一种氟化氢钠的合成方法技术

本发明专利技术属于钠的氟化物领域，具体涉及一种氟化氢钠的合成方法。该氟化氢钠的合成方法包括以下步骤：利用氟化钠浆液和氟化氢铵进行反应，分离，得到氟化氢钠。本发明专利技术提供的氟化氢钠的合成方法，能有效提高氟化氢钠晶体的收率、主含量，进而有利于提升无水氟化氢的产量，从而取得明显的经济效益。而取得明显的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种氟化氢钠的合成方法


[0001]本专利技术属于钠的氟化物领域，具体涉及一种氟化氢钠的合成方法。

技术介绍

[0002]HF作为基础氟化工产品，主要用于制冷剂、氟树脂、氟化盐、氟橡胶和含氟中间体及精细化学品的生产，市场前景十分广阔。传统萤石法(CaF2+H2SO4＝CaSO4+2HF)中的萤石资源储量有限而受到国家管控，无法持续满足氟化氢原料的生产需要。
[0003]低品位氟硅酸(H2SiF6)作为国内外储量较大磷肥产品的副产品，通过IMC法可生产出无水氟化氢工业原料。IMC法的反应过程如下(1)至(4)所示，其中(1)至(3)式均在溶液下发生反应，(4)式是在150℃～650℃下煅烧进行。授权公告号为CN102795601B的中国专利技术专利对这些反应的工作参数和反应条件做了描述。
[0004]H2SiF6+6NH3+2H2O＝SiO2+6NH4F
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0005]NH4F＝NH4HF2+NH3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0006]NH4HF2+NaF＝NaHF2+NH4F
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0007]NaHF2＝NaF+HF
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0008]从整个反应体系来看，若想通过IMC法得到高产量无水氟化氢产品(反应式4)，在反应3式中提高NaHF2的收率和纯度是关键。反应后得到的收率越高、收率中NaHF2占比越高，表明NaHF2的含量也越高。
[0009]NaHF2为无色或白色流沙状结晶粉末，溶于水(20℃时的溶解度为3.7wt.％、80℃时的溶解度为16.4wt.％和90℃时的溶解度为7.5wt.％)、不溶于乙醇，加热至150℃以上则分解为NaF和HF气体。而NaF是一种无机化合物，在水中的溶解度较低，其在水中溶解度如表1所示。NaF可溶于氢氟酸溶液，也作为HF气体良好的吸附剂，形成NaF
·
HF配合物，因而以NaF作为吸附介质，通过置换NH4HF2中的HF，可形成NaHF2目标产物。
[0010]表1NaF在水中的溶解度
[0011]温度/℃0202535408094溶解度/wt.％3.424.104.03.984.354.484.73
[0012]然而，在水系体系(式3)下合成NaHF2晶体的过程，与其他反应体系，如水热法、共沉淀法和溶胶凝胶法存在显著差别，主要表现在，由于NaF在水中难溶(表1)且Ksp值低导致其较难电离，反应所得收率中夹杂着尚未反应的NaF颗粒，降低收率物中NaHF2的主含量，因而式3的反应效率较低。
[0013]通过测算现有反应(式3)后的收率和计算收率中NaHF2主含量，其值分别维持在50wt.％～80wt.％和70～80wt.％范围，随体系不同反应温度、浓度、搅拌等因素而变化。由于收率和NaHF2的主含量决定最终产品无水HF气体的产率，因此显著提高反应式3的合成效率，获得高收率高主含量的NaHF2晶体，对大幅度提升了无水氟化氢的产量、推动IMC法在国内外的研究进展及生产应用具有重要意义。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的是提供一种氟化氢钠的合成方法，以解决IMC法制备氟化氢钠晶体的收率、主含量有待提高的问题。
[0015]为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0016]一种氟化氢钠的合成方法，包括以下步骤：利用氟化钠浆液和氟化氢铵进行反应，分离，得到氟化氢钠。
