基于氟化氢车间尾气吸收液制备氟化钾的方法与流程

1.本发明属于尾气处理技术领域，特别涉及基于氟化氢车间尾气吸收液制备氟化钾的方法。


背景技术：

2.氟化氢车间尾气吸收液主要含有氟化氢、氟硅酸。目前尾气吸收液处理方式为：以氟硅酸直接低价外售，但是氟硅酸市场价值低，无法为企业带来更高的价值收益。本公司为了提高氟化氢车间尾气吸收液的处理收益价值，对现有氟化氢车间尾气吸收液处理工艺进行改进，提出基于氟化氢车间尾气吸收液制备氟化钾的方法，尾气吸收液中氟含量较高，将尾气吸收液中氟回收，制作为氟化钾，氟化钾可用于fec(氟代碳酸乙烯酯)中原料，来进一步提升氟化氢车间尾气吸收液的处理收益，从而提高氟化氢产线利润价值。


技术实现要素：

3.本发明针对上述现有技术的存在的问题，提供基于氟化氢车间尾气吸收液制备氟化钾的方法。
4.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
5.基于氟化氢车间尾气吸收液制备氟化钾的方法，将尾气吸收液定量通入氢氧化钾溶液中，升温反应1h以上，冷却后分离出二氧化硅，取滤液干燥即得氟化钾。
6.进一步的，氟/钾摩尔比为1：1.01。
7.进一步的，反应温度为90℃。
8.进一步的，反应时间为2h。
9.进一步的，将尾气吸收液定量通入氢氧化钾溶液的操作在罐体中进行，所述罐体的顶部具有通入尾气吸收液的进液口，所述进液口与内部的布液器相连，所述布液器的正下方设置有转盘，所述罐体的内侧壁上具有若干个间隔的盒体，所述盒体的顶部开口，所述盒体中预先填充了氢氧化钾溶液。
10.进一步的，所述盒体的开口处具有铰接的盖体，盒体上铰接处具有能限制盖体闭合的限位销，所述盒体内设置有与限位销通过连接线连接的浮块，所述浮块受盒体内液体浮力通过连接线牵拉限位销以解除限制。
11.进一步的，所述盒体沿罐体高度方向设置有若干层，所述转盘能调节在罐体内高度。
12.进一步的，所述盒体安装在固定架上，所述固定架通过顶部的弹簧悬吊在罐体中，所述固定架底部具有滤盘，所述滤盘与转盘在沿罐体高度方向上投影部分重合；所述罐体的内壁上具有限位杆，所述盒体的外侧壁上具有限位孔，所述限位杆的头部为膨大部，所述限位孔顶部具有容纳膨大部通过的孔，所述限位孔的下方具有容纳限位杆滑动的槽，该槽的槽宽小于限位杆的头部直径，所述盒体的底部铰接与固定架上。
13.进一步的，所述罐体的底部具有回液口。
14.本发明的有益效果为：本发明反应温度控制在90℃、反应时间控制在2h、氟/钾摩尔比控制在1：1～1:1.01，可以实现通过氟化氢车间尾气吸收液制备纯度达到99.6％的氟化钾，该制备过程反应转化率将近达到100％，从而提高氟化氢产线利润价值；其次，针对该方法对应设置的反应罐可以缩小反应单元，并实现同步反应控制，从而有利于提高反应效率。
附图说明
15.图1为实施例2中反应罐的外部结构示意图；
16.图2为实施例2反应罐的内部结构示意图；
17.图3为实施例2盒体与盖体的连接示意图；
18.图4为图3中a处的局部放大图；
19.图5为实施例2反应罐中盒体的布局示意图；
20.图6为实施例2转盘底部的驱动机构的示意图；
21.图7为实施例2盒体与固定架的连接示意图；
22.图8为实施例2盒体与罐体之间限位机构的示意图；
23.图9为实施例2盒体上限位孔的示意图。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例1
26.本实施例中采用“一锅法”将含有氟化氢与氟硅酸的氟化氢车间尾气吸收液和氢氧化钾反应，升温至90℃水解，过滤分离二氧化硅，滤液经干燥得到氟化钾。原理为：
