[发明专利]一种液态氟化氢溶液的分离装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及氟化氢溶液的分离，更具体地涉及一种液态氟化氢溶液的分离装置及其方法。

背景技术

氢氟酸是一种无色透明发烟液体，为氟化氢气体的水溶液，呈弱酸性，有刺激性气味。氢氟酸能与硅和硅的化合物反应生成气态的四氟化硅(能腐蚀玻璃)，但对塑料、石蜡、铅、金、铂不起腐蚀作用。

在电解铝工业中，氟化氢用于氟化铝和冰晶石的生产，合成用于制冷剂和发泡剂的氯氟烃，以及合成聚合物。在铀的加工过程中，氟化氢可将二氧化铀分别转化为四氟化铀和六氟化铀，六氟化铀可用于扩散法或离心法分离铀的同位素。在化工生产中，氟化氢还可用作烷基化、聚合、缩合、异构化的催化剂；还可用于刻蚀和抛光玻璃，不锈钢的酸洗除锈，金属铸件除砂，火箭推进氧化剂的稳定剂和制备许多金属氟盐。

液态氟化氢的很多理化性质与水相似，为极化分子并能够自离子化，它是许多离子晶体化合物的优良溶剂。其液态温度范围超过100℃(-83.1℃～19.5℃)，液态氟化氢的自解离如下：

液态氟化氢可作为许多氟盐的优良溶剂，例如在11℃时，100g液态氟化氢能溶解30g氟化钠，从而形成氟化钠的液态氟化氢溶液。在实际操作过程中，目前并没有合适的方法来对液态氟化氢溶液进行固液分离。

实验室常用的固液分离方式是溶解后漏斗滤纸过滤和负压抽滤，这两种分离方式可用于常规溶液的固液分离，但液态氟化氢的沸点很低(只有19.54℃)，要保持液态且低蒸气压通常需要在较低温度下进行操作，而且氟化氢为极毒危险化学品，不宜在开放的体系下进行操作，因此实验室常规固液分离方法并不能用于液态氟化氢溶液的固液分离。

化工上对于非均相物系常用的固液分离设备有板框压滤机、真空转鼓过滤机和离心机等。这些分离方法都难以给液态氟化氢溶液提供低温的环境，并且也不能在操作过程中确保物料密闭在一个封闭体系中，并不适用于液态氟化氢溶液的分离。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的无法对液态氟化氢溶液进行固液分离的问题，本发明旨在提供一种液态氟化氢溶液的分离装置及其方法。

本发明提供一种液态氟化氢溶液的分离装置，包括：夹套式密封反应器，所述夹套式密封反应器内固设有滤膜套筒，所述夹套式密封反应器与大气通过第一管路相通，所述第一管路上设置有用于吸收氟化氢气体的第一吸收器；夹套式密封收集器，所述夹套式密封收集器通过第二管路与所述出液管连通；设置于所述夹套式密封收集器的下游的用于吸收氟化氢气体的第二吸收器，所述第二吸收器与所述夹套式密封收集器通过第三管路连通，所述第二吸收器与所述出液管通过第四管路连通；以及设置于所述第二吸收器的下游的用于在所述夹套式密封反应器和夹套式密封收集器中产生负压的泵。

所述第一吸收器为氧化钙固体吸收器，所述第二吸收器为KOH溶液吸收器。

所述第一管路上设置有PTFE球阀，所述出液管为液态氟化氢PFA管，所述出液管上设置有第一PFA针阀，所述第二管路上设置有第二PFA针阀，所述第三管路上设置有负压阀，所述第四管路上设置有PTFE球阀。

所述夹套式密封反应器的底部设置为倾斜面，在最低点处设置有凹槽，所述出液管的一端伸入该凹槽内。

该分离装置还包括有真空度控制器。

该分离装置还包括有磁力搅拌器和PTFE搅拌子，所述PTFE搅拌子设置于所述滤膜套筒内，而所述磁力搅拌器设置于所述夹套式密封反应器的下方。

本发明还提供一种上述分离装置的分离方法，包括：S1，将固态的溶质放入夹套式密封反应器的滤膜套筒的内部，打开第一管路，关闭出液管，然后通过进液管向所述滤膜套筒引入液态氟化氢，固态的溶质中的不溶物被所述滤膜套筒截留并容置于滤膜套筒内，液态氟化氢溶解所述固态的溶质形成液态氟化氢溶液，所述液态氟化氢溶液可穿过所述滤膜套筒；S2，打开出液管、第二管路和第三管路，关闭第四管路，开启泵，所述液态氟化氢溶液通过出液管沿着所述第二管路流入所述夹套式密封收集器中，氟化氢气体沿着第三管路被第二吸收器吸收；以及S3，关闭泵和第二管路，打开第四管路。

该分离方法还包括在所述步骤S3中利用惰性气体对夹套式密封反应器进行吹扫。

该分离方法还包括在所述步骤S2中利用真空度控制器控制所述分离装置内部的真空度，从而对所述液态氟化氢溶液的流动进行控制。