Производство HF-газа в печах с наружным обогревом
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
лонны подают серную кислоту, в середину колонны - жидкий НF. Избыточное давление в колонне 0,35-0,7 атм; температура вверху 27-50, внизу 150-180. С верха колонны отводится безводный НF, а снизу - 80%-ная серная кислота. Повышенная температура внизу колонны и разбавление серной кислоты обусловливают гидролиз образующейся в небольшом количестве фторсульфоновой кислоты.
.2 Получение HF из кремнефтористоводородной кислоты через фторид аммония и бифторид натрия
Такой процесс разработан фирмой Гановер (Goulding Chemical Ltd., of Dublin, Eire, and ISC Chemical). Принципиальная схема процесса представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема получения безводного фтористого водорода, разработанная фирмой Hanover: 1,6 - реакторы аммонизации; 2 - фильтр для отделения SiO2; 3 - реактор; 4 - кристаллизатор; 5 - центрифуги; 7 - реактор разложения; 8 - сушилка; 9 - барабанная печь; 10 - охладительная башня; 11 - конденсатор; 12 - ректификационная колонна; 13 - емкость для хранения безводного HF; 14 - насосы.
Нейтрализация H2SiF6 аммиаком осуществляется в реакторе с мешалкой 1. Образующийся SiO2 затем отделяют на фильтре 2. На второй стадии раствор NH4F взаимодействует с рециркулирующим раствором КF при 125С:
4F + KF = KHF2 + NH3
Выделяющийся аммиак подают на стадию нейтрализации, а раствор КНF2 поступает на кристаллизацию. Кристаллы бифторида калия отделяют на центрифуге 5, промывают и подают в следующий реактор 7, где с помощью суспензии NaF бифторид калия разлагается согласно уравнению:
2 + NaF = KF + NaHF2
Далее раствор КF отделяют от кристаллического NaHF2 и он поступает на рециркуляцию. Бифторид натрия сушат и направляют во вращающуюся барабанную печь на разложение. Здесь при температуре 300С протекает реакция:
2 = NaF + HF
Выделяющийся НF охлаждают, очищают от пыли, конденсируют и после ректификации он поступает на склад. Маточный раствор после кристаллизации КHF2 содержит примесь P2O5, которую необходимо удалить с целью его дальнейшего использования. Для этого маточник обрабатывают аммиаком; образующийся триаммонийфосфат отделяют на центрифуге.
Выбор такого метода получения безводного НF обусловлен тем, что непосредственное разложение бифторида калия затруднено вследствие его плавления, а получение бифторида натрия из фторида аммония невозможно вследствие его высокой растворимости, что не позволяет выделять его из раствора путем кристаллизации; применение упарки для этих целей неэкономично.
Разработанный процесс основан на использовании 20% - ной H2SiF6; применение менее концентрированных растворов требует внесения в схему процесса некоторых изменений.
2.3 Получение HF основано на одновременном осаждении фторида кальция и оксида кремния при нейтрализации кремнефтористоводородной кислоты известью
Метод разработан Bureau of Mines. В результате которого протекают следующие реакции при температуре 1050 оС:
H2SiO3 + Ca(OH)2 + 2SiO2 + 2H2O(п.) = 3СaSiO3 + (6HF + 3H2O)газ
Затем при температуре 400оС:
6HF + 6NaF = 6NaF HFтв = 6NaF + 6HF
Бифторид натрия, содержащийся в растворе, утилизируют путем превращения его в криолит.
Рис. 3. Схема получения HF и криолита с использованием кремнефтористоводородной кислоты: 1,6 - реакторы; 2,7 - фильтры; 3 - гранулятор; 4 - печь обжига; 5,10 - конденсаторы; 8 - сушилка; 9 - печь отгонки HF; 11 - реактор получения креолита.
Нейтрализацию H2SiF6 проводят в реакторе 1 до рН = 9 - 9,5. Одновременно в реактор 1 добавляют диоксид кремния в количестве 2 моль на 1 моль H2SiF6. Далее смесь гранулируют и обжигают в печи 4 при температуре 1000-1050С. Пары НF в смеси с Н2О конденсируются, образуя разбавленный раствор НF, который взаимодействует с NaF в реакторе с мешалкой 6. Суспензию бифторида отделяют на фильтре 7, твердый бифторид натрия сушат и обжигают при температуре 400С. Выделяющийся НF конденсируется, а фторид натрия направляют на рециркуляцию.
Осуществление данного способа на практике связано с большими трудностями. В первую очередь, это высокая коррозионная активность реакционной смеси (смесь НF с водяным паром). Кроме того, использование высокой температуры при обжиге шихты (СаF2 + SiO2) ведет к значительному потреблению энергии.
.4 Получение HF термическим разложением кремнефтористоводородной кислоты
Рис. 4. Схема получения HF из H2SiF6 по методу BUSS: 1 - концентрированная колонна; 2 - испаритель H2SiF6; 3 - абсорбционная колонна; 4 - фильтр кремнегеля; 5 - десорбционная колонна; 6 - водяной конденсатор; 7 - холодильник - конденсатор; 8,9 - ректификационная колонна.
Процесс состоит из следующих стадий:
. Концентрирование и разложение кремнефтористоводородной кислоты на НF и SiF4. На этой стадии вначале H2SiF6 упаривается, затем ее подают в испаритель, где она испаряется при 150С.
. Абсорбция НF. Фтористый водород извлекается из смеси Н2О-НF-SiF4 органическими растворителями (полиэфиры или полигликоли). Небольшие количества абсорбированных Н2О и SiF4 десорбируют путем продувки растворителя чистым НF снизу абсорбционной колонны.
. Десорбция и очистка НF. Насыщенный органический абсорбент поступает в вакуум-испаритель, где происходит десорбция НF. Абсорбент возвращают на стадию абсорбции, а пары НF конденсируют и затем подвергают двухстадийной очистке