Способ получения фтористого водорода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1757 В 71 51) 5 НИЕ Б Т ЮщядЩц; 4 АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ разлагаю самораэо 130 С и остатка д ристый в той и под остаток и вращают 100% на натрия.2 табл. тои эа счет ы до 100- твердого ийся фтоои кисло- а кубовый слоту возом до 95 - фторида о 99,21%,елин,ьных соИС етения: фто д нат ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Сибирский химический комбин(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРВОДОРОДА(57) Сущность изобр ри Изобретение относится к химическои технологии и может быть использовано при получении фтористого водорода разложением серной кислотой фторида натрия, образующегося в технологии переработки фторидосодержащих газев,Известен способ разложения МаР серной кислотой при 500 С, Для обеспечения подвижности реакционной массы концентрацию серной кислоты поддерживают не выше 75%,Этот способ наиболее близок к предлагаемому способу разложения йаР серной кислотой, но из-за неблагоприятных физико-механических свойств системы йаР - Н 2304 - Йд 2304 Н 20, п р и водя щих к образованию плава, а также из-за интенсивной коррозии оборудования при .500 С и использовании разбавленной до 75% серной кислоты в присутствии НР процесс не нашел применения,КрсмЕ тсгО, иСпОльзОваниЕ 75% Н 204 приводит к разбавлению выделяющегося фтористого водорода парами воды, сдособт 95 - 100% серной кисло грева реакционной мас последующего нагрева о 180-280 С, Образующ одород промывают сер вергают ректификации, промывную серную ки после укрепления олеум стадию разложения Извлечение фтора -ствует получению большого количества кубовых фторидных отходов на стадии ректификации, приводит к значительнымзатратам олеума на обезвоживание кубовыхотходов, которые не могут быть переработаны в полном объеме в замкнутом безотходном цикле,Целью изобретения является получениебезводного продукта, исключение плавообразования, сокращейие энергозатрат, снижение коррозии оборудования,Поставленная цель достигается тем, чтов предлагаемом способе получения фтористого водорода путем взаимодействия фторида натрия с серной кислотой приповышенной температуре, разложение осуществляют 95-100% серной кислотой притемпературе саморазогрева реакционной,массы с последующим нагревом твердогоостатка до 180- 280 С,Отличительными признаками изобретения от прототипа являются разложение фторида натрия 95-100% серной кислотой притемпературе самоазогрева реакционной55 массы с последующим нагревом твердого остатка до 180 - 280 С,Разложение МаЕ 100 серной кислотой позволяет провести практически полное обезвоживание реакционной массы, избежать образования легкоплавких систем типа ИаНЯ 04 Н 20 и обеспечить интенсивное протекание реакции на первой стадии разложения за счет саморазогрева реакционной массы вплоть до 130 С, сопровождающегося быстрым переходом ее от жидкого к твердому состоянию, После этого, при последующем нагреве твердого остатка до 180 - 280 С происходит практически полное разложение остаточных количеств йаЕ,Твердый остаток после его разогревания не образует плава и представляет негигроскопичный МдЯО 4,Применение 95 серной кислоты предполагает наличие в качестве разбавителя в основном НЕ, поступающего с кубовым остатком после стадии ректификации НЕ,П р и м е р. В работе использовали 99 ИаЕ. Расчет серной кислоты на разложение МаЕ стехиометрическим количеством, а также при 2 , 7 и 12/ избытке вели по уравнению реакции 2 ИаЕ+ Н 2304 -12 НЕ+ гча 2 Я 04 Опыты проводили как в периодических, так и в непрерывных условиях разложения,серия опытов в периодических условиях разложения,В фторопластовый реактор с расчетным количеством серной кислоты различной концентрации при непрерывном перемешивании присыпали расчетное количество МаЕ. Реакция протекала с интенсивным саморазогревом вплоть до 160 С при использовании олеума, и выделением НЕ, Перемешиваемая жидкая масса через 2-10 мин начинала затвердевать и легко разрыхлялась, переходя в твердое гранулированное состояние. Полученный гранулированный твердый остаток, в зависимости от исходного избытка серной кислоты, имеет различное остаточное содержание неразложившегося йаЕ и Н 2 ЯО.