Способ получения кремнефторида аммония Советский патент 1980 года по МПК C01B33/10 

.. . . -..-.. Изобретение относится к области получения соеданений фтора и может быть использовано для получения кремнефторйда аммония. Существующие способы получения кремнефторйда аммония основаны, преимущественно, на использовании в качестве .сырья кремнефтористоводороднрй кислоты или на непосредственной абсорбции газов, содержащих четырех фтористы| кремний, растворами солей аммония Известен способ получения кристаллического кремнефторйда аммония, основанный ret аммонизавди кремнефтористоводородной кисло ты, содержащей примесь двуокиси кремнюг, .фторидом аммония 1ФИ нагревании 1. Однако, данный способ получения кремнефторйда аммония имеет ряд недостатков: 1)способ не может быть использован для непосредственной переработки фторсодержащих газов на кремнефторид аммония; 2)кристаллизатшя кремнефторйда аммония из раствора происходит в результате вакуумной кристаллизации или упарки раствора; 3)тфименение в качестве абсорбента раствора фторида аммония - токсичного и коррозионно активного реагента; 4)относительно невысокий выход щ)одукта. Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения кристаллического кремнефторйда аммония, заключающийся в том, «ПО четыретфтористый кремний абсорбируют . из отходяидах газов гфоизводства суперфосфата водЕШм pacTBqraM, содержащим фторид аммония 2. АбсорблфуеАШЙ четырехфторйстьш кремний взаимодействует с фторидом аммония, образуя кремнефторид аммония: SiF4 2NH4F - (NN4)2 StFe .Насыщенный крекшефторидом аммония раствор направляют на осаждение и кристаллизацию кремнефторйда аммония. Кристаллический продукт отделяют, cjnuiaT, а к маточному раствору добавляют аммиак в целях чхтичного гидролиза содержащегося в нем кремнефторйда аммония во фторид аммония: (NH4)2SiF6+4NH3+4H2O- 6NH4F+Si(OH)4 Аммиак добавляют таким образом, чтобы гйдролизовалось 25-40% находящегося в растворе кремнёфтррйда аммония. Выделявшуюся в процессе гидролгоа колло йд|и&ную двуокись кремния отделяют, а раствор направляют на абсорбцию четырехфторис-, ipro к; емния; -.-..--- ..-..„. Однако существующий способ обладает рядом недостатков:.:. 1)использование токсичного и коррозионио akttiBHoro реагента - водного раствора фторида и крёмнефторкда аммония; 2)необходимость отделения коллоидальной плохо фильтрующейся двуокиси кремния; 3)невысокая эффективность процесса абсорбции и, следовательно, и небольщой выход продукта и невысокое качество; 4)исключается возможность использования HiokokomieHTpHpoBaHHbix по SiF4 газов; 5)применение дефицитного дорогостоящего реагента - NH4F. Целью настоящего изобретения является уве личение выхода про . Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе кремнефторид аммория получают в результате абсорбции газообразного четырехфтористого кремния 5-30% раствором мочевйш в органическом растворителе - этил гликоле, а выделение кремнефторида аммония ведут при температуре IIO-I OC с последующей фильтрацией и сущкой продукта. Отличиями способа является применение нового .абсорбента и режим выДйгенгег Кремнефторида аммония. В процессе абсорбции не происходит образования кремнефтористоводородной кислоты и не выделяется двуокись кре ния. Абсорбируемый четьфехфтористый кремний взаимодействует с мочевиной, образуя координационное соединение мочевины с четырехфтористым йремнием. Абсорбенг содержит от 5 до 30% мочевины Применение абсорбционных растворов, содержа щий менее 5% мбчевйкы едёт к снижению эффективности процесса абсорбции. При повыШенньтх концентрациях (более 30%) мочевины в абсорбенте увеличивается вязкость раствора, что затруДня:ет ведение процесса аёсорёйЩ. Используемые газы имеют температуру 40-60 0 Поэтому Процесс абсорбции Проводят в .