СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТОГО ФТОРИДА ВОДОРОДА И/ИЛИ ФТОРОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 2015 года по МПК C01B7/19 

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к способам получения особо чистого фторида водорода HF и фтороводородной (плавиковой) кислоты особой чистоты (марка ОСЧ).

Фторид водорода используется во фторорганической химии для получения хладонов и других органических фторсодержащих соединений различных классов, для синтеза фторидов металлов, фтороводородных солей аммония, аминов и т.п. Фтороводородная кислота, иначе называемая плавиковой кислотой - это водный раствор фторида водорода. Промышленностью эта кислота выпускается в виде 40% (чаще), а также 50% и 72% растворов.

В промышленности фторид водорода получают разложением фторида кальция 100%-ной серной кислотой, с последующей очисткой сырца серной кислотой и ректификацией. Полученный после ректификации HF имеет состав, в котором содержание примесей превышает допустимые показатели, см. Таблицу 1.

Для ряда производств требуются особо чистые фторид водорода и фтороводородная кислота, например состава, приведенного в Таблице 2.

Одним из способов получения фтороводородной кислоты высокой чистоты является ректификация содержащей примеси фтороводородной кислоты. Способ отличается сложным аппаратурным оформлением, а фтороводородная кислота получается недостаточно чистой. Кроме того, таким способом невозможно получить безводный фторид водорода.

Известен способ [Патент США 3140152, МПК C01B 7/19, опубл. 07.07.1964] получения и извлечения газообразного фторида водорода. Способ проводят, разлагая бифторид щелочного металла, образованный взаимодействием водного раствора фтороводородной кислоты и фторида металла, причем усовершенствование состоит в том, что

- проводят взаимодействие фтороводородной кислоты и фторида щелочного металла, для чего разбрызгивают водный раствор фтороводородной кислоты на нагретые частицы фторида щелочного металла. Мольное соотношение фторида щелочного металла к HF во фтороводородной кислоте по крайней мере 1:1, а температура взаимодействия выше 100°С, но меньше чем 280°С;

- эту температуру выдерживают в течение времени, достаточного для выпаривания по крайней мере основного количества воды из водного раствора фтороводородной кислоты и достаточного для образования бифторида щелочного металла тестообразной консистенции;

- оставшаяся вода, связанная с продуктом - бифторидом щелочного металла, будучи трудно извлекаемой фильтрацией, входит в состав бифторида щелочного металла;

- образованный таким способом сухой бифторид щелочного металла подвергается обработке нагреванием выше температуры его разложения в течение времени, достаточного для осуществления разложения, с образованием фторида щелочного металла и газообразного фторида водорода. Полученный газообразный продукт отделяют от фторида щелочного металла и извлекают газообразный фторид водорода. По этому способу фторидом и бифторидом щелочного металла предпочтительно использование соответственно фторида натрия и бифторида натрия.

Недостатки способа состоят в том, что применение бифторидов натрия ограничивает производительность процесса. Кроме того, получаемый фторид водорода не свободен от примесей и содержит остаточные количества воды, отогнанные из бифторида щелочного металла.

Известно, что в системе KF-HF примеси образуют соли, в том числе комплексные, упругость паров которых в условиях разложения полигидрофторидов калия (при температуре до +15°С) на порядки ниже, чем у фторида водорода [Г. Бауэр. Руководство по неорганическому синтезу т. 1, с. 186-186. М.: «Мир», 1985 г.]. Это свойство может быть использовано для получения фторида водорода высокой чистоты.

Наиболее близким техническим решением является способ получения фторида водорода превращением бифторида калия [И.Г. Рысс. Химия фтора и его неорганических соединений, с. 119-121. М.: Госхимиздат, 1955 г/], который проводят при температуре 250°С в аппаратуре из платины, с применением медных коммуникаций.

Недостатком этого способа является необходимость работы при высоких температурах, использование дорогостоящей платины (Pt) в качестве материала реактора, меди (Cu) для изготовления коммуникаций. При этом способ характеризуется низким выходом целевого продукта (теоретически 25,6%, на практике не более 20 мас. %) и загрязненностью полученного фторида водорода ионами платины и меди.

