СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОФТОРИДА НАТРИЯ Российский патент 2011 года по МПК C01D3/02 

Изобретение относится к методам синтеза фтористых солей, в частности к способам получения гидрофторида натрия, используемого для получения особо чистого фтороводорода.

Известен способ получения фторида натрия, основанный на гидролизе гексафторосиликата натрия раствором соды или щелочи с последующим отделением осадка от примеси кремнегеля [Химическая энциклопедия: В 5 т.: т.3 / Ред - кол.: Кнунянц И.Л. (гл. ред.) и др. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. - 639 с. (Статья «Натрия фторид» стр. 188)]. Недостатком данного способа является загрязненность конечного продукта оксидом кремния.

Известен способ получения фторидов щелочных металлов при взаимодействии соответствующих гидроокисей или карбонатов с фтористоводородной кислотой [Галкин Н.П., Крутиков А.Б. Технология фтора - М.: Атомиздат. 1968. 32 с.]. Недостатком способа является необходимость использования агрессивной и токсичной фтористоводородной кислоты.

Известен способ, прототип, получения гидрофторида натрия действием газообразного фтористого водорода на соду [Галкин Н.П., Крутиков А.Б. Технология фтора - М: Атомиздат. 1968. 34 с.]. Недостатком способа является сложность аппаратурного оформления процесса и химическая активность фторирующего агента.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения гидрофторида натрия без использования фтористого водорода.

Поставленная задача решена тем, что исходное натрийсодержащие сырье и фторирующий агент смешивают в стехиометрической пропорции и полученную смесь нагревают в интервале температур 25-240°C.

При этом в качестве фторирующего агента можно использовать фторид аммония (NH₄F), или гидродифторид аммония (NH₄F·HF), или их смесь (NH₄F·nHF).

Известно, что температура плавления фторида аммония - 126°С. С повышением температуры расплав фторида аммония теряет аммиак и при температуре 168°C превращается в гидродифторид аммония. При дальнейшем повышении температуры гидродифторид аммония испаряется с разложением на аммиак и фтористый водород. При взаимодействии фторидов аммония с соединениями натрия (например, хлоридом натрия) происходит их фторирование и получение фторида натрия по реакции:

NaCl+NH₄F=NaF+NH₄Cl

При температуре выше 338°C хлорид аммония разлагается на газообразные аммиак и хлороводород, остается чистый фторид натрия. Если фториды аммония взяты с избытком, то полученный фторид натрия будет растворятся в расплаве фторида аммония с образованием легкоплавкой эвтектики NaF·HF по реакции:

NaF+NH₄F=NaF·HF+2NH₃

Таким образом, можно записать суммарную реакцию образования гидрофторида натрия из хлорида натрия и фторида аммония:

NaCl+2NH₄F=NaF·HF+2NH₃+2НСl

Следовательно, способ включает операции получения фторида натрия и насыщения его избыточным фтороводородом. С технологической стороны удобство заключается в способе насыщения, поскольку используемые в настоящее время в промышленности способы насыщения предполагают использование газообразного фтористого водорода, что сопряжено с рядом технических трудностей.

Преимуществом разработанного способа является уменьшение количества стадий получения гидрофторида натрия, использование доступных, твердых, не требующих дополнительной обработки, реагентов.

Пример 1

Хлорид натрия массой 20 г смешивают с 25,3 г фторида аммония, смесь нагревают до температуры 130°C и выдерживают в течение 30 мин, шихту нагревают до 400°C до удаления газообразных аммиака и хлороводорода. В результате в твердом остатке остается 21,1 г гидрофторида натрия.

Пример 2

Хлорид натрия массой 20 г смешивают с 19,5 г гидродифторида аммония, смесь нагревают до температуры 200°C и выдерживают в течение 30 мин, шихту нагревают до 400°C до удаления газообразных аммиака и хлороводорода. В результате в твердом остатке остается 21,12 г гидрофторида натрия.

Пример 3

Фторид натрия массой 20 г смешивают с 17,6 г фторида аммония, смесь нагревают до температуры 130°C. В результате в твердом остатке остается 29,45 г гидрофторида натрия.

Пример 4

Гидроксид натрия массой 20 г смешивают с 37 г фторида аммония, смесь нагревают до температуры 130°C. В результате в твердом остатке остается 29,87 г гидрофторида натрия.

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Для получения гидрофторида натрия натрийсодержащее сырье и фторирующий агент смешивают в стехиометрической пропорции и полученную смесь нагревают в интервале температур 25-240°С. В качестве натрийсодержащего сырья используют хлорид натрия, или фторид натрия, или гидроксид натрия, а в качестве фторирующего агента - твердый фторид аммония, или гидродифторид аммония, или их смесь. Изобретение позволяет получить гидрофторид натрия из твердых реагентов, уменьшить количество стадий получения гидрофторида натрия.

Способ получения гидрофторида натрия, отличающийся тем, что натрийсодержащее сырье и фторирующий агент смешивают в стехиометрической пропорции и полученную смесь нагревают в интервале температур 25-240°С, при этом в качестве натрийсодержащего сырья используют хлорид натрия, или фторид натрия, или гидроксид натрия, в качестве фторирующего агента используют твердый фторид или гидродифторид аммония, или их смесь.