工业生产无水氟化氢（精选4篇）
工业生产无水氟化氢 篇1
氟化氢(HF)是现代氟化工的基础,是制取元素氟、各种含氟致冷剂、含氟新材料、无机氟化盐、各种有机氟化物等的最基本原料,在国民经济中占有十分重要的地位。目前国内生产无水氟化氢(AHF)主要还是采用萤石——硫酸法[1],此工艺比较成熟也相对简单。但由于各企业采用的具体工艺参数不同,生产出的AHF产品的品质和产率差别较大[2]。
随着AHF的应用范围从国防军工不断扩大到制冷空调、航空航天、汽车、纺织、化工、医药等行业[3],在各行业对AHF需求量不断增加的同时,对其产品的品质也有了更高的要求。本文全面分析了萤石——硫酸法生产AHF的生产工艺,重点研究了影响AHF产品品质和产率的因素以及提高其产品品质和产率的方法。
1 萤石——硫酸法的生产原理及工艺
萤石——硫酸法生产无水氟化氢技术主要来源于生产实践经验和国外引进技术。该工艺过程中主要发生的化学反应的方程式为:
主要化学反应:
CaF2+H2SO4=CaSO4+2HF
主要副反应:
国内AHF生产工艺流程均分为氟化氢气体的制取,粗馏,气体中SO2和SiF4的脱除,液态氟化氢的精馏(除去H2SO4和H2O等高沸点成份),成品的冷凝、贮存及装瓶,尾气处理等几个工序[4]。具体工艺如图1所示。
其具体生产工艺流程为:将经蒸汽预热干燥的萤石粉用斗式提升机送至萤石贮仓,仓中萤石粉经计量用高速螺旋输送器送至回转反应炉。将发烟硫酸和在酸吸收塔吸收了尾气中HF的硫酸送至混酸槽,将达到浓度要求的混酸经预反应器送入回转反应炉。
回转反应炉加热采用煤气发生炉,用烟气经夹套间接加热来满足反应所需的热量。在回转反应炉内,夹套的温度为450 ℃,物料的温度为150 ℃,反应炉炉尾排出的炉渣用消石灰中和过量酸后经炉渣提升机送至炉渣储斗。
反应的气体产物主要是氟化氢,这股气体首先进入洗涤塔除尘、冷却,进入洗涤塔前的气体温度在350 ℃左右,洗涤后的温度在150 ℃,洗涤液为硫酸,此气体中的少量水分仍以水蒸汽的状态与HF气体混合在一起,而后依次进人初冷器,HF一级冷凝器和HF二级冷凝器。
在初冷器中得到的冷凝液返回洗涤塔,气体温度为60 ℃,主要成份是HF,在一级HF冷凝器中得到的冷凝液经过粗HF贮槽进人精馏塔除去H2SO4、H2O等重组分,塔底温度为30 ℃,主要成份是H2SO4、H2O,返回洗涤塔;塔顶温度为(19±1) ℃,由于SiF4的沸点为-86 ℃,SO2的沸点为-10 ℃,而HF的沸点为19.5 ℃,因此,塔顶物为SO2、SiF4气体,塔底物即为产品无水HF,尾气为SO2、SiF4。
HF二级冷凝器的未凝气和脱气塔塔顶排出的未凝气一起进入硫酸吸收塔,在此用硫酸吸收其中大部分HF,然后依次进人第一、第二水洗塔,生成氟硅酸。未被吸收的气体进入尾气塔,洗掉其中的大部分酸性气体后排空。尾气塔的洗涤液和地面冲洗酸性水送至废液处理装置,处理后的合格污水排入排水系统。
2 AHF产品品质和产率的研究
生产AHF的工艺虽然比较成熟,但对操作流程和工艺条件却要求甚高,工艺条件的不同和变化对产品的品质和产率的影响都是非常大的。影响AHF产品品质和产率的因素有很多,但大概可归结为:物料的前处理、物料的配比与浓度、水分、生产工序的管理这四个方面。
2.1 物料的前处理对AHF产品品质和产率的影响
2.1.1 物料的内混合
国内无水氟化氢生产基本上都是采用内混料工艺[5],所用的萤石粉是经150目筛余10%的白色固体粉料,硫酸是无色油状液体,这是典型的液固化学反应。通常情况下,这两种物料很难混合均匀以达到较高的反应转化率。根据液固反应经验公式可知比表面积越大反应速度就越快,只有混合得好,固液两相接触面积才能增大。欲使萤石和硫酸加快反应速度,提高转化率,就要解决萤石粉和硫酸的相互接触混合问题。
另外,萤石和硫酸反应除混合问题外,还具有状态性能的变化。在混合过程中物料的混合不仅会导致对设备的严重腐蚀,而且还会使物料变硬,对生产十分不利。液固原料的充分混合,不仅可提高反应速度,同时也可减轻腐蚀,保证生产的正常进行。因此,开发和运用高效节能的内混料设备是解决萤石粉和硫酸混合程度的最根本办法。
2.1.2 物料的活化
分别用经活化和未经活化的物料与硫酸做混合实验并做对比,结果如表1所示。
实验表明[5],如表1所示,经活化的萤石对其与硫酸反应生成氢氟酸的过程有显著的影响。因为活化的萤石加速了它与浓硫酸的混合,混合过程的快慢直接影响了混合过程中生成微团的大小,进而影响反应区实际的浓度配比。如果反应区浓度配比不均匀就会导致严重的物料结垢现象进而导致氟氢酸产率过低。
用经活化的萤石与浓硫酸反应,不仅产量高,而且不结壁、生产稳定,解决了AHF生产中的一大难题。也大大提高了无水氢氟酸的产品品质和产率。
2.2物料的浓度与配比对AHF产品品质和产率的影响
2.2.1 物料的浓度
反应物料的浓度主要指生产过程中所用硫酸的浓度[6],反应体系中所用硫酸是用发烟硫酸、98%硫酸及系统中回收的硫酸混配而成。控制进料混合酸的浓度就是控制进料混合酸中水分的含量。进料混合酸主要有H2SO4、HF、HSO3F和H2O等几种组份,其中水起到了平衡各组份含量的作用。混酸浓度对设备的腐蚀和对AHF的产率和品质的影响最为关键。
经验证明,当混酸中水的含量在2%~5%时,可有效减轻对设备的腐蚀,也可大大提高AHF产品的产率和品质。发烟硫酸能有效调节混酸中水分的含量比,因此生产中常采用发烟硫酸来调整混酸中水分的含量,这种方法不仅可以减轻生产工艺对设备的腐蚀也可以保证高品质和高产率的AHF产品。
2.2.2 物料的配比
研究表明[7],在AHF的生产工艺中,萤石粉与硫酸的最佳配比为萤石粉:硫酸=1:1.25(重量比)。生产过程中,要尽可能控制好萤石粉与硫酸的配比,避免其中一种物料太过量。如果萤石粉加得太多,就会造成反应不完全,也会造成反应体系的混合不均匀,浪费物料。相反,如果硫酸加得太多,一方面会增加反应对系统反应炉等的腐蚀,也会加大AHF的纯化难度,另一方面,过量的硫酸容易被蒸发从而影响产品产物的质量。因此,精确的物料比也是决定工业AHF产品品质和产率的关键因素。
2.3 水分对AHF产品品质和产率的影响
生产无水氟化氢过程中水的来源主要有以下几个方面:①原料中所含的水,无水氟化氢生产所用的浓硫酸(浓度98.3%)和萤石粉均含有一定量的水;②萤石粉中的杂质发生反应而生成的水;③生产过程中浓硫酸与铁介质反应生成水;④由于生产装置存在漏点或系统密封不严,进入空气中所含的水分。
无水氟化氢生产中水的存在,一方面能够平衡粗HF中的轻重组份,提高产品品质,另一方面,如果水分含量控制不好反倒会加重对设备的腐蚀。经验证明,当混酸中水的含量在2%~5%时,体系对生产设备的腐蚀最低,产品的品质和产量也相对较高。控制进料混合酸中水分的含量,可减轻预反应器及反应回转炉的腐蚀,水分也可以控制HSO3F的生成,HSO3F对设备的腐蚀是及其严重的,约为H2SO4的1000倍,控制缔合酸中水分的含量,可减轻对缔合酸槽的腐蚀。因此,在对AHF生产工艺流程的控制中控制体系中水分的含量是及其重要的,为保证高品质AHF的生产就必须加强对各工艺流段产品中水分的检测和监控。
2.4 工序的管理对AHF产品品质和产率的影响
要使我国的AHF生产赶上国际先进水平,即要依靠技术进步,又必须加强生产过程中的工序管理[8]。工序管理是按系统的思想,把专业管理、数理统计工具有机结合起来,对生产工艺中的因素特别是主导因素,实行重点管理,以达到最佳的生产状态。它是企业管理的重要基础工作。加强工序管理就是要对每一个生产工序进行调查、分析、控制和优化的动态过程。
在AHF生产工序中,我们必须切实做好对原料、设备、环境、工艺参数以及人等因素的管理。原料的管理主要是要加强对萤石封闭、分批次存放,对硫酸品位的严格监控。目前,我国大部分AHF生产用萤石(块状)均为露天堆放,这些萤石经长期的风吹雨淋,泥沙污染后便会变为含硅不合格的萤石原料。对设备以及对环境的管理主要是要做好对设备的维护、保养确保设备参数正确和营造一个良好的仪器设备运行环境等。虽然萤石——硫酸法生产AHF工艺已相对成熟,但对具体工艺参数的管理也是相当重要的,确保各工艺参数正常、准确是保证产品品质和产率的重要前提。
人是影响AHF生产工序管理的关键因素,人在工序中最活跃,弹性最大,再先进的设备再好的工艺方法和科学技术也需要人去掌握、去实现、去管理。工序管理从本质上讲是对人的管理。因此,加强人思想素质、技术素质的培养对生产高品位、高产率AHF也是至关重要的。
3 结 语
经过50多年的发展,我国氟化工产业的生产技术日臻成熟,装置规模不断扩大,产品品级逐步增多,产品基本能满足国内需求,但大部分氟化工产品及其生产技术与国外比还有一定的差距。近些年来,我国氟化工产业已逐步向技术密集型快速发展,这对我国基础氟化工产品生产技术也提出了严峻的考验,笔者认为,生产出高产率、高品质的AHF产品无疑是保证我国氟化工快速发展的重要前提,因此,在氟化氢的生产过程中,无论是做好物料的前处理、保证精准的物料配比与浓度、适当的水分含量还是加强生产工序的管理都是极其重要的。另一方面,加强我国AHF生产的技术创新也是迫切需要的。
参考文献
[1]徐建国,周贞峰,应盛荣.我国氟化氢产品生产技术的现状及发展趋[J].化工生产与技术,2010,17(6):8-14.
[2]张方.我国萤石资源与氟化工产业发展形势分析[A].化学工业,2008,26(7):6-9.
[3]应学来.我国无水氟化氢生产现状及发展趋势[J].化工新型材料,2005,33(4):7-9.
[4]赵秉华,吴颖靖,毛龙满,等.无水氢氟酸生产工艺过程及环境影响分析[J].江西化工,2010,2:91-99.
[5]陈祥衡.无水氟化氢生产中的原料预处理[J].化学工业与工程,1990,3(7):33-35.
[6]王占前,旷戈,林诚,等.氟化氢生产技术进展[J].化工生产与技术,2009,16(6):1-5.
[7]刘根宪.无水氟化氢生产新工艺[J].有机氟工业,1991(3):40-43.
[8]刘根宪.浅谈影响无水氟化氢生产工序管理的因素[J].有机氟工业,1999(3):40-42.
无水氟化氢生产控制 篇2
1 萤石粉中Si O2、Ca CO3的含量
每批莹石粉中的S i O2、C a C O3的含量越低, 生产中产生的水分就越少, 相应消耗H F生成的H2Si F6量就少。在萤石粉的投料量为3900Kg/h时, Si O2的含量每增加0.2%, 发烟硫酸的投料量增加50K g/h, 硫酸投料量减少50Kg/h;Si O2的含量每减少0.2%, 发烟硫酸的投料量减少50K g/h, 硫酸投料量增加50Kg/h。从最近反应状况来看Si O2含量在1.2%左右, Ca CO3含量在0.3%左右反应状况可以达到良好的水平。
2 硫酸、发烟硫酸的浓度
稳定的硫酸、发烟硫酸浓度对反应很重要, 由于硫酸有两个大贮槽, 所以在投料反应中只用一个大贮槽中的硫酸来投料, 而另一大贮槽中则用来装新购进的硫酸, 这样可以维持硫酸浓度在一定时期不变。等要重新换用另一大贮槽的硫酸时则应重新取样分析, 再重新计算两酸的投料量。
发烟硫酸只有一个大贮槽, 在集中购进发烟硫酸后, 进行取样分析计算两酸的投料量;过一段时间后, 如果有新购发烟硫酸入大贮槽则应再取样分析计算并两酸投料量。如果有两个发烟硫酸大贮槽, 对两酸的投料更为方便。
3 两酸和萤石粉的投料比
(1) 根据生产情况来调整两酸投料量, 第一种是全部做A H F, 由于精馏过程中打开残酸泵, 残酸打回系统中再利用, 残酸中的H2O和H2S O4返回到系统。所以在全部制AHF时, 总投酸量相应比较少。由于H2O返回到系统, 发烟硫酸的投料量就得增加, 硫酸与发烟硫酸之比就变小了。当同时制A H F和BHF时, 系统中的一部分H2O和H2SO4到有水酸中去了, 所以在投料中总酸量要相应增加, 发烟硫酸的投料量也需减少。当全部做B H F时, 系统中的H2O和H2S O4全部到有水酸中去了, 系统中的水分也少了, 在投料过程中所需的总酸量就增多了, 所需投的发烟酸量也减少了。所以在全部做B H F时, 总酸量与莹石粉比约在1.18, 全部做A H F时总酸量与莹石粉比约在1.15~1.16, 在同时做AHF和BHF时总酸量与莹石粉比约在1.16~1.18。
(2) 根据中控残渣分析指标来调整硫酸和萤石粉投料量, 看残渣中的硫酸含量来调整, 最近从停车到开车, 总酸量:萤石粉=1.18, 残渣中的硫酸平均含量:H2SO4%=1.45, 从此分析结果可看出硫酸有些过量, 致使残渣中的H2SO4含量较高在1.0%以上。虽然这段时间有水酸和无水酸都在做, 但酸粉比1.18还是偏高一点, 维持在1.17是一个较好的水平。
(3) 根据中控混酸中H2S O4浓度来调整硫酸和发烟硫酸的投料量, 当混酸中的H2SO4%<92时, 发烟硫酸的投料量增加50Kg/h, 硫酸投料量减少50K g/h;当混酸中的H2SO4%>95时, 发烟硫酸的投料量减少50Kg/h, 硫酸投料量增加50K g/h;以上调整须依据前八个小时连续稳定生产的分析指标逐步进行调整。
4 反应供热
影响反应的供热有多种因素, 进夹套烟道气的温度, 转炉夹套石墨块密封状况, 风门开度的调节, 炉内物料是否结壁来分析:
(1) 进夹套烟道气的温度高低, 是由控制煤气发生炉CO的压力高低来调节。当进夹套的温度低时, 增加煤气发生炉的煤气压力, 就可以提高进夹套烟道气的温度;反之, 当进夹套的温度高时, 降低煤气发生炉的煤气压力, 就可以降低进夹套烟道气的温度。
(2) 提高转炉夹套石墨块密封, 当转炉夹套石墨块密封不好时, 一种是使转炉夹套内的热量跑到外面, 从而损失了一部分热量, 造成反应供热不足;另一种是外面的冷空气进入转炉夹套, 冷却一部分转炉夹套内的烟道气热量。在检修时, 应对夹套前后的密封性进行加固, 所以在经过检修后, 前后的密封性提高了, 夹套内的热量不往外跑, 冷空气也不进入到夹套, 从而保证了夹套的供热。另外, 调节烟道废气的风门开度大小也很重要, 风门开度过大也影响供热。
(3) 夹套内的热量合理分配对反应的好坏很重要, 夹套内的热风量合理分配可以保证各个反应阶段有足够的热量, 风量的调节是从逐步调节夹套的三个风门的开度来实现, 从而达到合理分配进风量。
(4) 若有炉头结壁存在时, 由于结壁物料变成一层保温层, 影响反应传热, 使转炉里面的物料无法正常吸收热量, 在高温风机转速不变, 风门固定, 夹套石墨块密封良好的情况下, 炉头第一点温度会升高。
从这次打开炉子来看, 从炉头算起2.5米长度内, 靠近炉头内有300m m厚度的结壁, 结壁越远离炉头越薄, 该种结壁比较疏松。从炉尾1.35米长算起, 有一层厚度为50mm的均匀结壁, 炉尾的结壁较薄是由于炉尾上有抄板, 抄板会刮炉壁上的结壁, 使炉尾的结壁不会很厚。炉内渣子状况为:大部分的渣子呈粉末状, 靠近炉头有少量的颗粒状, 还有极少量鸡蛋状大颗粒, 从炉内物料的状况可以看出反应状况还是很好的。如果把炉头加热风量再增加点, 反应状况会更好。
由于炉头是酸粉的混合阶段, 在温度没有调整好的情况下很容易形成结壁, 而结壁现象是一个很难控制它发生的, 但是, 在日常生产中不能由于结壁而马上停车开炉清理结壁, 如果炉内有一个自动清理结壁的装置, 这样就可以自动清结壁, 对反应是大有好处的。
5 反应时间
(1) 物料经混合后, 除要有足够的反应热量, 还必须有充足的反应接触时间, 物料才能充分反应完全, 因此需要物料在转炉内有足够的停留时间。所以转炉的转速不宜太快, 转速太快物料还没有全部反应完全就被拉到炉尾排出去。
(2) 转炉的旋转同时使物料不断地更换传热面, 需要转炉的转速较快, 以达到较快更换传热面的目的。
(3) 转炉内的内反渣装置, 需要一定的转动速度使炉尾的渣子较快地返回到炉头再反应。
物料的反应接触时间与物料不断地更换传热面和内反渣装置形成一个矛盾体系, 所以必须选择一个合适的转速使这三个方面的要求达到一个最佳的平衡点。
6 结语
当然在日常生产中, 萤石粉中S i O2、C a C O3的含量, 硫酸、发烟硫酸的浓度, 两酸和萤石粉的投料比, 反应供热, 反应时间都是生产的重要因素, 必须控制好这几个因素及处理好它们之间的关系以达到最佳的反应状态, 但是萤石粉、硫酸、发烟硫酸的连续、均匀、稳定、准确的投料是反应的前提。
摘要：在无水氟化氢的生产中, 反应状况的好坏受多种因素影响, 如萤石粉中SiO2、CaCO3的含量, 硫酸、发烟硫酸的浓度, 两酸和萤石粉的投料比, 反应供热, 反应时间等。
工业生产无水氟化氢 篇3
1氟化铝产品的分类和生产工艺
从目前我国的氟化铝生产工艺上可以看出, 主要可以分成三种类型, 首先是湿法氟化铝、干法氟化铝以及无水氟化铝等等。所谓的湿法氟化铝主要是以氢氟酸为主要原料, 将其浓度控制在标准的范围内, 通常情况下以30%为标准, 将其和氢氧化铝溶液进行反应, 最终生成氟化铝物质, 这就是湿法氟化铝反应的主要方式。干法氟化铝就是讲氟化氢气体作为主要的原料, 同样是和氢氧化铝成分进行反应, 最终得到氟化铝产品, 其中氟化氢气体的主要含量为88%-90%的范围内。所谓的无水氟化铝就是以高浓度的无水氟化氢气体为主, 在和氢氧化铝进行反应之后, 获得氟化铝产品。从这三种制备方式的发展历史上看, 湿法氟化铝的产生主要从20世纪50年代开始, 是最早的氟化铝制备工艺中最先引进技术的方式。从无水氟化铝的生产中可以看出氟化氢是一种纯度较高的产品, 利用了相对较为先进的技术, 其含量和容量都比较大, 内部的水分和杂质等都比较低。
2三种生产工艺的对比分析
对生产工艺进行比较主要是从不同的化学反应角度来进行分析, 同时, 对其优点和不足等进行阐述, 在此基础上进行改进和完善。三种氟化铝的生产工艺流程见图1。不同氟化铝工艺化学反应对比分析如下。
2.1不同的氟化铝生产氢氟酸的工艺对比。氢氟酸在生产的过程中主要以硫酸以及萤石等材料为主, 其中萤石中含有大量的杂质。同时还伴有细小的微量元素存在, 杂质和微量元素都会参与到实际的反应当中, 这样就会降低氟化氢的纯度。三种生产工艺的主要区别就是对氟化氢的处理方式不同。湿法氟化铝主要是用水进行吸干, 而干法氟化铝主要是进行直接合成。而无水氟化铝主要是在得到氢氟酸溶液之后制备氟化铝成分。每一种制备方式都可以根据相应的化学反应方程式来进行, 可见, 具有一定的科学性和可行性。从具体的生产工艺结果上可以得出结论, 无水氟化铝的质量要明显高于湿法氟化铝和干法氟化铝两种制备方式, 但是在杂质的含量上却具有一定的优势。
2.2生产不同氟化铝的化学反应过程对比。湿法氟化铝的制备方式就是对氟化氢气体进行吸干, 然后得到浓度为30%左右的氢氟酸。在吸收的过程中, 氟化氢的气体成分中的杂质也被随之吸收, 因此, 在反应的过程中首先会生成饱和度比较强的氟化铝容易, 然后经过结晶作用之后对其进行脱水处理, 形成纯度比较高的氟化铝。需要注意的是, 在液体中加入一些副反应物可以有效的提升所得氟化铝的质量。干法氟化铝主要是通过煅烧的形式来生成氧化铝, 然后将其和氟化氢气体进行反应, 得到氟化铝成分。在整个生产工艺中需要注意的是, 需要时刻对氟化铝的质量分数等进行严格地控制。由于采用这种方式所需要的温度比较高, 气流的反应速度也相对较快, 因此, 远远比湿法氟化铝制备方式的杂质要少。可见, 在制备的过程中还存在着明显的优势。
2.3无水氟化铝先将氟化氢粗气精馏精制, 除去绝大部分的气体杂质, 得到99.9%以上的无水氟化氢, 再和水分含量约6%的氢氧化铝在循环流化床中反应, 副反应几乎没有, 极大降低了氟化铝中的杂质含量。
3电解铝生产对氟化铝的性质要求
a.尽可能少的水分含量, 以减少电解质熔体的水解;b.具有低的杂质含量, 以便提高电解铝的质量;c.具有较好的流动性, 以满足自动化输送的需要。
4不同氟化铝对电解铝生产影响的比较
4.1氟化铝消耗。3种氟化铝主含量不同, 由此可算出在电解生产中无水氟化铝中氟化铝含量为用干法和湿法生产的氟化铝量的1.006和1.059倍。在铝电解过程中因为三种氟化铝的烧减量的不同, 产生的水解量损失也不同, 因此仅仅考虑含水影响, 经计算干法和湿法生产的氟化铝消耗并分别为无水氟化铝的1.006和1.195倍。
由于无水氟化铝的水分含量极低, 尤其相对于湿法氟化铝, 其在加入电解液后主反应非常迅速, 水解反应等副反应非常少, 有利于电解生产中槽温的准确控制。
4.2污染排放
4.2.1氟化氢气体。含氟烟气是电解铝生产中的主要气态污染物, 氟化氢是气氟的主要成分。氟化氢是电解质中的含氟物料与水或氢作用而产生的。水的来源是氧化铝、氟化铝和环境中的水分。物料中的含水量直接影响电解烟气中氟化氢的含量, 氟化氢含量高, 通过电解厂房天窗和净化烟囱排出量也增加。以下仅对氟化铝中含水量对氟化氢生成量作粗略计算。4.2.2二氧化硫气体。氟化铝中的“硫酸盐”在加入电解液后会产生有害的二氧化硫气体, 根据3种氟化铝的“硫酸盐”指标可以算出其在电解铝使用后二氧化硫气体的排放量。
4.3对电流效率的影响。氟化铝中的“五氧化二磷”在加入电解质后会一直累积而导致磷含量升高, 造成电流效率的下降, 电耗升高, 据有关资料报道, 如果电解质中含有0.01%的磷, 则电流效率降低0.95%。根据三种氟化铝的“五氧化二磷”指标可以算出其进入电解质的量。使用湿法氟化铝其磷的累积对电流效率的影响最大, 而使用无水氟化铝最小, 使用无水氟化铝对电解铝工业节能降耗的优势显而易见。
结束语
氟化铝产品作为电解铝工业必须的主要辅助材料之一, 其产品质量对于电解铝企业节能减排、产品质量起到较大影响。无水氟化铝产品, 生产工艺先进, 使用纯净的原料, 产品质量优异, 容重大、烧减量极低, 更加有利于电解铝的产品质量、节能减排, 将成为新一代高性能铝用氟化盐, 是未来的发展方向。
参考文献
[1]中华人民共和国国家发展和改革委员会.铝行业准入条件[S].2007.
工业生产无水氟化氢 篇4
1 无水氟化氢的生产工艺
目前无水氟化氢的主要生产技术采用的是萤石-硫酸法。该技术来自于国外先进技术与实际生产经营的结合[2]。萤石-硫酸法制造无水氟化氢的工艺过程中, 主要将进行以下化学反应。Ca F2与H2SO4产生化学反应, 并生成HF与Ca SO4。这一化学反应是生产过程中的主要化学反应, 该反应过程具有一定的吸热性。由于Ca F2中存在一定的杂质, 因此生产过程中, 还会产生一系列的次要化学反应[3]。
无水氟化氢的具体生产流程如下:萤石粉经过蒸汽干燥与预热之后, 使用斗式提升机将其运送到萤石料仓中。经过计量后, 采用高速螺旋输送器, 将料仓中的萤石粉输送至反应转炉中[4]。同时将发烟硫酸与已吸收氟化氢的硫酸运送到混酸槽, 使混酸达到浓度要求, 经过预反应后, 将其输送至反应转炉。
2 影响反应转炉腐蚀的原因
无水氟化氢生产过程中的生产原料、化学反应中的中间产物及生产产品均有极强的腐蚀性, 均会对反应转炉造成腐蚀, 进而使反应转炉损坏, 给生产企业带来较大的经济损失。一般, 造成无水氟化氢反应转炉腐蚀的原因包括以下几方面因素。
(1) 反应温度生产过程中, 随着反应温度的持续过高, 反应转炉腐蚀的速度会不断增大。而在反应温度超出一定水平之后, 会使反应转炉的腐蚀程度更加严重。
(2) 反应物料由于反应物料中浓硫酸与氟化钙之间的配比问题, 使液体与固体反应物料之间的比例增大, 会加速反应转炉的腐蚀。而由于反应物料中存在杂质, 这些杂质会在反应转炉内产生副反应, 进而生成大量有害物质, 造成反应转炉的腐蚀。
(3) 反应时间由于在反应混合阶段, 反应转炉的腐蚀速率增长较快, 而在反应混合阶段之后, 反应转炉的腐蚀情况会得到一定缓解。因此反应物料在反应混合阶段的反应时间过长, 也会造成反应转炉的严重腐蚀。
3 反应转炉腐蚀的防护措施
(1) 反应温度的控制由于生产过程中的反应温度越高, 会导致反应的速度加快。然而当热风温度高出一定程度后, 将会造成反应转炉的腐蚀, 进而对反应转炉的使用寿命与使用强度造成严重的不良影响。同时热风温度过高, 对保温工作提出了更高的要求, 增加了外界环境的散热量, 对于节能环保十分不利。因此, 应尽量选择合适的热风温度, 这样不仅能够防止反应转炉的腐蚀, 还能够对萤石粉-硫酸的化学反应起到促进作用, 使所有反应物料能够立即进入反应状态, 有效提高各物料的反应效率, 提高反应转炉的使用寿命与使用强度。
(2) 反应物料的控制在无水氟化氢的生产过程中, 应适当增大浓硫酸的比例, 使多余的浓硫酸与转炉的碳素钢发生钝化反应, 进而防止反应转炉的腐蚀。同时应对生产过程中的萤石进行筛选, 以降低反应物料中的杂质。使用较细的萤石粉作为反应物料, 可以有效的提高反应效率, 降低对反应转炉的腐蚀。这是由于萤石粉越细, 其产生化学反应的速度越迅速, 使完成反应所需要的时间得到有效缩短。同时需注意洗涤塔的防堵塞装置的使用。无内件反应转炉要求萤石粉细度为, 筛孔58μm或以上, 带内返渣反应转炉要求萤石粉细度为, 筛孔106μm或以上。萤石粉细度过细时, 会使大量粉尘进入到洗涤塔中, 会导致系统的堵塞。所以, 以反应转炉作为生产设备时, 应注意洗涤塔防堵塞设施的使用, 防止洗涤塔出现粉尘堵塞问题。
(3) 反应时间的控制由于生产中化学反应的时间越长, 反应的程度越彻底。在化学反应的前期, 反应速度一般较快, 随着反应的持续发展, 反应速度会逐渐降低。而由于反应混合阶段, 反应转炉中碳素钢受到的腐蚀更为严重, 因此, 应控制生产过程中, 反应混合阶段的持续时间。根据相关研究, 反应混合阶段的时间应控制在四分钟以内。
4 结语
综上所述, 无水氟化氢的生产过程中, 反应温度、反应物料中的固液配比、反应物料中存在的杂质、反应时间等因素均会对反应转炉造成腐蚀, 因此应对这些因素进行严格控制与管理, 防止反应转炉发生腐蚀, 进而保证生产过程中的安全与环保, 提高产品的产量与质量。工业生产的安全节能环保, 能够有效提高企业的经济效益与生产效益, 使企业的利润得到最大化, 是企业的发展基础。只有通过科学的手段, 运用先进的生产技术, 才能实现生产的安全与环保。
摘要：无水氟化氢是制作元素氟、含氟新材料、无机氟化盐、各类含氟制冷剂、各类有机氟化物等的基本原料, 是现代氟化工的基础。无水氟化氢的生产占据着我国国民经济的重要位置。本文将首先介绍无水氟化氢的生产工艺与化学反应, 并分析影响反应转炉腐蚀的原因, 最后将探讨如何采用有效的防护措施, 防止反应转炉的腐蚀, 以提高无水氟化氢的生产品质, 并实现生产的安全与环保。
关键词：无水氟化氢,反应转炉,腐蚀,防护措施
参考文献
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