无水氟化氢F141b项目安全设施设计专篇.docx

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无水氟化氢F141b项目安全设施设计专篇

附录：

项目区域位置图

项目平面布置方案图

F141b、F142b工艺流程图

防爆危险区域划分图

消防总平面布置图

第一章术语、符号和代号说明

1安全设施

指企业（单位）在生产经营活动中将危险因素、有害因素控制在安全范围内以及预防、减少、消除危害所配备的装置（设备）和采取的措施。

2化学品:

是指各种化学元素、由元素组成的化合物及其混合物，包括天然的或者人造的。

3危险化学品:

是指具有爆炸、燃烧、助燃、毒害、腐蚀等性质且对接触的人员、设施、环境可能造成伤害或者损害的化学品。

4危险是指特定危险事件发生的可能性与后果的结合。

5危险因素是指能对人造成伤亡或对物造成突发性损坏的因素，强调突发性和瞬间作用。

从其产生的种类及形式来看，主要有火灾、爆炸、电气事故等。

6有害因素是指能影响人的身体健康，导致疾病，或对物造成慢性损坏的因素，强调在一定时间范围内的积累作用。

主要有生产性粉尘、毒物、噪声与振动、辐射、高温、低温等。

7工艺过程指在含有危险物质的设施中使用、储存、生产、装运或移动危险物质的一系列活动。

8作业场所

指可能使从业人员接触危险化学品的任何作业活动场所，包括从事危险化学品的生产、操作、处置、储存、搬运、运输、废弃危险化学品的处置或者处理等场所。

第二章总论

1.1项目背景

项目名称：

12000吨/年无水氟化氢、20000吨/年F141b项目

主办单位：

烟台中瑞化工有限公司

项目合作单位：

济南化工总厂、浙江巨化集团公司

项目负责人：

1.2企业概况

烟台中瑞化工有限公司选址地位于山东省莱阳经济开发区，该公司是由个人组建的民营企业。

为适应国家对制冷剂更新换代的政策要求，以及制冷剂、发泡剂市场的发展需要，筹建烟台中瑞化工有限公司，在山东省莱阳经济开发区征地95323.8平方米，建设一套12000t/a无水氟化氢、20000t/aF141b的生产装置及其配套设施。

该公司注册资金1500万元，项目总投资4500万。

1.3设计单位概况

烟台化工设计院隶属道恩集团，是具有化工、石化、医药行业乙级资质的专业设计院，拥有工程总承包乙级资质。

同时具有化工工艺、油品储运、工业安装、化工设备、转动机械、自控仪表、总图运输、建筑结构、工程预算、环保化验等多个资质，可承担投资在两亿元以下的工程设计项目。

我院所设计的“山东九九集团50万吨燃料乙醇工程”等项目，荣获山东省石油化工专业优秀勘察设计评审委员会二等奖。

第三章建设项目概况

3.1建设项目内部基本情况

3.1.1建设项目的主要技术、工艺（方式）和国内同类建设项目水平对比情况

该项目采用常用的化工原料，无水氟化氢的生产技术早已在全国普及，F141b的生产工艺已经经过了国内几家大型氟化工企业的实际运用，并且该项目与国内较大的浙江巨化集团合作，直接采用先进成熟的技术，使用的设备均属于化工生产通用设备，结构简单可靠。

3.1.2建设项目所在的地理位置、生产规模

项目建设地点位于山东省莱阳经济开发区,建设区域环境良好,气候宜人,附近无污染工业,周围水体、大气、土壤和植被具有较强的自我净化能力。

该区域地理位置优越，海、陆、空交通和通讯极为便利水、电等基础设施配套完善，适合该项目的建设。

生产规模：

经过对国内外无水氟化氢、F141b的市场需求的调查，并结合投资额与生产规模的经济技术关系，拟建项目无水氟化氢年产量确定为12000吨，F141b的年产量定为20000吨。

