TWI250127B - Apparatus and process for producing hydrogen fluoride - Google Patents

Description

A7 B7 1250127 五、發明說明（ [技術領域] 本發明係關於氟化氫之製造裝置及製造方法。更詳細 而吕’本發明係指供金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及水、 或該等混合物進行反應，而依工業規模製造氟化氫的反應 器及含該等反應器的製造裝置，以及使用該等之製造方 法。 [技術背景] 習知氟化氫（HF)的工業製造方法，係利用金屬氟化 物，與硫酸、發煙硫酸及水、或該等混合物進行反應的方 法。此類方法中最為週知的方法，有如下所述者。首先， 以硫酸（H2S〇4)與屬金屬氟化物的螢石（以CaF2為主成分） 為原料，分別供給於可固-液混練的外部加熱式共混淫機等 預備反應器（或混練機）中。在此預備反應器中，利用一邊 加熱原料’-it進行混練的方4，而使進行部分反應，並 產生氟化氫。接著，將由預備反應器所獲得反應混合物， 移入於外熱式回轉爐中。在此外熱式回轉爐中，一邊加敎 該反應混合物，-邊進行回轉，而更進一步進行反應，再 產生氟化氫，所獲得氟化氫屬氣 1屬乳體狀生成物。此預備反應 器及回轉爐，一般上係]Sfi、Cr、Μη 17仿 祕人Α跋 Cr M0、Fe等所構成的耐蝕 性e金，譬如由哈斯特鎳合今 金所構成，或以該等耐餘性合 金為襯晨。此種型態之氣化氫的製造方法，譬如曰本特公 平4-40282號公報中所載述的方法。 ， [發明開示] _發煙硫酸及水、咬該等盘矿 本紙張尺度適用Tii家標準(c^_s)A4 --為礅寻興硯 312795 --------^ i — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .線· 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 1 1250127 A7 B7 五、發明說明（2 酸之混合物）與屬金屬氟化物的螢石，而獲得氟化氫的反應 (以下簡稱「氟化氫生成反應」），係屬吸熱反應，且此類 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 含硫酸的反應系統，因為配合使吸熱反應進行而在高溫下 實施，所以腐蝕性極高。此外，反應混合物（含原料與反應 生成物）乃因為在氟化氫生成反應中所產生的副生成物，有 石貧（CaS〇4)及含未反應的螢石及硫酸，所以具漿狀或糊狀 型態，對反應器内表面等具頗高的附著性。所以，供實施 此反應的反應器（預備反應器及回轉爐），講求可加熱反應 混合物，且組合於暴露在反應系統之反應器的内表面及反 應器的其他零件（譬如攪拌葉片等）必需具足夠的耐蝕性， 同時亦必需可處理漿狀或糊狀之高附著反應混合物。 如上述，在預備反應器與回轉爐中，對反應混合物的 熱供給，係在該等内表面接觸到反應混合物時，由内表面 經由熱傳而進行，但反應混合物則不僅接觸内表面（即熱傳 表面）’偶而亦將附著於内表面並未被移送而殘留，致使在 内表面上形成附著物。當内表面上形成較厚附著物時，便 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 會降低由預#反應器與回轉Μ的内，對反應混合物本 體（即未形成附著物的反應混合物）的熱傳效率。所以，便 造成反應速率的降低，導致產生製造能力明顯降低的問 題。 在為防止較厚附著物的形成上，一般上，將附著於預 備反應器及/或回轉爐内表面上的反應混合物’分別利用攪 拌葉片及/或刮取機構（或刮刀）前端進行刮取。此處存在於 前端與内表面間之間隙(以下簡稱「間隙」），隨情況而部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2iGx 297公复)" ------- 2 312795 1250127 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 五、發明說明（3 为附著的反應混合物（或内容物），使前端相對内表面進行 相對移動時所產生的剪切力作用，而防止附著於未然，^ “已附者之情況時’便由内表面上刮取。 該等攪拌葉片及刮取機構的前端，必需依對該前端與 内表面間之間隙的反應混合物具足夠剪切力並有效的進行 刮取，且亦必需具有超過接觸於内表面而所收到隨接觸^ 抗力的多餘動力，同時為不損傷内表面而不接觸内表面的 極小間隙。更詳細而言，相關預備反應器，為使混練用挽 拌葉片前端，可刮取附著於預備反應器内表面上的反應混 合物，而將攪拌葉片前端與内表面間的間隙設計呈較小狀 態。此外，在回轉爐中，雖依使刮取機構前端刮取附著於 回轉爐内表面上的反應混合物，而將刮取機構依與預備反 應器之情況相同程度的較小間隙設置，但亦將與内表面有 所接觸。 