CN115709973A - 一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法 - Google Patents
一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115709973A CN115709973A CN202211445727.1A CN202211445727A CN115709973A CN 115709973 A CN115709973 A CN 115709973A CN 202211445727 A CN202211445727 A CN 202211445727A CN 115709973 A CN115709973 A CN 115709973A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phosphorus pentafluoride
- reaction
- acid
- gas
- acid solution
- 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.)
- Pending
Links
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 132
- OBCUTHMOOONNBS-UHFFFAOYSA-N phosphorus pentafluoride Chemical compound FP(F)(F)(F)F OBCUTHMOOONNBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 128
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 title claims abstract description 67
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 86
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 65
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 64
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 34
- HIFJUMGIHIZEPX-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid;sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O.OS(O)(=O)=O HIFJUMGIHIZEPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000006115 defluorination reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 25
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 21
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 18
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims description 16
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- -1 lithium hexafluorophosphate Chemical compound 0.000 claims description 14
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 14
- 239000012024 dehydrating agents Substances 0.000 claims description 13
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 13
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 11
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 10
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 7
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 7
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 7
- PNGLEYLFMHGIQO-UHFFFAOYSA-M sodium;3-(n-ethyl-3-methoxyanilino)-2-hydroxypropane-1-sulfonate;dihydrate Chemical compound O.O.[Na+].[O-]S(=O)(=O)CC(O)CN(CC)C1=CC=CC(OC)=C1 PNGLEYLFMHGIQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 48
- 239000000047 product Substances 0.000 description 17
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 8
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 4
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYSA-N phosphorus pentachloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)(Cl)Cl UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 2
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- WKFBZNUBXWCCHG-UHFFFAOYSA-N phosphorus trifluoride Chemical compound FP(F)F WKFBZNUBXWCCHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012025 fluorinating agent Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical group 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 description 1
- 238000005580 one pot reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
本发明涉及一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，以正磷酸溶液、无水氟化氢、发烟硫酸为原料，包括以下步骤：(1)正磷酸溶液脱水；(2)磷酸氟代和反应水脱除：采用两步或多步的氟代反应和脱水反应；(3)五氟化磷生成：步骤(2)得到的反应混合溶液加热，分解生成五氟化磷气体和分解酸液，五氟化磷气体进行喷淋洗涤，冷却，得到五氟化磷产品；(4)混酸水解脱氟。本发明的方法使用湿法磷酸，原料来源广，成本低；没有废盐酸的产生，减轻企业环保压力；没有氯化氢产生，不用脱除氯化氢，有效地解决了现有方法中氯化氢与五氟化磷的分离工艺复杂，成本高等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，属于化学领域。
背景技术
五氟化磷常态下是一种无色无味的气体，熔点为-93.78℃，沸点为84.5℃。作为一种氟化剂，五氟化磷可以进行离子转移，被广泛应用于电子工业、电池制造、高分子材料和催化剂等领域。目前，六氟磷酸锂工业化生产最广泛使用的方法为氢氟酸溶剂法，即五氟化磷和溶解在无水氢氟酸液体中的氟化锂反应得到六氟磷酸锂溶液，六氟磷酸锂再从氢氟酸溶液中结晶析出，经过滤、干燥制得成品。合成六氟磷酸锂的主要物质五氟化磷是由五氯化磷与氟化氢反应制得，而五氟化磷作为制备六氟磷酸锂的关键原材料之一，对其制备方法和纯化步骤的研究已成为提高六氟磷酸锂纯度的重要环节。
目前，主要五氟化磷的制备方法大致可分为直接法和间接法。直接法一般采用氟化氢和氟气等为原料，通过一步反应制备五氟化磷。例如：利用氟气和单质磷反应合成五氟化磷，反应方程式为2P+5F2＝2PF5；五氯化磷和无水氟化氢反应制备五氟化磷，这也是六氟磷酸锂行业最为成熟、也最为常见的工艺，反应方程式为PCl5+5HF＝PF5+5HCl；由三氟化磷反应制备五氟化磷，反应方程式为5PF3+3X2→3PF5+2PX5(其中X为卤素)。上述反应采用的氟气和氟化氢，是具有强腐蚀性和有毒的原料，对反应器要求较高，而且反应剧烈放热，难于控制，容易产生三氟化磷等副产物，影响产品纯度。
