萤石水分对无水酸生产的影响

2016-11-29邸小惠

甘肃科技 2016年8期

关键词：反应炉萤石硫酸

邸小惠，姬伟

（1.白银中天化工有限责任公司生产科，甘肃白银 730900;2.多氟多化工股份有限公司，河南焦作 454150）

萤石水分对无水酸生产的影响

邸小惠1，姬伟2

（1.白银中天化工有限责任公司生产科，甘肃白银 730900;2.多氟多化工股份有限公司，河南焦作 454150）

萤石是无水氢氟酸生产的主要原料，通过理论和实际分析，总结了萤石水分在公司无水氢氟酸生产中对生产成本（设备）、环保等方面的主要影响。为此，我们采用烘干萤石，对指标进行控制，降低生产成本，对增强企业的效益、保护环境具有现实意义。

萤石水分；生产；影响

萤石是一种结晶矿石，在自然界以单一或伴生形式存在，大量开采后经人工浮选，在工业上有着广泛用途，是无水氢氟酸生产最基本的原料之一，直接影响着氢氟酸的生产成本（硫酸消耗、设备腐蚀）等。萤石在氢氟酸生产过程中，萤石和硫酸在预反应器中充分混匀，进行反应的30%，转换出约40%的HF气体，物料呈干散装进入反应炉内后继续反应，直至反应完全，制成氟化氢（HF）气体，排出石膏渣。

1 反应原理

液体硫酸和萤石反应生成氟化氢，同时排出副产品石膏，反应方程式如下：

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100～120℃的温度下,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160～200℃下进行，要求在HF反应炉内全部反应，生成HF和CaSO4。

2 进入反应炉物料（基本数据要求）

萤石：CaF2≥97%；CaCO3≤1.2%；SiO2≤1%；H2O：0.1%

石膏渣中萤石含量≤2%；

石膏渣中硫酸含量≤0.5%

硫酸≥98% 密度：1.84×103kg/m3

烟酸的SO3含量≥20% 密度：1.9×103kg/m3

根据理论计算，如果硫酸（100%）和萤石恰好完全反应，则硫酸（100%）和萤石的配比为1.2564，实际生产中，由于石膏渣中要求硫酸含量低于0.5%，CaF2的含量低于2%；又因为萤石中CaF2的含量约97%，这就需要反应炉的反应效率达到96.6%，所以在正常情况下，配比一定要低于1.2564。

3 萤石水分对成本的影响

1）萤石中水分消耗硫酸的量：（假设萤石投料量为m）。

若水分为0.2%，则N2= 0.044m

2015年，公司使用萤石、98酸、105酸相关数据，见表1。

表1 相关数据

依照上面数据可以看出，萤石中的水分在主反应过程中参与了反应，在98酸、105酸浓度保证的情况下，增大了原料硫酸的消耗，直接制约着生产消耗、成本。

2）萤石水分对设备的影响。

无水酸的生产属于高危生产，整个系统对生产设备要求要高，并且目前在无水酸生产过程中将原

有的混料器改为了预反应器，这样改造后不仅提升了整个产能，而且大幅度的降低了整个生产成本，但萤石中的水分含量将直接影响到整个生产过程的反应和产出率。所以对相关的设备要求比较高，比如说导气管、洗涤酸冷却器都要求825合金、洗涤塔要求衬四氟等，无水酸的生产不仅对设备要求高，对生产过程的指标控制要求也是比较高的，当然这一系列指标控制的前提是符合生产标准要求的原材料，尤其是萤石的水分。

萤石水分对烟酸的消耗是实实在在可以计算衡量的，但是对设备的影响是无法估量的。2015年本公司1-8月条线生产，八月3号线投产，主要设备影响见表2。

表2 设备影响

4 萤石水分对环境、安全的影响

萤石中的水分看似含量不高，但是，却在生产中参与反应，对生产造成很大的影响。这微不足道的水分，在反应炉内却需要依靠发烟硫酸来吸收，否则，会对设备造成严重的腐蚀，甚至严重影响到环境问题。因此，为了平衡生产，就不得不调整硫酸配比，用过量的105%硫酸，以中和掉这些水分。但是，频繁的调整，又将造成系统的不稳定，使三氧化硫气体在反应炉内得不到有效的吸收利用，导致后续排渣系统冒烟现象，给环保工作带来很大压力。同时，由于萤石水分不符合系统要求，使设备在运行当中首当其冲，深受其腐蚀，不能充分发挥固有的效能，缩短使用寿命，增大工作检修任务，而检修又总是交在叉作业中进行，降低了安全系数。