Способ получения фтористого аммония

Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 0707,78 (2 2667955/23-26 с присоединением заявки йо Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытийДата опубликования описания 300781(72) Автор изобретени С.Л. Кравцов 1) Заяеител 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕЙИЯ ФТОРИСТОГО АММОНИ б ем ния фтори одействия ентрацией с последу о осадка особа являвысокое соства в продукя - повыаение содер ещества в продукте яммо 5 ется. форине- ещеИзобретение относится к получению чистых неорганических соединений, а именно к получению НН,Р, и может быть использовано для получения фтористого аммония реактивной квалификации.Известен способ получения фтористого аммония путем взаимодействия фтористого водорода и избытка газообразного аммиака при температуре не выше 200 С. Расход и соотношение газов, подаваемых в реактор, регулируется в зависимости от температуры в реакторе и содержания кислой соли (БН 4 Г НР) в получаемом фтористом аммонии. Образовавшиеся в реакторе кристаллы фтсристого аммония ссыпа" ют в нйжнюю;часть аппарата и эадер" живают на верхнем шибере, где их выдерживают не менее двух часов в избытке аммиака, не вступившего в реакцию, с целью снижения содержания кислой соли в продукте 1. Известный способ характериз недостаточно высоким выходом И по аммиаку - 31,78 мас., по ф стому водороду - 71,74 мас, и.высоким содержанием основного ства в продукте (94-98) .Известен спосо получ стого аммония пут взаи плавиковой кислоты с кон 40-60 с жидким аммиаком щим отделением палученно фильтрацией 2,Недостатком этого сп ется также недостаточно держание основного веще те, не более 98,Цель изобретени жания основного в до 99,9.Поставленная цель достигаетс способом получения фтористого а ния, заключающимся во взаимодействии плавиковой кислоты с аммиаком, который берут с избытком (0,05 -4) 1 по отношению к стехиометрическому количеству, процесс ведут при 100- 170 ОС с последующим отделением полученного осадка и его сушкой. в токе газообразного аммиака, причем с целью поглощения тепла реакции плавиковую кислоту берут с"температурой от +18 до -25 ОС или аммиак с температурой от +18 до -30 оС, а с целью получения продукта с влажностью менее 0,4, сушку ведут прн 50-150 С.850582 10 20 Содержание основного вещества в продукте,мас,Ъ ыход ториемператуоС ношение бытка ам ака в ре торе к ехиометр скому ко честву Раствор фтористго водорода тогоммони с а л по аммиаку) 0,05:1,9 140 80 . 9 150 140 9 140 130 9 72 еп ове,обстветве яххоходаку П р и м е р.В реактор из сборника плавиковой кислоты подают водный раствор фтористого водорода(плавиковую кислоту)с массовой долей НГ от 40 до 100, охлажденной от 18 до - 25 оС. Раствор смешивают в реакторе с захоложенным от 18 до -30 С водным раоствором аммиака. Температуру в реакторе поддерживают 100-170 оС. Пары воды, нагреваемой с испаряемой эа 1счет теплоты реакции, отводят сверху реактора и направляют через холодильник-конденсатор в сборник конденсата, откуда центробежным насосом подают в абсорбер (для приготовления водного раствора НР плавиковой кислоты) и частично в конденсатор"холодильник (для получения водного раствора аммиака). В абсорбер подают также исходный концентрированный раствор плавиковой кислоты или исходный (свежий) газообразный фтористый водород. Полученный в абсорбере раствор плавиковой кислоты необходимой концентрации направляют в сборник плавиковой кислоты. фтористый аммоний, образующийся в реакторе, собирается в нижней части реактора, откуда его подают в сушилку аэрофонтанного типа (возможно применение сушилок типа кипящего слоя или пневмотранспорта, однако применение последних менее целесообразно). Сушку осуществляют в токе газообразного безводного аммиака,Если аммиак брать в количес необходимом по стехиометрии, т разуется в значительном количе бифторид аммония, и это привод к снижению содержания основног щества до 97,8.При более высоких соотношен аммиака " больше 4:1 - не прои дит снижения ни качества, ни в продукта, но излишний объем ци который подают в сушильную камеру Аммиак подают в реактор с избытком по сравнению со стехиометрически необходимым количеством от 0,05:1 до 4:1. Широкий предел избытка опре. деляется главным образом не условиями осуществления реакции в реакторе и необходимым избытком аммиака в сушилке, а временем пребывания высушиваемого продукта в сушилке.Температуру в сушильной камере подцерживают 50-150 ОС. Продолжи" тельность пребывания фтористого аммония в сушилке поддерживают в пределе (в зависимости от температуры сушки) 15-90 мин. При этом обеспечивается не только высушивание влажных кристаллов фтористого аммония. до заданного остаточного влагосодержания (в соответствии с конечной равновесной влажностью), но и практически полное превращение кислого фтористо" го аммония ИНАР НР,частично образующегося в реакторе в качестве побоч" ного продукта, во фтористый аммоний,Высушенные кристаллы фтористого аммония иэ сушильной камеры поступают с потоком аммиака в циклоны, где фтористый аммоний отделяется и через специальные разгрузочные устройства поступает на фасовку.