Способ получения бифторид-фторида аммония

 

Изобретение относится к получению бифторида-фторида аммония, используемого для получения фтористого водорода и других фторсоединений. Кремнефтористоводородную кислоту и/или кремнефтористый аммоний нейтрализуют аммиаком при циркуляции суспензии диоксида кремния в растворе фторида аммония с соотношением в ней твердой и жидкой фаз, равным 1:(14-33). при кратности циркуляции 3-18. Полученную после нейтрализации суспензию диоксида кремния в растворе фторида аммония подают на фильтрацию и отделяют раствор, который затем упаривают при 140-160°С под вакуумом до получения плава бифторидафторида аммония. При необходимости плав охлаждают и получают кристаллический продукт. Возможно аммиак на нейтрализацию подавать в виде конденсата сокового пара, содержащего аммиак, со стадии упарки . Изобретение позволяет увеличить скорость фильтрации диоксида кремния с 7 до 16,3-17,5 кг/м2 ч. 2 табл. LT,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э С01С 1/1б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4625109/26 (22) 26,12.88 (46) 23.05.91. Бюл. М 19 (71) Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам им. проф.

Я. В. Самойлова Научно-производственного обьединения "Минудобрения" и Череповецкое производственное объединение "Аммофос" (72) А.Н. Шеремет, В.И. Родин, А.Н, Максютенко, В.B. Староверов, В.M. Краснов, А.Ю. Мисюс и В.П. Харитонов (53) 661.521(088.8) (56) Зайцев B.À. и др. Производство фтористых соединений при переработке фосфатного сырья. — М.: Химия. 1982, с. 82-85. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИФТОРИДФТОРИДА АММОНИЯ (57) Изобретение относится к получению бифторида-фторида аммония, испольэуемого для получения фтористого водорода и

Изобретение относится к технологии получения неорганических соединений, а именно к способу получения бифторид-фторида аммония, используемого для получения

HF и других фторидов, в электроламповой, стекольной, фарфоровой промышленности для обработки деталей, травления сплавов и т.д. ки деталей, травления сплавов и т.д.

Целью изобретения является увеличеwe скорости фильтрации, Сущность способа заключается в следующем.

Одной из наиболее продолжительных стадий процесса получения бифторид-фторида аммония является отделение диоксида кремния от раствора фторида аммония фильтрованием. Эффективность (интенсив„„SU „„165G58O Al других фторсоединений. Кремнефтористоводородную кислоту и/или кремнефтористый аммоний нейтрализуют аммиаком при циркуляции суспензии диоксида кремния в растворе фторида аммония с соотношением в ней твердой и жидкой фаэ, равным 1;(14-33), при кратности циркуляции 3-18. Полученную после нейтрализации суспензию диоксида кремния в растворе фторида аммония подают на фильтрацию и отделяют раствор, который затем упаривают при 140-160 С под вакуумом до получения плава бифторидафторида аммония. При необходимости плав охлаждают и получают кристаллический продукт. Возможно аммиак на нейтрализацию подавать в виде конденсата сокового пара, содержащего аммиак, со стадии упарки. Изобретение позволяет увеличить ско-. рость фильтрации диоксида кремния с 7 до

16,3 — 17,5 кг/м ч. 2 табл. ность) работы фильтровального оборудования во многом определяется размером и однородностью частиц твердой фазы в суспензии. При проведении нейтрализации исходной кислоты при непосредственном вэаи ма действии крем не фто рис товодородной кислоты и/или раствора кремнефтористого аммония первоначально в специальном смесителе образуется раствор, обладающий высокой степенью пересыщения по диоксиду кремния. B результате этого идет образование неустойчивых агрегатов иэ частиц диоксида кремния: агрегаты неоднородны по структуре и дисперсности. Возврат части суспензии диоксида кремния на стадию нейтрализации снижает степень пересыщения раствора и позволяет получить частицы диоксида коем1650580

25

55 ния однородного размера, что приводит к улучшению условий фильтрации, т,е. процесс идет более интенсивно.

Однако на циркуляцию необходимо подавать суспензию с определенным соотношением твердой и жидкой фаз, так как от этого соотношения зависит активная концентрация аммиака, в значительной степени влияющая на размер частиц диоксида кремния. Оптимальным соотношением является Т:Ж=1:14-33. Данное соотношение может быть получено несколькими путями, например добавлением раствора фторида аммония на стадию нейтрализации и доведением соотношения в суспенэии до необходимого. Но наиболее целесообразным является варьирование соотношения компонентов, их концентраций и температур на стадии нейтрализации так, чтобы уже после стадии нейтрализации получалась суспензия с заданным соотношением Т;Ж.

При снижении содержания жидкой фазы в суспенэии образующиеся в результате взаимодействия частицы диоксида кремния моментально взаимодействуют с циркулирующими частицами. При этом образуются агрегаты частиц с разветвленной пористой структурой, в результате чего суспензия теряет подвижность и трудно разделяется фильтрованием. При увеличении доли жидкой фазы в циркулирующей суспенэии скорость агрегации падает вследствие уменьшения активной концентрации аммиака в растворе, что приводит к образованию большого количества мелких затравочных кристаллов.