Задача, стоящая перед авторами предлагаемого изобретения, состоит в разработке способа получения особо чистого фторида водорода и фтороводородной кислоты высокой чистоты из технического фторида водорода, с использованием полигидрофторидов калия, экономичного и простого в технологическом исполнении. Эта задача решается за счет проведения реакций превращения:

- сначала низших фтороводородов с присоединением неочищенного фторида водорода,

- затем высших полигидрофторидов калия в низшие с выделением чистого фторида водорода.

Высшими полигидрофторидами калия в данном случае называются полигидрофториды, которые содержат от 3,5 и более молей фторида водорода на 1 моль KF, а низшими - до 3,5 моль соответственно.

Сущность изобретения состоит в том, что разработан способ получения чистого фторида водорода и/или фтороводородной кислоты из неочищенного фторида водорода с использованием фторидов калия, отличающийся тем, что используют полигидрофториды калия, при этом способ проводят в две стадии:

- на первой стадии при температуре -10°C конденсируют неочищенный фторид водорода с низшим полигидрофторидом калия, затем нагревают до 60°C, выдерживают при этой температуре в течение 8 часов и получают высшие полигидрофториды калия,

- на второй стадии полученные высшие полигидрофториды калия подвергают разложению, нагревая до 100-155°C, с получением чистого фторида водорода и низшего полигидрофторида калия, чистый фторид водорода отгоняют и собирают и/или поглощают дистиллированной водой с получением фтороводородной кислоты.

Полученный на второй стадии низший полигидрофторид калия снова используют на первой стадии.

В этом способе стадию конденсации проводят при температуре от 0°C и ниже (обычно при -10°C), при этом неочищенный фторид водорода осаждается на твердом полигидрофториде, затем смесь нагревают до 60°C и выдерживают при этой температуре 8 часов, при этом происходит присоединение исходного загрязненного фторида водорода с превращением низшего полигидрофторида калия в высший.

На стадии разложения образовавшиеся высшие полигидрофториды калия разлагают нагреванием до 100-155°С. Выделяющийся особо чистый фторид водорода отгоняют, и либо конденсируют с получением практически безводного фторида водорода, либо поглощают дистиллированной водой и получают фтороводородную кислоту; возможен вариант одновременного получения фторида водорода и фтороводородной кислоты.

В предлагаемом способе для получения особо чистого фторида водорода и фтороводородной кислоты высокой чистоты используется свойство фторидов и гидрофторидов калия образовывать высшие полигидрофториды с фтороводородом, а затем при сравнительно низких температурах выделять его, что не характерно для фторидов других металлов.

Контакт низшего полигидрофторида с загрязненным HF при температуре 60°С в течение 8 часов приводит к образованию высших полифторидов, содержащих примеси, находившиеся во фториде водорода.

Полученные высшие полигидрофториды калия общей формулы KF·(m+n)НF, где m может быть от 0 до 3,5 а n - от 3,5 до 15 (оптимально n=7-12), нагревают от 100 до 155°С, при этом происходит их разложение с выделением особо чистого фторида водорода, который выводят из реактора.

Разложение проходит с образованием низших полигидрофторидов KF·(m)^·НF со степенью присоединения HF до 3,5 моль на 1 моль фторида калия.

Взаимодействие проводят в одном и том же реакторе, в котором затем проводят стадию разложения.

Стадия разложения проходит по схеме:

KF·(m+n)НF → KF·(m)^·НF+nHF, где m=0-3,5; n=1-15

При этом примеси, содержащиеся в загрязненном фториде водорода, остаются в составе образовавшегося высшего полигидрофторида, и не отгоняются от твердого вещества, а остаются в реакторе, накапливаясь в составе низшего полигидрофторида, который после 25 циклов использования заменяется на свежий состав.

Верхний уровень температуры нагревания ограничен 155°С из-за нестойкости выше этой температуры материала реактора фторопласта-4.

Примеси, загрязнявшие исходный фторид водорода, остаются в низших полигидрофторидах калия, где за многократные циклы разложения (примерно до 25) накапливаются, после чего отработанные полигидрофториды отправляют на утилизацию.

