摘要：氟化工產(chǎn)業(yè)是一門新興的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，有機(jī)氟材料是列入工信部“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)展的品種之一。由于氟化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中涉及易燃、易爆、腐蝕、有毒原輔料的使用，安全重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)工藝的操作，因此在生產(chǎn)工藝的安全設(shè)計(jì)中，要設(shè)計(jì)好各類安全設(shè)施保證裝置穩(wěn)定運(yùn)行和便于控制，而儀表及自控閥門的選型，對生產(chǎn)過程的計(jì)量、控制以及安全保障是必不可少的。

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)該整體把握工藝過程的安全性，必須對安全設(shè)計(jì)中的各類危險(xiǎn)進(jìn)行辨識，提出合理的解決方案和應(yīng)對措施，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)識別

在氟化學(xué)品生產(chǎn)過程中，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

氫氟酸是一種腐蝕性*強(qiáng)的高毒液體，遇水會發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)，人體接觸無水氟化氫會造成嚴(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^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)入人體后會引起中毒。化工產(chǎn)品生產(chǎn)常用的酸堿，都具有腐蝕性，飛濺到人體皮膚、眼睛會引起灼傷事故，生產(chǎn)操作時(shí)需要佩戴好勞動防護(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、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，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)的場合采用襯氟或哈氏合金C膜片的壓力表。對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)具有測量精準(zhǔn)、性能穩(wěn)定、可靠性高、維護(hù)簡便、使用靈活、價(jià)格相對較低等優(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)測量管、測量干及浮球材質(zhì)采用不銹鋼襯四氟，適合在腐蝕性介質(zhì)的場所使用。在分層的物料中，浮球介于兩相之間時(shí)可用來指示分層液位。

（3）雷達(dá)液位計(jì)

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

2.4流量儀表

（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這些方面流量測量的要求。 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)。相對渦街流量計(jì)來說前后直管段要求低，降低了配管的難度。

（3）質(zhì)量流量計(jì)

質(zhì)量流量計(jì)具有很高的測量精度，并且測量不受流體物性的影響，無上、下直管段的要求，可以多參數(shù)測量，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，滿足其計(jì)量的需求。也可用在含氟污水處理裝置中用來測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)閥和開關(guān)閥。一般設(shè)計(jì)閥體材質(zhì)等級不低于管道材質(zhì)等級，閥內(nèi)件（閥芯、閥桿和閥座）材質(zhì)選用316L；對于含有腐蝕性介質(zhì)（AHF、HCl等）要求選用襯氟波紋管密封閥門。 氟化工裝置內(nèi)的調(diào)節(jié)閥都選用了氣動薄膜調(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，防爆等級要求較高，相對于電動調(diào)節(jié)閥來說，選用氣動閥門大大降低了因電火花可能對裝置造成的危害。氣動調(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)閥的故障開關(guān)實(shí)現(xiàn)部分簡單的聯(lián)鎖功能，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。 一般工作場合氣動調(diào)節(jié)閥閥芯形式選用柱塞型；對于壓差較大的氣動調(diào)節(jié)閥，閥芯形式選用了套筒類的調(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）開關(guān)閥

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

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、有毒氣體濃度檢測及報(bào)警裝置。

3、結(jié)語

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、開車及裝置的運(yùn)行過程中。儀表選型*先需要考慮測量的準(zhǔn)確性、合理性和可靠性，其次考慮用戶的適用性、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。