但是，如上述由Ni、Cr、Mo、Fe等所構成的哈斯特 鎳合金等合金材料，因為雖具備較高的耐蝕性，卻未必具 足夠的耐磨損性。所以當作為内表面與該内表面間之間隙 較小（依情況，將接觸該内表面）前端的材料用時，在短時 間内，於前端及/或内表面上將產生明顯磨損的問題。此乃 刖端與内表面間之間隙若縮小的的話，在此間隙附近的前 端及/或内表面中，所受到來自反應混合物的摩擦阻力將變 大所致。隨前端及内表面之磨損的進行，該等之間的間隙 將迅速變大，而導致對附著於内表面上之反應混合物的刮 取能力不足’造成在内表面上形成較厚附著物。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） 312795 —、------------零·11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂il------線

發明說明（ 1250127 所以，隨裝置運轉時間的择 收—h 士 增加，將在内表面上形成更 厚的附著物，而使由該内表而视 曰 面供給於反應混合物本體的熱 篁減少’降低熱傳效率，並降低氟化氫製造裝置整體的製 造能力。結果，在為恢復氟化氫製造裝置的製造能力上， 便在配合對預備反應器之攪拌 1見什茱月及/或内表面，以及/或 回轉爐之刮取機構及/或内矣而处w Al 傅 3門表面，特別針對預備反應器實施 授掉葉片的補修、交換箄維攸 俠寻維t，而必需定期頻繁的停止運 轉。 本發明之目的便為解決上述習知課題，詳言之，乃提 供一種採用使金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及水、或該 等混合物進行反應，而產生氟化氫的氟化氫製造方法，且 具有超過存在與内表面間之内容物（反應混合物）剪切力的 機構（譬如攪拌葉片及刮取機構）之反應器，可有效降低該 機構前端磨損的反應器，及含該反應器的製造裝置，以及 使用其之製造方法。 依照本發明的話，採用使金屬氟化物，與硫酸、發煙 硫酸及水、或該等混合物進行反應，而產生氟化氫的氟化 氮製造方法’且具有使與内表面間之内容物（或反應混合物） 文到剪切力的機構之反應器，該機構之與反應器内表面相 對向處之至少一部份，最好全部，係含有： (I) 由鎳、鉻、鈷、鐵、鎢、及碳之中至少選擇一種之 兀素的材料’特別為含二種以上元素的合金；與 (II) 含碳化鶴的金屬材料 該金屬材料係含有30至90重量％之碳化鎢。此類金屬材 0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂ii------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國幽冢標準（CNS)A4規格⑵0 x 297公餐） 4 312795 1250127 A7 B7 五、發明說明（ 料，在氟化氫生成反應系統中，顯示出提昇耐磨損 ，二，利用將賦予剪切力之機構的内表面相對向部分, s如刖以至少其中—部份制此類金屬材料製成，便可右 效的，低該部分的損耗。以下，僅將具上述組成的金 料，簡稱「耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料」。 、 譬如，此種耐磨損性•耐腐蚀性金屬材肖，係可採 在含有由錄、路、始、鐵、鎢、及碳之中至少選擇_ =的材料(特別為含二種以上元素的合金)所構成的金屬 土質上，使由碳化鎢所組成的細微粒子呈分散狀態者。 上述耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料係含有由鎳、鉻、 姑、鐵、鵁、及碳之中至少選擇一種之元素的材料， 為含二種以上元素之合金，最好為以始為基底的合金，更 以含有具銘及鉻合金，與碳化鶴者。碳化鶴含量，以耐磨 抽性•耐腐蝕性金屬材料整體為基準，為3〇至9〇重量％， 最好在50至70重量％。另，依耐磨損性·耐腐姓性金。屬 材料基準’以姑含量為5至40重量％，鉻含量在5至2〇 重量％較佳。 本發明更詳言之’可藉由在賦予剪切力之機構的前端 (或邊緣或端、緣)的至少其中部分(最好整體)’將上述耐磨損 性•耐腐蝕性金屬材料利用熔接等方式實施接合。藉此， 便可有效的降低反應器中所具備之該機構的磨損情开;。當 賦予剪切力之機構前端的Λ中部分採用耐磨損性·耐腐2 性金屬材料之情況時，耐磨損性•耐腐姓性金屬材料亦可 接合前的原本前端’或i亦可僅在原本前端罝而[ &紙張尺度適財關家標準（CNS)A4規格⑵Q χ挪公— 312795 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂！|----線· 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 5