Разработанный способ позволяет достичь максимального выхода НF до 66 мас.%, при этом оптимальный выход - до 60 мас.%. В результате получают очищенный фторид водорода, который или конденсируют, или растворяют в воде, получая фтороводородную кислоту нужной концентрации.

Образующийся фторид водорода характеризуется высокой чистотой (марки ОСЧ), см. Таблицу 2.

Преимущество способа состоит также в том, что первоначально загруженные низшие полигидрофториды или бифторид калия могут быть использованы многократно (не менее 24 раз), что не отражается на чистоте получаемого продукта. Проведение процесса в одном реакторе также способствует удешевлению и упрощению технологии.

Таким образом, решена задача, стоявшая перед авторами предлагаемого технического решения: разработан способ получения особо чистого фторида водорода и фтороводородной кислоты высокой чистоты с использованием полигидрофторидов калия и неочищенного технического фторида водорода, экономичный и простой в технологическом исполнении.

ПРИМЕРЫ ПРОВЕДЕНИЯ СПОСОБА

Пример 1. Заявляемый способ получения особо чистого фторида водорода

В реактор, изготовленный из фторопласта-4, объемом 0,35 л и снабженный вентилем, также изготовленным из фторопласта-4, загружают 58,3 г фторида калия следующего состава: массовая доля хлоридов не более 0,002%, массовая доля сульфатов не более 0,005%, массовая доля железа не более 0,001%, массовая доля свинца, марганца, меди не более 0,001%, массовая доля кремния не более 0,005%, вакуумируют при 0,1-1 мм Нg. Температура 145°С поддерживается в течение 12 часов. Масса фторида калия после вакуумирования составляет 58,0 г. Затем реактор охлаждают до -10°С и конденсируют туда 240 г фторида водорода. После окончания конденсации реактор нагревают до 60°С и выдерживают при этой температуре 8 часов. Образовавшийся полигидрофторид KF^·12НF нагревают до 100°С, при этом начинается его разложение и отгонка фторида водорода, который собирается в ловушку из фторопласта-4, охлаждаемую до -10°С. Температуру реактора в процессе отгонки поднимают до 130°С. Через 2,5 часа отгоняется 184 г фторида водорода. Из остатка (114 г, состава KF^·2,8НF) при увеличении температуры реактора до 155°С через 2,5 часа отгоняют еще 22 г особо чистого НF и в реакторе остается 92 г соли состава KF^.1,7 НF.

Пример 2. Получение особо чистого фторида водорода

В реактор, описанный в примере 1, загружают 79,2 г бифторида калия состава: массовая доля хлоридов не более 0,01%, массовая доля сульфатов не более 0.02%, массовая доля железа не более 0,004%, массовая доля кремния не более 0,02%, массовая доля свинца, марганца, меди не более 0,001%. Реактор вакуумируют при 120°С в течение 16 часов для предварительной сушки, после чего масса бифторида калия составляет 78,0 г. В реактор конденсируют 180 г технического фторида водорода. Реактор нагревают до 60°С и выдерживают при этой температуре 8 часов. Затем производят отгонку НF, поднимая температуру от 100 до 155°С. При этом отгоняется 144 г и 22 г НF соответственно. Остаток: 92 г KF^·1,7 НF.

Пример 3. Получение фтороводородной (плавиковой) кислоты

Опыт проводят так же как в примере 2, с тем отличием, что отгоняющийся фторид водорода собирают не в ловушку, а в дистиллированную воду (100 мл), налитую в полиэтиленовую емкость, объемом 250 мл и охлаждаемую до 0°С. Отгонку заканчивают при 130°С. Через 2,5 часа получают 244 г фтороводородной кислоты с концентрацией 59,0% мас. Нагревание выше 130°С далее не применяют, так как в промышленных условиях эксплуатация фторопласта-4 выше 130°С не рекомендуется.

Примеры 4-18. Использование фторида калия KF^.(mНF, где m=0)

В реактор, описанный в примерах 1-3, загружают 58,3 г марки «Ч», сушат его в вакууме, как описано в примере 1. Последовательно проводят циклы превращения полигидрофторидов и выделения особо чистого фторида водорода. Результаты представлены в Таблице 3, а в Таблице 4 показан состав полученного фторида водорода, соответствующий предъявляемым требованиям.

