一种液相法制备高纯氟化氢铵的方法

摘要

本发明公开了一种液相法制备高纯氟化氢铵的方法，该方法采用40%~50%氟化铵饱和溶液与40%~70%氢氟酸为原料，加入带有搅拌器的密闭聚四氟乙烯瓶中，在20℃~60℃反应2.0h~3.0h，反应结束得到氟化氢铵溶液；真空度为0.02~0.09Mpa条件下浓缩，升温至50℃~70℃，使溶液中氟化氢铵的浓度达到50~60%，将浓缩液加入到50℃~70℃结晶器中，控制搅拌速度为100~400r/min，恒温0.5~1.0h，按程序降温，降温到5℃~25℃，养晶、过滤、洗涤、干燥，即得到高纯氟化氢铵产品。采用本发明得到的产品纯度高，工艺流程短，耗能少，反应过程易控制。

说明书

技术领域

    本发明涉及铵的卤化物，具体来说是一种高纯氟化氢铵的制备工艺。

背景技术

    氟化氢铵的化学性质相当活泼的，在常温下能与很多物质发生反应，被广范的用于化工、纺织、冶金、生物、食品、以及电子和医药等领域。例如用于玻璃、金属铝件、硅素钢板材等产品的表面处理；在镁合金制造、铍的冶炼，陶瓷制造用量也相当大；还可以用于建材清洁、织物除锈以及发酵工业的消毒和防腐等。

目前高纯氟化氢铵的生产方法主要有气相法、液相法以及氟化氢铵重结晶法几种。气相法反应过程不接触水，产品纯度高，含水量很低，颗粒均匀。但此工艺对设备气密性和耐腐蚀性能要求很高，增加了设备投入和操作难度。低品质氟化氢铵重结晶法所得产品质量大于99%，纯度较高，产品能够满足医药等特殊行业的要求。但是多次浓缩结晶过程耗能较多，得到高纯的氟化氢铵产品产率低，需要消耗大量低品质氟化氢铵。传统液相法，一般用氟化氢气体通入氨水或氟化铵溶液中进行反应得到氟化氢铵溶液，结晶得到氟化氢铵晶体。此法得到的产品含水量高，易结块，达不到医药及电子行业的需求，一般需要多次重结晶操作耗能较高；反应用氟化氢为气体，气体通气量不易控制，增加操作难度。

 

发明内容

本发明的目的在于克服上述方法的缺点，提供一种液相法制备高纯氟化氢铵的方法。

本发明的液相法制备高纯氟化氢铵的方法，包括以下步骤：

（1）常温下将氟化铵固体用高纯水溶解，使之达到饱和状态备用，即溶液中氟化铵的质量分数约为40%~50%。

（2）向带有搅拌器的密闭的聚四氟乙烯瓶中加入一定质量的质量百分比浓度为40%~70%氢氟酸溶液，按                                                的计量比，向聚四氟乙烯瓶中加入氟化铵饱和溶液，控制反应温度为20℃~60℃，搅拌速度为100 ~400r/min，反应时间为2.0~3.0h。

（3）反应结束后，在真空度为0.02~0.09Mpa条件下浓缩，升温至50℃~70℃，使溶液中氟化氢铵的质量百分比浓度达到50~60%。

（4）将浓缩液加入到50℃~70℃结晶器中，控制搅拌速度为100~400r/min，恒温0.5~1.0h后，按程序降温，以10~20℃/h的速率降温1h，以8~10℃/h的速率降温3h，终点结晶温度为5℃~25℃，养晶0.5~2.0h。

（5）过滤，滤后母液返回浓缩系统，所得晶体用98%分析纯的乙醇溶液冲洗，在温度为20℃~30℃条件下干燥。

上述方法的操作要求在洁净室进行，实验用水电导率要求达到的高纯水，所用设备仪器需保证不会对产品产生二次污染，浓缩过程中，逸出的尾气要分别用酸液或碱液进行吸收。

本发明采用纯度较高氟化氢铵及氢氟酸溶液反应，然后低温一次性结晶就可得到的高纯氟化氢铵产品。由于不需要重结晶操作，因而工艺流程短，耗能少，且无气相参与反应，工艺对设备要求降低，成本降低，反应过程也易于控制。