1250127 五、發明說明（6 ) (譬如埋入於接合前之前端）。當然亦可採用耐磨損性·财 腐蝕性金屬材料以覆蓋接合前之原本前端的整體之方式， 或接續原本前端整體之方式，覆蓋賦予剪切力之機構的前 端整體。 在賦予剪切力之機構上採用耐磨損性·耐腐蝕性金屬 材料取代，使反應器内表面之至少其中一部份，由上述耐 磨損性•耐腐蝕性金屬材料所形成。最好二者均由耐磨損 性•耐腐蝕性金屬材料形成。藉此便可有效降低反應器内 表面磨損。具體而言，在由哈斯特鎳合金等一般耐蝕性金 屬材料所構成，或以該耐飯性金屬為襯裡的習知反應器内 表面上’將由上述耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料所構成的 複數長片’利用溶接而接合上，並部分被覆反應器内表面， 最好該耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料被覆反應器的整體内 表面，藉此便可補強反應器内表面。接合於内表面上之長 片的配置，可適當的採用線條狀、格子狀（鋸齒格子）狀、 或點狀等規則配置、或無規等任意配置方式。 本發明係特別適用於賦予剪切力之機構的前端，具有 刮取附著於反應器内表面上之内容物（或反應混合物）的功 能，並使整體機構具有混練内容物的功能之情況。 再者’採用本發明之氟化氫製造方法的氟化氫生成反 應，係可利用 (i) 金屬氟化物與硫酸的反應； (ii) 金屬氟化物與發煙硫酸及水的反應；及 (iii) 金屬氟化物與硫酸、發煙硫酸及水之混合物的反 ------------Φ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂il-------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 6 312795 1250127

五、發明說明（8 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製 ^分（最好為全部）係由上彼π 、 ） 上之耐磨知性•耐腐蝕性金屬材料 所構成。除上述取代之外，县Λ 代〈外取好再使内表面之至少其中一 部份（最好為全部）由上述耐磨損性·耐腐蚀性金屬材料所 構成纟回轉爐中藉由將其圓筒形内表面朝圓周方向旋 轉，而使内容物（反應混合物）轉動並混合。 本發明所採用的回轉爐，可採用一般具備有圓筒形内 f面’且使刮取機構前端與内表面間的間隙充分小，或該 前端接觸於内表面的外部加熱式反應器。此外，回轉爐中 所具備的刮取機構，可為附有如螺旋籍、雙頭螺旋、或平 板等棒狀内插物。隨回轉爐内表面的旋轉，刮取機構（棒狀 内插物）亦將旋轉’而使螺旋鰭、雙頭螺旋、或平板等前端， 刮取附著於回轉爐内表面上的反應混合物。但是，當採用 朝回轉爐長度方向延伸的平板時，刮取機構亦可屬被固定 者。再者，刮取機構的旋轉轴相對回轉爐的旋轉轴，可配 置於同軸上的方式，亦可偏心配置。 本發明之其他主旨’係提供一種在利用使金屬氟化 物’與硫酸、發煙硫酸及水、或該等混合物進行反應，而 產生氟化氫的氟化氫製造裝置中，以採用本發明之反應器 為特徵的製造裝置。在此種製造裝置中，賦予剪切力之機 構與反應器内表面相對向部分，至少其中一部份(最好為全 部）係由上述耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料所構成。除上述 取代之外’最好再使内表面之至少其中一部份（最好為全部） 由上述耐磨損性·耐腐蝕性金屬材料所構成。 特別氟化氫製造裝置含有預備反應器及回轉爐之情況 本紙張尺度適財關家鮮（CNS)A4祕⑵Gx 297公餐_1-' ---- 8 312795 -------------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-——------線‘ A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 9 1250127 五、發明說明（9 ) 時’預備反應器及回轉爐之至少其中任一者（最好二者同 時）’均屬本發明之反應器。譬如預備反應器的攪拌葉片及 /或回轉爐的刮取機構，最好二者前端之至少其中一部份 (最好為全部）係由上述耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料所構 成。除上述取代之外，最好再使預備反應器及/或回轉爐二 者的内表面之至少其中一部份（最好為全部）由上述耐磨損 性·耐腐蝕性金屬材料所構成。 本發明之另一主旨，係提供一種在利用使金屬氟化 物，與硫酸、發煙硫酸及水、或該等混合物進行反應，而 產生氟化氫的氟化氫製造方法中，以採用本發明之反應器 為特徵的方法，且賦予剪切力之機構的反應器内表面相對 向部分，至少其中一部份及/或内表面之至少其中一部份 (最好為二者）係由上述耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料所構 成。 