CN114146586B - 一种氢氟酸溶液的配置装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢氟酸溶液的配置方法，包括将液态氟化氢气化后并吸收氟化氢和液态水的能量；将降温后的氟化氢气体和水输入至吸收塔内，在所述吸收塔内氟化氢气体溶于液态水中，氟化氢气体溶于水中形成氢氟酸溶液并释放热量，并通过控制所述吸收塔内部压力来实现气‑液相平衡，以获得所需浓度的氢氟酸溶液；将配置完成的氢氟酸溶液从所述吸收塔排出，同时，多余的溶解热量经冷却器进行热交换后，最后排出至收集容器中。采用本发明的技术方案，利用液态氟化氢气化过程需要吸收能量，降低水和氟化氢的温度，从而来“中和”大部分的氟化氢溶解于水中瞬间释放的热量，巧妙地将热量转移，以此来降低因氟化氢溶解释放的热量带来的危险。
Description
技术领域
本发明涉及氢氟酸溶液的技术领域，具体涉及一种氢氟酸溶液的配置装置及方法。
背景技术
氢氟酸是采用氟化氢(HF)配置而成的水溶液。随着电子行业的房展，无水氟化氢用于电解合成三氟化氮的原料，半导体制造工艺中的刻蚀剂等。而采用氟化氢生产的氢氟酸，在工业上应用时更加的广泛，主要包括生产无机氟化物、铀加工、金属加工以及玻璃工业中刻蚀剂等。
但是氟化氢作为一种强腐蚀性气体，对衣物、皮肤、眼睛、呼吸道、消化道粘膜均有刺激和腐蚀作用。氟离子进入血液或组织可与其钙镁离子结合，使其成为不溶或微溶的氟化钙和氟化镁，量大的话直接堵塞血管，直接或间接影响中枢神经系统和心血管系统的功能，导致低血钙，低血镁综合征，氟离子还可以和血红蛋白结合形成氟血红素，抑制琥珀酸脱氢酶，致氧合作用下降，影响细胞呼吸功能。此外，氢氟酸可致接触部位明显灼伤，使组织蛋白脱水和溶解，可迅速穿透角质层，渗入深部组织，溶解细胞膜，引起组织液化，重者可深达骨膜和骨质，使骨骼成为氟化钙，形成愈合缓慢的溃疡。吸入高浓度蒸汽或者经皮吸收可引起化性肺炎肺水肿，氢氟酸又有“化骨水”之称，腐蚀性非常强。显然，氟化氢和氢氟酸应用广泛的同时，作为一种强腐蚀性物质，对人体具有极大地伤害。因此，在配置氢氟酸溶液中采用无水氟化氢的常规方法来配置，无疑对人体造成极大地危害。尤其是制药和化工工业大批量需使用氢氟酸溶液时，由于氟化氢溶于水时会释放大量的热量，并产生“震击”现象，稍有不慎即会发生爆炸，因此氢氟酸溶液的配置不宜使用人工直接配置，尤其是需要准确浓度的氢氟酸溶液时，人工配置存在极大地危险性和困难。
现有技术中，通常都是采用密度法来先计算再人工倒注混合的方式配置氢氟酸溶液，在倒注过程中，一方面氢氟酸挥发严重，混合过程中伴随剧烈放热产生酸雾对环境污染严重，且导致装置的严重腐蚀，甚至该混合操作过程对整个生产车间腐蚀都极其严重，影响车间内其它设备的使用寿命和使用周期，尤其是对生产操作人员存在极大地安全隐患。另一方面，该方法准确率低，配置的溶液浓度误差大。中国发明专利CN105935573A公开了一种用于高浓度强酸混合的配置系统，该系统采用密闭的容器内，混合防飞溅，同时通过搅拌和冷凝回流的方法来降低强酸溶解过程中释放的热量，但是，对于氟化氢来说常温常压下与水混合的瞬间释放的热量是非常大的，极易发生“震击”现象，因此，该方法并不能从根本上解决上述的技术问题。
目前，尚没有安全系数高、准确率高的装置和方法来配置氢氟酸溶液。
发明内容
