・９２・ 山东化工 ＳＨＡＮＤ０ＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵ Ｙ ２０１３年第４２卷 含氟硫酸的应用及安全分析 康谭，李青娟 （六九硅业有限公司，河北保定０７１０５１） 摘要：在氟化工行业，工业生产氟化氢气体及四氟化硅的气体净化过程中，都会产生大量的含氟硫酸。硫酸浓度一般在６０％～ ８０％之间，这一部分硫酸由于含有ＨＦ，而且浓度较低，对各种金属有着极强的腐蚀性，回收利用或储存都是各企业面临的实际问 题。本文主要介绍了含氟硫酸的性能，包括腐蚀性、结晶性能等，并对其应用、储存运输、设备仪表选型及安全方面等作一探讨。 关键词：含氟硫酸；应用；安全分析 中圈分类号：ＴＱ５１５．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—０２１Ｘ（２０１３）０６～００９２—０２ 在工业化生产氟化氢和四氟化硅的过程中，产 其他杂质对其腐蚀性也有很大的影响 。 ２含氟硫酸的腐蚀性 生了大量的含氟硫酸。由于氟的存在，导致含氟硫 酸个方面的性能产生了很大的变化，比如说腐蚀性、 结晶性能等。因此，其回收利用是个难题。目前还 没有企业针对这个问题进行处理，含氟硫酸的处理， 将成为氟化工行业的一大技术问题。 １硫酸腐蚀性 含氟硫酸与硫酸相比较，有着极强的腐蚀性，而 且无论硫酸浓度高或低，腐蚀性都很强。因此，在含 氟硫酸应用系统中，设备、泵、仪表、管线、阀门的选 型、选材必须要考虑这一特性。这里可以看几个典‘ 型的案例：某化工厂有一硫酸储罐，介质是浓度为 ９２％以上的硫酸，其中杂质ＨＦ含量小于０．５％，介 质温度为７Ｏ。Ｃ。因在设计中没有考虑ＨＦ的存在， 碳钢在硫酸中的腐蚀原理是一个典型的电化学 腐蚀（金属在电解质中所发生的腐蚀，称为电化学 腐蚀），其实质和铜锌电池原理一样。以氢离子还 储罐、管线的材料选用了碳钢材质，结果使用不到一 个月储罐和管线都出现腐蚀泄漏；另有两台换热器 Ａ和Ｂ，材质是哈氏Ｃ一２７６合金，这是一种含钨的 原反应为阴极过程的腐蚀叫做氢去极化腐蚀，简称 析氢腐蚀。硫酸对碳钢腐蚀的特点： 在一定温度下，稀硫酸对碳钢的腐蚀速率，随浓 度提高而增强；达到一定浓度后，腐蚀速率随浓度提 高急剧下降；在一定浓度下，随温度的升高腐蚀性大 大增强； 镍一铬一钼合金，极低的硅碳含量，被认为是万能的 抗腐蚀合金。换热器Ａ和Ｂ使用同样的含氟硫酸 介质，只是换热器Ａ温度为８０—１２０。Ｃ，换热器Ｂ温 度一直小于５Ｏ。Ｃ，使用３年后Ａ冷却器人口管线弯 头出现了腐蚀泄漏，Ｂ冷却器拆开检查没有明显腐 蚀； 随着浓度与温度的不同，硫酸的腐蚀性呈氧化 性或还原性，具体状况如下： 硫酸浓度（质量分数）Ｏ％～６５％，成还原性； 硫酸浓度（质量分数）６５％一８５％，在低温下， 实践证明，含氟硫酸对碳钢、３０４或３１６Ｌ、铅制 成还原性；高温下呈氧化性。 硫酸浓度（质量分数）８５％一１００％，呈氧化性。 表１ 室温下碳钢在硫酸中的腐蚀速率 容器、玻璃钢等都有着很强的腐蚀性，不适用于含氟 硫酸系统使用。比较理想的选材应该是碳钢带衬里 包括聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）、ＰＥＰ、ＰＦＡ以及聚丙烯、 ＰＶＣ、碳氟化合物、石墨、等非金属材料及高镍铬合 金等金属材料 Ｊ。 ３含氟硫酸结晶性能 硫酸的结晶温度是随着硫酸含量的不同而变 化，但无规律性。我们从表２中可以看到，不同浓度 下的硫酸结晶随着温度的变化，是一个复杂的过程。 硫酸的腐蚀性除与温度和浓度有关外，酸中的 收稿日期：２０１３—０３—０２ 因此硫酸工艺系统中的设备、管线、阀门、仪表在设 作者简介：康谭（１９６４一），河北省辛集人，本科学历，工程师。长期从事化工工艺研发、生产技术管理工作。曾任保定 化工研究所总工。 第６期 康谭：含氟硫酸的应用及安全分析 －９３・ 计时都需要考虑伴热及保温，以确保冬季生产正常 运行。 ｌ４。Ｃ，连续一个冬季下来，管线、阀门、泵等设备没 有出现结晶堵塞事故。分析认为这应该也是含氟硫 酸的一个特性。由于极性ＨＦ的存在，与硫酸结合 后发生结构变化。实践还证明硫酸吸附ＨＦ的过程 是一个放热的过程，硫酸对ＨＦ的吸附性极强，放热 含氟硫酸的结晶性与硫酸不同，我们对含氟硫 酸结晶性能与９８％酸进行了反复的实验比较，实验 使用的含氟硫酸中ＨＦ含量在１％～１２％，硫酸含量 在５０％一９５％之间，冬季实验过程中，最低温度一 量也很大，分子间的的结合力使得它们很难分离。 表２硫酸结晶温度与浓度的曲线关系 ４含氟硫酸的运输和储存 含氟硫酸液面上由于有ＨＦ烟雾，不宜露天或 含氟硫酸是一种极性强酸，具有强烈的腐蚀性、 氧化性。操作时应严格遵守有关消防、危险品的安 全条例。为了确保储罐、管线、阀门仪表的安全运 行，必须要对介质的浓度、温度、流量综合考虑，正确 选材和合理设计是最根本的措施。另外，在运行过 程中还应加强管理，严格控制系统负压，定期检查设 备管线的腐蚀状况，衬里设备及管线，定期检查是否 老化破裂。 敞口容器储存。在密闭容器储存时，由于液面上蒸 汽压，在昼夜或温差大的情形下，内部会产生负压， 因此储存容器上应设置水吸收槽平衡管线。否则大 量的ＨＦ无组织排放，对周围环境造成污染。由于 含氟硫酸有着极强的腐蚀性，储存罐体既要保证使 用强度，又必须具有防腐衬里，比如碳钢衬里（Ｐ１’一 ＦＥ、ＰＥＰ、ＰＦＡ等）材质，既有保证设备的强度要求， 又具有耐腐蚀性。这种方法我们已得到广泛验证， 也得到普遍的认可。 为了保证衬里储罐及管道的安全使用，必须确 保系统内的负压不应超过设计值。不同的生产厂家 内衬制造工艺产品质量及使用寿命有所不同 】。 含氟硫酸的运输除了符合国家安全运输许可及 参考文献 ［１］李金伟．热固性增强塑料在钢储罐防护衬里上的应用 ［Ｊ］．现代塑料；￣ｉ－ｒ应用，１９９８．（８）：２３—２５． ［２］旷戈．氟化氢生产的反应器技术及设计［Ｊ］．化学工程 与装备，２００８（１０）：７３—７５． ［３］杨波，田松柏，赵杉林．不同形态硫化合物的腐蚀行为 的研究［Ｊ］．腐蚀科学与防护技术，２００４，１６（６）：３８５— ３８８． 运输危化品的相关安全条例规定外，必须确保罐体 内衬耐腐蚀。在运输过程中，参照发烟硫酸的操作 注意事项，定时检查并及时调整罐体平衡压力，确保 罐体内部不形成负压，破坏衬里，损坏罐体。 ５结语 （本文文献格式：康谭，李青娟．含氟硫酸的应用 及安全分析［Ｊ］．山东化工。２０１３。４２（６）：９２—９３．）
