业论文ppt模板下载毕业论文ppt下载关于药学专业毕业论文临床本科毕业论文下载 （大专）-34--33-摘要氟化铝(AlF3)是铝电解生产过程中的一种主要辅助材料（主要用作于铝电解的助熔剂，用于调整电解槽电解质的分子比水平），其含水量对电解铝生产和净化过程影响很大。中国是二十世纪九十年代引进瑞士Buss干法工艺，并建成了无水氟化铝生产线。无水氟化铝具有主含量高、水分低、堆积比重大的特点，特别适用于电解槽启动后降低电解质分子比。与湿法产品相比，无水氟化铝在使用中有以下优点：a、主含量在90%以上，高出湿法产品近5个百分点，杂质含量低，节约了氟化铝用量，降低了生产成本，有利于提高原铝质量。b、水分含量低，小于1.0%，远远低于湿法产品水分7.0%的水平，在电解过程中使用无水氟化铝产品，AlF3几乎不发生水解反应，其可利用的有效成份远远高于湿法产品。更为主要的是避免了使用湿法产品因氟化铝的水解造成的操作环境恶劣的状况，有利于环境保护。总之，干法工艺流程短，工艺紧凑；原料消耗低；环境污染少，产品质量好等。本文主要介绍氟化氢—无水工艺法制备干法氟化铝工艺及控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。干法氟化铝按工艺流程分为氟化氢制备（包括酸给料、萤石给料、氟化氢反应炉）及氟化铝制备包括流化床、尾气处理、成品处理。流程如下：1.萤石(CaF2)粉料与浓硫酸(98%)及发烟硫酸(104.5%)的混合物在反应炉里反应生成HF气体与石膏(CaSO4)。2.HF气体经净化后在流化床内与干燥的Al(OH)3反应生成AlF3,AlF3经冷却后送至成品库，尾气经中央吸收处理后放空。关键词：干法工艺;萤石；氟化铝;反应炉；氟化铝反应器；中央吸收AbstractThealuminumfluoride(AlF3)isinthealuminumelectrolysisproductionprocessonemainaccessorymaterial(mainlyservesasinaluminumelectrolysisflux,usesinadjustingelectrictankelectrolytemolecularproportionlevel),itswatercontentisverybigtotheelectrolyticaluminiumproductionandthepurificationprocessinfluence.theChinawasthe1990sintroducestheSwissBussdryprocesscraft,andhascompletedtheanhydrousaluminumfluorideproductionline.Theanhydrousaluminumfluoridehasthemaincontenttobehigh,themoisturecontentislow,thestackproportionmajorcharacteristic,issuitablespeciallystartsaftertheelectrictankreducestheelectrolytemolecularproportion.Compareswiththeaqueousmethodproduct,theanhydrousaluminumfluoridehasthefollowingmeritintheuse:a,thehostcontentabove90%,washigherthantheaqueousmethodproductnearly5percentagepoints,theforeigninclusionislow,savedthealuminumfluorideamountused,reducedtheproductioncost,wasadvantageousinraisestheplateaualuminumquality.b,themoisturecontentislow,issmallerthan1.0%,islowerthantheaqueousmethodproductmoisturecontent7.0%levelsbyfar,usestheanhydrousaluminumfluorideproductintheelectrolysisprocess,AlF3doesnothavethehydroliticreactionnearly,itsmaytheuseactiveprinciplebehigherthantheaqueousmethodproductbyfar.Whatismoremainhasavoidedtheoperatingenvironmentbadconditionwhichbecausetheuseaqueousmethodproductthealuminumfluoridehydrolisiscreated,wasadvantageousintheenvironmentalprotection.Inbrief,thedryprocesstechnicalprocessisshort,thecraftiscompact;Theconsumptionofmaterialislow;Theenvironmentalpollutionarefew,productqualitygoodandsoon.Thisarticlemainintroductionhydrogenfluoride-anhydrouscraftlawpreparationdryprocessaluminumfluoridecraftandcontrolplan.Thedryprocessaluminumfluoridedividesintothehydrogenfluoridepreparationaccordingtothetechnicalprocess(includingacidtomaterial,fluorspartogivematerial,hydrogenfluoridereactor)andthealuminumfluoridepreparationincludingthefluidbed,exhaustprocessing,endproductprocessing.Theflowisasfollows:1.thefluorspar(CaF2)powderlotandthestrongsulfuricacid(98%)andthefumingsulfuricacid(104.5%)mixtureinthereactorrespondedthatproducestheHFgasandthegypsum(CaSO4).2.HFgasafterpurificationinthefluidbedproducesAlF3withthedryAl(OH)3response,AlF3aftercoolingsongzhithestock,theexhaustaftercentralabsorptionprocessingblowsoff.keyword:Dryprocesscraft;Fluorspar;Aluminumfluoride;Reactor;Fluidbed;Thecentralcommitteeabsorbs 目录 工贸企业有限空间作业目录特种设备作业人员作业种类与目录特种设备作业人员目录1类医疗器械目录高值医用耗材参考目录 1前言……………………………………………………………...6 1.1干法氟化铝用途及性质………………………………........6 1.2干法制氟化铝工艺流程简述………………………………6 1.3国内外氟化铝工业现状………………………………........7 2主要原料的给料…………………………………………….......9 2.1萤石的给料…………………………………………………9 2.2H2SO4的给料……………………………………................10 2.3Al(OH)3的给料…………………………………........……..11 3萤石、硫酸制HF……………………………………………….13 3.1反应设备………………..…………………………………13 3.2反应机理…………………………………………………..13 3.3反应流程说明……………………………………………..14 3.4萤石-硫酸制HF工艺流程简图及技术指标.…………….15 3.5萤石、硫酸质量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ………………………………………17 4AlF3生产.…………………………………………………..........19 4.1Al(OH)3与HF反应制AlF3………………………………...19 4.2反应设备…………………………………………………..20 4.3AlF3生产的反应机理………………………………………20 4.4Al(OH)3与HF反应的工艺流程简图……………………...21 5HF的净化.