无水氢氟酸生产工艺改进研究.pdf

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1、82一■节能减排石20油15和年化第工18设卷备一无水氢氟酸生产工艺改进研究丁运玲(多氟多化工股份有限公司，河南焦作454191)[摘要]经过研究和试验，在无水氢氟酸生产过程中做出一些工艺改进。首先在所有无水氢氟酸生产用的换热器生产现场增加尾气洗涤装置；其次在洗涤塔的液体回流管道上增加一条无水氢氟酸气体管道到洗涤酸循环槽，增加推杆除尘装置，避免因洗涤酸管道堵塞导致氢氟酸气体回流到反应炉，对反应炉体造成腐蚀；最后将蒸汽热量充分利用，改蒸汽加热为用蒸汽加热的热水对精馏塔再沸器进行加热，在节能降耗的同时延长再沸器的使用寿命。通过工艺改进，不但降低了生产成本，延长了设备使

2、用寿命，而且在环保和安全方面也有了较大提升，改善了现场工人的操作环境。[关键词]无水氢氟酸；生产工艺；改进；应用1无水氢氟酸生产概述液中结晶析出，HF气体分两次溢出。在较低的温度下，HF可能溶解在硫酸中成为氟磺酸1．1用硫酸和萤石法生产无水氢氟酸的反应机理及(HS03F)，但在温度高于100℃时HSO3迅速水控制解而还原成HF。硫酸与萤石反应属吸热反应，因无水氢氟酸的工业生产工艺是以浓硫酸、萤此加热可加快萤石与硫酸之间的反应。但由于受石为主要原料，在回转反应炉里进行反应，固体到硫酸蒸发和分解的制约，反应通常在250℃左右为石膏渣经炉尾排出，气体(HF)净化、冷却、

3、进行。萤石与硫酸反应受多相反应动力学因素影吸收后制得产品，主要化学反应为：响，尤其当萤石表面CaSO覆盖膜增厚时，对气液CaF2(固)+H2SO4(液)--CaSO4(固)+2HF(气)t两相形成巨大的扩散阻力，反应速度由活化控制(200～300℃)转向扩散控制。因此，在反应炉增加内返料装置该反应是吸热反应，标准反应热△H，8：提高反应效率。．5．371kJ／mol。反应体系中同时存在气、液、固三1．2目前常用的无水氢氟酸生产工艺流程相，所以又是复杂的多相反应。萤石与硫酸在反应炉内高温下反应生成氢上述反应式表明了各化合物间的计量关系，氟酸气体和石膏渣。石膏渣从反应

4、炉尾部排出，而反应的历程和机理是按三级反应步骤进行的：氢氟酸气体由炉头进入洗涤塔进行洗涤，除去粉CaF2+H2SO4-~CaSO4(HSO4*F·HF)尘、水等杂质后，由洗涤塔进入冷凝系统，经过CaSO4(HSO4,F·HF)-'~Ca(I-ISO4~F1+HFf初级冷凝，一、二级冷凝形成粗氢氟酸液体。经Ca(HSO4·F)+HF—CaSO4·2HF初级冷凝下来的粗氢氟酸返回洗涤系统冷凝洗涤氢氟酸气体。一、二级冷凝下来的粗氢氟酸液体主要副反应：由精馏泵泵入脱气塔内精馏。脱气塔脱除轻组分CaF2+n2so4+sio2一CaSO4+H2SiF6+H20气体之后进入精馏

5、塔，精馏塔将氢氟酸与重组分CaCO~+H2SO4—·CaSO4+H2O+CO2分离，得到氢氟酸成品。轻组分气体经尾气吸收2H20+3SiF4---2H2SiF6+SiO2系统处理后外排，重组分返回洗涤系统洗涤氢氟副反应方程式表明萤石中的SiO：、CaCO，等杂酸气体。生产工艺流程如图1所示。质含量越高，原料的消耗越大，产量因此受到影响。萤石与硫酸发生反应首先生成溶解在液态作者简介：丁运玲(1974一)，女，河南焦作人，大学本科，工HF中的中间化合物氟硫酸钙，然后硫酸钙从溶程师。现在多氟多化工股份有限公司从事化工工艺及设备设计工作。第8期丁运玲无水氢氟酸生产工艺改进

6、研究．83．氢氟酸工艺流程萤石成品尾气外排图I2无水氢氟酸生产工艺分析高，液位上升到一定程度，将堵塞导气管(目前我公司针对其原有工艺，进行了详细分析，洗涤塔底部液位距导气管进口高度为1000mm)，发现有以下几点可以优化，分别是：以前曾出现过大量酸气体回流至反应炉内，加重(1)围绕洗涤塔出现两个问题。一个问题是原了对反应炉体的腐蚀。工艺从反应炉到洗涤塔之间的酸气管道，无重力(2)精馏塔再沸器用蒸汽加热，蒸汽由本公除尘装置，因氢氟酸反应炉内有内返料装置，萤司锅炉房生产，锅炉使用燃煤，蒸汽压力忽高忽石粉很细，为235目左右，在反应炉内容易出现低，不够稳定。换热器内的列

7、管是20碳钢无缝飞扬，灰尘随着系统容易在管道内沉积，影响无管，蒸汽工艺指标要求为180℃过热蒸汽，而实水氢氟酸系统的吸收，甚至造成管道堵塞，导致际操作中有时温度会偏高。根据原化学工业部化停产。另一个问题是原工艺从洗涤塔底部出来的工机械研究所主编的《化工生产装置的腐蚀与防洗涤酸打入两级洗涤循环槽，洗涤酸管道直径为护》一书，碳钢在常温的无水氢氟酸中是耐蚀DN2O0，这趟酸管道打入洗涤循环槽的方式是插的，但耐蚀程度是相对的，其在各种温度下的腐入液位800mm以下的，如果酸液中夹杂的气体蚀速度见表l。过多，会出现液封现象，导致洗涤塔底部液位增表i温度℃腐蚀率mm／a温度℃

8、腐蚀率mm