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1、(10)申请公布号 CN 103332655 A(43)申请公布日 2013.10.02CN103332655A*CN103332655A*(21)申请号 201310288043.X(22)申请日 2013.07.09C01B 7/19(2006.01)C01F 11/02(2006.01)(71)申请人衢州市鼎盛化工科技有限公司地址 324000 浙江省金华市衢州市彩虹嘉苑7幢405室(72)发明人应盛荣(74)专利代理机构北京联瑞联丰知识产权代理事务所(普通合伙) 11411代理人高文迪(54) 发明名称氟化氢的制备方法及其装置(57) 摘要本发明提出了一种氟化氢的制备方法及其装置，制备。
2、包括：加热氟化钙，之后加入反应器中；从所述反应器的下部加入过热水蒸气；反应产生的氟化氢从所述反应器的上部导出；氧化钙从所述反应器的下部输出。装置，包括，反应器、过热蒸气发生器和用来加热氟化钙的加热装置；反应器包括反应段和集气段，集气段设置在反应段的上部；反应器包括至少第一开口、第二开口和第三开口，第一开口位于反应段的中上部，第二开口位于反应段的下部，第三开口位于集气段的上部；第一开口与输送氟化钙的管道相通并且密封连接；第二开口通过管道与过热蒸气发器相通并且密封连接。本发明工艺简单易行，生产流程缩短，成本低；反应系统节能降耗明显。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书5页 附图3页(19)。
3、中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页 附图3页(10)申请公布号 CN 103332655 ACN 103332655 A1/1页21.一种氟化氢的制备方法，包括：加热氟化钙，之后加入反应器中；从所述反应器的下部加入过热水蒸气；反应产生的氟化氢从所述反应器的上部导出；氧化钙从所述反应器的下部输出。2.根据权利要求1所述的一种氟化氢的制备方法，其特征在于，将所述氟化钙加热至300-950；将所述氟化钙加热至600-850。3.根据权利要求1所述的一种氟化氢的制备方法，其特征在于，所述氟化钙从反应器的中上部加入。4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种氟化。
4、氢的制备方法，其特征在于，所述过热水蒸汽的温度为750-1100，蒸汽压为0.1MPa-3.5MPa；所述过热水蒸汽的温度为800-950。5.根据权利要求4所述的一种氟化氢的制备方法，其特征在于，所述氟化氢从反应器中导出后冷凝为氟化氢液体；或用水吸收为氢氟酸液体。6.根据权利要求1所述的一种氟化氢的制备方法，其特征在于，所述氟化氢从反应器中导出后先使用浓硫酸清洗，之后再冷凝或用水吸收。7.一种用于制备权利要求1所述氟化氢的装置，包括，反应器、过热蒸气发生器和用来加热氟化钙的加热装置；所述反应器包括反应段和集气段，所述集气段设置在所述反应段的上部；所述反应器包括至少第一开口、第二开口和第三开口。
5、，所述第一开口位于所述反应段的中上部，所述第二开口位于所述反应段的下部，所述第三开口位于所述集气段的上部；所述第一开口与输送氟化钙的管道相通并且密封连接；所述第二开口通过管道与过热蒸气发器相通并且密封连接；所述第三开口为氟化氢气体的输出口；所述反应段的下部设置有带有小孔的分布板。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述反应器的集气段为倒锥形结构；所述反应器的反应段为圆柱形结构。9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述反应器的下部、分布板的上部设有用于排出氧化钙的第四开口。10.根据权利要求7-9任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置还包括洗涤塔和冷凝设备，所述第三开口、洗涤塔。
