CN109133006A

CN109133006A - 一种无水氢氟酸制备方法

Info

Publication number: CN109133006A
Application number: CN201710450617.7A
Authority: CN
Inventors: 邓支华; 舒伟锋; 贾雪峰
Original assignee: HUBEI HONGYUAN PHARMACEUTICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUBEI HONGYUAN PHARMACEUTICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2019-01-04

Abstract

本发明公开了一种无水氢氟酸制备方法，通过向氟硅酸溶液中加入氨水，调制PH值，搅拌均匀后过滤得清液，在清液中加入氧化镁，得到氟化镁的滤渣后烘干，再用氢氟酸清洗，除去杂质再过滤，得到含量在99%以上的氟化镁，向氟化镁中加入发烟硝酸和发烟硫酸，使其充分反应，生成的氟化氢气体经过洗涤、冷凝、精馏得到纯度较高的无水氢氟酸；其利用磷肥生产中的副产物氟硅酸生产氢氟酸，可以提高氢氟酸制备效率，同时降低制备氢氟酸对萤石的需求，降低对环境的污染。

Description

一种无水氢氟酸制备方法

技术领域

本发明涉及氢氟酸制备技术领域，具体为一种无水氢氟酸制备方法。

背景技术

随着氢氟酸广泛应用于原子能，化工，石油等行业，目前各行业对氢氟酸的需求越来越大。氢氟酸的成产方法主要是以萤石-硫酸法制备氢氟酸，而萤石是不可再生资源。因此，用其他原料代替萤石生产氢氟酸也成为一种趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无水氢氟酸制备方法，利用磷肥生产中的副产物氟硅酸生产氢氟酸，可以降低对萤石的需求，降低对环境的污染，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无水氢氟酸制备方法，包括以下步骤：

S1：向氟硅酸溶液中按1：3.1的比例加入氨水，氨水含量20%-22%，将PH调制8-10，搅拌均匀后静置半小时后过滤；

S2：取S1中过滤后的清液按氟化氨与氧化镁2：1的比例加入氧化镁，在60-80℃条件下搅拌2-3小时后过滤，得到的滤液可重复利用于S1中；

S3：将S2中含有氟化镁的滤渣在300-400℃的高温条件烘干，再用15%-20%的氢氟酸清洗，除去滤渣中其他的杂质，然后再过滤；

S4：将S3中过滤后的滤渣在100-150℃的条件下烘干，得到含量在99%以上的氟化镁；

S5：向S4中的氟化镁加入含量90%以上的发烟硝酸及105%的发烟硫酸，质量比为1：2.5，在100-200℃的条件下反应，生成的氟化氢气体经过洗涤、冷凝、精馏得到纯度较高的无水氢氟酸。

优选的，所述步骤S1中氟硅酸溶液来源于磷肥生产中的副产物。

优选的，所述步骤S5中浓硝酸在100-200℃条件下与氟化镁反应生成的硝酸镁的熔点为95℃的熔融状态，不会附着在氟化镁表面影响反应，降低残留氟含量。

优选的，所述步骤S5中反应后剩余的大部分为硝酸镁及硫酸镁的混合物，其混合物中氟含量极低，可直接用于复合肥生产中。

优选的，所述步骤S1-S5中所涉及的总化学反应方程式为H2SiF6+6NH3·H2O+3MgO+HNO3+2.5H2SO4=SiO2↓+H2O+0.5Mg(NO3)2+2.5MgSO4+6NH4OH+6HF↑，可得最终产物有二氧化硅、氨水、硫酸镁和氢氟酸，其中氨水可重复利用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本无水氢氟酸制备方法，利用磷肥生产中的副产物氟硅酸生产氢氟酸，可以提高氢氟酸制备效率，同时降低制备氢氟酸对萤石的需求，降低对环境的污染。

创新发明具体实施方式

以下将详细说明本发明实施例，然而，本发明实施例并不以此为限。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中：一种无水氢氟酸制备方法，包括以下步骤：

第一步：向氟硅酸溶液中按1：3.1的比例加入氨水，氨水含量20%-22%，将PH调制8-10，搅拌均匀后静置半小时后过滤；

第二步：取第一步中过滤后的清液按氟化氨与氧化镁2：1的比例加入氧化镁，在60-80℃条件下搅拌2-3小时后过滤，得到的滤液可重复利用于第一步中；

第三步：将第二步中含有氟化镁的滤渣在300-400℃的高温条件烘干，再用15%-20%的氢氟酸清洗，除去滤渣中其他的杂质，然后再过滤；

第四步：将第三步中过滤后的滤渣在100-150℃的条件下烘干，得到含量在99%以上的氟化镁；

第五步：向第四步中的氟化镁加入含量90%以上的发烟硝酸及105%的发烟硫酸，质量比为1：2.5，在100-200℃的条件下反应，生成的氟化氢气体经过洗涤、冷凝、精馏得到纯度较高的无水氢氟酸；相比于浓硫酸与氟化镁反应，无水硫酸镁在反应中形成糊状，阻止反应的进行，而使用浓硝酸在此温度条件下反应生成的硝酸镁（硝酸镁熔点为95℃）为熔融状态，不会附着在氟化镁表面影响反应，降低残留氟含量；其反应后剩余的大部分为硝酸镁及硫酸镁的混合物，因此方法氟化镁充分反应，得到的混合物中氟含量极低，可直接用于复合肥生产中。