Примеры 19-32. Многократное использование исходного полигидрофторида с получением фтороводородной (плавиковой) кислоты.

Примеры проводят с KF^·mНF, оставшимся в реакторе после проведения примеров 4-18, аналогично, при этом отгоняющийся фторид водорода пропускают в дистиллированную воду (100 мл), залитую в полиэтиленовую банку, объемом 250 мл, охлаждаемую до 0°С. Результаты экспериментов приведены в Таблице 5.

Состав полученной фтороводородной кислоты приведен в Таблице 6.

Примеры 33-46. Многократное использование исходного полигидрофторида с получением особо чистого фтороводорода

Примеры проводят аналогично опытам 4-18, однако в качестве исходного материала применяют полигидрофторид калия KF^. mНF, использованный неоднократно в предыдущих опытах. Результаты опытов 33-46 приведены в таблицах 7 и 8.

Примеры 47- 52

иллюстрируют возможность многократного использования фторидов калия для получения фтороводородной кислоты.

Опыты проводят с исходным KF^·mНF, оставшимся после опытов 33-46, аналогично примерам 33-46, но отличие в том, что отгоняющийся фторид водорода пропускают в дистиллированную воду (100 мл), залитую в полиэтиленовую тару. Результаты поведенных опытов 47-52 приведены в Таблице 9, которая иллюстрирует возможность получения фтороводородной кислоты после многократного использования фторидов калия, а в Таблице 10 показан состав получаемой кислоты.

ТАБЛИЦА 1. Состав исходного фторида водорода № п/п Наименование показателей Требуемые показатели 1 Массовая доля SO₃, % не более 0,004 2 Массовая доля Н₂SO₄,% не более 0,005 3 Массовая доля Н₂SiO₄, % не более 0,005 4 Массовая доля остатка после прокаливания в виде сульфатов, % не более 0,007 5 Массовая доля вещества, восстанавливающих (КМnО₄), % не более 0,005 6 Массовая доля хлоридов (Сl),% не более 0,001 7 Массовая доля фосфатов(РО₄), % не более 0,001

ТАБЛИЦА 2. Требования к фториду водорода марки ОСЧ и фтороводородной кислоте №
п/п Массовая доля примесей,
% не более Требуется №
п/п Массовая доля примесей, % не более Требуется 1 Алюминий (Al) 3·10^-6 14 Мышьяк (As) 5·10^-6 2 Барий (Ва) 2·10^-6 15 Натрий (Na) 1·10^-5 3 Бор (В) 3·10^-7 16 Никель (Ni) 3·10^-7 4 Висмут (Вi) 2·10^-6 17 Свинец (Pb) 5·10^-7 5 Железо (Fe) 2·10^-6 18 Серебро (Ag) 1·10^-7 6 Золото (Au) 1·10^-7 19 Сурьма (Sb) 5·10^-7 7 Калий (K) 1·10^-5 20 Титан (Тi) 5·10^-7 8 Кальций (Са) 5·10^-6 21 Фосфор (Р) 3·10^-6 9 Кобальт (Со) 5·10^-7 22 Хром (Cr) 3·10^-7 10 Кремний (Si) 1·10^-3 23 Цинк (Zn) 1·10^-6 11 Магний (Mg) 1·10^-6 24 Общая сера (S) 1·10^-4 12 Марганец (Mn) 1·10^-6 25 Хлориды 5·10^-5 13 Медь (Сu) 2·10^-7 26 Вещества, восстанавливающие KMnO4(в пересч. на О) 4·10^-4       27 Остаток после прокаливания 5·10^-4

