CN103435069B - 一种连续性生产氟化氢铵的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种连续性生产氟化氢铵的方法。在装有氟化氢铵母液的反应罐中按NH3:HF摩尔比1:2.0~3.0通入氨气和氟化氢气体,反应物料温度控制在100~200℃,控制反应物料中水分含量在0.1~10wt%;反应物料通入到结晶设备中进行冷却结晶,结晶完的物料再经烘干,筛分得成品。本发明的方法,操作简便,易于实现工业化,解决了现有工艺存在的劳动强度大,操作环境差,生产周期长等问题。

Description

一种连续性生产氟化氢铵的方法
技术领域
[0001] 本发明公开了一种连续性生产氟化氢铵的方法,属于氟化工技术领域。
背景技术
[0002] 目前氟化氢铵的生产方法分为液相法和气相法,其中以液相法为主。液相法为一 种间歇式生产方法,其步骤为氨气与氟化氢通入到溶液中,在溶液中发生反应,反应后的物 料在结晶桶中自然冷却结晶或结晶釜中循环水降温结晶,结晶物料再经粉碎机、烘干机得 到合格产品。这一方法在冷却结晶的过程中,以结晶桶结晶的方式,由于自然冷却时间长导 致生产周期较长,工作环境差,劳动强度大,需耗费大量的人力物力;结晶釜结晶虽能减轻 部分劳动轻度,改善工作环境,但还存在生产周期长,结晶釜出料困难,且结晶设备极易损 坏。气相法的步骤为经预热好的氨气和氟化氢进入反应器进行反应,反应得到的氟化氢铵 进入冷却器,在冷却器中冷却得到产品。这一方法操作虽然简便,但能耗很高,反应不易控 制,且得到的产品极易结块,影响使用。
[0003] 中国专利文件CN02101933. 9公开了一种氟铵盐的直接合成法,是将氟化氢以液 态先置入反应釜内,再向反应釜内通氨气,氨气在反应釜内与氟化氢的液体直接产生化学 反应而生成氟铵盐。中国专利文件CN200310104114. 2报道了一种氟化氢铵的制备方法,该 方法以3〜14%的氟化氢铵溶液吸收磷肥生产的副产物含氟尾气,得到8〜32%的氟硅酸 铵溶液。在氟硅酸铵溶液或磷肥生产的另一副产物氟硅酸中加入铁屑或铁盐,以除去其中 的磷;加入气化后的液氨或氨水或碳酸氢氨,经过滤、洗涤,除去二氧化硅沉淀;氟化铵溶 液部分回磷肥吸收系统,然后经浓缩、干燥,即得产品。中国专利申请CN200710009236. 1中 公开了一种气相法生产氟化氢铵的工艺,该工艺包括:氟化氢气体与氨气以2:1的摩尔比 分别从储罐经管道输送到反应器进行反应,反应温度控制在260°C左右;反应得到的氟化 氢铵气体与鼓风机输送的大量温室气流急剧混合,迅速冷却形成粉末状固体颗粒;经旋风 分离器分离,在底部沉淀进入氟化氢铵储槽。中国专利申请CN201010624793. 6公开了一种 无水氟化氢铵的生产方法,包括步骤:用有水氢氟酸或无水氟化氢与液氨在反应釜内反应, 生成氟化铵与氟化氢铵的混合溶液;将所得溶液在浓缩塔釜进行真空低温浓缩,使混合溶 液浓度达到70%以上;将70%的混合液打入高温转化釜,转化完毕后的物料经刮片机出料形 成片状无水氟化氢铵。
[0004] 以上现有技术的技术方案中都存在操作复杂、能耗大、不易于实现工业化生产的 实际应用问题。
发明内容
[0005] 针对现有技术不足,本发明提供一种连续性生产氟化氢铵的方法,操作简便、省时 且改善环境、产品达标。
[0006] 本发明的技术方案如下:
[0007] -种连续性生产氟化氢铵的方法,包括步骤如下:
[0008] (1)将质量分数为5〜80%的氟化氢铵溶液加入到反应罐中作为母液,按NH3=HF 摩尔比I :2. 0〜3. 0通入氨气和氟化氢气体,反应为放热反应,反应罐设有夹套,通循环水 降温,反应物料温度控制在100〜200°C,水分含量控制在0. 1〜10wt%,所得产物为氟化氢 铵,取样检测合格后,停止向该反应罐通入氨气和氟化氢;
[0009] 重复步骤(1)的方法对下一反应罐投料;
[0010] (2)将反应合格的氟化氢铵采用真空出料方式打入到结晶设备中,以冷却水降温, 使氟化氢铵结晶;氟化氢铵结晶物料于20〜150°C温度下烘干;即得氟化氢铵结晶产品。 [0011] 所述结晶设备连续进料,氟化氢铵结晶产品连续生产。
[0012] 根据本发明,步骤(1)中反应罐中氟化氢铵溶液加入量为100〜1500kg,优选为 300〜800kg,氟化氢铵溶液质量分数优选为20〜40%。氨气和氟化氢的摩尔比为NH 3: HF=I :2. 2〜2. 5 ;反应过程中以循环水降温,控制反应物料温度在120〜150°C,物料的水 分含量控制在1〜5wt%。步骤(1)的反应过程中定时取样检测水分,确保水分不超标。通 过控制投料量使反应物料中水分含量不超标。
[0013] 根据本发明,步骤(2)中出料方式为真空出料,所用结晶设备为结片机。结片机转 鼓转速控制在1〜15转/min,优选为4〜8转/min,冷却水温度为-10〜50°C,冷却水温 度优选为〇〜25°C,结片机内物料量控制在溢流口以下。
[0014] 根据本发明,步骤(2)中氟化氢铵结晶物料进入烘干机,结晶物料烘干温度优选为 50〜100°C,进一步优选50〜70°C。
[0015] 根据本发明,将步骤(2)烘干的物料进一步筛分,所得细料为成品,粗料经粉碎后 再筛分得成品。优选的,筛分使用的振动筛筛网孔径为1〜8mm,特别优选为2〜5mm。
[0016] 步骤(1)中根据标准HG/T3586-1999提供的指标检测产物,物料中HF含量控制在 68±5¥七%,见1 3含量为29±5¥七%;检测合格后,停止这一反应罐氨气和氟化氢的投料,按同样 方法对下一反应罐投料,根据反应罐的数量确定投料反应时间,以确保结晶设备的连续进 料。结晶设备的工作和氟化氢铵结晶产品的生产是连续不间断的。
[0017] 根据本发明,优选的方案是,一种连续性生产氟化氢铵的方法,步骤如下:
[0018] 将300〜800kg质量分数为20〜40%的氟化氢铵溶液加入到反应罐中作为母液, 按NH3:HF=1 :2. 0〜2. 5的摩尔配比通入氨气和氟化氢气体,反应过程中定时检测物料水分 含量,水分控制在1〜5wt%。取样检测合格后,通过真空出料装置把氟化氢铵物料打入到结 片机中,以〇〜25°C循环水降温使氟化氢铵的结晶,结片机转速控制在1〜15转/min,结 片机内物料量控制在溢流口以下。结片机结晶出的物料经搅笼进入烘干机,在50〜70°C下 烘干。烘干完的物料经网孔径为2〜5_的振动筛,筛分出的细料直接包装得成品,粗料经 粉碎后再筛分得成品。
[0019] 与现有技术相比,本发明的优良效果如下:
[0020] 1、本发明的方法操作简便,易于实现工业化;有效降低劳动强度和改善工作环境。
[0021] 2、本发明的方法缩短了生产周期,与典型直接合成传统工艺相比生产周期缩短一 半;与气相法生产氟化氢铵的工艺相比能耗大大降低,气相法生产氟化氢铵的方法在高温 高压下进行,能耗较大,设备费用高昂,而本工艺反应条件易达到,设备费用低廉,有效的降 低了生产成本。
[0022] 3、本发明的方法制得的产品质量达标,使用方便;所得产品氟化氢铵含量在97% 以上,其他指标干燥减量、灼烧残渣含量、硫酸盐含量、氟硅酸铵含量等都达到了优级品的 水平。
附图说明
[0023] 图1是本发明工艺流程图。
[0024] 图2是结晶设备结片机示意图,其中1、刮刀,2、转鼓,3、排气孔,4、出料口,5、冷却 水进口,6、冷却水出口,7、电机,8、溢流口。
具体实施方式
[0025] 下面结合实施例对本发明作进一步说明,但不限于此。实施例中的氨气和氟化氢 的配比均为摩尔比,水分含量均为质量百分数。实施例中的设备均为本领域常规设备,其中 转鼓结片机是一种常用的冷却结晶设备,结构如图2所示,料液与冷却的转鼓接触,在转鼓 表面形成料膜,通过料膜与鼓壁间的换热,使料膜冷却、结晶,结晶的料膜被刮刀刮下,得结 晶产品。无锡市百育药化设备制造有限公司、无锡市宝宏化工设备有限公司有售。
[0026] 实施例1
[0027] A)将含量为30wt%的氟化氢铵溶液500kg加入到反应罐中作为母液,氨气和氟 化氢以摩尔比1:2. 37的比例通入到反应罐内,反应过程中以循环水降温,反应物料温度控 制在140°C,反应过程中定时取样检测物料,当水分含量达到3±0. 2%,物料中HF含量在 68±2wt%,NH3含量为29±2wt%时停止投料。
[0028] B)把氟化氢铵物料打入到结片机中,结片机转鼓转速为5转/min,以0〜25°C循 环水降温使氟化氢铵的结晶。
[0029] C)结晶出的物料经搅笼进入烘干机,在90°C下烘干。
[0030] D)烘干的物料经网孔直径为4_的振动筛筛分,筛分出的细料即为成品,粗料经 粉碎后再筛分为成品。
[0031] 重复步骤A)的方法对下一反应罐投料;使结晶设备连续进料,氟化氢铵结晶产品 连续生产。
[0032] 实施例2
[0033] 按实施例1中的方法,把步骤A)中母液加入量换为600kg,氨气和氟化氢配比换为 1 :2.45,物料水分控制在2±0.2%,其它条件不变;步骤幻、〇、0)同实施例1。
[0034] 实施例3
[0035] 按实施例1中的方法,把步骤A)中母液加入量改变为400kg,物料水分控制在 1±〇. 2,其它条件不变;步骤B)、C)、D)同实施例1。
[0036] 实施例4
[0037] 按实施例1中的方法,把步骤A)中氨气和氟化氢配比变为1:2. 3,物料水分控制在 2±0. 2%,其它条件不变;步骤B)中结片机转速变为7转/min ;步骤C)、D)同实施例1。
[0038] 实施例5
[0039] 按实施例1中的方法,步骤A)中氨气和氟化氢配比换为1:2. 45,物料水分控制在 2±0. 2%,其它条件不变;步骤B)中结片机转速变为3转/min ;步骤C)、D)同实施例1。
[0040] 实施例6
[0041] 按实施例1中的方法,把步骤A)中反应温度控制在150°C,物料水分控制在 4±0. 2%,其它条件不变;步骤C)中烘干温度变为KKTC ;步骤B)、D)同实施例1。
[0042] 实施例7
[0043] 按实施例1中的方法,把步骤A)中反应温度控制在150°C,物料水分控制在 2±0. 2%,其它条件不变;步骤C)中烘干温度变为70°C ;步骤B)、D)同实施例1。
[0044] 实施例8
[0045] 按照实施例1中的方法,把步骤A)中氨气和氟化氢配比变为1:2. 5,物料水分控制 在2±0. 2%,其它条件不变;步骤D)中振动筛网孔直径变为3mm ;步骤B)、C)同实施例1。
[0046] 实施例9
