“萤石粉-硫酸”反应机理实验及其对工程设计的启发
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应 盛 荣 周 贞锋
（ 衢 州 市鼎盛４ ￣－ ｒ － 科技 有 限公 司 ， 浙江 衢 州 ３ ２ ４ ０ ０ ０ ）
摘要 为 考察 “ 萤石粉一 硫酸” 法 制 氢 氟 酸 的反 应机 理 ， 以便 工 程 设 计 参 考 ， 进 行 了 萤石 粉
与硫 酸 的反 应 实验 ． 考 察 了反 应 条 件 对反 应 的影 响 。结 果 表 明 ， 加 料 方 式 对 最 终 反 应 结 果
前 我 国 国内有 氟 化 氢 生产 线 ９ ０多条 ，无水 氢氟 酸
国内氟 化氢生产装置 各项消耗居高不 下的原 因之一 。 要合 理设计 氟 化氢反 应 系统 ， 就应全 面 了解 “ 萤 石 粉一 硫酸” 的反应 过 程 。为 此 ， 对 萤石 粉 与硫 酸 的 反 应情 况作 了研究 。
产线 是通 过 图纸买 卖 、 照搬照 抄 、 凭 经验 放大 等手 段 得 到 实施 的 ： 因此 ， 这 些 生 产线 既 缺 乏设 计 依 据 、 也
０ ． ９ ６ 、 １ ． ｏ ０ 、 １ ． ０ ４ 、 ３ ． ０ 、 ５ ． Ｏ 、 ｌ ０ ． ０ ；萤石粉 与硫 酸常 温混
合 ，加热 到 １ ５ ０ ｏ Ｃ，加热 开始 至反 应停 止 的时 间为 ２ ４ ０ ｍ ｉ ｎ 。分析 剩余 Ｃ ａ Ｆ 含量 。
没有明显影响 ； 增 加 酸 量 可加 快 反 应 速 度 ， 提高氟化钙转化率 ； 温度越 高， 反 应 越 充分 ； 初
期反 应 速 度 较 快 ， 随 着 时 间的 推 移 ， 反应速率迅速下降； 萤 石粉 细度 达 到 一 定程 度 后 ， 反 应
时 间将 大 大缩 短 。根 据 上 述 结 果 ， 提 出 了氟化 氢 生 产装 置 设 计 的 一 些 建议 。
（ ＡＨ Ｆ ） 产 能达 到 了 １ ． ５ Ｍｔ ／ ａ多『 ｌ １ 。 但各 企业 各生 产线
的整体 状况 却是参 差 不齐 ， 从生 产规模 上看 ， 大 的装
置 已达 ２ ５ ｋ ｔ ／ ａ 。 小 的装 置 只 有 ３ ｋ ｔ ／ ａ ； 从 原 材料 （ 硫
酸＋ 萤石粉 ） 消耗 上来 看 ， 好 的企业 每吨 Ａ Ｈ Ｆ消耗 只
２ ） 在 １ ５ ０ ｏ Ｃ 反应 温度 时 ， 硫 酸 与萤 石 粉 的 配 比 对反应 结果 的影 响 。硫酸 与萤石 粉 的摩 尔 比分别 是
在我 国国 内 ９ ０多条 氟化 氢生 产线 中 ， 除了从 国外 引 进技 术 的几条 生产 线可 能有设 计依 据 之外 ，其 他 生
・
６・
． 一 — —＾— １
应盛 荣等 “ 萤石粉 一 硫酸” 反 应机 理实 验及其 对 工程设 计 的启 发
氟化 工
广
｛ 氟 化 ＂ １ －｝
＇ ． ． ． ． ． ． ， ． ． ． 、 ． ． ． ， ． ， 一
“ 萤 石粉 一 硫 酸’ ’ 反 应 机 理 实 验及 其对 工程 设计 的启 发
新 工艺 ． 但 要实 现工业 化 ， 还 有 一个完 善 的过程来自百度文库。以 “ 萤石 粉 一 硫酸” 转炉法生产 Ａ Ｈ Ｆ， 在 今后 较 长 时期 内仍然 是 主流 。
１ ０ ６ ｍ。硫 酸 的质量 分数 ９ ８ ％， 工 业级［ 。
１ ． ２ 实 验 过 程
１ １ 萤石 粉 与硫酸 的不 同加 料方 式 对反 应结 果 的 影 响。 加 料方式 分别 是 ： 萤 石粉 与硫 酸混合后 升 温至
１ ５ ０℃； 常温 萤石 粉 加入 到 １ ５ ０ ｏ Ｃ 的硫 酸 中 ； 常温 硫 酸 加入 到 １ ５ ０ ｏ Ｃ的萤 石 粉 中 ； １ ５ ０ ｏ Ｃ的萤 石 粉 加 入
近１ ０多年 来 ．我 国的氟 化工行 业发 展迅 速 ， 对