本发明的目的是提供一种氟化氢溶液配置的装置及方法，通过氟化氢气化吸收的能量来中和氟化氢气体溶解释放的能量，降低溶解瞬间的能量爆发导致的“震击”的危险，同时通过“相平衡”原理来通过压力控制来配置氟化氢溶液的浓度，具有精度高，反应灵敏、安全性能高、操作性强的优势。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种氢氟酸溶液的配置方法，包括以下步骤，(1)将液态氟化氢气化后并吸收氟化氢和液态水的能量，使氟化氢和水温下降至T0和T0'，T0和T0'的温度值为0～5℃；(2)在将步骤(1)降温后的氟化氢气体和水在温度和压力值分别为T2、P2和T2'、P2'时输入至吸收塔内，在所述吸收塔内氟化氢气体溶于液态水中，氟化氢气体溶于水中形成氢氟酸溶液并释放热量，并通过控制所述吸收塔内部压力P4来实现气-液相平衡，以获得所需浓度的氢氟酸溶液；(3)将配置完成的氢氟酸溶液从所述吸收塔排出，同时，多余的溶解热量经冷却器进行热交换后，最后排出至收集容器中；其中，根据所需要的氢氟酸溶液浓度来设定所述吸收塔内的压力即为完成溶液配置时吸收塔内的压力P4，且P4＝P2＝P2'。
进一步地，步骤(1)中液态的氟化氢气化在蒸发器中进行，氟化氢和液态水分别通过所述蒸发器的壳程和管程完成热量的交换。
进一步地，气化后的氟化氢气体经所述吸收塔底部进入，液态水经所述吸收塔顶部进入，增加氟化氢和液态水的接触面积。
进一步地，步骤(2)中，步骤(3)中，还包括至少一部分氢氟酸溶液返回所述吸收塔中来再次中和所述吸收塔中的溶解热。
为了实现本发明的目的，还提供了另一个技术方案，具体包括：
一种氢氟酸溶液的配置装置，包括由气化装置和吸收装置组成的密封体系；液态氟化氢和水分别注入所述气化装置且彼此不接触，且液态氟化氢能够在所述气化装置内气化，氟化氢气体和水温下降，并分别注入所述吸收装置内，氟化氢气体溶解于液态水中，形成氢氟酸溶液；所述吸收装置是能够实现液体对气体的吸收，并能够对内部压力调节的设备。
进一步地，所述气化装置包括蒸发器和蒸发缓冲罐，所述蒸发器与所述蒸发缓冲罐为连通结构，压力相同；氟化氢和液态水分别通过所述蒸发器的壳程和管程完成热量的交换。
进一步地，所述吸收装置为吸收塔，所述吸收塔分别与所述蒸发器和所述蒸发缓冲罐连接，氟化氢气体和液态水分别通过所述吸收塔底部和顶部输入至所述吸收塔内，完成溶液配置。
进一步地，所述吸收塔外置有压力指示装置和液位计，分别通过读取所述压力指示装置和所述液位计的数值来控制氟化氢气体的输入量和水的输入量。
进一步地，所述吸收塔底部设有卸料口，所述卸料口设有冷却器，氟化氢溶液经所述冷却器进行热交换后，排出至收集装置或再次返回至所述吸收塔中。
本发明实现的原理：
氟化氢为低沸点化合物，沸点为19℃，因此，常温常压下为气态，因此，一般情况下，工业化生产均采用气态的氟化氢来直接配置氟化氢溶液，从而导致热量大量释放，产生“震击”现象，稍有不慎即会发生爆炸，危险性极大。因此，充分释放氟化氢溶于水产生的热量是解决上述技术问题的重要途径。
本发明利用液态氟化氢气化过程需要吸收大量的热量，来“中和”大部分的氟化氢释放的热量，巧妙地将热量转移，以此来降低因氟化氢溶解释放的热量带来的危险。
另一方面，为了精确得控制氟化氢溶液的浓度，本发明采用控制压力来调整氟化氢溶解的量。
