专利名称：生产三氟化氮的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用氟化氢铵熔融中间体的由氨和元素氟生产三氟化氮和氟化氢的方法和装置。
背景技术：
三氟化氮可由氨和氟的气相反应制得。反应1说明了所需的气相NF3产生反应。
(g)(△H＝-904千焦/克摩尔NF3)反应1其中(g)代表气相。通常使用固体催化剂来降低所需的操作温度，这会增加NF3的产率。但是，在这种高度放热反应中难以控制反应器温度。其结果是气相氨和氟的反应实际产生大量HF、N2、N2F2和NH4F，而NF3的产率实际上一般低于10％。
美国专利4,091,081描述了一种产率较高的方法，该方法通过将熔融的氟化氢铵[NH4F(HF)x]与氟气[F2]和氨气[NH3]接触，产生三氟化氮[NF3]和副产物氟化氢铵[NH4F(HF)x]。美国专利5,637,285描述了一种类似方法，该方法通过利用高度的混合强度和HF/NH3摩尔比大于2.55(相当于熔体酸性x大于1.55)的氟化氢铵，进一步提高了产率。但是由于若干原因，专利‘285中所述的方法是不好的。专利‘285中所披露的方法会产生氟化氢铵废液，从而产生处理问题。另外，难以将氟化氢铵本体的HF/NH3的摩尔比或x值保持在所需值。本领域仍需要没有上述缺点的生产三氟化氮的高产率方法。
发明内容
本发明提供了使用无需精确控制熔体酸度值的氟化氢铵熔融中间体来生产三氟化氮的方法和装置。本发明包括将含氟原料流和氟化氢铵液体在反应区中于足以产生三氟化氮的条件下接触一段时间，来生成三氟化氮，氟化氢铵例如具有酸碱化学计量式(acid-base stoichiometry)NH4F(HF)x，其中x是熔体酸度值。在接触步骤中，与进料气体接触的氟化氢铵液体的有效熔体酸度值下降，而总熔体酸度值基本保持不变。优选使氟化氢铵液体的有效熔体酸度值从高于反应区操作条件下三氟化氮最高产率时最佳值以上的数值下降到接近于最佳值。从反应区中排出包含三氟化氮的反应产物流。以这种方式，抑制了不需要的副产物氮的生成，而不会牺牲产率或要将总熔体酸度值x精确控制在单一值。
接触步骤时降低有效熔体酸度值的一个方法是将含氟原料流和氟化氢铵液体在一系列反应器中接触，其中每个连续反应器所含的氟化氢铵的熔体酸度值逐渐降低。在优选的实施方式中，通过形成元素氟和氟化氢的混合气体，来降低有效酸度值。混合气体在足以生产三氟化氮的条件下于反应区与氟化氢铵本体液(bulkliquid)接触一段时间。由于进料气体中存在氟化氢，反应区中的初始有效熔体酸度值会大于氟化氢铵本体液的熔体酸度值。在一实施方式中，反应区中的初始有效熔体酸度值至少比氟化氢铵本体液的熔体酸度值约大0.05，优选至少约大0.1，更优选至少约大0.3。氟化氢铵本体液熔体酸度值优选约小于1.8，更优选约小于1.6。
在一个实施方式中，从上述反应区中排出包含三氟化氮和夹带的氟化氢铵液体的反应产物流。反应产物流优选进入再生区如分离搅拌釜中，再生区中的操作压力低于反应区的操作压力，这使氟化氢气体从夹带的氟化氢铵液体中放出。然后，可从再生区排出包含三氟化氮和氟化氢的再生产物流，并使其进入分离区，以从三氟化氮中分离出氟化氢。优选由分离区分离出的氟化氢至少有一部分进行循环和蒸发，以用于进入反应区的进料混合气体。
还优选使氟化氢铵从再生区循环到反应区。在另一实施方式中，氟化氢铵循环液进入反应区的流速足以抵消三氟化氮生产时放出的高热量。例如，循环的氟化氢铵的流速宜至少约为和原料流中氟反应所需的化学计量流速的1,000倍，更优选至少约为2,000倍，或甚至至少约为化学计量流速的2,500倍。氟化氢铵循环液优选经过气-液分离罐，以在氟化氢铵循环到反应区之前从氟化氢铵液体中分离出气相。分离罐中收集的气相与再生产物流混合。
如有需要，本发明可通入氟化氢铵的补充物流。可由氨和氟化氢在第二反应区中反应制成补充物流。优选将氟化氢铵补充物流送入再生区。在一个实施方式中，氟化氢铵补充物流和再生产物流在例如除雾器(demister)中接触，从再生产物流中回收夹带的氟化氢铵。或者，可将氨直接供给到第一反应区，来产生氟化氢铵。