国 民经济 的作用 越来 越大 ；但 却一 直没有 设立 专 门 的科研 机 构进行 氟 化氢 的基础 研究 。部 分科技 人员
通 过 翻译 国外 资 料 ， 介 绍 了有 关 “ 萤 石 粉一 硫酸” 的 反应 机理 、 反应 速率 、 状态 变化 和相关 反应 曲线 等 的
论文 ， 但可 查到 的 国内文 献资料 还不 到 ５篇 。因此 ，
到１ ５ ０ ｏ Ｃ 的硫 酸 中 ；酸粉摩 尔 比 １ ： ｌ ，反 应 时 间 为 ２ ４ ０ ｍ ｉ ｎ 。分析 剩余 Ｃ ａ Ｆ ２ 含量 。
关键词
硫 酸； 萤 石粉 ； 氟化氢； 预反应器 ； 转 炉
文 献 标 识码 Ａ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ — ６ ８ ２ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ０ ２
中图分类号 Ｔ Ｑ
中国是 萤石生 产 大 国 ， 也是 氟化氢 生产 大 国 ； 目
１ 实验 部 分
１ ． １ 实验条件
要４ ． ６ ５ ｔ ， 差的企业每吨 Ａ Ｈ Ｆ消耗 达 ５ ． ８ ｔ ； 其 他 方
面如 质量 、 能耗 、 控 制 方式 和 自动化 程度 等 ， 也是 各 有特 色 ． 差 距颇 大 。“ 萤石粉 ～ 硫酸” 为原 料 的转 炉法 是 目前 生 产 Ａ ＨＦ的 主 要 方法 ，在 １ ． ５ Ｍｔ ， ａ总产 能 中． 只有 ２ ０ ｋ ｄ ａ 是 用氟硅 酸作 原料 的闭 。 从 技术 和工
艺 的发展 趋势来 看 。近几 年虽 然 出现 了多种新 技术
１ ０ ０ ０ ｍ Ｌ的 Ｐ Ｔ Ｆ Ｅ烧杯 作 为反应 釜 ：带 大功 率
（ ４ ５ ０ Ｗ） 电动搅拌 ． 设 定搅 拌 速度 ３ ０ ｒ ／ ａｉ ｒ ｎ 。加热方
式为 导热 油油 浴炉 加热 ， 温 控精 度± ５℃。反 应产 生 的气体 由吸风罩 抽至水 喷淋 吸收塔 ，吸收成 有水 氢 氟酸 。萤石 粉 中 的 Ｃ ａ Ｆ ２ 的质 量分 数 ９ ７ ． ６ ％， 颗粒 度
（ 衢 州 市鼎盛４ ￣－ ｒ － 科技 有 限公 司 ， 浙江 衢 州 ３ ２ ４ ０ ０ ０ ）
摘要 为 考察 “ 萤石粉一 硫酸” 法 制 氢 氟 酸 的反 应机 理 ， 以便 工 程 设 计 参 考 ， 进 行 了 萤石 粉
与硫 酸 的反 应 实验 ． 考 察 了反 应 条 件 对反 应 的影 响 。结 果 表 明 ， 加 料 方 式 对 最 终 反 应 结 果
前 我 国 国内有 氟 化 氢 生产 线 ９ ０多条 ，无水 氢氟 酸
国内氟 化氢生产装置 各项消耗居高不 下的原 因之一 。 要合 理设计 氟 化氢反 应 系统 ， 就应全 面 了解 “ 萤 石 粉一 硫酸” 的反应 过 程 。为 此 ， 对 萤石 粉 与硫 酸 的 反 应情 况作 了研究 。
产线 是通 过 图纸买 卖 、 照搬照 抄 、 凭 经验 放大 等手 段 得 到 实施 的 ： 因此 ， 这 些 生 产线 既 缺 乏设 计 依 据 、 也
０ ． ９ ６ 、 １ ． ｏ ０ 、 １ ． ０ ４ 、 ３ ． ０ 、 ５ ． Ｏ 、 ｌ ０ ． ０ ；萤石粉 与硫 酸常 温混
合 ，加热 到 １ ５ ０ ｏ Ｃ，加热 开始 至反 应停 止 的时 间为 ２ ４ ０ ｍ ｉ ｎ 。分析 剩余 Ｃ ａ Ｆ 含量 。
没有明显影响 ； 增 加 酸 量 可加 快 反 应 速 度 ， 提高氟化钙转化率 ； 温度越 高， 反 应 越 充分 ； 初
期反 应 速 度 较 快 ， 随 着 时 间的 推 移 ， 反应速率迅速下降； 萤 石粉 细度 达 到 一 定程 度 后 ， 反 应
时 间将 大 大缩 短 。根 据 上 述 结 果 ， 提 出 了氟化 氢 生 产装 置 设 计 的 一 些 建议 。
（ ＡＨ Ｆ ） 产 能达 到 了 １ ． ５ Ｍｔ ／ ａ多『 ｌ １ 。 但各 企业 各生 产线
的整体 状况 却是参 差 不齐 ， 从生 产规模 上看 ， 大 的装
置 已达 ２ ５ ｋ ｔ ／ ａ 。 小 的装 置 只 有 ３ ｋ ｔ ／ ａ ； 从 原 材料 （ 硫
酸＋ 萤石粉 ） 消耗 上来 看 ， 好 的企业 每吨 Ａ Ｈ Ｆ消耗 只
２ ） 在 １ ５ ０ ｏ Ｃ 反应 温度 时 ， 硫 酸 与萤 石 粉 的 配 比 对反应 结果 的影 响 。硫酸 与萤石 粉 的摩 尔 比分别 是
在我 国国 内 ９ ０多条 氟化 氢生 产线 中 ， 除了从 国外 引 进技 术 的几条 生产 线可 能有设 计依 据 之外 ，其 他 生
・
６・
． 一 — —＾— １
应盛 荣等 “ 萤石粉 一 硫酸” 反 应机 理实 验及其 对 工程设 计 的启 发
氟化 工
广
｛ 氟 化 ＂ １ －｝
＇ ． ． ． ． ． ． ， ． ． ． 、 ． ． ． ， ． ， 一
“ 萤 石粉 一 硫 酸’ ’ 反 应 机 理 实 验及 其对 工程 设计 的启 发
新 工艺 ． 但 要实 现工业 化 ， 还 有 一个完 善 的过程来自百度文库。以 “ 萤石 粉 一 硫酸” 转炉法生产 Ａ Ｈ Ｆ， 在 今后 较 长 时期 内仍然 是 主流 。
１ ０ ６ ｍ。硫 酸 的质量 分数 ９ ８ ％， 工 业级［ 。
１ ． ２ 实 验 过 程
１ １ 萤石 粉 与硫酸 的不 同加 料方 式 对反 应结 果 的 影 响。 加 料方式 分别 是 ： 萤 石粉 与硫 酸混合后 升 温至
１ ５ ０℃； 常温 萤石 粉 加入 到 １ ５ ０ ｏ Ｃ 的硫 酸 中 ； 常温 硫 酸 加入 到 １ ５ ０ ｏ Ｃ的萤 石 粉 中 ； １ ５ ０ ｏ Ｃ的萤 石 粉 加 入
近１ ０多年 来 ．我 国的氟 化工行 业发 展迅 速 ， 对
国 民经济 的作用 越来 越大 ；但 却一 直没有 设立 专 门 的科研 机 构进行 氟 化氢 的基础 研究 。部 分科技 人员
通 过 翻译 国外 资 料 ， 介 绍 了有 关 “ 萤 石 粉一 硫酸” 的 反应 机理 、 反应 速率 、 状态 变化 和相关 反应 曲线 等 的
论文 ， 但可 查到 的 国内文 献资料 还不 到 ５篇 。因此 ，
到１ ５ ０ ｏ Ｃ 的硫 酸 中 ；酸粉摩 尔 比 １ ： ｌ ，反 应 时 间 为 ２ ４ ０ ｍ ｉ ｎ 。分析 剩余 Ｃ ａ Ｆ ２ 含量 。
关键词
硫 酸； 萤 石粉 ； 氟化氢； 预反应器 ； 转 炉
文 献 标 识码 Ａ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ — ６ ８ ２ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ０ ２
中图分类号 Ｔ Ｑ
中国是 萤石生 产 大 国 ， 也是 氟化氢 生产 大 国 ； 目
１ 实验 部 分
１ ． １ 实验条件
要４ ． ６ ５ ｔ ， 差的企业每吨 Ａ Ｈ Ｆ消耗 达 ５ ． ８ ｔ ； 其 他 方
面如 质量 、 能耗 、 控 制 方式 和 自动化 程度 等 ， 也是 各 有特 色 ． 差 距颇 大 。“ 萤石粉 ～ 硫酸” 为原 料 的转 炉法 是 目前 生 产 Ａ ＨＦ的 主 要 方法 ，在 １ ． ５ Ｍｔ ， ａ总产 能 中． 只有 ２ ０ ｋ ｄ ａ 是 用氟硅 酸作 原料 的闭 。 从 技术 和工
艺 的发展 趋势来 看 。近几 年虽 然 出现 了多种新 技术
１ ０ ０ ０ ｍ Ｌ的 Ｐ Ｔ Ｆ Ｅ烧杯 作 为反应 釜 ：带 大功 率
（ ４ ５ ０ Ｗ） 电动搅拌 ． 设 定搅 拌 速度 ３ ０ ｒ ／ ａｉ ｒ ｎ 。加热方
式为 导热 油油 浴炉 加热 ， 温 控精 度± ５℃。反 应产 生 的气体 由吸风罩 抽至水 喷淋 吸收塔 ，吸收成 有水 氢 氟酸 。萤石 粉 中 的 Ｃ ａ Ｆ ２ 的质 量分 数 ９ ７ ． ６ ％， 颗粒 度