液态的氟化氢进入吸收塔内与水接触后溶于水中即会释放热量，处于低温状态下的液态氟化氢源源不断地进入吸收塔中，由于塔内在初始氟化氢溶于水中释放的热量是的吸收塔内温度上升，从而将液态氟化氢气化，因此，在吸收塔内，存在着两个相反的能量过程，即，液态氟化氢气化的吸热过程和氟化氢溶于水的放热过程。
低压状态下，19.5℃时，液态的氟化氢的气化的蒸发热为32.66KJ/mol。氟化氢的溶解热为48KJ/mol，也就是，氟化氢气化吸收的热量虽并不能完全抵消氟化氢在水中的溶解热，但是可以转移大部分的瞬间释放的能量，残余的能量通过外置的冷却器吸收后，再将其返回至吸收塔中。
氟化氢溶于水中形成氢氟酸溶液，现有技术中，通常根据密度的换算得出所需氟化氢和水的质量来通过称量法进行配置，该方法误差大，难以获得精确的氢氟酸溶液，且配置后需要在对酸度进行定量检测才能得到氟氢酸的精确浓度。而采用本发明的配置装置和方法能够一次性配制出需要的浓度的氟氢酸溶液。
具体分析，本发明提供了一个密闭结构的装置，在该装置内，液态氟化氢完成气化吸热和溶解放热的两个过程。液态氟化氢输入至蒸发器进行气化，气化吸收热量使氟化氢气体和蒸发器内的液态水温度下降，并分别通过流通管路注入至吸收塔内进行吸收混合，从而将两者混合释放的能量进行吸收来降低危险。
同时，根据气体吸收的双膜理论，可溶气体的分子要穿过两相界面上的气膜和液膜后进入液相中，吸收的推动力就是克服气膜阻力的压力差(即气体组分的浓度差)和克服液膜阻力的浓度差。
根据本发明的技术方案，氢氟酸溶液表面的氟化氢气体的溶于水中的能力取决于氟化氢溶于的形成的氢氟酸溶液的浓度和吸收塔内的压力，也就是说，当需要配置特定浓度的氢氟酸溶液时，吸收推动力由压力差值决定，也即通过控制吸收塔内的压力值来控制氟化氢的溶解的量，从而形成指定浓度的氢氟酸溶液。因此，控制吸收塔内的压力，实现氟化氢(气相)与氢氟酸溶液或水液相表面的平衡，即可获得指定浓度的氢氟酸溶液。
通过采用以上技术方案，本发明取得了以下技术效果：
1.采用本发明的技术方案，利用液态氟化氢气化过程需要吸收能量，降低水和氟化氢的温度，从而来“中和”大部分的氟化氢溶解于水中瞬间释放的热量，巧妙地将热量转移，以此来降低因氟化氢溶解释放的热量带来的危险。
2.采用本发明的技术方案，通过控制压力配置任意所需浓度的氢氟酸溶液，配置过程无需人工操作，尤其是操作人员完全不需要暴露在氟化氢或/和氢氟酸环境，为安全生产提供了保障。
3.采用本发明的技术方案，能够获得任意浓度的氢氟酸溶液的浓度，无需通过密度计算的方法，可以直接通过该装置完成溶液配置，操作简单，溶液浓度配置精确。
附图说明
图1本发明实施例1装置连接示意图。
其中，1蒸发器；第一液体输入端101；2蒸发缓冲罐；201第二液体输入端；202压力-温度控制装置；203第二连接管路；204第一连接管路；3吸收塔；301压力指示装置；302水位计；4循环泵；5冷却器；6排出阀。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种氟化氢溶液配置的装置。
通过本实施例可以实现通过控制压力来精确控制配置的氟化氢溶液(氢氟酸)的浓度。
参阅图1，本实施例包括分别相互连接的蒸发器1、蒸发缓冲罐2和吸收塔3。蒸发缓冲罐2底部与蒸发器1连接，蒸发缓冲罐2顶部与吸收塔3连接。
蒸发器1设有第一液体输入端101和第一液体输出端102，蒸馏水从第一液体输入端101输入蒸发器1内，并通过第一液体输出端102输出至吸收塔3。第一液体输出端102与吸收塔3的顶部的液体进口通过管路连接。
蒸发缓冲罐2设有第二液体输入端201，氟化氢从第二液体输入端201输入蒸发缓冲罐2内。
蒸发器1与蒸发缓冲罐2为连通结构，压力相同。具体地，蒸发器1与蒸发缓冲罐2通过管路连接。
优选地，蒸发缓冲罐2底部设输出端通过第一连接管路204与蒸发器1的顶部的输入端连接；蒸发器1的底部的输出端通过第二连接管路203与蒸发缓冲罐2的底部的输入端连接，从而使蒸发器1和蒸发缓冲罐2形成连通的结构，液体的氟化氢经第二液体输入端201输入至蒸发缓冲罐2内后通过第一连接管路204进入蒸发器1中气化，气化时吸收热量，氟化氢气体温度降低并与蒸发器1内的液态水发生热交换，液态水和温度降低。氟化氢气化后，通过蒸发器1顶部的输出端输出流入吸收塔3内，在蒸发器2顶部的输出端设有压力-温度控制装置202，来读取和控制氟化氢经蒸发器1输出时的压力和温度。
蒸发器1顶部设有的连接端与蒸发缓冲罐2的输出端连接；蒸发器1底端设有的输出端与蒸发缓冲罐2底端的输入端连接，使蒸发器1和蒸发缓冲罐2形成连通结构。
液态氟化氢的输入端与蒸发器1的管程连接，液态水的输入端与蒸发器1的壳程连接，液态氟化氢和纯净水分别输入至蒸发器1内完成换热后，分别沿管路输入至吸收塔3的塔底塔顶。与氟化氢换热后，液态水温度下降，在吸收塔3内，由于氟化氢溶解于水中释放大量的热，使氟化氢溶液的温度升高，液态氟化氢气化后经吸收塔底部进入吸收塔内；纯净水经吸收塔顶部进入吸收塔3内。
具体地，蒸发器1底部设有液体输出端，与吸收塔3的顶部连接，纯净水从液体输出端输入至吸收塔3内。蒸发缓冲罐3顶部设有气体输出端，气化后的氟化氢经气体输出端输入至吸收塔3底部。纯净水与气态的氟化氢气体分别从顶部和底部输入至吸收塔内，增大两者接触面积，能够使液态的纯净水快速的吸收氟化氢。
吸收塔3底部设有卸料口，氟化氢溶液经卸料口输出至外置的收集装置或返回至吸收塔3内。
优选地，在卸料口设有循环泵4和冷却器5，循环泵4将氟化氢溶液返回至吸收塔3内或收集装置中，其中，循环酸泵4为耐腐蚀的循环酸泵。氟化氢气体溶于水过程中释放大量的热，输入至吸收塔3内的氟化氢气体和水均为低温状态，在进行混合释放的热量使配置的氟化氢溶液温度升高，氟化氢气体泵出吸收塔3后，经冷却器5将多余的热量予以吸收，使氟化氢溶液温度下降，从而得到室温条件下的氟化氢溶液。
再优选地，吸收塔3的卸料口和氟化氢气体输入端口均设有温度和压力指示表，来读取排出或输入的氢氟酸溶液的温度和压力值。
吸收塔外置压力指示装置301和液位计302，分别通过读取压力指示装置301和液位计302的值来控制氟化氢气体的输入量和水的输入量。
也就是说，通过压力指示装置301来读取吸收塔3内的压力来获取已溶解的氟化氢的量，和通过液位计302来获取已输入至吸收塔3内的水量，依次来控制吸收塔中氟化氢和水的输入端的阀门，此时配置已完成。
实施例2
本实施例利用实施例1的装置配置了质量百分比浓度为20％氢氟酸溶液的方法。本实施例采用的溶剂液态水为蒸馏水。
配置前对实施例1所述的氟化氢配置的装置进行预处理，干燥蒸发器1和蒸发缓冲罐2内部，保证整个装置内处于密闭、干燥状态。
氟化氢直接通过储存期内，通过酸泵将其与本实施例连接，将氟化氢泵出。本实施例液态的氟化氢的原料是通过对低温下液态的氟化氢经节流装置后快速泵入蒸发器中，实现的常温常压下的氟化氢呈现液态。其他实施例相同方法获取。
液态的氟化氢(200kg/h，P0＝0.1MPa、T0＝38℃)通过第二液体输入端201经蒸发缓冲罐2注入至蒸发器1的管程内，蒸馏水(800kg/h，P0'＝0.1MPa、T0'＝38℃)经第一液体输入端101同时注入至蒸发器1壳程内，蒸发器1内的条件为P1＝0.1MPa、T1＝38℃，液态的氟化氢在进入蒸发器1内后发生气化，使得蒸发器1内温度降低并吸收蒸馏水的能量使得蒸发器1内的蒸馏水温度降低至5℃，氟化氢的温度至2℃。
氟化氢气体通过蒸发缓冲罐2的顶部的输出端输出并进入吸收塔3的底部的气体进口。氟化氢气体输出状态为800kg/h，P2＝470Pa，T2＝2℃。
降温后的蒸馏水通过蒸发器1的第一液体输出端102输入至吸收塔3顶部的液体入口，进入吸收塔3内部。蒸馏水输出状态为200kg/h，P2'＝470Pa，T2'＝5℃。
氟化氢气体和蒸馏水分别通过吸收塔的底部和顶部进入吸收塔3后，氟化氢气体溶解于蒸馏水中。
在氟化氢气体溶解于水中瞬间即会释放大量的热量，但是由于氟化氢气化过程中吸收了水和氟化氢气体的热量，因此，溶解热的一部分有氟化氢溶液吸收，降低了热量大量释放导致的容器内部的温度突然升高带来的危险。
氟化氢气体逐渐进入吸收塔3中，吸收塔3中压力逐渐升高，与此同时，随着氟化氢气体的溶解于水中，吸收塔3内部的压力逐渐降低。氢氟酸溶液沉积于吸收塔3的的底部，通过读取吸收塔3外置的压力指示装置301和液位计302来读取吸收塔内部的压力以及吸收塔内注入的水量，从而推算出氟化氢气体溶解的量和输入的水量，实现氟化氢溶液的配置。吸收塔3塔底已配置完成的氟化氢溶液，通过吸收塔3底部的卸料口输出，氢氟酸溶液输出时状态为T3＝65℃，P3＝470Pa，1650kg/h，氢氟酸溶液浓度为20％。
循环泵4将氢氟酸溶液经过冷却器5降低温度后返回至吸收塔3内，经过冷却器5后，其中一部分氢氟酸溶液再次输入至吸收塔3并与吸收塔3内的氟化氢溶液混和，输出状态为T4＝5℃，P4＝470Pa，650kg/h，氢氟酸溶液浓度为20％。
其他部分经过排出阀6通过排出管路输出至收集容器内，排出状态为T5＝38℃，P5＝0.1MPa，1000kg/h，氢氟酸溶液浓度为20％。
实施例3
本实施例利用实施例1的装置配置了质量百分比浓度为33.3％氢氟酸溶液的方法。
配置前对实施例1所述的氟化氢配置的装置进行预处理，干燥蒸发器1和蒸发缓冲罐2内部的干燥，保证整个装置内处于密闭、真空状态。
将液态的氟化氢(400kg/h，2.0MPa、38℃)通过第二液体输入端201经蒸发缓冲罐2注入至蒸发器1的管程内，蒸馏水(800kg/h，P0'＝0.1MPa、T0'＝38℃)经第一液体输入端101同时注入至蒸发器1壳程内，蒸发器1内的条件为P1＝0.1MPa、T1＝38℃，液态的氟化氢在进入蒸发器1内后发生气化，使得蒸发器1内温度降低并吸收蒸馏水的能量使得壳程内的蒸馏水温度降低至5℃，氟化氢的温度至2℃。
氟化氢气体通过蒸发缓冲罐2的顶部的输出端输出并进入吸收塔3的底部的气体进口。氟化氢气体输出状态T2为400kg/h，P2＝242Pa，T2＝2℃。
降温后的蒸馏水通过蒸发器1的第一液体输出端102输入至吸收塔3顶部的液体入口，进入吸收塔3内部。蒸馏水输出状态为800kg/h，P2'＝242Pa，T2'＝5℃。
氟化氢气体和蒸馏水分别通过吸收塔的底部和顶部进入吸收塔3后，氟化氢气体溶解于蒸馏水中。
在氟化氢气体溶解于水中瞬间即会释放大量的热量，但是由于氟化氢气化过程中吸收了水和氟化氢气体的热量，因此，溶解热的一部分有氟化氢溶液吸收，降低了热量大量释放导致的容器内部的温度突然升高带来的危险。
氟化氢气体逐渐进入吸收塔3中，吸收塔3中压力逐渐升高，与此同时，随着氟化氢气体的溶解于水中，吸收塔3内部的压力逐渐降低。氢氟酸溶液沉积于吸收塔3的的底部，通过读取吸收塔3外置的压力指示装置301来读取吸收塔内部的压力，从而推算出氟化氢气体溶解的量，从而来控制氟化氢溶解的量，实现氟化氢溶液的配置。氟化氢溶液的温度为78℃。
吸收塔3塔底已配置完成的氟化氢溶液，通过吸收塔3底部的卸料口输出，氢氟酸溶液输出时状态为T3＝78℃，P3＝242Pa，2880kg/h，氢氟酸溶液浓度为33.3％。
循环泵4将氢氟酸溶液经过冷却器5降低温度后返回至吸收塔3内，经过冷却器5后，其中一部分氢氟酸溶液再次输入至吸收塔3并与吸收塔3内的氟化氢溶液混和，输出状态为T4＝4℃，P4＝242Pa，2230kg/h，氢氟酸溶液浓度为33.3％。
其他部分经过排出阀6通过排出管路输出至收集容器内，排出状态T5为T5＝38℃，P5＝0.1MPa，1200kg/h，氢氟酸溶液浓度为33.3％。
实施例4
本实施例利用实施例1的装置配置了质量百分比浓度为50％氢氟酸溶液的方法。
配置前对实施例1所述的氟化氢配置的装置进行预处理，干燥蒸发器1和蒸发缓冲罐2内部的干燥，保证整个装置内处于密闭、真空状态。
将液态的氟化氢(200kg/h，P0＝2.0MPa、T0＝38℃)通过第二液体输入端201经蒸发缓冲罐2注入至蒸发器1的管程内，蒸馏水(800kg/h，P0'＝0.1MPa、T0'＝38℃)经第一液体输入端101同时注入至蒸发器1壳程内，蒸发器1内的条件为P1＝0.1MPa、T1＝38℃，液态的氟化氢在进入蒸发器1内后发生气化，使得蒸发器1内温度降低并吸收蒸馏水的能量使得壳程内的蒸馏水温度降低至5℃，氟化氢的温度至2℃。
氟化氢气体通过蒸发缓冲罐2的顶部的输出端输出并进入吸收塔3的底部的气体进口。氟化氢气体输出状态为400kg/h，P2＝242Pa，T2＝2℃。
降温后的蒸馏水通过蒸发器1的第一液体输出端102输入至吸收塔3顶部的液体入口，进入吸收塔3内部。蒸馏水输出状态为200kg/h，P2'＝242Pa，T2'＝5℃。
氟化氢气体和蒸馏水分别通过吸收塔的底部和顶部进入吸收塔3后，氟化氢气体溶解于蒸馏水中。
在氟化氢气体溶解于水中瞬间即会释放大量的热量，但是由于氟化氢气化过程中吸收了水和氟化氢气体的热量，因此，溶解热的一部分有氟化氢溶液吸收，降低了热量大量释放导致的容器内部的温度突然升高带来的危险。
氟化氢气体逐渐进入吸收塔3中，吸收塔3中压力逐渐升高，与此同时，随着氟化氢气体的溶解于水中，吸收塔3内部的压力逐渐降低。氢氟酸溶液沉积于吸收塔3的的底部，通过吸收塔3外置的压力指示装置301来读取吸收塔内部的压力，推算出氟化氢气体溶解的量，从而来控制氟化氢溶解的量，实现氟化氢溶液的配置。氟化氢溶液的温度为123℃。