ТАБЛИЦА 3. Примеры 4-5 проведения способа №
примера Исх. Полифто
рид,
масса, г Подан
НF, г Получено
Полифторида,
масса, г получено
НF, масса, г №
Приме
ра Исх.
полифторид
масса, г Подано
НF,
г Получен полифторид, масса, г получено
НF, масса,г                 .   4 KF·5,80 200 KF·10HF
258 144,0 12 KF·2,95HF
117 150 KF·10,45HF
267 143,0 5 KF·2,8HF
114 144 KF·10HF
258 138,0 13 KF·3,3HF
124 140 KF·10,3HF
264 155,0 6 KF·3,1HF
120 155 KF·10,85HF
275 152,0 14 KF·2,55HF
109 135 KF·9,3HF
244 132,0 7 KF·3,25HF
123 140 KF·10,25HF
263 155,0 15 KF·2,7HF
112 152 KF·10,3HF
264 144,0 8 KF·2,5HF
108,0 160 KF·10,05HF
268 154,0 16 KF·3,1HF
120 158 KF·10HF
278 149,0 9 KF·2,8HF
114 148 KF·10,02HF
262 146,0 17 KF·3,55HF
129 140 KF·10,55HF
269 150,0 10 KF·2,9HF
116 147 KF·10,25HF
263 149,0 18 KF·3,056HF
119 148 KF·10,45HF
267 145,0 11 KF·2,8HF
114 168 KF·11,2HF
282 165,0          

ТАБЛИЦА 4. Состав полученного особо чистого фторида водорода №
п/п Массовая доля примесей,
% не более Требуется примеры
4-15 пример
16 пример
17 пример
18 1 Алюминий (Al) 3·10^-6 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2 Барий (Ва) 2·10^-6 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 3 Бор (В) 3·10^-7 1,5·10^-7 1,5·10^-7 1,5·10^-7 1,5·10^-7 4 Висмут (Вi) 2·10^-6 2·10^-6 2·10^-6 2·10^-6 2·10^-6 5 Железо (Fe) 2·10^-6 1,8·10^-8 1,8·10^-8 1,8·10^-8 1,8·10^-8 6 Золото (Au) 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 7 Калий (K) 1·10^-5 1,9·10^-6 1,9·10^-6 1,9·10^-6 1,9·10^-6 8 Кальций (Ca) 5·10^-6 5,5·10^-7 5,5·10^-7 5,5·10^-7 5,5·10^-7 9 Кобальт (Со) 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 10 Кремний (Si) 1·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 11 Магний (Mg) 1·10^-6 1,8·10^-7 1,8·10^-7 1,8·10^-7 1,8·10^-7 12 Марганец (Mn) 1·10^-6 1,2·10^-8 1,2·10^-8 1,2·10^-8 1,2·10^-8 13 Медь (Сu) 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 14 Мышьяк (As) 5·10^-6 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 15 Натрий (Na) 1·10^-5 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 16 Никель (Ni) 3·10^-7 9,2·10^-8 9,2·10^-8 9,2·10^-8 9,2·10^-8 17 Свинец (Pb) 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 18 Серебро (Ag) 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 19 Сурьма (Sb) 5·10^-7 1,3·10^-6 1,3·10^-6 1,3·10^-6 1,3·10^-6 20 Титан (Тi) 5·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 21 Фосфор (Р) 3·10^-6 6,9·10^-7 6,9·10^-7 6,9·10^-7 6,9·10^-7 22 Хром (Cr) 3·10^-7 3·10^-7 3·10^-7 3·10^-7 3·10^-7 23 Цинк (Zn) 1·10^-6 1·10^-6 1·10^-6 1·10^-6 1·10^-6 24 Общая сера (S) 1·10^-4 1·10^-5 1·10^-5 1·10^-5 1·10^-5 25 Хлориды 5·10^-5 4·10^-5 4·10^-5 4·10^-5 4·10^-5 26 Вещества, восстанавливающие KMnO₄
(в пересчете на О) 4·10^-4 3·10^-4 3·10^-4 3·10^-4 3·10^-4 27 Остаток после прокаливания 5·10^-4 2·10^-4 2·10^-4 2·10^-4 2·10^-4 28 вода 2·10^-4 1·10^-4 2·10^-4 3·10^-4 4·10^-4

ТАБЛИЦА 5. Концентрация полученной кислоты № примера Получено кислоты HF,
масса, г Концентрация кислоты HF,
% пример Получено кислоты HF,
масса, г Концентрация кислоты HF,
% 19 244 59,0 26 247 59,51 20 246 59,35 27 248 59,68 21 239 58,15 28 244 59,0 22 250 60,0 29 236 57,62 23 248 59,68 30 240 58,33 24 234 57,26 31 249 59,83 25 208 51,92 32 246 59,34

