Способ получения фтористого калия Советский патент 1981 года по МПК C01D3/02 

Изобретение относится к способам получения неорганических фтористых солей и может быть использовано для получения фтористого калия безводного как технического, так и реактивно квалификации. Известен способ получения фтористого калия путем взаимодействия хлористого калия и кремнефтористоводородной кислоты по реакции i % +4КОН- 6KF+S i . Получают безводный продукт с выходом 99% Игсодержанием основного BeiqecTsa 99,7%. Однако данный способ обладает недостаточно высоким выходом продукта и наличием сложной операции полного отделения образующейся двуокиси крем ния от продукта. Известен также способ получения фтористого калия путем взаимодействия 10-20% раствора гидроокиси калия с газообразным фтористым водог родом . В реактор-нейтрализатор заливают дистиллированную воду, на него устанавливают барабан с едким кaлиeм, в отверстие его вставляется форсунка и циркуляцией дистиллированной воды насосом щелочь вымывают до концентрации 10-20%. Затем под слой раствора подают газообразный фтористый водород. Операцию вымывания щелочи и нейтрализации ее фтористым водородом производят несколько раз. Раствор (расплав) калия фтористого двухводного насосом подают в отстойник. Шлак периодически вымывают водой и сливают в канализацию кислых стоков. После отстоя раствор подают на фильтрацию на нутч-фильтр и собирают в сборнике. Расплав калияфтористого двухводного самотеком поступает на кристаллизацию в кристаллизатор барабанного типа, вращающийся в ванне. Хладоносителем в процессе кристаллизации является рассол с -15°С, подаваедай во вращающийся барабан. Температуру плава в ванне кристаллизатоa поддерживают в пределе 30-50°С зменением количества горячей воды, , одаваемой в рубашку ванны. Заристаллизовавшийся гшав калия фтоистого двухводного ножами срезают с поверхности барабана и по лотку одают на отжим в центрифугу. Пере-г ив из ванны кристаллизатора осуществляют в емкость, откуда насосом расплав возвращают в сборник. аточный .раствор после отжима собирают в сборнике и насосом передают в- реактор, где вместе с дистиллированной врдой используют .для вымывания целочи. Получают готовый продукт KF-2H O, выход по HF 57%, по КОН - 54%. Чистота целевого продукта марки ч. - 98,5%, марки ч.д.а - 99,5%.

Недостаток этого способа - невозможность получения безводного целевого продукта, низкий выход продукта и длительность процесса (60 ч).

Цель изобретения - получение безводного продукта, повышение выхода продукта по КОН до 99,7%. по HF до 99,4% и сокращение времени процессадо 10-15 ч. г .

Поставленная цель достигается

предлагаемым способом получения фтористого калия, заключающимся во взаимодействии раствора гидроокиси калия с фтористым водородом и фильтрации полученного раствора, причем гидроокись калия берут с массовой долей 50-65%, взаимодействие ведут при 60-100°С и рН 7,5-9,5, а после фильтрации раствор упаривают досуха.

Верхний предел концентрации гидроокиси калия в водном растворе ограничивается его растворимостью в воде при температурах осуществления синтеза (49% при , 65% при ). Снижение содержания гидроокиси калия в растворе (менее 50. мае.уведет к значительному повьшению времени процесса. Верхний предел температуры ограничивается температурой кипения растворов, а нижний (не -менее 60°С) определяется фазовым составом , что осложняет возможность получения безводной соли. Ниже 60 С имеет еще место частичное образование кристаллогидрата. Увеличение количества образующейся водной соли, выпадающей из раствора в виде расплава, способствует понижению рН раствора в процессе нейтрализации. Более низкий рН раствора, чем 7,5, приводит (вследствие неравномерности смешения реагентов) и к частичному образованию фтористого калия кислого (KFHF), в результате чего снижается выход продукта. Поддержание рН в процессе нейтрализации и в конце реакции вьше 9,5 не является необходимостью (с точки зрения получения фтористого калия в виде безводной соли), кроме того, излишнее содержащее щелочи в растворе сокращает продолжительность работы катионитно фильтра до его регенерации. Осуществление катионитной очистки раствора перед направлением его в распылительную сушилку обеспечивает получение ооли весьма высокой чистоты, в том числе и полностью свободной от примеси гидроокиси калия.

Сушку продукта осуществляют при температуре не ниже 100°С, так как удаление кристаллизацио.нной воды из соли при температуре ниже 00°С (даже под вакуумом) весьма затруднено. Верхним пределом сушки является температура не выше 300-350 0, вьш1е которой имеет место значительная термическая диссоциация соли (КР)..

Пример .В емкость с дистиллированной водой загружают тверду гидроокись калия. Полученный водный раствор с массовой долей 64-65% проходит через фильтры, где отделяют механические примеси и центробежным насосом непрерывно подают в ферреактор, работающий в турбулентном режиме. Перед входом в ферреактор раст-; вор смешивают с фтористым водородом, подаваемым в виде жидкостиили газа. Перемешивание в реакторе осуществляют с помощью циркуляционного насоса. Теплоту, вьщеляющуюся S процессе реакции, отводят за счет тепла испаряющейся воды, которую вместе с примесью фтористого водорода конденсируют в обратных конденсаторах и возвращают в ферреактор.Температуру в ферреакторе поддерживают (за счет испарения воды и охлаждения потока в циркуляционном контуре) равной 95-100С. Остаточное давление в системе поддерживают при этом равными 450-760 мм рт.ст. Полученный раствор фтористого непрерывно отводят в реакторы.

работающие в непрерывном или циклично-непрерывном режиме. Температуру в реакторе поддерживают 95-1QO C и рН в пределе 8,5-9,0. рН корректируют введением фтористого водорода или раствора гидрокиси калия. Раствор с рН 8,5-9,0 проиходт фильтры, где отделяют нерастворимые и механические примеси, и поступает в сборник. Для получения безводной соли (фтористого

калия безводного) температуру в сборнике, поддерживают 95-100°С. Раствор из сборника циркуляционным насосом подают в испарительную сушилку. Рас- пыление и сушку осуществляют с помощью нагретого до 250-350°С воздуха.

Данные по выходу продукта в зависимости от массовой доли раствора гидроокиси калия, температуры и рН процесса приведены в таблице.

о

1Л

ti 00

о

ошо

ттт

ШоШ

СТ 4DОО

m

in

«V

i

00

OO I

a

I00o

in

О о

о о

о о

I I I

in in in

O ОЧ O

Ю1Л

О vD

miI

rч vCчО

in in

.

II

D Предлагаемый способ позволяет получать безводный продукт с содер жанием ,1%, повысить выход продукта и сократить время процесс с 60 ч до 10-15 ч. Формула изобретения Способ получения фтористого калия путем взаимодействия раствора 510 гидроокиси калия с фтористым водородом и-фильтрации полученного раствора, отличающийся тем, что, с целью получения безводного продукта, повышения его выхода и сокращения времени процесса, гидроокись калия берут с массовой долей 50-65%, взаимодействие ведут при 60-100°С и ,5-9,5, а после фильтрации раствор упаривают досуха.