Способ получения кремнефтористого аммония Советский патент 1985 года по МПК C01B33/10 

а а Изобретение относится к способу получения кремнефтористого аммония, используемого в производствах строительных материалов, плавиковой кислоты, фторирования воды, а также в качертве антисептика древесных и кожаньсх изделий. Известен способ получения кремнефтористого аммония путем нейтрализа ции кремнефтористоводородной кислоты аммиаком ГО Аммонизированный раст вор предварительно охлаждают до и подвергают кристаллизации, а затем на центрифугах разделяют маточный раствор и кремнефторйстый аммоний, который отправляют потребителю. Полученщ 1й маточный раствор направляют вновь на стадию абсорбции газов, Недостатками способа являются мно гостадийность, высокая влажность готового продукта (7-9% ), образова ние больших количертн маточных растворов (до 10 т на 1 т готового продукта) i затраты электроэнергии на охлаждение раствора. -Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является способ получе ния кремнефтористого аммония, включающий нейтрализацию кремнефтористоводородной кислоты аммиаком и обезво живания продукта. Способ включает нейтрализацик кремнефтористоводородной кислоты аммиачной водой; упарку аммонязированногр раствора; охлаждение; кристаллизацию; осаждение продукта и центрифугирование. Температура обезвоживания на стадии vnapKH составляет 85-t10 С, на стадии центру:фугирования - 20-30°С. Недостатком способа является получение готового продукта с большим содержанием в нем SiO (5-6 мае Л и воды (до 3% HjO), Кроме того, полyчae Ый продукт имеет малую дисперсность - остаток на сите 0,124 мм составляет 85-90% от общего количества, что ограяичивает область его применения в ряде производств в стекольном, при антисептировании, в обработке мбховьяс изделий и др. Способ многостадиен и сложен в технологическом отношении. Присутствие значительного количества гелеобразяой двуокиси кремния (до 2-5%) в маточном растворе исключает возможность в дальнейшем использовать его в производстве, поэтому маточный раствор, содержащий до 25% кремиефтористого аммония, сбрасывают в шламонакопитель, что приводит к потерям продукта. Цель изобретения - снижение содержания двуокиси кремния в готовом продукте, повышение дисперсности и увелиение выхода продукта, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения кремнефтористого аммония, включ ющему нейтрализацию кремнефтористоводородной кислоты аммиаком и обезвоживание раствора, обезвоживание ведут в кипящем слое инертного материала при 120-180С и скорости псевдоожкжения 855-5,0 м/с. Способ включает следующие стадии. Кремнефторнстоводороднзпо кислоту нейтрализуют аммиаком или аммиачной водой до рН 3, а затем нейтрализоваиньй раствор (раствор кремнефтористого аммония) обезвоживают. Обезвоживание проводят в кипящем слое инертного материала .(корунда) при 120-180°С (температура топочных газов 300- 500°С) и скорости псевдоО7хсижения 3,3-5 . Раствор кремнефтористого аммония диспергируют на слой воздухом давлением 3-5 атм. При получении кремнефторис/ого аммония определяющую роль в процессе играет стадия обезвоживания про- . дукта вследствие свойств самого продукта - низкая температура разложения. Поэтому эту стадию нужно проводить в четко определенном температурном режиме. Кроме того, необходимо создать условия обезвоживания, позволяющие исключить образование маточных растворов. В предлагаемом способе ДЛЯ обезвоживания применяют кипящий слой со строго ограниченным режимом. Кипящий слой позволяет ликвидировать маточные растворы и обез- водить продукт до 0,5% влаги, исключив разложение продукта, Целесообразность выбранных температурных режш-iOB ведения процесса обезвоживания раствора кремнефтористого аммония в кипящем слое проиллюстрирована в табл. 1, Скорость псевдоожижения во всех опытах составляла 4,5 м/с. Как видно из данных, представленных в табл. 1 при температуре обезвожи- вания выше 180°С наблюдается перегрев сухих частиц кремнефторис.того ar iMoния, что приводит к образованию дополнительного количества SiO и фтористого аммония. Тем самым, резко возрастает содержание SiO, в гото, вом продукте. В то же время при температуре обезвоживания ниже 120°С наблюдается образование агломерацион ных фракций, вызванных недостатком тепла в момент попадания жидких диспергированных частичек в кипящий слой, что повышает количество крупной фракции в готовом продукте остаток кремнефтористого аммония на сите 0,124 мм возрастает и превьшга- jt ет 9%, требуемые для применения его в качестве антисептика и в стекольной промьппленностй. Целесообразность выбранного интер вала скоростей псевдоожижения на качество получаемого продукта объясняется данными, представленными в табл. 2, полученными при температуре обезвоживания 120(температура топочных газов 300°С), Как видно из данных табл. 2, при увеличении скоростей псевдоожижения наблюдается снижение в готовом продукте крупной фракции (остаток КФА на сите 0,124 мм уменьшается), которое происходит от разрушения агломерационных фракций за счет воздействия частичек корунда. Однако при скорости псевдоожижения более 5 м/с наблюдается резкое увеличение количества частичек инертного материала в готовом продукте за счет динамического истирания корунда. При низких скоростях псевдоожиже ния наблюдается неустойчивое кипение и нертного материала и, как следствие этого, провал корунда вместе с продукте в подрешеточное пространство что приводит к постепенному увеличе .