表3-1产品技术参数表

1、无水氟化氢质量指标：

项目

优等品

一等品

合格品

氟化氢含量≥％

99.95

99.90

99.70

水分≤％

0.03

0.06

0.10

氟硅酸含量≤％

0.01

0.02

0.05

二氧化硫含量≤％

0.007

0.015

0.03

不挥发酸（以H2SO4计）含量≤％

0.005

0.02

0.005

外观

无色透明液体，在空气中冒白烟，有强烈刺激性气味，并有强烈腐蚀性

2、产品F141b质量指标：

项目

优级品

一级品

合格品

外观

无色透明

无色透明

无色透明

气味

无异味

无异味

无异味

纯度（≥％）

99.8

99.5

99.0

水分（≤%）

0.002

0.005

0.01

酸度（≤%，以HCl计）

0.0001

0.0001

0.0001

蒸发残留物（≤%）

0.001

0.01

0.01

表3-2原辅材料表

3.1.3建设项目涉及的主要原辅和品种名称、数量

序号

名称

单位

数量

备注

1

无水氟化氢

吨/年

12000

2

F141b

吨/年

20000

以前工序的无水氟化氢为原料

3

萤石粉

吨/年

30000

已经粉碎至80目

4

98%硫酸

吨/年

21600

5

发烟硫酸

吨/年

10800

6

液碱

吨/年

2800

7

偏氯乙烯（VDC）

吨/年

19000

8

液氯

吨/年

10

9

四氯化钛

吨/年

16

10

环丁砜

吨/年

32

11

分子筛A4

吨/年

32

12

溴素

吨/年

4

3.1.4建设项目的工艺流程和主要装置、设施的布局及其上下游生产装置的关系

该项目涉及到的代号如下：

AHF：

无水氟化氢F141b：

一氟二氯乙烷

VDC：

1，1-二氯乙烯，偏氯乙烯

一、无水氟化氢生产工艺流程

1、萤石粉烘干系统

将进厂经检验合格的萤石粉用铲车运入车间内，经链板输送机均匀送入烘粉炉，经烘粉炉内抄板翻动逐步后移，与从炉尾来的热空气逆流烘干至炉尾出料绞龙，出料绞龙运至提升机至萤石粉大料仓，燃烧炉燃烧加温的热空气经烘粉炉炉尾在尾气风机的抽动下经炉头排出后至旋风分离器，除尘后经风机排入脉冲袋式除尘器，净化后的尾气由25米高空排放。

旋风分离器回收的粉尘经卸料阀放入地绞龙，作原料利用；脉冲袋式除尘器回收地超细粉尘回收后装袋集中处理。

2、反应转炉

来自原料酸罐区内合格的硫酸和发烟硫酸分别经硫酸液下泵、发烟硫酸液下泵打入硫酸计量槽和发烟硫酸计量槽。

硫酸经过滤器用计量泵计量后送至硫酸吸收塔，吸收全系统外排废气中的HF，而后进入洗涤塔，洗涤反应转炉来的粗制气体夹带的粉尘及重组分，然后进入混酸三通，稀硫酸和发烟硫酸在混酸三通汇合，使SO3水解成硫酸，后进入反应转炉。

烘干后的萤石粉经大料仓进入计量小料仓，经计量螺旋送入转炉的进粉绞龙。

两种物料以萤石粉为基准，按照萤石粉：

（硫酸＋发烟硫酸）＝1：

1的比例均匀地连续不断地加入反应炉内；两种原料在外加热的回转反应转炉内，从炉的前端至后端，经预热混和段，反应段、烘干段、最后残渣由炉尾的出渣绞龙排出，依次进入运渣绞龙、残渣排料地绞龙。

残渣在残渣排料地绞龙内与圆盘喂料机所加石灰进行中和反应，混合反应后的干渣，经斗式提升机提至干渣料仓贮存，作为生产粉刷石膏的原料或水泥原料，在反应转炉内生产的HF气体，以及水分、硫酸其它气体，由反应转炉的后端带着较高的热量流向炉的前端，由导气箱导出进入挡板除尘器。

反应生成的气体，在由炉后端流向导气箱的过程中与从导气箱进入炉内的萤石粉、硫酸以及它们的混合料之间进行了传热、传质的过程，为物料的反应带来了积极的效果。

3、粗气的收集

从反应转炉来的炉气含HF、SiF4、H2O、H2S、SO2、SO3、S、CO2、H2等气体和硫酸酸雾及气流夹带的固体残渣，进入挡板除尘器除去大部分固体残渣和少量硫酸，并返回反应转炉内，其混合气体含微量残渣进入硫酸洗涤塔底部，与从上部来的硫酸进行逆向接触，进行传质、传热、除去炉气中的水分、酸雾和微量的固体残渣。