чтом температурном интервале, хотя процесс идет и при других температурах, в зависимости от температур отходящих газов лимитирующих производств. О насыщении абсорбента соединениями фтор Можно судить по некоторому эагустеванию раствора и по увеличению коноцентргвдий фтора в поглотительных сосудах, установленных посл реактора. Для выделения кремнефторида аммония из насытце1шых четырехфтористым кремнием растворов необходимо нагревание раствора.При температуре ниже 110°С наблюдается выделение осадка кремнефторида аммр.ния (размер кристаллов составляет 100 мк), но выход продукта. невысок. При нагревании абсорбционного раствора выше 120° С происходит обильное выпадение осадка( размер кристаллов 200 MI но наблюдаются потери аммиака из раствора. Поэтому для того, чтобы обеспечить высокий выход продукта и получить кристаллы размером 100200 мк,необходимо процесс нагревания абсорбционного раствора вести в интервале температур 110-120°С. Указанный интервал температур является оптимальным. Кристаллический кремнефторид аммОния отделяют центрифугированием, промывают ацетоном и сушат. Маточный раствор снова направляют на стадию абсорбции. Для получения кремнефторида аммония по предлагаемому способу можно использовать низкоконцентрированные по SiF4 газы. Пример. Через 5%-ньш раствор мочевины в этиленгликоле пропускают 180 л газовозд}тцной смеси, имеющей температуру 60°С и содержащую 15 8г Г/л (20,5 мг 51р4/л), 30 г насыщенного соединениями фтора раствора, содержащего 9% F, нагревают До температуры 110°С и выдерживают при этой температуре. Выпавший осадок отделяют центрифугированием, промывают ацетоном и сушат. Размеры кристаллов 100-200 мк. Выход 4,12 г кремнефторида аммония. Маточный раствор, соде ржащий 0,6 F, снова шправляюг на стадию абсорбции четырехфтористото кремния. Найдено; F 64,1; Si 15,9; N 15,6; Вычислено: F 64,04; Si 15,7; N 15,7., Пример 2. Через 20%-ный раствор мочевинь в этиленгликоле прог скают 190л. газовоздзтыной смеси, имеющей температуру 60°С и содержащей 15 мг Г/л (20,5 мг SiF4/л), 30 г насьпценного раствора, содержащего 9,8% F, нагревают го температуры 120° С и вьщерживают при этой температуре. Выпавший осадок отделяют центрифзттярованием, промывают ацетоном и сушат. Размеры кристаллов 180-200 мк. Выход 4,84 г. Маточный раствор, содержащий 0,6% F, направляют на абсорбцию. Вычислено: F 64,1; Si 15,8; fsl 15,7; . Найдено: F 64,04; Si 15,7; N 15,7; Пример 3./Через30%-ный раствор мочевины в этиленгликоле пропускают 196 л газовоЭдушной смеси, имеющей температуру 60°С и содержащей 15 мг Г/л (20,5 мг SiF4/n), 30 г насыщенного раствора, содержащего 9,8% F нагревают дотемпературы 120°С и выдерживают при этой температуре; Выпавший осадок : отделящ центрифугированием, промывают ацетоном и сушат. Размеры кристаллов 180-200 мк Выход 4,48 г. Маточный раствор, содержащий 0,6% F направляют на абсо)бцшо.

Вычислено: F 64,1; Si 15,8; N 15.7;

Найдено: F 64,04; Si 15,7; N 15,7;

Использование предлагаемого способа получения кремнефторида аммония обеспечивает по сравнению с существующими способами следую щие преимущества:

1.Возможность использования нетоксичного раствора мочевины в этиленглнколё в качестве абсорбента.

2.Возможность использования для получения кремнефторида аммония низкоконцектрированных по SiF4 газов.

3.Исключение промежуточных стадий щ оцесса (упарка, отделение коллоидной двуокиси кремния и т.д.).

4. В связи с высокой эффективностью процесса абсорбции, качество продукта ул)пшгаегся.

Формула изобретения

Способ получения кремнефторида аммония путем поглощения четырехфтористого кремния абсорбентом, вьщеления кремнефторида аммония из раствора, фильтрации и сушки, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода продукта в качестве абсорбента используют раствор мочевины концентрации 5-30% в этиленгликоле, а ;выдепеш1е кремнефторнда аммония ведут при температуре 110120°С.

Источники инфсфмации, гфинятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 351789, кл. С 01 В 33/10, 5.11.69.

2.Патент ПНР N 43660, кл. 12 J 38/04, 05.11.58 (прототип).