[發(fā)明專利]氟化銨和濃硫酸混合制備高濃度氫氟酸的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811340080.X
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109353988A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁慧玲;楊秀國;田維強;孫昌紅;張偉;婁火松
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州開磷氟硅化工有限責任公司
• 主分類號: C01B7/19
• 分類號: C01B7/19
• 代理公司: 貴陽睿騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 52114
• 代理人: 谷慶紅

本發(fā)明屬于氫氟酸制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是氟化銨和濃硫酸混合制備高濃度氫氟酸的方法，采用氟化銨和濃硫酸為原料，混合后進行三級加熱蒸發(fā)，每級蒸發(fā)根據(jù)介質(zhì)的特性選擇不同的溫度和真空度，可有效克服氟塑料內(nèi)襯隨溫度升高而耐負壓性能下降的問題，同時消除了單級蒸發(fā)效率偏低的問題，蒸發(fā)的氟化氫氣體經(jīng)冷凝得到高濃度氫氟酸液體，可直接銷售或作為氟化鋁的生產(chǎn)原料，蒸發(fā)完成后的殘余酸液用于分解磷礦。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氫氟酸制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是氟化銨和濃硫酸混合制備高濃度氫氟酸的方法。

背景技術(shù)

甕福工藝為氟硅酸直接一步法生產(chǎn)無水氫氟酸，在反應器中用濃硫酸與45％濃度的氟硅酸溶液進行加熱分解反應，分解反應的產(chǎn)物為氣體SiF₄和和液體HF與硫酸的混酸(或稱為氟磺酸)；HF與硫酸的混酸經(jīng)高溫蒸發(fā)、凈化得到無水HF產(chǎn)品；離開反應器的SiF4氣體用濃度18％氟硅酸原料液進行吸收以提高氟硅酸濃度提高至45％后循環(huán)使用，然后過濾掉析出的二氧化硅后送反應器進行分解反應。HF與硫酸的混酸經(jīng)蒸餾氟化氫后得到濃度為70％-75％的含氟稀硫酸，送到磷酸萃取槽用于分解磷礦。該方法工藝過程簡單，通過控制濃硫酸和氟硅酸的熱解條件，在熱解工序?qū)崿F(xiàn)四氟化硅和氟化氫的分離。缺點是氟硅酸分解的單程氟化氫理論轉(zhuǎn)化率僅為33.3％，HF與H₂O分離效率也比較低，因此物料循環(huán)處理量大、系統(tǒng)氟損失較高；此外，硫酸分解氟硅酸的過程中氟化氫也會隨四氟化硅揮發(fā)，因此對分解的工藝條件控制要求較高；過程中皆為高溫強腐蝕性介質(zhì)，因此對設(shè)備結(jié)構(gòu)和材質(zhì)要求也較高，尤其是HF的高溫蒸發(fā)設(shè)備，溫度過高會縮短加熱器的使用壽命，溫度低則會降低氟的收率。

開磷的氨法兩步法工藝以含氨、氟化銨的溶液吸收磷肥生產(chǎn)過程中排出的含氟氣體，得到含(NH₄)₂SiF₆晶體的氟硅酸銨料漿，經(jīng)過濾得到氟硅酸銨固體；或以H₂SiF₆ 6％～26％的氟硅酸為原料，通入氣氨進行中和反應得到(NH₄)₂SiF₆溶液，將溶液蒸發(fā)濃縮至析出(NH₄)₂SiF₆晶體，將濃縮料漿過濾得到氟硅酸銨固體。氟硅酸銨固體與液氨同時加入飽和氟化銨溶液進行氨解反應得到含NH₄F晶體和SiO₂·nH₂O固體的氟化銨料漿，對該料漿的NH₄F晶體和SiO₂·nH₂O固體進行物理分離和過濾即可分別得到NH₄F晶體和SiO₂·nH₂O硅渣；NH₄F晶體與硫酸進行反應溶解，然后通過循環(huán)加熱使HF蒸發(fā)，生成粗氟化氫氣體，再經(jīng)洗滌凈化、冷凝得到無水氟化氫。酸解殘液的主要成分是硫酸和硫酸氫銨的混合物，該酸解殘液加入磷酸萃取槽進行回收利用。該方法缺點是循環(huán)加熱流量大，循環(huán)量較大，設(shè)備發(fā)生泄漏時安全隱患大；采取微波加熱，裝置內(nèi)的混酸溶液熱轉(zhuǎn)化效率低、介質(zhì)傳熱性能較差，升溫速率慢，氫氟酸解析率低，同時混酸流動特性會導致微波產(chǎn)生的熱量無法及時帶走，集中在加熱段饋口處，造成局部溫度升高燒壞氟塑料襯里。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供氟化銨和濃硫酸混合制備高濃度氫氟酸的方法，包括以下步驟：

氟化銨和濃硫酸混合制備高濃度氫氟酸的方法，包括以下步驟：

(1)混合：將氟化銨晶體和濃硫酸加入到溶解槽，加水置于60-120℃條件下進行反應，得混合溶液；

(2)一級蒸發(fā)：將混合溶液送入一級蒸發(fā)器進行反應，溫度為120-140℃，真空度為60-80KPa，得一級蒸發(fā)液和氟化氫氣體A；

(3)二級蒸發(fā)：將一級蒸發(fā)液送入二級蒸發(fā)器進行反應，溫度為150-170℃，真空度為45-60KPa，得二級蒸發(fā)液和氟化氫氣體B；