气体由硫酸洗涤塔顶部进入粗馏塔，在塔内与从冷凝器出口处送来的部分低温料液接触，使炉气中的大量硫酸、水份被除去，含有HF、SiF4、H2S、SO2及少量H2SO4、H2O的炉气进入第一、二冷凝器进行冷凝后进入粗酸槽。

粗氟化氢第二冷凝器未冷凝的SiF4、SO2、H2O和少量HF尾气等气体作为系统废气从第二冷凝器放空口进入硫酸吸收塔被硫酸吸收。

4、粗氟化氢的净化

粗酸槽收集的粗氟化氢经溢流管流入精馏塔，物料被精馏塔釜高温中上升的气体加热上升，同时被塔顶冷凝器来的冷凝液体洗涤，进行汽液传质、传热，使大量的硫酸和水份积聚在塔釜，由残酸计量泵连续不断的抽出，打入硫酸洗涤塔，含有HF和少量的SO2、SiF4等低沸点气体的混合气，经回流冷凝器冷凝后由分流器分流进入脱气塔，除去H2SO4和水份的氟化氢液体在脱气塔进行同样的传质、传热，低沸点的SO2、SiF4和少量的HF等气体脱气塔塔顶排出进入硫酸吸收塔。

合格的氟化氢由脱气塔釜溢流入成品槽。

5、成品包装

经脱气塔来的液态无水氟化氢进入成品槽，待收集到一定数量后进行化验分析，符合质量标准的就用干燥的压缩空气压入钢瓶，不符合质量要求的视情况压回粗酸槽再精制或降级改作他用。

6、尾气吸收

尾气吸收分两个系统进行吸收，一个系统是粗品精制的过程中排出废气的吸收系统；另一个系统是废渣等处理过程中排出的废气吸收吸系统。

生产反应时，粗品精制过程排出的含有少量HF、H2SO4、SO2、SiF4等的废气全部在塑料风机的作用下，负压抽入硫酸吸收塔底部，与从上部来的硫酸在塔内逆流吸收，从塔顶排出的含有微量HF、SO2、SiF4的气体进入1＃尾气吸收塔的底部，由塔底上升，被1＃氟塑料合金泵打到塔顶部的循环吸收剂进行逆流吸收，未吸收完的HF、SO2、SiF4等气体，由1＃尾气吸收塔顶进入2＃尾气吸收塔的底部，1＃尾气吸收塔内的吸收剂从塔底流入1＃循环槽中，再被1＃氟塑料合金泵抽入并打进1＃尾气吸收塔顶，成一个循环系统，1＃循环槽中的酸液浓度达标时，由1＃氟塑料合金泵打到氟硅酸贮槽，作为副产品出售。

进入2＃尾气吸收塔的尾气由塔底上升的气体，被2＃三氟泵打到2＃尾气吸收塔顶部的循环吸收剂进行逆流水吸收，未吸收完的HF、SO2、SiF4气体，由2＃尾气吸收塔顶进入3＃尾气吸收塔底部进入1＃尾气吸收塔的吸收剂，由塔底流进2＃循环槽中，由2＃三氟泵再打到2＃尾气吸收塔，成一个循环吸收系统。

当此系统的吸收剂倒入1＃循环槽后，由3＃循环槽中低浓度的吸收剂来充实。

进入3＃尾气吸收塔的尾气由塔底上升的气体，被3＃三氟泵打到3＃尾气吸收塔顶部的循环吸收剂进行逆流吸收，其尾部由塑料风机抽出，排入碱洗塔。

进入3＃尾气吸收塔的吸收剂由塔底流进3＃循环槽中，由3＃三氟泵倒入2＃循环槽后，在3＃循环槽中注入三分之二的水，作为新的吸收剂。

进入碱洗塔底部上升的废气被碱洗泵打到碱洗塔顶部的碱液进行逆流中和吸收，其极微量尾气从塔顶进入烟囱高空排放，进入碱洗塔底部的碱液流进碱循环槽中，由碱泵循环，当碱性降低到一定程度后，排碱补充新碱液。

反应转炉排出废渣与生石灰中和，反应过程中和运输提升过程中，在斗式提升机内形成少量水蒸气、氟化氢残气、粉尘等在塑料风机作用下，负压抽入除尘室，经缓冲除尘用水吸收进入1＃残气回收塔的底部，残气由塔底上升被一次性吸收剂自上而下进行逆流吸收，未吸收完的气体，由1＃残气回收塔顶进入2＃残气回收塔底，被一次性吸收剂自上而下进行逆流吸收，最后被风机抽出排放。

干渣在渣仓内形成的粉尘与残气由仓顶被塑料风机抽出到3＃残气吸收塔底部其吸收过程同上。

主反应的化学方程式为：

CaF2+H2SO4=CaSO4+2HF

可能发生的副反应的化学方程式为：

SiO2+4HF=2H2O+SiF4

CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2

H2SO4+HF=HSO3F+H2O

SiF4+2HF=H2SiF6

CaS+H2SO4=CaSO4+H2S

H2S+H2SO4=S+2H2O+SO2

Fe+2H2SO4=FeSO4+2H2O+SO2

Fe+H2SO4=FeSO4+H2

二、F41b生产工艺流程

1、合成反应

将无水氟化氢用泵从储槽送至氟化氢高位槽，根据需要量加入到计量槽，用冷冻盐水冷却至8℃以下；用氮气将偏氯乙烯VDC从储槽压至VDC计量槽，用冷冻盐水冷却待用；用氮气将反应釜置换合格，投料前先在反应釜内用四氯化钛、溴素和环丁砜按比例配置好催化剂。

投料时反应温度一般控制在35℃，开启搅拌，加入计量好的无水氟化氢，然后将计量好的VDC用计量泵控制流量连续加入，VDC在0.5～1小时内打完。

加入过程中反应釜内已开始反应，用8℃的水控制温度，VDC打完后使釜内温度保持在40℃反应1小时，合成反应结束。

合成反应结束后，打开反应釜冷凝器的冷却介质进料阀门，升高反应釜温度将产物不断蒸出，通过冷凝器冷却至分层器中，在分层器内自动分层，当分层器液面到0.95m3时，打开分层器的平衡阀和出料阀，将分层器下层的F141b粗产物放入下工序的粗品槽中，但分层器底部始终保持有F141b，蒸料完毕，上层HF和补加HF返回反应釜，同时计量VDC进行下一釜反应。

主反应的化学方程式为：

CH2＝CCl2+HFCH3CCl2F

可能发生的副反应的化学方程式为：

CH3CCl2F＋HFCH3CClF2（F142b）＋HCl

CH2＝CCl2+HClCH3CCl3

CH3CCl3＋HFCH3CCl2F（F142b）＋HCl

nCH2＝CCl2+HClCH3CCl2（CH2CCl2）n-2CH2CCl3（高聚物）

2、精制

从反应分层器分离出的粗产品含有FH、VDC等杂质，先进入粗品槽，用计量泵控制料的流量，在水洗泵的作用下和水充分混合，在管道中洗去大部分的FH，然后进入水洗分离器，轻相水循环使用，废水溢流至废水槽。

重相F141b粗产品经过水洗缓冲罐，进入一次碱洗泵的进口，在一次碱洗泵作用下和循环碱及3％补充碱充分混合，在管道中洗去剩余HF，然后进入一次碱洗分离器，轻相碱循环使用（碱不足由碱高位槽补充加入），废碱溢流至废碱槽。

重相F141b粗产品进入光氯化槽，由光氯化计量泵控制其流量进入光氯化管，在光氯化管内采用紫外光照射条件和氯气反应。

光氯化结束后反应物进入二次碱洗泵的进口，在二次碱洗泵的作用下和循环碱及3％的补充碱充分混合，在管道中洗去光氯化后过量的余氯，然后进入二次碱洗分离器，轻相碱循环使用，废碱流至碱液循环槽。