其中，步骤一到五中所涉及的主要化学方程式如下：H2SiF6+6NH3·H2O=6NH4F+SiO2↓+4H2O；2NH4F+MgO+H2O=MgF2↓+2NH4OH；MgF2+2HNO3=Mg(NO3)2+2HF↑；

MgF2+H2SO3=MgSO4+2HF↑；总反应方程式为H2SiF6+6NH3.H2O+3MgO+HNO3+2.5H2SO4=SiO2↓+H2O+0.5Mg(NO3)2+2.5MgSO4+

6NH4OH+6HF↑可得最终产物有二氧化硅、氨水、硫酸镁和氢氟酸，其中氨水可重复利用。

具体实施例一：

一种无水氢氟酸制备方法，包括以下步骤：

第一步：取240g质量分数为30%的氟硅酸溶液，加入质量分数为20%的氨水，将PH调至10，搅拌均匀后过滤；

第二步：向步骤1中的滤液加入60g氧化镁，在60℃条件下搅拌3小时过滤，将含有氟化镁的滤渣在300℃的条件下烘干，再用15%-20%的氢氟酸清洗，然后再过滤；

第三步：将步骤2中过滤后的固体在150℃下烘干；

第四步：向步骤3中的固体加入90%的浓硝酸及105%的发烟硫酸的混酸，在120℃条件下反应三小时，生成的气体经过洗涤、冷凝、精馏得到无水氢氟酸。

具体实施例二：

一种无水氢氟酸制备方法，包括以下步骤：

第一步：取120g质量分数为30%的氟硅酸溶液，加入质量分数为21%的氨水，将PH调至9，搅拌均匀后过滤；

第二步：向步骤1中的滤液加入30g氧化镁，在80℃条件下搅拌2小时过滤。将含有氟化镁的滤渣在350℃的条件下烘干，再用15%~20%的氢氟酸清洗，然后再过滤；

第三步：将步骤2中过滤后的固体在120℃下烘干；

第四步：向步骤3中的固体加入90%的浓硝酸及105%的发烟硫酸的混酸，在150℃条件下反应三小时，生成的气体经过洗涤、冷凝、精馏得到无水氢氟酸。

通过上述两种实施例得到的无水氢氟酸的质量分析结果如下表：

无水氢氟酸产品质量分析结果：

指标名称	特等品	优等品	一级品	合格品	实施例1	实施例2
							HF%≥	99.98	99.96	99.92	99.8	99.94	99.96
H2O%≤	0.005	0.02	0.04	0.06	0.01	0.02
							SO2%≦	0.003	0.005	0.01	0.03	0.007	0.01
H2SO4%≦	0.005	0.005	0.01	0.05	0.006	0.005
							H2SiF6%≦	0.005	0.008	0.015	0.05	0.003	0.006

综上所述：本无水氢氟酸制备方法，利用磷肥生产中含有3%左右的氟，将其转化为氟硅酸成为副产物，并利用磷肥生产中的副产物生产氢氟酸，可以提高氢氟酸制备效率，同时降低制备氢氟酸对萤石的需求，降低对环境的污染。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种无水氢氟酸制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种无水氢氟酸制备方法，其特征在于，所述步骤S1中氟硅酸溶液来源于磷肥生产中的副产物氟硅酸。

3.根据权利要求1所述的一种无水氢氟酸制备方法，其特征在于，所述步骤S5中浓硝酸在100-200℃条件下与氟化镁反应生成的硝酸镁的熔点为95℃的熔融状态，不会附着在氟化镁表面影响反应，降低残留氟含量。

4.根据权利要求1所述的一种无水氢氟酸制备方法，其特征在于，所述步骤S5中反应后剩余的大部分为硝酸镁及硫酸镁的混合物，其混合物中氟含量极低，可直接用于复合肥生产中。

5.根据权利要求1所述的一种无水氢氟酸制备方法，其特征在于，所述步骤S1-S5中所涉及的总化学反应方程式为:H2SiF6+6NH3.H2O+3MgO+HNO3+2.5H2SO4=SiO2↓+H2O+0.5Mg(NO3)2+2.5MgSO4+6NH4OH+6HF↑，可得最终产物有二氧化硅、氨水、硫酸镁和氢氟酸，其中氨水可重复利用。