ТАБЛИЦА 6. Состав полученной фтороводородной кислоты №
п/п Массовая доля примесей,
% не более Требуется примеры
19-29 пример
30 пример
31 пример
32 1 Алюминий (Al) 3·10^-6 210^-7 210^-7 210^-7 210^-7 2 Барий (Ва) 2·10^-6 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 3 Бор (В) 3·10^-7 1,5·10^-7 1,5·10^-7 1,5·10^-7 1,5·10^-7 4 Висмут (Вi) 2·10^-6 2·10^-6 2·10^-6 2·10^-6 2·10^-6 5 Железо (Fe) 2·10^-6 1,8·10^-8 1,8·10^-8 1,8·10^-8 1,8·10^-8 6 Золото (Au) 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 7 Калий (K) 1·10^-5 1,9·10^-6 1,9·10^-6 1,9·10^-6 1,9·10^-6 8 Кальций (Са) 5·10^-6 5,5·10^-7 5,5·10^-7 5,5·10^-7 5,5·10^-7 9 Кобальт (Со) 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 10 Кремний (Si) 1·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 11 Магний (Mg) 1·10^-6 1,8·10^-7 1,8·10^-7 1,8·10^-7 1,8·10^-7 12 Марганец (Mn) 1·10^-6 1,2·10^-8 1,2·10^-8 1,2·10^-8 1,2·10^-8 13 Медь (Сu) 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 14 Мышьяк (As) 5·10^-6 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 15 Натрий (Na) 1·10^-5 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 16 Никель (Ni) 3·10^-7 9,2·10^-8 9,2·10^-8 9,2·10^-8 9,2·10^-8 17 Свинец (Pb) 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 18 Серебро (Ag) 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 19 Сурьма (Sb) 5·10^-7 1,3·10^-6 1,3·10^-6 1,3·10^-6 1,3·10^-6 20 Титан (Тi) 5·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 21 Фосфор (Р) 3·10^-6 6,9·10^-7 6,9·10^-7 6,9·10^-7 6,9·10^-7 22 Хром (Cr) 3·10^-7 3·10^-7 3·10^-7 3·10^-7 3·10^-7 23 Цинк (Zn) 1·10^-6 1·10^-6 1·10^-6 1·10^-6 1·10^-6 24 Общая сера (S) 1·10^-4 1·10^-5 1·10^-5 1·10^-5 1·10^-5 25 Хлориды 5·10^-5 4·10^-5 4·10^-5 4·10^-5 4·10^-5 26 Вещества, восстанавливающие KMnO₄
(в пересчете на О) 4·10^-4 3·10^-4 3·10^-4 3·10^-4 3·10^-4 27 Остаток после прокаливания 5·10^-4 2·10^-4 2·10^-4 2·10^-4 2·10^-4

ТАБЛИЦА 7. Использование в качестве исходного материала KF·mНF разного состава. №
Оп Исх. Полифторид,
масса, г Подан
НF, г Получен
Полифторид,
масса, г Отогнан
НF, г №
Оп. Исх.
Полифторид
масса, г Подано
НF, г. Получен полифторид, масса, г. Отогнан
НF,г 33 KF.HF,
78 1800 KF·10HF
258 144,0 40 KF·3,2HF
122 144 KF·10,4HF
266 143,0 34 KF·2,8HF
114 166 KF·11,1HF
280 152,0 41 KF·3,25HF
123 151 KF·10,8HF
274 145,0 35 KF·3,5HF
128 160 KF·11,5HF
288 142,0 42 KF·3,55HF
129 140 KF·10,5HF
269 146,5 36 KF·4,45HF
146 130 KF·11,0HF
278 147,0 43 KF·3,2HF
122,5 130 KF·9,7HF
252,5 140,5 37 KF·3,6HF
108,0 125 KF·9,9HF
256 148,0 44 KF·2,7HF
112 152 KF·10,3HF
264 139,0 38 KF·2,5HF
108 155 KF·10,25HF
263 151,0 45 KF·3,4HF
125 131 KF·9,9HF
256 141,0 39 KF·2,7HF
112 158 KF·10,6HF
270 148,0 46 KF·2,85HF
115,0 138 KF·9,75HF
253 146,0