重相F141b粗产品进入粗品中间槽。

碱洗反应方程式：

HF＋NaOHNaF＋H2O

光氯化反应方程式：

CH2＝CCl2+Cl2CH2Cl2+CCl4

3、精馏

粗产品从粗品中间槽用热水套管加热到31℃，由泵打至低沸塔，在低沸塔内进行传质传热，塔顶分离的气相低沸物直接放空，除去低沸物后的粗品由泵打至精馏塔，塔顶采用内回流，确保精馏效果，成品冷凝至中间槽，经分子筛干燥塔干燥，除去水分后先进入成品缓冲罐，分析合格后送至成品储槽。

精馏塔底排出的高沸物外售综合利用。

工艺流程图详见附录。

3.1.5建设项目配套和辅助工程名称、能力、介质来源

该项目建成后的公用工程消耗如下：

表3-3公用工程消耗表

序号

项目

单位

数量

备注

1

水

吨/年

252000

2

电

Kwh/a

1.34×107

3

煤

吨/年

10800

4

蒸汽

吨/年

28800

自产，1.2MPa

1、工厂给水

该项目厂区内给水系统包括生产、生活用水系统，以及消防给水系统和循环水系统。

该项目一次水水源直接来自开发区供水管网。

莱阳经济开发区内现已建立完善的供水体系，该项目选址地在供水范围之内。

该项目全年需要补充新鲜水量为252000m3，为保证厂内水压和供水的稳定，在厂内设置储水池，作为生产缓冲和消防使用。

厂内循环水量约300m3/h，建一座循环水池，附带玻璃钢凉水塔。

2、供电、电讯、照明

该项目主要生产装置属于二级用电负荷，其余公用工程部分属于三级负荷。

厂区供电电源电压等级为：

AC、50Hz、10KV，厂内用电负荷电压等级为380/220V。

该项目所在区域均由开发区当地供电所供电，采用10KV进线，供电电源有保障。

3、消防

按《建筑设计防火规范》的规定，该项目界区内偏氯乙烯储罐及其使用设施、煤气站及使用煤气的装置属于甲类装置区，其建筑物耐火等级应不低于二级。

其余为丁类和戊类生产装置，其建筑物耐火等级应不低于二级。

序号

建、构筑物名称

基础型式

结构型式

层数

建筑面积（m2）

生产类别

1

办公楼

钢筋混凝土

砖混

6

4320

――

2

萤石仓库

钢筋混凝土

砖混

1

500

戊类

3

氟化氢精制车间

钢筋混凝土

框架

4

300

丁类

4

F141b生产车间

钢筋混凝土

框架

4

600

甲类

5

制冷车间

钢筋混凝土

砖混

1

300

戊类

6

锅炉房

钢筋混凝土

砖混

1

200

丁类

①该项目在整个界区内同时出现火灾的次数为1次，在厂区内设置2个室外地上式消火栓，消火栓用水量为15L/S。

②该项目装置区内室内消火栓用水量5L/s，同时使用水枪数2支，每只水枪流量2.5L/s，各装置区均设置进水管与室外消防管连接。

③各新建筑物和框架内每层及室外设备区均设置相应数量的小型手提式干粉（或CO2）灭火器。

4、供汽和燃料供应

该项目厂内设置一台4吨的燃煤锅炉，锅炉产生蒸汽压力1.2MPa。

该项目准备自建煤气站，设置一台φ2000的煤气发生炉，由锅炉产生水蒸汽，在煤气发生炉以煤为原料，与空气和水蒸气反应制取水煤气，同时副产蒸汽供生产装置使用。

5、制冷

该项目选用70STE-780型低温螺杆冷水机3台，两开一备，以氟里昂为制冷剂，以冷冻盐水为低温介质。

3.1.6建设项目主要装置名称、型号规格、材质、数量和主要特种设备

见表3-4主要生产设备一览表

无水氟化氢系统主要固定设备一览表

序号

设备名称

规格型号

材质

数量

备注

1

AHF反应转炉

Φ2200×22000×50

碳钢

2

-100mm水柱，500℃

2

燃烧炉

碳钢

2

3

脱气塔

D=500H＝15950

碳钢

2

-300mm水柱，10℃

4

精馏塔

D=500H＝13572

碳钢

2

-300mm水柱，30℃

5

碱洗塔

D=2000H＝8500

碳钢

2

-300mm水柱，常温

6

回收水洗塔

Φ630×12.5×7869

PVC

6

-300mm水柱，常温

7

粗馏塔

碳钢

2

-100mm水柱，常温

8

硫酸洗涤塔

Φ400×5778×8

碳钢

2

-200mm水柱，常温

9

吸收塔

Φ400×5778×8

碳钢

2

-500mm水柱，常温

10

中和水洗塔

Φ600×4980×6

PVC

6

-300mm水柱，常温

11

碱洗塔

PVC

2

-300mm水柱，常温

12

水洗塔

PVC

4

-300mm水柱，常温

13

碱洗塔

PVC

2

-300mm水柱，常温

14

汽液分离器

碳钢

16

碱槽

Φ2000×1800

碳钢

4

常压，常温

17

回收水循环槽

Φ1500×2000

PVC

6

-300mm水柱，常温

18

挡板除尘器

碳钢

常压，常温

19

料仓

2600×2070V＝6.2m3

碳钢

2

常压，常温

20

计量仓

1500×2100V＝3.5m3

碳钢

2

常压，常温

21

回收水循环槽

PVC

6

常压，常温

22

碱槽

碳钢

4

常压，常温

23

汽液分离器

碳钢

2

24

渣仓

6000×6000×5000

2

25

萤石仓库

2

26

除尘器

碳钢

2

常压，常温

27

水槽

PVC

6

常压，常温

28

碱槽

碳钢

4

常压，常温

29

回流冷凝器

D=500F=38.5

碳钢

2

-300mm水柱，18℃

30

2＃冷凝器

D=650F=60m2

碳钢

2

-300mm水柱，-6℃

31

1＃冷凝器

D=650F=40m2

碳钢

2

常压，常温

32

地搅拢

Φ200×5500

碳钢

2

常压，常温

33

圆盘喂料机

碳钢

常压、常温

34

链板机

碳钢

2

常压、常温

35

运粉搅拢

Φ200×2000

碳钢

2

常压、常温

36

计量搅拢

Φ150×3760

碳钢

2

常压、常温

37

烘粉炉

碳钢

2

常压，700℃

38

提升机

碳钢

2

39

无水氟化氢储罐

Φ2000×15000V＝50m3卧式

聚四氟乙烯

4

-100mm水柱，10℃

40

硫酸计量槽

Φ900×1000V＝0.7m3立式

PVC

1

常压、常温

41

发烟硫酸计量槽

Φ900×1000V＝0.7m3立式

PVC

2

常压、常温

无水氟化氢系统主要动力设备一览表

序号

设备名称

规格型号

功率

数量

1

反应主转炉电机

JZTTS-4/6

40/26KW

2

附减速机

ZL85-13Ⅱ

I=28

2

2

运粉搅拢电机

Y132-4

5.5KW

2

附减速机

XND6

2

3

计量搅拢电机

YXJ112M-X5

4KW

2

附减速机

DWD4-4

2

4

残酸计量泵

ZJXM-23/1.6

JXM100-1

4

2

附电机

JW7114

370KW

6

5

硫酸计量泵

ZJDM-1566/1.3

4

附电机

Y112M-6

2.2KW

4

6

烟酸计量泵

ZJDM-932/2

4

附电机

112M-6

2.2KW

4

7

磁力泵

CQB40-40-125F

4

附电机

Y100L-2

3KW

8

Y802-2

1.1KW

4

8

碱洗塔循环

ISO6650-160

2

附电机

Y132SI-2

5.5KW

2

Y802-2

1.1KW

9

碱洗塔循环泵

ISO6650-160

2

附电机

Y132SI-2

5.5KW

10

碱液下泵

Y112M-2

4KW

11

水循环泵

FrB50-25

6

附电机

Y100L-2

3KW

12

中和岗位尾气风机

4-12

2

附电机

Y112M-4

4KW

2

13

中和地搅拢电机

Y112M

4KW

2

14

圆盘喂料电机

Y90L-6

1.5KW

2

15

风机

YSB-30-5.5C

2

16

高温循环风机

W9-26-12.5F

2

附电机

Y2808-4

75KW

2

17

鼓风机

FDCSO-160/