Способ получения бифторид-фторида аммония Советский патент 1991 года по МПК C01C1/16 

Изобретение относится к технологии получения неорганических соединений, а именно к способу получения бифторид-фто- рида 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 увеличение скорости фильтрации.

Сущность способа заключается в следующем.

Одной из наиболее продолжительных стадий процесса получения бифторид-фто- рида аммония является отделение диоксида кремния от раствора фторида аммония фильтрованием. Эффективность (интенсивность) работы фильтровального оборудования во многом определяется размером и однородностью частиц твердой фазы в суспензии. При проведении нейтрализации исходной кислоты при непосредственном взаимодействии кремнефтористоводород- ной кислоты и/или раствора кремнефтори- стого аммония первоначально в специальном смесителе образуется раствор, обладающий высокой степенью пересыщения по диоксиду кремния. В результате этого идет образование неустойчивых агрегатов из 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

о

о а

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 суспензии до необходимого. Но наиболее целесообразным является варьирование соотношения компонентов, их концентраций41 температур на стадии нейтрализации так, чтобы уже после стадии нейтрализации получалась суспензия с заданным соотношением Т:Ж.

При снижении содержания жидкой фазы е суспензии 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 суспензии скорость агрегации падает вследствие уменьшения активной концентрации аммиака в растворе, что приводит к образованию большого количества мелких затравочных кристаллов.

Пример1.В реактор с мешалкой и охлаждающей рубашкой непрерывно поступает 100 кг/ч 25%-ной кремнефтористово- дородной кислоты, 45 кг/ч конденсата сокового , содержащего 18,0% МНз, а также 11,25 кг/ч жидкого аммиака. Суммарное поступление реагентов 156,15 кг/ч. В реактор такж j подается суспензия с соотношением . 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% NH3.0,1% 5Ю2и 14,95 кг/ч влажного осадка. Скорость фильтрации 17,15 кг/м2 ч. Полученный раствор поступает на упарку, которую ведут под вакуумом при 140°С. При этом получают 32,6 кг/ч готового плава, содержащего 65% NH4HF2, 26,5% NH4F, 1,5% (МН4)251Рби7,0% НаО.

Пример 2. В реактор поступает 100 кг/.ч 10%-ной кремнефтористово- дородной кислоты и 42,5 кг/ч 20%-ной аммиачной воды. Сюда же подается

суспензия кремнегеля с в количестве 2565 кг/ч, кратность циркуляции 18. Температура нейтрализации 35°С. Полученная суспензия делится на две части: 142,5 кг/ч суспензии, содержащей 10,8%

0 NH/iF, 1% NH3 и 2,93% Si02. поступает на фильтрацию, а остальная часть возвращается на нейтрализацию. В результате фильтрации получают 135.7 кг/ч раствора, содержащего 11,1% NH4F, 1% МНз и 0.1%

5 SlOz. а также 6.8 кг/ч влажного осадка. Скорость фильтрации 16,3 кг/м2 ч. Полученный раствор поступает на упарку, которую ведут под вакуумом при 160°С. В результате получают 12,61 кг/ч готового плава, содержа0 щего 75.0% . 18,5% NH4F, 3.0% (МН4)2 SjR, и 3,5% Н20.

П е р 3, В реактор поступает 100 кг/ч 18%-ной кремнефтористоводородной кислоты и 57,3 кг/ч 25%-ной аммиачной во5 ды. Сюда же подается 1573 кг/ч суспензии кремнегеля с . Кратность циркуляции 10. Температура нейтрализации 28°С. Полученная суспензия делится на две части: 157-3 кг/ч суспензии, Содержащей 17,64%

0 MH4F, 1% NHs и 4,77% SI02, поступает-на фильтрацию, а остальное количество возвращается на нейтрализацию. В результате фильтрации получают 145 кг/ч раствора, содержащего 18,54% . 1,0% NHs. 0.1%

5 Si02, 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,

0 содержащего 70,5% NH4HF2, 22,7% NHoF. 1,8%(NH4)2SiF6, 5,0% Н20.

Во всех примерах Т:Ж в суспензии, полученной после нейтрализации, соответственно содержанию Т:Ж в циркулирующей

5 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

0 кремнегеля с Т:Ж 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% , по5 ступает на фильтрацию, а остальное количество возвращают на нейтрализацию. В результате фильтрации получают 135.7 кг/ч растаора, содержащего 11.1% NH4F, 1% МНз и 0,1 % SI02. а также 6,8 кг/ч влажного осадка. Скорость фильтрации 16,3 кг/м г ч

Полученный раствор поступает на упарку, которую ведут под вакуумом при 160°С. В результате получают 1261 кг/ч готового плава, содержащего 75,0% NhUHFs, NH4F. 3,0% (NHv)tSlFe и 3.5% Н2р.

Пример 5. В реактор поступает 106,8 кг/ч раствора, содержащего 10,1% HaSiFe. 8.3% (NH4) и 50.5 кг/ч 25%- ной аммиачной воды. Сюда же подается 1573 кг/ч суспензии кремнегелясТ:Ж 1:20. Кратность циркуляции 10, температура 28° С. Полученная суспензия делится на две части: 157.3 кг/ч суспензии, содержащей 17,64% NH4F. 1 % МНзи4.77 SI02. поступает на фильтрацию, а остальное количество возвращается на нейтрализацию. В результате фильтрации получают 145 кг/ч раствора, содержащего 18,54% NH4F, 1,0% МНз, 0,1% SI02. а также 12,63 кг/ч влажного осадка. Скорость фильтрации 17.0 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% MH4.HF2, 22,7%.NH4F, 1.8%(NH4), 5,0% Н20.

Пример 6. В реактор поступает 100 кг/ч раствора, содержащего 25% HaSiFe и 10% ( SiFe. Сюда же со стадии фильтрации подается 82,5 кг/ч раствора фторида аммония, содержащего 28,1 % NH4F, 1,05% МНз 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 . Кратность циркуляции 1:5. Полученная суспензия, содержащая 26.0%. МНз 1,0% SI02 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 26.3%, МНз 1.05%, S102 0.1% и 28,7 кг/ч осадка. Скорость фильтрации 17,7 кг/м2 ч. 82,5 кг/ч фильтрата направляют на стадию нейтрализации для создания необходимого соотношения Т:Ж, остальное количество раствора поступает на выпарку, которую ведут при 145°С. 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 нейтрализации жидкого аммиака до необходимо с количества.

В табл. 1 приведена зависимость чоро сти фильтрации от соотношении «рр,ой ь,

жидкой фаз в циркулирующее суспензии диоксида кремния в растворе ф ормда аммония. Кратность циркуляции 1:10

Как видно из табл 1, соотнесение .А

Б суспензии должно быть .(Л 5. tw при снижении доли - 4, на 1 ч. т вердой фазы образ -; .. ная суспензия, а при увеличении доли х пдкой фазы более 33 ч. на 1 ч. твердой фазы образуется много мелких частиц кремнегеля.В обоих случаях скорость фильтрации падает.

В табл 2 приведена зависимость с,оро сть фильтрации и энергозатрат от кратности

циркуляции суспензии ( 20)

Из табл 2 следует, что при снижении. кратности циркуляции ниже 3 происходит снижение скорости фильтрации, так как .он- центрация аммиака при этом достигает поо

дельных значений, что приводит к образованию мицелобраэных неустойчивых структур кремнегеля, забивающих фильтро вальную ткань, что естественно ухудшает условия фильтрацией Увеличение кр.э-то

сти циркуляции свыше предельного значе ния нецелесообразно, так как скорость фильтрации остается постоянной, но прч этом увеличиваются энергетические затра ты.

В случае необходимости получения

кристаллического бифторид-фторида аммония плав охлаждают

Изобретение позволяет увеличить скорость фильтрации диоксида кремния с 7 до

16,3-17.5 кг/м2 ч.

Формула изобретения Способ получения бифторид-фторида аммония, 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, отличающ и и с я тем, что, с цепью увеличения скорости фильтрации, нейтрализацию осуществляют 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.

Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к получению бифторида-фторида аммония, используемого для получения фтористого водорода и других фторсоединений. Кремнефтористо- водородную кислоту и/или кремнефтори- стый 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 бифторида- фторида 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,

Табл ица2