本發明專利技術涉及一種正磷酸溶液生產高純五氟化磷的方法，以正磷酸溶液、無水氟化氫、發煙硫酸為原料，包括以下步驟：(1)正磷酸溶液脫水；(2)磷酸氟代和反應水脫除：采用兩步或多步的氟代反應和脫水反應；(3)五氟化磷生成：步驟(2)得到的反應混合溶液加熱，分解生成五氟化磷氣體和分解酸液，五氟化磷氣體進行噴淋洗滌，冷卻，得到五氟化磷產品；(4)混酸水解脫氟。本發明專利技術的方法使用濕法磷酸，原料來源廣，成本低；沒有廢鹽酸的產生，減輕企業環保壓力；沒有氯化氫產生，不用脫除氯化氫，有效地解決了現有方法中氯化氫與五氟化磷的分離工藝復雜，成本高等問題。本高等問題。本高等問題。
【技術實現步驟摘要】
一種正磷酸溶液生產高純五氟化磷的方法
[0001]本專利技術涉及一種正磷酸溶液生產高純五氟化磷的方法，屬于化學領域。
技術介紹
[0002]五氟化磷常態下是一種無色無味的氣體，熔點為
?
93.78℃，沸點為84.5℃。作為一種氟化劑，五氟化磷可以進行離子轉移，被廣泛應用于電子工業、電池制造、高分子材料和催化劑等領域。目前，六氟磷酸鋰工業化生產最廣泛使用的方法為氫氟酸溶劑法，即五氟化磷和溶解在無水氫氟酸液體中的氟化鋰反應得到六氟磷酸鋰溶液，六氟磷酸鋰再從氫氟酸溶液中結晶析出，經過濾、干燥制得成品。合成六氟磷酸鋰的主要物質五氟化磷是由五氯化磷與氟化氫反應制得，而五氟化磷作為制備六氟磷酸鋰的關鍵原材料之一，對其制備方法和純化步驟的研究已成為提高六氟磷酸鋰純度的重要環節。
[0003]目前，主要五氟化磷的制備方法大致可分為直接法和間接法。直接法一般采用氟化氫和氟氣等為原料，通過一步反應制備五氟化磷。例如：利用氟氣和單質磷反應合成五氟化磷，反應方程式為2P+5F2＝2PF5；五氯化磷和無水氟化氫反應制備五氟化磷，這也是六氟磷酸鋰行業最為成熟、也最為常見的工藝，反應方程式為PCl5+5HF＝PF5+5HCl；由三氟化磷反應制備五氟化磷，反應方程式為5PF3+3X2→
3PF5+2PX5(其中X為鹵素)。上述反應采用的氟氣和氟化氫，是具有強腐蝕性和有毒的原料，對反應器要求較高，而且反應劇烈放熱，難于控制，容易產生三氟化磷等副產物，影響產品純度。
[0004]雖然，五氯化磷和無水氟化氫反應五氟化磷的制備方法已實現產業化，國內商業化五氟化磷的制備多采用這種方法。但是由于此反應強烈放熱，需嚴格控制反應過程溫度。另外這種方法產生的五氟化磷是與氟化氫和氯化氫的混合氣體，純化非常困難，并且產生大量廢鹽酸，難以處理。
[0005]間接生產方法是使適量反應物首先生成中間產物(主要是POF3和HPF6)，再對中間產物進行處理生成五氟化磷。間接生產法反應步驟多，相對工藝步驟復雜。
技術實現思路
[0006]專利技術提供了一種正磷酸溶液生產高純五氟化磷的方法，解決了現有高純五氟化磷生產方法中工藝復雜、要求嚴格、副產物多等問題。
[0007]本專利技術采用的技術方案為：
[0008]一種正磷酸溶液生產高純五氟化磷的方法，以正磷酸溶液、無水氟化氫、發煙硫酸為原料，包括以下步驟：
[0009](1)正磷酸溶液脫水：用發煙硫酸與正磷酸溶液在一定的溫度下混合，脫除正磷酸溶液中的水分，制成無水磷酸；
[0010](2)磷酸氟代和反應水脫除：采用兩步或多步的氟代反應和脫水反應，每步氟代后反應液進入相應的脫水釜，脫水后進入下一步的氟代反應及脫水反應，最后生成六氟磷酸、硫酸、氟磺酸的反應混合溶液，氟代反應中避免脫水劑直接與氟化氫反應生成較為穩定的
氟磺酸；
[0011](3)五氟化磷生成：步驟(2)得到的反應混合溶液加熱，使六氟磷酸分解生成五氟化磷氣體和分解酸液，用發煙硫酸在一定的溫度下對五氟化磷氣體進行噴淋洗滌，得到酸洗液和五氟化磷氣體，五氟化磷氣體洗滌后經冷卻，脫除其中的HF、SO3等高沸物，脫除高沸物后凈化五氟化磷導入后續六氟磷酸鋰工段，或壓縮包裝成五氟化磷產品，高沸物送回二級氟代反應中重復利用；
[0012](4)混酸水解脫氟：步驟(3)的分解酸液在一定溫度下與超純水發生水解反應，得到氟化氫氣體，脫除氟化氫氣體的混酸溶液經冷卻后排入廢酸收集槽，供用酸單位使用；氟化氫氣體經過酸洗液洗滌、冷凍干燥后得到無水氟化氫，作為原料繼續使用，洗滌液作為步驟2的脫水劑用于脫除氟代反應生產的水分。
[0013]優選地：所述的步驟(1)中的溫度為40～45℃。
[0014]優選地：所述的步驟(2)的具體步驟為：將磷酸降溫冷卻至15～20℃后，在攪拌狀態下加入AHF，反應溫度控制在0～5℃，待其充分反應后，將反應液在攪拌狀態下加入脫水劑，反應溫度控制在0～10℃，充分反應；重復上述步驟 n次，即完成磷酸氟代和反應水脫除反應；首次氟代反應控制H3PO4與HF的摩爾比為1:4～5，最終控制HF過量1～5％。
[0015]優選地：所述的H3PO4與HF的摩爾比為1:4.8～4.9
[0016]優選地：所述的步驟(2)中的脫水劑為發煙硫酸或步驟(4)中的洗滌液。
[0017]優選地：所述的步驟(2)中得到的反應混合溶液在溫度105
?
115℃下分解產生的五氟化磷氣體和分解酸液，用發煙硫酸在溫度110℃下對五氟化磷氣體進行噴淋洗滌，得到酸洗液和五氟化磷氣體，精制后的五氟化磷氣體通過冷卻器進行冷卻，冷卻后壓縮包裝成PF5產品。
[0018]優選地：所述的步驟(3)中的分解液通入超純水，保持溫度105～115℃，分解液中的氟磺酸與超純水發生水解反應，產生氟化氫氣體，氟化氫氣體采用步驟(2)中的酸洗液進行洗滌，洗滌后進行冷卻，經冷凝冷凍后的氟化氫氣體，作為原料使用。
[0019]優選地：所述的冷卻具體為兩步降溫，第一步降低到35～40℃、第二部步降低到0～10℃。
[0020]本專利技術的有益效果：
[0021](1)使用濕法磷酸，原料來源廣，成本低
[0022](2)沒有廢鹽酸的產生，減輕企業環保壓力
[0023](3)本專利技術的方法沒有氯化氫產生，不用脫除氯化氫，有效地解決了現有方法中氯化氫與五氟化磷的分離工藝復雜，成本高等問題。
附圖說明
[0024]為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本專利技術的工藝流程圖。
具體實施方式
[0026]下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。
[0027]如圖1所示，一種正磷酸溶液生產高純五氟化磷的方法，以正磷酸溶液、無水氟化氫、發煙硫酸為原料，包括以下步驟：
[0028](1)正磷酸溶液脫水：用發煙硫酸與正磷酸溶液在一定的溫度下混合，脫除正磷酸溶液中的水分，制成無水磷酸；
[0029](2)磷酸氟代和反應水脫除：采用兩步或多步的氟代反應和脫水反應，每步氟代后反應液進入相應的脫水釜，脫水后進入下一步的氟代反應及脫水反應，最后生成六氟磷酸、硫酸、氟磺酸的反應混合溶液，氟代反應中避免脫水劑直接與氟化氫反應生成較為穩定的氟磺酸；
[0030](3)五氟化磷生成：步驟(2)得到的反應混合溶液加熱，使六氟磷酸分解生成五氟化磷氣體和分解酸液，用發煙硫酸在一定的溫度下對五氟化磷氣本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種正磷酸溶液生產高純五氟化磷的方法，其特征在于，以正磷酸溶液、無水氟化氫、發煙硫酸為原料，包括以下步驟：(1)正磷酸溶液脫水：用發煙硫酸與正磷酸溶液在一定的溫度下混合，脫除正磷酸溶液中的水分，制成無水磷酸；(2)磷酸氟代和反應水脫除：采用兩步或多步的氟代反應和脫水反應，每步氟代后反應液進入相應的脫水釜，脫水后進入下一步的氟代反應及脫水反應，最后生成六氟磷酸、硫酸、氟磺酸的反應混合溶液，氟代反應中避免脫水劑直接與氟化氫反應生成較為穩定的氟磺酸；(3)五氟化磷生成：步驟(2)得到的反應混合溶液加熱，使六氟磷酸分解生成五氟化磷氣體和分解酸液，用發煙硫酸在一定的溫度下對五氟化磷氣體進行噴淋洗滌，得到酸洗液和五氟化磷氣體，五氟化磷氣體洗滌后經冷卻，脫除其中的高沸物，脫除高沸物后凈化五氟化磷導入后續六氟磷酸鋰工段，或壓縮包裝成五氟化磷產品，高沸物送回二級氟代反應中重復利用；所述高沸物為HF、SO3；(4)混酸水解脫氟：步驟(3)的分解酸液在一定溫度下與超純水發生水解反應，得到氟化氫氣體，脫除氟化氫氣體的混酸溶液經冷卻后排入廢酸收集槽，供用酸單位使用；氟化氫氣體經過酸洗液洗滌、冷凍干燥后得到無水氟化氫，作為原料繼續使用，洗滌液作為步驟2的脫水劑用于脫除氟代反應生產的水分。2.根據權利要求1所述的一種正磷酸溶液生產高純五氟化磷的方法，其特征在于：所述的步驟(1)中的溫度為40～45℃。3.根據權利要求1所述的一種正磷酸溶液生產高純五氟化磷的方法，其特征在于：所述的步驟(2)的具體步驟為：將磷酸降溫冷卻至15～20℃后，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周貞鋒，聞濤，應盛榮，應悅，姜戰，
申請(專利權)人：衢州市鼎盛化工科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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