一种无水氟化氢的制备方法技术

本发明专利技术属于无机化工产品生产技术领域，具体涉及一种无水氟化氢的制备方法。本发明专利技术的无水氟化氢的制备方法包括以下步骤：将氟化氢盐与浓硫酸反应，即得；所述氟化氢盐为碱金属或碱土金属的氟化氢盐。本发明专利技术采用氟化氢盐与浓硫酸反应制备无水氟化氢，实现了氟的单次高效转化，提高了装置的产能，降低了工艺能耗。

A preparation method of anhydrous hydrogen fluoride

【技术实现步骤摘要】
一种无水氟化氢的制备方法
本专利技术属于无机化工产品生产
，具体涉及一种无水氟化氢的制备方法。
技术介绍
目前，对以氟硅酸为原料制备氟化氢的技术研究最多的是：氟硅酸-硫酸分解法和氟化氢盐热解法。其中氟硅酸-硫酸分解法已经实现产业化生产，但存在转化不完全、能耗高、设备腐蚀严重、二次污染大、建设区域受限等缺点，技术推广难度大。氟化氢盐热解法为先将氟硅酸转化为氟化氢盐然后再高温分解生成氟化氢，氟化氢盐主要为氟化氢钠和氟化氢钾。由于氟化氢钾热解熔融的苛刻工况，导致产业化难以实施；氟化氢钠的制备反应转化率低，导致氟化氢钠产量低，体系内氟化钠循环量大，从而使得装置的生产能力低，能耗高，生产成本高。综上所述，上述两种工艺都存在原料氟硅酸中氟元素单次转化率低，即没有完全转化为氟化氢产品，造成氟在工艺体系中循环量大，存在氟资源利用率低、工艺能耗高等弊端。《氟硅酸制取氟化氢的主要工艺技术》(唐波等，山东化工，2015年第44卷第13期，41～43页)一文中公开了一种以氟硅酸为原料制备氟化氢的生产工艺，具体包括以下步骤：向含氟硅酸的溶液中通入气化的液氨进行氨解反应得到含二氧化硅固体和氟化铵的溶液，过滤后将氟化铵溶液进行蒸发浓缩、干燥得氟化铵与氟化氢铵的固体混合物，将该固体混合物与浓硫酸在高温下进行酸解反应得氟化氢气体，然后经净化、冷凝得到无水氟化氢。在酸解过程中氟化氢铵会出现熔融现象，影响反应的进行使得氟的转化率比较低，并且上述工艺在产业化过程中工况苛刻，不易控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无水氟化氢的制备方法，该制备方法可以提高氟的转化率。为实现上述目的，本专利技术的无水氟化氢的制备方法采用的技术方案为：一种无水氟化氢的制备方法，包括以下步骤：将氟化氢盐与浓硫酸反应，即得；所述氟化氢盐为碱金属或碱土金属的氟化氢盐。本专利技术采用氟化氢盐和浓硫酸反应制备无水氟化氢，其反应式为：2MHF2+H2SO4→M2SO4+4HF↑或M(HF2)2+H2SO4→MSO4+4HF↑(M为碱金属或碱土金属)。本专利技术的制备方法嫁接成熟的硫酸萤石法制备氟化氢产业化技术和生产装置，工况易于控制，实现了氟资源的单次高效转化，提高装置产能和产品质量，降低工艺能耗。在反应过程中除了氟化氢为气体外的其他产物均为稳定的固体，避免了氟化氢铵和硫酸高温反应出现的熔融现象，并且解决了产业化工况要求苛刻的问题。为加快反应速率，所述氟化氢盐与浓硫酸反应时的温度为150～320℃。所述氟化氢盐中的氟与浓硫酸中的氢的摩尔比为2：(1～1.2)。为提高氟化氢盐中氟的利用率，采用过量的浓硫酸。所述氟化氢盐由氟化氢铵、硫酸盐、水混合反应制得。氟化氢盐的制备涉及的反应为：2NH4HF2+M2SO4→2MHF2↓+(NH4)2SO4或2NH4HF2+MSO4→M(HF2)2↓+(NH4)2SO4。由于氟化氢盐为碱金属或碱土金属的氟化氢盐，因此采用的硫酸盐也为碱金属或碱土金属的可溶性盐，采用可溶性硫酸盐与氟化氢铵在液相环境中反应制备氟化氢盐，可提高反应的转化率，转化率达到98％以上，生成的氟化氢盐纯度达到98.5％以上。所述氟化氢铵、硫酸盐、水混合反应时的温度为70～100℃。提高温度有利于提高氟化氢铵在水中的溶解度，从而提高氟化氢铵的转化率。所述硫酸盐中硫酸根离子与氟化氢铵的铵根离子的摩尔比为(0.5～0.6):1。为提高氟化氢铵的转化率，采用过量的硫酸盐。所述氟化氢铵、硫酸盐与水反应后过滤得氟化氢盐和滤液，将滤液和氢氧化物反应，所述氢氧化物与硫酸盐含有相同的金属离子。滤液为硫酸铵的水溶液，与氢氧化物反应的反应式为：(NH4)2SO4+2MOH→M2SO4+2NH3↑+2H2O或(NH4)2SO4+M(OH)2→MSO4+2NH3↑+2H2O。重新生成硫酸盐和氨气，硫酸盐可重复与氟化氢铵反应制备氟化氢盐，氟化氢盐可以循环使用，也可以处理后外售，从而降低生产成本；氨气回收，降低了能耗。