特別係在利用使金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及水、 或該等混合物進行反應，而產生氟化氫的氟化氫製造方法 中，於包含有使金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及水、或 該等混合物進行部分反應的第一反應程序；將由第一反應 程序所獲得之反應混合物再進行反應，而完成實質反應的 第二反應程序的方法中，係採取第一反應程序係在本發明 之預備反應器中實施，或第二反應程序則在本發明之回轉 爐中實施的任一方式，最好二者均採用。 更詳細而言，在上述第一反應程序中，於預備反應器 中’將包含有以金屬氟化物與硫酸（或發煙硫酸及水的混合 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公餐) ---------. 312795 ---------------------訂---------線』 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} A7 1250127 五、發明說明（10 ) 物、或硫酸、發煙硫酸及水的混合物）為原料的反應混合物 進行加熱，同時利用配置於預備反應器内的授摔葉片混練 反應混合物，並刮取附著於預備反應器内表面上的反應混 合物，藉此使氟化氫生成反應進行部分反應，而生成氟化 n。另’在第二反應程序中’將由第—反應程序所獲得之 反應混合物，在回轉爐中（最好同時利用刮取機構前端刮取 附著於回轉爐内表面上的反應混合物）進行加熱及轉動而 更進行氟化氫生成反應並生成氟化氫，最後實質地完成反 應。藉此便製得氟化氫。 *在本發明之製造方法及製造裝置中，預備反應器的攪 拌葉片 '回轉爐的刮取機構、以及該等内表面的任何位置 上，可適當的選擇採用上述耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料。 譬如在通常的運轉條件下，因為預備反應器在賦予剪切力 的機構（攪拌葉片）與内表面之摩擦頻率高於回轉爐，所以 最好利用上述耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料對於預備反應 器的攪拌葉片及内表面二者進行補強。除此之外，最好亦 將回轉爐的刮取機構與内表面二者進行同樣的補強。 以上，雖特別針對採用預備反應器之型態的氟化氫製 造裝置及製造方法進行詳細說明，但本發明並不僅限於 此，可廣泛適用於在具備攪拌葉片等賦予剪切力之機構的 反應器中，使金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及水、或該 等混合物進行反應，而生成氟化氫的反應器中。 可使用於如上述本發明的金屬氟化物，具體而言，可 舉例如螢石、氟化納、氟化鉀、合成氟化舞及氟石夕酸鈉等。 312795 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

•訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度財關家標準（〇奶仏4規格（210><297公爱 10 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 11 1250127 A7 _____ B7 五、發明說明（11 ) 另，與此類金屬氟化物進行反應的原料，可為硫酸或僅要 可產生硫酸之類的原料便可，不單僅為硫酸，亦可使用適 當任意混合含有發煙硫酸（s〇3及ηθ〇4)與水、三氧化硫 (SO3)與水、或硫酸與發煙硫酸及/或三氧化硫與水之混合 物等的混合物。 本發明係包含有下述1至13態樣。 (態樣1)採用使金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及水、 或該等混合物進行反應’而產生氟化氫的氟化氫製造方 法，且具有使與内壁（内表面）間之内容物受到剪切力的機 構之反應器，該機構之與反應器内表面相對向處之至少一 部伤係為含有由錄、絡、姑、鐵、鷄、及碳中至少選擇一 種元素的材料或含二種以上元素的合金，及含碳化鎢的金 屬材料所構成的反應器，而該金屬材料係含有30至90重 量％之碳化鎢。 (態樣2)如態樣1所述反應器，其中該反應器内壁至 少其中一部份，係利用該金屬材料所構成。 (態樣3)如態樣1或2所述反應器，其中該金屬材料， 係將含有由鎳、鉻、錄、鐵、鶏、及碳中至少選擇一種元 素的材料或含有二種以上元素的合金，及含碳化鎢的金屬 材料，進行燒結而形成。 (恶樣4)如態樣1至3中任一項所述反應器，其中該 金屬材料，係含鈷5至40重量0/〇。 (態樣5)如態樣1至4中任一項所述反應器，其中該 金屬材料，係含鉻5至20重量％。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 312795 •------------Φ--------訂！