……………………………………………................24 5.1HF净化设备………………………………………………..24 5.2HF净化说明………………………………………………..24 5.3HF净化过程………………………………………………..24 5.4HF净化的工艺流程简图………………..............................24 6AlF3生产的负压过程…………………………………………...25 6.1负压过程…………………………………………………..25 6.2负压过程工艺简图………………………………………..25 7AlF3中央吸收——尾气的净化处理……………………...........26 7.1尾气的净化过程…………………………………………..26 7.2尾气的净化工艺流程简图………………………………..26 8萤石、98酸、烟酸的配比计算…………………27 8.1萤石中各成分消耗的100%硫酸量….…………………...27 8.2配料的原则……………………………………...…….......28 8.3发烟硫酸和浓硫酸的密度与温度的关系………………..30 9结论及展望……………………………………………….........31 参考文献…………………………………………………….........31 致谢信……………………………………………………….........311前言氟化铝是生产规模最大的无机氟化物产品，是电解铝工业的重要原材料。氟化铝采用湿法和干法两种工艺生产。目前我国正在加速发展先进的干法工艺，以取代传统的湿法工艺[1]。我国干法氟化铝生产线开始主要是引进瑞士布斯公司的工艺，其采用双层流化床技术，用HF气体直接与氢氧化铝反应而制得干法氟化铝，较湿法而言，干法采用了以下先进技术：预反应技术、AlF3反应器技术预热技术、外热式反应炉技术等[2]。改革开放以来，我国铝工业得到了高速发展，技术不断进步，出口贸易持续增长。电解铝行业的超常发展，带动了我国氟化铝工业生产工艺、技术装备、自动控制、检测、环保、资源综合利用、产品实物质量和管理水平等各方面的大幅度发展和提高，现在我国已成为世界最主要的氟化铝生产国和出口国[3]。1.1干法氟化铝的性质和用途干法氟化铝为白色沙状粉末，系针状结晶，25℃时的相对密度2.882，微溶于水、酸及碱溶液，不溶于大部分有机溶剂，在氢氟酸溶液中有较大的溶解度。比重为2.883～3.13g/cm3，溶重为1.3～1.6g/cm3，休止角约为30°，流动系法小于60s/kg，升华温度为1272℃，熔点为1260℃，难容于水，干法氟化铝化学性能非常稳定，与液氨甚至与浓硫酸加热至发烟仍不起反应，与氢氧化钾共熔无变化，也不被氢气还原，加热不分解，但在高温下亦被水分解为Al203,并释放HF气体。有毒。氟化铝用途非常广泛，氟化铝主要用于熔盐炼铝做电解质的调整剂，它能使高熔点的氧化铝在940℃～960℃即熔化，其次还用于陶瓷上釉，催化剂和非铁金属冶炼的助熔剂等[4]。1.2干法制氟化铝工艺流程简述先将硫酸、烟酸和萤石在预反应器内混合、部分反应，然后进入反应炉继续反应，反应后残渣通过螺旋和皮带送到石膏料仓、仓库。反应生成的HF气体进入预净化塔，经净化、干燥、冷却后进入AlF3反应器，在AlF3反应器内与氢氧化铝反应，生成成品干法氟化铝。反应后的尾气经大气冷凝系统、真空系统洗涤、净化后进入中央吸收系统，进行进一步洗涤、净化后外排。如图1-1干法制氟化铝工艺流程简图如下：氢氧化铝硫酸外热式反应炉粗HF预净化塔纯HF氟化铝反应器AlF3萤石高温风机排气烟囱尾气净化处理（冷凝系统、真空洗涤）空气煤气中央吸收外排(图1-1)干法制氟化铝工艺简图干法氟化铝生产系统可分为两个系统：一是制酸系统，即制取氟化氢气体；二是制盐系统，即制取氟化铝。1.3国内外氟化铝工业的现状当今世界氟化铝的国际贸易异常活跃，氟化铝供大于求，市场竞争也相当激烈。国内氟化铝市场现状由于氟化铝主要用于炼铝工业,所以氟化铝市场需求量主要是随着电解铝产量的变化而变化[5]。目前我国已建成的电解铝厂有93家，产能为236.94万/年；在建(含扩建)电解铝厂有39家,产能为60.8万/年；拟建(含扩建)电解铝厂49家,产能为267.5万/年。而目前整个亚洲地区铝电解氟化铝的平均消耗量为250万/年,据此我们可以估算出我国氟化铝的市场需求量。而目前我国氟化铝的产能约为9.7万，我国氟化铝产能情况来看，氟化铝的产能与已建的铝厂的产能所需氟化铝的需求量比较,过剩3.78万/；如在建铝厂投产,则氟化铝产能过剩2.3万/年；如在建,拟建铝厂均能投产则氟化铝有4.4万/年的缺口。目前世界电解铝产能及氟化铝消耗过剩，产能约为58.18万/年，国内氟化铝生产现状国内氟化铝的生产 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 有三种:一是干法氟化铝生产工艺(湘乡铝厂的布斯干法氟化铝生产工艺),其产能为1.5万/年；二是传统的湿法氟化铝生产工艺(湘乡铝厂,白银氟化盐公司,抚顺铝厂等厂家)，产能约为6.4万/年；三是氟硅酸法氟化铝生产工艺(湖北大峪口,贵溪化肥厂)，产能约为18万/年。三种氟化铝生产工艺,前者技术先进，生产成本低,产品质量好；而传统的湿法氟化铝生产工艺技术水平落后，工艺流程长，生产成本高，产品质量差；至于氟硅酸法生产氟化铝的生产工艺，由于使用的主要原料氟硅酸来源于磷肥生产中的副产品，所咀生产成本特别低，且产品质量比较好，其化学成分与布斯干法氟化铝产品比较接近，但其物理性能却远不如干法工艺产品一[6]。但是从国内铝电解工业的现有水平来看，由于自动化程度不高，且环保条件差的中小电解铝厂的大量存在，再加上国内铝厂习惯于使用传统的湿法工艺生产氟化铝产品，所以在今后5～10年。甚至更长的时间内湿法工艺氟化铝产品依然会在市场中占主导地位，且氟硅酸法生产出的氟化铝产品由于其价格的优势，将成为干，湿法工艺氟化铝产品的有力的市场竞争对手。可以看出最具有市场竞争能力的当属干法氟化铝生产工艺及其产品，而现今在世界范围内该工艺方法生产的氟化铝产品的产能约为3288万/年与整个世界氟化铝的需求量49万/年尚有相当大的差距，为此，从整个国际市场的角度来看，干法氟化铝产品有市场发展潜力。综合国内外氟化铝市场及其生产现状，总的来讲，氟化铝供大于求，而从市场竞争的角度来看干法氟化铝生产的工艺及其产品最具有市场的竞争能力。作为国内的氟化盐生产的厂家必须清楚地看到这一点，同时应认识到国内的氟化铝生产技术落后，须通过技术改进来适应电解铝技术发展以及氟化铝市场竞争的需求，使我国的氟化盐工业能够站稳脚跟并发展壮大[7]。2主要原料的给料萤石、硫酸、氢氧化铝的给料是氟化铝生产的最初阶段，也是整个生产过程的一个重要阶段。在此过程中不仅要掌握原料给料的流量，速率，温度和压力，而且在此过程中我们所遇到的问题也要及时得以解决，否则，会造成后面生产阶段陆续的停车检修甚至于停产，所以，必须得重视此过程，同时需要掌握更多解决问题的办法。2.1萤石给料2.1.1萤石给料工段包括下列设备注：以下设备是由河南郑州金泰机械制造有限公司制造。萤石料仓(T-1250)萤石料仓排料螺旋(H-1251)萤石给料箱(T-1255)萤石给料秤(G-1256)萤石给料秤滤尘器(F-1257)萤石给料秤滤尘风机(B-1258)萤石给料秤滤尘器排料机(G-1261)2.1.2储存干萤石被存放在一个装有自动清理过滤机的料仓内。萤石储存的操作说明应由车间领导规定,因为这不属于布斯范围,为帮助萤石流动，可在料仓锥部装一个电力驱动振动器，当料仓排料螺旋转动时，该振动器连续动作(如果安装了此装置的话),在环境温度下，尤其是在高料位情况下，萤石具有良好的流动性,因此建议保持高料位。2.1.3输送萤石有萤石料仓排料螺旋从料仓被输送至给料箱内,该装置是一个水平管式螺旋输送机,并设有一个清理孔,直接设在料仓出口下部,当螺旋处于同物料接通状态时,安装在给料箱出口阀上的限位开关启动,当阀门闭合时,螺旋便启动,给料箱发出高料位信号时,螺旋自动停止.2.1.4操作说明①给料箱是一个立式锥形仓，该料仓的卸料是用一个使其流态化的仪表空气源来完成的，当给料箱和给料秤之间的阀门打开时，该空气源自动打开,提供信号的料位测量仪表是一个顶部安装的，可调节的料位传感器，每当给料箱将一批货物送至给料秤后，该传感器发出一次信号。②螺旋给料器，作为给料秤的一个组成部分、是采用电加热的，其卸料部分至蒸汽夹套的下料管之间的部分也采用了缠绕电阻丝加热。③粉尘的分离：除尘器用来处理由于给料秤和给料箱上料时产生的含尘空气流.这些空气是由排气管至除尘器之间的缝隙处,从大气中吸入的.温度是环境温度，该装置是自动清袋过滤器。④预反应器给料：萤石给料秤通过有蒸汽拌热的下料管连续向预反应器输送萤石,螺旋采用电加热,下料管与预反应器进口用蒸汽夹套加热,都是避免从预反应器返回出来的HF气体在管壁上冷凝,因此防止萤石粘结在管壁上并引起堵塞。2.2硫酸的给料2.2.1硫酸和发烟硫酸工段包括下列设备注：以下设备是由南京宝色钛业有限公司提供发烟硫酸反应釜R-1217发烟硫酸反应釜的搅拌器M-1218硫酸预热器E-1245E-1246硫酸虹吸中断槽V-1247预反应器捅料装置G-12622.2.2运输反应所需的硫酸和发烟硫酸储存在给料槽内，用泵送至车间，并用感应式流量控制器对硫酸进行计量，硫酸通过硫酸预热器流至发烟硫酸反应釜，各流量表可由旁路管线内的备用流量计进行校验。2.2.3操作说明①硫酸预热器：硫酸预热器管式热交换器，预热器的设计可使给料酸预热大约120℃，预热器的介质是蒸汽，送至硫酸预热器的蒸汽流量由发烟硫酸反应釜内的温度控制器TRIC-503来自控制。防止HF进入热交换器是很重要的。