專利名稱：一種濕法生產(chǎn)氟化氫銨工藝及設(shè)備的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氟化氫銨的生產(chǎn)方法，特別是一種濕法生產(chǎn)氟化氫銨工藝及設(shè)備的改進(jìn)方法。
背景技術(shù)：
氟化氫銨主要用于鋁合金的表面處理、化學(xué)試劑、玻璃蝕刻劑(常與氫氟酸并用)、發(fā)酵工業(yè)消毒劑、防腐劑、從氧化鈹制金屬鈹?shù)娜軇┮约肮杷劁摪宓谋砻嫣幚恚€用于制造陶瓷和鎂合金等。氟化氫銨在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，具有廣闊的市場前景。
氟化氫銨的生產(chǎn)方法有濕法和干法兩種。干法是由氣態(tài)氨和純氟化氫氣體直接合成而得，干法生產(chǎn)成本較高。濕法是以氫氟酸和液氨為原料合成，具有生產(chǎn)設(shè)備簡單、操作方便、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)上通常采用濕法進(jìn)行生產(chǎn)。
傳統(tǒng)濕法生產(chǎn)氟化氫銨采用在敞開式塑料桶或塑料槽內(nèi)結(jié)晶，這種生產(chǎn)方式存在以下幾個(gè)問題一是傳熱效果欠佳；二是由于結(jié)晶時(shí)需人工攪拌，安全性較差；三是由于沒有對(duì)結(jié)晶速度進(jìn)行控制及攪拌不勻，結(jié)晶顆粒粗細(xì)不均，影響產(chǎn)品質(zhì)量；四是尾氣未加以回收，造成環(huán)境污染嚴(yán)重、原料消耗高。
關(guān)于濕法生產(chǎn)氟化氫銨的工藝及設(shè)備的改進(jìn)方法，目前還沒有相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決合成氟化氫銨生產(chǎn)工藝中存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種消耗低、污染小、產(chǎn)品質(zhì)量好、粒度均勻、不易結(jié)塊、設(shè)備安全性好、使用壽命長的濕法生產(chǎn)氟化氫銨工藝及設(shè)備的改進(jìn)方法，本發(fā)明的理論依據(jù)如下1、NH3+H2O→NH4OHNH4OH+2HF→NH4HF2+H2ONH4OH+NH4HF2→2NH4F+H2O以上反應(yīng)為酸堿中和反應(yīng)，操作中接近終點(diǎn)時(shí)用剛果紅試劑測定，至試劑剛呈棕色為終點(diǎn)，此時(shí)停止通氨氣，并用酸堿滴定測得酸度是否在控制范圍內(nèi)。過量的氨氣與氟化氫銨反應(yīng)生成氟化銨。
2、反應(yīng)好的物料放入結(jié)晶釜，進(jìn)行緩慢降溫。由于氟化氫銨的溶解度隨著溫度的降低而減小，因此可以利用降溫析出氟化氫銨晶體。在連續(xù)攪拌的作用下顆粒均勻并呈橢圓狀。
本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案，它主要由反應(yīng)釜、結(jié)晶釜、離心機(jī)、母液池、母液泵組成生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，具體包括以下幾個(gè)步驟一、反應(yīng)合成將母液池中的母液經(jīng)母液泵打入反應(yīng)釜中至1/3～1/2液位，第一次反應(yīng)用去離子水配制飽和氟化氫銨溶液于母液池中，再將氨氣NH3與無水氫氟酸AHF一起按一定的速率緩慢地通入反應(yīng)釜中，并用冷卻水控制反應(yīng)溫度，反應(yīng)壓力為常壓，AHF通完后繼續(xù)通NH3，直至反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)；
二、結(jié)晶過程將母液池中的母液經(jīng)母液泵打入結(jié)晶釜中，至1/4～1/2液位并開啟攪拌，通過結(jié)晶釜中的冷卻夾套通入熱水將結(jié)晶釜中的母液預(yù)熱至50～100℃，再將反應(yīng)釜中反應(yīng)好的物料放入結(jié)晶釜中，然后在結(jié)晶釜中的冷卻夾套通入冷卻水，將結(jié)晶釜中的物料緩慢降溫進(jìn)行結(jié)晶，通過冷卻水控制降溫速度，待物料溫度降至常溫后，將物料放入離心機(jī)進(jìn)行脫水，再經(jīng)烘干得到成品。
三、尾氣回收整個(gè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣排至吸收系統(tǒng)，用一定溫度的母液循環(huán)吸收后回用，循環(huán)液溫度控制30～60℃。
反應(yīng)釜加入氨氣與無水氫氟酸的摩爾配比控制在0.5～0.6。
所述反應(yīng)釜的反應(yīng)溫度控制在50～110℃。
所述反應(yīng)釜的反應(yīng)終點(diǎn)PH值控制在2～5。
所述結(jié)晶釜中物料的結(jié)晶降溫速度控制在0～4℃/h。
所述的反應(yīng)釜采用帶冷卻盤管的塑制反應(yīng)釜。
所述結(jié)晶釜采用鋼制內(nèi)襯PE、帶冷卻夾套、密閉式的結(jié)晶釜。
采用上述工藝及設(shè)備后，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)一是消耗低；二是污染??；三是結(jié)晶設(shè)備傳熱效果好、使用壽命長；四是產(chǎn)品質(zhì)量好，粒度均勻；五是操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低，安全性高。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為濕法生產(chǎn)氟化氫銨的工藝及設(shè)備改進(jìn)方法的工藝流程簡圖，下面結(jié)合具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明簡述如下將母液池4中的母液經(jīng)母液泵5打入帶冷卻盤管的3m3塑制反應(yīng)釜1中至1/3～1/2液位，第一次反應(yīng)用去離子水配制飽和氟化氫銨溶液于母液池4中，再將NH3與AHF一起分別以50Kg/h、280Kg/h的速率緩慢地通入反應(yīng)釜1中，控制氨氣與無水氫氟酸的摩爾配比0.5～0.6，并用冷卻水量控制反應(yīng)溫度50～110℃，反應(yīng)壓力為常壓。AHF通完后繼續(xù)通NH3，直至反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)，反應(yīng)過程中隨時(shí)用剛果紅試劑測定，至試劑剛呈棕色為終點(diǎn)，此時(shí)停止通NH3。
將母液池4中的母液經(jīng)母液泵5打入5m3結(jié)晶釜2中，至1/4～1/2液位并開啟攪拌，往結(jié)晶釜2的冷卻夾套中通入熱水將母液預(yù)熱至50～100℃，再將反應(yīng)釜1中反應(yīng)好的物料放入鋼制內(nèi)襯PE、帶冷卻夾套、密閉式的結(jié)晶釜2中，然后往結(jié)晶釜2的冷卻夾套中通入冷卻水，緩慢降溫進(jìn)行結(jié)晶，通過控制冷卻水量來控制降溫速度在0～4℃/h。待物料溫度降至常溫后，將物料放入離心機(jī)3進(jìn)行脫水，再經(jīng)烘干得到成品。
整個(gè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣排至吸收系統(tǒng)，用一定溫度的母液循環(huán)吸收后回用，循環(huán)液溫度控制30～60℃。
實(shí)施例1依上述工藝流程及步驟，往反應(yīng)釜1通入900Kg AHF、390KgNH3，反應(yīng)溫度95℃，反應(yīng)終點(diǎn)PH值為3.2時(shí)，結(jié)晶釜2中母液溫度80℃，降溫速度1～2℃/h。得到的氟化氫銨產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量和消耗情況見表一。
表一

實(shí)施例2按實(shí)施例1的操作步驟，反應(yīng)終點(diǎn)PH值為2、3、4、5四個(gè)條件，其它條件不變時(shí)，所氟化氫銨產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量和消耗情況見表二。
表二

結(jié)論其它條件不變，改變反應(yīng)終點(diǎn)PH控制值時(shí)，產(chǎn)品的外觀無變化；隨著反應(yīng)終點(diǎn)PH控制值的增大，產(chǎn)量減小，主含量降低，AHF酸耗降低，NH3消耗升高；因此反應(yīng)終點(diǎn)PH值最好控制在3～4。
實(shí)施例3按實(shí)施例1的操作步驟，控制結(jié)晶降溫速度0～1、1～2、2～3、3～4℃/h四個(gè)條件，其它條件不變時(shí)，所得氟化氫銨產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量和消耗情況見表三。
表三

結(jié)論改變結(jié)晶降溫速度，對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量、主含量、原料消耗無影響；但隨著降溫速度加快，產(chǎn)品細(xì)度不均，易結(jié)塊，形狀不一，且結(jié)晶釜易結(jié)壁。因此降溫速度最好控制在0～2℃/h。
權(quán)利要求