ТАБЛИЦА 8. Состав фторида водорода, полученного из многократно использованных полифторидов №
п/п Массовая доля примесей,
% не более Требуется примеры
33-43 пример
44 пример
45 Оп. №
46 1 Алюминий (Al) 3·10^-6 2·10^-7 210^-7 210^-7 210^-7 2 Барий (Ва) 2·10^-6 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 3 Бор (В) 3·10^-7 1,5·10^-7 1,5·10^-7 1,5·10^-7 1,5·10^-7 4 Висмут (Вi) 2·10^-6 2·10^-6 2·10^-6 2·10^-6 2·10^-6 5 Железо (Fe) 2·10^-6 1,8·10^-8 1,8·10^-8 1,8·10^-8 1,8·10^-8 6 Золото (Au) 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 7 Калий (K) 1·10^-5 1,9·10^-6 1,9·10^-6 1,9·10^-6 1,9·10^-6 8 Кальций (Са) 5·10^-6 5,5·10^-7 5,5·10^-7 5,5·10^-7 5,5·10^-7 9 Кобальт (Со) 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 10 Кремний (Si) 1·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 11 Магний (Mg) 1·10^-6 1,8·10^-7 1,8·10^-7 1,8·10^-7 1,8·10^-7 12 Марганец (Mn) 1·10^-6 1,2·10^-8 1,2·10^-8 1,2·10^-8 1,2·10^-8 13 Медь (Сu) 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 14 Мышьяк (As) 5·10^-6 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 15 Натрий (Na) 1·10^-5 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 16 Никель (Ni) 3·10^-7 9,2·10^-8 9,2·10^-8 9,2·10^-8 9,2·10^-8 17 Свинец (Pb) 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 18 Серебро (Ag) 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 19 Сурьма (Sb) 5·10^-7 1,3·10^-6 1,3·10^-6 1,3·10^-6 1,3·10^-6 20 Титан (Тi) 5·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 21 Фосфор (Р) 3·10^-6 6,9·10^-7 6,9·10^-7 6,9·10^-7 6,9·10^-7 22 Хром (Cr) 3·10^-7 3·10^-7 3·10^-7 3·10^-7 3·10^-7 23 Цинк (Zn) 1·10^-6 1·10^-6 1·10^-6 1·10^-6 1·10^-6 24 Общая сера (S) 1·10^-4 1·10^-5 1·10^-5 1·10^-5 1·10^-5 25 Хлориды 5·10^-5 4·10^-5 4·10^-5 4·10^-5 4·10^-5 26 Вещества, восстанавливающие KMnO₄
(в пересчете на О) 4·10^-4 3·10^-4 3·10^-4 3·10^-4 3·10^-4 27 Остаток после прокаливания 5·10^-4 2·10^-4 2·10^-4 2·10^-4 2·10^-4 28 вода 2·10^-4 1,5·10^-4 2·10^-4 3·10^-4 4·10^-4

ТАБЛИЦА 9. Возможность получения фтороводородной кислоты после многократного использования фторидов калия № Оп Получено фтороводородн. кислоты, масса, г Концентр., % % Оп. Получено фтороводородн. кислоты, масса, г Концентр., % 47 245 59,78 53 248 59,68 48 246 59,35 54 234 57,26 49 249 59,83 55 250 60,0 50 236 57,62 56 236 57,62 51 244 59,0 57 247 59,51 52 220 54,45 58 239 58,15

