CN102001628A - 一种以硫酸氢铵和氟铵盐为原料制备氟化氢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以硫酸氢铵和氟铵盐为原料制备氟化氢的方法，具体步骤如下：首先把硫酸氢铵加热到熔融状态，熔融温度控制在115℃～200℃；再往硫酸氢铵熔液里添加氟铵盐，二者发生化学反应，反应温度控制在220℃以下，其产物为氟化氢气体与硫酸铵固体；其中产物硫酸铵固体通过热解器，被分解为氨气和硫酸氢铵，热解温度控制在230℃～350℃；硫酸氢铵返回到反应系统做原料。本发明具有生产成本低廉，工艺路线合理，没有副产品，设备简单且容易实现工业化生产的优点。

Description

一种以硫酸氢铵和氟铵盐为原料制备氟化氢的方法

技术领域

本发明涉及一种氟化氢的制备方法，更具体地说是一种由硫酸氢铵和氟铵盐来制造氟化氢的方法。

背景技术

氟化氢是氟化工的基础原料，分子式HF；氟化氢以及它的水溶液可用于制造有机或无机氟化物，如氟碳化合物、各种氟致冷剂、氟树脂、氟化铝、氟化钾、冰晶石等，可用于玻璃蚀刻、电镀、陶瓷处理、石油工业催化剂、磨沙灯泡制造、金属铸件除砂、石墨灰份去除、金属清洗(黄铜、不锈钢)和半导体(锗、硅)制造等；也是制造元素氟的主要原料。

氟化氢的传统生产方法是以萤石粉和硫酸为原料，经加热生成氟化氢气体；但由于萤石资源越来越紧缺，此工艺不仅成本高，而且还将因资源因素受到限制。

专利号200310104113.8《一种磷肥副产物综合利用的方法》，把磷肥生产的含氟尾气，制成固体氟化氢铵，固体氟化氢铵与硫酸在高温下反应，生成的氟化氢气体和硫酸氨盐，氟化氢气体经净化、吸收得到氢氟酸，或经净化、冷凝得到无水氟化氢；硫酸铵与硫酸氢铵的混合物再与碳酸氢铵或经气化后的液氨，在一混合器内混合，经熟化、粉碎后，得到肥料级硫酸铵产品。该专利小试成功，工业化生产却由于设备问题不能进行。专利申请号200610017815.6《一种生产氢氟酸的方法》，以氟化铵或氟化氢铵和硫酸为原料，将氟化铵或氟化氢铵与硫酸按摩尔比2∶1的配比在反应釜内混合反应，产生的气体经冷凝净化或吸收得到无水氢氟酸或有水氢氟酸的，反应产生的固体为硫酸铵产品。专利申请号200610017811.8《生产氢氟酸的方法》，以氟化铵或氟化氢铵和硫酸为原料，将氟化铵或氟化氢铵与硫酸按摩尔比1∶1的配比在反应釜内混合反应，产生的气体经冷凝净化或吸收得到无水氢氟酸或有水氢氟酸的，反应产生的液体经冷却结晶后为硫酸氢铵产品。

以上几种方法都是把氟化铵或氟化氢铵与硫酸进行反应来产生氟化氢气体。其缺陷是硫酸与氨都变成了低价值的硫酸铵或硫酸氢铵，消耗了宝贵的原料，使得氟化氢或氢氟酸的生产成本增高；而且固体产物硫酸铵或硫酸氢铵中含有较高的氟盐，必须经过特殊处理后才能成为硫酸铵产品，处理过程消耗能源和资源，并有可能产生环境污染。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种生产成本低廉，工艺路线合理，没有副产品，设备简单且容易实现工业化生产的氟化氢制备方法，该方法以硫酸氢铵和氟铵盐为原料，生产无水氟化氢或有水氢氟酸。

本发明采用的技术方案如下：一种以硫酸氢铵和氟铵盐为原料制备氟化氢的方法，具体步骤如下：首先把硫酸氢铵加热到熔融状态，熔融温度控制在115℃～200℃；再往硫酸氢铵熔液里添加氟铵盐，二者发生化学反应，反应温度控制在220℃以下，其产物为氟化氢气体与硫酸铵固体；其中产物硫酸铵固体通过热解器，被分解为氨气和硫酸氢铵，热解温度控制在230℃～350℃；硫酸氢铵返回到反应系统做原料。

本发明的一种以硫酸氢铵和氟铵盐为原料制备氟化氢的方法中通过热解器分解硫酸铵固体时产生的氨气，经过吸收、冷凝成为液氨产品；或直接输送到生产氟铵盐的工序，作为氟铵盐的原料。

本发明的一种以硫酸氢铵和氟铵盐为原料制备氟化氢的方法，其反应系统中的氟铵盐是氟化铵(NH₄F)、氟化氢铵(NH₄HF₂)、三氟氢铵(NH₄H₂F₃)、四氟氢铵(NH₄H₃F₄)、五氟氢铵(NH₄H₄F₅)中的一种或几种的混合物。

本发明所提供的制备方法，主要涉及到的化学反应原理如下：

a.硫酸氢铵和氟化铵反应，生成氟化氢和硫酸铵：

NH₄HSO₄+NH₄F→HF↑+(NH₄)₂SO₄

b.硫酸氢铵和氟化氢铵反应，生成氟化氢和硫酸铵：

NH₄HSO₄+NH₄HF₂→2HF↑+(NH₄)₂SO₄

c.硫酸氢铵和三氟氢铵反应，生成氟化氢和硫酸铵：

NH₄HSO₄+NH₄H₂F₃→3HF↑+(NH₄)₂SO₄

d.硫酸氢铵和四氟氢铵反应，生成氟化氢和硫酸铵：

NH₄HSO₄+NH₄H₃F₄→4HF↑+(NH₄)₂SO₄

e.硫酸氢铵和四氟氢铵反应，生成氟化氢和硫酸铵：

NH₄HSO₄+NH₄H₄F₅→5HF↑+(NH₄)₂SO₄

f.硫酸铵分解为硫酸氢铵和氨气：

(NH₄)₂SO₄→NH₄HSO₄+NH₃↑

本发明具有以下有益效果：

1、工艺路线合理，装备要求低，容易实现工业化生产；

2、设备简单，投资省；操作简单；

3、没有副产品，氟化氢生产成本低廉；最大限度实现了节能降耗；

4、本技术还可用于磷肥企业副产的氟硅酸或含氟尾气的利用，特别是以氟硅酸制取的氟化铵或氟化氢铵或二者的混合物作为本发明的原料来生产氟化氢，可把氟硅酸通过制备氟铵盐分离掉二氧化硅，再通过本发明，置换出氟化氢，而不产生其它副产品；制备氟铵盐时加入的氨有效成份，以及置换氟化氢时加入的硫酸氢铵，都在生产系统内循环重复使用。因此，本技术对资源综合利用、环境保护、增加经济效益，可起到重要作用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下列结合具体的实施例详细说明本发明，但不限于下列具体的实施例。下列实施例的工艺流程图如图1所示。

实施例一：

1、以硫酸氢铵、氟化铵为原料。

2、加热硫酸氢铵320kg至熔融，熔融温度控制在115℃～200℃。缓慢加入氟化铵104kg，控制反应温度在220℃以下，反应得到的产物为氟化氢气体与硫酸铵固体；产生的氟化氢气体净化后，冷凝，成为氟化氢液体。最终得到氟化氢液体53kg，硫酸铵368.5kg。

3、把反应得到的产物硫酸铵固体加热，热解温度控制在230℃～350℃，分解为硫酸氢铵和氨气，硫酸氢铵返回到步骤2中做原料；氨气用18％的氟硅酸吸收，用于生产氟化铵。

实施例二：

1、以硫酸氢铵、氟化铵为原料。

2、加热硫酸氢铵320kg至熔融，熔融温度控制在115℃～200℃。缓慢加入氟化铵104kg，控制反应温度在220℃以下，反应得到的产物为氟化氢气体与硫酸铵固体；产生的氟化氢气体净化后，用水吸收为有水氢氟酸。最终得到40％的有水氢氟酸132.5kg，硫酸铵368.5kg。

3、把反应得到的产物硫酸铵固体加热，热解温度控制在230℃～350℃，分解为硫酸氢铵和氨气，硫酸氢铵返回到步骤2中做原料；氨气用18％的氟硅酸吸收，用于生产氟化铵。

实施例三：

1、以硫酸氢铵、氟化氢铵为原料。

2、加热硫酸氢铵207kg至熔融，熔融温度控制在115℃～200℃。缓慢加入氟化氢铵102kg，控制反应温度在220℃以下，反应得到的产物为氟化氢气体与硫酸铵固体；产生的氟化氢气体净化后，冷凝，成为氟化氢液体。最终得到氟化氢液体68.5kg，硫酸铵238.2kg。

3、把反应得到的产物硫酸铵固体加热，热解温度控制在230℃～350℃，分解为硫酸氢铵和氨气，硫酸氢铵返回到步骤2中做原料；氨气用18％的氟硅酸吸收，用于生产氟化氢铵。

实施例四：

1、以硫酸氢铵、氟化铵和氟化氢铵的混合物为原料，混合物中氟化铵重量比占85％，氟化氢铵占15％。

2、加热硫酸氢铵292kg至熔融，熔融温度控制在115℃～200℃。缓慢加入氟化铵和氟化氢铵的混合物100kg，控制反应温度在220℃以下，反应得到的产物为氟化氢气体与硫酸铵固体；产生的氟化氢气体净化后，冷凝，成为氟化氢液体。最终得到氟化氢液体53.4kg，硫酸铵336.2kg。

3、把反应得到的产物硫酸铵固体加热，热解温度控制在230℃～350℃，分解为硫酸氢铵和氨气，硫酸氢铵返回到步骤2中做原料。氨气用18％的氟硅酸吸收，用于生产氟铵盐。

Claims (3)

1.一种以硫酸氢铵和氟铵盐为原料制备氟化氢的方法，其特征在于具体步骤如下：首先把硫酸氢铵加热到熔融状态，熔融温度控制在115℃～200℃；再往硫酸氢铵熔液里添加氟铵盐，二者发生化学反应，反应温度控制在220℃以下，其产物为氟化氢气体与硫酸铵固体；其中产物硫酸铵固体通过热解器，被分解为氨气和硫酸氢铵，热解温度控制在230℃～350℃；硫酸氢铵返回到反应系统做原料。

2.根据权利要求1所述的一种以硫酸氢铵和氟铵盐为原料制备氟化氢的方法，其特征在于：通过热解器分解硫酸铵固体时产生的氨气，经过吸收、冷凝成为液氨产品；或直接输送到生产氟铵盐的工序，作为氟铵盐的原料。

3.根据权利要求1所述的一种以硫酸氢铵和氟铵盐为原料制备氟化氢的方法，其特征在于：反应系统中的氟铵盐是氟化铵(NH₄F)、氟化氢铵(NH₄HF₂)、三氟氢铵(NH₄H₂F₃)、四氟氢铵(NH₄H₃F₄)、五氟氢铵(NH₄H₄F₅)中的一种或几种的混合物。

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