氟化氢性质.docx

氟化氢性质、氟化氢的物理性质HF的熔点：-81-3.1°C；沸点：19.54°C，临界温度为188±3°C，临界压力为66.2±3.5kg/cm2；沸点升高常熟（E） 1.9；冰点-83.55C ；每克分子HF的熔融热为4580.4J；溶解热 19.01kJ/mol；生成热（气）：-268.8KJ/mol,（液）-329.3 KJ/mol,结晶密度为温度（C）-93.8-97.2-191-273密度（g/cm3）1.6531.6581.7491.77液体HF无色易挥发在-74〜4.2°C时，HF液体密度p可用下式计算: p= 1.002-2.265 X 10-3t+3.125X 10-6t2g/cm3，其值见下表：温度（C）-60-30025密度（g/cm3）1.12311.07351.00150.9546HF液体的介电常数：-73°C时为174.8，-70C时为173.2，-42C时为134.2, -27C时为 110.6，0°C时为83.6，据报道最低比电导率是1.4X10-5Q-「cm-1HF的蒸发热很低，是因为气态HF的缔合热较高在低压下，19.54C时，液态HF变 成简单气态HF,蒸发热等于32.66KJ/molo、HF的化学性质氟化氢分子的氟氢键非常牢固。

液体HF有很大的活性，它能同自身以及与许多其它化 合物结合HF有形成络合物的特性，因此，可与酸性氧化物、含氧酸及盐剧烈作用， 生成络酸或络盐HF同许多氧化物和氢氧化物作用，生成水与氟化物HF可同任何含有氟元素以外的 负元素或负基团结合、置换或反应，这取决于反应物或反应产物的耐熔性质与温度，它 也同在电位序中氢以下的所有金属作用，除非它们形成耐熔氟化物的不溶解保护层，如 铝和镁与铁，特别是与镍形成高度保护作用的氟化物薄膜铜在电位序中位于氢以下， 当然在没用或氧化剂存在的情况下就没用作用，在有氧存在时，铜很快地被腐蚀某些 合金如蒙乃尔合金，对HF有高的耐腐蚀性质，但不锈钢非常容易被腐蚀铁和钢很耐 蚀；铅与之作用很快HF对水有很强的亲和力，它是一种很强的脱水剂，如木材或纸一接触就碳化了，目前 还没有发现能使它干燥的化合物，它只能用电流干燥硫酸与之作用生成水和氟磺酸， 各种干燥剂不是同HF加成就是同它发生作用HF可作有机化合物的脱水剂，制备有机氟化物的试剂、聚合剂以及强力的缩合作用催 化剂和水解作用的催化剂无水氢氟酸生产工艺HF系由萤石和硫酸反应而得反应式为：萤石中的杂质SiO2、CaCO3、R2O3和硫化物等同时发生如下反应:SiQa-MHF ► SlF4+2H2OCaCO3+H2S04 CaSO4+CO2+H2O艮0 汁殂卅 0电 ► R2（SO4）3+3H2OPbS+H3SO+ > PbSO4+H2SZiiS-i- SO4 ► ZnSO4+H2S从上述反应看出，萤石中的杂质，不仅浪费原料，而且影响产品质量，从而给工艺过程带来 困难。

生产工艺过程和技术条件，就是以除去这些杂质为基础根据混合物中各组分的沸点 不同，控制冷凝和蒸馏的温度，使HF与其中的各种杂质分离HF—H2O系形成恒沸混合 物：其中HF含量为38.26%如果氢氟酸中的HF含量低于38.26%时，不可能用蒸馏的方 法制得浓度高于38.26%的氢氟酸因此，无水HF生产，必须使用外热炉产生高浓度的HF 气体，然后在各个工艺设备和温度条件下，逐一将杂质除去如在粗馏塔中首先将H2SO4、 H2O等高沸点物质和粉尘大部分除去；在脱气塔中，控制塔顶温度在-8〜-10°C ；塔釜19〜 22°C,使HF和高沸点物质几乎全部冷凝而S02、SiF4和其它易挥发组分以气态形式脱除 冷凝液中主要是HF,以及少量的H2SO4、H2O和H2SiF6通过蒸馏使HF气化，而与高 沸点物质H2SO4、H2O和H2SiF6分离将HF气体冷凝下来便是无水HF （AHF）1）、 HF 气体的产生萤石中的各种杂质，特别是游离硫磺，它以游离状态混入HF气体中，在以后的各道工 序中以升华硫而积累下来，必须从设备、管道和填料中清除，同时它还使设备腐蚀加剧，引 起生产中断，使生产设备的效能降低据文献报道，可用氧化剂使HF气体中的微量硫氧化 成H2SO4,从而容易与HF分离。

氧化剂的种类有过氧化物、高锰酸钾和重络酸盐等无机氧 化性化合物其它杂质使原料消耗增高和影响产品质量因此，萤石中的CaF2含量要求在 97%以上，粒度要求100〜200仏 我国的萤石精矿粉通常为-200目筛50〜70%实践证明， 如磨细到-200目筛90%以上，CaF2实收率可提高15%以上硫酸的收率也提高很多硫酸浓度也是一个重要的动力学因素，在多相反应中，萤石粒度变化不大，当温度一定 时，其反应的速度随硫酸浓度的增高而加快温度是一个热力学因素，也是一个动力学因素提高反应物料温度恒能加快反应速度 具资料报道，反应炉内物料温度应控制在350〜400C在有预反应器的装置中，物料温度 可控制在200C左右当前我国无水HF生产中，反应炉的操作技术条件大致是：1、 配料比： H2SO4/CaF2=1.3〜1.4；2、 炉温：炉头：450〜500C；炉中：350〜400°C；炉尾：280〜340°C；导气管： 140〜180C3、 炉尾负压： 29〜49Pa4、 排渣：CaF2 ＜4%； H2SO4＜4%o精馏反应炉内产生的HF混合气体，经粗馏塔除去部分H2SO4、H2SiF6、H2O和尘埃之后， 还含有各种杂质：如H2SO4 、SiF4、H2O、SO2等化合物。

精馏就是逐一的将这些化合 物除去，以制取符合要求的AHFoAHF的精馏就是利用各组分的液化点和沸点的不同如100%H2SO4沸点279.6C, 98.3%H2SO4沸点338.8°C（恒沸点），常压下水的沸点为100°C； AHF的沸点为19.54C； 液体SO2的沸点-10.09C； SiF4的沸点-65C，制取达到技术指标要求的AHFo 1、 SO2、SiF4及其低沸点物质的分离SO2、SiF4和其它低沸点物质的分离是在脱气塔中进行的混合气体自塔身进入，入口 以下为提馏段，入口以上为精馏段进塔之气流上升与下流之HF冷凝液相遇，将上升之 HF气体部分冷凝上升之HF气体至列管冷凝器时，几乎全部冷凝液态HF下流至塔釜， 塔釜温度控制在使易挥发组分气化，而挥发出去的部分HF上升至低温区时又重新液化比 HF的液化点更高的物质几乎全部冷凝入塔釜这样，SO2、SiF4和其它易挥发组分，在脱 气塔可全部脱除，进入废气回收处理系统脱气塔釜的酸液化学成分如下：HF： 93〜98%， H2SO4：＜1.5%， SO2：＜0.02%， H2SiF6：＜0.05%o脱气塔的操作技术条件：(1) 塔顶列管冷凝器温度：-8〜-10°C，使用的盐水温度：-25C；(2) 塔釜用蒸汽加热，控制温度：19〜22C；(3) 脱气塔塔顶负压： 980Pa 左右；(4) 塔内液面在视镜的 1/2处；操作中要经常通过视镜观察塔内的回流情况，控制好回流比，即控制好精馏段内液体回 流量与溜出液量之比。

经常地自塔釜中取样分析 SO2 含量，合格后方能溢流入精馏塔塔顶温度要控制在使 尾气中的 HF 含量尽可能的低2、 高沸点物质的分离高沸点物质即H2SO4和H2O,它的分离是在精馏塔中实现的从HF-H2O系沸点组 成图得知，氢氟酸的恒沸混合物沸点最高，恒沸混合液中HF含量38.26%，当混合液中HF 含量大于38.26%时，HF为易挥发组分；HF含量低于38.26%时，气相中H20含量增多 因此，在精馏过程中残液的组成倾向恒沸混合液，故任何浓度的氢氟酸不可能通过精馏获得 两种纯组分的物质也就是说，从HF-H2O系中精馏提纯过程，如原液HF含量高于恒沸 混合液，便可获得高纯的HF，HF含量低于恒沸混合液，则永远不能获得高纯的HF纯粹 的HF用精馏方法是不可能制取的精馏制取AHF的过程是连续进行的，原液连续自提馏 段的上部加入塔内，并在该处与精馏段的回流液混合，随即下流至塔釜中在下降的同时， 液体和上升气流互相作用，使液体中易挥发组分(低沸点组分)分离出来，因而下流入塔釜 的液体几乎为恒沸混合物，称为残液，并不断地被引出由于是连续作业，精馏操作处于稳 定状态时，无论是提馏段还是精馏段，其液体与蒸汽的组成均保持不变。

