[发明专利]一种氟硅酸钠制备无水氟化氢联产四氟化硅的方法

说明书

本发明公开了一种氟硅酸钠制备无水氟化氢联产四氟化硅的方法。所述方法包括预热、流态化转化、除尘、冷凝、精制、增压等工序，具体为：将氟硅酸钠送入预热工序，与流态化转化产生的热烟气进行热交换，将预热后的氟硅酸钠送入流态化转化工序，与预热后的氯化氢气体反应，分别得到气态产物和固态产物；气态产物与固体原料进行换热后，经过除尘处理，再经过多级冷凝、精制获得无水氟化氢产品，分离出来的四氟化硅气体一部分直接进入产品管线，另一部分则与精制尾气一同经过增压处理、预热后进入流态化转化工序。本发明为干法制备氟化氢技术，无需进行脱水处理可得到无水氟化氢。

技术领域

本发明涉及化工领域，特别涉及一种氟硅酸钠制备无水氟化氢联产四氟化硅的方法。

背景技术

氟化氢作为基础氟化工产品，广泛应用于制冷剂、氟树脂、含氟中间体及精细化学品生产，高品质氟化氢可作为高端氟化物的主要原料。目前，萤石-硫酸法是制备氟化氢的主要方法。但是，萤石作为战略资源，储量非常有限，是不可再生资源，目前国内具有开采价值的萤石储量约3000万吨，加上可用于制酸的萤石也仅仅可供我国使用25年。相比而言，磷肥生产用原料磷矿石中氟含量多为3％～4％，含氟量较低，但磷矿石蕴藏量巨大，具有开采价值的磷矿中氟储量超过萤石中氟储量的100倍，在资源日益匮乏的将来，面临萤石资源枯竭，磷矿石中的氟将可能成为唯一的氟资源。

磷肥生产过程中，氟主要以四氟化硅形式溢出，再用水吸收形成氟硅酸，由于氟硅酸中通常含有80％(质量比)的水，不便于运输，故许多厂家将其转化成固态的氟硅酸钠、氟硅酸铵及氟化氢铵等。以氟硅酸钠为原料制备无水氟化氢的主要方法可归纳分为干法和湿法。干法主要是将氟硅酸钠与三氧化硫和水蒸气的混合气体，或者与发烟硫酸的蒸汽反应，比如中国专利CN108862201A便采用流化床作为反应器，0.1～1mm的氟硅酸钠粉末与三氧化硫蒸汽、水蒸气反应制备氟化氢。这种方法看起来比较简单，但实际上存在以下问题：一是反应过程中形成的硫酸钠会包裹在氟硅酸钠表面，阻碍氟硅酸钠进一步反应；二是因体系中存在水蒸汽，产物是氟化氢，因此对设备的要求非常高；三是反应过程中产生的硫酸钠和氟硅酸钠可能形成低共熔点的物质，颗粒间容易粘结，从而导致流化床反应器存在无法正常工作的风险。湿法技术主要是氟硅酸钠与浓硫酸反应，再经过脱水处理获得无水氟化氢，比如中国专利CN102557043B、CN109574017A和CN108439340A采用氟硅酸钠为原料，加入浓硫酸直接反应制备氟化氢，再通过加压精馏除去杂质气体四氟化硅。然而，缺点是氟硅酸分解的单程氟化氢理论转化率仅为33.3％，HF与H₂O分离效率也较低，因此物料循环处理量大、系统氟损失较高；要获得无水氟化氢，需要浓硫酸进行脱水处理，导致产生大量浓度约为70％的稀硫酸。此外，硫酸分解氟硅酸的过程中氟化氢也会随四氟化硅挥发，因此对分解的工艺条件控制要求较高。

为此，针对氟硅酸钠制备无水氟化氢存在的问题，本发明以氟硅酸钠为原料，采用干法技术制备无水氟化氢。

发明内容

针对现有磷肥副产氟源制备无水氟化氢存在的问题，本发明提供了一种氟硅酸钠制备无水氟化氢的方法，即氟硅酸钠与氯化氢气体进行气固反应，得到的粗无水氟化氢气体再经过精制获得纯无水氟化氢。本发明具有操作简单，反应条件温和，且几乎无废渣、废液和废气产生；本发明为干法制备氟化氢技术，无需进行脱水处理可得到无水氟化氢。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种氟硅酸钠制备无水氟化氢联产四氟化硅的方法，所述方法包括以下工序：原料预热工序1、气体预热工序2、流态化转化工序3、过滤除尘工序4、多级冷凝工序5、精制提纯工序6、增压工序7和循环气预热工序8等工序，具体按以下步骤进行：

1)将氟硅酸钠送入原料预热工序1，与流态化转化工序3产生的热烟气进行热交换，氟硅酸钠原料得到预热；

2)将反应气体氯化氢送入气体预热工序2，使氯化氢得以预热；