Твердый остаток, полученный после первой стадйи разложения МаЕ стехиометрическим количеством Н 230 д (а также взятым в избытке 2,7 и 12), при температуре саморазогрева подвергался нагреву в муфельной печи при различных температурах от 180 до 280 С в течение 1 - 3 ч, Дальнейшее увеличение времени нагрева нерационально, так как состав прокаливаемого твердого остатка изменяется несущественно. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Результаты опытов приведены в табл.1. Из результатов табл.1 видно, что достаточно полное выделение фтора происходит уже при 180 С и 12 избытке Н 2304, однако наиболее полное разложение МаЕ происходит при стехиометрическом расходе серной кислоты или близком к стехиометрическому, при температуре 260-280 С в течение 3 ч. Эти условия следует считать предпочтительными.Что касается степени извлечение фтора, достигаемой в прототипе (опыт 1) и предлагаемом способе (опыт 3) при сопоставимой температуре прокалки, но различной концентрации Н 2304, то она заметно выше в предлагаемом способе.Несмотря на низкое процентное содержание фтора в твердом остатке после прокалки степень извлечение фтора снижена за счет увеличения массы твердого остатка на 1/3 в сравнении с массой исходного ИаЕ инаходится в пределах 90-99,2 ф ,Из результатов опыта 2 видно, что прииспользовании серной кислоты с концентрацией ниже 100/, имеющей в качестверазбавителя воду, полученный на первойстадии разложения твердый остаток образует плавы при дальнейшей его допрокалке,что делает невозможным проведение данного процесса в непрерывных условиях вовращающейся печиЧто касается опыта 1 с использованием75 Н 2304 по прототипу, жидкая фаза замеса сохраняется в течение длительноговремени (более суток), причем при его дальнейшем нагреве образуется плав.Из результатов таблицы также видно,что получаемый при использовании 75 Нг 504 фтористый водород имеет концентрацию всего 55;, в то время как при использовании обезвоженной 95 и 100 Н 2304образуется высококонцентрированный фтористый водород,1 серия опытов в непрерывных условиях,Процесс разложения фторида натриясерной кислотой при температуре саморазогрева проводили в непрерывных условияхсмешивания стехиометрических количествМаЕ с 100 серной кислотой в смесителевертикального типа, имеющего дно в виде усеченного конуса, вершина которого направлена внутрь реактора, в сечении имеющего провальное отверстие для непрерывной выгрузки замеса а сочлененный горизонтальный смеситель типа конструкции фирмы "Бусс". В горизонтальном смесителе замес переходит в твердое состояние, разрыхляется ножами до гранул и выгружается в прокалочную вращающуюся1757998 Таким образом, проведение процесса при температуре саморазогрева в условиях практически полного обезвоживания системы за счет использования 95 - 100 О 22 серной кислоты позволяет исключить плавообразование и проводить процесс при температуре не выше 280 С, получить высококонцентрированный фтористый водород, снизить энергозатраты и устранить условия сильной коррозии оборудования.