一种氢氟酸除砷设备及工艺的制作方法

1.本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种氢氟酸除砷设备及工艺。


背景技术：

2.在生产氢氟酸过程中，重金属砷是以三价态存在，由于三价态的砷沸点几乎等同于氢氟酸，所以不管是精馏还是脱气都无法将其去除，单纯依靠工艺的改进已很难将其去除。为此，人们采用了一种新的化学去除法，即通过向无水氟化氢中加入高锰酸钾溶液等氧化剂，将其化学组分改变，使三价态的砷变为五价态的砷，而五价态的砷沸点大大高于氢氟酸，因此用精馏的过程可以很好的把它去除。但是这种方法容易造成氧化剂的残留影响后续氢氟酸使用，使除砷后的氢氟酸要么包含了较多的其他杂质，要么砷含量只能达到ppb级，无法满足电子级氢氟酸的要求。
3.专利cn103864018b公开了一种工业氢氟酸除砷的方法，该方法通过在循环流动的氢氟酸中加入理论地定量1.45～1.55倍的高锰酸钾氧化除砷，但是该方法加完氧化剂后仍需要反应2-5小时，反应后的氢氟酸需要取样确保氧化剂加入量合适，工艺流程繁琐，不利于连续化生产。
4.专利cn213595885u介绍了一种无水氢氟酸除砷装置。该方法通过将氢氟酸与混合后搅拌反应除砷，之后通入精馏塔中精馏分离氧化剂从而提纯氢氟酸，但是该方法同样不适用于连续化生产，且精馏过程造成大量能耗的同时存在严重的夹带，塔顶精馏出氢氟酸产品中氧化剂含量偏高，无法满足电子级氢氟酸的要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种氢氟酸除砷设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种氢氟酸除砷设备，包括氢氟酸粗品加热槽、调节阀、进气流量计、再沸器、一段冷凝器、循环喷淋泵、喷淋塔、低沸物排气口、取样口、氢氟酸成品收集罐，所述氢氟酸粗品加热槽与喷淋塔连接，氢氟酸粗品加热槽与喷淋塔之间的管路上设有调节阀和进气流量计，喷淋塔的两端分别连接有一段冷凝器和再沸器，一段冷凝器通过气相管路连接二段冷凝器，二段冷凝器与氢氟酸成品收集罐连接。
8.作为本发明的进一步技术方案：所述氢氟酸粗品加热槽上还连接有排液口一。
9.作为本发明的进一步技术方案：所述喷淋塔上还连接有排液口二。
10.作为本发明的进一步技术方案：所述二段冷凝器上还连接有低沸物排气口。
11.作为本发明的进一步技术方案：所述低沸物排气口与氢氟酸成品收集罐之间的管路上还连接有取样口。
12.作为本发明的进一步技术方案：所述喷淋塔上还连接有循环喷淋泵，循环喷淋泵一端通过管路连接在喷淋塔的底部，另一端通过管路连接在喷淋塔8的顶部。
13.作为本发明的进一步技术方案：所述喷淋塔中氧化剂为液体氧化剂，具体是对硝基甲苯的甲苯溶液、双氧水、高锰酸钾溶液中的至少一种。
14.作为本发明的进一步技术方案：所述喷淋塔中氧化剂为硝基甲苯的甲苯溶液，氧化剂通过分层方法与产品实现分离。
15.作为本发明的进一步技术方案：所述控制喷淋塔顶冷凝器温度40～70℃。
16.作为本发明的进一步技术方案：通过砷含量在线检测与进气流量计连锁实现成品氢氟酸中砷含量的控制，控制进气质量：喷淋体积量＝1：20～40kg/m3，成品中砷含量控制0～10ppt、氧化剂含量0～10ppt。
17.作为本发明的进一步技术方案：控制喷淋塔中体系温度60～90℃，控制一段冷凝器温度40～70℃，控制二段冷凝器温度-10～10℃，氧化剂经过喷淋塔顶一段冷凝器冷却后回流返回精馏塔中，低沸物经过二段冷凝器顶排出，除砷后的氢氟酸经过冷凝器冷却后收集于氢氟酸成品收集罐。
18.一种氢氟酸除砷工艺，通过将含砷的氢氟酸气化后通入带有氧化剂的喷淋塔中喷淋接触反应，将砷氧化为低沸点的五氟化砷。喷淋塔连接有两端冷凝器，氧化剂经过一段冷凝器冷却后回流返回精馏塔中，氢氟酸及低沸物从一段冷凝器顶部排出后通入二段冷凝器中实现分离，低沸物从二段冷凝器顶部排出，氢氟酸从二段冷凝器底部排出后收集。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.本发明通过将含砷的氢氟酸气化后通入带有氧化剂的喷淋塔中喷淋接触反应，将砷氧化为低沸点的五氟化砷后从冷凝器顶部排出，氧化剂回流后返回喷淋塔中，除砷后的氢氟酸中砷含量为0～10ppt，氧化剂含量0～10ppt，完全符合电子级氢氟酸的要求，氢氟酸中氧化剂含量很少，满足更严苛的使用需求。
