[發明專利]一種無水氟化氫氣體中粉塵顆粒的脫除方法

無效

• 申請號: 200910242208.3
• 申請日: 2009-12-04
• 公開（公告）號: CN101723329A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 孫繼紅;何瑋;王麗娟
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C01B7/19
• 分類號: C01B7/19
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域：

本發明屬于化工技術領域，具體涉及一種無水氟化氫氣體中亞微米或納米級以下的粉塵顆粒的脫除方法。

背景技術：

眾所周知，無水氟化氫氣體是氟化工最重要的原料之一，其廣泛應用于制冷、航空航天、汽車、紡織、化工、醫藥、農藥及冶金等領域，目前，世界上的無水氟化氫氣體生產工藝主要以螢石(CaF₂)為原料，通過與發煙硫酸(或硫酸)反應得到，其化學反應簡單，反應轉化率在200℃-400℃條件下幾乎達100％。顯然，螢石礦中各種雜質不可避免的進入無水氟化氫氣體中，導致在AHF氣體中夾帶大量粉塵，特別是含有少量亞微米及納米顆粒，將直接影響通過無水氟化氫氣體生產的后續產品性能。因此，如何高效去除這些亞微米或納米顆粒是無水氟化氫氣體生產工藝流程中的難點之一。

近年來，無水氟化氫氣體的凈化方法主要包括改進生產工藝和不斷更新設備以及提高礦石質量等途徑，研究結果表明上述這些方法或工藝主要對大顆粒(微米級以上)的去除效果較好，但很難去除亞微米和納米級以下的小顆粒。

采用粗洗塔和吸收塔(或精餾塔)相結合的生產工藝可以有效凈化無水氟化氫氣體。國內劉根憲(無水氟化氫生產新工藝，有機氟工業，1990，3：40-43)通過對粗餾塔進行改進，比較有效地除去了氣體中的粉塵和結晶硫；丁喻等人(工業無水氟化氫生產過程的改進，輕金屬，1989，5：22-24)把粗餾塔頂端溫度提高5-10℃或適當增加填料高度也可以提高除雜效果。同時楊梅金(螢石礦降硅浮選工藝研究，金屬礦山，2002，1：38-42)，周祥良(濃硫酸在螢石浮選精選中的應用，非金屬礦，2002，25(2)：37-38)，張傳敏(生產高質量超細螢石粉工藝參數的研究，鈾礦冶，1998，17(4)：272-278)等人采用多次浮選工藝或添加濃硫酸，獲得低硅螢石精礦；林海(C28作捕收劑浮選分離螢石和磷灰石的研究，建材地質，1993，1：43-46)，Zhang(Beneficiationof?fluorite?by?flotation?in?a?new?chemical?scheme.Minerals?Engineering，2003，16(7)：597-600)，Song，(Improving?fluorite?flotation?from?ores?by?dispersionprocessing.Minerals?Engineering，2006，19(9)，912-917)等人采用各種改性劑，可以獲得低磷螢石精礦。

專利CN1696050A公開了一種制備高純度無水氟化氫的技術，但前提條件是必須以工業副產氟硅酸為原料，進而用與其沉淀的金屬陽離子反應，先制備出純度較高的氟硅酸鹽，然后再與硫酸反應才能得到高純度的無水氟化氫。

專利CN201180092Y涉及氟化氫氣體的凈化工藝，其特點是在生產氟化氫氣體的反應設備中，在輸送硫酸管中的進氣管末端，通過安裝噴頭，達到除雜效果，其缺點是容易造成進氣管頻繁堵塞，生產工藝難以控制。

專利CN101139106A利用氟化氫氣體與SiF⁴氣體冷凝點的不同，通過控制冷凝溫度，達到脫硅效果。但是，該方法工藝復雜，能耗高，且只能除脫一種含硅的粉塵顆粒。

發明內容：

為克服現有技術不足，本發明的目的主要是針對無水氟化氫氣體中夾帶亞微米或納米級粉塵顆粒，提供了一種無水氟化氫氣體中粉塵顆粒的脫除方法。

一種無水氟化氫氣體中粉塵顆粒的脫除方法，其特征在于：首先無機氟化物與酸反應得到無水氟化氫氣體，隨即通過有機-無機雜化膜；該有機-無機雜化膜，孔徑小于1μm和耐溫性在20℃-120℃，同時具有耐氫氟酸腐蝕，負壓：1000-3000Pa條件，比表面積大于180m²/g；脫除無水氟化氫氣體中亞微米或納米級以下的粉塵顆粒，使得無水氟化氫氣體中在常溫常壓下粉塵顆粒含量小于5g/m³。

有機-無機雜化膜選自聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚砜，聚碳酸酯，聚醚砜或塑燒板。

本發明其特點是首先無機氟化物與酸反應得到無水氟化氫氣體，隨即通過有機-無機雜化膜，通過選用不同的膜材料和控制溫度(20℃-100℃)參數以及改變負壓(1000-3000Pa)條件，能夠有效脫除無水氟化氫氣體中亞微米或納米級以下的粉塵顆粒，從而達到無水氟化氫氣體的凈化效果。經測，無水氟化氫氣體中在常溫常壓下粉塵顆粒含量小于5g/m³。所脫除的粉塵顆粒尺寸在200nm-500nm之間，主要由氟，硅，磷，鐵，硫，氧等組成。