利用氟硅酸生产氟化氢的技术进展

氟化氢生产技术的现状及发展趋势Prepared on 24 November 2020我国氟化氢产品生产技术的现状及发展趋势徐建国周贞锋应盛荣（衢州市鼎盛化工科技有限公司浙江衢州 324000）摘要：介绍了我国氟化氢的生产现状及市场需求现状，回顾了我国氟化氢生产的技术进步的历史沿革，对现有的氟化氢生产技术进行总结比较，分析了今后的发展趋势，并对硫酸-萤石法的其它工艺研究进展作了相关介绍；着重介绍了氟硅酸生产氟化氢的几种工艺技术成果，认为把氟硅酸中的氟资源有效开发对我国氟化氢行业发展与技术进步有着重大的战略意义。

关键词：氟化氢技术工艺氟硅酸萤石硫酸Abstract: Detailed introduce the current market situation and current production situation for Hydrogen Fluoride in China, look back the history evolution for Hydrogen Fluoride technology development in China. Summarize and compare the current technology process for Hydrogen Fluoride, give a relative introduction about current research process for sulphate acid-fluorite other processes. Put emphasis on introducing several process technology harvests for using Fluosilicate acid to Hydrogen Fluoride, consider that there has a great strategic significance for Hydrogen Fluoride industry and technology developing in China when fluorine resource of fluosilicate acid be utilized efficient.Key words: Hydrogen Fluoride, Technology Process; Fluosilicate acid, fluorite, vitriol 1、引言氟化氢（Hydrogen Fluoride），化学分子式为 HF，分子量，易溶于水、乙醇。

氟化氢生产技术的现状及发展趋势
一、硫酸氟化氢的生产技术
1、化学法生产氟化氢
化学法生产氟化氢是通过硫酸与氢氟酸、氟硅酸或氟铵反应制得氟化
氢的一种有效方法。

由于硫酸和氢氟酸、氟硅酸具有较好的溶解性，可以
形成表面活性剂，有效改善反应过程中的反应活性。

硫酸与氢氟酸反应可
得到氟化氢、碳酸氢钠和水，氟硅酸与硫酸反应可得到氟化氢、硫酸钠和水，氟铵与硫酸反应可得到氟化氢、氨水和硫酸钙。

2、热法生产氟化氢
热法生产氟化氢是由碱土金属（如钠、钾、铷、锂）和硫酸反应得到
氟化氢的一种有效方法。

热法生产氟化氢的特点是生产成本低、反应速度快、生产产量高、产品洁净、操作方便快捷、灭菌效果好等，因此，热法
生产氟化氢也成为一种比较常见的生产方式。

3、电解法生产氟化氢
电解法生产氟化氢是由硫酸、氟硅酸和碱土金属（如钠、钾等）在溶
液中通过电解设备产生氟化氢的方法。

电解法可以实现连续生产，产量大，操作简单，重现性好，可以满足工业生产的需求。

1、硫酸氟化氢应用越来越广泛。

实验方案与物料衡算一、氟硅酸浓缩。

现氟硅酸为28%，含5%HF. 氟硅酸浓缩方案：1、真空减压蒸馏法。

有公司采用真空降膜蒸馏法浓缩氟硅酸溶液。

2、浓硫酸直接吸收法。

即直接向氟硅酸中加入浓硫酸吸收水分，放出的四氟化硅气体用稀氟硅酸吸收成浓氟硅酸和固体二氧化硅。

含HF硫酸经过加热蒸馏，蒸出HF，精馏制成AHF。

蒸馏完稀硫酸吸收三氧化硫回制成98浓硫酸，继续用于水分吸收或HF生产。

3、有文献介绍，将氟硅酸和二氧化硅混合加热，放出四氟化硅气体。

2H2SiF6·SiF4(aq)+SiO2(s)→5SiF4(g)+2H2O(l)四氟化硅用稀氟硅酸吸收成浓氟硅酸。

二、浓硫酸分解氟硅酸制取AHF。

在反应器中用98%浓硫酸与45%氟硅酸进行分解反应。

分解反应为气体四氟化硅和液体HF和硫酸的混酸（或称为氟磺酸）。

吸收完后的混酸经蒸馏净化得到AHF。

气体四氟化硅继续用稀氟硅酸吸收成45%浓氟硅酸过滤出二氧化硅后返回反应器用于生产。

蒸馏后的含氟稀硫酸通过吸收三氧化硫制成浓硫酸用于氟化氢生产。

实验设计思路：H2SiF6 H2SO4⇔ SiF4+HF5SiF4+2H2O⇔2H2SiF6·SiF4+SiO2H2SO4+HF⇔HSO3F+H20用104.5发烟硫酸在一定温度下使氟硅酸脱水分解。