②发烟硫酸反应釜搅拌器：发烟硫酸，硫酸和预净化酸在发烟硫酸反应釜内混合，混合后的给料酸送至预反应器内，发烟硫酸内的三氧化硫与进入发烟硫酸反应釜的硫酸和预净化酸中的游离水结合，釜内温度预计为120℃。该釜是安装在预反应器上足够高的建筑物中，为流体进入预反应器提供了足够的重力，该釜装有一个涡轮式的搅拌器，使其充分地混合与反应，给料酸溢流至预净化酸泵槽内，因此可保持釜内有一定的液体，釜内的容积允许所发的反应有足够的滞留时间（足够的反应时间）。2.3氢氧化铝的给料2.3.1氢氧化铝给料（该工段包括下列设备)注：以下设备是由北京机械设备有限公司生产。Al(OH)3料仓T-1605Al(OH)3给料秤滤尘器排料机G-1606Al(OH)3滤尘器(给料秤滤尘器)F-1607Al(OH)3给料秤滤尘风机B-1608Al(OH)3料仓排料螺旋H-1609Al(OH)3给料秤G-1610Al(OH)3给料分配箱T-1611Al(OH)3顶部床层给料机G-1613Al(OH)3底部床层给料机H-1614 2.3.2储存干的氢氧化铝是储存在Al(OH)3料仓内，该仓装备高低料位报警开关、一台除尘器、一台风机以及箱底部的振动系统，这些设备均属布斯区域外的，其操作应由买方说明[8]。2.3.3输送Al(OH)3是从Al(OH)3料仓送至Al(OH)3给料秤。该装置是一台水平管式螺旋给料机，并设有一个清理孔直接开在料箱的出口下部，然后Al(OH)3被排卸至Al(OH)3给料分配箱内。2.3.4操作说明①给料分配箱是一个立式锥形仓，设有排气管，当Al(OH)3给料秤和Al(OH)3给料分配箱之间的阀门打开时即自动供入物料，为LSL-220提供信号的料位测量仪表是一个安装在分配箱顶部的，可调节的料位传感器。传感器在氢氧化铝料仓的安装位置，是根据送入给料秤中一次称重量的物料容积的料位而定。Al(OH)3由Al(OH)3顶部床层给料机，从给料分配箱被饲入AlF3反应器的顶部床层内，如果需要的话，Al(OH)3也可由Al(OH)3底部床层给料机饲入AlF3反应器的底部床层，这种情况仅在启动或异常操作状态(底床温度高)下使用。②顶部床层给料机和底部床层给料机均为管式斜倾螺旋输送机，二者在其进口的下方都直接设有一个清理孔，出料口处设有仪表用气分布器(清理装置)，以帮助Al(OH)3物料流入相应的管线内，然而，该空气流量应保持最小值(FI-120、FI-121)。Al(OH)3料仓分配器上设置的低料位开关是用来关闭顶部床层给料机和底部床层给料机。Al(OH)3供料一旦出现问题，该开关则能保持AlF3反应器内的真空。③Al(OH)3给料控制系统：顶床温度由Al(OH)3给料螺旋给料来控制。通过调节HS-541，给料可设定为手动或自动控制，在手动控制的情况下，给料螺旋的速度为手动调节，实际温度(床温)可以从控制情况下，AlF3反应器床温的高低由控制器调节，如顶床温度下降，给料螺旋的速度则减慢。温度控制器控制废气的温度，温床控制器的温度调至废气温度的经验测定值(气体温度比床温化得快)。如控制器上气体温度上升，那么温度控制器上的温度设定值也上升，这时就得加大螺旋的给料量，如气体温度下降，则反之。④Al(OH)3计量系统由于设有Al(OH)3给料分配箱，因此，料流可连续被饲入给料机。如果箱内的料位触到低料位开关，那么给料阀将自动打开向箱内饲料。Al(OH)3给料秤每称一箱物料即排料一次，如果WSHL-752达到了已调整的上料值，Al(OH)3料仓排料螺旋将自动的停止向给料秤供料。当Al(OH)3给料秤将物料全部卸至Al(OH)3给料分配箱后，螺旋重新启动上料，由计数器显示各批物料量和批量数，以此得出Al(OH)3给料的总量。⑤紧急饲料：在异常操作状态下(底床，顶部以及给料机运行故障情况下)，Al(OH)3料仓内的隔仓可作为备用料源，在这种情况下，可手动控制紧急饲料至AlF3反应器顶部床层或底部床层。可向紧急给料管线内喷入仪表用气，以帮助Al(OH)3的流动。⑥粉尘分离：除尘器用来处理Al(OH)3给料分箱上料时产生的含尘气流，这些气流还包括从排放管路至除尘器之间的开口缝隙处从大气中吸入的空气，温度为室温，该装置是自动清袋过滤器，该过滤器配备有一个单级离心鼓风机和一个回转卸料机。3萤石、硫酸制氟化氢HF气体制取采用萤石—硫酸法，反应分两段进行，第一段在预热器内进行，第二段在外热式反应炉内完成的[9]。干萤石粉采用气力输送，从萤石仓库送至萤石大料仓，经萤石给料称计量进入预反应器，浓硫酸与发烟硫酸由硫酸泵输送至主厂房，分别计量，预热后进入发烟硫酸反应釜混合后溢流至预反应器，从预反应器出来到固体反应物送至外热式氟化氢反应炉完成最终反应，预反应器和氟化氢反应炉产生的气体一道进入预净化塔，用硫酸洗涤气体中夹带的粉尘，硫酸酸雾和水分，净化后的氟化氢气体经除雾器进入氟化铝流化床反应器，在预热反应器和反应炉内萤石和硫酸进行如下反应：H2SO4＋CaF2→2HF＋CaSO4—Q(3-1)此反应为吸热反应，反应过程中所需热量由煤气燃烧后的高温烟气提供，煤气燃烧的高温烟气与部分尾气混合进入氟化氢反应炉的夹套，间接加热炉内物料，从夹套出来的尾气经高温风机一部分送入燃烧混合室，还有一部分则经热交换器将助燃空气预热，然后从烟囱排入大气。从热交换器出来的空气进入燃烧喷嘴，作为煤气的助燃空气。氟化氢反应炉生成的无水石膏经排渣螺旋、斗式提升机进入石膏仓，然后运走外卖。3.1反应设备注：以下设备天津奥展科技有限公司制造。预反应器R-1217预反应器润滑装置R-1201HF反应炉进口密封G-1202HF反应炉R-1203HF反应炉进口密封润滑装置P-1204HF反应炉出口密封润滑装置P-1205HF反应炉出口G-1206HF反应炉燃烧器G-1207HF反应炉燃烧混合室G-1209HF反应炉热气风机B-1210HF反应炉燃气烟囱G-1211HF反应炉燃烧鼓风机B-123HF反应炉燃烧器空气预热器E-12903.2反应机理该预反应器是一个特殊设计的带有蒸汽夹套的卧式混合和混捏装置，在预反应器内，酸与萤石充分混合，实现初步反应并产生一定数量的HF气体，在理论上，其反应机理如下：CaF2+H2SO4→Ca(HSO4·F·HF)(3-2)Ca(HSO4·F·HF)→Ca(HSO4·F)+HF(3-3)Ca(HSO4·F)+HF→CaSO4+2HF(3-4)3.3反应流程说明①中间产物可能溶解在液态HF中。硬石膏（CaSO4）从反应物中结晶出来，HF成气态逸出。第一步反应的全部过程和第二步及第三步反应的部分在布斯预反应器中进行，必要的活化能是由预热硫酸带进来的，萤石进入预反应器，并且在进入混合区前，沿着一个短螺旋路程前进，预反应器将混合物进行混捏，通过一系列的物理化学作用，完成其反应过程。②经过混合区段后，物料进入扩大段，在此区段，固体物料被连续推进HF反应炉，由于扩大段的直径增大，有足够的空间供HF的逸出并进入HF反应炉中，HF反应炉和预反应器之间的预反应器扩大段是一种叶片式输送器，可随着预反应器轴同步往复运动。与HF反应炉连接采用机械密封，该密封由反应炉密封润滑装置进行有规律的循环润滑，膨胀节用来补偿预反应器扩大端和HF反应炉的热膨胀，由于生产中具有腐蚀性，预反应器用一定数量特殊合金制造，预反应器装有一个变速驱动装置，该装置根据给料温度，给料成分，萤石粒度和预反应器维修等工作条件来选择最佳的运行速度，调速是用液压驱动系统（动力装置）来实现的，如液压系统出现故障，报警器则会向控制室报警，预反应器的速度控制赉自控制盘和手动控制下的就地控制盘。③HF反应炉进口密封是预反应器扩大段的一部分，是回转窑和预反应器之间以及进入预净化塔的反应气体排放管和HF反应炉之间的连接件，装有膨胀节用来补偿HF反应炉的轴想膨胀。④反应气体流经HF反应炉和预净化塔之间的气体排放管，由一个汽缸系统为HF反应炉进口密封及HF反面提供压紧力，仪表用气管线上有一个蓄气箱，当仪表供气中断时，蓄气箱便能使气缸内的压力保留一段时间。主要反应设备HF反应炉内主要反应如下：CaF2+H2SO4→CaSO4+2HF(3-5)固体物料达到120℃后，从预反应器扩大区进入HF反应炉，该反应器是一回转的、外热式的窑、其窑壁温度在300℃和350℃之间。HF反应炉内没有其他零部件，但窑内的固体物料相当干，可确保物料不粘结在筒体上，反应炉支撑在两个托轮座上，当固体物料移动时,料温逐步上升，产生HF气体，反应继续进行，直至完成，固体物料在窑内滞留的时间为12~13小时，并且流动性能与其松散状态有关，在反应炉的炉尾，固体物料在大约300℃时，由一个安装在反应器端板上的卸料勺排出，反应炉每转一圈，便排出一些物料。固体物料通过反应炉出口落入排渣螺旋的入口然后被输送至中和螺旋，在那里未反应的H2SO4被Ca(OH)2中和。从反应炉出来的石膏渣含有低于2%(重量百分比)的CaF2和0.5%(重量百分比)的H2SO4.HF反应炉的传热面积可保证设计产能每天50吨AlF3产品(每天约35吨无水氟化氢)[10]。3.4萤石—硫酸制HF工艺流程简图及技术指标如下图3-1：空气鼓风机 空气预热器煤气 HF反应炉燃烧混合室 HF反应炉燃气烟囱空气（高温风机）预反应器反应炉石膏排渣螺旋 石膏（图3-1）萤石、硫酸制氟化氢工艺简图3.4.1.温度控制（℃）硫酸一级预热器酸出口温度为70；酸出口为130；酸出口为90；发烟硫酸反应釜：130；石膏排料温度为200～300；反应炉温度为330～410；高温风机为400；反应炉排料端温度为460；空气预热器温度为230；反应炉进口密封温度为180。