丨——線Φ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1250127 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12 五、發明說明（I2 ) (癌樣6)如態樣1至5中任一項所述反應器，其中該 反應器係將金屬氟化物’與硫酸、發煙硫酸及水、或該等 混合物進行混合，並使該等進行部分反應的預備反應器。 (態樣7)如態樣6所述反應器，其中該賦予剪切力之 機構，係攪拌葉片，該機構内壁的相對向部分係攪拌葉片 前端。 (態樣8)如悲樣1至5中任一項所述反應器，其中該 反應器係將經金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及水、或談 等混合物進行反應而產生的反應混合物，再進行反應的回 轉爐。 (悉樣9)如癌樣8所述反應器’其中該賦予剪切力之 機構’係刮取機構’該機構内壁的相對向部分係刮取機構 前端。 (態樣1 〇)在利用使金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及 水、或該等混合物進行反應，而產生氟化氫的氟化氫製造 裝置中，採用態樣1至5任一項所述反應器為特徵的氟化 氫製造裝置。 (態樣11)在利用使金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及 水、或該等混合物進行反應，而產生氟化氫的氟化氫製造 裝置中，具備有預備反應器及回轉爐，其中該預備反應器 係採用態樣6或7所述反應器，或該回轉爐係採用態樣8 或9所述反應器，二者中至少其中一者係採用該反應器的 氟化氫製造裝置。 (態樣12)在利用使金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 312795 ---------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 應 的 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 1250127 五、發明說明（13 ) 水、或該等混合物進行反應，而產生氟化氫的氟化氫製造 方法中’係採用態樣1至5任一項所述反應器為特徵的製 造方法。 (態樣1 3)在利用使金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及 水、或該等混合物進行反應，而產生氟化氫的氟化氫製造 方法中’係包3有·使金屬氟化物’與硫酸、發煙硫酸及水、 或該等混合物進行部分反應的第一反應程序；將由第一反 一程序所獲得之反應混合物再進行反應，而完成實質反應 第二反應程序，而該第一反應程序係在預備反應器的態 樣6或7所述反應器中實施，及該第二反應程序係在回轉 爐的癌樣8或9所述反應器中實施，該二者可任選其中一 者或同時採用的製造方法。 [圖式簡單說明] 第1圖係本發明一實施態樣之氟化氫製造裝置的概略 示意圖。 第2(a)圖係具備第1圖實施態樣之氟化氫製造裝置的 預備反應器之縱向概略示意圖，·第2(1))圖係沿第2(勾圖之 X-X線的橫剖面示意圖。 第3圖係同樣具備第丨圖實施態樣之氟化氫製造裝置 的回轉爐之縱向概略示意圖。 [元件符號說明] 1，2 配管 3 預備反應器 4 配管 5 回轉爐 6,7 配管 8a 長片 13 312795 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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1250127 M ---- B7 五、發明說明（Μ ) 8b 長片 9 旋轉軸 10 攪拌葉片 11 疑轉轴 12 螺旋韓 13 刮取機構 20 氟化氫製造裝置 另’在參閱圖式時，與第1圖示意圖紙面相同平面的 剖面屬縱向剖線，垂直此方向的剖面則屬橫向剖面。 [實施發明較佳實施態樣] 以下，針對本發明一實施態樣，請參閱第1至3圖所 示，進行詳細說明。 如第1圖所示，本實施態樣的氟化氫製造裝置2〇，係 包含有：分別經由配管1及2供給原料之粉末狀螢石（CaF2) 與濃硫酸dSO4)的預備反應器（或混練器，如共混涅 機）3，及經由配管4接收在預備反應器3中所得反應混合 物（包含原料及反應生成物）的回轉爐5。氟化氫生成反應係 經由在預備反應器3中的部分進行反應的第一反應程序， 與在回轉爐5中更進行反應而實質完成的第二反應程序。 在預備反應器3與回轉爐5中所產生的氟化氫，經由配管 4及6，而以氣體狀生成物型態回收粗氟化氫。另，副生成 物之含以石膏（CaS04)為主成分的殘餘粉末狀反應混合 物，則經由配管7由回轉爐5中取出。依上述所獲得之粗 氟化氫，配合需要，利用洗淨及/或蒸餾操作，進行分離或 精製，而形成高純度氟化氫。 