[发明专利]一种综合利用氟硅酸钠高效生产氟化钠、氟化铝和四氯化硅的方法

说明书

本发明公开了一种综合利用氟硅酸钠高效生产氟化钠、氟化铝和四氯化硅的方法，所述方法包括流态化干燥工序、流态化分解工序、气相沉积工序、汽化工序和冷凝工序。在本方法中，氟硅酸钠经过流态化干燥得到无水氟硅酸钠；然后进入流态化分解工序，得到氟化钠产品以及富四氟化硅的混合气；在气相沉积工序，富四氟化硅的混合气与汽化后的三氯化铝反应，得到氟化铝产品和富四氯化硅混合气；富四氯化硅混合气经过冷凝工序得到四氯化硅产品，冷凝工序尾气送碱洗塔处理。本方法具有流程短，能耗低，环境友好，产品附加值高等优点。

技术领域

本发明属于化工、材料领域，特别涉及一种综合利用氟硅酸钠高效生产多种化工品(氟化钠、氟化铝和四氯化硅)的方法。

背景技术

我国是磷肥生产大国，生产中伴随着大量氟硅酸的产出。目前氟硅酸主要用来生产氟硅酸钠。氟硅酸钠产品价值低，产能过剩，经济效益差。因此，通过技术创新，开发利用氟硅酸钠生产高附加值氟盐化工品具有很大的经济效益和社会效益。氟硅酸钠可以通过热分解制备氟化钠和四氟化硅。氟化钠是一种重要的氟化盐，是制造其它氟化物的原料，可以用来生产人造冰晶石。四氟化硅是电子和半导体行业一种重要的化工原料，主要用于硅化钽、氮化硅的刻蚀剂。

但是氟硅酸钠在固定床分解过程中易发生熔融结块，导致分解不彻底，能耗升高。四氟化硅虽然是电子行业不可缺少的化工试剂，但是市场容量小，相对于数量巨大的氟硅酸钠相比，难以有效匹配。而且四氟化硅气体储存困难。为了开拓更广阔的四氟化硅应用市场，亟待开发新工艺、新流程。

为解决氟硅酸钠分解过程中熔融结块的问题，科技人员进行了大量的研究，并形成相应的专利技术。中国专利200910024293.6公开了一种采用回转反应炉热解氟硅酸钠的方法，首先在煅烧炉内低温负压干燥，脱除水分；然后将惰性助剂与干燥后的氟硅酸钠按一定比例混合，在回转反应炉内高温煅烧分解，得到四氟化硅气体，以及惰性助剂和氟化钠的混合物。该工艺虽然可以缓解熔融结块的问题，但是引入的惰性助剂与氟化钠分解困难，不利于氟化钠的利用。而且回转反应炉难以实现大规模连续化生产。中国专利201510302232.7公开了一种高温分解氟硅酸钠制备四氟化硅的方法及装置。首先将氟硅酸钠与分解助剂混合均匀，采用薄层、静态的方式平铺在托盘中，平铺厚度1mm～20mm，将托盘叠放至托盘架上，并置于分解釜体中加热分解。但是该工艺实际仍是固定床分解，存在处理量小，操作复杂，不利于大规模连续化生产，而且需要添加分解助剂，增加成本。中国专利201710216329.5公开了一种用氟硅酸制备氟化氢的循环生产工艺，其中涉及热分解氟硅酸钠制备氟化钠固体和四氟化硅气体，但是并没有给出实际的操作方案。中国专利201110258173.X公开了一种采用回转窑制备四氟化硅的方法，将氟硅酸钠与浓硫酸预反应得到氟硅酸，然后采用回转窑低温热分解，得到氟化氢和四氟化硅的混合气，最后通过冷冻分离，得到纯度较高的四氟化硅气体。该工艺涉及到氟化氢和四氟化硅混合气的分离，增大生产成本，而且四氟化硅市场容量比较小。中国专利200980156839.1公开了一种用于流化床反应器中由氟硅酸盐生产四氟化硅的方法和体系。采用氟硅酸盐热分解得到四氟化硅气体、氟硅酸盐与氟盐混合物。一部分四氟化硅再循环到流化床分解反应器用作流化气体。氟硅酸盐与氟盐混合物配加氟硅酸重新生成氟硅酸盐返回干燥分解工序。该工艺中流化床反应器是解决熔融结块的一种有效方法，并采用四氟化硅作为流化气体，没有外来气体引入，避免混合气体分离提纯问题。但是该工艺将分解不完全的氟硅酸钠经过湿法流程重新生成氟硅酸盐，存在流程长，反复干燥，能耗高的缺点。

气相白炭黑广泛用于化工、喷涂材料、医药、环保等各种领域，市场容量非常大。但是四氟化硅气相水解制备白炭黑的工艺，由于受热力学限制，需要很高的温度，而且反应转化率低，难以工业化实施。

综上所述，现有的综合利用氟硅酸钠的技术存在熔融结块、分解不彻底、需要添加助剂、流程长等问题。得到的四氟化硅市场容量小，难以和大量的氟硅酸钠相匹配。因此，通过工艺技术创新，开发综合利用氟硅酸钠高效生产多种化工品的技术具有重要意义。

发明内容