CN102689877B - 一种制备氟化氢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备氟化氢的方法，包括：(1)将氟化铵晶体与浓硫酸加入反应器，进行酸解反应，反应产生的粗氟化氢气体从反应器上部的氟化氢气体出口导出;(2)反应后液进入解析器下方的列管加热器，通蒸汽间接加热解析，溶解在反应液中的氟化氢大量被解析挥发出来，经过解析器顶部的氟化氢气体出口导出，从与反应器上部的粗氟化氢气体混合；解析液为NH4HSO4溶液，经浓缩结晶生产NH4HSO4产品；(3)混合的粗氟化氢气体送至精制工序进行常规净化、冷凝、精馏即得到纯度为99.7％以上的无水氢氟酸。用本方法可生产高纯度无水氢氟酸产品，工艺简单，能耗低，操作安全可靠，易于实现连续生产。适用于磷肥企业氟资源综合利用。
Description
技术领域
本发明涉及含氟化合物，具体而言涉及氟化氢，特别涉及制备氟化氢的方法。
背景技术
众所周知，在磷化工行业生产加工过程中会产生大量的含氟气体，如不加以回收利用，会导致严重的环境污染，而且造成氟资源的浪费。目前以磷矿石为原料生产湿法磷酸磷肥时产生的含氟气体，大部分经水吸收处理后得到氟硅酸。回收利用这部分氟硅酸，不仅有利于治理氟污染，而且有利于萤石资源的保护，更有利于氟资源的有效利用。
近年来，以磷肥副产氟硅酸为原料生产无水氟化氢技术受到了国内外学者的普遍关注，中国专利中已有一些技术方案，例如2006100511784号《一种氟化铵盐的液相酸解方法》和200810068661.2号《从无机氟化物与硫酸的酸性混合物制备氟化氢的方法》 。但是上述方案中，由氟化铵盐和硫酸酸解反应制取氟化氢的方法只进行了实验室的工艺研究，未说明实现这一过程的工业化途径；（2）由于采用了液相酸解的方法，反应挥发的大量氟化氢其他溶解在液相中，致使氟化氢气体纯度不高，含水量大，为后续的精馏分离造成了很大的困难，气体经精馏分离只能得到浓度为40％的氢氟酸；（3）在酸解反应过程中，氟化氢会大量溶解在液相，造成了氟挥发率的降低，从而降低了整个流程的氟化氢产率。目前尚无氟化氢工业化生产方法的专利申请件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备氟化氢的方法，以克服现有技术存在的缺点，实现氟化氢产品的连续生产。
为了实现上述目的，发明人通过大量的探索性试验、对比试验、条件试验和工业化验证试验，从而完成了本发明。发明人提供的制备氟化氢的方法包括：
(1) 将氟化铵晶体与浓硫酸加入反应器，进行酸解反应,酸解反应方程式如下：
NH4F+H2SO4=HF↑+NH4HSO4+Q
式中Q为热量；
反应产生的粗氟化氢气体从反应器上部的氟化氢气体出口导出;
(2) 反应后液进入解析器下方的列管加热器，通蒸汽间接加热解析，溶解在反应液中的氟化氢大量被解析挥发出来，经过解析器顶部的氟化氢气体出口导出，从与反应器上部的粗氟化氢气体混合；解析液为NH4HSO4溶液，经浓缩结晶生产NH4HSO4产品；
(3) 混合的粗氟化氢气体送至精制工序进行常规净化、冷凝、精馏即得到纯度为99.7％以上的无水氢氟酸。
上述方法的第一步中，所述氟化铵晶体的纯度以质量分数计为95％以上，浓硫酸的质量分数为98％；所述反应为放热反应，在常压下进行，无需加热，控制反应温度为100℃左右，反应时间2-30min。
上述方法的第二步中，所述蒸气的温度为120℃，加热蒸汽进口安装在列管加热器侧面上方，废蒸汽与冷凝液出口安装在列管加热器侧面下方，蒸气与循环液逆流进行热交换。
上述方法中的解析器附有循环液管，其底部安装有残液排放管，用以排放管内残液；解析器的器身安装有一副线管道，上端接入解析器，下端接入残液排放管，用以排放器内残液。
用本发明方法可以生产纯度99.7％以上的无水氢氟酸产品，工艺简单，能耗低，操作安全可靠，易于实现连续生产。适用于大型磷肥企业氟资源的综合利用。
附图说明
图1为本发明方法的工艺示意图。图中：1为反应器，2为解析器，3为列管加热器，4为循环液管，5为蒸汽进口，6为废蒸汽与冷凝液出口。
具体实施方式
实施例
某公司1000吨/t无水氢氟酸工业化示范装置采用本方法，原料氟化铵晶体来自上一工段，纯度为92%，采用98%浓硫酸，通过控制酸解反应时间、温度、反应加料速度等工艺条件，产出纯度为99.94%的无水氟化氢，产品质量达到国家一级品标准，单程氟实际转化率提高60%，单位物耗和能耗均低于传统萤石法工艺技术。自建成以来，经过反复试验摸索，装置连续稳定运行，产品可以作为国家一级品直接出售，或是进一步加工成下游高附加值氟化工产品，残液则可以进一步加工成高附加值的氟化氢铵产品。
Claims (4)
1.一种制备氟化氢的方法，其特征包括：
(1)将氟化铵晶体与浓硫酸加入反应器，进行酸解反应，反应产生的粗氟化氢气体从反应器上部的氟化氢气体出口导出;
(2)反应后液进入解析器下方的列管加热器，通蒸汽间接加热解析，溶解在反应液中的氟化氢大量被解析挥发出来，经过解析器顶部的氟化氢气体出口导出，从与反应器上部的粗氟化氢气体混合；解析液为NH4HSO4溶液，经浓缩结晶生产NH4HSO4产品；
(3)混合的粗氟化氢气体送至精制工序进行常规净化、冷凝、精馏即得到纯度为99.7％以上的无水氢氟酸。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于第一步中，所述氟化铵晶体的纯度以质量分数计为95％以上，浓硫酸的质量分数为98％；所述反应为放热反应，在常压下进行，无需加热，控制反应温度为100℃，反应时间2-30min。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于第二步中，所述蒸气的温度为120℃，加热蒸汽进口安装在列管加热器侧面上方，蒸汽与冷凝液出口安装在列管加热器侧面下方，蒸气与循环液逆流进行热交换。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于方法中的解析器附有循环液管，其底部安装有残液排放管，用以排放管内残液；解析器的器身安装有一副线管道，上端接入解析器，下端接入残液排放管，用以排放器内残液。
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