[0047] 按照实施例1中的方法,把步骤A)中氨气和氟化氢配比变为1:2. 2,物料水分控制 在4±0. 2%,其它条件不变;步骤D)中振动筛网孔直径变为5mm ;步骤B)、C)同实施例1。
[0048] 各实施例所得产品性能指标见下表1。
[0049] 表1、实施例所得产品指标的测定结果
[0050]
Figure CN103435069BD00061
[0051] 从表中可见,实施例1 一 9中的产品质量都达到了优级品的水平。

Claims (10)

1. 一种连续性生产氟化氢铵的方法,包括步骤如下: (1) 将质量分数为5〜80%的氟化氢铵溶液加入到反应罐中作为母液,按NH3:HF摩尔 比1 :2. 0〜3. 0通入氨气和氟化氢气体,反应为放热反应,反应罐设有夹套,通循环水降温, 反应物料温度控制在100〜200°C,水分含量控制在0. 1〜10wt% ;所得产物为氟化氢铵,取 样检测合格后,停止向该反应罐通入氨气和氟化氢; 重复步骤(1)的方法对下一反应罐投料; (2) 将反应合格的氟化氢铵采用真空出料方式打入到结晶设备中,以冷却水降温,使氟 化氢铵结晶;氟化氢铵结晶物料于50〜KKTC温度下烘干;即得氟化氢铵产品; 所用结晶设备为结片机,结片机转鼓转速控制在1〜15转/min,冷却水温度为-10〜 50°C,结片机内物料量控制在溢流口以下; 所述结晶设备的工作和氟化氢铵结晶产品的生产是连续不间断的。
2. 根据权利要求1所述的连续性生产氟化氢铵的方法,其特征在于步骤(1)中氟化氢 铵溶液加入量为100〜1500kg,氟化氢铵溶液质量分数为20〜40%。
3. 根据权利要求2所述的连续性生产氟化氢铵的方法,其特征在于步骤(1)中氟化氢 铵溶液加入量为300〜800kg。
4. 根据权利要求1所述的连续性生产氟化氢铵的方法,其特征在于步骤(1)中氨气和 氟化氢的摩尔比为NH3:HF = 1:2. 2〜2. 5 ;控制反应物料温度在120〜150°C,物料的水分 含量控制在1〜5wt%。
5. 根据权利要求1所述的连续性生产氟化氢铵的方法,其特征在于结片机转鼓转速控 制在4〜8转/min,冷却水温度为0〜25°C。
6. 根据权利要求1所述的连续性生产氟化氢铵的方法,其特征在于步骤(2)中结晶物 料烘干温度为50〜70°C。
7. 根据权利要求1所述的连续性生产氟化氢铵的方法,其特征在于将步骤(2)烘干的 物料进一步筛分,所得细料为成品,粗料经粉碎后再筛分得成品。
8. 根据权利要求7所述的连续性生产氟化氢铵的方法,其特征在于筛分使用的振动筛 筛网孔径为1〜8mm。
9. 根据权利要求7所述的连续性生产氟化氢铵的方法,其特征在于筛分使用的振动筛 筛网孔径为2〜5mm。
10. 根据权利要求1所述的连续性生产氟化氢铵的方法,其特征在于,步骤如下: 将300〜800kg质量分数为20〜40%的氟化氢铵溶液加入到反应罐中作为母液,按 NH3:HF =1 :2. 0〜2. 5的摩尔配比通入氨气和氟化氢气体,反应过程中定时检测物料水分 含量,水分控制在1〜5wt% ;取样检测合格后,通过真空出料装置把氟化氢铵物料打入到结 片机中,以〇〜25°C循环水降温使氟化氢铵的结晶,结片机转速控制在4〜8转/min,结片 机内物料量控制在溢流口以下;结片机结晶出的物料经搅笼进入烘干机,在50〜70°C下烘 干;烘干完的物料经网孔径为2〜5_的振动筛,筛分出的细料直接包装得成品,粗料经粉 碎后再筛分得成品。
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