Пример 1. В реактор с мешалкой и охлаждающей рубашкой непрерывно поступает 100 кг/ч 25%-ной кремнефтористоводородной кислоты, 45 кг/ч. конденсата сокового па з, содержащего 18,0% ИНз, а также 11,25 кг/ч жидкого аммиака. Суммарное поступление реагентов 156,15 кг/ч, В реактор такж з подается суспензия с соотношением .:.к-1:14 в количестве 470 кг/ч, т.е. кратность циркуляции равна трем..Температура на стадии нейтрализации 20 С. Полученная в реакторе суспензия делится на две части: 156,15 кг/ч суспензии поступает на фильтрацию, а остальное возвращается в цикл. В результате фильтрации получают

139 кг/ч раствора фторида аммония, содержащего 26,2 NH4F, 1,1% ИНз. 0,1% SiOz u

14,95 кг/ч влажного осадка. Скорость фильтрации 17,15 кгlм ч, Полученный раствор поступает на упарку, которую ведут под вакуумом при 140 С. При этом получают

32,6 кг/ч готового плава, содержащего

65 ИН4НЕг, 26,5% NH4F, 1,5% (NHd)zSiFs и 7,0% НгО.

Пример 2. В реактор поступает

100 кг/ч 10%-ной кремнефтористоводородной кислоты и 42,5 кг/ч 20%-ной аммиачной воды. Сюда же подается суспензия кремнегеля с Т;Ж=1:33 в количестве 2565 кг/ч, кратность циркуляции 18. Температура нейтрализации 35ОС.

Полученная суспензия делится на две части:

142,5 кг/ч суспензии, содержащей 10,8%

NH4F, 1 ИНз и 2,93% SiOz, поступает на фильтрацию, а остальная часть возвращается на нейтрализацию, В результате фильтрации получают 135,7 кг/ч раствора, содержащего 11,1 NH4F, 1% ИНз и 0,1%

$10г, а также 6,8 кг/ч влажного осадка."Скорость фильтрации 16,3 кг/м ч. Полученный . раствор поступает на упарку. когорую ведут под вакуумом при 160 С. В результате получают 12.61 кг/ч готового плава, содержащего 75.0% NHqHFz, 18,5% NH4F, 3,0% (ИН )а SiFg и 3,5% Hz0.

Пример 3. В реактор поступает 100 кг/ч 18 -ной кремнефториставодородной кислоты и 57,3 кг/ч 25%-ной аммиачной воды. Сюда же подается 1573 кг/ч суспензии кремнегеля с Т:Ж=1:20. Кратность циркуляции 10. Температура нейтрализации 28 С.

Полученная суспензия делится на две части:

157-3 кг/ч суспензии, Содержащей 17,64%

ИН4Е„1% ИНз и 4,77% SiQz, поступает -на фильтрацию, а остальное количество возвращается на нейтрализацию. В результате фильтрации получают 145 кг/ч раствора, содержащего 18,54 NHpF, 1,0% ИНз. 0.1

ЯОг, а также 12,3 кг/ч влажного осадка

Скорость фильтрации 17 кг/м ч. Полученный раствор поступает на упарку, которую ведут под вакуумом при 150 С, В результате упарки получают 23 кг/ч готового продукта, содержащего 70,5 NH4HFz, 22,7% NH4F, 1,8% (И Н ф5!Еь, 5,0 HzO, Во всех примерах Т:Ж в суспензии, полученной после нейтрализации, соответственно содержанию Т:Ж в циркулирующей суспензии.

Пример 4. В реактор поступает 111 8 кг/ч 11%-ного раствора кремнефтористого аммония и 30,7 кг/ч 20 -ного раствора аммиачной воды. Сюда же подается суспензия кремнегеля с T: K=1:33 в количестве

2565 кг/ч. Кратность циркуляции 18, температура 35"С. Полученная суспензия делится на две части: 142,5 кг/ч суспензии, содержащей 10,8% NH4F, поступает на фильтрацию, а остальное количество возвращают на нейтрализацию. В результате фильтрации получают 135.7 кг/ч раствора, содержащего 11,1 NH4F, 1%

ИНз и 0,1 SiOz, а также 6,8 кг/ч влажного осадка. Скорость фильтрации 16,3 кг/м r ч г

1650580

Полученный раствор поступает на упарку, которую ведут под вакуумом при 160 С. В результате получают 1261 кг/ч готового плава, содержащего 75,0% МН4НЕг, 1l.5, NH4F, 3,0 ф (NH i)gSiFs и 3,5 НгО.

Пример 5. В реактор поступает

106,8 кг/ч раствора. содержащего 10,1%

HzSiFe 8,3% (NH4QSlFe и 50,5 кг/ч 25%ной аммиачной воды. Сюда же подается

1573 кг/ч суспензии кремнегеля с Т:Ж-1:20.

Кратность циркуляции 10, емпература

28 С. Полученная суспензия делится на две части: 157,3 кг/ч суспензии, содержащей

17,64% NH4F, 1 (, М Нз и 4,77 Si02, поступает на фильтрацию; а остальное количество возвращается на нейтрализацию. В результате фильтрации получают 145 кг/ч раствора, содержащего 18,54% NH4F, 1,0% йНэ, 0,1%

ЯОг. а также 12,63 кг/ч влажного осадка.

Скорость фильтрации 17.0 «r/ì ч, Полученг ный раствор поступает на упарку, которую ведут под вакуумом при 150 С. В результате упарки получают 23 кг/ч готового продукта, содержащего 70,5 NH4HFz. 22,7% NH4F, 1.8 (NH4)2SiFg, 5,0 НгО.

Пример 6. В реактор поступает

100 кг/ч раствора, содержащего 25%

НгЯ!Е6 и 10 (МН4)г SiFg. Сюда же со стадии фильтрации подается 82,5 кг/ч раствора фторида аммония, содержащего

28,1 NH4F, 1,05% и Нэ и 98,7 кг/ч 25%-ной аммиачной воды. Нейтрализацию ведут при

30 С. В реактор также подается 1380 кг/ч суспензии кремнегеля с соотношением

Т:Ж-1:19. Кратность циркуляции 1;5. Полученная суспензия, содержащая NkaF

26,0%, йНз 1,0% SlOg 5%, делится на две части: 276,2 кг/ч суспензии направляется на фильтрацию. остальное количество возвращается на нейтрализацию. В результате фильтрации получают 233,9 кг/ч раствора, содержащего NH4F 28.3, МНэ 1,05%, SiOz

0,1% и 28,7 кг/ч осадка. Скорость фильтрации 17,7 кг/м ч. 82,5 кг/ч фильтрата направляют на стадию нейтрализации для создания необходимого соотнощения Т:Ж, остальное количество раствора поступает на выпарку, которую ведут при 145 C. В результате получают 36,5 кг/ч готового продукта, содержащего 67% NH4HF2. 23,5%

NH4F, 1,7% (NH4)2SiF6.

Аммиак на нейтрализацию можно подавать либо в виде аммиачной воды, либо в виде конденсата сокового пара со стадии упарки с добавлением на стадию нейтрали5

35 ао

55 зации жидкого аммиака до необхадимогс количества.

В табл. 1 приведена зависимость х ipo сти фильтрации or соотношени -яерррй и

ЖИДКОЙ фаз В ЦирхуЛИруЮЬГЙ СУС ЕЛЭИИ ДИоксида кремния в растворе ф1Орида з,имения. Кратность циркуляции 1:)О

Как виднО иэ эабл. 1, coors,cшение; 3, в суспензии должно быть i:(14 - 3), т;-1х х1. при снижении доли жиГкЗЙ ". .="=, .-=.;-".; ч, на 1 ч, твердой фазы образ ..-, лл:.. с .;. жНаЯ СУСПЕНЗИЯ, а ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ ДСЛИ ЖИДКОЙ фазы более 33 ч, нэ 1 ч. твердой фазы Образуется много мелких частиц кремнегеля.Б обоих случаях скорость фильтрации реэ о падает.

В табл 2 приведена зависимость скоро сть фильтрации и энергоэатра1 01 кратности циркуляции суспенэии (Т:Ж=1;20).

Из 1абл. 2 следует,:ro при снижении. кратности циркуляции ниже 3 происхОДИ снижение скорости фильтрации, TBK кэх хрнцентрация аммиака при этом достигает предельных значений, что приводит к

Образованию мицелобраэных неустойчивых структур кремнегеля, забивающих фильтро вальную ткань. что естественно ухудшает уславия фильтрациии увеличение кра иости циркуляции свыше поедельного эначе ния нецелесообразно, так как скорость фильтрации Ослается постоянной, но Ор ; этом увели иваются энергетические затраты.

В случае необходимости получения кристалли еского бифторид-фтарида лммсния плав Охлаждают.

Иэобсетение позволяет увеличить скорость фильтрации диоксида кремния с 7 до

16,3-17.5 кг/м ч.

Формула изобретения

Способ получЕния бифторид-фторида аммонля, включающий нейтрализацию кремнефтористоводородной кислоты и/или кремнефтористого аммония аммиаком, фильтрацию суспензии диоксида кремния в растворе фторида аммония с последующей вакуумной упаркой раствора фторида аммония до плава при 140-160 С, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения скорости фильтрации, нейтрализацию ocóществляют при циркуляции суспенэии дисксида кремния в растворе фторида аммония с соотношением в ней твердой и жидкой фаз, равным 1:(14 — 33), при кратности циркуляции 3 — 18.

1650580

Табл ица1

Табл ица2

Составитель Л. Крюкова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Черни

Редактор Т.Иванова

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1973 Тираж 307 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5