کارآیی و کاربرد اسید هیدروفلوریک  در صنایع مختلف

هر یک از مواد و محصولات بسته به مشخصات و خصوصیات دارای یک سری کاربرد و قابلیت هستند که با واسطه آن‌ها می‌توان در بخش‌های مختلف صنعتی، پزشکی، دارویی و حتی ساختمانی از آن ها بهره برد. برای اسید شیشه نیز تعدادی کاربرد وجود دارد که در این قسمت به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.

• در صنعت شیمیایی به‌عنوان مواد اولیه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• در صنایع نفت، پتروشیمی و پالایشگاه‌ها کاربرد فراوانی دارد.
• نقش کاتالیزور شیمیایی در فرایند آلکیلاسیون را ایفا می‌کند.
• برای تولید بنزین با اکتان بالا از این اسید استفاده می‌شود. به‌منظور حکاکی روی شیشه و پولیش شیشه کاربرد دارد.
• در فرایندهای مهم هسته‌ای همچون تولید اورانیوم این اسید به‌کارگرفته می‌شود.
• برای تولید داروهای ضد درد و افسردگی در صنعت داروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• صنعت شوینده ها، لاستیک‌سازی و تولید لامپ‌های فلورسنت را پوشش می‌دهد.
• در صنعت معدن، پلیمر و ریخته گری استفاده می‌گردد.

• تحت عنوان افزودنی برای پیشران های موشک مایع کاربرد دارد.
• در آزمایش‌هایی همچون تعیین دی‌اکسید سیلیکون یعنی آزمایش‌های تحلیلی از این مواد استفاده می‌شود.
• در تصفیه کوارتز و استخراج فلزات اسید شیشه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• برای حل کردن نمونه‌های پودر سنگی پیش‌ از تجزیه و تحلیل کارایی دارد.
• در زمینه حل کردن آلاینده‌های سیلیسی و اکسید آهن در دیگ‌های بخار نقش مهمی را ایفا می‌کند.
• کاربردهای بسیار کاربرد بسیار مهمی در تولید ترکیبات فلوروکربن، پلیمرها، تفلون و فلوئور دارد.
• یک اکسنده و احیا کننده است.
•  به ‌منظور تجزیه سلول، میناکاری و گالوانیزه کردن کاربرد دارد.

ساختار شیمیایی اسید هیدروفلوریک

اسید هیدروفلوریک یا اسید اچ اف از هیدروهالیک اسید ها و به شکل یک اسید ضعیف شمرده می شود.

اسید هیدروفلوریک در حقیقت همان هیدروژن فلوراید محلول در آب است.

ساختار مولکولی آن از مولکول های دو اتمی تشکیل گردیده است که با استفاده از پیوند های هیدروژنی بسیار قوی به یکدیگر متصل شده اند.

همچنین باید چنین گفت که اسید هیدروفلوریک از توانایی واکنش پذیری زیادی با مواد شیمیایی مثل انواع سولفید ها و کربنات ها و فلزات و شیشه برخوردار است.

روش تولید اسید هیدروفلوریک

اگر نگاهی به تاریخچه تولید اسید هیدروفلوریک بیندازیم، برای اولین بار دانشمندی به اسم کارل ویلهام شیل در سال ۱۷۷۱ اسید هیدروفلوریک را کشف نمود.

اسید هیدروفلوریک را به شکل طبیعی و در فوران های آتشفشانی پیدا کرد.

در حال حاضر، این اسید را با تکنیک تای سنتزی گوناگون و در مقیاس صنعتی تولید می گردد.

به شکل کلی از ترکیبات گاز هیدروژن (H2) موجود در ترکیبات اسید سولفوریک با فلوئور (F2) موجود در ترکیبات فلورسپار، هیدروفلوریک اسید به وجود می اید.

در حالت کلی فلورسپار (CaF2) شامل گرید های زیر می است:

• سنگ های معدن خام با میزان ۲۵-۳۰ درصد
• میزان عیار متالورژی با میزان ۷۵-۸۲ درصد
• میزان درجه سرامیک با مقدار ۹۴-۹۶ درصد
• مقدار درجه اسید با میزان ۹۷ درصد
• مقداردرجه کریستالی با میزان ۹۹ درصد

در این میان گرید اسیدی بالاترین درخواست را به شکل ماده اولیه برای سنتز اسید هیدروفلوریک را دارد.

باید چنین گفت که ظرفیت تولیدات جهانی اسید هیدروفلوریک بالا تر از سه میلیون تن بوده می باشد.

به این صورت که واکنش به این صورت است که در ابتدا سنگ معدن را استخراج نموده و میزان ناخالصی ها را حذف می کنند تا فلورسپار موجود، شامل حداقل مقدار ۹۷ درصد فلوراید کلسیم بشود.

بعدا این فلورسپار گرید اسیدی را از بابت کشتی، راه آهن و جاده به کارخانجات تولیدات اسید هیدروفلوریک منتقل می گردد.

به این شکل که کلسیم فلوراید یا فلوئوریت معدنی (CaF2) را با اسید سولفوریک (H2SO4) با غلظت بالا در دمای حدودی ۲۶۵ درجه سانتی گراد ترکیب می گردد که در نتیجه اسید هیدروفلوریک ناخالص را تشکیل می دهد.

در این جهت خالص کردن فلوران، فرآیند تقطیر را درست می کند. باید چنین گفت که این عملیات در کوره های بزرگ لوله ای و در زمان واکنشی گرما گیر انجام می گردد.

CaF2 + H2SO4 → ۲HF + CaSO4

باید توجه داشت که همانطور که در واکنش بالا مشاهده کردیم، گاز هیدروژن فلوراید و کلسیم سولفات دو محصول دیگر ناشی از این واکنش می باشند. گاز هیدروژن فلوراید را برای عنوان گاز مایع جمع می کنند و ذخیره سازی دارند و یا آن را با آب رقیق سازی می کنند تا محلول های آبی اسید هیدروفلوریک را تولید نمایند.

نقش اسید هیدروفلوریک در پالایشگاه های نفت

در طو‌ل یک راه استاندارد برای پالایش نمودن نفت و به شکل فرآیند آلکیلاسیون، ایزوبوتان با آلکن هایی با جرم مولکولی بسیار کم و با وجود یک کاتالیزور به شکل اسیدی که از اسید هیدروفلوریک مشتق گردیده است، آلکیله می گردد.

شرح کارایی کاتالیزور ها به این شکل است که آلکن ها را پروتونه خواهد کرد تا کربوکاتیون های واکنشی تولید شود و در نتیجه ایزوبوتان را در حین یک واکنش دو فازی آلکیله می سازند.

سمیت اسید هیدروفلوریک

برای تولید کنندگان و کاربران اسید هیدروفلوریک، ایمنی یکی از فاکتور های اصلی و تعهد مراقبت، از مسئولیت نگهداری آن ها است، چون یک اسید قوی و به شدت خورنده می باشد.

 به علت ویژگی منحصر به فرد اسید هیدروفلوریک، محصولات تولید شده از آن ها برای زندگی روزمره ما بسیار ضروری هستند. تمامی آنها احتیاج به انتقال از کارخانه های تولیدی به محل مشتریان را دارند.

 داشتن ایمنی از قبل پیش بینی شده، با توجه به کیفیت بسیار زیاد مخازن مورد استفاده در حمل و نقل مواد از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشد و با توجه به مقررات وضع شده بین المللی  در رابطه با طراحی و ساخت مخازن از فولاد، می بایست مخازن از بالاترین سطح ایمنی  برخوردار باشند.

در حال حاضر، واحدهای تولیدی به صورت مرتب توسط نهادهای مستقل مورد بازرسی قرار می گیرند.

آنقدر اسید هیدروفلوریک سمی و‌خطرناک است که می بایست هر فردی که کوچکترین تماسی با آن دارد، آموزش لازم را دیده باشد.

اسید هیدروفلوریک در چه مخازنی نگهداری می شود

همواره یکی از پر تکرار ترین سوالاتی که پرسیده می شود این است که اسید هیدروفلوریک را در چه نوع مخزنی باید نگهداری کرد؟

به این نکته دقت کنید که مخزن نگهداری اسید باید از مواد ضد خوردگی ساخته شود و از دوام و ماندگاری بالایی هم برخوردار باشد.

 البته می‌شود با بررسی دقیقی از مقدار غلظت و رقیق بودن اسید نسبت به انتخاب مخزن مناسب اقدام کرد، در حال حاضر، مخازن زیادی از جنس ضد اسید پلی اتیلن تولید می شوند که برای ذخیره این اسید بسیار مناسب می باشد.

این محصولات دارای قیمت خوبی هستند و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می باشند، در نتیجه خیلی زود جایگزین مخازن گران قیمت استیل ضد زنگ شده اند.

و همین طور عملکرد بسیار مناسبی را از خود نشان می‌دهند.

چنان چه اسید هیدروفلوریک در ظروف یا مخازن مناسب با اتصالات مناسب ذخیره نشود، عمل خورندگی پیش می آید و ترتیب ساختار مخزن با خطر مواجه خواهد شد و احتمال دارد که مخازن سوراخ شوند و حتی موجب شکستگی ظرف و مخزن نگهدارنده اسید شود، در نتیجه این موضوع علاوه بر خطرناک بودن آن باعث ایجاد هزینه‌های مالی زیادی می‌شود.

همچنین برای سلامتی افراد هم مشکل پیش می آید،  بنابراین احتیاج است که تا در زمان ارزیابی یک مخزن اسید هیدروفلوریک، نه تنها میزان رقیق شدگی آن بررسی شود، بلکه بعد از ترکیب پذیری محلول باید مقدار گرمای آزاد شده واکنش شیمیایی نیز ارزیابی شود.

بهترین مخزن برای نگهداری اسید هیدروفلوریک

برای نگهداری از اسید هیدروفلوریک از مخزن پاستونیک استفاده می کنند که از جنس پلی اتیلن HDPE ساخته شده است.

طراحی آن به گونه ای می باشد که می تواند به خوبی این اسید بسیار خورنده را ذخیره و نگهداری کند، بدون این که آسیبی ببیند.

این نوع مخزن از مقاومت خوبی در برابر فشار ناشی از چگالی بالا برخوردار است، در طراحی و ساخت مخزن اسید هیدروفلوریک، تمامی اصول و قواعد و‌ استاندارد های کافی،  انجام شده است تا جدا از کیفیت بالا بتواند به خوبی از این اسید نگهداری کند.

چرا اسید فلوریدریک را در ظروف پلاستیکی نگهداری میکنند

به دلیل این که واکنش شدید اسید فلوریدریک با شیشه این اسید قوی را در ظروف پلاستیکی نگه می دارند و همین طور اسید شیشه به خاطر میزان حساسیت بالای آن نباید در مقابل نور خورشید گذاشته شود و بسیار این امر خطرناک است.

عوارض استفاده از اسید هیدروفلوریک برای سلامتی

هیدروژن فلوراید به آسانی از طریق پوست به بافت های زیر پوست می رود و موجب می شود که آن ها شروع به تخریب کنند.با توجه به آمار های سوختگی شدت مسمومیت و سوختگی ناشی از آن به میزان سن، میزان قرار گرفتن در شرایط مسمومیت و شرایط پزشکی در گذشته فرد وابسته است. تنفس اسید شیشه به بافت ریه ها آسیب زیادی و مخربی می رساند و سبب تورم شدید و تجمع مایع شدیدی در ریه ها می گردد.

تماس این ماده مخرب با پوست هم موجب سوختگی های شدید می شود که پس از گذشت چندین ساعت ایجاد می گردد و زخم های پوستی خطرناکی را تشکیل می دهد. کمترین مقدار خوردن از این ماده سمی می تواند موجب آسیب های جدی و شدیدی به اندام های داخلی گردد و حتی کشنده نیز است.

آسیب هایی که به نوک انگشتان وارد می شود و ناشی از اسید هیدروفلوریک است، منجر به درد مداوم و شدید، نابودی استخوان ها، و آسیب به اساس ناخن ها می شود. همین طور قرار گیری چشم ها در برابر این اسید بسیار خطرناک باعث از بین رفتن بینائی طولانی یا دائمی در فرد آسیب دیده می شود. اکثر بیمارانی که به شکل ارتباط پوستی با این اسید خطرناک در ارتباط هستند، فورا احساس درد را ندارند و درد شدید در موضع بعد از گذشت چندین ساعت پدیدار می گردد.

گاهی اوقات هم حتی امکان دارد که دوازده الی بیست و چهار ساعت زمان بگذرد تا علائم جدی شوند. اگر اسید هیدروفلوریک ریخته شده بر روی بدن انسان به سرعت خنثی سازی نشود، تخریب بافت ممکن است برای روزها ادامه دار باشد و منجر به از بین رفتن کامل اندام یا مرگ انسان گردد.