氟化工項(xiàng)目的工藝和工程安全設(shè)計(jì)都必須遵循化工行業(yè)的有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)防火、防爆、防雷、防靜電的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。同時(shí)應(yīng)該整體把握工藝過(guò)程的安全性，必須對(duì)安全設(shè)計(jì)中的各類(lèi)危險(xiǎn)進(jìn)行辨識(shí)，提出合理的解決方案和應(yīng)對(duì)措施，而氟化工儀表的設(shè)計(jì)選型需要以物料特性、工藝條件以及設(shè)備尺寸、管口連接形式為前提條件，本文主要從安全的角度來(lái)談?wù)劮ぷ钥貎x表的選型。

 

1 氟化工安全設(shè)計(jì)中的危險(xiǎn)識(shí)別

              在氟化學(xué)品生產(chǎn)過(guò)程中，從原輔料、中間產(chǎn)品到成品，大都具有易燃、易爆、毒性、腐蝕性等化學(xué)危險(xiǎn)性，并且操作過(guò)程中的裂解、氟化、聚合等反應(yīng)屬于安全重點(diǎn)監(jiān)管的化工工藝，高溫、高壓、深冷等苛刻操作條件需要進(jìn)行可靠有效的控制。

 

1.1典型氟化工物料的危險(xiǎn)性辯識(shí)

              氫氟酸是一種腐蝕性極強(qiáng)的高毒液體，遇水會(huì)發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)，人體接觸無(wú)水氟化氫會(huì)造成嚴(yán)重灼傷。事故案例：氫氟酸貯槽液位計(jì)破裂導(dǎo)致噴濺灼傷甚至致人死亡；加熱無(wú)水氟化氫鋼瓶又因鋼瓶降溫后導(dǎo)致含水物質(zhì)倒吸到鋼瓶引起傷亡的爆炸事故。

 

              四氟乙烯，化學(xué)性質(zhì)活潑，易燃的液化氣體。容易發(fā)生氧化、自聚、歧化反應(yīng)，反應(yīng)具有連鎖性。安全的存儲(chǔ)方式是在氧含量10ppm，-25℃以下貯存，不適合運(yùn)輸。事故案例：直接對(duì)6L鋼瓶裝四氟丙烯進(jìn)行蒸汽加熱投料時(shí)，氧含量超標(biāo)發(fā)生爆炸，造成一死一傷的事故；四氟乙烯計(jì)量槽因?yàn)檫^(guò)氧化物聚集發(fā)生連鎖反應(yīng)導(dǎo)致計(jì)量槽爆炸。這些原因是四氟乙烯在連鎖反應(yīng)中瞬間集聚的大量熱難以傳導(dǎo)出去導(dǎo)致容器壓力升高發(fā)生爆炸事故。而四氟乙烯生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)六氟丙烯、全氟異丁烯等毒性很高，經(jīng)口、鼻、皮膚進(jìn)入人體后會(huì)引起中毒?；ぎa(chǎn)品生產(chǎn)常用的酸堿，都具有腐蝕性，飛濺到人體皮膚、眼睛會(huì)引起灼傷事故，生產(chǎn)操作時(shí)需要佩戴好勞動(dòng)防護(hù)用品。

 

1.2氟化工反應(yīng)、分餾、回收、貯存裝置大部分都是壓力容器，在安全設(shè)計(jì)時(shí)，要合理地選擇材質(zhì)、壓力等級(jí)、溫度條件以及爆破片、安全閥等重要附件，保證設(shè)備投入生產(chǎn)后能安全可靠運(yùn)行。

 

2 氟化工安全設(shè)計(jì)的自控儀表選型

              由上可見(jiàn)，如果在生產(chǎn)研究中能遵循物料特性正確操作，關(guān)鍵設(shè)備加裝自控儀表和報(bào)警系統(tǒng)，事故的發(fā)生將可以避免，現(xiàn)在逐漸減少的氟化工事故發(fā)生率也說(shuō)明了大部分安全事故是可防可控可避免的?；ぷ钥貎x表就像是操作人員的眼睛，在保證安全生產(chǎn)上是不可或缺的，對(duì)氟化工生產(chǎn)企業(yè)的安全生產(chǎn)具有重要的意義。

