CN104192864B - 高纯氟化氢铵的制备装置及制备方法 - Google Patents
高纯氟化氢铵的制备装置及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104192864B CN104192864B CN201410426775.5A CN201410426775A CN104192864B CN 104192864 B CN104192864 B CN 104192864B CN 201410426775 A CN201410426775 A CN 201410426775A CN 104192864 B CN104192864 B CN 104192864B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ammonium bifluoride
- reactor
- high purity
- ammonia
- pelleter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高纯氟化氢铵的制备装置及制备方法，采用包括上部直筒反应段和下部块孔石墨换热段的石墨反应器,直筒反应段及块孔石墨换热段侧边设有水循环系统。制备时改变冷却方式，由用冷水循环冷却改为用热水循环冷却，通过严格控制气氨温度及压力稳定实现精确计量。本发明充分利用反应热，实现蒸汽自给，生产稳定性好，成品质量高。
Description
技术领域
本发明涉及化工生产领域，具体是一种高纯氟化氢铵的制备装置及制备方法。
背景技术
氟化氢铵常用于石油、冶金、建材、纺织、电子、食品、医药工业作为清洗剂、蚀刻剂、处理剂、杀菌剂等。常压常温状态为白色片状晶体，相对密度1.52，熔点126.1℃，沸点239.1℃。
以氨和氟化氢反应制备氟化氢铵是制备氟化氢铵的主要途径。化学反应式为：NH3+2HF→NH4HF2+Q，目前通行的制备方法有液相法和气相法。液相法生产方法简单，但不能连续生产，产品纯度低，环境污染严重，物耗高。气相法工艺相对复杂，但能够连续生产，产品纯度高，环境污染少，物耗低。
传统的气相法生产工艺如下：用计量泵计量HF与液氨，经汽化器汽化后送反应器合成熔融氟化氢铵，熔融氟化氢铵经制片机冷却，制成片状氟化氢铵成品。气态HF与气态NH3在合成反应器中反应放出的反应热由循环冷却水冷却移走。汽化器所需蒸汽由锅炉房提供。本方法操作相对简单，但仍存在许多问题：
(1)氟化氢及氨计量不精确，产品质量波动大。
(2)反应器产能低，物料转化率不足，物耗较高。
(3)生产稳定性较差。由于氟化氢铵熔点为126.1℃，而循环冷却水温度≤35℃，运行过程中容易产生结晶堵塞设备，需定期停车进行清洗处理。
(4)反应热没有充分利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高纯氟化氢铵的制备装置及制备方法，以保证生产的稳定性，提高物料转化率。
为实现上述目的，本发明公开了一种高纯氟化氢铵的制备装置，高纯氟化氢铵的制备装置，包括依次连接的原料槽、中间计量槽、计量泵、HF气化器、氨气化器、反应器、制片机、成品储罐，所述的制片机下端设有盛液盘，所述的盛液盘与循环风机连接，所述的反应器为石墨反应器，所述的石墨反应器包括上部直筒反应段和下部块孔石墨换热段,所述直筒反应段及块孔石墨换热段侧边设有水循环系统。
因物料为强腐蚀介质，本发明采用石墨反应器，石墨材料耐腐蚀性能好。由于反应段与冷却段温差较大，容易造成石墨内件脆裂而影响反应器生产安全及稳定性，因此本发明采用上、下两段式石墨反应器，上段采用直筒反应段，夹套走水换热。下段采用块孔石墨换热器的形式，块孔结构石墨强度高，同时采用多孔形式，有利于物料接触，提高物料转化率。
优选地，还包括气氨缓冲罐，其与所述的氨气化器连接。气氨缓冲罐可稳定进氨气化器的气氨压力。
还包括尾气洗涤塔，其与所述的制片机连接。通过尾气洗涤塔，可将尾气气除，减小环境污染，实现绿色生产。
还包括不合格品熔解槽，其与所述的制片机连接。在出现水分含量偏高的不合格产品时，不合格品熔解槽能将其重新熔解加工成水分含量合格的产品，提高成品率。
还包括若干冷却设备，所述的冷却设备与制片机及反应器连接。
其中，所述的冷却设备为与制片机依次连接的冰水储罐、冰水机、冰水机凉水塔，及与反应器连接的余热回收器。
本发明还公开了运用该制备装置制备高纯氟化氢铵的方法，其制备步骤如下：
S1.开启热水循环系统，按1℃/min的升温速度对反应器进行循环升温，最终使直筒反应段温度升至105℃，块孔石墨换热段温度升至130℃，反应器的压力控制在0.6MPa以下；
S2.向原料槽中加入无水氢氟酸至2/3液位；
S3.开启中间计量槽，原料槽向中间计量槽送入无水氢氟酸至1/2液位，开启计量泵进行调试，检查流量计量是否稳定，流量计量稳定后，等待投料；
S4.送气氨进氨气化器加热，待气氨温度升至45℃时控制压力为0.08MPa，等待投料；
S5.开启制片机，开启与盛液盘连接的循环风机，将盛液盘温度提至140℃；
S6.待反应器块孔石墨换热段出口热水温度达到130℃后，将步骤S3的中间计量槽内的无水氢氟酸送至HF气化器，并控制气态氟化氢的温度达到45℃；
S7.向反应器投料，先投步骤S6产生的气态氟化氢，再投步骤S4产生的气氨，调节水蒸汽量确保块孔石墨换热段出口热水温度控制在130℃～135℃；控制这一温度范围可实现出料不结晶堵塞设备。
S8.出料后，在制片机结晶得到氟化氢铵产品，并收集至成品储罐内。
其中，步骤S6中先投气态氟化氢，待反应器出口有白烟冒出时，再投气氨，控制气态氟化氢的流量为4.5L/min～6L/min，控制气氨的流量为152.2m3/h～202.9m3/h。
其中，步骤S4中气氨的压力控制采用二级调压方式，先控压至一级气氨压力0.2MPa,再控压至二级气氨压力为0.08MPa。
采用上述制备方法，有如下有益效果：
(1)改变冷却方式，由用冷水循环冷却改为用热水循环冷却。降低反应器石墨内件反应段与冷却段温差，确保反应器热应力变化稳定。根据反应器的特点，反应器上段采用～105℃的热水进行循环冷却，提高冷却效率，同时产生～0.1MPa的蒸汽供氟化氢及氨汽化器使用。下段采用～130℃(高于氟化氢铵熔点126.1℃)的热水循环冷却，确保出料不结晶堵塞，同时付产～0.2MPa的低压蒸汽供氟化氢、氨汽化器及外送其他产品使用。以此实现设备长周期稳定运行，充分利用反应热，实现蒸汽自给，降低生产成本的目的。
(2)投料时先投气态氟化氢，待反应器出口有白烟冒出时，再投气氨，控制气态氟化氢及气氨的流量比例，可保证反应物料的均匀混合及充分反应，生产出高质量的高纯氟化氢铵产品，投料速度快，物料转化率高。
(3)步骤S4中通过严格控制气氨温度及压力稳定实现精确计量。压力控制由一级控压0.08MPa，优化为先控压至0.2MPa，再控压至0.08MPa的二级控压方式，确保进反应器气氨压力与温度精确控制，从而实现进反应器气氨计量精确。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为本发明反应器的结构示意图。
主要组件符号说明：
1：原料槽，2：中间计量槽，3：计量泵，4：HF气化器，5：氨气化器，6：气氨缓冲罐，7：反应器，71：直筒反应段，72：块孔石墨换热段，8：制片机，81：盛液盘，82：循环风机，9：成品储罐，10：尾气洗涤塔，11：不合格品熔解槽，12：冰水储罐，13：冰水机，14：冰水机凉水塔，15：余热回收器
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明公开了一种高纯氟化氢铵的制备装置，包括依次连接的原料槽1、中间计量槽2、计量泵3、HF气化器4、氨气化器5、气氨缓冲罐6、反应器7、制片机8、成品储罐9。还包括尾气洗涤塔10、不合格品熔解槽11及冷却设备，尾气洗涤塔10、不合格品熔解槽11均与制片机8连接。冷却设备为与制片机8依次连接的冰水储罐12、冰水机13、冰水机凉水塔14，及与反应器7连接的余热回收器15。制片机8下端设有盛液盘81，盛液盘81与循环风机82连接。
如图2所示，本发明的反应器7为石墨反应器7，石墨反应器7包括上部直筒反应段71和下部块孔石墨换热段72,直筒反应段71及块孔石墨换热段72侧边设有水循环系统。石墨反应器7采用两段式，换热效果突出，同时保证了反应物料的均匀混合及充分反应，具有投料速度快、操作简单、物料转化率高、生产能力大、产品品质高、安全性及环保性优越、运行成本低等优点。采用热水为换热介质，有效的保证了设备的运行稳定性，并有效的利用了反应热。生产系统操作简单、稳定，生产成本较低。
本发明还公开了运用上述制备装置制备高纯氟化氢铵的方法，具体实施方式如下：
实施例一
制备高纯氟化氢铵的具体过程步骤如下：
(1)开车准备，检查各设备、管道完好情况。
(2)向尾气吸收槽加水至合格液位，开启冷却水，开启尾气洗涤塔10上的风机及循环泵。
(3)开启热水循环系统，将105℃及130℃热水气包送入脱盐水至1/2液位，开启加热蒸汽，开启循环泵送水至石墨反应器7，按1℃/min的升温速度对反应器7进行循环升温，最终使直筒反应段71温度升至105℃，块孔石墨换热段72温度升至130℃，反应器7的压力控制在0.6MPa以下；
(4)开启原料槽1冷却盐水。向原料槽1送入无水氢氟酸至2/3液位。
(5)开启中间计量槽2冷却盐水。原料槽1向中间计量槽2送入无水氢氟酸至1/2液位，开启计量泵3进行调试，检查流量计量是否稳定，流量计量稳定后，等待投料；
(6)送气氨进氨气化器5加热，待气氨温度升至45℃时开启一级、二级稳压器气氨阀，控制一级二级压力分别稳定在0.2MPa及0.08MPa，等待投料；
(7)开启制片机8，开启盛液盘81连接的循环风机82，将盛液盘81温度提至140℃；
(8)待反应器7块孔石墨换热段72出口热水温度达到130℃后，开启HF气化器4阀门，将步骤中间计量槽内的无水氢氟酸送至HF气化器，并控制气态氟化氢的温度达到45℃，开启阀门送反应器7投料生产。观察反应器7的出料口情况，发现反应器7出口有白烟出来后，开启气氨投料阀进行气氨投料。
(9)双物料投料后，关阀计量泵3循环付线，控制HF投料量为4.5L/min,控制气氨投料量为152.2m3/h，观察出料情况，调节热水循环量，控制出料温度至130℃，通过取样分析出料氟化氢铵含量，微调气铵流量，实现快速品质达标。
(10)出料后，在制片机8结晶得到氟化氢铵产品，并收集至成品储罐9内。
实施例二
投料的前期工作与实施例一相同，双物料投料后，关阀计量泵循环付线，控制HF投料量为5L/min,控制气氨投料量为169.1m3/h，观察出料情况，调节热水循环量，控制出料温度至132℃，通过取样分析出料氟化氢铵含量，微调气铵流量，实现快速品质达标。
实施例三
投料的前期工作与实施例一相同，双物料投料后，关阀计量泵循环付线，控制HF投料量为6L/min,控制气氨投料量为202.9m3/h，观察出料情况，调节热水循环量，控制出料温度至135℃，通过取样分析出料氟化氢铵含量，微调气铵流量，实现快速品质达标。
通过本发明方法所制备高纯氟化氢铵所需的原料物耗见表1所示，从表1可以看出通过本发明的方法制备高纯氟化氢铵，物耗低于现有的液相法和传统的气相法，实现了资源的更大利用。
表1.本发明物耗情况与其它方法对比
| 原料/工艺 | 液相法(国内) | 传统气相法 | 本气相法 |
| 液氨 | 0.33 | 0.32 | 0.302 |
| 无水HF | 0.75 | 0.73 | 0.703 |
通过本发明方法制备氟化氢铵，纯度高，产品品质高，各含量情况如表2所示。
表2.本发明制得的氟化氢铵成品含量分析表
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.高纯氟化氢铵的制备装置，包括依次连接的原料槽、中间计量槽、计量泵、HF气化器、氨气化器、反应器、制片机、成品储罐，其特征在于：所述的制片机下端设有盛液盘，所述的盛液盘与循环风机连接，所述的反应器为石墨反应器，所述的石墨反应器包括上部直筒反应段和下部块孔石墨换热段，所述直筒反应段及块孔石墨换热段侧边设有水循环系统。
2.如权利要求1所述的高纯氟化氢铵的制备装置，其特征在于：还包括气氨缓冲罐，其与所述的氨气化器连接。
3.如权利要求1所述的高纯氟化氢铵的制备装置，其特征在于：还包括尾气洗涤塔，其与所述的制片机连接。
4.如权利要求1所述的高纯氟化氢铵的制备装置，其特征在于：还包括不合格品熔解槽，其与所述的制片机连接。
5.如权利要求1所述的高纯氟化氢铵的制备装置，其特征在于：还包括若干冷却设备，所述的冷却设备与制片机及反应器连接。
6.如权利要求5所述的高纯氟化氢铵的制备装置，其特征在于：所述的冷却设备为与制片机依次连接的冰水储罐、冰水机、冰水机凉水塔，及与反应器连接的余热回收器。
7.应用如权利要求1-6任一项装置制备高纯氟化氢铵的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.开启热水循环系统，按1℃/min的升温速度对反应器进行循环升温，最终使直筒反应段温度升至105℃，块孔石墨换热段温度升至130℃，反应器的压力控制在0.6MPa以下；
S2.向原料槽中加入无水氢氟酸至2/3液位；
S3.开启中间计量槽，原料槽向中间计量槽送入无水氢氟酸至1/2液位，开启计量泵进行调试，检查流量计量是否稳定，流量计量稳定后，等待投料；
S4.送气氨进氨气化器加热，待气氨温度升至45℃时控制压力为0.08MPa，等待投料；
S5.开启制片机，开启与盛液盘连接的循环风机，将盛液盘温度提至140℃；
S6.待反应器块孔石墨换热段出口热水温度达到130℃后，将步骤S3的中间计量槽内的无水氢氟酸送至HF气化器，并控制气态氟化氢的温度达到45℃；
S7.向反应器投料，先投步骤S6产生的气态氟化氢，再投步骤S4产生的气氨，调节水蒸汽量确保块孔石墨换热段出口热水温度控制在130℃～135℃；
S8.出料后，在制片机结晶得到氟化氢铵产品，并收集至成品储罐内。
8.如权利要求7所述的制备高纯氟化氢铵的方法，其特征在于：步骤S7中先投步骤S6产生的气态氟化氢，待反应器出口有白烟冒出时，再投步骤S4产生的气氨，控制气态氟化氢的流量为4.5L/min～6L/min，控制气氨的流量为152.2m3/h～203.9m3/h。
9.如权利要求7所述的制备高纯氟化氢铵的方法，其特征在于：步骤S4中气氨的压力控制采用二级调压方式，先控压至一级气氨压力0.2MPa，再控压至二级气氨压力为0.08MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410426775.5A CN104192864B (zh) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | 高纯氟化氢铵的制备装置及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410426775.5A CN104192864B (zh) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | 高纯氟化氢铵的制备装置及制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104192864A CN104192864A (zh) | 2014-12-10 |
| CN104192864B true CN104192864B (zh) | 2015-12-02 |
Family
ID=52078287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410426775.5A Expired - Fee Related CN104192864B (zh) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | 高纯氟化氢铵的制备装置及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104192864B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106115737A (zh) * | 2016-08-25 | 2016-11-16 | 衢州南高峰化工有限公司 | 一种氟化氢铵的生产设备及其工艺 |
| CN106348314A (zh) * | 2016-09-12 | 2017-01-25 | 承德莹科精细化工股份有限公司 | 一种湿法生产氟化氢铵的数控生产方法及生产线 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB834614A (en) * | 1957-12-31 | 1960-05-11 | Wasagchemie Ag | Process of producing crystalline ammonium bifluoride |
| CN101353172A (zh) * | 2007-07-23 | 2009-01-28 | 旷戈 | 一种气相法生产氟化氢铵的工艺 |
| CN103539156A (zh) * | 2013-10-23 | 2014-01-29 | 衢州市鼎盛化工科技有限公司 | 无水氟化氢铵的制备方法及其微通道反应装置 |
| CN204079499U (zh) * | 2014-08-27 | 2015-01-07 | 福建省顺昌富宝腾达化工有限公司 | 高纯氟化氢铵的制备装置 |
-
2014
- 2014-08-27 CN CN201410426775.5A patent/CN104192864B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB834614A (en) * | 1957-12-31 | 1960-05-11 | Wasagchemie Ag | Process of producing crystalline ammonium bifluoride |
| CN101353172A (zh) * | 2007-07-23 | 2009-01-28 | 旷戈 | 一种气相法生产氟化氢铵的工艺 |
| CN103539156A (zh) * | 2013-10-23 | 2014-01-29 | 衢州市鼎盛化工科技有限公司 | 无水氟化氢铵的制备方法及其微通道反应装置 |
| CN204079499U (zh) * | 2014-08-27 | 2015-01-07 | 福建省顺昌富宝腾达化工有限公司 | 高纯氟化氢铵的制备装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104192864A (zh) | 2014-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204588905U (zh) | 氨法烟气脱硫废水蒸发结晶装置 | |
| CN111672346A (zh) | 一种连续配制二氯氧钛溶液的装置及工艺 | |
| CN108560013A (zh) | 一种循环电解次氯酸钠发生器 | |
| CN104192864B (zh) | 高纯氟化氢铵的制备装置及制备方法 | |
| CN204079499U (zh) | 高纯氟化氢铵的制备装置 | |
| CN105776294B (zh) | 一种高效节能的三氯化铝生产方法 | |
| CN103952798B (zh) | 一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺及其装置 | |
| CN204275521U (zh) | 一种液氨气化干式蒸发器 | |
| CN103539156B (zh) | 无水氟化氢铵的制备方法及其微通道反应装置 | |
| CN116212570A (zh) | 气液分离系统、制氢系统、合成氨系统及气液分离方法 | |
| CN105174231A (zh) | 一种稀硫酸的浓缩和提纯工艺 | |
| CN216236063U (zh) | 一种溴化钠生产装置 | |
| CN102249242A (zh) | 三氯氢硅汽化工艺 | |
| CN213447306U (zh) | 一种线路板碱性蚀刻液的无液氨处理装置 | |
| CN101941679A (zh) | 低温真空蒸发结晶生产氯酸钠的方法 | |
| CN110452186A (zh) | 固体尿素的加料方法与加料设备以及三聚氰胺的生产方法与生产装置 | |
| CN104047009B (zh) | 钢材酸洗液中氯化亚铁的回收工艺装置 | |
| CN104174349B (zh) | 一种ac发泡剂蒸汽内传热式复合反应釜 | |
| CN103880622B (zh) | 一种布洛芬生产装置及工艺 | |
| CN207734641U (zh) | 一种能均匀降温的结晶罐 | |
| CN113061076A (zh) | 一种氯代特戊烷的制备方法 | |
| CN206051577U (zh) | 一种氟化氢铵湿法合成系统 | |
| CN108054427B (zh) | 一种锂离子电池有机电解液的生产方法以及生产设备 | |
| CN101186285B (zh) | 碳铵法生产磷酸一铵工艺 | |
| CN106367778B (zh) | 一种回收高温湿氯气中热量的装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151202 Termination date: 20190827 |