-„г нию гидравлического сопротивления газовоздзппного тракта и термическомУ разложению продукта в нем на SiOj и , Кроме этого, при неустойчивом кипении с понижением скорости псевдоожижения (ниже 3,5 м/с) в гото вом продукте резко псшкжается количество высокодисперсных частиц, что объясняется не только понижением динамического истирания сухого продукта, но и образованием большого количества агломерационных фракций. В табл. 3 приведены результаты опытов, проведенных при различных температурах обезвоживания и скоростях псевдоожижения. Как видно из табл. 3, при проведении процесса с выходом значения скорости псевдоожижения или температуры обезвоживания за пределы предлагаемых интервалов происходит, недопустимое ухудшение качества про- . дукта (дисперсность, количество SiO, в готовом продукте и количест- во корунда в нем); прИсоблюдении режима остаток на сите 0,124 мм не превышает 9%, количество SiOj в готовом продукте сокращается, а количество корунда в нем не превышает 1,5%. Пример 1. В реактор подают 20%-ную кремнефтористоводородную кислоту в количестве 2 т/ч и 20%-ный водный раствор аммиака в количестве 0,47 т/ч. Полученный 16,7%-ный раствор кремнефтористого аммония в количестве 2,969 т/ч диспергируют воздухом давлением 3,8 атм в количестве 300 нм/ч в кипящий слой инертного материала (корунда). Обезвоживание продукта осуществляют топочными газами, взятыми в количестве 22770 нм /ч с температурой при скорости псевдоожижения 3,5 м/с. Температура обезвоживания составляет , Получают 490 кг готового продукта, что составляет 99% от общего количества кремнефтористого аммония. Продукт содержит,%: SiO,| 2; корунд 1,3%; остато.к КФА на сите 0,124 мм 8,3, влажность продукта 0,5. Пример 2,В реактор подают 20%-ную кремнефтористоводородную кислоту в количестве 2 т/ч. и 10%-ный водный раствор аммиака в количестве 0,94 т/ч. Полученный 16,7%-ный раствор кремнефтористого аммония в количестве 5.95 т/ч диспергируют воздухом давлением 4,2 атм в количестве 520 в кипящий слой инертного материала. Обезвоживание продукта осуществляют топочными газами, взятыми в количестве 27854 с температурой 400°С при скорости псевдоожижения 4,2 м/с. Температура обезвоживания составляет . В результате получают 980 готового продук (997 от общего количества кремнефтористого ), с одержащего, %: SiOj 3,2; корунда 1,3; остаток КФА на сите 0,124 мм 6,2; влажность продукта- 0,5, Пример 3. В реактор подают 22%-ную кремнефтористоводородную кислоту в количестве 6 т/ч и 25%-ный водный раствор аммиака в количестве 1,25 т/ч. Полученный 22,5%-ный раствор кремнефтористого аммония в количестве 7,248 т/ч диспергируют воздухом с температурой и давлением 5 атм в кипящий слой инертного материала. Под слой корунда подают топочные газы в количестве 30000 нм/ч с температурой 500С при скорости псевдоожижения 5 м/с. Температура обезвоживания составляет 180С. В результате получают 1,61 т/ч кремнефтористого аммония (99% от общего количества кремнефтористого аммония), co3 epжaщeгo, %: SiOj 2,5; корунд 114 66 1,35; остаток на сите 0,124 мм 5,8; влажность продукта 0,5. Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет получить вьгсокодисперсный продукт (остаток на сите 0,124 мм не превьплает 9%), что дает возможность использовать его в стекольной промьшшенности и в качестве антисептика; содержит небольшое количество SiOj 2-4% и влаги 0,5% Кроме того, способ прост в технологическом отношении - две стадии (нейтрализация и сушка) вместо пяти, а также позволяет полностью избежать образования маточного раствора и вместе с ним ликвидировать потери продукта, что увеличивает выход до 98,5-99%.

СПОСОБ ПОЛУЧЕШ Я КРЕМНЕФТОРИСТОГО АММОНИЯ, включающий нейтрализацию кремнефтористоводородной кислоты аммиаком и обезвоживание продукта, отличающийся тем, что, с целью снижения в нем содержания двуокиси кремния, повышения дисперсности и увеличения выхода продукта, обезвоживание ведут в кипящем слое инертного материала при температуре 120-180 С и скорости псевдоожижения 3,5-5 м/с.

Количество SiOj в гото1,9 2 вом продукте, % Остаток КФА на сите 9,8 6,5 0,124 мм, % Количество корунда в готовом продук1,2 1,2 1,2 1,3 те. % Остаток КФА на сите 0,124 мм, % 12 10,2 9,5 8,3 Количество SiOj в готовом продукте, % 6,7 4,3 4,1 2,0 3,0 3,2 3,3 3,4 6,5 7,2 6,3 6,2 5,9 5,8 5,9 6,2 1,3 1,4 1,4 2,3 2,4 3,2 7,8 6,5 6,1 5,9 5,4 5,0 1,9 1,8 2,0 1,9 1,7 1.,9

Температура обезвоживания, С

Продолжение табл. 3