СПОСОБ ОЧИСТКИ ФТОРИСТОВОДОРОДНОГО ГАЗА Советский патент 1935 года по МПК C01B7/19 

При производстве плавиковой кислоты из плавикового шпата и купоросного масла обычно получают газ, сильно загрязненный примесями SiF₄ и H₂SO₄.

Поэтому получаемая на существующих установках техническая плавиковая кислота загрязняется примесями серной кислоты (до 10-15%) и кремнефтористоводородной. При переработке стандартного плавикового шпата примесь H₂SiF₆ составляет около 50% по отношению к HF.

В настоящее время известны способы очистки только готовой кислоты. Из них наибольшего внимания заслуживают способы очистки кислоты содой и фтористым натром, получившие применение в заводских условиях. Первый способ применим для очистки слабой кислоты крепостью до 30-35%, второй - крепкой кислоты от 35% и выше.

Оба способа сопряжены с большими потерями HF, очень неприятны с точки зрения техники безопасности, вызывают загрязнение очищенной кислоты Na; примесь серной кислоты полностью остается в “очищенной” кислоте. Образующийся в качестве побочного продукта высокопроцентный кремнефторнатрий (до 98-99% Na₂SiF₆) требуется в сравнительно небольших количествах для промышленных целей, в сельском же хозяйстве (борьба с вредителями) он не применим вследствие высокой стоимости. Возможность приготовления этим способом других солей, на которые в настоящее время имеется спрос, отсутствует. В то же время примеси H₂SiF₆ и H₂SO₄ резко снижают качество фторидов, изготовленных из технической кислоты, делая их совершенно непригодными для промышленных целей (криолит для алюминиевой промышленности, фтористый натрий для производства металлического натрия и др.). То же можно сказать относительно крепкой технической кислоты.

Предлагаемый метод последовательной абсорбции газов плавиковых печей предусматривает получение непосредственно из газов технической кремнефтористоводородной кислоты и очищенной фтористоводородной.

По литературным данным температура кипения SiF₄ (-90°). Однако, свойства SiF₆′′, находящегося в водном растворе, резко отличны от свойств безводного SiF₄. Рассматривать водный раствор H₂SiF₆, как смесь 2HF+SiF₄, в корне неверно. Вопреки предположениям, в основу которых положены температуры кипения HF (+19°) и SiF₄ (-90°) фтористый кремний из смеси растворов H₂SiF₆ и HF удаляется с значительно большим трудом, нежели HF.

Лабораторные исследования равновесия системы HF-H₂SiF₆-H₂O показали, что при небольших количествах H₂SO₄, независимо от исходных концентраций HF и H₂SiF₆, при t°∞100° и атмосферном давлении равновесие смещается в сторону образования кислоты состава

HF→0%

H₂SiF₆→40%

Н₂О→60%

т.е. HF в этих условиях практически нерастворим.

На основании выше изложенного, метод последовательной абсорбции осуществляется следующим образом. Газы плавиковых печей, имеющие температуру 100-120°, поступают в абсорбер. Навстречу газам движется подогретая до 70-80° вода. Температура образующейся кислоты, по мере прохождения по абсорберу, постепенно повышается до 100° за счет физической теплоты газов, теплоты растворения H₂SiF₆, а также путем подогрева глухим паром давления 1 атм. Количество подаваемой на питание воды регулируется с таким расчетом, чтобы обеспечить получение 30-40% H₂SiF₆. В этих условиях HF, первоначально абсорбированный водой, по мере растворения новых порций H₂SiF₆ будет вытесняться и удаляться из абсорбера. Почти вся серная кислота в этих условиях будет абсорбирована и, следовательно, газ, выходящий из абсорбера, будет содержать только HF, который может быть абсорбирован в обычных условиях. Степень очистки газа будет, очевидно, определяться конструкцией и количеством ступеней поглощения абсорбера-очистителя.

Опытные работы, проведенные в полузаводском масштабе в несколько иных температурных условиях, показали, что при температуре в 50-70° получается кислота, содержащая

Очищенный таким образом газ поступал на абсорбцию. Полученная кислота имела состав:

При повышении температуры в очистителе на несколько градусов отношение увеличивается и, следовательно, степень очистки улучшается. При понижении температуры, наоборот, это отношение уменьшается.

Предлагаемый метод является результатом работ, проделанных в лаборатории и на полузаводской установке.

Способ очистки фтористоводородного газа посредством промывки водой, отличающийся тем, что промывку ведут при температуре воды в 70-100°.