一種用於去除氯化氫氣體中氟化氫氣體的方法與流程
2023-05-10 20:29:31 1
在本發明涉及有機氟化工行業生產過程中含氟化氫危險氣體的處理方法，特別涉及一種用於去除氯化氫氣體中氟化氫氣體的方法。
背景技術：
有機氟化工生產過程中經常會產生大量含氟化氫氣體的氯化氫氣體，由於氯化氫氣體中氟化氫的存在，使其應用範圍受到限制。而對於氟含量高或含水的氯化氫氣體，無法使用常規方法有效脫氟，只能吸收為含氟鹽酸。含氟鹽酸應用範圍有限、售價低廉，甚至有些廠家只能作為廢液處理，嚴重影響經濟效益，而作為產品外售時，鹽酸中存在的氟又對環境產生潛在的危害。因此，有效脫除有機氟化工生產過程中含氟氯化氫氣體中的氟或含氟鹽酸中的氟是氟化工健康持續發展急需關注與解決的問題。
中國專利公開號CN103896214A，公開日期2014年7月2日，發明名稱：一種使用氧化鋁去除氯化氫氣體中氟化氫氣體的方法，該發明公開了一種使用氧化鋁去除氯化氫氣體中氟化氫氣體的方法。它是將含有氟化氫氣體的氯化氫氣體通過活化的氧化鋁粉末或活化的氧化鋁分子篩，使氟化氫與氧化鋁發生反應而被除去；反應條件為：溫度-40℃—200℃；反應壓力0.1MPa—5MPa，反應時間為30s—20min。最終實現氟化氫氣體的濃度小於10ppm,從而實現了高純度氯化氫的回收和再利用。不足之處是氧化鋁作為吸附劑無法有效再生，且易產生二次汙染， 因而氧化鋁吸附法不適用於高氟無水氯化氫氣體脫氟。
中國專利公開號CN103910332A，公開日期2014年7月9日，發明名稱：一種採用無水氯矽烷提純氯化氫的方法。它是將氯矽烷RnSiCl(4-n)作為脫氟劑，利用如下化學反應提純待處理的氯化氫氣體：RnSiCl(4-n) + HF → RnSiF(4-n) + HCl其中，n為1或2或3，R選擇甲基、苯基、乙基、丁基中的任意一種或兩種以上；反應溫度為-80℃—150℃；反應壓力為0.1MPa—5MPa，反應時間為5s—3h。通入含氟化氫1000ppm的氯化氫氣體，最終實現氟化氫氣體的濃度小於10ppm。不足之處是反應條件苛刻，脫氟劑為有機試劑，容易造成二次汙染。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有技術的不足之處，提供一種用於去除氯化氫氣體中氟化氫氣體的方法，能快速有效的去除氟化氫氣體，得到高純度氯化氫氣體，同時有良好的環境和經濟效益。
為了達到上述目的，以有機氟化工生產過程中含低濃度氟化氫的氯化氫氣體為原料，本發明將該氣體進行串聯兩級處理，利用如下化學反應去除氯化氫氣體中的氟化氫氣體：
F- + Ca2+ → CaF+
BO+ + F- → BOF
BO+ + 2F- + 2H+ → BF2+ + H2O
BO+ + 2F- → BOF2-
BO+ + 4F- + 2H+ → BF4- + H2O
其中，反應條件為常溫常壓，反應時間為10~40min。
上述的用於去除氯化氫氣體中氟化氫氣體的方法，其中，第一級飽和氯化鈣溶液可以快速吸收氯化氫氣體中的氟化氫氣體，生成CaF+絡合離子，當F-濃度足夠大時，生成CaF2沉澱，可從溶液中濾去，該溶液還可循環使用。為了徹底去除氯化氫氣體中的氟化氫氣體，第二級選擇硼酸和氯化鉀的混合溶液作為脫氟劑，其中，硼的絡合離子和氟離子形成BOF、BF2+ 、BOF2-、BF4- 等形式的中性分子及絡合離子，同時氯化鉀作為穩定劑，當溶液中K+和F-濃度達到KBF4的溶度積時，溶液中析出KBF4晶體，過濾後該溶液可進行多次循環使用，KBF4晶體烘乾後可以外售，得到高純度氯化氫氣體，有良好的經濟效益。
上述的用於去除氯化氫氣體中氟化氫氣體的方法，採用串聯兩級反應的方法脫氟，脫氟原理主要是在溶液中形成CaF+、BOF、BF2+ 、BOF2-、BF4- 等形式的中性分子及絡合離子，這與常規的脫氟原理有一定的區別，並且脫氟率高，工藝過程簡單，綠色環保。
上述的硼酸和氯化鉀的混合溶液中，硼和鉀的摩爾比為1：1。
本發明將飽和氯化鈣溶液，硼酸和氯化鉀的混合溶液分別作為一級、二級脫氟劑，在常溫常壓下，經過串聯的兩級反應去除氯化氫氣體中的氟化氫氣體，脫氟效率高，氟化氫的脫除率可達99.4%以上，同時該操作方便易行，裝置簡易，綠色環保，具有良好的經濟效益。
具體實施方式
以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但本發明不僅僅局限於以下實施例。
實施例1-5
將50mL飽和氯化鈣溶液和50mL硼酸和氯化鉀的混合溶液依次加入兩個串聯的250mL吸收瓶，然後向盛有飽和氯化鈣溶液的吸收瓶一端通入含氟化氫的氯化氫氣體，反應1min，10min，20min，30min，40min後分別從氯化氫氣體出口取樣，分析其中氟化氫氣體含量。
實驗結果列於表1
表1：實施例1-5的反應條件及結果
如上述實施例及表1所述，可以看出，常溫常壓下，進氣氯化氫氣體中氟化氫氣體含量分別為333ppm，744ppm，850ppm，968ppm和1086ppm時，分別需要1min，10min，20min，30min和40min可以將氯化氫氣體中的氟化氫氣體含量降低至5ppm以下，脫氟效率高，氟化氫氣體去除率可達99.4%以上，從而實現了高純度氯化氫氣體的回收再利用，綠色環保，同時具有顯著的經濟效益。