預備反應器3通常具備圓筒形内表面，如第2(a)及（b) 圖所示，並具備有由含有由鎳、鉻、鈷、鐵、鎢、及碳中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） " ' 14 312795 ---------------------訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1250127 A7 B7 五、發明說明（I5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 至少選擇一種元素的材料或含二種以上元素的合金，與3〇 至9 0重量％之碳化鶴的耐磨損性•财腐餘性金屬材料所構 成的複數長片8a，譬如利用俗稱「填積層溶接」等方法而 裝設於内表面上，且内表面之至少其中一部份為由耐磨損 性•耐腐餘性金屬材料所構成的結構。在本實施態樣中， 雖舉在内表面上配置長片狀長片的例子（圖中斜線部分區 域表示由耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料所構成”但亦可為 袼子（鋸齒格子）狀或點狀等規則配置方式，或無規的任意 適當配置方式。再者，本發明並不僅限於内表面其中一部 份為耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料所構成，最好預備反應 器内表面全部被覆上耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料。此外， 在第2(a)及（b)圖中，雖將長片8&的厚度較誇張的圖示， 但實際上，利用熔接長片8a而在内表面上產生的凹凸，為 使熱傳效率的降低非常小，譬如最大亦設計在5mm以下範 圍。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 再者在預備反應器3中，具備有供加熱原料及反應 進行時的反應生成物（在本說明書中，簡稱「反應混合物 的夾套等加熱機構（未圖示），以及供混練反應混合物與供 到取附著於預備反應器3内表面上之反應混合物的裝設在 旋轉轴9上之雙螺旋頭等櫈拌葉片10。此擾拌葉片10係 利用旋轉軸9的旋轉，而超越該授拌葉片1G前端與内表面 間之内谷物（即反應混合物）之剪切力的機構。在攪拌葉片 1〇前端處’將由耐磨損性·耐腐蝕性金屬材料所構成的長 j8b’利用^真積層炼接 進行接合，俾接續於廣太 本紙張尺度適用中國國i^7CNS)A4規格(27^^----- 15 312795 1250127 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16 五、發明說明（I6 ) 刖端整體上。此攪拌葉片10内表面相對向的前端，與預備 反應器3内表面，係依極小間隙狀態配置。另，在圖中雖 圖示具備有單軸式之一對（參閱第2(a)圖）雙頭螺旋型攪拌 葉片的預備反應器，惟本發明並不僅限於此，亦可採用複 軸式。攪拌葉片亦可任意採用如螺旋型等適當樣式。 再者，在回轉爐5中，圓筒狀内表面係隨圓周方向的 旋轉，而轉動收容於回轉爐5的反應混合物。在回轉爐5 中，具備有供反應混合物的夾套等加熱機構（未圖示），以 及如第3圖所示供刮取附著於内表面上之反應混合物的刮 取機構（或刮刀）13，且在旋轉軸u上裝設有螺旋鰭12的 機構。此螺旋鰭12内表面相對向的前端，與回轉爐5内表 面，係依極小間隙狀態或接觸狀態配置。刮取機構丨3係使 該刮取機構13前端（即螺旋鰭12前端）與内表面間之内容 物（即反應混合物）受到剪切力之機構。此刮取機構〗3係僅 要隨回轉爐5内表面朝圓周方向旋轉，可將所附著的反應 混合物，沿内表面整體進行刮取的話便可，旋轉軸t丨之 軸，可如第3圖所示相對回轉爐5旋轉轴（圖中虛線部分）， 在下方的偏心配置方式，或配置於回轉爐5旋轉轴的同軸 上亦可。另，刮取機構13雖最好可被旋轉，但本發明並不 僅限於此。 螺旋鰭12與回轉爐5之内表面，係由如哈斯特合金等 耐餘性金屬材料所構成。但最好螺旋鰭12前端的至少其中 一部份，由耐磨損性•耐腐蝕性金屬材料所構成，及/或回 轉爐5内表面的至少其中一部份，由耐磨損性•耐腐蝕性 本、、，氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公f ) 312795 ^1 ϋ «ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ I 1···· ϋ n n · ϋ n ϋ ϋ n n «ϋ ^ β an ϋ βϋ ϋ ϋ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 17 !25〇127 A7 ^------—__ B7__— 五、發明說明（n ) 金屬材料所構成，更以整面均由耐磨損性·耐腐蝕性金屬 材料所構成。 其次，針對本實施態樣之採用氟化氫製造裝置的方 法，進行如下的詳細說明。 百先’將屬原料的經預先加熱至約40至200它的粒握 約0.1 V m至2mm粉末狀螢石（CaFJ，與經預先加熱至約 切至200°C的98重量％濃硫酸（H2S04)，依形成CaF2:H2S〇4 莫耳比為約1:0·9至1:;L1方式，分別由配管〗及2各自供 、、口於預備反應器3中。其次，在預備反應器3内，利用夾 套等外°卩加熱機構，將反應混合物加熱至約40至200¾並 維持之。同時利用旋轉旋轉軸9而轉動固定於其上的攪拌 葉片10，俾混練反應混合物，且刮取附著於内表面上的反 應此合物。藉此部分進行氟化氫生成反應，而生成目的物 質之氣化氫與副生成物之石膏（CaSOd的反應生成物。因為 氣化氫係以氣體型態生成，而石膏則以粉末型態生成，所 以目的物質的氟化氫，容易由含石膏的反應混合物中分離 而獲件氣體狀氟化氫與殘餘反應混合物，經由配管4由 預備反應器3中取出。預備反應器3中的反應混合物平均 滯留時間約2至30分鐘。此情況下，在預備反應器3出口 的營石轉化率約15至55%。由預備反應器3所取出的反 應混合物，一般係呈漿狀或糊狀。 將由預備反應器3所獲得漿狀或糊狀的反應混合物， 經由配管4，而移至回轉爐5中。在回轉爐5内，反應混 合物便利用夾套等外部加熱機構，加熱至約15〇至35〇〇c 本紐尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵Gx 297公餐） ---- 312795 --------^---------線 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1250127

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 18 的溫度並維持之。I -tf , 子之再者，利用將回轉爐5内表面朝圓周方 向旋轉，而轉動反應混合物，同時利用轉動刮取機構13(旋 轉軸11及□疋於其上的螺旋鰭12)，而刮取附著於内表面 上的反應混合物。藉此，反應混合物便更進一步進行氟化 氮生成反應，而生成目的物質氟化氫與副生成物石膏的反 應生成物。如同在預備反應器3中的反應-樣，因為氟化 氮係以氣體型態生成，而石膏則以粉末型態生成，所以目 的物質的氟化氫，纟易由含石膏的反應混合物中分離而獲 得。殘餘反應混合物便經由配管7而由回轉爐5中取出。 在回轉爐5中的反應混合物平均滯留時間約i至〗〇小時。 此If况下在回轉爐5出口的螢石轉化率約至1 〇〇%， 可謂已實質上完成氟化氫生成反應。一般由回轉爐5所取 出的反應混合物，主要由石膏所組成，乃呈粉末狀。 在預備反應器3及回轉爐5中所生成的目的物質之氟 化氫（HF)，係依氣體狀反應生成物型態的 配管4與6進行回收。所獲得的粗氣化氫，最^加施行 洗淨及/或蒸餾操作。 如上述的氟化氫製造方法雖最好連續實施，但亦可採 用批次式。 依照本實施態樣的話’在使螢石與硫酸進行反應而生 成象化氮的反應器’以及採用該反應器之氟化氫的製造裝 置及製造方法中，可有效的減少超越存在與内表面間之内 容物剪切力的機構（攪拌葉片、及較佳者為刮取機構）前端 的磨& ’便可提供可提南並維持長時間製造能力的反應 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐)----- 312795 --------訂---------線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 19 1250127 五、發明說明（l9 ) 器 另，本發明並不僅限於上述實施態樣，在造成腐蝕問 題的反應系統中，可廣泛的使用於採用如攪拌葉片等超越 存在與内表面間之内容物（譬如漿狀或糊狀反應混合物）剪 切力的機構之情況。亦可適用於譬如在由螢石'三氧化硫 或無水硫酸、及水所獲得氟化氫的反應系統，於單一反應 器中，一邊利用攪拌葉片攪拌反應混合物，而生成氟化氳 的方法。 [產業可利用性] 〃依照本發明的話，採用使螢石與硫酸進行反應而生成 氟化氳的製造方法，且具有超越與内表面間所存在内容物 剪切力之機構的反應器，便可提供有效減少超越剪切力之 機構前端的磨損，且可長時間維持高製造能力的反應器， 含該反應器的製造裝置，以及使用其之製造方法。 [實施例] / 在本實施例中，耐磨損性•耐腐餘性金屬材料係採用 含有（I)含Co約67重量％、Cr約28重量％、w約4重量％、 及〇約！重4%的合金（各重量比率係以合金整體重 準），以及（II)含碳化鎢的金屬材料， ”、、土 刊丁寸丑碳化鎢含量，以該 金屬材料整體基準，約60重量％的金屬材料。 如上述實施態樣所說明般’在由商品名MA_2〇Nb_3(相 當於Capenta-2〇cb3(商品名，音譯），日本三菱副㈣公 司產製）材料所構成的預備反應器内表面上，將由上述耐磨 損性·耐腐蝕性金屬材料所構色之厚度約3_、寬度約 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f_丁 312795 --------------------- 訂------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