В целом, экономический эффект при получении 1 т НЕ в сравнении с базовым вариантом получения фтористого водорода из флюорита(СаР 2) составляет 353 руб/т НР,Формула изобретения Способ получения фтористого водорода, включающий разложение фторида натрия серной кислотой при повышенной температуре, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения безводного продукта, исключения плавообразования, сокращения энергозатрат и снижения коррозии оборудования, разложение осуществляют 95 - 100% серной кислотой, при температуре саморазогрева реакционной массы с последующим нагревом твердого остатка до 180- 280 ЯС,Таблица 1 Состав эатверлев"щего остатка, 2 Степень иэвлече ния Т; Температура прокалки тварлого остатка, ьС Солериание примесейв остатке ИаЯОа пес" ле прокалки, 2 агрегатноесостояние ИзбытокН,ЕО кстехиометрии,Ереняпрокал"ки твердого остатка, ч Состав испольэуемой Нэеот,Х Тенпература самораэогреааэамеса,ьС Концентрация выделя" щейся Ну, 2 Опыт остаткапосле прокалки У Кислотность по н уеоа Г Кислотностьпо Н ЕОа 280 18,62, 53,9 Нет 68 55 плае 95,59 2 15,1: 38,9 128 94,8 280 978 Плаа Нет 95,53 147 379 99 Э 280 Сьпуцие гранулы 100 130 Нет 99,21 Сиесь кислотЭ 4,91509ОлеумНэБОа:ЕО10012 15,46 39,0 280 132 99,9 Сыпучие транулы Нет 98,44 280 60 12,95 25,31 9 Э,9 Сыпуцис гранулы Нет 95,99 180 15,0 39,5 Сыпучие гранул 100 130 90, 1 О 1367 4232 18 О 00 Сыпуцие гранулы 130 9371 12,16 43 61 180 Сыпучие гранулы 100 12 30 96,64 Сыпучие гранупы 00 Нет 30 92,86 1 О Сыпучие гранулы 200 100 130 94,19 Смпучне гранупы 100 200 130 9627 200 Сылуцие гранулы 12 100 30 97,11 13 Сыпучие гранулы 130 220 100 Нет 9376 14 Сыпучие гранулы 220 130 100 95,95 печь горизонтальноготипа, имеющую тризоны электронагрева;120 С; И 200 С; Ш280 С. В зоне откачки образующегося в-печи газа поддерживали разрежение 30 ммрт,ст. Угол наклона печи составлял 1,7, длина печи 1 м, диаметр реторты 50 мм. Печьснабжена встряхивателем.Время нахождения продукта в печи составляло 1,5 ч.Производительность установки по йаР 10составляла 1,2 кг/ч. За 6 ч непрерывнойработы было разложено 7,2 кг 99% йаР,Расход 100% НгЯ 04 составил 8,3 кг,После стадии смешения твердый остаток содержал Нгс 204 40,23% и Р 12,66%. 15После прокалки остатка в 1 зоне при 120 ОС,во зоне при 200 С, в Изоне при 280 Ссодержание примеси составило, мас.% (см.табл.2).Плавообразование ни в одной из зон 20печи не происходило, продукт в виде гранулпроходил печь без задержек,Степень выделения Г из всей массыпереработанного чаГ составила 99,28%,Количество выделившегося 98,560 уь НР с содЕржаНИЕМ 1,4% Нгсэ 04 СОСтаВИЛО 3,243 КГ,что составляет 99,264% от теоретического,1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2,58 1,291,12 3,39 2,14 1,12 1,16 0,83 0,21 О,81 0,58 0,4 2,26 1,16 1,04 5,90 3,24 2,35 3,63 2,15 .1,49 3,34 1,49 0,81 2,50 1,97 1,46 297 ,82 1,74 1,99 1,18 093 1,67 1,06 1,82 1,76 1,58 2,15 1,67 1,03 3,82 3,18 2,41 8,46 531 3,79 0,92 0,61 0,56 279 2,62 1,9 1,00 0,86 0,75 16,28 8,46 6,14 15,34 10,12 8,2 15,6 10,16 8,02 5,.З 3 4,00 2,81 791 5,68 5,01 817 6,67 6,53 9,92 8,25 8,09 4,02 2,401,88 4,98 379 2,631757998 Продолжение табл.1 Содержание примесейв остатке НаЯО пос 4ле прокалки, 2 Теиперату" ря прокляни твердого остатка, ОС Степень Ягрегатноесостояниеостаткапосле прокалки Состав эатеерцевюего остатка, 8 Ореияпрокалки твердого остатка, ч Концентрация выдела"ющейся НУ.8 Тенпература саиоразогревазанеса,С Избыток84504 кстехионетрии,Состав исполь"зуеной Нг 5042 Опыт извлече"ния 87 Кислотность поН г 504 Кислотностьпо Н 504 15100 Сыпучие гранулы 220 1 ЭО 98,26 16 Сыпучие гранулы 220 98,67 12 130 100 17100 Сыпучие гранулы 240 130 Нет 97,24 18 Сыпучие гранулы 240 97,70 130 100 19 Сыпучие гранулы 240 99,18 130 100 20 Сыпучие гранулы 260 98,10 130 Нет 100 Сыпучие гранулы 260 99,08 100 22 Сыпучие гранулы 280 97,02 130 Нет 100 Сыпучие гранулы 2 Э 280 98,22 130 100" ри е ч а н и е. 1 - Нанес оставался длительное время (Гплсе суток) в вице влажной, липкой массы, которая при последующем нагре"резании превратилась в плав.2 - Твердый остаток после первой стадии разложения образовал ппае при последующем нагреве,Таблица 2 ль В.ОльшенскийМоргентал Состав Техред ктор Н,Слободяник Редактор З.Ходакова аказ Тираж ВНИИПИ Государственного ком 113035, МосПодписноета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР