氟化氢铵的用途及其研究现状分析

2020/10/24 7:56:57

主要用途【1】

油田用: 

近年来国外在油田进行地层酸化时,将本品加入盐酸中,生成氢氟酸,与盐酸间接配成土酸。这种土酸处理灰岩时,由于在孔隙表面生成一层不溶于盐酸的氟化钙保护层,使岩石的溶解速度显著降低,增加酸化深度,处理沙岩时,可以防止产生由氢氟酸所引起的氟硅酸盐,同时增强了溶解硅化物及井壁泥浆的能力,提高了酸化效果,还减少了地面设备及管线的腐蚀。美国、苏联都广泛应用。

其他:

用作玻璃蚀刻剂(常与氢氟酸并用)、布劳恩管(阴极显像管)清洗剂、各种金属表面处理剂、铝的消光剂,灯泡内面消光剂、锅炉清洗剂、发酵工业消毒剂和防腐

剂,还可用于制造陶瓷、镁合金等。

合成【2】

1. 氟化氢-液氨法

根据生产工艺的不同, 氟化氢-液氨法又分为液相法和气相法两种。

液相法:

液相法生产氟化氢铵一般采用将液氨通入到质量分数为40%的氢氟酸溶液中,先得到氟化铵糊状晶体,再与氢氟酸合成氟化氢铵稀溶液,经浓缩、冷却、结晶制得氟化氢铵。反应方程式如下:

传统液相法合成工艺的设备简单、投资省、工艺条件温和、生产操作易于控制,但生产的产品存在含水量较高、易结块、不能长期储存等问题。传统生产方法生产的产品已经无法满足现在的高纯领域使用,为避免水分高、易结块的问题,液相法氟化氢铵的制备在不断地进行改进。

使用有水氢氟酸或无水氢氟酸与液氨中和反应,生成氟化铵与氟化氢铵的混合溶液,然后将混合溶液进行真空低温浓缩,再将质量分数为70%的浓缩液转入高温转化釜,最后物料流经刮片机,形成片状无水氟化氢铵,分解的氨气导入反应釜回收利用。

气相法:

该方法工艺原理为:HF 与NH3的物质的量比为2∶1 进行反应, 所得氟化氢铵气体迅速冷却后由旋风分离器分离而得产品。反应方程式为:

工艺方框图如下:

 

对于气相法制备氟化氢铵已有大量科研人员在研究,但是真正进入产业化的不多,国内目前只有浙江侨朋化工有限公司在2001 年引进国外技术,建设了1 条3 000 t/a 的气相氟化氢铵生产线,该产品主要用于电子气体三氟化氮的生产。

气相法生产氟化氢铵由于整个反应过程中不接触水,所生产出来的产品含水量低,纯度较高,粒度较细,能够满足新领域的要求,但是生产工艺对设备的耐腐蚀性及密封性要求高,造成设备投资比较大,且整个工艺对原料的纯度要求较高,不利于工业化。

2. 氟硅酸-液氨法

氟硅酸-液氨法是一种间接制备氟化氢铵的方法, 先得到氟化铵再高温分解或者与氢氟酸反应制得氟化氢铵。反应原理为氟硅酸和氨水常压反应,生成氟化铵及二氧化硅。沉淀二氧化硅经洗涤、烘干后,即得白炭黑成品。氟化铵溶液经浓缩、高温分解或与氢氟酸反应制得氟化氢铵,反应方程式为:

3. 含氟废渣-液氨法

该方法的原理是将含氟废渣与氟化铵溶液溶解,得到氟硅酸铵溶液,经冷却后通入液氨或气氨,沉淀析出二氧化硅,得到氟化铵溶液;氟化铵溶液通过加氢氟酸制得氟化氢铵产品。反应方程式为:

未来氟化氢铵行业技术开发方向

充分利用磷肥副产的氟硅酸加工成工业用途的氟化铵和氟化氢铵,可实现氟资源的综合利用,促进和保证我国磷肥工业的健康和可持续发展。另外对于医药和电子工业的特殊用途,应积极开发出质量更好的产品,其中气相法就是一条切实可行的途径。

市场【3】

中国氟化氢铵行业市场规模:

氟化氢铵市场规模随着下游行业需求规模的不断扩大而增加, 2012 年—2016 年中国氟化氢铵行业市场规模增长率为4.9% ~ 7.5%, 2015 年中国氟化氢铵行业市场规模为11.60 亿元, 2016 年中国氟化氢铵行业市场规模为12.36 亿元,同比增长6.6%。

产能预测:

调查统计近几年中国氟化氢铵行业市场运行情况得知,行业市场供不应求,预测未来几年,随着行业进入企业的不断增加,企业产能规模也将不断扩大。预测2017 年—2022 年中国氟化氢铵行业产能增长率在6%以上,预测2022 年中国氟化氢铵行业产能20.13 万t。见下表。

市场需求预测【3】

统计调查近几年中国氟化氢铵行业市场运行情况得知,行业市场良好。预测未来几年,随着下游需求规模的不断扩大,这种情况依旧存在。预测2022年中国氟化氢铵行业需求量19.27 万吨,行业发展空间较大。

中国氟化氢铵的主要用户【3】

铝型材方面:

根据调查,铝型材方面的用户有中国铝业公司山东分公司的铝加工厂,山东丛林集团铝加工厂,山东魏桥集团提供铝水的滨州所在地的若干铝加工企业。

磨砂蚀刻方面:

山东金晶( 集团) 有限公司、山东华鹏玻璃股份有限公司等。

石油行业:

根据调查,氟化氢铵在石油方面的用户有胜利油田、延长石油等。

参考文献

[1]石得中、黄洪周主编,世界精细化工产品技术经济手册,化学工业部科学技术情报研究所,1988年12月,第725页

[2] 温丰源,李霞,氟化氢铵的生产工艺与最新进展,无机盐工业,2013.10,第7页

[3] 韩纪磊,杨保鑫,李汝勇,焦占忠,中国氟化氢铵产品生产和市场状况,有机氟工业,2018.01,第58-61页

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