氢氟酸知识精选.docx
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氢氟酸知识精选
氟化氢，分子式为HF。
液化后为无色发烟液体。
极易气化。
有刺激性气味。
在低于20℃时，可以任何比例与水相混合成氢氟酸。
氢氟酸是一种腐蚀性很强的酸，几乎对所有的金属都有腐蚀。
氢氟酸的蒸气有毒，当皮肤接触HF时会引起不易痊愈的灼伤，因此，使用氢氟酸时应特别注意安全。
HF理化性质 分子量：
20
熔点（三相点）：
-83.4℃
沸点（101.325kPa）：
19.54℃
液体密度（20℃，103.453kPa）：
968kg/m3
气体密度（25℃，101.325kPa）：
2.201kg/m3
相对密度（气体，空气=1，25℃，101.325kPa）：
1.8583m3
临界温度：
188.0℃
临界压力：
6485kPa
临界密度：
290kg/m3
气化热（19.51℃，101.325kPa）：
374.72kJ/kg
比热容（气体，30℃，101.325kPa）：
Cp=40355.3J/（kg·K）
比容（21.1℃，101.325kPa）：
1.2048m3/kg
蒸气压
（0℃）：
52.5kPa
表面张力（0℃）：
10.1mN/m（0℃水的表面张力为72.75mN/m）
粘度（液体，0℃）：
0.256mPa·S,
导热系数（1～100kPa，0℃）：
0.02353W/m·K（水的导热系数为0.54W/m·K，空气0.024W/m·K）
第一章、AHF精制
一、岗位流程简述：
由反应炉反应产出的粗HF气体，经预净化塔、净化塔除尘、除H20后，经一、二级HF冷凝器冷凝液化贮存于粗HF储槽内，经粗酸泵加压进入精馏塔除去重组分，再进入脱气塔除去轻组分SO2、SiF4、CO2、O2、N2，AHF成品经精馏酸冷却器冷却后进入AHF检验槽，检验合格后由液下泵送至AHF大贮槽贮存。
二、工艺流程
粗HFHF一级冷凝器、二级、三级冷凝器粗HF储槽精馏塔精馏塔冷凝器脱气塔中部脱气塔冷凝器脱气塔顶精馏酸冷却器中间检验槽AHF成品储槽
三、主要工艺控制指标
1、净化塔气相出口温度：
34~38℃
2、HF一级冷凝器冷媒出口温度：
-6℃~-2.5℃
3、精馏塔釜温：
55~62℃
精馏塔釜压≤280kPa
4、精馏塔顶温：
52~62℃
5、脱气塔釜温：
45~52℃
脱气塔釜压≤210kPa
6、脱气塔顶温：
45~52℃
四、工艺原理
无水氟化氢的制取是一个利用沸点来“冷凝、提纯”粗HF气体的过程。
从氟化氢转窑中出来的粗氟化氢中主要含有的物质：
HF、H20、H2SO4、粉尘、SO2、S、SiF4、CO2、O2、N2。
其中S、大部分的粉尘、一部分的H20、H2SO4在预净化塔、净化塔被洗涤。
剩余的物质主要为HF、H20、H2SO4、粉尘、SO2、SiF4、H2SiF6、CO2、O2、N2
物质的在标准大气压（101kpa）下的沸点：
HF19.54℃
重组分（沸点高的物质）：
H20100℃
H2SO4338℃
H2SiF6108.5℃
轻组分（沸点低的物质）：
SO2-10℃
SiF4-65℃
CO2-78.5℃
O2-180℃
N2-195.8℃
在粗HF经过一、二、三级冷凝器时，HF、H20、H2SO4、H2SiF6粉尘被冷凝进入粗酸槽。
大部分的SO2、SiF4、CO2、O2、N2随尾气排出，少部分轻组分带入粗酸槽进入精馏塔。
一、二、三级冷凝器都是列管式换热器，HF气体走管程，冷媒走壳程。
利用冷凝器将氟化氢冷凝。
换热器按结构分：
列管式换热器、套管式换热器、板式换热器、夹套式换热器、淋洒式换热器、蛇管式换热器、空气冷却器
精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。
有板式塔与填料塔两种主要类型。
HF蒸气由塔底上升，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发（低沸点）组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发（高沸点）组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。