虽然，五氯化磷和无水氟化氢反应五氟化磷的制备方法已实现产业化，国内商业化五氟化磷的制备多采用这种方法。但是由于此反应强烈放热，需严格控制反应过程温度。另外这种方法产生的五氟化磷是与氟化氢和氯化氢的混合气体，纯化非常困难，并且产生大量废盐酸，难以处理。
间接生产方法是使适量反应物首先生成中间产物(主要是POF3和HPF6)，再对中间产物进行处理生成五氟化磷。间接生产法反应步骤多，相对工艺步骤复杂。
发明内容
发明提供了一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，解决了现有高纯五氟化磷生产方法中工艺复杂、要求严格、副产物多等问题。
本发明采用的技术方案为：
一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，以正磷酸溶液、无水氟化氢、发烟硫酸为原料，包括以下步骤：
(1)正磷酸溶液脱水：用发烟硫酸与正磷酸溶液在一定的温度下混合，脱除正磷酸溶液中的水分，制成无水磷酸；
(2)磷酸氟代和反应水脱除：采用两步或多步的氟代反应和脱水反应，每步氟代后反应液进入相应的脱水釜，脱水后进入下一步的氟代反应及脱水反应，最后生成六氟磷酸、硫酸、氟磺酸的反应混合溶液，氟代反应中避免脱水剂直接与氟化氢反应生成较为稳定的氟磺酸；
(3)五氟化磷生成：步骤(2)得到的反应混合溶液加热，使六氟磷酸分解生成五氟化磷气体和分解酸液，用发烟硫酸在一定的温度下对五氟化磷气体进行喷淋洗涤，得到酸洗液和五氟化磷气体，五氟化磷气体洗涤后经冷却，脱除其中的HF、SO3等高沸物，脱除高沸物后净化五氟化磷导入后续六氟磷酸锂工段，或压缩包装成五氟化磷产品，高沸物送回二级氟代反应中重复利用；
(4)混酸水解脱氟：步骤(3)的分解酸液在一定温度下与超纯水发生水解反应，得到氟化氢气体，脱除氟化氢气体的混酸溶液经冷却后排入废酸收集槽，供用酸单位使用；氟化氢气体经过酸洗液洗涤、冷冻干燥后得到无水氟化氢，作为原料继续使用，洗涤液作为步骤2的脱水剂用于脱除氟代反应生产的水分。
优选地：所述的步骤(1)中的温度为40～45℃。
优选地：所述的步骤(2)的具体步骤为：将磷酸降温冷却至15～20℃后，在搅拌状态下加入AHF，反应温度控制在0～5℃，待其充分反应后，将反应液在搅拌状态下加入脱水剂，反应温度控制在0～10℃，充分反应；重复上述步骤 n次，即完成磷酸氟代和反应水脱除反应；首次氟代反应控制H3PO4与HF的摩尔比为1:4～5，最终控制HF过量1～5％。
优选地：所述的H3PO4与HF的摩尔比为1:4.8～4.9
优选地：所述的步骤(2)中的脱水剂为发烟硫酸或步骤(4)中的洗涤液。
优选地：所述的步骤(2)中得到的反应混合溶液在温度105-115℃下分解产生的五氟化磷气体和分解酸液，用发烟硫酸在温度110℃下对五氟化磷气体进行喷淋洗涤，得到酸洗液和五氟化磷气体，精制后的五氟化磷气体通过冷却器进行冷却，冷却后压缩包装成PF5产品。
优选地：所述的步骤(3)中的分解液通入超纯水，保持温度105～115℃，分解液中的氟磺酸与超纯水发生水解反应，产生氟化氢气体，氟化氢气体采用步骤(2)中的酸洗液进行洗涤，洗涤后进行冷却，经冷凝冷冻后的氟化氢气体，作为原料使用。
优选地：所述的冷却具体为两步降温，第一步降低到35～40℃、第二部步降低到0～10℃。
本发明的有益效果：
(1)使用湿法磷酸，原料来源广，成本低
(2)没有废盐酸的产生，减轻企业环保压力
(3)本发明的方法没有氯化氢产生，不用脱除氯化氢，有效地解决了现有方法中氯化氢与五氟化磷的分离工艺复杂，成本高等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，以正磷酸溶液、无水氟化氢、发烟硫酸为原料，包括以下步骤：
(1)正磷酸溶液脱水：用发烟硫酸与正磷酸溶液在一定的温度下混合，脱除正磷酸溶液中的水分，制成无水磷酸；
(2)磷酸氟代和反应水脱除：采用两步或多步的氟代反应和脱水反应，每步氟代后反应液进入相应的脱水釜，脱水后进入下一步的氟代反应及脱水反应，最后生成六氟磷酸、硫酸、氟磺酸的反应混合溶液，氟代反应中避免脱水剂直接与氟化氢反应生成较为稳定的氟磺酸；
(3)五氟化磷生成：步骤(2)得到的反应混合溶液加热，使六氟磷酸分解生成五氟化磷气体和分解酸液，用发烟硫酸在一定的温度下对五氟化磷气体进行喷淋洗涤，得到酸洗液和五氟化磷气体，五氟化磷气体洗涤后经冷却，脱除其中的HF、SO3等高沸物，脱除高沸物后净化五氟化磷导入后续六氟磷酸锂工段，或压缩包装成五氟化磷产品，高沸物送回二级氟代反应中重复利用；
(4)混酸水解脱氟：步骤(3)的分解酸液在一定温度下与超纯水发生水解反应，得到氟化氢气体，脱除氟化氢气体的混酸溶液经冷却后排入废酸收集槽，供用酸单位使用；氟化氢气体经过酸洗液洗涤、冷冻干燥后得到无水氟化氢，作为原料继续使用，洗涤液作为步骤2的脱水剂用于脱除氟代反应生产的水分。
实施例1
一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，以正磷酸溶液、无水氟化氢、发烟硫酸为原料，包括以下步骤：
(1)在磷酸脱水釜中泵入85％磷酸1000KG，在搅拌状态下缓慢加入65％发烟硫酸1005KG，保持反应温度在40～45℃，充分反应后，脱除磷酸中的水分，得到无水磷酸。
(2)将反应液泵入一级氟代反应釜降温冷却至15～20℃后，在搅拌状态下泵入AHF860KG，反应温度控制在0～5℃；待其充分反应后，将一级反应液泵入一级脱水釜，在搅拌状态下泵入65％发烟硫酸2820KG，反应温度控制在 0～10℃；待其充分反应后，将一级无水液泵入二级氟代反应釜，在搅拌状态下泵入AHF222KG，反应温度控制在0～5℃；待其充分反应后，将二级反应液泵入二级脱水釜，在搅拌状态下泵入65％发烟硫酸2243KG，反应温度控制在0～10℃；待其充分反应后，将二级无水液泵入暂存槽备用。
(3)将暂存槽中的二级无水液泵入PF5分解塔，保持塔内温度115℃，分解产生的五氟化磷气体导入PF5精制塔，用发烟硫酸在110℃温度下对五氟化磷气体进行喷淋洗涤，得到酸洗液和五氟化磷气体，五氟化磷气体洗涤后经冷却，冷却具体采用两步降温，第一步降低到35～40℃、第二部步降低到0～10℃；脱除其中的HF、SO3等高沸物，脱除高沸物后净化五氟化磷导入后续六氟磷酸锂工段，或压缩包装成五氟化磷产品，高沸物送回二级氟代反应中重复利用；精制后的五氟化磷气体通过冷却器冷却后压缩包装成PF5产品，冷却器温度控制在10℃。经测算产生PF5产品1032.9，纯度为99.9913％。
(4)PF5分解塔产生的分解液泵入硫酸水解塔，并通入266KG超纯水，保持塔内温度110℃，分解液中的氟磺酸与超纯水发生水解反应，产生氟化氢气体，，氟化氢气体导入水解洗涤塔，采用步骤(2)中的酸洗液进行洗涤后通入冷凝器，进行冷却，冷却具体采用两步降温，第一步降低到35～40℃、第二部步降低到0～10℃，经冷凝冷冻后的氟化氢气体，作为原料使用，洗涤液作为所述的步骤(2)中的脱水剂。
实施例2
一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，以正磷酸溶液、无水氟化氢、发烟硫酸为原料，包括以下步骤：
(1)在磷酸脱水釜中泵入85％磷酸1000KG，在搅拌状态下缓慢加入65％发烟硫酸1026KG，保持反应温度在40～45℃，充分反应后，脱除磷酸中的水分，得到无水磷酸；
(2)将反应液泵入一级氟代反应釜降温冷却至15～20℃后，在搅拌状态下泵入AHF950KG，反应温度控制在0～5℃；待其充分反应后，将一级反应液泵入一级脱水釜，在搅拌状态下泵入65％发烟硫酸2820KG，反应温度控制在 0～10℃；待其充分反应后，将一级无水液泵入二级氟代反应釜，在搅拌状态下泵入AHF222KG，反应温度控制在0～5℃；待其充分反应后，将二级反应液泵入二级脱水釜，在搅拌状态下泵入65％发烟硫酸2243KG，反应温度控制在 0～10℃；待其充分反应后，将二级无水液泵入暂存槽备用。
(3)将暂存槽中的二级无水液泵入PF5分解塔，保持塔内温度105℃，分解产生的五氟化磷气体导入PF5精制塔，用发烟硫酸在110℃温度下对五氟化磷气体进行喷淋洗涤，得到酸洗液和五氟化磷气体，五氟化磷气体洗涤后经冷却，冷却具体采用两步降温，第一步降低到35～40℃、第二部步降低到0～10℃，脱除其中的HF、SO3等高沸物，脱除高沸物后净化后五氟化磷导入后续六氟磷酸锂工段，或压缩包装成五氟化磷产品，高沸物送回二级氟代反应中重复利用；精制后的五氟化磷气体通过冷却器冷却后压缩包装成PF5产品，冷却器温度控制在10℃。经测算产生PF5产品1025.2，纯度为99.9926％。
(4)PF5分解塔产生的分解液泵入硫酸水解塔，并通入266KG超纯水，保持塔内温度115℃，分解液中的氟磺酸与超纯水发生水解反应，产生氟化氢气体，氟化氢气体导入水解洗涤塔，采用步骤(2)中的酸洗液进行洗涤后通入冷凝器，进行冷却，冷却具体采用两步降温，第一步降低到35～40℃、第二部步降低到 0～10℃，经冷凝冷冻后的氟化氢气体，作为原料使用，洗涤液作为所述的步骤 (2)中的脱水剂。
实施例3
一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，以正磷酸溶液、无水氟化氢、发烟硫酸为原料，包括以下步骤：
(1)在磷酸脱水釜中泵入85％磷酸1000KG，在搅拌状态下缓慢加入65％发烟硫酸1036KG，保持反应温度在40～45℃，充分反应后，脱除磷酸中的水分，得到无水磷酸；
(2)将反应液泵入一级氟代反应釜降温冷却至15～20℃后，在搅拌状态下泵入AHF1014KG，反应温度控制在0～5℃；待其充分反应后，将一级反应液泵入一级脱水釜，在搅拌状态下泵入65％发烟硫酸2820KG，反应温度控制在 0～10℃；待其充分反应后，将一级无水液泵入二级氟代反应釜，在搅拌状态下泵入AHF222KG，反应温度控制在0～5℃；待其充分反应后，将二级反应液泵入二级脱水釜，在搅拌状态下泵入65％发烟硫酸2243KG，反应温度控制在 0～10℃；待其充分反应后，将二级无水液泵入暂存槽备用。
(3)将暂存槽中的二级无水液泵入PF5分解塔，保持塔内温度110℃，分解产生的五氟化磷气体导入PF5精制塔，用发烟硫酸在110℃温度下对五氟化磷气体进行喷淋洗涤，得到酸洗液和五氟化磷气体，五氟化磷气体洗涤后经冷却，冷却具体采用两步降温，第一步降低到35～40℃、第二部步降低到0～10℃，脱除其中的HF、SO3等高沸物，脱除高沸物后净化后五氟化磷导入后续六氟磷酸锂工段，或压缩包装成五氟化磷产品，高沸物送回二级氟代反应中重复利用；精制后的五氟化磷气体通过冷却器冷却后压缩包装成PF5产品，冷却器温度控制在10℃。经测算产生PF5产品1021.3，纯度为99.9953％。
(4)PF5分解塔产生的分解液泵入硫酸水解塔，并通入266KG超纯水，保持塔内温度110℃，分解液中的氟磺酸与超纯水发生水解反应，产生氟化氢气体，，氟化氢气体导入水解洗涤塔，采用步骤(2)中的酸洗液进行洗涤后通入冷凝器，进行冷却，冷却具体采用两步降温，第一步降低到35～40℃、第二部步降低到0～10℃，经冷凝冷冻后的氟化氢气体，作为原料使用，洗涤液作为所述的步骤(2)中的脱水剂。
实施例4
一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，以正磷酸溶液、无水氟化氢、发烟硫酸为原料，包括以下步骤：
(1)在磷酸脱水釜中泵入85％磷酸1000KG，在搅拌状态下缓慢加入65％发烟硫酸1005KG，保持反应温度在40～45℃，充分反应后，脱除磷酸中的水分，得到无水磷酸。
(2)将反应液泵入一级氟代反应釜降温冷却至15～20℃后，在搅拌状态下泵入AHF860KG，反应温度控制在0～5℃；待其充分反应后，将一级反应液泵入一级脱水釜，在搅拌状态下泵入步骤(4)中的洗涤液2820KG，反应温度控制在0～10℃；待其充分反应后，将一级无水液泵入二级氟代反应釜，在搅拌状态下泵入步骤(3)的高沸物，高沸物中AHF的量为222KG，反应温度控制在 0～5℃；待其充分反应后，将二级反应液泵入二级脱水釜，在搅拌状态下泵入步骤(4)中的洗涤液2243KG，反应温度控制在0～10℃；待其充分反应后，将二级无水液泵入暂存槽备用。
(3)将暂存槽中的二级无水液泵入PF5分解塔，保持塔内温度115℃，分解产生的五氟化磷气体导入PF5精制塔，用发烟硫酸在110℃温度下对五氟化磷气体进行喷淋洗涤，得到酸洗液和五氟化磷气体，五氟化磷气体洗涤后经冷却，冷却具体采用两步降温，第一步降低到35～40℃、第二部步降低到0～10℃；脱除其中的HF、SO3等高沸物，脱除高沸物后净化五氟化磷导入后续六氟磷酸锂工段，或压缩包装成五氟化磷产品，高沸物送回二级氟代反应中重复利用；精制后的五氟化磷气体通过冷却器冷却后压缩包装成PF5产品，冷却器温度控制在10℃。经测算产生PF5产品1028.6，纯度为99.9934％。
(4)PF5分解塔产生的分解液泵入硫酸水解塔，并通入266KG超纯水，保持塔内温度110℃，分解液中的氟磺酸与超纯水发生水解反应，产生氟化氢气体，，氟化氢气体导入水解洗涤塔，采用步骤(2)中的酸洗液进行洗涤后通入冷凝器，进行冷却，冷却具体采用两步降温，第一步降低到35～40℃、第二部步降低到0～10℃，经冷凝冷冻后的氟化氢气体，作为原料使用，洗涤液作为所述的步骤(2)中的脱水剂。
虽然上文已经描述了本发明的实施例，但对于本领域的技术人员而言，在不偏离本发明的原理和精神的情况下所做的修改和替换，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，其特征在于，以正磷酸溶液、无水氟化氢、发烟硫酸为原料，包括以下步骤：
(1)正磷酸溶液脱水：用发烟硫酸与正磷酸溶液在一定的温度下混合，脱除正磷酸溶液中的水分，制成无水磷酸；
(2)磷酸氟代和反应水脱除：采用两步或多步的氟代反应和脱水反应，每步氟代后反应液进入相应的脱水釜，脱水后进入下一步的氟代反应及脱水反应，最后生成六氟磷酸、硫酸、氟磺酸的反应混合溶液，氟代反应中避免脱水剂直接与氟化氢反应生成较为稳定的氟磺酸；