附图说明
21.图1为一种氢氟酸除砷设备主体结构示意图。
22.图中：1-氢氟酸粗品加热槽、2-排液口一、3-调节阀、4-进气流量计、5-再沸器、6-排液口二、7-循环喷淋泵、8-喷淋塔、9-一段冷凝器、10-气相管路、11-二段冷凝器、12-低沸物排气口、13-取样口、14-氢氟酸成品收集罐。
具体实施方式
23.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
24.参照图1，一种氢氟酸除砷设备，包括氢氟酸粗品加热槽1，所述氢氟酸粗品加热槽1通过夹套加热实现氢氟酸气化，顶部连接有调节阀3、进气流量计4，通过控制调节阀3的开度控制进气量，气化后的氢氟酸通入装有液体氧化剂的喷淋塔8中；所述喷淋塔8内部装有填料，通过循环喷淋泵7将底部氧化剂输送至喷淋塔顶进行喷淋与含砷氢氟酸接触，氧化剂经过一段冷凝器9冷却实现回流，反应后的氢氟酸及低沸物从一段冷凝器9顶排出进入二段冷凝器11中，低沸物从二段冷凝器11顶部的低沸物排气口12排出，氢氟酸经二段冷凝器11
冷却后收集于氢氟酸成品收集罐14，氢氟酸成品收集罐14前配有取样口13，通过在线检测氢氟酸中砷含量，并连锁控制调节阀3开度，从而实现氢氟酸中砷含量的稳定控制或去除。
25.喷淋塔8中装有液体氧化剂，喷淋塔8底部连接有循环磁力泵，通过循环磁力泵7喷淋实现液体氧化剂与含砷的氢氟酸的接触反应，反应后砷氧化为低沸点的五氟化砷在二段冷凝器11顶部作为低沸物排出。
26.对比例一：
27.向dn300喷淋塔加入砷含量8ppm的hf20kg，加入双氧水20g，通过再沸器控制喷淋塔温度90℃，控制喷淋循环泵流量10m3/h，控制一段冷凝器温度60℃，控制二段冷凝器温度0℃，以0.5kg/h速率采出hf，得到氢氟酸砷含量2ppm，双氧水含量1ppb。
28.对比例二：
29.向dn300喷淋塔加入双氧水20kg，通过再沸器控制喷淋塔温度60℃，控制喷淋循环泵流量10m3/h，控制一段冷凝器温度50℃，控制二段冷凝器温度0℃，以0.75kg/h速率通入并采出hf,通入hf砷含量8ppm，采出hf砷含量4ppm，双氧水含量1ppm。
30.对比例三：
31.向dn300喷淋塔加入双氧水20kg，通过再沸器控制喷淋塔温度40℃，控制喷淋循环泵流量10m3/h，控制一段冷凝器温度40℃，控制二段冷凝器温度-10℃，以1.0kg/h速率通入并采出hf,通入hf砷含量8ppm，采出hf砷含量5ppm，双氧水含量2ppm。
32.实施例一：
33.向dn300喷淋塔加入双氧水20kg，通过再沸器控制喷淋塔温度90℃，控制喷淋循环泵流量10m3/h，控制一段冷凝器温度60℃，控制二段冷凝器温度0℃，以0.5kg/h速率通入并采出hf,通入hf砷含量8ppm，采出hf砷含量4ppb，双氧水含量8ppb。
34.实施例二：
35.向dn300喷淋塔加入高锰酸钾20kg，通过再沸器控制喷淋塔温度90℃，控制喷淋循环泵流量10m3/h，控制一段冷凝器温度60℃，控制二段冷凝器温度0℃，以0.5kg/h速率通入并采出hf，通入hf砷含量8ppm，采出hf砷含量2ppb，高锰酸钾含量6ppb。
36.实施例三：
37.向dn300喷淋塔加入对硝基甲苯的甲苯溶液20kg，通过再沸器控制喷淋塔温度80℃，控制喷淋循环泵流量10m3/h，控制一段冷凝器温度60℃，控制二段冷凝器温度0℃，以0.3kg/h速率通入并采出hf,通入hf砷含量8ppm，采出hf砷含量8ppb，对硝基甲苯含量0ppb。
38.实施例四：
39.向dn300喷淋塔加入双氧水20kg，通过再沸器控制喷淋塔温度90℃，控制喷淋循环泵流量10m3/h，控制一段冷凝器温度70℃，控制二段冷凝器温度10℃，以0.25kg/h速率通入并采出hf,通入hf砷含量8ppm，采出hf砷含量2ppb，双氧水含量6ppb。
40.实施例五：
41.向dn300喷淋塔加入对硝基甲苯的甲苯溶液20kg，通过再沸器控制喷淋塔温度60℃，控制喷淋循环泵流量10m3/h，控制一段冷凝器温度40℃，控制二段冷凝器温度-10℃，以0.3kg/h速率通入并采出hf,通入hf砷含量8ppm，采出hf砷含量5ppb，对硝基甲苯的甲苯溶液含量0ppb。
42.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在
不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
43.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也已经适当组合，形成本领域技术人员以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种氢氟酸除砷设备，包括氢氟酸粗品加热槽、调节阀、进气流量计、再沸器、一段冷凝器、循环喷淋泵、喷淋塔、低沸物排气口、取样口、氢氟酸成品收集罐，其特征在于，所述氢氟酸粗品加热槽与喷淋塔连接，氢氟酸粗品加热槽与喷淋塔之间的管路上设有调节阀和进气流量计，喷淋塔的两端分别连接有一段冷凝器和再沸器，一段冷凝器通过气相管路连接二段冷凝器，二段冷凝器与氢氟酸成品收集罐连接。2.根据权利要求1所述的一种氢氟酸除砷设备，其特征在于，所述氢氟酸粗品加热槽上还连接有排液口一。3.根据权利要求1所述的一种氢氟酸除砷设备，其特征在于，所述喷淋塔上还连接有排液口二。4.根据权利要求1所述的一种氢氟酸除砷设备，其特征在于，所述二段冷凝器上还连接有低沸物排气口。5.根据权利要求1所述的一种氢氟酸除砷设备，其特征在于，所述低沸物排气口与氢氟酸成品收集罐之间的管路上还连接有取样口。6.根据权利要求所述的一种氢氟酸除砷设备，其特征在于，所述喷淋塔上还连接有循环喷淋泵，循环喷淋泵一端通过管路连接在喷淋塔的底部，另一端通过管路连接在喷淋塔的顶部。7.根据权利要求1所述的一种氢氟酸除砷设备，其特征在于，所述喷淋塔中氧化剂为液体氧化剂，具体是对硝基甲苯的甲苯溶液、双氧水、高锰酸钾溶液中的至少一种。8.根据权利要求1所述的一种氢氟酸除砷设备，其特征在于，所述喷淋塔中氧化剂为硝基甲苯的甲苯溶液，氧化剂通过分层方法与产品实现分离。9.根据权利要求1所述的一种氢氟酸除砷设备，其特征在于，所述喷淋塔中体系温度60～90℃，一段冷凝器温度40～70℃，二段冷凝器温度-10～10℃，进气质量：喷淋体积量＝1：20～40kg/m3。10.一种氢氟酸除砷工艺，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的设备，通过将含砷的氢氟酸气化后通入带有氧化剂的喷淋塔中喷淋接触反应，将砷氧化为低沸点的五氟化砷。喷淋塔连接有两端冷凝器，氧化剂经过一段冷凝器冷却后回流返回精馏塔中，氢氟酸及低沸物从一段冷凝器顶部排出后通入二段冷凝器中实现分离，低沸物从二段冷凝器顶部排出，氢氟酸从二段冷凝器底部排出后收集。

技术总结
本发明公开了一种氢氟酸除砷设备及工艺，包括氢氟酸粗品加热槽、调节阀、进气流量计、再沸器、一段冷凝器、循环喷淋泵、喷淋塔、低沸物排气口、取样口、氢氟酸成品收集罐，所述氢氟酸粗品加热槽与喷淋塔连接，氢氟酸粗品加热槽与喷淋塔之间的管路上设有调节阀和进气流量计，本发明通过将含砷的氢氟酸气化后通入带有氧化剂的喷淋塔中喷淋接触反应，将砷氧化为低沸点的五氟化砷后从冷凝器顶部排出，氧化剂回流后返回喷淋塔中，除砷后的氢氟酸中砷含量为0～10ppt，氧化剂含量0～10ppt，完全符合电子级氢氟酸的要求，且氢氟酸中氧化剂含量很少，满足更严苛的使用需求。足更严苛的使用需求。足更严苛的使用需求。


技术研发人员：陈晓军 邵锋 赵景平 王娟 高磊 马康 陆伟锋
受保护的技术使用者：邵武永和金塘新材料有限公司
技术研发日：2023.08.09
技术公布日：2023/10/19