塔釜的残液成分：总酸度(以HF计)55〜65%； H2SO4： 5〜10%精馏塔顶引出来的HF气体，进入 冷凝器液化便是 AHF精馏过程的操作技术条件：(1) 精馏塔顶通-10C盐水，塔顶温度18〜20C，塔釜温度45〜65C(2) 成品冷凝器出酸温度： 0±5C；(3) 精馏塔的压力不超过24.5X104Pa；精馏过程的技术操作：(1) 开始精馏前向成品冷凝器通-25C盐水，向成品计量槽通-10C盐水；(2) 脱气塔釜之冷凝液经分析，SO2含量合格后方可溢流至精馏塔；(3) 脱气塔的酸溢流至精馏塔前，先向精馏塔顶通-10C盐水，控制好温度；当塔釜 液面达到视镜1/2时，可在塔釜内通蒸汽，开始精馏4) 根据各控制点的温度，调整蒸汽和盐水流量；(5) 精馏塔的残液每天白班压放一次，压酸前通知化验室取样分析；(6) 成品计量槽系两台槽交替使用；接班检尺时关闭上班使用的计量槽闸门，开启 本班用计量槽闸门，待上班酸分析合格时，向装瓶岗位联系，将酸放入装瓶压 出槽或贮槽若不合格，则放回脱气塔或精馏塔7) 精馏完成后，关闭精馏塔塔釜蒸汽和塔顶盐水，将塔釜残酸放入压出槽，压往 60%酸贮槽8) 待成品计量槽的酸放完后，关闭成品冷却器盐水；(9) 经常检查各仪表的运行状况。

3、 精馏塔的物料衡算精馏塔的物料衡算以单位时间为基础，可用下式表示：W原・X原二⑷馏・x馏+W残°x残式中：W原、W馏、W 残:分别为原液、馏出液和残液的重量（Kg）； X 原、 X 馏、 X 残：分别为原液、馏出液和残液的组成（％）4、精馏塔的热量衡算利用热量衡算，可以确定精馏塔塔釜的蒸汽消耗（D）,其计算过程如下: 热量收入：(1)原液带入热量（Qf）: Qf=WfCftf① 式中：Qf—原液带入热量（KJ）Wf—原液重量（KG）Cf—原液比热（KJ/KG・C） tf—原液温度（C）( 2 )蒸汽带入热量（Qd）: Qd=D （I-G） 式中：D —蒸汽重量（KG）；I—蒸汽的热含量（KJ/KG）； e—冷凝水热含量（KJ/KG）；热支出：(1)塔顶馏出物带出的热量（Qv）： Qv=Gv iv 式中：Gv —馏出物重量（kg）iv—馏出物的热含量（kj/kg）( 2 )塔釜残液带出之热量（Qw）： Qw=GwCwtw 式中：Qw—残液带出之热量（KJ）；Gw —残液重量（kg）Cw—残液比热（KJ/KG・C）tw—残液温度（C）；( 3 )冷冻盐水带出之热量（Q）： Q=WC^t 式中：W—盐水重量（KG）；C —盐水比热（KJ/KG・C）△t出、进盐水温差 （C）（ 4 ） 因此，精馏塔的散热损失为Qn。

总的热量衡算式为：Qf+Qd=Qv+Qw+Q+Qn进而：Qd =Qv+Qw+Q+Qn-QfD=( Qv+Qw+Q+Qn-Qf)/( I-0)AHF 的贮存和装瓶1、 AHF 的贮存AHF用设计有夹套的钢制贮槽存贮夹套中通-10°C盐水，使其保持较低的温度，防止 AHF气化通常要求贮槽内AHF的温度不高于5C。