 

2.1 溫度儀表

              氟化工裝置常用的溫度儀表包括雙金屬溫度計(jì)、熱電阻和熱電偶。 對(duì)于溫度不高、有腐蝕性介質(zhì)的工作條件下，溫度計(jì)采用法蘭安裝，溫度計(jì)保護(hù)管采用襯氟不銹鋼的雙金屬溫度計(jì)或裝配式熱電阻。對(duì)溫度較高、有腐蝕性介質(zhì)（例如AHF）的工作條件，溫度計(jì)保護(hù)管材質(zhì)可采用蒙乃爾合金。TFE的裂解反應(yīng)器屬于管式反應(yīng)器，可以用表面接觸式熱電偶測(cè)量其表面溫度，能觀察反應(yīng)器的工作狀態(tài)。HFC-125、HCFC-22等裝置的反應(yīng)器溫度較高，采用了多點(diǎn)熱電偶，可以測(cè)量反應(yīng)器內(nèi)部不同位置的溫度，利于觀察反應(yīng)器內(nèi)部溫度分布情況。

 

2.2 壓力儀表

              普通介質(zhì)的就地壓力表材質(zhì)采用不銹鋼彈簧管壓力表，含有腐蝕性介質(zhì)的場(chǎng)合采用襯氟或哈氏合金C膜片的壓力表。對(duì)于含有氫氟酸等腐蝕性介質(zhì)的條件下，采用帶毛細(xì)管的襯氟膜片壓力變送器。連接方式多用螺紋連接。

 

2.3 液位儀表

（1）磁翻板液位計(jì)

            磁翻板液位計(jì)分為頂裝或側(cè)裝兩種，磁翻板液位計(jì)具有測(cè)量精準(zhǔn)、性能穩(wěn)定、可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)便、使用靈活、價(jià)格相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)。普遍用于釜、槽、管道裝置上，可以接入DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)傳顯示。

（2）浮球液位計(jì)

              浮球液位計(jì)具有精度高、分辨率高、維護(hù)量低等優(yōu)點(diǎn)。磁翻板液位計(jì)測(cè)量管、測(cè)量干及浮球材質(zhì)采用不銹鋼襯四氟，適合在腐蝕性介質(zhì)的場(chǎng)所使用。在分層的物料中，浮球介于兩相之間時(shí)可用來(lái)指示分層液位。

（3）雷達(dá)液位計(jì)

              無(wú)水氟化氫貯槽不允許側(cè)面和底部開(kāi)口，頂裝雷達(dá)液位計(jì)無(wú)可動(dòng)部件，并且免受介質(zhì)密度和溫度的變化，而測(cè)量精度不受影響，雷達(dá)液位計(jì)對(duì)這種危險(xiǎn)介質(zhì)的計(jì)量是一種很好的選擇。

2.4 流量?jī)x表

（1）轉(zhuǎn)子流量計(jì)

              氟化工裝置工藝介質(zhì)一般具有流量小、量程比大、強(qiáng)腐蝕性等特點(diǎn)，而轉(zhuǎn)子流量計(jì)的優(yōu)良性能恰恰適合氟化工裝置對(duì)這些方面流量測(cè)量的要求。 轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要是不銹鋼材質(zhì)，適用于腐蝕性物料，并且維護(hù)方便，價(jià)格便宜。

（2）電磁流量計(jì)

              電磁流量計(jì)主要應(yīng)用具有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等腐蝕性導(dǎo)電介質(zhì)。電磁流量計(jì)比轉(zhuǎn)子流量計(jì)有更寬的量程比，精度更高，可應(yīng)用于大直徑的管道，強(qiáng)酸或強(qiáng)堿介質(zhì)中也可選用耐腐蝕性的材質(zhì)。相對(duì)渦街流量計(jì)來(lái)說(shuō)前后直管段要求低，降低了配管的難度。