本发明还提供了生产三氟化氮的装置。该装置可包括元素氟和氟化氢的混合气体供料管线以及和混合气体供料管线连通的第一反应器。反应器优选包括反应区和出口，反应区经操作，使混合气体和氟化氢铵本体液接触。该装置还可包括与第一反应器出口连通的再生器，并包括再生区和产物出口。对再生区进行操作，从氟化氢铵液体中分离出包含三氟化氮和氟化氢的再生产物流。该装置还可包括与再生器产物出口连通的分离器。该分离器包括气体出口和液体出口，对分离器进行操作，从三氟化氮气体中分离出液体形式的氟化氢。
已概括地描述本发明，现在参照附图，该附图无需按比例画出，其中图1是本发明装置的实施方式的工艺流程图；图2是实验室规模的一组实验中的F2反应分布(c1、c2和c3)估算值作为NH4F(HF)x熔体酸度值x的函数的曲线图。
图3是氟进料中氟化氢分压不同时三氟化氮的产率作为NH4F(HF)x熔体酸度值x的函数的曲线图。
具体实施例方式
下面参照显示本发明优选实施方式的附图，更完整地描述本发明。虽然本发明可以具体化为许多不同方式，但不应将其视为受本文所述的实施方式所限；而是提供这些实施方式以使描述更透彻和完整，并使本领域的技术人员能完全理解本发明的范围。相同编号代表所有相同组成部分。
如本文所用的术语“氟化氢铵”包括所有多(氟化氢)铵配合物和氟金属酸铵多(氟化氢)配合物。氟化氢铵的组成通常由酸碱计量式NH4MyFz(HF)x来描述，其中M是选自元素周期表IA-VA族、IB-VIIB和VIII族的金属和它们的混合物；y一般为0-12；z一般为1-12，并选来保持配合物的电荷中性；x是熔体酸度值。在优选的实施方式中，y是0，z是1，因此产生有酸碱化学计量式NH4F(HF)x的配合物。但是，可以在不违背本发明的情况下使用其它氟化氢铵配合物。
下面对本发明的NF3生产工艺化学进行简化描述。氟化氢铵熔融中间体NH4F(HF)x(其中x是熔体酸度值)一般由氨气和HF气体进行下列反应2或氨气和NH4F(HF)x熔体进行下列反应3生成。
反应2
反应3其中(l)表示液相物料。
来自反应2或3的氟化氢铵产物能和氟气进料按照下列反应4进行反应，产生所需的三氟化氮产物。
反应4其中c1是F2进料中会反应产生NF3的部分，α是NH4F(HF)x(l)的产生速率与其化学计量进料率之比。下列的反应5是主要的竞争反应，它产生N2，而不是NF3。
反应5其中c2是F2进料中会反应产生N2的部分。或者，F2如下列反应6那样不反应地经过NF3反应器。
反应6其中c3是F2原料中不反应的部分。上述分析假设反应4-6描述了所有氟反应(c1+c2+c3＝1)按照反应7，可通过蒸发从NH4F(HF)x熔体中除去HF副产物。
反应7图2是实验室规模的一组NF3实验中F2反应产率分布(c1、c2和c3)估算值在一组给定工艺参数下的曲线图。该分析说明，对于熔体酸度值小于最佳值(即小于能产生最高产率NF3的熔体酸度值)的NH4F(HF)x，反应5是NF3转化率低的主要原因。对于熔体酸度值大于最佳值的NH4F(HF)x，未反应的F2(反应6)是NF3转化率低的主要原因。
图2还说明了常规的F2反应路线A和优选的F2反应路线B。参见美国专利5,637,285，氟与NH4F(HF)x熔体在单一泡罩塔或单一搅拌釜中接触。两种反应器基本都在同一NH4F(HF)x酸度值下操作，以使F2进料在固定熔体酸度值的存在下转化为NF3。相比之下，优选的反应路线B先使氟气和酸度值x大于最佳值的NH4F(HF)x熔体接触，这使氟反应速率较低，但NF3的选择性较高，然后氟和酸度值x逐步降低的NH4F(HF)x熔体接触，以获得逐步升高的F2反应速率，而NF3的选择性仅稍微下降。使用该路线，就可获得接近于NF3转化率的最佳值，而不用精确了解NH4F(HF)x的最佳熔体酸度值，或要小心控制NH4F(HF)x的总熔体酸度值x。
本发明提供了使用氟化氢铵中间体、而无需将氟化氢铵本体的熔体酸度值严格控制在最佳设定点的生产三氟化氮的有效方法和装置。在本发明的方法中，含氟原料流与氟化氢铵如[NH4F(HF)x](其中x是熔体酸度值)液体在反应区中于足以产生三氟化氮的条件下接触一段时间。为了更好地模拟上述反应路线B，要降低接触步骤中与含氟原料流接触的氟化氢铵液体的有效熔体酸度值x。与含氟气泡接触的氟化氢铵液体的“有效熔体酸度值x”是在反应器操作条件(即反应器温度和压力)下能与含氟气泡中氟化氢(HF)分压相平衡的熔体酸度值。优选的降低步骤包括使氟化氢铵液体的有效熔体酸度值从高于反应区条件下三氟化氮产率最高时的最佳值以上的数值降至接近于最佳值。初始有效熔体酸度值比反应区中的氟化氢铵本体液的熔体酸度值至少约大0.05，优选至少约大0.1或至少约大0.3。例如，在一个实施方式中，酸度值从约为1.8-2.0的初始值下降到约1.6-1.8的较低值。
在一个实施方式中，在一系列反应器或反应段如搅拌釜或泡罩塔中进行接触步骤，其中每个连续反应器都含有总熔体酸度值x逐渐降低的氟化氢铵。在该实施方式中，含氟气体优选以逆流方式与氟化氢铵接触。由于含氟气流离开第一反应器或反应段，含氟气流中的HF分压与第一反应段的氟化氢铵总熔体酸度值x平衡。结果，第二反应段中氟化氢铵的初始有效熔体酸度值x高于第二反应段的总熔体酸度值，反之亦然。
在只需单一反应段的优选实施方式中，在元素氟进料中加入氟化氢[HF]，由于进料混合气体先在反应区中与氟化氢铵本体液接触，有效熔体酸度值x大于氟化氢铵本体液的熔体酸度值x。与含氟气泡接触的氟化氢铵液体的有效熔体酸度值随着气泡经过反应区而下降。如上所述，与含氟气泡接触的氟化氢铵液体的有效熔体酸度值x是会与反应器操作条件下气泡中HF分压平衡的熔体酸度值。气泡进入反应区时的初始有效熔体酸度值x是与进入反应区中的含氟原料流中HF分压相平衡的熔体酸度值x。到气泡离开反应区时，气泡的HF分压与总熔体酸度值基本平衡。因此，气泡离开反应区时有效熔体酸度值x和总熔体酸度值大致相同。氟化氢铵的总熔体酸度值定义为反应区中所含氟化氢铵总体积的酸度值。由于氟化氢铵一般在反应区内良好地混合，可假设整个反应区中的总酸度值是均一的。反应区定义为氟化氢铵和含氟进料在能产生三氟化氮的条件下接触的部位。
本质上，在反应器进料中添加氟化氢能使每个进料气泡都按照图2所示的优选反应路线B。例如，在每个F2-HF气泡经过熔体酸度值在或低于最佳值的氟化氢铵本体时，有效熔体酸度值先处于或高于最佳酸度值，然后随着气泡与氟化氢铵相互作用而下降。到含氟气泡离开反应区时，气泡内的氟化氢分压基本与氟化氢铵总熔体酸度值相平衡。结果，由于气泡离开反应区，有效熔体酸度值和总熔体酸度值基本相等。
式E1提供了用于氟化氢和含有元素氟的进料气体的NH4F(HF)x有效熔体酸度值的估算值。LogP=[x-1x]-0.5559+6.642×10-3t0.1620+1.147×10-3t]]>式E1其中t是以℃计的NH4F(HF)x熔融温度。x是熔体酸度值，P是以毫米汞柱计的氟化氢蒸气压。一个复杂因素在于，氟化氢实际分压可以是其它反应器操作条件特别是含水量的重要函数。氟化氢分压会随着氟化氢铵含水量的略微升高而显著降低。尽管这个和其它类似的限制，实际经验显示，式E1提供了对在含有元素氟的进料气体中调整氟化氢分压的可靠指导。如上所述，调整氟进料中的HF分压，以使氟化氢铵的初始有效熔体酸度值x大于测出的氟化氢铵的总熔体酸度值x。
图1描述了本发明装置10的实施方式。如该图所示，含有元素氟的原料流1送入反应器100。原料流1的进料通量(feed flux)一般约为0.01-0.05米3/米2釜横截面面积/秒。如图1的示意性图示，含氟原料气流1与氟化氢气流在混合点12处混合。氟化氢循环液流5一般在和含氟原料流1混合前，要用加热器1000使之蒸发。然后，所产生的氟和氟化氢混合气体14直接进入反应器100。在反应器100的操作温度为130℃时，进料混合气体14中的氟化氢分压优选至少约为15千帕(相当于氟化氢铵有效熔体酸度值x至少约为1.49)，更优选至少约为25千帕(相当于氟化氢铵有效熔体酸度值x至少约为1.67)。在一个实施方式中，反应器100操作条件下的原料流14中HF分压约为15-60千帕，优选约30-50千帕。
氟化氢铵[NH4F(HF)x]循环物流6也进入反应器100。如图所示，尽管不需要，进料混合气体14在进入反应器100之前可与循环物流6混合。在该实例中，“反应区”包括两条物流混合后通向反应区100的导管。或者，两条物流即6和14可于分开部位进入反应器100。氟化氢铵循环流6优选以至少为化学计量进料速率1000倍的流速进入反应器100，更优选至少为化学计量进料速率的2000倍，最优选约大于化学计量进料速率的2500倍。
在一个实施方式中，进入反应器100的氟化氢铵熔体的总熔体酸度值约小于1.8，更优选约小于1.6。在一个实施方式中，反应器100中的总熔体酸度值约为1.5或更小。如上解释，原料气流14中氟化氢的存在使与进料气体接触的氟化氢铵液体的初始有效熔体酸度值高于反应器100中的总熔融材料酸度值。初始有效熔体酸度值优选比反应器100中氟化氢铵的总熔体酸度值至少约高0.05，更优选至少约高0.1或至少约高0.3。
由于三氟化氮的产率随着温度下降而增长，直至达到氟化氢铵熔体的熔点。反应器100宜在较低温度和最小的温度梯度下操作。尽管生成三氟化氮的反应放热很高，通过使用高流速的氟化氢铵物流6，可将反应器100的温度限制在最高上升不超过约4-5℃。另外，反应器100、再生器200(下述)和它们的连接管提供了充分的表面积，以消除来自装置10的多余热量。此外，如果合理配置反应器100和再生器200之间的连接管，循环物流6的流速能与含氟原料流1的流速大致成比例，并继而和反应热量大致成比例。因此，随着氟原料流1流速的提高，反应器100中的温度上升最大量只有很小。
虽然本领域中公知的其它构造如泡罩塔也能用，但反应器100优选是搅拌釜反应器。在优选的实施方式中，反应器100包括涡轮或本领域中公知的用于搅拌气-液混合物的其它搅拌装置。如图所示，在一个实施方式中，搅拌装置包括通气叶片130和将原料流通入叶片的升气管8。涡轮或其它搅拌装置的输入功率约优选大于1千瓦/米3氟化氢铵熔体，更优选约大于5千瓦/米3熔体。氟化氢铵熔体在反应器100中的深度优选约大于1米，更优选约大于2米。反应器100优选在约80-200千帕的压力和约120-150℃的温度下操作。
在一个实施方式中，气体产物旁通管线30从反应器100顶部延伸到下述的除雾器500或反应器100和再生器200间的中间点。旁通管线30的主要作用是在反应器100停开之前能吹扫反应器。另外，正常反应器操作时，可利用旁通管线30的流速来减少氟化氢铵[NH4F(HF)x]循环物流6的流速和流向再生器200的气流量。由于没有气体从反应器100经旁通管线30流到除雾器500，所以能获得物流6的最大流速和流向再生器200的最大气流量，这通常是优选的操作方式。从反应器100经旁通管线30到除雾器500的流速过高，会导致降低反应器熔体高度110和再生器熔体高度210之间的高度差120。
反应器产物流7从反应器100中排出，并送往再生器200。反应产物流7包含反应器100中产生的三氟化氮、氟化氢和氮，以及夹带的氟化氢铵熔体和少量未反应的氟。反应器产物流7的进料量一般约为0.1-0.5米3/米2釜横截面面积/秒。如有需要，如在装置10启动时，可将氮气流28通入反应产物流7。
再生器200可包括和反应器100同类的搅拌釜。和反应器100相同，涡轮或其它搅拌装置的输入功率优选约大于1千瓦/米3氟化氢铵熔体，更优选约大于5千瓦/米3熔体。如图所示，搅拌装置优选包括通气叶片220和将原料流通入叶片的升气管门22。
再生器200在低于反应器100的压力下操作。再生器200的操作压力优选比反应器100的操作压力至少约低50千帕。在一个实施方式中，再生器200的压力约为5-20千帕。再生器200的压力低，可促进进入再生器200的氟化氢气体从夹带的氟化氢铵液体中放出。优选通过使再生器200高于反应器100，来获得反应器100和再生器200间的操作压力差，使反应器100的压力为再生器200的压力加上高度差产生的液头压头。再生器200中氟化氢铵熔体表面210和反应器100中熔体表面110间的所需高度差应达到能用1.3的一般氟化氢铵熔体比重来估算的所需压力差。可以稍微调整100和200两槽中氟化氢铵熔体物料量(melt inventory)，来控制再生器200中的熔体高度210。在一个实施方式中，高度120至少约为6米，更优选至少约为8米。再生器200的操作温度优选比反应器100小5℃以内。
包含三氟化氮、氟化氢、氮和夹带的氟化氢铵的再生产物流16从再生器200中被排出，并送往除雾器500，其中夹带的氟化氢铵通过与补充氟化氢铵物流9逆流接触来回收。如本领域中所知，可用其它类型的装置来从产物流16中分离夹带的液体。
补充氟化氢铵产生于第二反应器400中，其中氟化氢物流8和铵物流2混合并反应，形成氟化氢铵熔体。由于反应高度放热，优选冷壁降膜式反应器。离开第二反应器400的氟化氢铵物流9的熔体酸度值优选至少约为1.8，更优选至少约为2.0。使用熔体酸度值相对较高的补充物流9是有利的，因为它能迅速降低反应器产物流16的温度，这会将三氟化氮的分解减至最小。另外，较高的熔体酸度值可使第二反应器400能用常规40℃冷却水冷却。
如上所述，来自再生器200的氟化氢铵熔体经物流6进行循环。氟化氢铵循环物流优选经过装有有助于气/液分离的静止区的气-液分离器300。来自气/液分离器300的气流20优选与除雾器500上游的再生器产物流16混合，或直接送往除雾器。气-液分离器300的主要作用是产生物流6和7之间的足够密度差，以使物流6获得优选氟化氢铵流速。而且，本发明可以允许物流6中大量夹带气体。
在除去夹带的氟化氢铵后，产物气流10从除雾器中被除去，并优选通过一系列为从氟化氢中分离出三氟化氮粗制品而设计的过程步骤。如图所示，在一个实施方式中，产物气流10流经真空泵进料冷却器600。真空泵进料冷却器600优选使产物流10的温度下降到约小于50℃。然后产物流10经过真空泵700，该真空泵优选包括用段间冷却的干式真空泵。真空泵700的排出压力优选略高于大气压。在此之后，产物流10进入气/液分离器800，该分离器优选装有回流冷凝器900。分离器800包括气流出口26和液流出口24。三氟化氮粗制品物流3中的氟化氢含量优选比产物流10中的含量少1％。这可通过使用温度约为-30℃的回流冷凝器900来达到。然后粗制品物流3可用本领域中公知的净化技术进行净化，产生可出售的产物。
如图1所示，分离器800的液体出口24与该过程所用的两条氟化氢物流5和8的管线连通(fluid communication)，从而使氟化氢循环。另外，如有需要，可从过程中除去副产物氟化氢物流4。
可用下述方法来调整反应器100和再生器200的操作压力，并控制氟化氢铵的熔体酸度值。如上所述，优选在足够低的温度下操作回流冷凝器900，以使来自产物流10的所有氟化氢基本回收。铵原料流2的流速和副产物氟化氢物流4的流速都能根据氟进料1的流速和反应4-6中c1、c2和c3的预计值估算出。然后，可调整再生器200中的压力，来为物流6和8提供合理的流速。如上所述，这通常使再生器200的压力约在5-20千帕范围内。可利用定期测量循环物流6、反应器产物流7中的氟化氢铵、或反应器100或再生器200的熔体物料量，来校正c1、c2和c3的估算值和物流2和4的流速。因为反应器100、再生器200和它们的连接管中的氟化氢物料量相对于副产物流4的流速是大的，即使氟进料速率的估算有实际误差，铵进料的速率或c1、c2和c3的值也会使物料6和7中的氟化氢铵的熔体酸度值变化减缓。
下表1-3提供了图1中几条有标记的物流的示范性物流性能的总结。
表1
表1
表1
实施例1图3的数据显示了在氟进料中加入氟化氢的用处。在图3给出的反应器操作条件下，最佳熔体酸度值x约为1.7。35千帕的HF分压相当于约1.8的初始有效熔体酸度值x。图3中的数据显示，在F2进料中加入HF，将NH4F(HF)x本体熔融酸性值x大大降低到小于最佳值1.7。在高于NH4F(HF)x的最佳熔体酸度值x时，在氟进料中加入HF对NF3转化率和NH4F(HF)x熔体酸度值之间关系影响小。初始有效熔体酸度值在最佳总熔体酸度值时能获得最佳的性能。而且，本发明的优点之一在于，使用者能选择略高于最佳值的初始有效熔体酸度值x和略低于最佳值的NH4F(HF)x总熔体酸度值x，并假设NF3生产速率会对由于反应器操作条件的未被检出的改变或NH4F(HF)x酸度值的偏移而造成最佳NH4F(HF)x酸度值的变化极不敏感。另外，氟进料中存在HF，也会通过减少氟化氢铵可能产生的堵塞，而提高喷雾器或其它起泡装置的可靠性和操作性。
