(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811340080.X
(22)申请日 2018.11.12
(71)申请人 贵州开磷氟硅化工有限责任公司
地址 551109 贵州省贵阳市息烽县小寨坝
镇中心村（机关办公楼）
(72)发明人 丁慧玲 杨秀国 田维强 孙昌红
张伟 娄火松
(74)专利代理机构 贵阳睿腾知识产权代理有限
公司 52114
代理人 谷庆红
(51)Int.Cl.
C01B 7/19(2006.01)
(54)发明名称
氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的
方法
(57)摘要
本发明属于制备技术领域，尤其是氟
化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法，采
和真空度，可有效克服氟塑料内衬随温度升高而
耐负压性能下降的问题，同时消除了单级蒸发效
率偏低的问题，蒸发的氟化氢气体经冷凝得到高
浓度液体，可直接销售或作为氟化铝的生
产原料，
蒸发完成后的残余酸液用于分解磷矿。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 109353988 A 2019.02.19
C N 109353988
A
1.氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混合：将氟化铵晶体和浓硫酸加入到溶解槽，加水置于60-120℃条件下进行反应，得混合溶液； (2)一级蒸发：将混合溶液送入一级蒸发器进行反应，温度为120-140℃，真空度为60-80KPa，得一级蒸发液和氟化氢气体A； (3)二级蒸发：将一级蒸发液送入二级蒸发器进行反应，温度为150-170℃，真空度为45-60KPa，得二级蒸发液和氟化氢气体B；
(4)三级蒸发：将二级蒸发液送入三级蒸发器进行反应，温度为170-190℃，真空度≤45KPa，得三级蒸发液和氟化氢气体C；
(5)冷凝：将氟化氢气体A、氟化氢气体B、氟化氢气体C分别送入冷凝器冷凝，得液体粗，经精制后得无水氟化氢。
2.如权利要求1所述氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法，其特征在于，所述氟化铵晶体加入量为5t/h，浓硫酸加入量为14.57-15.89t/h，水的加入量为0.1-0.5t/h。
3.如权利要求1所述氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法，其特征在于，所述一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器均为管式加热器。
4.如权利要求3所述氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法，其特征在于，所述管式加热器最大温度210℃，最大压力1.5MPa，介质最大温度190℃，介质采取溢流出的方式。
5.如权利要求1所述氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法，其特征在于，所述三级蒸发液送入残酸地槽，用于分解磷矿制备湿法磷酸。
权 利 要 求 书1/1页CN 109353988 A
氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法
技术领域
[0001]本发明属于制备技术领域，尤其是氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法。
背景技术
[0002]瓮福工艺为氟硅酸直接一步法生产无水，在反应器中用浓硫酸与45％浓度的氟硅酸溶液进行加热分解反应，分解反应的产物为气体SiF4和和液体HF与硫酸的混酸(或称为氟磺酸)；HF与硫酸的混酸经高温蒸发、净化得到无水HF产品；离开反应器的SiF4气体用浓度18％氟硅酸原料液进行吸收以提高氟硅酸浓度提高至45％后循环使用，然后过滤掉析出的二氧化硅后送反应器进行分解反应。HF与硫酸的混酸经蒸馏氟化氢后得到浓度为70％-75％的含氟稀硫酸，送到磷酸萃取槽用于分解磷矿。该方法工艺过程简单，通过控制浓硫酸和氟硅酸的热解条件，在热解工序实现四氟化硅和氟化氢的分离。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分离效率也比较低，因此物料循环处理量大
、系统氟损失较高；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；过程中皆为高温强腐蚀性介质，因此对设备结构和材质要求也较高，尤其是HF的高温蒸发设备，温度过高会缩短加热器的使用寿命，温度低则会降低氟的收率。
[0003]开磷的氨法两步法工艺以含氨、氟化铵的溶液吸收磷肥生产过程中排出的含氟气体，得到含(NH4)2SiF6晶体的氟硅酸铵料浆，经过滤得到氟硅酸铵固体；或以H2SiF6 6％～26％的氟硅酸为原料，通入气氨进行中和反应得到(NH4)2SiF6溶液，将溶液蒸发浓缩至析出(NH4)2SiF6晶体，将浓缩料浆过滤得到氟硅酸铵固体。氟硅酸铵固体与液氨同时加入饱和氟化铵溶液进行氨解反应得到含NH4F晶体和SiO2·nH2O固体的氟化铵料浆，对该料浆的NH4F 晶体和SiO2·nH2O固体进行物理分离和过滤即可分别得到NH4F晶体和SiO2·nH2O硅渣；NH4F 晶体与硫酸进行反应溶解，然后通过循环加热使HF蒸发，生成粗氟化氢气体，再经洗涤净化、冷凝得到无水氟化氢。酸解残液的主要成分是硫酸和硫酸氢铵的混合物，该酸解残液加入磷酸萃取槽进行回收利用。该方法缺点是循环加热流量大，循环量较大，设备发生泄漏时安全隐患大；采取微波加热，装置内的混酸溶液热转化效率低、介质传热性能较差，升温速率慢，解析率低，同时混酸流动特性会导致微波产生的热量无法及时带走，集中在加热段馈口处，造成局部温度升高烧坏氟塑料衬里。
发明内容
[0004]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法，包括以下步骤：
[0005]氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法，包括以下步骤：
[0006](1)混合：将氟化铵晶体和浓硫酸加入到溶解槽，加水置于60-120℃条件下进行反应，得混合溶液；
[0007](2)一级蒸发：将混合溶液送入一级蒸发器进行反应，温度为120-140℃，真空度为60-80KPa，得一级蒸发液和氟化氢气体A；
[0008](3)二级蒸发：将一级蒸发液送入二级蒸发器进行反应，温度为150-170℃，真空度为45-60KPa，得二级蒸发液和氟化氢气体B；
[0009](4)三级蒸发：将二级蒸发液送入三级蒸发器进行反应，温度为170-190℃，真空度≤45KPa，得三级蒸发液和氟化氢气体C；
[0010](5)冷凝：将氟化氢气体A、氟化氢气体B、氟化氢气体C分别送入冷凝器冷凝，得液体粗，经精制后得无水氟化氢。
[0011]所述氟化铵晶体加入量为5t/h，浓硫酸加入量为14.57-15.89t/h，水的加入量为0.1-0.5t/h。
[0012]所述一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器均为管式加热器。
[0013]所述管式加热器最大温度210℃，最大压力1.5MPa，介质最大温度190℃，介质采取溢流出的方式。
[0014]所述三级蒸发液送入残酸地槽，用于分解磷矿制备湿法磷酸。
[0015]所述一级蒸发器得到的氟化氢气体A通过真空泵1送入冷凝器。
[0016]所述二级蒸发器得到的氟化氢气体B通过真空泵2送入冷凝器。
[0017]所述三级蒸发器得到的氟化氢气体C通过真空泵3送入冷凝器。
[0018]有益效果
[0019]①采用不同温度、不同真空度的三级蒸发，每级蒸发器尺寸大幅缩小，可有效提高了设备耐高温和负压变形的能力。
[0020]②针对混酸溶液中氟化氢的蒸发速度受介质中氟化氢含量变化的影响，适时调整蒸发温度和真空度，大幅提高了蒸发效率和氟化氢收率。
[0021]③本发明采用氟化铵和浓硫酸为原料，混合后进行三级加热蒸发，每级蒸发根据介质的特性选择不同的温度和真空度，可有效克服氟塑料内衬随温度升高而耐负压性能下降的问题，同时消除了单级蒸发效率偏低的问题，蒸发的氟化氢气体经冷凝得到高浓度液体，可直接销售或作为氟化铝的生产原料，蒸发完成后的残余酸液用于分解磷矿。[0022]④本发明采用一级蒸发器对混合溶液进行加热，通过调整温度为120-140℃，真空度为60-80KPa后，使得混酸中的氟化铵晶体会完全溶解，氟化氢和水会逸出，氟化氢的逸出率为70-80％；一级蒸发液进入二级蒸发加热后，此时溶液中的氟化氢和水含量降低，通过将温度调整至150-170℃，真空度为45-60KPa后，有效的提高保氟化氢的蒸发率和蒸发速度，氟化氢的逸出率达到80-90％，二级蒸发液进入三级蒸发器后，调整温度为170-190℃，真空度≤45KPa后，使得最终氟化氢的逸出率达到90％以上。
附图说明
[0023]图1为本发明氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的工艺流程图。
具体实施方式
[0024]下面结核具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
[0025]实施例1
[0026]氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法，包括以下步骤：
[0027](1)混合：将氟化铵晶体和浓硫酸加入到溶解槽，加水置于60℃条件下进行反应，得混合溶液；
[0028](2)一级蒸发：将混合溶液送入一级蒸发器进行反应，温度为120℃，真空度为60KPa，得一级蒸发液和氟化氢气体A；
[0029](3)二级蒸发：将一级蒸发液送入二级蒸发器进行反应，温度为150℃，真空度为45KPa，得二级蒸发液和氟化氢气体B；
[0030](4)三级蒸发：将二级蒸发液送入三级蒸发器进行反应，温度为170℃，真空度为10KPa，得三级蒸发液和氟化氢气体C；
[0031](5)冷凝：将氟化氢气体A、氟化氢气体B、氟化氢气体C分别送入冷凝器冷凝，得液体粗，经精制后得无水氟化氢。
[0032]所述氟化铵晶体加入量为5t/h，浓硫酸加入量为14.57t/h，水的加入量为0.1t/h。[0033]所述一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器均为管式加热器。
[0034]实施例2
[0035]氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法，包括以下步骤：
[0036](1)混合：将氟化铵晶体和浓硫酸加入到溶解槽，加水置于120℃条件下进行反应，得混合溶液；
[0037](2)一级蒸发：将混合溶液送入一级蒸发器进行反应，温度为140℃，真空度为80KPa，得一级蒸发液和氟化氢气体A；
[0038](3)二级蒸发：将一级蒸发液送入二级蒸发器进行反应，温度为170℃，真空度为60KPa，得二级蒸发液和氟化氢气体B；
[0039](4)三级蒸发：将二级蒸发液送入三级蒸发器进行反应，温度为190℃，真空度为45KPa，得三级蒸发液和氟化氢气体C；
[0040](5)冷凝：将氟化氢气体A、氟化氢气体B、氟化氢气体C分别送入冷凝器冷凝，得液体粗，经精制后得无水氟化氢。
[0041]所述氟化铵晶体加入量为5t/h，浓硫酸加入量为15.89t/h，水的加入量为0.5t/h。[0042]所述一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器均为管式加热器。
[0043]实施例3
[0044]氟化铵和浓硫酸混合制备高浓度的方法，包括以下步骤：
[0045](1)混合：将氟化铵晶体和浓硫酸加入到溶解槽，加水置于80℃条件下进行反应，得混合溶液；
[0046](2)一级蒸发：将混合溶液送入一级蒸发器进行反应，温度为130℃，真空度为70KPa，得一级蒸发液和氟化氢气体A；
[0047](3)二级蒸发：将一级蒸发液送入二级蒸发器进行反应，温度为160℃，真空度为55KPa，得二级蒸发液和氟化氢气体B；
[0048](4)三级蒸发：将二级蒸发液送入三级蒸发器进行反应，温度为180℃，真空度为35KPa，得三级蒸发液和氟化氢气体C；
[0049](5)冷凝：将氟化氢气体A、氟化氢气体B、氟化氢气体C分别送入冷凝器冷凝，得液
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