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摘 要：工业无水氟化氢是一种用途广泛且有毒的化工产品，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。随着我国化工业的不断发展和可持续发展政策的提出，传统的无水氟化氢生产已经无法满足现代无水氟化氢的生产，所以其生产装置的改造势在必行。本文仅就氟化氢生产装置改造的技术要点进行一番探讨。
关键词：氟化工艺；自动化改造；自动化及选型
中图分类号：TQ124.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0248-02
引 言
在国家可持续发展的大背景下，随着现代科技的发展和人们环保意识的逐渐提高，工业的改革势在必行，而在工业企业的综合考虑下，装置的改造是必然的。而我们今天以无水氟化氢的生产装置改造方案为例进行讨论。
1 氟化工艺自动化改造关键点
1.1 粉酸配比
粉酸配比控制不当，硫酸过量则会造成氟化氢生产设备、管道、管道部件被腐蚀损坏，导致有毒气体（氟化氢）泄露，不仅会污染环境，还有可能会造成工作人员中毒。
1.2 回转炉压力
由于回转炉设备不具有密闭性，所以其在生产中采用微负压的方式来制造压力，直接避免了有毒气体（氟化氢）的泄露问题。
1.3 关键设备的用电
无水氟化氢生产装置的一些关键设备的用电为一级负荷，因为一旦出现断电情况，将会对这些设备的运转产生严重的影响。其主要表现在以下几个方面：
（1）回转炉停止工作，反应进行不充分，浓硫酸腐蚀设备，氟化氢气体（有毒）外泄，造成环境污染或人员伤亡。
（2）尾气抽吸风机停止工作，回转炉的微负压状态失衡，造成回转炉处氟化氢气体（有毒）泄露。
（3）水洗循环槽磁力泵电机停止工作，无法在出现事故的时候，及时吸收系统中多余的氟化氢，影响生产安全。
（4）盐水泵停止工作，设备无法得到持续的冷却降温，增加了设备损耗和生产的不安全性。
1.4 设置有毒气体（氟化氢）报警装置
氟化氢是剧毒物品，且有强腐蚀性，且在实际生产过程中，操作控制稍有不当，就有可能导致氟化氢的泄露造成安全事故，所以在生产区域尤其是氟化氢易泄露的生产车间必须设置有毒气体（氟化氢）的报警装置。
2 粉酸配比方案及各种仪器的选择
2.1 粉酸配比方案
关于酸料（浓硫酸、烟酸）的计算控制设备包括贮料槽、计量槽、领料液下泵、隔膜泵等。计量槽就是个电子秤控制系统，主要由三个称重传感器与称重仪表组成，通过控制重量的上下限，来开启领酸泵。
关于粉料（萤石粉）计量控制设备包括贮料仓、螺旋给料器、计量仓、变频螺旋给料器等。计量仓同计量槽，主要通过三个称重传感器传递信号给计算机，然后计算机再通过控重量的上下限控制来开启、关闭贮料仓与计量仓之间的螺旋给料器，并利用减量法在计量仓正常放料过程中对粉流量进行计算。
设计一个浓硫酸、烟酸和萤石粉的比值控制系统，设定两酸的PID给定值跟随粉的质量、流量上下波动，确保生产配比稳定，不会引起配比失调，降低回转炉的腐蚀力度。关闭粉酸的联动功能，使浓硫酸、烟酸、萤石粉三个分别形成独立的定值控制系统，使这三种原料能够按照设定的给料量进行独立工作。则系统在生产过程中一旦出现其中一个流量测量信号不好或测量元件损坏的情况，系统可切换为三个单回路的定值控制，或开环控制，以此作为实际生产过程中的的一项应急处理手段。而这些原料的配料过程则通过采用调节变频器的方法，来控制电机的转速，从而使放料速度稳定，即三个原料配料过程为独立的闭环控制系统。
2.2 压力变送器
回转炉的前导气管处，温度：80～210℃，压力：-5～10mmH2O。
在此处进行压力测量的压力变送器须满足：抗高温、抗微压、耐腐蚀、含颗粒、高精度、性能可靠、差压3051等。
2.3 称重仪
称重模块的材质选择：
由于主要用于计量槽和计量仓，所以可以选用静毂称量模块，便于安装在各种形状的容器上。且无水氟化氢在实际生产过程不可避免会有氟化氢气体泄露的情况，所以空气环境中可能存在氢氟酸气体，遇空气中的水蒸气变氢氟酸，具有强腐蚀性，所以称重模块应选择全不锈钢的。