[0017]本专利技术提供的氟化氢钠的合成方法，能有效提高氟化氢钠晶体的收率、主含量，进而有利于提升无水氟化氢的产量，从而取得明显的经济效益。
[0018]优选地，所述氟化钠浆液含有氟化钠颗粒，所述氟化钠颗粒的粒度为20nm～20μm。专利技术人研究发现NaF的晶粒尺寸对最终合成出NaHF2的主含量和收率起决定性作用。NaHF2晶体形成过程是以NaF为晶核，NH4HF2电离出的HF
‑
离子在其表面反应而得到。NaF晶粒细小，比表面积值越高，反应活性越大，合成出的NaHF2纯度越高。
[0019]为进一步提高反应活度，获得较高收率和主含量氟化氢钠，优选地，所述氟化钠颗粒的粒度为20nm～0.1μm。
[0020]进一步优选地，所述反应加入可溶性钠盐作为添加剂。在使用添加剂的场合，添加剂增加体系的反应活度，能够进一步提升反应收率和主含量。
[0021]利用本专利技术的方法可使反应收率提高至90.0％～99.9％之间，NaHF2主含量提升至85.0wt.％～99.9wt.％之间，实现氟化氢钠的高收率高主含量合成。
[0022]综合考虑添加剂对NaHF2收率和主含量的影响显著性，优选地，所述可溶性钠盐的摩尔量不超过可溶性钠盐、NaF总摩尔量的5％。从可溶性钠盐成本方面进一步考虑，优选地，所述可溶性钠盐为碳酸钠和/或NaHCO3。
[0023]优选地，所述反应的温度为20～95℃，时间为0.5～4.0h。进一步优选地，所述反应的温度为20～95℃，时间为0.5～2.0h。反应体系的合成温度和合成时间对NaHF2收率的影响明显，纯度次之。提高合成温度和时间，能够提高NaHF2晶体尺寸，进而提高收率。为将收率提升至95％以上、NaHF2主含量提升至95％以上，进一步优选地，所述反应的温度为70～85℃，时间为1.0～2.0h。更优选地，所述反应的温度为80～85℃，时间为1.0～2.0h。
[0024]优选地，所述反应控制NH4HF2、体系中Na元素的摩尔比为(0.5～3):1。进一步优选地，所述反应控制NH4HF2、体系中Na元素的摩尔比为(0.5～2):1。不使用添加剂时，体系中Na元素由NaF提供；使用添加剂时，体系中Na元素主要由NaF提供，添加剂提供少量Na。通过调控原料NH4HF2的引入量，使重要反应介质NaF完全或不完全的参与反应，从而影响最终NaHF2主含量和收率。以上摩尔比进一步优选为(1～2):1，以有利于获得更高收率、更高主含量的NaHF2产品。
[0025]优选地，氟化氢铵以氟化氢铵溶液的形式和所述氟化钠浆液混合反应，所述氟化氢铵溶液的浓度为5～30wt.％，氟化钠浆液的浓度为5～20wt.％。一般以目标产物NaHF2在水中的溶解度为依据，设计反应体系的浓度，低于这个限制，所得收率较低，这是由于合成超出的NaHF2晶体溶解于水中所致。而高于这个限制，不会溶解在水中，因而所得收率较高。进一步优选地，所述氟化氢铵溶液的浓度为15～30wt.％。
具体实施方式
[0026]本专利技术是以氟化钠为重要原料通过湿法制备高收率高含量氟化氢钠晶体。本专利技术氟化氢铵(NH4HF2)溶液和氟化钠(NaF)溶液发生以下反应：
[0027]NH4HF2+NaF＝Na本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氟化氢钠的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：利用氟化钠浆液和氟化氢铵进行反应，分离，得到氟化氢钠。2.如权利要求1所述的氟化氢钠的合成方法，其特征在于，所述氟化钠浆液含有氟化钠颗粒，所述氟化钠颗粒的粒度为20nm～20μm。3.如权利要求2所述的氟化氢钠的合成方法，其特征在于，所述反应加入可溶性钠盐作为添加剂。4.如权利要求3所述的氟化氢钠的合成方法，其特征在于，所述可溶性钠盐的摩尔量不超过可溶性钠盐、NaF总摩尔量的5％。5.如权利要求3或4所述的氟化氢钠的合成方法，其特征在于，所述可溶性钠盐为碳酸钠和/或NaHCO3。6.如权利要求1所述的氟化氢钠的合成方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世江，闫春生，李致远，王宗凯，李永涛，闫建喜，刘强，张正阳，
申请(专利权)人：多氟多新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：