(3)五氟化磷生成：步骤(2)得到的反应混合溶液加热，使六氟磷酸分解生成五氟化磷气体和分解酸液，用发烟硫酸在一定的温度下对五氟化磷气体进行喷淋洗涤，得到酸洗液和五氟化磷气体，五氟化磷气体洗涤后经冷却，脱除其中的高沸物，脱除高沸物后净化五氟化磷导入后续六氟磷酸锂工段，或压缩包装成五氟化磷产品，高沸物送回二级氟代反应中重复利用；所述高沸物为HF、SO3；
(4)混酸水解脱氟：步骤(3)的分解酸液在一定温度下与超纯水发生水解反应，得到氟化氢气体，脱除氟化氢气体的混酸溶液经冷却后排入废酸收集槽，供用酸单位使用；氟化氢气体经过酸洗液洗涤、冷冻干燥后得到无水氟化氢，作为原料继续使用，洗涤液作为步骤2的脱水剂用于脱除氟代反应生产的水分。
2.根据权利要求1所述的一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的温度为40～45℃。
3.根据权利要求1所述的一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，其特征在于：所述的步骤(2)的具体步骤为：将磷酸降温冷却至15～20℃后，在搅拌状态下加入AHF，反应温度控制在0～5℃，待其充分反应后，将反应液在搅拌状态下加入脱水剂，反应温度控制在0～10℃，充分反应；重复上述步骤n次，即完成磷酸氟代和反应水脱除反应；首次氟代反应控制H3PO4与HF的摩尔比为1:4～5，最终控制HF过量1～5％。
4.根据权利要求3所述的一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，其特征在于：所述的H3PO4与HF的摩尔比为1:4.8～4.9 。
5.根据权利要求3所述的一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的脱水剂为发烟硫酸或步骤(4)中的洗涤液。
6.根据权利要求1所述的一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中得到的反应混合溶液在温度105-115℃下分解产生的五氟化磷气体和分解酸液，用发烟硫酸在温度110℃下对五氟化磷气体进行喷淋洗涤，得到酸洗液和五氟化磷气体，精制后的五氟化磷气体通过冷却器进行冷却，冷却后压缩包装成PF5产品。
7.根据权利要求1所述的一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的分解液通入超纯水，保持温度105～115℃，分解液中的氟磺酸与超纯水发生水解反应，产生氟化氢气体，氟化氢气体采用步骤(2)中的酸洗液进行洗涤，洗涤后进行冷却，经冷凝冷冻后的氟化氢气体，作为原料使用。
8.根据权利要求6或7所述的一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法，其特征在于：所述的冷却具体为两步降温，第一步降低到35～40℃、第二部步降低到0～10℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211445727.1A CN115709973A (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211445727.1A CN115709973A (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115709973A true CN115709973A (zh) | 2023-02-24 |
Family
ID=85233754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211445727.1A Pending CN115709973A (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115709973A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20010041158A1 (en) * | 1999-08-17 | 2001-11-15 | W. Novis Smith | Preparation of phosphorus pentafluoride |
| CN101570326A (zh) * | 2008-04-28 | 2009-11-04 | 多氟多化工股份有限公司 | 六氟磷酸锂的制备方法 |
| WO2014194563A1 (zh) * | 2013-06-04 | 2014-12-11 | 四川玖长科技有限公司 | 改进型的用回转窑规模化生产磷酸的方法 |