27.hf+koh＝kf+h2o
28.h2sif6+2koh＝k2sif6+2h2o
29.k2sif6+4koh＝6kf+sio2+2h2o
30.本实施例对应的氟化氢车间尾气吸收液中，氟化氢含量为20％，氟硅酸含量为30％，参与反应的氢氧化钾为85％分析纯。
31.具体小试操作为：
32.配置55％氢氧化钾溶液1000ml，称取15.72g 55％koh溶液于1000ml聚四氟乙烯反应瓶中，开启磁力搅拌，在搅拌条件下滴加6.8g尾气吸收液，在设定的反应时间、反应温度反应，反应结束后测定反应液ph值，过滤，滤饼用少量清水洗涤2次，得到氟化钾溶液。
33.参见表1，为不同反应时间、反应温度对反应转化率的影响。
34.表1不同反应时间、反应温度对反应转化率的影响
35.反应温度(℃)反应时间(1h)反应时间(2h)反应时间(3h)7019.66％46.76％75.43％8092.52％95.52％98.46％
9094.29％99.7％99.9％
36.对应表1，反应时，f:k＝1：1.01(摩尔比)；滴加方式为尾气吸收液滴加至55％氢氧化钾溶液中。
37.试验过程中还发现：
38.(1)当氟/钾摩尔比＜1：1～1:1.01时，氢氧化钾的量偏低，部分生产的氟硅酸钾没有碱解完成，未碱解完成的氟硅酸钾会溶于水中，会造成溶液中氟化钾纯度下降。
39.(2)当氟/钾摩尔比＞1：1～1:1.01时，氢氧化钾的量偏高，氟硅酸钾已碱解完毕，生产的二氧化硅会与过量的氢氧化钾反应，生成硅酸钾，硅酸钾几乎不溶于水，将会和二氧化硅一起析出，造成二氧化硅的纯度下降。
40.(3)当氟/钾摩尔比在1：1～1:1.01时，氢氧化钾的量相当，氟硅酸钾刚好水解完成，溶液中几乎都是氟化钾，固体二氧化硅中可能会夹杂微量的硅酸钾。
41.因此，基于氟化氢车间尾气吸收液制备氟化钾的最佳工艺条件为：反应温度控制在90℃，反应时间控制在2h，氟/钾摩尔比控制在1：1～1:1.01，此时反应转化率将近达到100％，反应液经过滤干燥后，氟化钾的纯度达到99.6％。
42.实施例2
43.为了将上述小试结果应用于实际生产，本实施例提供了用于实施基于氟化氢车间尾气吸收液制备氟化钾的反应罐。
44.如图1所示，为该反应罐的整体结构示意图，包括罐体100，罐体100的顶部具有进液口110，进液口110用于向罐体100内部输送尾气吸收液，罐体100的底部具有回液口120，回液口120用于将罐体100底部未参与反应的尾气吸收液回收经循环泵再次泵入进液口110参与反应。
45.参见图2，罐体100内顶部设置有与进液口110连通的布液器210，布液器210的正下方设置有能转动的转盘220，罐体100的内侧壁上具有若干个间隔的盒体310，盒体310的顶部开口，且盒体310中预先填充了一定量的氢氧化钾溶液。当尾气吸收液经进液口110流入布液器210后，通过布液器210均匀流下，落在转盘220上，转盘220在转动的时候产生离心力，将落在上面的尾气吸收液甩向罐体100的侧壁，并进一步落到盒体310中，由于盒体310中预先填充了一定量的氢氧化钾溶液，且盒体310的体积是固定的，因此参与反应的氢氧化钾溶液与尾气吸收液的比例可以通过填充的氢氧化钾溶液的量来控制，进而满足反应时氟/钾摩尔比的要求，且由于尾气吸收液是通过转盘220甩出后落入盒体310中，也能同时满足尾气吸收液滴加至氢氧化钾溶液中的滴加方式要求，另一部分未落入盒体310中的尾气吸收液则在罐体100的底部汇集经回液口120抽出循环利用。