6、、冷凝设备依次通过管道相通并且密封连接；所述装置还包括吸收塔，所述吸收塔与所述第三开口通过管道相通并且密封连接。权 利 要 求 书CN 103332655 A1/5页3氟化氢的制备方法及其装置技术领域0001 本发明涉及氟化氢制备及装置领域，特别是指一种氟化氢的制备方法及其装置。背景技术0002 氟化氢（HF）是氟化工的基础原料，是大部分氟化工产品的起始点。可用于制造有机或无机氟化物，如氟化铝、冰晶石、氟烃、无水氟化氢、含氟有机物等。氟化氢主要通过萤石（CaF2）与硫酸反应制得，其反应如（）所示：0003 CaF2（s）+H2SO4（l）2HF（g）+CaSO4（s） （）0004 同时由于萤。
7、石中存在CaCO3、SiO2等杂质，在生产过程中还会发生如下副反应：0005 SiO2（s）+4HF（g）SiF4（g）+2H2O（g） （）0006 SiF4（g）+2HF（g）H2SiF6（g） （）0007 CaCO3（s）+H2SO4(l)CaSO4（s）+H2O（g） （）0008 原料中的硫酸和副反应的发生都会产生大量的水，使系统中的水分越来越多，生产无法进行。因此，传统的氟化氢气体制备工艺采用98%硫酸与发烟硫酸（100%以上）配制成混合酸使用，达到平衡生产过程中水分的目的。但在这样的工艺中，98%硫酸和发烟硫酸价格较高，同时需要对其进行准确计量、控制以及相应的储存、输送设备，使。
8、得该工艺成本增高，工艺复杂。还产生了含氟石膏渣（硫酸钙），需要处理。而且生产装备复杂，投资大。0009 关于氟化氢或氢氟酸制备的参考文献如下：0010 公开号为CN101913565A，公开日为2010.12.15；0011 公开号为CN102471059A，公开日为2012.5.23；0012 公开号CN101214925A，公开日为2008.7.9；0013 现有技术也有以萤石粉、三氧化硫以及水蒸气在流化状态反应制取氟化氢（一种萤石粉生产氟化氢的方法201210276366.2），目前没有生产装置。0014 采用了硫酸或三氧化硫，危险性大，成本高。产生了含氟石膏渣（硫酸钙），需要处理。而且。
9、生产装备复杂，投资大。0015 现有技术还有以氟硅酸和硫酸钠为原料制备氢氟酸（公开号为CN101134561A，公开日为2008.3.5），反应式如下：0016 H2SiF6+Na2SO4Na2SiF6+H2SO40017 Na2SiF62NaFSiF40018 3SiF4+2H2O2H2SiF6SiO20019 2NaFH2SO42HFNa2SO40020 该方法由于氟硅酸在系统内循环，物料的循环量很多，以致设备庞大；氟硅酸钠分解时需要高温，能耗很大，而且分解设备极易腐蚀，寿命很短，因此该方法并没有实用价值。0021 发明内0022 本发明提出一种氟化氢的制备方法，该制备方法以氟化钙和水为原。
10、料，原料简单易得，工艺条件容易实现，是一种新型的制备方法。说 明 书CN 103332655 A2/5页40023 本发明还提出了一种用于制备氟化氢的装置，解决了现有技术中生产设备复杂的问题。0024 本发明的技术方案是这样实现的：0025 本发明的化学反应式如下：0026 CaF2+H2OCaO+2HF0027 一种氟化氢的制备方法，包括：0028 加热氟化钙，之后加入反应器中；0029 从所述反应器的下部加入过热水蒸气；反应产生的氟化氢从所述反应器的上部导出；氧化钙从所述反应器的下部输出。0030 作为优选的技术方案，将所述氟化钙加热至300-950。更优选的，将所述氟化钙加热至600-8。
11、50。0031 作为优选的技术方案，所述氟化钙从反应器的中上部加入。0032 作为优选的技术方案，所述过热水蒸汽的温度为750-1100，蒸汽压为0.5MPa-3.5MPa。更优选的，所述过热水蒸汽的温度为800-950。0033 作为优选的技术方案，所述氟化氢从反应器中导出后冷凝为氟化氢液体；或用水吸收为氢氟酸液体。0034 作为优选的技术方案，所述氟化氢从反应器中导出后先使用浓硫酸清洗，之后再冷凝或用水吸收。0035 一种用于制备氟化氢的装置，包括，0036 反应器、过热蒸气发生器和用来加热氟化钙的加热装置；0037 所述反应器包括反应段和集气段，所述集气段设置在所述反应段的上部；0038。
12、 所述反应器包括至少第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口位于所述反应段的中上部，所述第二开口位于所述反应段的下部，所述第三开口位于所述集气段的上部；所述第一开口与输送氟化钙的管道相通并且密封连接；所述第二开口通过管道与过热蒸气发器相通并且密封连接；所述第三开口为氟化氢气体的输出口；0039 所述反应段的下部设置有带有小孔的分布板。0040 作为优选的技术方案，所述反应器的集气段为倒锥形结构。0041 作为优选的技术方案，所述反应器的反应段为圆柱形结构。0042 作为优选的技术方案，所述反应器的下部、分布板的上部设有用于排出氧化钙的第四开口。0043 作为优选的技术方案，所述装置还包括洗涤。
13、塔和冷凝设备，所述第三开口、洗涤塔、冷凝设备依次通过管道相通并且密封连接。0044 作为优选的技术方案，所述装置还包括吸收塔，所述吸收塔与所述第三开口通过管道相通并且密封连接。0045 有益效果0046 （1）本发明利用氟化钙高温水解的原理，通过过热水蒸气把氟化钙分解为氟化氢和氧化钙，此工艺简单易行，生产流程缩短，原料成本和制造成本低廉；并且不再使用浓硫酸和发烟硫酸，生产安全性增加；也不产生现有技术中含氟硫酸钙等的固废物。0047 （2）本发明的装置设备数量少，生产控制装置简单，不再采用转炉等大型设备，设说 明 书CN 103332655 A3/5页5备投资额降低，节能降耗明显。0048 （3。
14、）本发明的装置不会产生氟化氢气体泄漏；安全系数大大提高。附图说明0049 为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0050 图1：本发明的一种用于制备氟化氢的装置的结构图；0051 图2：本发明的另一种用于制备氟化氢的装置的结构图；0052 图3：本发明的第三种用于制备有水氢氟酸的装置的结构图。具体实施方式0053 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然。
15、，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。0054 本发明以氟化钙为原料，在高温水蒸气内分解为氟化氢和氧化钙，氟化氢是目的产物，氧化钙可用于水泥制造的原料。0055 化学反应式：0056 CaF2+H2OCaO+2HF0057 如图1所示：用于制备氟化氢的装置1，包括，反应器11、过热蒸气发生器12和用来加热氟化钙的加热装置13。反应器11分为反应段1101和集气段1102。反应器11上设置有4个开口，分别是用于加入原料氟化钙的第一开口111，用于进入过热水蒸气。
16、的第二开口112，用于输出氟化氢气体的第三开口113和用于排出以氧化钙为主的固体物料的第四开口114。其中第一开口、第二开口和第四开口位于反应段1101上，第一开口114设置在反应段1101的中上部，第二开口设置在反应段1101的下部，第四开口位于反应段1101的下部并且在第二开口的上部。反应段1101的内部还设置有带有小孔的分布板115，分布板115位于第二开口的上部和第四开口的下部，用于通过过热水蒸气和防止物料直接从底部滑落。用于输送氧化钙的管道通过第一开口111进入反应器11的反应段1101，加热装置13为管道加热器（为市售产品）。过热蒸气发生器12（为市售产品）用来将水变成过热水蒸气，。
17、通过第二开口进入反应器11的反应段1101，其中的分布板115上的小孔即是用于过热水蒸气通过的通道，同时，反应原料氟化钙在反应段1101中呈流化状态，不会通过分布板115上的小孔掉落下来。本发明的反应段1101与流化床反应器的原理类似。反应后生成的氟化氢气体通过第三开口113排出。0058 如图2所示，用于制备氟化氢的装置2，该装置与附图1显示的装置相比，增加了洗涤塔21、冷凝设备22和储罐23。第三开口113、洗涤塔21、冷凝设备22、储罐23依次通过管道相通并且密封连接。从第三开口113输出的氟化氢气体进入含有浓硫酸的脱水洗涤塔21，使用浓硫酸清洗，除去水分和固体粉尘，之后进入冷凝装置22。
18、，冷凝为氟化氢液体，精制说 明 书CN 103332655 A4/5页6后储存在储罐23中。0059 如图3所示，用于制备氟化氢的装置3，该装置与附图1显示的装置相比，增加了吸收塔31和储罐32。第三开口113、吸收塔31、储罐32依次通过管道相通并且密封连接。从第三开口113输出的氟化氢气体进入有水氢氟酸吸收塔31，得到氢氟酸液体，之后储存在储罐32中。0060 附图1显示的装置结构为本发明的基本结构，可以根据制得产品的要求不同，增加设备，比如增加吸收塔，或增加洗涤塔等等。0061 实施例10062 原料：萤石粉（CaF2含量为97.1%）为1500g，高温蒸汽用的水（H2O）900g。00。
19、63 制备过程如下：使用的制备装置参加附图1所示。0064 将萤石粉放入管道中加热至950，然后通过第一开口111加入反应器11中。将高温蒸汽用水加入过热蒸气发生器12中，加热至1100，蒸气压为0.1MPa。将过热蒸气发生器12中出来的过热水蒸气通过与第二开口112相连的管道通入反应器11中。反应过程中萤石粉呈流化状态，过热水蒸气通过分布板115上的小孔向上走，反应后生成的氟化氢气体（HF）718g通过反应器11的第三开口113引出，其中随着气体上升的颗粒由于反应器11集气段1102为倒锥形结构，上升速度变慢，而自然滑落至反应器的反应段1101内，继续进行反应。反应生成的以氧化钙（CaO）为。
20、主的固体物料1069g，通过第四开口14排出。0065 实施例20066 原料：萤石粉（CaF2含量为97.1%）为1500g，高温蒸汽用的水（H2O）900g。0067 制备过程同实施例1，其中的工艺参数如下：使用的制备装置参加附图1所示。0068 萤石粉加热至750，高温蒸汽加热至1000，蒸汽压为1.5MPa。0069 得到氟化氢（HF）720g；以氧化钙（CaO）为主的固体物料1065g。0070 实施例30071 原料：萤石粉（CaF2含量为97.1%）为1500g，高温蒸汽用的水（H2O）900g。0072 制备过程同实施例1，其中的工艺参数如下：使用的制备装置参加附图1所示。00。
21、73 萤石粉加热至300，高温蒸汽加热至1100，蒸汽压为3.5MPa。0074 得到氟化氢（HF）695g；以氧化钙（CaO）为主的固体物料1085g。0075 实施例40076 原料：萤石粉（CaF2含量为97.1%）为1500g，高温蒸汽用的水（H2O）900g。0077 制备过程同实施例1，其中的工艺参数如下：使用的制备装置参加附图1所示。0078 萤石粉加热至950，高温蒸汽加热至750，蒸汽压为3.5MPa。0079 得到氟化氢（HF）627g；以氧化钙（CaO）为主的固体物料1109g。0080 实施例50081 原料：萤石粉（CaF2含量为97.1%）为1500g，高温蒸汽用的。
22、水（H2O）900g，质量百分比为98的硫酸12kg。0082 制备过程如下：使用的制备装置参加附图2所示。0083 将萤石粉放入管道中加热至550，然后通过第一开口111加入反应器11中。将高温蒸汽用水加入过热蒸气发生器12中，加热至950，蒸气压为1.0MPa。将过热蒸气发生器12中出来的过热水蒸气通过与第二开口112相连的管道通入反应器11中。反应过程说 明 书CN 103332655 A5/5页7中萤石粉呈流化状态，过热水蒸气通过分布板115上的小孔向上走，反应后生成的氟化氢气体（HF）通过反应器11的第三开口113引出，其中随着气体上升的颗粒由于反应器11集气段1102为倒锥形结构，。
23、上升速度变慢，而自然滑落至反应器的反应段1101内，继续进行反应。反应得到的氟化氢气体通过第三开口113进入洗涤塔21，使用浓硫酸清洗，除去水分和固体粉尘，之后进入冷凝装置22，冷凝为氟化氢液体，精制后得到氟化氢液体610g，储存在储罐23中。0084 反应生成的以氧化钙（CaO）为主的固体物料1102g，通过第四开口14排出。0085 实施例60086 原料：萤石粉（CaF2含量为97.1%）为1500g，高温蒸汽用的水（H2O）900g。吸收用的水2000g。0087 制备过程如下：使用的制备装置参加附图3所示。0088 将萤石粉放入管道中加热至950，然后通过第一开口111加入反应器11。
24、中。将高温蒸汽用水加入过热蒸气发生器12中，加热至950，蒸气压为0.5MPa。将过热蒸气发生器12中出来的过热水蒸气通过与第二开口112相连的管道通入反应器11中。反应过程中萤石粉呈流化状态，过热水蒸气通过分布板115上的小孔向上走，反应后生成的氟化氢气体（HF）通过反应器11的第三开口113进入吸收塔31，得到的氟化氢气体用水吸收后得到含量26.2%的氢氟酸2719g，反应生成的以氧化钙（CaO）为主的固体物料1066g，通过第四开口14排出。0089 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说 明 书CN 103332655 A1/3页8图1说 明 书 附 图CN 103332655 A2/3页9图2说 明 书 附 图CN 103332655 A3/3页10图3说 明 书 附 图CN 103332655 A10。