称重模块的容量选择：
由于其主要用于对槽或仓的称重，所以在选择称重模块的容量时，需考虑三个因素：
（1）设备自重（mo）；
（2）设备装满物料时物料总重（m1）；
（3）称重模块的数量（n）。除此之外，还要考虑改造加载时的粉料，可能会受到载荷分布不均以及载荷的估计不足等原因的影响，最后还要考虑环境的影响（例如风力、冲击、振动等），即附加的安全系统f。
所以单只称重模块的容量选择，用一个公式表示为：称重模块容量m1.5k（m0+m1）/n
2.4 有毒气体报警器
首先探头应选择用电化学式，其次应选用独立的指示报警设备，而不是那种把探头信号直接引到DCS系统来进行声光报警的设备。在工程设计过程中，探头输出信号选用4～20mA（三线制）。氟化氢气体的密度（标准状态下）是0.9218kg/m3，小于0.97kg/m3（标准状态下），所以氟化氢比空气轻，气体发生泄露时，氟化氢会往上飘，所以其安裝高度应高出释放源0.5～2m。
2.5 其他仪表
由于本文讨论的主要是无水氟化氢装置的改造项目，所以其他仪表（如流量计、温度测量、调节阀等）都是在原来的仪表设备上简单改进，此处不再赘述。
3 自动化改造装置背景技术及可供解决方案
现有的无水氟化氢的生产设备中，精馏塔和脱气塔内安装有蒸汽盘管，有一台循环流化床锅炉为该蒸汽盘管进行供汽，从而实现对精馏塔和脱气塔的供热。然而实际生产中，循环流化床锅炉的能耗很大，增加企业生产成本，并且循环流化床锅炉自身也要排放废气，不利于节能减排。而在无水氟化氢的生产过程中，热风炉排出的气体中含有很高的热量，这部分气体直接排入大气，不仅浪费了能量，而且对环境造成不利影响。为了解决以上存在的问题，在此提出一种可供参考理想的技术解决方案。 为了实现上述目的，所采用的技术方案是：一种无水氟化氢生产设备，包括精馏塔、脱气塔、热风炉、热循环装置，所述热循环装置包括热水槽、余熱换热器、与所述精馏塔对接的精馏再沸器以及与所述脱气塔对接的脱气再沸器；所述余热换热器包括水箱以及用于对水加热的气体加热管，所述气体加热管的进气口与所述热风炉的废气排放口连通；所述热水槽的出水口通过进水管道与所述精馏再沸器的加热进水口以及所述脱气再沸器的加热进水口连通，所述精馏再沸器的加热出水口以及所述脱气再沸器的加热出水口分别通过回水管道与所述水箱的进水口连通，所述水箱的出水口通过出水管道与所述热水槽连通；所述进水管道上设有水泵。所述气体加热管绕设在所述水箱上。所述热水槽上设有补水管道。连通所述所述精馏塔的底部和所述精馏再沸器的底部以及连通所述脱气塔的底部和所述脱气再沸器的底部的管道上均连有排污管道，各所述排污管道上均设有排污阀。利用所述热风炉中排出气体的热量，通过废气对水进行加热并且利用循环水的方式对所述精馏塔和所述脱气塔进行供热，代替了现有技术中的循环流化床锅炉供热，避免了循环流化床锅炉的能耗、消除了循环流化床锅炉的废气污染、有效利用了热风炉中废气的热量。此无水氟化氢生产设备具有设计科学、降低能耗、减少污染、提高废气利用率的优点。
4 自动化改造中的氯化工艺
氯化是分子引入氯原子的反应，包含氯化反应的工艺过程称为氯化工艺。一般是指先将液氯钢瓶内的液氯加热气化，气化后的氯气进入缓冲罐，然后由缓冲罐进入氯化反应器与其它物质进行反应，得到产品或中间品。
工业上氯化工艺的分类大致有如下几种：
首先分为无机物氯化和有机物氯化，无机物氯化又分为金属氯化和非金属氯化，其中，金属氯化主要针对其四氯化钛的制备选择，而非金属氯化主要应用于氧化硼制备三氯化硼的选择。有机物氯化分为三种：分别是，取代氯化、加成氯化、氧氯化。氯化工艺在工业上应用广泛，但应注意其安全性和环保性。
5 结 语
经过改造后的装置运行情况良好，在自动化控制水平方面跨出了一大步，大大减小人为操作不当引发恶性事故的可能性。由于无水氟化氢在工业上的用途很广泛，且老式的生产装置改造已不适用现代科技与环境，所以进行无水氟化氢的装置改造是提高企业生产力和生产安全性的重要举措，在提高化工企业效益，推动化工产业健康发展方面意义重大。
参考文献
[1]安监总管三[2009]116号.
