CN101066767A - 一种湿法生产氟化氢铵工艺及设备的改进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种湿法生产氟化氢铵工艺及设备的改进方法,包括以下几个步骤:先将一定量的母液打入塑制带冷却盘管反应釜中,再将氨气与无水氟化氢同时通入反应釜中进行反应,直至反应到达终点;再将一定量的母液打入结晶釜中并预热,开启结晶釜搅拌,再将反应好的物料放入结晶釜中,缓慢降温结晶;待物料温度降至常温完全结晶后,放入离心机脱水后再经烘干得到期成品;整个生产系统尾气用母液吸收回用。此方法合成氟化氢铵具有操作方便、收率高、产品质量好、能耗低、结晶颗粒均匀、设备安全性好且使用寿命长、污染小等优点。

Description

一种湿法生产氟化氢铵工艺及设备的改进方法
技术领域
本发明涉及一种氟化氢铵的生产方法,特别是一种湿法生产氟化氢铵工艺及设备的改进方法。
背景技术
氟化氢铵主要用于铝合金的表面处理、化学试剂、玻璃蚀刻剂(常与氢氟酸并用)、发酵工业消毒剂、防腐剂、从氧化铍制金属铍的溶剂以及硅素钢板的表面处理,还用于制造陶瓷和镁合金等。氟化氢铵在工业中应用广泛,具有广阔的市场前景。
氟化氢铵的生产方法有湿法和干法两种。干法是由气态氨和纯氟化氢气体直接合成而得,干法生产成本较高。湿法是以氢氟酸和液氨为原料合成,具有生产设备简单、操作方便、易于控制等优点。在工业上通常采用湿法进行生产。
传统湿法生产氟化氢铵采用在敞开式塑料桶或塑料槽内结晶,这种生产方式存在以下几个问题:一是传热效果欠佳;二是由于结晶时需人工搅拌,安全性较差;三是由于没有对结晶速度进行控制及搅拌不匀,结晶颗粒粗细不均,影响产品质量;四是尾气未加以回收,造成环境污染严重、原料消耗高。
关于湿法生产氟化氢铵的工艺及设备的改进方法,目前还没有相关文献进行报道。
发明内容
为了解决合成氟化氢铵生产工艺中存在的上述问题,本发明的目的是提供一种消耗低、污染小、产品质量好、粒度均匀、不易结块、设备安全性好、使用寿命长的湿法生产氟化氢铵工艺及设备的改进方法,本发明的理论依据如下:1、NH3+H2O→NH4OHNH4OH+2HF→NH4HF2+H2ONH4OH+NH4HF2→2NH4F+H2O以上反应为酸碱中和反应,操作中接近终点时用刚果红试剂测定,至试剂刚呈棕色为终点,此时停止通氨气,并用酸碱滴定测得酸度是否在控制范围内。过量的氨气与氟化氢铵反应生成氟化铵。
2、反应好的物料放入结晶釜,进行缓慢降温。由于氟化氢铵的溶解度随着温度的降低而减小,因此可以利用降温析出氟化氢铵晶体。在连续搅拌的作用下颗粒均匀并呈椭圆状。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案,它主要由反应釜、结晶釜、离心机、母液池、母液泵组成生产工艺系统,具体包括以下几个步骤:一、反应合成:将母液池中的母液经母液泵打入反应釜中至1/3~1/2液位,第一次反应用去离子水配制饱和氟化氢铵溶液于母液池中,再将氨气NH3与无水氢氟酸AHF一起按一定的速率缓慢地通入反应釜中,并用冷却水控制反应温度,反应压力为常压,AHF通完后继续通NH3,直至反应到达终点;
二、结晶过程:将母液池中的母液经母液泵打入结晶釜中,至1/4~1/2液位并开启搅拌,通过结晶釜中的冷却夹套通入热水将结晶釜中的母液预热至50~100℃,再将反应釜中反应好的物料放入结晶釜中,然后在结晶釜中的冷却夹套通入冷却水,将结晶釜中的物料缓慢降温进行结晶,通过冷却水控制降温速度,待物料温度降至常温后,将物料放入离心机进行脱水,再经烘干得到成品。
三、尾气回收:整个生产过程中产生的尾气排至吸收系统,用一定温度的母液循环吸收后回用,循环液温度控制30~60℃。
反应釜加入氨气与无水氢氟酸的摩尔配比控制在0.5~0.6。
所述反应釜的反应温度控制在50~110℃。
所述反应釜的反应终点PH值控制在2~5。
所述结晶釜中物料的结晶降温速度控制在0~4℃/h。
所述的反应釜采用带冷却盘管的塑制反应釜。
所述结晶釜采用钢制内衬PE、带冷却夹套、密闭式的结晶釜。
采用上述工艺及设备后,有以下几个优点:一是消耗低;二是污染小;三是结晶设备传热效果好、使用寿命长;四是产品质量好,粒度均匀;五是操作方便,劳动强度低,安全性高。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
图1所示为湿法生产氟化氢铵的工艺及设备改进方法的工艺流程简图,下面结合具体实施方案对本发明简述如下:将母液池4中的母液经母液泵5打入带冷却盘管的3m3塑制反应釜1中至1/3~1/2液位,第一次反应用去离子水配制饱和氟化氢铵溶液于母液池4中,再将NH3与AHF一起分别以50Kg/h、280Kg/h的速率缓慢地通入反应釜1中,控制氨气与无水氢氟酸的摩尔配比0.5~0.6,并用冷却水量控制反应温度50~110℃,反应压力为常压。AHF通完后继续通NH3,直至反应到达终点,反应过程中随时用刚果红试剂测定,至试剂刚呈棕色为终点,此时停止通NH3。
将母液池4中的母液经母液泵5打入5m3结晶釜2中,至1/4~1/2液位并开启搅拌,往结晶釜2的冷却夹套中通入热水将母液预热至50~100℃,再将反应釜1中反应好的物料放入钢制内衬PE、带冷却夹套、密闭式的结晶釜2中,然后往结晶釜2的冷却夹套中通入冷却水,缓慢降温进行结晶,通过控制冷却水量来控制降温速度在0~4℃/h。待物料温度降至常温后,将物料放入离心机3进行脱水,再经烘干得到成品。
整个生产过程中产生的尾气排至吸收系统,用一定温度的母液循环吸收后回用,循环液温度控制30~60℃。
实施例1依上述工艺流程及步骤,往反应釜1通入900Kg AHF、390KgNH3,反应温度95℃,反应终点PH值为3.2时,结晶釜2中母液温度80℃,降温速度1~2℃/h。得到的氟化氢铵产品产量、质量和消耗情况见表一。
表一
实施例2按实施例1的操作步骤,反应终点PH值为2、3、4、5四个条件,其它条件不变时,所氟化氢铵产品产量、质量和消耗情况见表二。
表二
结论:其它条件不变,改变反应终点PH控制值时,产品的外观无变化;随着反应终点PH控制值的增大,产量减小,主含量降低,AHF酸耗降低,NH3消耗升高;因此反应终点PH值最好控制在3~4。
实施例3按实施例1的操作步骤,控制结晶降温速度0~1、1~2、2~3、3~4℃/h四个条件,其它条件不变时,所得氟化氢铵产品产量、质量和消耗情况见表三。
表三
结论:改变结晶降温速度,对产品的产量、主含量、原料消耗无影响;但随着降温速度加快,产品细度不均,易结块,形状不一,且结晶釜易结壁。因此降温速度最好控制在0~2℃/h。

Claims (7)

1.一种湿法生产氟化氢铵工艺及设备的改进方法,其特征是:它主要由反应釜(1)、结晶釜(2)、离心机(3)、母液池(4)、母液泵(5)组成生产工艺系统,具体包括以下几个步骤:一、反应合成:将母液池(4)中的母液经母液泵(5)打入反应釜(1)中至1/3~1/2液位,再将氨气(NH3)与无水氢氟酸(AHF)一起缓慢地通入反应釜(1)中,并用冷却水控制反应温度,反应压力为常压,AHF通完后继续通NH3,直至反应到达终点;二、结晶过程:将母液池(4)中的母液经母液泵(5)打入结晶釜(2)中,至1/4~1/2液位并开启搅拌,将结晶釜(2)中的母液预热至50~100℃,再将反应釜(1)中反应好的物料放入结晶釜中,然后结晶釜中的物料缓慢降温进行结晶,通过冷却水控制降温速度,待物料温度降至常温后,将物料放入离心机(3)进行脱水,再经烘干得到成品。三、尾气回收:整个生产过程中产生的尾气排至吸收系统,用一定温度的母液循环吸收后回用,循环液温度控制30~60℃。
2.根据权利要求1所述的一种湿法生产氟化氢铵工艺及设备的改进方法,其特征是:所述反应釜加入氨气与无水氢氟酸的摩尔配比控制在0.5~0.6。
3.根据权利要求1所述的一种湿法生产氟化氢铵工艺及设备的改进方法,其特征是:所述反应釜的反应温度控制在50~110℃。
4.根据权利要求1所述的一种湿法生产氟化氢铵工艺及设备的改进方法,其特征是:所述反应釜的反应终点PH值控制在2~5。
5.根据权利要求1所述的一种湿法生产氟化氢铵工艺及设备的改进方法,其特征是:所述结晶釜中物料的结晶降温速度控制在0~4℃/h。
6.根据权利要求1所述的一种湿法生产氟化氢铵工艺及设备的改进方法,其特征是:所述的反应釜采用带冷却盘管的塑制反应釜。
7.根据权利要求1所述的一种湿法生产氟化氢铵工艺及设备的改进方法,其特征是:所述的结晶釜采用钢制内衬PE、带冷却夹套、密闭式的结晶釜。
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