由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为取出液取出。
塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。
精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。
回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。
汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单/多组分产品。
塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。
目前氟化氢精馏塔的回流比尚未有确切数据。
以HF和SO2的不同压力下的沸点作比较：
压力Kpa
氟化氢沸点
二氧化硫沸点
沸点差
101
19.5
-10
29.5
111
24.5
-8
32.5
122
29.5
-6
35.5
132
33.5
-4
37.5
144
38
-2
40
156
41
0
41
169
44.5
2
42.5
183
47
4
43
198
50
6
44
214
52.5
8
44.5
230
55
10
45
248
57.5
12
45.5
266
59.5
14
45.5
286
62
16
46
307
64
18
46
329
66
20
46
超过62℃时碳钢在氟化氢中的耐腐蚀性急剧下降。
精馏塔再沸器的材质为20#钢（现为Inc600）。
所以，精馏塔的极限操作温度为62℃，为保持塔压使HF自然回流进入脱气塔，脱气塔的极限温度为52℃。
有氟化氢生产厂家先进脱气再精馏。
目的：
更好的脱去轻组分。
精馏操作的影响因素：
精馏塔问题小结：
1、影响精馏塔操作？
影响精馏操作的因素有以下几种：
（1）回流比的影响；
（2）进料状态的影响；（3）进料量大小的影响；（4）进料组成变化的影响；（5）进料温度变化的影响；（6）塔顶冷剂量大小的影响；（7）塔顶采出量大小的影响；（8）塔底排残量大小的影响。
2、进料量的大小对精馏操作有何影响？
有两种情况：
（l）进料量波动范围不超过塔顶冷凝器和加热釜的负荷范围时，只要调节得当，对顶温和釜温不会有显著变化，而只影响塔内上升蒸汽速度的变化。
（2）进料量变动的范围超过了塔顶冷凝器和加热的负荷范围时，不仅影响塔内上升蒸汽速度的变化，而且会改变塔顶、塔釜温度，致使塔板上的气液平衡组成改变，直接影响塔顶产品的质量和塔釜损失。
总之，进料过大的波动，将会破坏塔内正常的物料平衡和工艺条件，造成一系列的波动。
因此，应平衡进料，细心调节。
3、进料组成的变化对精馏操作有何影响？
进料组成的变化直接影响精馏操作，当进料中重组分增加时，容易造成重组分带到塔顶，使塔顶产品不合格，若进料中轻组分增加，容易造成釜液中轻组份损失加大。
4、进料温度的变化对精馏操作有何影响？
进料温度的变化对精馏操作影响是很大的。
进料温度低，会增加加热釜的热负荷，减少塔顶冷凝器的冷负荷。
反之亦反。
进料温度变化过大时，通常会影响整个塔的温度，从而改变汽液平衡。
另外，进料温度的改变，会引起进料状态的变化，使产品质量、物料平衡都会发生改变。
因此，进料温度是影响精馏操作的重要因素之一。
5、塔顶冷剂量的大小对精馏操作有何影响？
塔顶冷剂量的大小会引起回流量和回流温度的变化。
冷剂量加大，回流量也加大，塔顶温度下降；冷剂量减小，回流量也减小，会引起顶温上升，因此，塔顶冷剂量要适当。
6、塔顶取出量的大小对精馏操作有何影响？
塔顶取出量的大小与进料量有着密切关系：
进料量增大或减小，取出量也相应增大或减小，这样才能保持搭内固定的回流比，维持塔的正常操作。
如果进料不变，增加塔顶取出量，会引起回流比减小，操作压力下降，使重组分带到塔顶，引起产品不合格。
减小取出量，会引起回流比增大，塔内的物料增多，上升蒸汽速度增大，塔顶与塔釜压差增大，时间长了会引起液泛。
7、塔底采出量的大小对精馏操作有何影响？
