AHF生产原理及反应机理
6页1、AHF 生产原理及反应机理一、萤石干燥工序进厂的萤石含水率应w 12%,反应用干萤石含水率须W 0.1%。萤石中含水分 过高, 在贮存时不但容易出现架桥而堵塞设备,而且会增加系统的腐蚀, 从实际 生产效果看,萤石干燥后的含水率在w 0.015%时反应效果最佳。1 、干燥原理:水煤气和空气燃烧, 产生的热烟气和萤石直接进行表层接触, 使萤石表面水 分汽化,被热烟气从烟囱带出而形成颗粒内外湿度差, 使内部的水分不断扩散至 表层继续汽化,达到干燥目的。2、影响干燥的因素:(1) 、萤石在干燥炉内停留时间:在干燥量、干燥面积和干燥速度一定时,干燥时间(t)与进出炉的萤石含水 率之差(X1-X2)成正比,t=k ( X1-X2)。所以,萤石在干燥炉内停留时间越长,含 水率就越低。( 2)、进料萤石的含水率:由上式可知,进料萤石含水率X1越高,要达到出料含水率X2,所需的干燥时 间就越长。 因此,要在一定时间内达到所需含水率,进料萤石的含水率必须有所 控制。( 3)、萤石的颗粒形状和粒度分布: 萤石的颗粒形状和粒度分布,决定了水分汽化难易程度,以及在干燥炉中的 滚动状态。3、进干燥炉热气的湿度:萤
2、石干燥速度与湿度之间有如下关系: V=K H(HW-H)式中:V为干燥速度Kg/m2s)Hw 为热烟气湿球温度下的饱和湿度 Kg/Kg 干烟气。H 为热烟气湿度 Kg/Kg 干烟气KH 传质系数 Kg/m2s。热烟气湿度 H 越小,干燥速度越快。二、加料工序1、硫酸加料原理:硫酸和萤石反应生成氟化氢是吸热反应,并且要在一定的温度下,其反应速 度才能达到生产要求。因此,须把硫酸预热,使混酸温度达到150C左右。为了降低介质对设备管道的腐蚀,原料中用 20%的发烟硫酸,利用其游离 SO3 与水化合成硫酸,以减少系统中的水分: SO3+H2O=H2SO4。加料时,通过 98%硫酸和 20%发烟硫酸的流量控制, 使进入预反应器的混酸浓 度保持 100%左右,但不得大于 100%。2、萤石加料原理: 萤石加料时采用减重法计量,即萤石在单位时间内减少的重量来控制计量。计量秤和萤石加料管道,采用电伴热或蒸汽伴热的方式,防止氟化氢冷凝而 引起腐蚀。三、反应工序1 、反应原理: 液体硫酸和萤石反应生成氟化氢,同时排出副产石膏,反应方程式如下:CaF2(S) +HSQ (I)=2HF(g)+CaCO( S
3、) -Q该反应为吸热反应,标准反应热为: H 298=12.828Kcal.由于原料和反应 物中同时存在气、固、液三相 , 所以是一个复杂的多相反应。根据反应机理,可 分为二个阶段,第一阶段在100120C温度下生成HF气体和反应中间体,称为快速反应,在预反应器内 完成。第二阶段在更高温度160200C下进行,要求在 HF转炉内全部反应,生成 HF和 CaSQ由于萤石中存在杂质:氧化硅、碳酸钙、金属氧化物(MeQ),金属硫化物和浮选剂油酸等,存在下列副反应:a、SiO2+4HF=SiF4+2H2Ob、CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2+H2Oc、Me2O3+3H2SO4=Me2( SO4) 3+3H2Od、MeS+H2SO4=H2S+MeS4Oe、油酸 +2HSQ=CO2SQ+2H02、影响反应的因素:( 1)、萤石和硫酸的配比:萤石和硫酸配比应遵循当量定律 CaF2:H2SO4=0.8 (重量)。在生产操作时, 根据工艺条件和原料规格的不同, 应扣除副反应水分转化硫酸这一因素, 实际萤 石:硫酸 =0.830.85 (重量)。硫酸配比是一个动态过程,应每一小时从预反应 器视窗
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