（3）質(zhì)量流量計(jì)

              質(zhì)量流量計(jì)具有很高的測(cè)量精度，并且測(cè)量不受流體物性的影響，無(wú)上、下直管段的要求，可以多參數(shù)測(cè)量，如溫度、密度等，但成本較高。質(zhì)量流量計(jì)精度高、能遠(yuǎn)傳顯示的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于裝置進(jìn)出物料計(jì)量，方便企業(yè)成本核算，滿(mǎn)足其計(jì)量的需求。也可用在含氟污水處理裝置中用來(lái)測(cè)量含有氫氧化鈣固體顆粒污水質(zhì)量流量，同時(shí)輸出密度參數(shù)。

 

2.5 控制閥

              主要分為調(diào)節(jié)閥和開(kāi)關(guān)閥。一般設(shè)計(jì)閥體材質(zhì)等級(jí)不低于管道材質(zhì)等級(jí)，閥內(nèi)件（閥芯、閥桿和閥座）材質(zhì)選用316L；對(duì)于含有腐蝕性介質(zhì)（AHF、HCl等）要求選用襯氟波紋管密封閥門(mén)。 氟化工裝置內(nèi)的調(diào)節(jié)閥都選用了氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥。由于氟化工裝置有不少介質(zhì)屬于易燃易爆裝置，防爆等級(jí)要求較高，相對(duì)于電動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)說(shuō)，選用氣動(dòng)閥門(mén)大大降低了因電火花可能對(duì)裝置造成的危害。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的設(shè)備及使用成本較低，并且可以利用調(diào)節(jié)閥的故障開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)部分簡(jiǎn)單的聯(lián)鎖功能，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。 一般工作場(chǎng)合氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥芯形式選用柱塞型；對(duì)于壓差較大的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，閥芯形式選用了套筒類(lèi)的調(diào)節(jié)閥，避免了普通柱塞閥因壓差大造成的調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確缺點(diǎn)。

（2）開(kāi)關(guān)閥

              和調(diào)節(jié)閥一樣，開(kāi)關(guān)閥一般也選用氣動(dòng)閥門(mén)。工藝物料介質(zhì)選用氣動(dòng)切斷球閥，尤其是關(guān)鍵部位的聯(lián)鎖或安全切斷部分，對(duì)進(jìn)入DCS系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)閥有安全完整性等級(jí)的要求。對(duì)于公用工程管道上的開(kāi)關(guān)閥，小口徑選用開(kāi)關(guān)球閥，大口徑（200mm以上）則選用了氣動(dòng)切斷蝶閥。

 

2.5由于氟化工裝置的特殊性，還需要設(shè)置一些用量較少

              但很重要的其它類(lèi)型儀表。例如在線水份含量分析儀、在線氧含量分析儀、在線氟離子分析儀以及可燃、有毒氣體報(bào)警儀等儀表。四氟乙烯生產(chǎn)裝置內(nèi)設(shè)置在線水份含量、氧含量分析儀很有必要。對(duì)于罐區(qū)這樣的易燃易爆危險(xiǎn)環(huán)境，必須設(shè)置可燃?xì)怏w濃度、有毒氣體濃度檢測(cè)及報(bào)警裝置。

 

5 結(jié)語(yǔ)

              氟化工安全設(shè)計(jì)中的自控設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，而儀表選型是自控設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作，基礎(chǔ)工作做不好將會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)留下隱患，并暴露在后續(xù)的施工、開(kāi)車(chē)及裝置的運(yùn)行過(guò)程中。儀表選型首先需要考慮測(cè)量的準(zhǔn)確性、合理性和可靠性，其次考慮用戶(hù)的適用性、經(jīng)濟(jì)性以及維護(hù)的方便性，以使各型儀表充分發(fā)揮應(yīng)有作用，確保生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行。