В таблице приведены примеры осуще. ствления способа с данными по выходу и содержанию основного вещества . в продукте. лирующего аммиака приводит к н р изводительным затратам.Нижний температурный предел проведения процесса определяется не влиянием температуры на скорость и направление реакции, а технологическими соображениями, а именно, скоростью испарения воды и необходимым количеством отннмаемсго тепла, зависящего от производительности. Вэаимодействие аммиака с фтористым водородом происходит практически мгно венно и в соответствии с этим для поддержания необходимой температуры в реакторе должен быть обеспечен соответствующий отвод тепла. Это достигается за счет испарения сравнительно небольшого количества водЫ, обладающей, как известно, высокой теплотой испарения (539 ккал/кг при 100 ОС и атмосферном давлении) . Скорость же ее испарения зависит от температуры, поддерживаемой в реакторе, и регулируемой скоростью подвода реагентов, Ниже 100 С испарение водя, кипящей при атмосферном давлении при 100 С, недостаточно и не 15 обеспечивает отвод тепла реакции при интенсивном подводе реагентов. Поддержание же температуры в реакторе выше 170 ОС ие вызывается необходимостью, поскольку испарение воды 20 достаточно интенсивное и при более низкой температуре. Тем более, что при температуре выше 170 ОС имеет ме. сто и значительная диссоциация фтористого аммония на аммиак и Фто" ристый водород, в связи с чем образование бифторйда аммония увеличивается, что приводит к снижению выхода и содержания основного вещества в продукте.Аммиак можно подавать в реактор как в газообразном виде, так и в виде водного раствора с температурой от +18 до -300 С. Однако при подаче одного из смешиваемых компонентов в виде газа второй компонент обязательно должен подаваться в водном раствореТемпературу сушки меньше 50 С под-.о держивать нецелесообразно потому, что при экспериментально найденном оптимальном режиме работы сушилки 40 по остальным параметрам, с одной стороны, не обеспечивается желательная производительность сушилки, а с другой, - равновесная влажность, зависящая От относительной влажности 45 среды, температуры сушки, скорости движения теплоносителя и свойства соли, выше допустимой (более 0,4) . Значительно увеличивается с понижением температуры (даже до 40 вС) и время, необходимое для превращения .бифторида аммония. Температура же выше 1500 С не имеет преимуществ перед 150 ОС, поскольку скорость сушки и прн 1500 С достаточно высока, а нагрев теплоносителя до более высокой температуры с последующим необходимым его охлаждением в реакторе увеличивает энергозатраты и расход хлад" агента (рассола) на охлаждение.Нижний температурный предел пода- Я ваемого в реактор аммиака определяется возможностью конденсации газообразного аммиака с переходом вВНИИПИ Заказ 6233 28 Тифилиал ППП "Патентф, г.ужг сжиженный гаэ (температура кипенияжидкого аммиака при атмосферном дав.ленин (760 мм рт. ст). - 33,4 С. Попадание же в реактор жидкого аммиака не допустимо по условиям техникибезопасности из-за воэможности быстрого (мгновенного) нарастания давления в аппарате при переходе сжиженного аммиака в газообразное состояние. бднако реально нижний пределтемпературы как подаваемой плавиковой кислоты, так и аммиака будет ограничиваться температурой рассола,поступающего в теплообменник для охлаждения подаваемых реагентов. В практике же заводов его обычно целесообразно подавать в подобных случаях с температурой -20 ОС (хотя возможна подача и с более низкой температурой), Подача реагентов с низкой температурой уменьшает количество тепла, подлежащего отводу в реакторе, что упрощает условия осуществления процесса, Верхние же температурные пределы как подаваемой плавиковой кислоты, так и аммиака приблизительно соответствуют температуре подаваемых реагентов, охлаждаемых технической водой, Подавать их в реактор с более высокой температурой нецелесообразно, так как в реакторе необходимо отнимать значительное количество тепла,выделяемого в процессе реакции приблизительно 35,2 ккал/моль получаемого МН Р).Формула изобретения1, Способ получения фтористогоаммония путем взаимодействия плавиковой кислоты с аммиаком с последующим отделением полученного осадка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения содержания основного вещества в продукте, аммиак берут с избытком 0,05-4:1 по отношению к стехиометрическому количеству, процесс ведут при температуре100-170 оС, а осадок подвергают сушкев токе газообразного аммиака.2, Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью поглощения тепла реакции, плавиковую кислоту берут с температурой от +18до -250 С или аммиак с температуройот +18 до -30 оС,3. Способ по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью получения продукта с влажностью менее0,4, сушку ведут прн температуре50-1500 С.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Технический регламент 9 3/761;производства аммония Фтористого реактивной квалификации. 1973.2. Авторское свидетельство СССРЮ 53220, кл. С 01 С 1/16, 20.03.38