Производство HF-газа в печах с наружным обогревом
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
?ористого водорода образование продуктов присоединения к фторидам наиболее активных металлов. Соединения эти, как правило, хорошо кристаллизуются и плавятся без разложения. Примером могут служить производные калия - КFНF (т. пл. 239С), КF2НF (62С), КF3НF (66С) и КF4НF (72С). Строение этих продуктов присоединения отвечает, вероятно, формулам вида К [F(НF) n] с водородными связями между ионом F- и молекулами HF. Разбавленные растворы гидродифторида калия (КНF2) применяются иногда для удаления пятен от ржавчины. Атом, молекула гидрофторида.
Связь Н-F характеризуется ядерным расстоянием 0,92 А. По отношению к нагреванию фтористый водород очень устойчив: его термическая диссоциация становится заметной лишь около 3500С. Молекула НF весьма полярна (m = 1,74). С наличием на атомах значительных эффективных зарядов хорошо согласуется резко выраженная склонность фтороводорода к ассоциации путем образования водородных связей по схеме Н-FН-F.
Энергия такой связи составляет около 33,4 кДж/моль, т.е. она прочнее, чем водородная связь между молекулами воды. Кристаллы твердого фтористого водорода слагаются из зигзагообразных цепей Н-FН-FН-F, образованных при посредстве водородных связей.
Фтористый водород ядовит. Хроническое отравление фторидами может быть вызвано как повышенным их содержанием в питьевой воде, так и вдыханием их с воздухом в виде пыли. В результате подобного отравления наблюдается разрушение зубной эмали. Существенно увеличивается также хрупкость костей, что создает предпосылки для их переломов.
Применение фтористого водорода.
Практическое применение НF довольно разнообразно. Безводный используется главным образом при органических синтезах, а плавиковая кислота - для получения фторидов, травления стекла, удаления песка с металлического лития, при анализах минералов и т.д.
Безводный фтористый водород реагирует с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода (за исключением Al, Mg, Pb, Fe, Ni). Ф. в. взаимодействует со многими окислами, например SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O (реакция травления стекла). Фтористый водород присоединяется к органическим соединениям по кратной связи, а в ряде случаев вызывает полимеризацию этих соединений. При действии фтористый водород в присутствии катализатора на полигалогеналканы фтор замещает в них галоген. Фтористый водород служит хорошим растворителем неорганических и органических соединений; при этом, в отличие от водных растворов, электролитической диссоциации подвергается сам фтористый водород, а не растворённое вещество.
Фтористый водород токсичен; попадание на кожу вызывает ожоги, пары HF раздражают верхние дыхательные пути. Предельно допустимая концентрация паров Ф. в. в воздухе 0,0005 мг/л. Первая помощь - вдыхание кислорода; при попадании на кожу - погружение обожжённого участка в ледяной насыщенный раствор сернокислой магнезии или 70%-ный этиловый спирт.
2. Методы получения
.1 Получение HF из плавикового шпата и концентрированной серной кислоты в печи
газ химический сырье технологический
Получение фтористого водорода основано на обработке тонкоизмельченного плавикового шпата 90-92%-ной серной кислотой:
СаF2 + H2SO4 = 2НF + СаS04
Рис. 1. Схема производства безводного фтористого водорода:
- резервуар для серной кислоты; 2 - воздушный клапан; 3 - насос; 4 - вагонетка для плавикового шпата; 5 - элеватор; 6 - печь; 7 - дымовая труба; 8 - шнек; 9 - бункер для шпата; 10 - напорный бак для серной кислоты; 11 - ротаметр; 12 - пылеуловитель; 13 - скруббер для промывки газа серной кислотой; 14 - абсорбционная колонна, выпускающая 80%-ную плавиковую кислоту; 15 - холодильник для кислоты; 16 - абсорбционная колонна, выпускающая 60%-ную плавиковую кислоту; 17 - холодильник; 18 - абсорбционная колонна, выпускающая 30%-ную плавиковую кислоту; 19 - приемник для 80%-ной плавиковой кислоты; 20 - вентилятор; 21 - ректификационная колонна; 22 - дефлегматор.
На рис. 1 показана схема производства безводного фториcтого водорода. Плавиковый шпат, содержащий не менее 97% СаF2 и не больше 1% SiO2 и 1% СаСО3, проходящий через сито 6400 отв/см2, поступает через автоматический питатель в печь, где разлагается при 230 99%-ной серной кислотой. Цилиндрическая печь из мягкой стали диаметром 1,82 м, длиной 12,2 м, с наклоном 1:48, делает 1 об/мин. Сульфат кальция выгружается непрерывно. Газ промывается в скруббере серной кислотой и поступает в две параллельно работающие стальные абсорбционные колонны, где образуется 80%-ная плавиковая кислота, затем проходит последовательно еще две пластмассовые абсорбционные колонны, в которых образуется 60%- и 30%-ная плавиковая кислота. Циркулирующие кислоты охлаждаются в рассольных холодильниках. Перед выпуском в атмосферу газ промывают щелочью в колонне с коксовой насадкой. 80%-ная плавиковая кислота подвергается ректификации в медной колпачковой колонне; отбираемый дистиллят представляет собой товарный продукт - жидкий фтористый водород, а кубовый остаток - 60%-ная плавиковая кислота - поступает в стальные, гуммированные неопреном резервуары и оттуда на питание абсорбционных колонн, где укрепляется до 80% НF. Для удаления из жидкого фтористого водорода небольших количеств воды, которые невозможно отделить простой дистилляцией, его обрабатывают 90-100%-ной серной кислотой в экстрактивно-дистилляционной колонне. В верхнюю часть ко