吸收塔3塔底已配置完成的氟化氢溶液，通过吸收塔3底部的卸料口输出，氢氟酸溶液输出时状态为T3＝123℃，P3＝136Pa，6070kg/h，氢氟酸溶液浓度为50％。
循环泵4将氢氟酸溶液经过冷却器5降低温度后返回至吸收塔3内，经过冷却器5后，其中一部分氢氟酸溶液再次输入至吸收塔3并与吸收塔3内的氟化氢溶液混和，输出状态为T4＝2℃，P4＝136Pa，4470kg/h，氢氟酸溶液浓度为50％。返回至吸收塔内的氢氟酸溶液用于吸收吸收塔内未排产氢氟酸溶液的热量。
其他部分经过排出阀6通过排出管路输出至收集容器内，排出状态T5为T5＝38℃，P5＝0.1MPa，1600kg/h，氢氟酸溶液浓度为50％。
通过上述的实施例2-4可见，通过控制压力能够配置任意所需浓度的氢氟酸溶液，浓度范围包括质量百分比为0.1～100％，优选地为20～50％浓度范围，且配置过程无需人工操作，操作人员无需暴露在氟化氢和/或氢氟酸环境下，保障了操作人员的健康和安全。最重要的是，由于前期的氟化氢气化的吸热作用，降低了氟化氢和水的温度，使得两者溶解过程释放的热量得到转移，为安全生产进一步地提供了保障。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种氢氟酸溶液的配置方法，其特征在于，包括以下步骤，
（1）将液态氟化氢气化后并吸收氟化氢和液态水的能量，使氟化氢和水温下降至T0和T0'，T0和T0'的温度值为0~5℃；
（2）在将步骤（1）降温后的氟化氢气体和水在温度和压力值分别为T2、P2和T2'、P2'时输入至吸收塔内，在所述吸收塔内氟化氢气体溶于液态水中，氟化氢气体溶于水中形成氢氟酸溶液并释放热量，并通过控制所述吸收塔内部压力P4来实现气-液相平衡，以获得所需浓度的氢氟酸溶液；
（3）将配置完成的氢氟酸溶液从所述吸收塔排出，同时，多余的溶解热量经冷却器进行热交换后，最后排出至收集容器中；
其中，根据所需要的氢氟酸溶液浓度来设定所述吸收塔内的压力即为完成溶液配置时吸收塔内的压力P4，且P4=P2=P2'；
步骤（1）中液态的氟化氢气化在蒸发器中进行，氟化氢和液态水分别通过所述蒸发器的壳程和管程完成热量的交换；
气化后的氟化氢气体经所述吸收塔底部进入，液态水经所述吸收塔顶部进入，增加氟化氢和液态水的接触面积；
所述氢氟酸溶液配置装置包括由气化装置和吸收装置组成的密封体系；液态氟化氢和水分别注入所述气化装置且彼此不接触，且液态氟化氢能够在所述气化装置内气化，氟化氢气体和水温下降，并分别注入所述吸收装置内，氟化氢气体溶解于液态水中，形成氢氟酸溶液；所述吸收装置是能够实现液体对气体的吸收，并能够对内部压力调节的设备；
所述气化装置包括蒸发器和蒸发缓冲罐，所述蒸发器与所述蒸发缓冲罐为连通结构，压力相同；氟化氢和液态水分别通过所述蒸发器的壳程和管程完成热量的交换；
所述吸收装置为吸收塔，所述吸收塔分别与所述蒸发器和所述蒸发缓冲罐连接，氟化氢气体和液态水分别通过所述吸收塔底部和顶部输入至所述吸收塔内，完成溶液配置。
2.如权利要求1所述的氢氟酸溶液的配置方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（3）中，还包括至少一部分氢氟酸溶液返回所述吸收塔中来再次中和所述吸收塔中的溶解热。
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