46.参见图3和4，盒体310的开口处具有盖体312，盖体312与盒体310铰接，盖体312与盒体310的铰接处内侧设置有能伸缩的限位销315，限位销315活动设置在盒体310中，限位销315的侧方设置有弹簧316，弹簧316嵌装在盒体310中，限位销315的侧壁具有凸块与弹簧316接触，常态下弹簧316对凸块施加弹力使限位销315伸出抵住盖体312限制盖体312闭合；盒体310内还设置有浮块313，浮块313通过连接线314贯穿盒体310与限位销315下端连接，当尾气吸收液进入盒体310后，盒体310内液位上升，并对浮块313产生浮力，从而牵动连接线314，将浮力转化成对限位销315的拉力，使限位销315回缩，当盒体310内液位刚好达到开口处，限位销315也完全缩回，失去对盖体312的限位，盖体312闭合，从而可以避免尾气吸收
液再进入盒体310中发生液体交换，影响反应效果。
47.如图5所示，罐体100内盒体310为分层设置，盒体310沿罐体100高度方向设置有若干层，对应的，转盘220高度也能调节，即转盘220位于第一高度时，能将尾气吸收液甩到顶层的罐体100内，转盘220下降至第二高度后能将尾气吸收液甩到第二层的罐体100内，依次类推，这样可以充分利用罐体100空间，提高可以反应的腔体体积，且这样的分块式的反应盒体310，通过缩小反应单元，有利于提高反应效率。
48.如图6所所示，转盘220下方设置有具体的驱动机构，用于驱动转盘220上下运动及转动，该驱动机构包括环形套杆410、连接杆411，其中环形套杆410可相对于罐体100转动，环形套杆410通过密封轴承贯穿罐体100，环形套杆410的中空截面为非圆形，例如方形，连接杆411对应滑动设置在环形套杆410内，内部设置密封圈(图中未示出)，连接杆411的顶部与转盘220固定连接，连接杆411的底部连接升降驱动器以驱动转盘220升降，如气缸，且为了避免控制影响，连接杆411与气缸的伸缩杆为活动链接，例如可以采用万向球进行连接，或通过轴承同轴转动连接，环形套杆410的外部还固定连接了齿轮412，通过电机驱动齿轮412进而带动环形套杆410及连接杆411转动，实现转盘220转动。
49.如图7所示，盒体310安装在固定架320上，固定架320具有对应的若干层，固定架320的顶部设置有弹簧321用于将固定架320悬吊在罐体100内，固定架320底部具有滤盘322，该滤盘322与转盘220的在沿罐体100高度方向上投影具有重合部分，故而常态下弹簧321可以将固定架320悬吊在罐体100内，当反应达到时间后，控制转盘220进一步下降接触滤盘322，通过滤盘322带动固定架320下移，从而解除对盒体310的限制，使其倾倒，释放出内部的反应液，滤盘322为具有通孔的结构，其通孔可大可小，其至少具有允许反应液通过性的特征。
50.如图8和9所示，对应于盒体310的限制机构，该限制机构由限位杆331和限位孔332构成，限位杆331固定在罐体100的内壁上，限位孔332成型于盒体310的外侧壁上，限位杆331的头部为膨大部，限位孔332顶部具有容纳膨大部通过的孔，限位孔332的下方具有容纳限位杆331滑动的槽，该槽的槽宽小于头部的直径。当固定架320下移时，限位杆331的头部移至限位孔332的顶部并失去对盒体310的限制，盒体310的重心位于铰接点向罐体100中一侧，盒体310通过底部的铰接点向下翻转，从而实现对反应液反应液的倾倒。
51.需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
52.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。