精馏操作中塔釜液面必须保持稳定，而塔底采出量的大小将会引起液面变化。
当塔釜液排出过大时，会造成釜液面下降或排空，使通过再沸器的釜液循环量减少，从而导致传热不好，轻组分蒸不出去，使塔顶、塔釜产品均不合格。
如果塔底采出量过小，会造成塔釜液面过高，严重时会超过管板，增加了釜液循环的阻力，造成传热不好，使釜温下降，影响操作。
釜液面太低，一旦排空，会导致泵不上量，磨坏设备，造成事故。
8、精馏操作中怎样调节塔的压力？
影响塔压的因素有哪些？
塔压是精馏操作的主要控制指标之一，塔压波动太大，会破坏全塔的物料平衡和气液平衡使产品质量不合格，因此，精馏的操作要稳定。
调节塔压的方法有：
（l）塔压一般靠塔顶产品取出量调节。
取出加大，塔压下降；取出减小，塔压上升。
（2）再沸器蒸汽用量过大，回流量较大，塔压升高，这时，应适当降低蒸汽量，以调压塔釜压力。
影响塔压变化的因素有：
①塔顶温度②塔釜温度②进料组成④进料量⑤回流量⑥冷剂量及冷剂压力。
另外，仪表故障、设备和管道的冻堵，也可引起塔压的变化。
9、精馏操作中怎样调节釜温？
引起釜温波动的因素是什么？
通常是改变加热釜的蒸汽量来调节釜温。
加大蒸汽量，釜温上升；减少蒸汽量，釜温下降。
也有用改变加热釜内冷凝液的液位来调节釜温的，加大排出量，降低液位，釜温上升；减少排出量，升高液位，釜温下降。
引起釜温波动因素有：
塔压突然升高与降低，塔釜液的波动，加热蒸汽压力波动，调节阀失灵，疏水器失灵，使加热釜内冷凝液过多，加热釜聚合，塔釜和加热釜连通管堵等，都可引起釜温波动。
10、在精馏塔的操作中怎样调节塔的压差？
塔压差是衡量塔内气体负荷大小的主要因素，也是判断精馏操作的进料、出料是否平衡的重要标志之一。
在进出料保持平衡，回流比不变的情况下，塔压差基本上是不变的。
当塔压差变化时，要针对塔压差变化的原因进行相应的调节。
常用的方法有三种：
（1）在进料不变时，改变塔顶取出量可改变压差。
取出多压差小；取出少，塔压差会愈来愈大。
（2）在取出不变时，用进料来调节压差；进料量大，塔压差上升，反之下降。
（3）工艺指标允许范围内，通过釜温的变化来调节压差；提高釜温，压差上升；降低釜温，压差下降。
11、再沸器预热目的及方法？
再沸器预热的目的：
（1）排掉再沸器内的不凝气，以免影响传热面积；
（2）金属突然受到高沸加热，很容易破坏内部晶体排列，影响金属的机械性能而发生蠕变，严重时会使金属断裂，所以再沸器要预热，以防变形或裂变而影响正常生产。
再沸器预热方法：
打开再沸器和液位罐的放空阀，用蒸汽旁路缓慢预热，直到放空阀有液体喷出为止。
12、液泛？
在精馏操作中，下层塔板上的液体涌至上层塔板，破坏了塔的正常操作，这种现象叫做液泛。
液泛形成的原因，主要是由于塔内上升蒸汽的速度过大，超过了最大允许速度所造成的。
另外在精馏操作中，也常常遇到液体负荷太大，使塔板液面上升，以至上下塔板的液体连在一起，破坏了塔的正常操作的现象，这也是液泛的一种形式。
以上两种现象都属于液泛，但引起的原因是不一样的。
沸点越接近的物质在提纯操作时越难被分离。
SO2和HF沸点最相近，即最难分离。
第二章、氟硅酸生成及废气洗涤
一、岗位流程简述：
来自硫酸吸收塔的废气在尾气排放风机的作用下，经一级、二级氟硅酸洗涤塔洗涤净化，生成氟硅酸达到一定浓度（≥30%）后输送到氟硅酸储槽贮存。
二级氟硅酸洗涤塔产生的尾气，经废气洗涤塔中的水溶液再次吸收，尾气达标经尾气烟囱排空。
二、工艺流程：
尾气------------一洗----------二洗-------三洗---------风机---------烟囱
三、主要工艺控制指标
1、氟硅酸洗涤塔循环液排放浓度：
H2SiF6≥30％，
2、废气洗涤塔循环液排放浓度：
HF≤1.5％
3、氟硅酸洗涤塔循环液HF浓度（冬季）：
5％～10％
4、氟硅酸循环槽液位：
30%~60%
5、废气洗涤循环槽液位：
30%~60%
反应式
SiF4+H2OH2SiF6+SiO2
SiO2+HFSiF4+H2O
若氟硅酸中氟化氢含量低，则会形成二氧化硅沉淀，堵塞管路并使洗涤塔压差增大。
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