Производство HF-газа в печах с наружным обогревом
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
Курсовой проект
Производство HF-газа в печах с наружным обогревом
Введение
Данная курсовая работа посвящена производству газообразного фтористого водорода. Широкое применение находят плавиковая кислота и газообразный НF как в неорганических, так и в органических синтезах. Плавиковая кислота используется для производства различных фторидов, применяемых в качестве катализаторов (фториды серебра, марганца, цезия, бора и др.); НF является исходным сырьем для получения фторидов урана. Безводный НF - основной реагент при производстве фторорганических соединений (пластмассы, фреоны, теплоносители и т.п.).
В настоящее время фтористый водород в Свердловской области производится на ОАО Полевском криолитовом заводе. Строительство цеха производства HF осуществлено в 1970-1974 гг. по проекту, разработанному Уралгипрохимом в соответствии с проектным заданием реконструкции и расширения завода, утвержденным Минцветметом 14 июня 1967 года.
Технологическая схема производства разработана Уралгипрохимом совместно со специалистами завода и УНИХИМа.
Генеральный проектировщик - ИФ ВАМИ, проектная мощность цеха - 79800 т в год 100% фтороводородной кислоты-полуфабриката, 4000 т/год 30% технической марки Б (1 сорт), 5000 т/год марки Б (2 сорт).
В основе способа получения фтороводородного газа лежит процесс разложения плавикового шпата серной кислотой.
Целью данной курсовой работы является систематизация и обобщение известных знаний по получению фтороводорода и побочных продуктов из флюоритового концентрата и серной кислоты, используя опыт организации комплексной переработки флюоритового концентрата на Полевском криолитовом заводе. А также изучение влияния одного из параметров процесса на его характеристики и расчёт термодинамики основных и побочных реакций.
В данном курсовом проекте рассмотрено производство газообразного фтористого водорода в печах с наружным обогревом.
1.Характеристика химического продукта
Физические свойства фтористого водорода
Фтористый водород, HF, соединение фтора с водородом. Плотность 0,98 г./см3 (12С), tпл - 83,37С, tkип 19,43С. Выше 19,43С - бесцветный газ с резким запахом, раздражающим дыхательные пути, ниже этой температуры - бесцветная легкоподвижная жидкость; tkpит 230,2С, ркрит 94,5 кгс/см2, энтальпия образования - 271 кдж/моль (-64,8 ккал / моль). Критическая температура фтористого водорода равна 188С, критическое давление 64 атм. Теплота испарения жидкого НF в точке кипения составляет лишь 7,5 кДж/моль. Столь низкое значение (примерно в 6 раз меньшее, чем у воды при 20С) обусловлено тем, что само по себе испарение мало меняет характер ассоциации фтористого водорода (в отличие от воды). Подобно плотности (0,99 г./см3), диэлектрическая проницаемость жидкого фтористого водорода (84 при 0С) очень близка к значению ее для воды. Молекулы фтористого водорода ассоциированы, степень ассоциации зависит от агрегатного состояния, температуры и давления. В газообразном фтористом водороде ассоциаты включают три или четыре молекулы HF. Фтористый водород смешивается с водой в любых соотношениях. Его водный раствор - фтористоводородная или плавиковая кислота, которая представляет собой бесцветную, подвижную и легколетучую жидкость.
Содержание HF в газовой фазе для 20%-ной плавиковой кислоты при различных температурах:
t,оС205075СHF, мг/л0,54,517,5
Химические свойства фтороводорода.
В водных растворах HF сильно диссоциирован:
Н2О + 2HF = H3O+ + HF2-
HF = H+ + F-
F- + HF = HF2-
В отличие от свободного фтора фтористый водород (НF) и многие его производные используются уже с давних пор. Совершенно безводный или близкий к этому состоянию фтористый водород почти мгновенно обугливает фильтровальную бумагу. Этой пробой иногда пользуются для контроля степени его обезвоживания. Более точно такой контроль осуществляется определением электропроводности у безводного фтористого водорода она ничтожно мала, но даже следы воды (как и многих других примесей) резко ее повышают. Многие неорганические соединения хорошо растворимы в жидком НF, причем растворы являются, как правило, проводниками и электрического тока.
Жидкий фтористый водород является лучшим из всех известных растворителем белков. Растворы воды и солей в жидком фтористом водороде хорошо проводят электрический ток. Химическая активность НF существенно зависит от отсутствия или наличия воды. Сухой фтористый водород не действует на большинство металлов. Не реагирует он и с оксидами металлов. Однако если реакция с оксидом начнется хотя бы в ничтожной степени, то дальше она некоторое время идет с самоускорением, так как в результате взаимодействия по схеме МО + 2 НF = МF2 + Н2О количество воды увеличивается.
На взаимодействии НF и SiO2 основано применение фтористого водорода для травления стекла. При этом вследствие удаления частичек SiO2 его поверхность становится матовой, что и используют для нанесения на стекло различных меток, надписей и т.п.
В водном растворе НF ведет себя как одноосновная кислота средней силы. Продажный раствор этой фтористоводородной (иначе, п л а в и к о в о й) кислоты содержит обычно 40% НF. Растворение фтористого водорода в воде сопровождается довольно значительным выделением тепла (59 кДж/моль).
Весьма характерно для ф?/p>