[发明专利]一种氟化氢的制备方法

说明书

本发明涉及一种氟化氢的制备方法，属于氟化工技术领域。本发明的氟化氢的制备方法，包括以下步骤：将碱金属氟化物固体和氯化氢气体进行气固相反应生成氟化氢气体；所述碱金属氟化物固体为氟化钠和/或氟化钾固体。本发明的氟化氢的制备方法，开发气固流化工艺制备氟化氢，有效提升氟资源利用率，反应转化率高，副反应少，避免设备腐蚀，反应过程安全容易控制。

技术领域

本发明涉及一种氟化氢的制备方法，属于氟化工技术领域。

背景技术

氟化氢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，市场前景广阔。目前国内外氟化氢生产的氟源仍然是萤石，而萤石是不可再生资源，各个国家都加大了对萤石资源限制开采的力度。对此，如何加大开发新的氟源成为氟化工行业面临的首要问题。

目前，中国磷矿储量达到37亿吨，全球磷矿储量高达670亿吨，是萤石储量的10～20倍。氟作为磷化工原料磷矿石伴生的元素之一，含量约在3～4％之间，多以氟磷酸钙[Ca₅F(PO₄)₃]、氟磷灰石[Ca₁₀F₂(PO₄)₆]、氟硅酸钙(CaSiF₆)等形式存在。磷肥生产过程会副产大量四氟化硅气体，经水吸收后转变为氟硅酸，每年全球磷矿石副产氟硅酸产量约230万吨，我国副产氟硅酸约83万吨。可见，磷肥行业副产氟硅酸资源丰富，且低廉易得。

我国对行业副产氟硅酸的资源回收利用开始于上世纪70年代，经过数年的摸索和探究，开辟了多条回收利用氟硅酸的工艺路线，但主要是制备氟硅酸盐、冰晶石、湿法氟化铝等低附加值产品。

近年来，行业内专家加大了用氟硅酸制备氟化氢的技术研究，主要研究路线是氟硅酸-浓硫酸分解法和氟化氢钾/氟化氢钠热解法。上述两种工艺都存在原料氟硅酸中的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-浓硫酸分解法单次氟转化率为33.33％，氟化氢钾/氟化氢钠热解法单次氟转化率为50％。尤其是浓硫酸分解法，虽然浓硫酸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。例如文献号为CN112551531A的中国专利公开了一种联产氟化氢、白炭黑和硫酸钾的方法，包括碱液中和氟硅酸、分离硅胶、沉淀氟离子、分离硫酸钾溶液、浓硫酸分解氟化镁步骤。该技术的不足之处是制备过程需要用到大量硫酸，对设备腐蚀严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氟化氢的制备方法，能够有效解决设备腐蚀难题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种氟化氢的制备方法，包括以下步骤：将碱金属氟化物固体和氯化氢气体进行气固相反应生成氟化氢气体；所述碱金属氟化物固体为氟化钠和/或氟化钾固体。

本发明的氟化氢的制备方法，采用气固相反应制备氟化氢气体，有效提升氟资源利用率，氟化钠转化为氟化氢的转化率大于90％(单次氟转化率理论是100％)，副反应少，反应过程安全容易控制，对设备腐蚀小。

进一步地，所述气固相反应过程中氯化氢气体和碱金属氟化物接触形成流化态。其中，氯化氢气体和碱金属氟化物接触形成流化态在流化床反应器中形成。

为了提高氟资源的利用率，进一步地，所述气固相反应温度为200～350℃。所述气固相反应压力为-0.05～-0.3kPa。

优选地，所述氟化钠固体和氯化氢气体的摩尔比为1:(1～1.2)

所述氟化钠固体通过以下步骤得到：

1)向磷肥、氟化工行业副产氟硅酸溶液中加入除杂剂沉淀磷酸根离子，除去沉淀得到母液A，调节pH为3～4，再除去沉淀得到母液B；