1.一種濕法生產(chǎn)氟化氫銨工藝及設(shè)備的改進(jìn)方法，其特征是它主要由反應(yīng)釜(1)、結(jié)晶釜(2)、離心機(jī)(3)、母液池(4)、母液泵(5)組成生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，具體包括以下幾個(gè)步驟一、反應(yīng)合成將母液池(4)中的母液經(jīng)母液泵(5)打入反應(yīng)釜(1)中至1/3～1/2液位，再將氨氣(NH3)與無水氫氟酸(AHF)一起緩慢地通入反應(yīng)釜(1)中，并用冷卻水控制反應(yīng)溫度，反應(yīng)壓力為常壓，AHF通完后繼續(xù)通NH3，直至反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)；二、結(jié)晶過程將母液池(4)中的母液經(jīng)母液泵(5)打入結(jié)晶釜(2)中，至1/4～1/2液位并開啟攪拌，將結(jié)晶釜(2)中的母液預(yù)熱至50～100℃，再將反應(yīng)釜(1)中反應(yīng)好的物料放入結(jié)晶釜中，然后結(jié)晶釜中的物料緩慢降溫進(jìn)行結(jié)晶，通過冷卻水控制降溫速度，待物料溫度降至常溫后，將物料放入離心機(jī)(3)進(jìn)行脫水，再經(jīng)烘干得到成品。三、尾氣回收整個(gè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣排至吸收系統(tǒng)，用一定溫度的母液循環(huán)吸收后回用，循環(huán)液溫度控制30～60℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕法生產(chǎn)氟化氫銨工藝及設(shè)備的改進(jìn)方法，其特征是所述反應(yīng)釜加入氨氣與無水氫氟酸的摩爾配比控制在0.5～0.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕法生產(chǎn)氟化氫銨工藝及設(shè)備的改進(jìn)方法，其特征是所述反應(yīng)釜的反應(yīng)溫度控制在50～110℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕法生產(chǎn)氟化氫銨工藝及設(shè)備的改進(jìn)方法，其特征是所述反應(yīng)釜的反應(yīng)終點(diǎn)PH值控制在2～5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕法生產(chǎn)氟化氫銨工藝及設(shè)備的改進(jìn)方法，其特征是所述結(jié)晶釜中物料的結(jié)晶降溫速度控制在0～4℃/h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕法生產(chǎn)氟化氫銨工藝及設(shè)備的改進(jìn)方法，其特征是所述的反應(yīng)釜采用帶冷卻盤管的塑制反應(yīng)釜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕法生產(chǎn)氟化氫銨工藝及設(shè)備的改進(jìn)方法，其特征是所述的結(jié)晶釜采用鋼制內(nèi)襯PE、帶冷卻夾套、密閉式的結(jié)晶釜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種濕法生產(chǎn)氟化氫銨工藝及設(shè)備的改進(jìn)方法，包括以下幾個(gè)步驟先將一定量的母液打入塑制帶冷卻盤管反應(yīng)釜中，再將氨氣與無水氟化氫同時(shí)通入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，直至反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)；再將一定量的母液打入結(jié)晶釜中并預(yù)熱，開啟結(jié)晶釜攪拌，再將反應(yīng)好的物料放入結(jié)晶釜中，緩慢降溫結(jié)晶；待物料溫度降至常溫完全結(jié)晶后，放入離心機(jī)脫水后再經(jīng)烘干得到期成品；整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)尾氣用母液吸收回用。此方法合成氟化氫銨具有操作方便、收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、能耗低、結(jié)晶顆粒均勻、設(shè)備安全性好且使用壽命長、污染小等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01C1/00GK101066767SQ20071006900
公開日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者占林喜, 徐武平 申請(qǐng)人:浙江三美化工股份有限公司