ТАБЛИЦА 10. Состав полученной фтороводородной кислоты №
п/п Массовая доля примесей,
% не более Требуется Оп. №
47÷55 Оп. №
56 Оп. №
57 Оп. №
58 1 Алюминий (Al) 3·10^-6 210^-7 210^-7 210^-7 210^-7 2 Барий (Ва) 2·10^-6 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 3 Бор (В) 3·10^-7 1,5·10^-7 1,5·10^-7 1,5·10^-7 1,5·10^-7 4 Висмут (Вi) 2·10^-6 2·10^-6 2·10^-6 2·10^-6 2·10^-6 5 Железо (Fe) 2·10^-6 1,8·10^-8 1,8·10^-8 1,8·10^-8 1,8·10^-8 6 Золото (Au) 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 7 Калий (K) 1·10^-5 1,9·10^-6 1,9·10^-6 1,9·10^-6 1,9·10^-6 8 Кальций (Са) 5·10^-6 5,5·10^-7 5,5·10^-7 5,5·10^-7 5,5·10^-7 9 Кобальт (Со) 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 10 Кремний (Si) 1·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 1·10^-3 11 Магний (Mg) 1·10^-6 1,8·10^-7 1,8·10^-7 1,8·10^-7 1,8·10^-7 12 Марганец (Mn) 1·10^-6 1,2·10^-8 1,2·10^-8 1,2·10^-8 1,2·10^-8 13 Медь (Сu) 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 14 Мышьяк (As) 5·10^-6 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 15 Натрий (Na) 1·10^-5 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 16 Никель (Ni) 3·10^-7 9,2·10^-8 9,2·10^-8 9,2·10^-8 9,2·10^-8 17 Свинец (Pb) 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 5·10^-7 18 Серебро (Ag) 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 1·10^-7 19 Сурьма (Sb) 5·10^-7 1,3·10^-6 1,3·10^-6 1,3·10^-6 1,3·10^-6 20 Титан (Тi) 5·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 2·10^-7 21 Фосфор (Р) 3·10^-6 6,9·10^-7 6,9·10^-7 6,9·10^-7 6,9·10^-7 22 Хром (Cr) 3·10^-7 3·10^-7 3·10^-7 3·10^-7 3·10^-7 23 Цинк (Zn) 1·10^-6 1·10^-6 1·10^-6 1·10^-6 1·10^-6 24 Общая сера (S) 1·10^-4 1·10^-5 1·10^-5 1·10^-5 1·10^-5 25 Хлориды 5·10^-5 4·10^-5 4·10^-5 4·10^-5 4·10^-5 26 Вещества, восстанавливающие KMnO₄
(в пересчете на О) 4·10^-4 3·10^-4 3·10^-4 3·10^-4 3·10^-4 27 Остаток после прокаливания 5·10^-4 2·10^-4 2·10^-4 2·10^-4 2·10^-4 28            

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Для получения чистого фторида водорода и/или фтороводородной кислоты из неочищенного фторида водорода используют полигидрофториды калия. Способ проводят в две стадии. На первой стадии при температуре -10°С конденсируют неочищенный фторид водорода с низшим полигидрофторидом калия. Затем нагревают до 60°C, выдерживают при этой температуре в течение 8 часов и получают высшие полигидрофториды калия. На второй стадии высшие полигидрофториды калия подвергают разложению, нагревая до 100-155°C с получением чистого фторида водорода и низшего полигидрофторида калия. Чистый фторид водорода отгоняют и собирают и/или поглощают дистиллированной водой с получением фтороводородной кислоты. Полученный на второй стадии низший полигидрофторид калия может быть использован на первой стадии многократно, что не отражается на чистоте получаемого продукта. Изобретение позволяет упростить получение чистого фторида водорода. 1 з.п. ф-лы, 10 табл., 52 пр.

1. Способ получения чистого фторида водорода и/или фтороводородной кислоты из неочищенного фторида водорода с использованием фторидов калия, отличающийся тем, что используют полигидрофториды калия, при этом способ проводят в две стадии:
- на первой стадии при температуре -10°С конденсируют неочищенный фторид водорода с низшим полигидрофторидом калия, затем нагревают до 60°C, выдерживают при этой температуре в течение 8 часов и получают высшие полигидрофториды калия,
- на второй стадии полученные высшие полигидрофториды калия подвергают разложению, нагревая до 100-155°C с получением чистого фторида водорода и низшего полигидрофторида калия, чистый фторид водорода отгоняют и собирают и/или поглощают дистиллированной водой с получением фтороводородной кислоты.

2. Способ по п. 1 или 2, при котором на первой стадии используют полученный на второй стадии низший полигидрофторид калия.