本领域中的技术人员会想起许多从属于本发明、并具有前述和有关附图所述技术优点的对本发明的改进和其它实施方式。因此，应当了解本发明不受所述的具体实施方式
所限，并且该改进和其它实施方式会包括在所附的书的范围内。虽然本文使用了特定术语，但它们是一般性的和描述性的，并不起限制作用。
权利要求
1.生产三氟化氮的方法，它包括提供含氟原料流；使所述的含氟原料流与氟化氢铵液体在反应区内于足以产生三氟化氮的条件下接触一段时间，在所述的接触步骤中降低所述的氟化氢铵液体的有效熔体酸度值；从反应区排出包含三氟化氮的反应产物流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的接触步骤包括使所述的含氟原料流和所述的氟化氢铵液体在一系列反应器中接触，其中每个连续反应器都含有总熔体酸度值逐渐降低的所述氟化氢铵。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的降低步骤包括使所述的氟化氢铵液体的有效熔体酸度值从高于反应区温度和压力下三氟化氮最高产率时最佳值以上的数值下降到接近于最佳值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的含氟原料流包含元素氟和氟化氢。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的氟化氢铵有酸碱化学计量式NH4MyFz(HF)x，其中M是选自元素周期表IA-VA族、IB-VIIB和VIII族的金属和它们的混合物；y为0-12；z为1-12，；x是熔体酸度值。
6.生产三氟化氮的方法，它包括；提供元素氟和氟化氢的混合气体；将所述的混合气体送入含有氟化氢铵本体液(bulk liquid)的反应区；使所述的混合气体与所述的氟化氢铵本体液于足以产生三氟化氮的条件下接触一段时间，其中所述氟化氢铵的初始有效熔体酸度值大于氟化氢铵本体液的熔体酸度值；从所述的反应区排出包含三氟化氮的反应产物流。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述的初始有效熔体酸度值比所述反应区中的氟化氢铵本体液的熔体酸度值至少约大0.05。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述的氟化氢铵本体液的熔体酸度值约小于1.8。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述反应区操作温度和压力下的所述混合气体中初始氟化氢分压至少约15千帕。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于反应区操作温度为120-150℃，所述的反应区的操作压力为80-200千帕。
11.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述的接触步骤发生在搅拌釜反应器中。
12.生产三氟化氮的装置，其特征在于它包括包含元素氟和氟化氢混合气体供料管线；与所述的混合气体供料管线连通、并包括反应区和出口的第一反应器，其中所述的反应区经操作使所述的混合气体与氟化氢铵本体液接触。
全文摘要
本发明提供了生产三氟化氮的方法和装置。该方法包括将含氟原料流和氟化氢铵液体在反应区中于足以产生三氟化氮的条件下接触一段时间。在接触步骤中,降低氟化氢铵液体的熔体酸度值,排出反应产物流。在另一实施方式中,元素氟和氟化氢的混合气体与氟化氢铵本体液接触,使反应区中的初始熔体酸度值大于氟化氢铵本体液的熔体酸度值。
文档编号C01B21/00GK1358665SQ0114385
公开日2002年7月17日 申请日期2001年12月14日 优先权日2000年12月14日
发明者D·P·小萨切尔, 约翰·彼得鲁丝·勒鲁 申请人:波克股份有限公司, 南非原子能股份有限公司