此时大部分HF被硫酸吸收成氟磺酸，SiF4呈气体逸出，用稀氟硅酸吸收。

为使SiF4中HF含量最少，探究反应温度和反应终点硫酸的最佳浓度。

然后在95~205℃解吸出HF。

一、H2SiF6分解1、控制反应条件：①反应温度：70℃~105℃。

②硫酸终点浓度：80%~65%③氟硅酸滴加速率2、检测跟踪数据：①根据氟硅酸滴加量，估算硫酸对应浓度，取一级稀氟硅酸、二级稀氟硅酸检测HF、H2SiF6量，计算逸出SiF4和HF量。

②不同温度下逸出SiF4和HF量二、HF解吸方案一：用发烟硫酸作为解析剂理论计算:100克28%氟硅酸、5%HF溶液组分组成：H2SiF6: 28HF:5H2O:67104.5%发烟硫酸：H2SO4：SO3=80%：20%（重量比）假定反应结束后H2SO4含量为70%设加入的发烟硫酸量为xg，则硫酸为0.8x，SO3生成的硫酸为：SO3+ H2O H2SO480 18 980.2x 0.045x 0.245x总硫酸量为：0.8x+0.245x=1.045x总水量为：67-0.045x1.045x/(1.045x+67-0.045x)=70%X=135.94方案二：用硫酸作为解析剂理论计算:100克28%氟硅酸、5%HF溶液组分组成：H2SiF6: 28HF:5H2O:67假定反应结束后H2SO4含量为70%设加入的98%硫酸量为xg0.98x/(x+67)=70%X=156g【初始反应】在5L反应釜中加入4680克98%硫酸（体积2.54L），滴加3Kg28%氟硅酸5%HF溶液，氟硅酸组成：H2SiF6: 840HF:150H2O:2010H2SiF6 H2SO4⇔ SiF4 + 2HF144 104 40840 606.7 233.3反应釜内剩余物料为：H2SO4 : 4586.4H2O : 2103.6总重：6690，H2SO4含量: 68.55%，体积：6690/1.5944=4.196L，充装系数：84%。

我国氟化氢生产技术的现状及发展趋势氟化氢（HF）是一种重要的化工原料，广泛应用于制药、有机合成、冶金、航天等领域。

以下我将从现状和发展趋势两方面进行分析。

一、现状分析：1.生产技术:目前，我国氟化氢的主要生产技术包括酸法、电解法和氟硅酸法。

其中酸法是传统的生产方法，但因其对环境污染较大，逐渐被其他技术所取代。

电解法虽然效率高，但还存在能耗高、设备复杂等问题，尚待进一步改进。

氟硅酸法是一种相对环保高效的技术，近年来得到了较多关注和应用。

2.产能和产量:我国是氟化氢的主要生产国之一，拥有较大的产能和产量。

根据统计数据，2024年中国氟化氢产量超过200万吨，世界占比近50%。

我国氟化氢的产能和产量处于较高水平，能够满足国内市场的需求，并且还有一定的出口潜力。

3.技术研发:近年来，我国在氟化氢生产技术方面取得了一些重要的突破。

例如，研发出高效催化剂，可有效提高氟化氢的产率和氟化率；应用新型膜分离技术，可以实现氟化氢的高纯度分离；采用全自动控制系统，提高了生产线的稳定性和生产效率。

这些技术的应用使得我国氟化氢生产技术得到了一定的提升。

二、发展趋势展望：1.环保要求的提高:随着环保意识的增强，对氟化氢生产过程中的环境污染问题日益关注。

未来，氟化氢生产技术将朝着更加环保和清洁的方向发展，尽量减少对环境的影响。

2.新型催化剂的研发:为了提高氟化氢的产率和氟化率，需要开发更高效的催化剂。

目前，一些国内外研究机构正在积极研发新型催化剂，以提高氟化氢的工艺性能。

3.产业升级和智能化:未来，氟化氢产业将朝着智能化和自动化方向发展，通过引进先进的生产设备和自动控制系统，提高生产线的稳定性和生产效率。

4.发展高附加值产品:氟化氢是生产众多有机物的重要原料，未来氟化氢产业将更加注重开发高附加值产品。

例如，通过氢氟酸液体的超浓缩和蒸汽精馏，可以生产出高纯度的氟化氢气体，用于制备高级氟化物。

这将带动氟化氢产业的发展，并提升其在全球市场的竞争力。