所述氢氧化物以水溶液的形式加入滤液中，水溶液中氢氧化物的质量浓度为20～50％。控制氢氧化物的质量浓度，使得反应后的环境为碱性环境，有利于氨气的回收。所述滤液与氢氧化物反应时的温度为60～100℃。升高温度可降低氨气在水中的溶解度，有利于氨气的逸出，促使反应完全。所述氟化氢铵由包括以下步骤的方法制得：将氟硅酸经过氨解反应得到的氟化铵加热分解，即得。氟化铵经过加热分解生成了氟化氢铵和氨气，氨气回收后可重新用于氨解反应，降低了能耗。本专利技术的无水氟化氢的制备方法满足了磷肥行业氟、硅资源高质化、高效化和清洁生产的发展要求。附图说明图1为本专利技术的实施例1的无水氟化物的制备工艺流程图。具体实施方式本专利技术的无水氟化氢的制备方法包括以下步骤：将氟化氢盐与浓硫酸反应，即得；所述氟化氢盐为碱金属或碱土金属的氟化氢盐。优选的，反应温度为200～300℃。优选的，反应的时间为0.5～3h。进一步优选的，反应的时间为1～2h。优选的，氟化氢盐为氟化氢钠、氟化氢钾、氟化氢锂、氟化氢镁中的至少一种。进一步优选的，氟化氢盐为氟化氢钠。所述氟化氢盐由氟化氢铵、硫酸盐、水混合反应制得。氟化氢盐还可以采用市售产品。所述氟化氢铵、硫酸盐、水混合为：先将硫酸盐溶于水中，然后在搅拌条件下加入氟化氢铵。为使硫酸盐充分溶解并减少废水量，优选的，硫酸盐溶于水后形成硫酸盐的饱和溶液。优选的，反应时间为1～3h。将氟化氢铵、硫酸盐、水混合反应后过滤得氟化氢盐和滤液，将滤液和氢氧化物反应，所述氢氧化物与硫酸盐含有相同的金属离子。优选的，反应的温度为70～90℃。优选的，反应的时间为1～3h。进一步优选的，先将滤液升温至35～45℃，然后加入氢氧化物，之后再升温至70～90℃。先升温有利于加快反应的速度。进一步优选的，在向滤液中加入氢氧化物的过程中加热升温。所述氢氧化物以水溶液的形式加入滤液中，水溶液中氢氧化物的质量浓度为20～50％。水溶液的加入时间控制为0.5～1h，以防止加入的太快使得在短时间内生产大量的氨气，导致出现冒槽现象。滤液与氢氧化物反应后有氟化物析出，将反应后的产物过滤即得。本专利技术的制备方法还包括将氟化氢盐与浓硫酸反应得到的粗氟化氢气体除尘、净化、精馏，得无水氟化氢。氟化氢盐与浓硫酸反应得到的硫酸盐可重新用于与氟化氢铵反应得到氟化氢盐，也可以处理后外售。所述氟化氢铵由包括以下步骤的方法制得：将氟硅酸经过氨解反应得到的氟化铵加热分解，即得。氨解反应为氟硅酸溶液与氨气或氨水反应。该步骤涉及的反应为：H2SiF6+6NH3·H2O→6NH4F+SiO2↓+4H2O；2NH4F→NH4HF2+NH3↑。在氟化铵加热分解中产生的氨气经水吸收得到氨水，可重新用于氨解反应。所述氟硅酸为质量百分含量为10％～50％的氟硅酸溶液。所述氟硅酸溶液由磷肥、氟化工等行业的副产物制得。本专利技术的制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无水氟化氢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氟化氢盐与浓硫酸反应，即得；所述氟化氢盐为碱金属或碱土金属的氟化氢盐。/n

【技术特征摘要】
1.一种无水氟化氢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氟化氢盐与浓硫酸反应，即得；所述氟化氢盐为碱金属或碱土金属的氟化氢盐。


2.根据权利要求1所述的无水氟化氢的制备方法，其特征在于，所述氟化氢盐与浓硫酸反应时的温度为150～320℃。


3.根据权利要求1所述的无水氟化氢的制备方法，其特征在于，所述氟化氢盐中的氟与浓硫酸中的氢的摩尔比为2：(1～1.2)。


4.根据权利要求1所述的无水氟化氢的制备方法，其特征在于，所述氟化氢盐由氟化氢铵、硫酸盐、水混合反应制得。


5.根据权利要求4所述的无水氟化氢的制备方法，其特征在于，所述氟化氢铵、硫酸盐、水混合反应时的温度为70～100℃。


6.根据权利要求4所述的无水氟化氢的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世江，薛旭金，刘海霞，韩建军，李云峰，于贺华，李凌云，施秀华，周小平，薛峰峰，
申请(专利权)人：多氟多化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41