[2]闽安监管三[2009]84号.
[3]王发兵，张同科，周江萍.石油化工自动化.
收稿日期：2018-5-13
关键词：氟化工艺；自动化改造；自动化及选型
中图分类号：TQ124.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0248-02
引 言
在国家可持续发展的大背景下，随着现代科技的发展和人们环保意识的逐渐提高，工业的改革势在必行，而在工业企业的综合考虑下，装置的改造是必然的。而我们今天以无水氟化氢的生产装置改造方案为例进行讨论。
1 氟化工艺自动化改造关键点
1.1 粉酸配比
粉酸配比控制不当，硫酸过量则会造成氟化氢生产设备、管道、管道部件被腐蚀损坏，导致有毒气体（氟化氢）泄露，不仅会污染环境，还有可能会造成工作人员中毒。
1.2 回转炉压力
由于回转炉设备不具有密闭性，所以其在生产中采用微负压的方式来制造压力，直接避免了有毒气体（氟化氢）的泄露问题。
1.3 关键设备的用电
无水氟化氢生产装置的一些关键设备的用电为一级负荷，因为一旦出现断电情况，将会对这些设备的运转产生严重的影响。其主要表现在以下几个方面：
（1）回转炉停止工作，反应进行不充分，浓硫酸腐蚀设备，氟化氢气体（有毒）外泄，造成环境污染或人员伤亡。
（2）尾气抽吸风机停止工作，回转炉的微负压状态失衡，造成回转炉处氟化氢气体（有毒）泄露。
（3）水洗循环槽磁力泵电机停止工作，无法在出现事故的时候，及时吸收系统中多余的氟化氢，影响生产安全。
（4）盐水泵停止工作，设备无法得到持续的冷却降温，增加了设备损耗和生产的不安全性。
1.4 设置有毒气体（氟化氢）报警装置
氟化氢是剧毒物品，且有强腐蚀性，且在实际生产过程中，操作控制稍有不当，就有可能导致氟化氢的泄露造成安全事故，所以在生产区域尤其是氟化氢易泄露的生产车间必须设置有毒气体（氟化氢）的报警装置。
2 粉酸配比方案及各种仪器的选择
2.1 粉酸配比方案
关于酸料（浓硫酸、烟酸）的计算控制设备包括贮料槽、计量槽、领料液下泵、隔膜泵等。计量槽就是个电子秤控制系统，主要由三个称重传感器与称重仪表组成，通过控制重量的上下限，来开启领酸泵。
关于粉料（萤石粉）计量控制设备包括贮料仓、螺旋给料器、计量仓、变频螺旋给料器等。计量仓同计量槽，主要通过三个称重传感器传递信号给计算机，然后计算机再通过控重量的上下限控制来开启、关闭贮料仓与计量仓之间的螺旋给料器，并利用减量法在计量仓正常放料过程中对粉流量进行计算。
设计一个浓硫酸、烟酸和萤石粉的比值控制系统，设定两酸的PID给定值跟随粉的质量、流量上下波动，确保生产配比稳定，不会引起配比失调，降低回转炉的腐蚀力度。关闭粉酸的联动功能，使浓硫酸、烟酸、萤石粉三个分别形成独立的定值控制系统，使这三种原料能够按照设定的给料量进行独立工作。则系统在生产过程中一旦出现其中一个流量测量信号不好或测量元件损坏的情况，系统可切换为三个单回路的定值控制，或开环控制，以此作为实际生产过程中的的一项应急处理手段。而这些原料的配料过程则通过采用调节变频器的方法，来控制电机的转速，从而使放料速度稳定，即三个原料配料过程为独立的闭环控制系统。
2.2 压力变送器
回转炉的前导气管处，温度：80～210℃，压力：-5～10mmH2O。
在此处进行压力测量的压力变送器须满足：抗高温、抗微压、耐腐蚀、含颗粒、高精度、性能可靠、差压3051等。
2.3 称重仪
称重模块的材质选择：
由于主要用于计量槽和计量仓，所以可以选用静毂称量模块，便于安装在各种形状的容器上。且无水氟化氢在实际生产过程不可避免会有氟化氢气体泄露的情况，所以空气环境中可能存在氢氟酸气体，遇空气中的水蒸气变氢氟酸，具有强腐蚀性，所以称重模块应选择全不锈钢的。
称重模块的容量选择：
由于其主要用于对槽或仓的称重，所以在选择称重模块的容量时，需考虑三个因素：
（1）设备自重（mo）；
（2）设备装满物料时物料总重（m1）；
（3）称重模块的数量（n）。除此之外，还要考虑改造加载时的粉料，可能会受到载荷分布不均以及载荷的估计不足等原因的影响，最后还要考虑环境的影响（例如风力、冲击、振动等），即附加的安全系统f。
所以单只称重模块的容量选择，用一个公式表示为：称重模块容量m1.5k（m0+m1）/n
2.4 有毒气体报警器
首先探头应选择用电化学式，其次应选用独立的指示报警设备，而不是那种把探头信号直接引到DCS系统来进行声光报警的设备。在工程设计过程中，探头输出信号选用4～20mA（三线制）。氟化氢气体的密度（标准状态下）是0.9218kg/m3，小于0.97kg/m3（标准状态下），所以氟化氢比空气轻，气体发生泄露时，氟化氢会往上飘，所以其安裝高度应高出释放源0.5～2m。
2.5 其他仪表
由于本文讨论的主要是无水氟化氢装置的改造项目，所以其他仪表（如流量计、温度测量、调节阀等）都是在原来的仪表设备上简单改进，此处不再赘述。
3 自动化改造装置背景技术及可供解决方案
现有的无水氟化氢的生产设备中，精馏塔和脱气塔内安装有蒸汽盘管，有一台循环流化床锅炉为该蒸汽盘管进行供汽，从而实现对精馏塔和脱气塔的供热。然而实际生产中，循环流化床锅炉的能耗很大，增加企业生产成本，并且循环流化床锅炉自身也要排放废气，不利于节能减排。而在无水氟化氢的生产过程中，热风炉排出的气体中含有很高的热量，这部分气体直接排入大气，不仅浪费了能量，而且对环境造成不利影响。为了解决以上存在的问题，在此提出一种可供参考理想的技术解决方案。 为了实现上述目的，所采用的技术方案是：一种无水氟化氢生产设备，包括精馏塔、脱气塔、热风炉、热循环装置，所述热循环装置包括热水槽、余熱换热器、与所述精馏塔对接的精馏再沸器以及与所述脱气塔对接的脱气再沸器；所述余热换热器包括水箱以及用于对水加热的气体加热管，所述气体加热管的进气口与所述热风炉的废气排放口连通；所述热水槽的出水口通过进水管道与所述精馏再沸器的加热进水口以及所述脱气再沸器的加热进水口连通，所述精馏再沸器的加热出水口以及所述脱气再沸器的加热出水口分别通过回水管道与所述水箱的进水口连通，所述水箱的出水口通过出水管道与所述热水槽连通；所述进水管道上设有水泵。所述气体加热管绕设在所述水箱上。所述热水槽上设有补水管道。连通所述所述精馏塔的底部和所述精馏再沸器的底部以及连通所述脱气塔的底部和所述脱气再沸器的底部的管道上均连有排污管道，各所述排污管道上均设有排污阀。利用所述热风炉中排出气体的热量，通过废气对水进行加热并且利用循环水的方式对所述精馏塔和所述脱气塔进行供热，代替了现有技术中的循环流化床锅炉供热，避免了循环流化床锅炉的能耗、消除了循环流化床锅炉的废气污染、有效利用了热风炉中废气的热量。此无水氟化氢生产设备具有设计科学、降低能耗、减少污染、提高废气利用率的优点。
4 自动化改造中的氯化工艺
氯化是分子引入氯原子的反应，包含氯化反应的工艺过程称为氯化工艺。一般是指先将液氯钢瓶内的液氯加热气化，气化后的氯气进入缓冲罐，然后由缓冲罐进入氯化反应器与其它物质进行反应，得到产品或中间品。
工业上氯化工艺的分类大致有如下几种：
首先分为无机物氯化和有机物氯化，无机物氯化又分为金属氯化和非金属氯化，其中，金属氯化主要针对其四氯化钛的制备选择，而非金属氯化主要应用于氧化硼制备三氯化硼的选择。有机物氯化分为三种：分别是，取代氯化、加成氯化、氧氯化。氯化工艺在工业上应用广泛，但应注意其安全性和环保性。
5 结 语
经过改造后的装置运行情况良好，在自动化控制水平方面跨出了一大步，大大减小人为操作不当引发恶性事故的可能性。由于无水氟化氢在工业上的用途很广泛，且老式的生产装置改造已不适用现代科技与环境，所以进行无水氟化氢的装置改造是提高企业生产力和生产安全性的重要举措，在提高化工企业效益，推动化工产业健康发展方面意义重大。
参考文献
[1]安监总管三[2009]116号.
[2]闽安监管三[2009]84号.
[3]王发兵，张同科，周江萍.石油化工自动化.
收稿日期：2018-5-13