| CN113955729A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-01-21 | 江苏九九久科技有限公司 | 高纯五氟化磷制备方法 |
-
2022
- 2022-11-18 CN CN202211445727.1A patent/CN115709973A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20010041158A1 (en) * | 1999-08-17 | 2001-11-15 | W. Novis Smith | Preparation of phosphorus pentafluoride |
| CN101570326A (zh) * | 2008-04-28 | 2009-11-04 | 多氟多化工股份有限公司 | 六氟磷酸锂的制备方法 |
| WO2014194563A1 (zh) * | 2013-06-04 | 2014-12-11 | 四川玖长科技有限公司 | 改进型的用回转窑规模化生产磷酸的方法 |
| CN113955729A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-01-21 | 江苏九九久科技有限公司 | 高纯五氟化磷制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2677304C (en) | Method of manufacturing phosphorous pentafluoride and hexafluorophosphate | |
| US6322764B1 (en) | Preparation of phosphorus pentafluoride | |
| CN104261369B (zh) | 一种高纯度五氟化磷的制备方法 | |
| CN113955729A (zh) | 高纯五氟化磷制备方法 | |
| CN114031056B (zh) | 一种聚合磷酸盐制备五氟化磷的方法 | |
| CN105593165B (zh) | 五氟化磷的精制方法 | |
| TW522140B (en) | A method of refining LiPF6 | |
| CN101391760A (zh) | 高纯五氟化磷气体的制备方法 | |
| CN105236380B (zh) | 高纯度二氟磷酸盐的制备方法 | |
| CN105731398A (zh) | 一种双氟磺酰亚胺的碱金属盐的制备方法 | |
| CN102099286A (zh) | 氟化物气体的制造方法 | |
| CN101747240A (zh) | 甲基磺酰氟ch3so2f电化学氟化气相产物制备三氟甲基磺酸cf3so3h的方法 | |
| CN101353156A (zh) | 从无机氟化物与硫酸的酸性混合物制备氟化氢的方法 | |
| CN112320824A (zh) | 一种六氟磷酸锂生产方法 | |
| CN116462167A (zh) | 一种制备五氟化磷和六氟磷酸盐的方法 | |
| CN115709973A (zh) | 一种正磷酸溶液生产高纯五氟化磷的方法 | |
| US3914398A (en) | Process for making anhydrous hydrogen fluoride from fluosilicic acid | |
| EP4274807A1 (en) | Integrated processes for treatment of an ammonium fluorosulfate byproduct of the production of bis(fluorosulfonyl) imide | |
| CN102502544A (zh) | 一种五氟化磷的制备方法 | |
| JPH05382B2 (zh) | ||
| CN108178139A (zh) | 一种在制备二氟磷酸锂过程中提高产品收率的方法 | |
| CN103253641B (zh) | 固相法制备高纯五氟化磷气体 | |
| CN101747241A (zh) | 甲基磺酰氟ch3so2f电化学氟化气相产物制备三氟甲基磺酸钾cf3so3k的方法 | |
| CN116101988A (zh) | 一种高纯度低废酸的五氟化磷制备方法 | |
| CN117285021A (zh) | 一种五氟化磷气体的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |