[發(fā)明專利]一種以螢石粉和硫酸生產(chǎn)氟化氫的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010252433.8
• 申請日: 2010-08-12
• 公開（公告）號: CN101913565A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 應(yīng)盛榮;周貞鋒;徐建國;葉文龍;應(yīng)學(xué)來;姜戰(zhàn)
• 申請（專利權(quán)）人: 衢州市鼎盛化工科技有限公司
• 主分類號: C01B7/19
• 分類號: C01B7/19;C01F11/46
• 代理公司: 杭州裕陽專利事務(wù)所(普通合伙) 33221
• 代理人: 江助菊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)氟化氫的方法，更具體地說是一種以螢石粉和硫酸為原料生產(chǎn)氟化氫的方法。

背景技術(shù)

氟化氫是氟化工的基礎(chǔ)原料，分子式HF；氟化氫以及它的水溶液可用于制造有機(jī)或無機(jī)氟化物，如氟碳化合物、各種氟致冷劑、氟樹脂、氟化鋁、氟化鉀、冰晶石等，可用于玻璃蝕刻、電鍍、陶瓷處理、石油工業(yè)催化劑、磨沙燈泡制造、金屬鑄件除砂、石墨灰份去除、金屬清洗(黃銅、不銹鋼)和半導(dǎo)體(鍺、硅)制造等；也是制造元素氟的主要原料。

氟化氫的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是以螢石粉和硫酸為原料，按照接近理論值(螢石粉和硫酸的摩爾比值為1∶1)的配比混合后，進(jìn)入一個非常龐大的回轉(zhuǎn)式反應(yīng)爐里，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；由于反應(yīng)是一個吸熱過程，轉(zhuǎn)爐的外側(cè)必須連續(xù)不斷地強(qiáng)加高溫氣體加熱，才能保證轉(zhuǎn)爐內(nèi)的物料充分反應(yīng)。螢石粉和硫酸反應(yīng)后生成氟化氫氣體和石膏(硫酸鈣)渣；氟化氫氣體經(jīng)過洗滌、冷凝、精餾、脫氣等工序，成為氟化氫產(chǎn)品，石膏渣經(jīng)過中和、尾氣吸收、冷卻等工序，成為粉狀固體廢渣。這種傳統(tǒng)生產(chǎn)方法存在以下缺點(diǎn)：

1、為了達(dá)到一定的產(chǎn)能和保證物料的化學(xué)反應(yīng)充分，轉(zhuǎn)爐必須非常龐大；例如年產(chǎn)1萬噸氟化氫的轉(zhuǎn)爐內(nèi)徑為3.2米，長度為32米，爐壁厚度為80毫米；這樣一個轉(zhuǎn)爐的自重超過200噸；如果需要更大的產(chǎn)能，轉(zhuǎn)爐也就更大。因此轉(zhuǎn)爐的制造成本很高。在生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)爐自重加上內(nèi)部物料重量，總重量達(dá)到300～500噸，帶動它轉(zhuǎn)動的動力消耗很大。由于螢石粉和硫酸是按照接近理論值的配比混合，反應(yīng)過程發(fā)生了漿料狀、凝固狀、稀粘狀、粉狀等形態(tài)的變化；在稀粘狀時，對轉(zhuǎn)爐內(nèi)壁的腐蝕很大，使得轉(zhuǎn)爐的維修成本很高。

2、由于螢石粉和硫酸的化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，為了保證反應(yīng)的進(jìn)行，必須連續(xù)提供熱能，因此要在轉(zhuǎn)爐外側(cè)加熱，把熱量傳給轉(zhuǎn)爐內(nèi)部的物料，保證反應(yīng)的進(jìn)行。加熱時通過高溫氣體來實(shí)現(xiàn)的，高溫氣體先把熱能傳遞給轉(zhuǎn)爐爐壁，爐壁再把熱能傳遞給物料，這樣的加熱方式熱效率很低，其熱能利用率只有約25％。本來反應(yīng)溫度只要保持90℃以上就能進(jìn)行，但為了保證物料在轉(zhuǎn)爐里行進(jìn)的過程和時間內(nèi)得到完全反應(yīng)，只有把反應(yīng)溫度提高到200℃～500℃(不然反應(yīng)不完全，沒反應(yīng)的物料將隨石膏渣排出，成為危險(xiǎn)固廢，同時也浪費(fèi)了寶貴的原材料)，使得高溫氣體的溫度必須達(dá)到550℃～650℃。高溫反應(yīng)生產(chǎn)的氟化氫氣體溫度也較高，在通過冷凝器制成氟化氫液體時消耗的冷媒量很大，能耗很高。

3、從理論上來說，螢石粉越細(xì)，與硫酸的反應(yīng)越快，保證充分反應(yīng)的時間越短，所需的反應(yīng)溫度也不必太高。但太細(xì)的螢石粉在轉(zhuǎn)爐里會揚(yáng)塵很大，氟化氫氣體從轉(zhuǎn)爐出來時夾帶的粉塵就會更多，使得氟化氫氣體的后續(xù)處理難以進(jìn)行，或者純化精制成本很高。因此，用轉(zhuǎn)爐這樣的反應(yīng)系統(tǒng)來生產(chǎn)氟化氫，螢石粉不能太細(xì)；而正是由于螢石粉既不能太細(xì)，但又要保證反應(yīng)完全，不得不把轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)成體積龐大，不得不提高反應(yīng)溫度。

因此，傳統(tǒng)工藝設(shè)備投資大，生產(chǎn)過程能耗大，設(shè)備壽命低，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高。

為此，專利申請?zhí)枮?00710166276.7的中國專利申請《一種環(huán)保低溫液態(tài)條件下生產(chǎn)氟化氫的方法》，公開了一種以液態(tài)冰醋酸或濃磷酸為介質(zhì)，把硫酸和螢石粉加到介質(zhì)中，通過螢石粉在介質(zhì)中的微量溶解，在90℃～100℃與硫酸反應(yīng)，來達(dá)到生產(chǎn)氟化氫的方法。但是，冰醋酸屬于易揮發(fā)的原料，回收難度大，回收成本高，而且冰醋酸與氟化氫互溶性很大，使得氟化氫產(chǎn)品的精制成本高；以磷酸為介質(zhì)時，磷酸與螢石粉、氟化氫發(fā)生反應(yīng)，生成氟磷酸和氟磷酸鹽，既消耗磷酸也消耗氟化氫；也使得氟化氫的精制難度大或精制成本高，而且磷酸價(jià)格也昂貴，將使氟化氫的生產(chǎn)成本很高；因此目前未有形成工業(yè)化生產(chǎn)線。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)備簡單、反應(yīng)效率高的低成本且易形成工業(yè)化生產(chǎn)的氟化氫的生產(chǎn)工藝，該方法以螢石粉和硫酸為原料。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種以螢石粉和硫酸生產(chǎn)氟化氫的方法，具體步驟如下：將硫酸溶液和螢石粉分別加入帶攪拌的反應(yīng)器中，加料比例為氟化鈣與硫酸的摩爾比值為1∶3～1∶30；且螢石粉的細(xì)度為280目～1220目；反應(yīng)溫度控制在90℃～300℃；反應(yīng)后產(chǎn)生氟化氫氣體與硫酸鈣固體；氟化氫氣體經(jīng)純化、冷凝、精餾得到無水氟化氫；或經(jīng)純化、吸收得到氫氟酸；硫酸鈣固體與硫酸一起從反應(yīng)器轉(zhuǎn)入到過濾系統(tǒng)，進(jìn)行固液分離，分離出來的硫酸溶液重新回到反應(yīng)器中；硫酸鈣固體從硫酸中分離出來后，經(jīng)過洗滌和烘干，成為副產(chǎn)品。

優(yōu)選的，螢石粉和硫酸的混合比例為氟化鈣∶硫酸的摩爾比值為1∶10～1∶17。