五、發明說明（21 ) 1250127 倍以上的厚度磨損。 本發明依據巴黎公約，主带 主張發明名稱為「氟化氫製造 裝置及製每方法」的日本專利中請案（特冑細。_2謝72 號，2000年7月10日申請）的優先權，該申請案的內容， 經引用而全部組合於本說明書中。 零 —訂---------線I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 21 312795

Claims (1)

125〇1嗒告本 弟90116702號專利申請案 申清專利範圍修正本 (94年12月2曰） 1. 一種氟化氫製造用反應器，其特徵在於：採用使金屬氟 化物，與硫酸、發煙硫酸及水、或該等之混合物進行反 應，而產生氟化氫的氟化氫製造方法，且具有使與内表 面間之内容物受到剪切力的機構之反應器，該機構之與 該反應器内表面相對向處之至少一部份係由含有3〇至 90重量％之碳化鎢與含5至2〇重量％之鉻以及5至4〇 重量％之始之材料的金屬材料所構成。 2.如申明專利範圍第1項之敗化氫製造用反應器，其中該 反應器内表面至少其中一部份，係利用上述之金屬材料 所構成。 3·如申巧專利範圍第丨項之氟化氫製造用反應器，其中該 至屬材料，係將含有由鎳、鉻、鈷、鐵、鎢及碳中選擇 之至J 一種元素的材料或含有二種以上元素的合金，與 碳化鎢燒結而形成。 經濟部中央標準局員工福利委員會印制衣 4·如申請專利範圍第i項之銳化氫製造用反應器，其中該 反應係將i屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及水、或該 寺之混合物進行混合，並使該等進行部分反應的預備反 應器。 ：>·如申4專利範圍帛4項之敦化氫製造用反應器，其中該 賦予剪切力之機構係攪拌葉片’該機構之與内表面相對 向之部分係攪拌葉片前端者。 用中國 A4規格（210 X 297公釐） (修正本）312795 1250127 ____H3 6·如申請專利範圍第1項之氟化氫製造用反應器，其中該 反應器係將經金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及水、或 該等之混合物進行反應而產生的反應混合物，再進行反 應的回轉爐。 7·如申請專利範圍第6項之氟化氫製造用反應器，其中該 賦予剪切力之機構，係刮取機構，該機構之與内表面的 相對向部分係刮取機構前端者。 8. 一種氟化氫製造裝置，其特徵在於：在利用使金屬氟化 物’與硫酸、發煙硫酸及水、或該等之混合物進行反應， 而產生氟化氫的氟化氫製造裝置中，具備有預備反應器 及回轉爐， 其中該預備反應器與回轉爐係至少其中一者為具 有使與其内表面間之内容物受到剪切力的機構，該機構 之與該内表面相對向處之至少一部份係由含有3〇至9〇 重量％之碳化鎢與含5至20重量％之鉻以及5至4〇重 量％之鈷之材料的金屬材料所構成。 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 9. 一種氟化氫之製造方法，其特徵在於··在利用使金屬氟 化物，與硫酸、發煙硫酸及水、或該等之混合物，在具 備有使與其内表面間之内容物受到剪切力的機構之反 應器内進行反應，而產生氟化氫的氟化氫製造方法中， 該機構之與該反應器内表面相對向處之至少一部份係 由含有30至90重量％之碳化鎢與含5至2〇重量％之鉻 乂及5至40重i %之鈷之材料的金屬材料所構成。 10. -種氟化氫之製造方法，其特徵在於:在利用使金屬貌 本紙張尺度適用Kiii?TCNS) Μ規格(210 7^^---- (修正本）3丨2795 1250127 _____________H3 ______ 化物，與硫酸、發煙硫酸及水、或該等之混合物進行反 應，而產生氟化氫的氟化氫製造方法中，係包含有：使 金屬氟化物，與硫酸、發煙硫酸及水、或該等之浪合物 在預備反應器内進行部分反應的第一反應程序；將由第 一反應程序所獲得之反應混合物在回轉爐内再進行反 應，而完成實質反應的第二反應程序；其中， 該預備反應器與回轉爐係至少其中一者為具有使 與其内表面間之内容物受到剪切力的機構，該機構之與 該内表面的相對向處之至少一部份係由含有30至90重 量％之碳化鎢與含5至20重量％之鉻以及5至40重量 %之鈷之材料的金屬材料所構成。 1 1.如申請專利範圍第丨項之氟化氫製造用反應器，其中含 絡與姑之上述材料另含有選自鎳、鐵、鶴以及碳所組成 之群組中之至少一種元素。 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 (修正本）312795 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐）