一种用氟硅酸制备氟化氢的循环生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种用氟硅酸制备氟化氢的循环生产工艺，包括如下步骤：1)将氟硅酸和碱土金属氟化物或碱金属氟化物混合反应，得到氟化氢和氟硅酸盐的混合溶液；2)蒸馏步骤1)得到的混合溶液，收集氟化氢气体，得到氟硅酸盐固体；3)加热分解氟硅酸盐固体，得到氟化物固体和四氟化硅气体，四氟化硅气体用氟硅酸溶液吸收，过滤，得到浓度增大的氟硅酸溶液和硅胶沉淀，至此完成一个生产周期；4)将步骤3)得到的氟硅酸溶液和氟化物固体按照步骤1)至步骤3)进行反应。本工艺并不实际消耗金属氟化物，只需在工艺的最初阶段投入，氟化物能循环使用，只消耗氟硅酸原料和水，该工艺成本低副产物只有硅胶，氟化氢收率高达98.8％以上。

Cyclic production process for preparing hydrogen fluoride by using fluosilicate acid

The invention discloses a method for recycling production preparation technology of hydrogen fluoride with fluosilicic acid, which comprises the following steps: 1) the fluosilicic acid and alkaline earth metal fluoride or alkali metal fluoride mixed reaction to obtain a mixed solution of hydrogen fluoride and fluoride silicate; 2) distillation step 1) mixed solution obtained by collecting HF gas. Get fluorosilicates solid; 3) thermal decomposition of fluorine silicate solid, get fluoride solid and four silicon tetrafluoride gas, four silicon tetrafluoride gas with fluorosilicic acid solution absorption, filtration, concentration increase of fluosilicic acid and silica precipitation, a production cycle to complete; 4) step 3) obtained fluosilicic acid and fluoride solid in step 1 to step 3) reaction). This process is not the actual consumption of metal fluoride, only the initial stage in the process of investment, fluoride can recycle and consume only fluosilicic acid raw materials and water, the process has low cost only by-product silica gel, the yield of hydrogen fluoride as high as 98.8%.

【技术实现步骤摘要】
一种用氟硅酸制备氟化氢的循环生产工艺
本专利技术属于无机化工领域，具体涉及一种用氟硅酸制备氟化氢的循环生产工艺。
技术介绍
氟硅酸是一种生产磷肥得到的副产物，其中含有有用元素氟和硅，我国是磷肥生产大国，生产中伴随着大量氟硅酸的产出。目前氟硅酸主要用来生产氟硅酸钠，产品价值低，产能过剩，经济效益差，因此，合理开发利用氟硅酸资源能创造很大的经济效益和社会效益。氟化氢是氟化工中最重要的氟源，用于合成有机氟和无机氟化物，在化工生产中占有不可替代的地位。目前，生产氢氟酸主要用萤石和浓硫酸反应，得到氟化氢和硫酸钙。该反应需要消耗大量的浓硫酸，成本较高，副产物硫酸钙为固体废弃物，利用价值小。近年来国家已经对工业固废征收环保税，必将增加成本。另外萤石作为一种战略资源开发利用受到保护。因此，该方法生产氢氟酸受到资源、成本和政策上的限制。充分利用磷肥副产物氟硅酸生产氟化氢，实现资源的合理利用，能带来很大的经济效益和环境效益。目前，氟硅酸生产氢氟酸的方法主要包括直接热分解法，氟化铵法，间接氟化钙法，间接氟化氢钠法。直接分解法，是采用93～99％的浓硫酸使氟硅酸脱水，蒸馏混合物得到HF气体用浓硫酸吸收，再加热分解得到氟化氢。如U.S.Pat.No.3218324、U.S.Pat.No.3257167和U.S.Pat.No.3969485，工艺目前面临的问题包括：1)工艺中产生大量70％浓度的硫酸，该硫酸难以再浓缩循环使用，如果在磷复合肥中使用，量太多有很大的剩余；2)磷肥副产物产氟硅酸浓度较低，难达到20％，需要预先浓缩到浓度40％，能耗大，酸耗量大；3)浓硫酸腐蚀性强，对设备要求高；因此，工艺中浓硫酸同样存在消耗，而且不能充分利用，给生产带来很大压力。氟化铵法，工艺为：向氟硅酸溶液中加入氨水或碳酸氢铵或通入氨气，得到氟化铵溶液和硅胶，过滤硅胶，再加热氟化铵得到氟化铵和氟化氢铵的混合物，加入硫酸反应即可获得氟化氢和硫酸铵。如申请号CN1554570A公布，该工艺需要消耗大量的氨水和浓硫酸，原料不能回收利用，副产物硫酸铵价格低廉，利用价值小，经济效益差。间接氟化钙法，工艺原理为向氟硅酸溶液中加入氨水或通入氨气，得到氟化铵溶液和硅胶，过滤硅胶，在氟化铵溶液中加入氢氧化钙，回收氨气得到氟化钙，按传统氟化钙路线合成氢氟酸，如申请号CN105645358A所述，该工艺路线长，硫酸和氢氧化钙不能循环使用，成本较高。间接氟化氢钠法，如德国专利Hanover工艺，先用氨水与氟硅酸反应，过滤得到硅胶和氟化铵溶液，经蒸馏热分解得到氟化氢铵，氟化氢铵与氟化钠反应得到氟化氢钠，氟化氢钠热分解得到氟化氢气体和氟化钠，氟化钠循环利用，氟化氢经过吸收或冷凝得到氢氟酸或无水氟化氢，该工艺中氟化氢钠分解温度高，且氟化氢钠分解不完全，对设备腐蚀严重。另外，申请公布号CN106348248A公布了一种氟硅酸制备氟化氢和氟化钠的方法，该工艺用氟硅酸和中间产物氟化氢铵反应得到氟硅酸和氟化氢，氟硅酸用氨分解得到硅胶、氟化氢铵，一部分氟化氢铵返回使用，剩余的氟化氢铵与碳酸钠或碳酸氢钠反应得到价值较高的氟化钠并回收氨气，该工艺氟化氢最高收率较低，为66％，其余转化为氟化钠产品。
技术实现思路
针对现有利用氟硅酸生产氟化氢工艺中消耗原料多、成本较高、副产物价值低的问题，本专利技术的目的在于提供一种成本低、收率高的用氟硅酸制备氟化氢的新方法。为实现上述目的，本专利技术采用技术方案如下：一种用氟硅酸制备氟化氢的循环生产工艺，包括如下步骤：1)将氟硅酸和碱土金属氟化物或者碱金属氟化物混合反应，得到氟化氢和氟硅酸盐的混合溶液；2)蒸馏步骤1)得到的混合溶液，收集氟化氢气体，得到氟硅酸盐固体；3)加热分解氟硅酸盐固体，得到氟化物固体和四氟化硅气体，四氟化硅气体用氟硅酸溶液吸收，过滤，得到浓度增大的氟硅酸溶液和硅胶沉淀，至此完成一个生产周期；4)将步骤3)得到的氟硅酸溶液和氟化物固体按照步骤1)至步骤3)进行反应。在上述技术方案中，所述步骤3)中用于吸收四氟化硅气体的氟硅酸溶液的浓度与步骤1)中的氟硅酸溶液浓度相同，使用量为步骤1)中氟硅酸溶液的三分之一。在上述技术方案中，从初始投入氟硅酸和碱土金属氟化物或碱金属氟化物反应完成一个生产周期后，再重复步骤1)至3)两次，整个循环生产工艺共进行步骤1)至3)三次，共完成三个生产周期。在上述技术方案中，步骤1)中所述碱土金属氟化物为氟化钙、氟化锶和氟化钡中的一种或多种，所述碱金属氟化物为氟化锂和氟化钠中的一种或两种。作为优选地，在第一个生产周期中，所述步骤1)中氟硅酸和碱土金属氟化物或碱金属氟化物初始添加的摩尔比为1:1～6。作为优选地，步骤2)中蒸馏温度为70～180℃，蒸馏1～3h。作为优选地，步骤2)蒸馏采用真空蒸馏，温度为70～95℃。作为优选地，步骤3)中氟硅酸钙、氟硅酸锂、氟硅酸锶、氟硅酸钡固体的加热温度为250～550℃，时间为1～3h，氟硅酸钠加热温度为750～950℃，时间为1～3h。本专利技术原理及涉及的反应式如下：氟硅酸和氟化物反应，得到氟化氢和氟硅酸盐(以氟化钠为例，其他氟化物反应原理相同)：2NaF+H2SiF6＝Na2SiF6+2HF氟硅酸钠加热分解，得到氟化钠和四氟化硅：Na2SiF6＝2NaF+SiF4↑四氟化硅用氟硅酸溶液吸收，和水反应：3SiF4+2H2O＝2H2SiF6+SiO2↓经过多次循环后，本工艺的总反应式为：H2SiF6+2H2O＝6HF+SiO2↓可见，在本工艺中，并不实际消耗碱土金属氟化物或碱金属氟化物。本专利技术的有益效果是：并不实际消耗碱土金属氟化物或碱金属氟化物，只需在工艺的最初阶段投入即可，氟化物能循环使用，只消耗氟硅酸原料和水，因此该工艺成本低；同时，由于氟硅酸的重复使用，原料利用充分、氟化氢的收率很高，达到98.8％以上，副产物只有硅胶，不存在产生低价值或者难处理的其它副产物的问题；氟化氢产品中有害杂质氟硅酸含量低于0.010％，优于GB7744-2008标准中对工业I类氟硅酸含量要求的指标。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图。具体实施方式下面结合附图说明本专利技术的具体实施方式。用氟硅酸制备氟化氢的循环生产工艺工艺运行以三个生产周期为一个运行单位，可以多次运行达到连续生产。本工艺的流程图见图1所示，实例见如下实施例1-11。实施例1一、第一个生产周期1)取质量分数为20％的氟硅酸10kg和氟化锂固体0.73kg置于蒸馏釜中反应，得到氟化氢和氟硅酸锂混合溶液；2)在反应釜中95摄氏度下真空蒸馏1.5h，蒸馏出氟化氢气体，得到氟硅酸锂固体；3)取出步骤2)中固体加热至450摄氏度，加热1.5h，得到氟化锂固体和四氟化硅气体；用3.3kg质量分数为20％的氟硅酸溶液吸收，使氟硅酸溶液浓度升高，并生成硅胶，过滤硅胶，氟硅酸溶液留作备用；二、第二个生产周期1)第一个生产周期步骤3)中吸收四氟化硅后得到的氟硅酸和热分解得到的氟化锂混合置于蒸馏釜中反应，得到氟化氢和氟硅酸锂混合溶液；2)在蒸馏釜中95摄氏度下真空蒸馏1.5h，蒸馏出氟化氢气体，得到氟硅酸锂固体；3)取出步骤2)中固体加热至450摄氏度，加热1.5h，得到氟化锂固体和四氟化硅气体；用3.3kg质量分数为20％的氟硅酸溶液吸收，使氟硅酸溶液浓度升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用氟硅酸制备氟化氢的循环生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)将氟硅酸和碱土金属氟化物或者碱金属氟化物混合反应，得到氟化氢和氟硅酸盐的混合溶液；2)蒸馏步骤1)得到的混合溶液，收集氟化氢气体，得到氟硅酸盐固体；3)加热分解氟硅酸盐固体，得到氟化物固体和四氟化硅气体，四氟化硅气体用氟硅酸溶液吸收，过滤，得到浓度增大的氟硅酸溶液和硅胶沉淀，至此完成一个生产周期；4)将步骤3)得到的氟硅酸溶液和氟化物固体按照步骤1)至步骤3)进行反应。

【技术特征摘要】
1.一种用氟硅酸制备氟化氢的循环生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)将氟硅酸和碱土金属氟化物或者碱金属氟化物混合反应，得到氟化氢和氟硅酸盐的混合溶液；2)蒸馏步骤1)得到的混合溶液，收集氟化氢气体，得到氟硅酸盐固体；3)加热分解氟硅酸盐固体，得到氟化物固体和四氟化硅气体，四氟化硅气体用氟硅酸溶液吸收，过滤，得到浓度增大的氟硅酸溶液和硅胶沉淀，至此完成一个生产周期；4)将步骤3)得到的氟硅酸溶液和氟化物固体按照步骤1)至步骤3)进行反应。2.如权利要求1所述的用氟硅酸制备氟化氢的循环生产工艺，其特征在于，所述步骤3)中用于吸收四氟化硅气体的氟硅酸溶液的浓度与步骤1)中的氟硅酸溶液浓度相同，使用量为步骤1)中氟硅酸溶液的三分之一。3.如权利要求1所述的用氟硅酸制备氟化氢的循环生产工艺，其特征在于，从初始投入氟硅酸和碱土金属氟化物或碱金属氟化物反应完成一个生产周期后，再重复步骤1)至3)两次，整个循环生产工艺共进行步骤1)至3)三次，共完成三个生产...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，张文清，李新娥，张松，
申请(专利权)人：张旭，
类型：发明
国别省市：湖北,42