摘 要

本文主要对无水氟化氢生产工艺进行生产工艺风险评估和安全设计。首先对无水氟化氢生产工艺进行论证，对无水氟化氢的净化、合成、精馏工艺进行确定。其次从经济技术的角度确定物料平衡、工艺管道的计算等，对主要的设备如合成塔、精馏器等进行工艺计算及选型。最后根据国家标准规范对生产工艺进行危险性分析，同时考虑外界因素对装置区进行风险评估，并开展安全设计工作，对装置区报警装置和灭火器类型数量及喷淋水系统进行计算。设计装置区消防装置平面布置图，制定相应的安全措施。开展本设计能够针对我国现状选取最佳的无水氟化氢生产工艺，同时对工艺中涉及的各个装置进行合理有效的防腐蚀、防火灾等措施，对我国氟化工快速发展具有较大的意义。

关键词：无水氟化氢 安全设计 风险评估

Risk assessment and Safety design of Anhydrous hydrogen fluoride production process

Abstract

This paper aims at applying production process risk assessment and safety design to the anhydrous hydrogen fluoride production process. Firstly, demonstrating the anhydrous hydrogen fluoride production process and determining the purification, synthesis and rectification production process of anhydrous hydrogen fluoride. And then, determining the material balance, calculation of process piping, etc. from the perspective of economic technology, and applying process calculation and selection to the main devices like synthetic tower, rectifier and so on. Finally, according to the national standard specification, a risk analysis of the production process is given, meanwhile, a risk assessment of device area is done by considering the external factors, the safety design work is carried out and the number of fire alarms device in the installation area and the number of fire extinguishers and the spray water system are calculated. The fire fighting equipment floor plan of device area is designed, and the related safety measures is formulated. This paper considers the situation is China and can help with choosing the most suitable anhydrous hydrogen fluoride production process , and applying effective measures which against corrosion and fire to the related devices in the process, it has great significance for the rapid development of fluorine chemical industry in China.

Key Words: Anhydrous hydrogen fluoride; Safety design; Risk assessment

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 无水氟化氢简介 1

1.2 无水氟化氢国内外背景 1

1.2.1 国外无水氟化氢概况 1

1.2.2 我国无水氟化氢概况 1

1.3 研究目的及研究手段 1

第二章 无水氟化氢生产工艺 3

2.1 生产工艺简介 3

2.1.1 萤石硫酸法的生产工艺 3

2.1.2 氟硅酸法生产工艺 3

2.2 生产方法以及工艺流程的确定 4

2.2.1 生产工艺的选择 4

2.2.2 生产工艺的选择 5

2.3 无水氟化氢净化工序 5

2.4 一种无水氟化氢的精馏工序 6

第三章 工艺设备选择及设备计算 7

3.1 工艺设备选择及简介 7

3.1.1 设备选择 7

3.1.2 设备介绍 8

3.2 主要设备计算 10

第四章 工艺计算 12

4.1 物料衡算 12

4.2 能量衡算 13

第五章 危险因素辨识及对策 15

5.1 无水氟化氢工艺预先危险性分析及其对策 15

5.2 重大危险源的辨识计算 24

第六章 消防设计 25

6.1 厂房建设 25

6.2 防火间距设置 25

6.3 消防车道与救援场地设置 25

6.4 厂房安全出口布置 25

6.5 火灾报警器 25

6.6 灭火器 26

6.7 自动喷水系统选型及计算 26

6.7.1 喷淋水系统选型 26

6.7.2 喷琳水系统流量计算 27

6.7.3 消防用水量计算 27

第七章 道化学法对无水氟化氢生产工艺装置的安全分析 29

7.1 工艺单元划分 29

7.2 物质系数MF的确定 29

7.3 危险系数确定 29

7.3.1 一般工艺危险系数 29

7.3.2 特殊工艺危险系数 30

7.3.3 工艺单元危险系数确定 31

7.4 火灾、爆炸危险指数计算 31

7.5 安全措施补偿系数的确定 31

7.5.1 工艺控制补偿系数C₁ 31

7.5.2 物质隔离补偿系数C₂ 32

7.5.3 防火措施补偿系数C₃ 32

7.6 工艺单元危险分析汇总 33

7.6.1 暴露半径 33

7.6.2 暴露区域面积 33

7.6.3 单元危害系数 33

7.6.4 暴露区域内财产价值计算 33

7.6.5 基本MPPD(基本最大可能财产损失) 33

7.6.6 实际MPPD（实际最大可能财产损失） 34

7.6.7 最大可能停工天数（MPDO） 34

7.6.8 停产损失（BI） 34

第八章 安全对策措施 35

8.1 防中毒措施 35

8.2 防腐蚀、灼伤措施 35

8.3 防火灾、爆炸措施 36

总结 37

参考文献 39

第一章 绪论

1.1 无水氟化氢简介

无水氟化氢（AHF）别名无水氟化酸。是一种透明的有毒液体，其易溶于水，溶于水时可释放大量的热，具有较高的酸性和活性、分子式为HF。其用途十分广泛，在医药中可用作氟医药。在电子领域中可用作强酸性蚀刻剂，比如玻璃雕刻。在化工领域中可制成各类有机化合物的反应催化剂、还可用作合成氟化物的材料。在冶金工业中可用作金属清洗、矿物提纯等。是电子、冶金、医药、化工等工业重要的原材料。

1.2 无水氟化氢国内外背景

1.2.1 国外无水氟化氢概况

国外从开始研究无水氟化氢生产技术距今已有七十多年，技术已经成熟。世界生产无水氟化氢的先进生产工艺主要掌握在美国，西欧，日本等一些大公司手中，比如美国的斯多福化工公司，瑞士的布斯化工公司等。其率先开发氟硅酸法的制取技术，这些技术具有低消耗、低成本的竞争优势。同时无水氟化氢生产工艺装置和生产工艺中的净化、精馏、合成等都是世界的顶尖水准。

1.2.2 我国无水氟化氢概况

我国无水氟化氢发展较晚，在五十年代才开始研究无水氟化氢生产技术，主要用于国防，军工等领域。从20世纪开始，氟化物在化工、冶金、电子、医药的领域中被大量使用，迎来了无水氟化氢生产的高速发展。从10年至14年期间，我国无水氟化氢的生产总量增长了23万吨，年增长幅度大约为3.31%。我国还是制取备无水氟化氢必须原料—萤石的储备大国，由于国家对萤石这种不可在生能源的保护，其出口量正逐年减少。因此不少国外氟化工企业来华洽谈无水氟化氢业务，同时也引进了许多国外制取无水氟化氢的先进技术。目前我国主流的生产工艺为萤石—硫酸法。

1.3 研究目的及研究手段

本课题主要研究对无水氟化氢的生产工艺进行风险评估，主要选择道化学法或蒙德法对该工艺的可靠性和有效性进行验证。通过查阅无水氟化氢生产工艺的相关文献对其生产工艺与装置进行安全设计，对反应时间、物料、温度的控制的影响进行探究。对反应炉的防护装置进行分析、选型及对反应炉的危险性分析，制定生产工艺的安全管理措施。

研究手段：