具体实施方式

实施例1

一种液相法制备高纯氟化氢铵的方法，包括如下步骤：

    （1）常温下将分析纯氟化铵固体用高纯水溶解，使之达到饱和状态备用。

（2）向密闭的聚四氟乙烯瓶中加入质量百分比浓度为70%的氢氟酸溶液300g，向氢氟酸溶液中加入质量百分比浓度为50%氟化铵饱和溶液约504g，控制反应温度为20℃，搅拌速度为250r/min，反应时间为2.0h。

（3）反应结束升温至50℃，在真空度0.02Mpa下进行浓缩，使溶液中氟化氢铵的质量百分比浓度达到50%。

（4）将浓缩液加入到50℃结晶器中，控制搅拌速度为300r/min，恒温0.5h后，按程序降温，以15℃/h的速率降温1h，以10℃/h的速率降温3h，终点结晶温度为5℃，养晶2.0h。

（5）过滤，滤液返回浓缩系统，所得晶体用98%分析纯的乙醇溶液50ml冲洗，在温度为20℃条件下干燥，得到高纯氟化氢铵产品。

 

    实施例2

一种液相法制备高纯氟化氢铵的方法，包括如下步骤：

（1）常温下将分析纯氟化铵固体用高纯水溶解，使之达到饱和状态备用。

（2）向密闭的聚四氟乙烯瓶中加入质量百分比浓度为60%的氢氟酸溶液300g，向氢氟酸溶液中加入质量百分比浓度为40%氟化铵饱和溶液约639g，控制反应温度为40℃，搅拌速度为100r/min，反应时间为2.5h。

（3）反应结束升温至60℃，在真空度0.05Mpa下进行浓缩，使溶液中氟化氢铵的质量百分比浓度达到60%。

（4）将浓缩液加入到60℃结晶器中，控制搅拌速度为400r/min，恒温1h后，按程序降温，以20℃/h的速率降温1h，以8℃/h的速率降温3h，终点结晶温度为16℃，养晶1.0h。

（5）过滤，滤液返回浓缩系统，所得晶体用98%分析纯的乙醇溶液75ml冲洗，在温度为30℃条件下干燥，得到高纯氟化氢铵产品。

  

    实施例3

一种液相法制备高纯氟化氢铵的方法，包括如下步骤：

（1）常温下将分析纯氟化铵固体用高纯水溶解，使之达到饱和状态备用。

（2）向密闭的聚四氟乙烯瓶中加入质量百分比浓度为50%的氢氟酸溶液300g，向氢氟酸溶液中加入质量百分比浓度为5%氟化铵饱和溶液约513g，控制反应温度为50℃，搅拌速度为300r/min，反应时间为3h。

（3）反应结束升温至65℃，在真空度0.08Mpa下进行浓缩，使溶液中氟化氢铵的质量百分比浓度达到60%。

（4）将浓缩液加入到65℃结晶器中，控制搅拌速度为100r/min，恒温0.5h后，按程序降温，以10℃/h的速率降温1h，以10℃/h的速率降温3h，终点结晶温度为10℃，养晶0.5h。

（5）过滤，滤液返回浓缩系统，所得晶体用98%分析纯的乙醇溶液90ml冲洗，在温度为25℃条件下干燥，得到高纯氟化氢铵产品。

 

实施例4

一种液相法制备高纯氟化氢铵的方法，包括如下步骤：

（1）常温下将分析纯氟化铵固体用高纯水溶解，使之达到饱和状态备用。

（2）向密闭的聚四氟乙烯瓶中加入质量百分比浓度为40%的氢氟酸溶液300g，向氢氟酸溶液中加入质量百分比浓度为50%氟化铵饱和溶液约444g，控制反应温度为60℃，搅拌速度为400r/min，反应时间为3h。

（3）反应结束升温至70℃，在真空度0.09Mpa下进行浓缩，使溶液中氟化氢铵的质量百分比浓度达到60%。

（4）将浓缩液加入到70℃结晶器中，控制搅拌速度为200r/min，恒温1.0h后，按程序降温，以18℃/h的速率降温1h，以9℃/h的速率降温3h，终点结晶温度为25℃，养晶1.5h。

（5）过滤，滤液返回浓缩系统，所得晶体用98%分析纯的乙醇溶液100ml冲洗，在温度为25℃条件下干燥，得到高纯氟化氢铵产品。