一种超净高纯氢氟酸的制备方法与流程

本发明涉及氢氟酸制备，尤其涉及一种超净高纯氢氟酸的制备方法。

背景技术：

1、氢氟酸(hf)是一种强酸，广泛应用于化学、电子、冶金等众多工业领域，是制造无机和有机氟化物的重要原料，然而，氢氟酸生产过程中的副产物和杂质会对最终产品的质量产生重大影响，因此，生产高纯度的氢氟酸具有极其重要的实际意义和价值。

2、传统的氢氟酸制备方法主要是通过氟化钙(caf2)矿石与硫酸(h2so4)反应得到，但这种方法的问题在于，由于反应过程中会产生大量的硫酸钙(caso4)副产物，这些副产物会影响到氢氟酸的纯度，而且硫酸钙的处理问题也一直困扰着氢氟酸生产，此外，传统方法难以去除氢氟酸中的杂质，如砷、铬等重金属离子，这些杂质对于某些高端应用领域(如半导体、光纤等)的产品质量有着非常大的影响，

3、为了解决这些问题，研究者们已经提出了一些改进方法，如通过物理、化学或生物方法进行氢氟酸的净化，或者优化反应条件来减少副产物的生成，然而，这些方法或多或少存在着一些问题，如净化效率低、操作复杂、成本高、环保问题等，

4、因此，急需一种新的方法，能够在简单、高效、环保的基础上，制备出超净高纯的氢氟酸，本发明正是为了满足这一需求，通过一种全新的方法，实现了高纯度氢氟酸的制备。

技术实现思路

1、基于上述目的，本发明提供了一种超净高纯氢氟酸的制备方法。

2、一种超净高纯氢氟酸的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一：选取一定质量的氟化钙矿石，然后通过高温热解获得氟化氢气；

4、步骤二：利用特制吸附剂，对生成的氟化氢气进行深度净化，除去杂质和副产物，获得高纯度的氟化氢气；

5、步骤三：对高纯度的氟化氢气进行液化处理，制得超净高纯氢氟酸；

6、利用本方法，可在短时间内制备出纯度极高的氢氟酸，且生成的副产品极少，环保效益显著。

7、进一步的，所述步骤一中选取的矿石质量需根据实际制备所需的氢氟酸量来确定，优选含氟化钙量在85％以上的矿石；

8、选取适当的氟化钙矿石后，将其放入高温炉中进行热解，该过程中的温度设置500℃-800℃之间，使氟化钙矿石中的氟化钙会分解，生成氟化氢气和钙氧化物，热解过程在密闭、防腐、耐热的设备中进行，同时，设备内部设置温度控制和检测系统，确保热解过程在设定的温度范围内进行；

9、由于氟化氢气具有强腐蚀性，所以设备的材料选择也应具备良好的抗腐蚀性，最后，从炉中产生的气体，包括氟化氢气和其它副产物气体，被送入下一步深度净化环节，其中的杂质和副产物被去除，得到纯度更高的氟化氢气。

10、进一步的，所述步骤二中深度净化具体为：氟化氢气首先被引入到一个装有特制吸附剂的吸附塔中，特制吸附剂的作用是吸附并去除氟化氢气中的杂质和副产物，同时，深度净化的过程应在适当的温度和压力下进行，以优化吸附效果，为了确保气体完全与吸附剂接触，通常需要控制气体在吸附塔中的流速和停留时间；

11、深度净化过后的氟化氢气纯度大大提高，基本上可以达到超高纯度标准。这个高纯度的氟化氢气将进入下一步液化处理，以制备出超净高纯氢氟酸。

12、进一步的，所述深度净化的过程中，使用的特制吸附剂的质量应等于或大于氟化氢气的质量的10％。

13、进一步的，所述步骤三中的高纯度的氟化氢气可以通过冷却液化或高压液化等方式进行液化处理。

14、进一步的，所述冷却液化具体为：

15、通过降低气体的温度，使其达到液化的状态，对于氟化氢气，其液化温度约在-83.6℃，实际操作中，冷却液化的温度应设在-50℃至-20℃之间，确保设备的运行安全和稳定。

16、冷却液化过程中需要设置冷却系统，如冷却水或冷却剂，将热量从气体中带走，使其快速冷却，还设置冷却回路，对产生的热量进行回收，提高整个液化过程的能效。

17、进一步的，所述高压液化具体为：通过提高气体的压强，使其达到液化的状态，对于氟化氢气，其液化压强约在8至12巴；

18、高压液化过程中需要设置高压设备，如高压泵或压缩机，将气体压缩到足够的压强，高压液化过程通常伴随着气体的加热，还需进行适当的冷却，以保持气体在适宜的温度下液化。

19、进一步的，所述氟化钙矿石可以通过粉碎、筛选等方式进行预处理。

20、进一步的，所述特制吸附剂包括活性炭、分子筛、活性铝、活性氧化铁的其中一种，在深度净化过程中，以确保吸附效果。

21、本发明的有益效果：

22、本发明，提高纯度：能够有效地去除氢氟酸中的杂质和副产物，大大提高了氢氟酸的纯度，与传统的氢氟酸制备方法相比，本发明得到的氢氟酸纯度可以达到超高纯度水平，适用于更高端的应用领域。

23、提高效率：本发明采用了特制吸附剂和精确控制的液化条件，使得整个氢氟酸制备过程更加高效，不仅提高了氢氟酸的产率，也降低了生产过程中的能耗；

24、减少环境影响：在本发明的方法中，大量减少了硫酸钙等副产物的生成，从而减轻了对环境的影响。此外，所使用的特制吸附剂可以有效地吸附和去除气体中的有害杂质，使得整个过程更加环保；

25、简化操作：本发明的方法采用了先进的自动化设备和精确的控制系统，大大简化了操作过程，降低了对操作人员技能的要求，提高了生产的安全性和稳定性；

26、经济性：由于提高了氢氟酸的纯度和产率，减少了环保处理和操作的复杂性，本发明的方法在经济效益上也有显著的提高。

技术特征：

1.一种超净高纯氢氟酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种超净高纯氢氟酸的制备方法，其特征在于，所述步骤一中选取的矿石质量需根据实际制备所需的氢氟酸量来确定，优选含氟化钙量在85％以上的矿石。

3.根据权利要求1所述的一种超净高纯氢氟酸的制备方法，其特征在于，所述步骤二中深度净化具体为：氟化氢气首先被引入到一个装有特制吸附剂的吸附塔中，特制吸附剂的作用是吸附并去除氟化氢气中的杂质和副产物，同时，深度净化的过程应在适当的温度和压力下进行，以优化吸附效果，为了确保气体完全与吸附剂接触，通常需要控制气体在吸附塔中的流速和停留时间；

4.根据权利要求3所述的一种超净高纯氢氟酸的制备方法，其特征在于，所述深度净化的过程中，使用的特制吸附剂的质量应等于或大于氟化氢气的质量的10％。

5.根据权利要求1所述的一种超净高纯氢氟酸的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的高纯度的氟化氢气可以通过冷却液化或高压液化等方式进行液化处理。

6.根据权利要求5所述的一种超净高纯氢氟酸的制备方法，其特征在于，所述冷却液化具体为：

7.根据权利要求5所述的一种超净高纯氢氟酸的制备方法，其特征在于，所述高压液化具体为：通过提高气体的压强，使其达到液化的状态，对于氟化氢气，其液化压强约在8至12巴；

8.根据权利要求1所述的一种超净高纯氢氟酸的制备方法，其特征在于，所述氟化钙矿石可以通过粉碎、筛选等方式进行预处理。

9.根据权利要求3所述的一种超净高纯氢氟酸的制备方法，其特征在于，所述特制吸附剂包括活性炭、分子筛、活性铝、活性氧化铁的其中一种，在深度净化过程中，以确保吸附效果。

技术总结
本发明涉及氢氟酸制备技术领域，具体涉及一种超净高纯氢氟酸的制备方法，包括以下步骤：选取一定质量的氟化钙矿石，然后通过高温热解获得氟化氢气；利用特制吸附剂，对生成的氟化氢气进行深度净化，除去杂质和副产物，获得高纯度的氟化氢气；对高纯度的氟化氢气进行液化处理，制得超净高纯氢氟酸；选取的矿石质量需根据实际制备所需的氢氟酸量来确定，优选含氟化钙量在85％以上的矿石，选取适当的氟化钙矿石后，将其放入高温炉中进行热解，使氟化钙矿石中的氟化钙会分解，生成氟化氢气和钙氧化物。本发明，在提高纯度、提高效率、减少环保影响、简化操作和提高经济性等方面，都显示出了显著的优势。

技术研发人员：沈安邦,孙康,骆家拴
受保护的技术使用者：三立福新材料（福建）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15