3.4.2压力控制（Kpa）反应炉给料端-0.05；燃烧室混合室出口1.5；至混合室的预热空气5～6；至排气烟囱气体1.5；端面密封用气350。萤石下料速度为1.3m3/h硫酸为0.77m3/h萤石为3200kg/h出炉石膏成分（重量百分比）：CaF2≤2.0%,H2SO4≤05%。真空泵密封水PH值：6～8。HF净化液中HF含量：微量[11]。3.4.3操作与控制①HF反应炉：HF反应炉主传动装置为不调速装置。②热气系统：离开混合室的热气体温度控制是通过调节至燃烧器的煤气流量进行自动控制的。启动时，需固定夹套风门的调节点。当热气系统从冷态启动时，风机吸入端的风门应是关闭的，以限制循环气体的流入，避免热气风机的电机过载。在风机启动前，限制开关接触器将风门推至关闭位置，系统压力由烟囱风门控制。③HF反应炉的压力：HF反应炉的内部压力由压力控制器控制，该控制器控制除雾器后的HF气体管线上的压力控制阀(PV-319)。④HF反应炉密封润滑装置：气动润滑泵向HF反应炉的进口和出口密封处提供润滑剂，润滑剂从泵通过一个导管流至给料端处的润滑点和排料端密封处的润滑点，该排料密封是HF反应炉排料口的一部分。⑤HF反应炉出口：该装置是反应炉和石膏排渣螺旋之间的一个连接工件。操作期间，其机械密封和波纹连接件用来补偿的轴向和径向位移，HF反应炉出口密封与HF反应炉出口之间的密封面被一个充满仪表用气的气缸装置相互压紧，如果压力降低，则发出报警。HF反应炉的出口设有一个紧急反应气体出口安装在HF反应炉出口的顶部，观察门设置在出口的中心并在石膏排渣螺旋低端正上方。⑥HF反应炉燃烧器：该装置是一个卧式煤气燃烧器，燃烧器的控制由制造厂家负责提供，热气温度由TRIC-550测量，测量点位于HF反应炉燃烧室和混合室后面，并且控制着至燃烧器的煤气流量，注意:建议读者认真阅读由供货方提供的燃烧系统的说明书和操作指导。⑦HF反应炉燃烧气混合室)：这是一个由燃烧器和混合室组合在一起的卧式装置，热气导管被400℃的循环气体冷却，火焰温度在1600℃～1750℃之间，在装置上方的导管内装有一个防爆门。⑧HF反应炉废气烟囱：废气烟囱可根据当地要求进行设计，压力由烟囱的风门调节。⑨HF反应炉燃烧器一次风机：该装置是一个单级离心鼓风机⑩HF反应炉燃烧空气预热器：用于加热HF反应炉的循环热气流中的一部分流经该装置后排放掉，被排放的这部分热气体从400℃冷却至大约180℃，同时由鼓风机鼓进来的一次风从环境温度被加热到大约260℃在换热器的壳体内，空气的两侧是逆流的管式通道。3.5萤石、硫酸质量标准3.5.1硫酸和发烟硫酸质量要求（见表3-1）表3-1硫酸质量标准GB534—82 品级 H2SO4 发烟硫酸fso3 灼烧残渣 Fe As 透明mm 色度mm 一级 98.0 20.0 0.03 0.010 0.005 50 20 二级 98.0 20.0 0.1 / 三级 20.0 0.03 0.010 0.001 20.0 0.1 0.03 3.5.2萤石质量要求（见表3-2）表3-2萤石质量标准 品级 化学成分（%） H2O(%) 粒度 不小于 不大于 不大于 （-100目）不小于 CaF SiO2 S P2O5 CaCO3 一级 98 0.8 0.03 0.02 0.4 0.5 87 二级 97 1.0 —— —— 0.03 05 三级 95 1.4 —— —— 0.8 0.5 注：①表中“——”表示含量不规定。②数值休约规则按GB1250—1990中5.2规定进行，休约位数与所列数位一致。4氟化铝的生产氟化铝是生产规模最大的无机氟化产品，是电解铝工业的重要原料。目前，我国正在加速发展先进的干法工艺，以取代传统的湿法工艺[12]。氟化铝的合成是干法工艺的重要组成部分。工业氟化铝反应器有双层流化床、三层流化床、循环流化床以及单层流化床和气流管道组成的反应机组，其中以双层流化床应用最为广泛[13]。本节介绍的是双层流化床。温度和压力是流化床正常工作的基础，氟化氢和氢氧化铝给料量出现波动时，控制系统通过顶床气体温度的变化，调整氢氧化铝给料的速率，维持顶床正常温度，同时氟化铝反应器对压力的控制也非常重要，如有控制失误将导致物料倒流，甚至会造成流化床的损坏。因此，必须得严格控制A氟化铝反应器反应温度和压力以及其他等变化[13]。4.1氢氧化铝与氟化氢反应制氟化铝进入氟化铝反应器的氢氧化铝首先要经过预干燥变成干氢氧化铝，湿Al(OH)3经气流干燥脱水后进入旋风收尘器内分离，经气力输送泵送至主厂房干Al(OH)3料仓。旋风收尘器排出的部分尾气送至混合室循环利用，其他部分经排风机入布袋除尘器进一步回收气体中毒粉尘后排人大气。氟化铝的制取是在AlF3反应器中进行的，干Al(OH)3经顶床给料螺旋的输送进入到氟化铝反应器，经过底床风帽、顶床筛眼完成与Al(OH)3的反应，此反应化学方程式如下：3HF+Al(OH)3→AlF3+3H2O—Q(4-1)此反应放出大量的热，使物流温度升至600℃以上，在这一温度下可保证生产出来的AlF3水分较低。HF气体和Al(OH)3反应需要一个起始温度（300℃左右），故在氟化铝反应器启动初期需要给氟化铝反应器加热到一定的温度使反应能够进行，反应释放出来的热量维持反应所需要的温度，并达到一个热平衡状态。反应产生的AlF3由底床排料螺旋送至成品冷却筒，经冷却后由气力输送泵至成品料仓，包装后外卖。从氟化铝反应器出来的气体经旋风收尘器收尘分离掉从尾气中带出来的固体物料后进入到大气冷凝器，生产水和循环水从顶部浇灌，低沸点的物质都在这里冷凝成液体，尚未除尽的固体物料也被洗去。从大气冷凝塔底出来的气体经HF净化器洗涤后由真空泵送至中央吸收净化器用纯碱溶液做最后的净化处理后用风机除雾器烟囱排入大气。大气冷凝液中含有氟硅酸，氢氟酸及至少量的固体物，用泵送至水处理站，HF净化器和中央吸收净化溢流液也送至污水处理站[14]。本工艺设置警急净化系统，当真空系统管线上的设备或管道发生在故障以及HF导气管堵塞时反应炉内的压力将升高，这时紧急出口将自动打开，紧急净化器将会自动投入工作，反应炉内的HF气体经紧急净化器洗涤后送至中央吸收净化器。4.2制AlF3反应设备注：以下设备是长沙明丽有限公司制造。AlF3反应器流化床R-1600AlF3排料螺旋H-1635AlF3反应器给料机H-1601AlF3冷却器E-1638AlF3反应燃烧器G-1602启动箱T-1641AlF3反应燃烧室G-16044.3AlF3生产的反应机理在氟化铝反应器内的反应过程可分成两步进行：吸热脱水过程：2Al(OH)3→Al2O3+3H2O(4-1)放热氟化过程：Al2O3+6HF→2AlF3+3H2O…(4-2)总的化学反应如下：Al(OH)3+3HF→AlF3+3H2O(4-3)HF气体在大约70℃时，从底部进入，Al(OH)3以环境温度通过Al(OH)3顶部床层给料机，饲入反应器的顶部床层。在此，物料被流态化，几乎全部被脱水，并有部分氟化，同时使来自底部床层的气体中的HF反应掉，水蒸气的含量则增多。在顶部床层，物料被来自底部床层的热气体和酸化反应释放出来的热量所加热。4.3.1操作说明①在二层氟化铝反应器内进行的主反应如下：Al(OH)3+3HF→AlF3+3H2O(4-4)气体通过底部和顶部床层，因此，反应器内的物料呈流化态，即颗粒悬浮在气体中，在筛板上象液体般的流动。②顶部床层：Al(OH)3由给料机饲入顶部床层，并带有仪表用气的一个特殊装置内被流态化，然后与流态化物料一起混合。温度保持大约400℃，顶部床层的物料通过通常所说的溢流管溢流至底部床层。③溢流管和AlF3反应器给料机：该溢流管即导管，用来将物料从氟化铝反应器的顶部床层输送至底部床层。顶床（料层）的高度可由一输杆从氟化铝反应器的顶部手动控制。在溢流管的下部装有一个仪表空气分布器，用来流化。也可以采用氟化铝反应器给料机来达到同样的目的。④底部床层：底部栅板上设有特殊的装置，该嘴使气体在反应器的整个断面上得的均匀分配。底床温度通常为550—600℃。氟化铝反应器内的真空度由压力控制器控制，该控制器测量底部床层下方的真空度，并装有高低压报警，堆积在反应器锥部的固体物料和冷凝液，可以保持反应器真空条件下用一套特殊的装置取出。⑤氟化铝反应器燃烧器燃烧室：氟化铝反应器燃烧器是一台窝式煤气燃烧器。氟化铝反应器的燃烧室是一台卧式燃烧室，燃烧在此进行。向燃烧室内通入新鲜空气，将燃烧气体从1600℃降至氟化铝反应器锥体所允许的600。⑥氟化铝排料螺旋：反应生成的AlF3通过AlF3排料螺旋被输送至氟化铝冷却器，并从这里送至成品库。根据底床的床层高度，排料螺旋的速度可打至手动，本机仪表和控制盘上分别有速度指示器。AlF3冷却器顶床给料螺旋给料螺旋⑦氟化铝冷却器：是一回转筒体，其内部螺旋叶片可连续输送固体物料，该装置用冷却塔的水间接冷却，产品大约600℃时通入冷却器，并被冷却至50℃，部分旋风粉尘物由螺旋卸料螺旋饲入冷却器中。4.4Al(OH)3与HF反应制AlF3工艺流程简图与技术指标如图4-1：Al(OH)3AlF3燃烧室储料流化床底床给料螺旋启动料箱成品气力输送泵空气、煤气氟化氢气体(图4-1)制氟化铝工艺简图4.4.1氟化铝产量质量要求（见表4-1）表4-1氟化铝产品质量GBT4292-2007 等级 化学成分（%） F Al Na SiO2 Fe2O3 SO42- P2O5 H2O ≥ ≤ AF-0 61 31.5 0.30 0.10 0.06 0.10 0.03 0.5 AF-1 60