无水氟化氢生产反应系统设备选择.pdf

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1、60一■腐蚀防护石20油14和年化第工17设卷备一无水氟化氢生产反应系统设备选择王军善(商洛市商州化工有限责任公司，陕西商州726000)[摘要]在无水氟化氢生产中，为解决物料反应充分混合、提高热效率、减轻对设备的腐蚀等问题，先后开发出预反应器技术、内返渣技术等。这些技术在氟化氢生产中得以成功组合应用，提高了开车率，降低了消耗，降低了设备运行成本，经济效益和社会效益显著。[关键词]无水氟化氢；反应炉；预反应器技术；内返渣技术；防腐蚀；应用无水氟化氢(AHF)又称氢氟酸，在有机和采用酸级氟石，微量的浮选剂残存在氟石的无机化学中，用作置

2、换和附加反应中的氟化剂。表面，影响其与硫酸很好地混合。因此，要求一无水氢氟酸的最大用途为碳氟化合物，约占全球种强烈的混合，否则，液体硫酸进入窑内，使反生产量的45％，干法AIF生产约占30％，另25％则应不能完全进行，同时引起内壁表面在较高温度用于多种化工生产。条件下发生腐蚀。无水氟化氢产品主要由萤石和硫酸反应，以(2)吸热性反应，优良的热交换回转炉为主要反应设备产生的氟化氢气体经精制由于反应为吸热性的，热交换对硫酸和氟化液化而得，是氟化学工业最基础的原料。钙的反应极其重要。这种反应可通过以下方式达1无水氢氟酸的化学反应及生产特征到

3、：①氟石加热；②硫酸加热；③反应物混合物加热；④热无水石膏循环等；⑤反应炉加热。无水氢氟酸生产的主要反应，可表示为以下等式：由于氟化钙和硫酸反应为吸热性的，必须对反应炉供热。回转反应窑炉加热有内加热和外加caF2+H2SO4~2HF+CaSO4AH=25，6kj／molHF热两种方式，通常应用外加热方式。该反应为吸热性。除主要反应外，由于CaF：(3)在反应过程中，反应介质改变其浓度含有杂质，还存在一些次要反应：浓缩硫酸与氟石混合产生稠浆状大块，难以SiO2+4HF—SiF4+2H2O混合，且传热速度很慢。在反应期间，反应介质CaC

4、O3+H2SO4—．．CaSO4十CO2+H2O的性质会发生改变。Al203+3H2SO4一A12(SO4)3+3H20当反应程度为0—40％时，反应介质为液体、ZnS+H2SO4一ZnSO4+H2S浆状，随后呈黏性并具有腐蚀性。当反应程度为Fe+2H2SO4一FeSO4+SO2+2H2O40．70％时，反应介质为粉末状。当反应程度为70．SO2+2H2S一3S+2H2O80％时，反应介质为浆状，呈黏性并具有腐蚀性。当反应程度为80．100％时，反应介质为粉末状。H2SO4+H2S—S+SO2+2H2O由于稠浆状大块和污垢逐渐覆盖窑

5、炉的内表这些反应所生成的气体，诸PnSiF、CO和面，且这种沉淀物为一种良好的绝缘体，因此，SO：等所谓“低沸点”产物以及诸如H：SO、H：O、从窑外热源到窑内部的传热效果不佳。由于上述AsF和H，PO气体等“高沸点”产物，通过蒸馏，反应，隔热层必须从反应器器壁上有效地刮除。从无水氢氟酸中排出。直接加热回转窑显示出由于高温和反应器内壁上无水氢氟酸的制造主要由以下三个特征确定的结垢问题而引起高腐蚀性。通常采用反应炉内该反应：(1)CaF2+H2SO4的强烈混合作者简介：王军菩(1966一)，男，陕西商洛人，大学本科，工程师。商洛市商州

6、化工有限责任公司副总经理。第1期王军菩无水氟化氢生产反应系统设备选择．6j一置螺旋桨均匀地从壁上刮掉，以提高传热效果。应中间产物，可避免粘壁、结块，大大减轻转炉设备的腐蚀：二是尾部出口端的硫酸钙温度高，2关键设备技术的开发可携带热量至前端，有利于提高生产能力，降低为解决上述物料反应充分混合问题、热利用原料和能量消耗：三是可以甩掉转炉内笨重的大效率问题、防腐蚀问题，开发了预反应器技术和螺旋。由于硫酸腐蚀转炉内壁及内部大螺旋放内返渣技术，目前这些技术已经国产化。出氢氟根还原二氧化硫，造成二氧化硫和元素硫2．1预反应技术过多，而元素硫常堆

7、积在传热面上，降低反应效瑞士布斯公司在AHF生产过程中开发了预率，使后续设备和管道发生堵塞，影响装置的开反应器。AHF生产中，原料萤石粉中氟化钙和硫工率和产品质量。采用返渣装置后可解决这些问酸的反应可分为两个阶段进行，第一阶段在1o0—题，使转炉的生产效率大大提高。120℃之间完成如下主反应：3反应系统设备的选择CaF2+H2SO4=Ca(HSO4．F·HF)=Ca(HSO4,F)·HF针对氟化氢生产的特点，经过几十年来的努处于此阶段反应的物料腐蚀性最强，且物料力，在氟化氢生产反应炉中先后推出了以下应用输送最困难。技术。第二阶段在1

8、60—300℃较高温度下，完成如下(11简易氟化氢反应炉主反应：预加热的CaF：SHHSO采用一个螺旋桨或双螺Ca(HSO4·n·HF=CaSO4+2HF旋浆进行混合，加料到反应器内。形成的稠浆状处于此阶段的物料己相对干燥，不会粘结在