Способ получения гидрофторида натрия
Владельцы патента RU 2415810:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Для получения гидрофторида натрия натрийсодержащее сырье и фторирующий агент смешивают в стехиометрической пропорции и полученную смесь нагревают в интервале температур 25-240°С. В качестве натрийсодержащего сырья используют хлорид натрия, или фторид натрия, или гидроксид натрия, а в качестве фторирующего агента - твердый фторид аммония, или гидродифторид аммония, или их смесь. Изобретение позволяет получить гидрофторид натрия из твердых реагентов, уменьшить количество стадий получения гидрофторида натрия.
Изобретение относится к методам синтеза фтористых солей, в частности к способам получения гидрофторида натрия, используемого для получения особо чистого фтороводорода.
Известен способ получения фторида натрия, основанный на гидролизе гексафторосиликата натрия раствором соды или щелочи с последующим отделением осадка от примеси кремнегеля [Химическая энциклопедия: В 5 т.: т.3 / Ред - кол.: Кнунянц И.Л. (гл. ред.) и др. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. - 639 с. (Статья «Натрия фторид» стр. 188)]. Недостатком данного способа является загрязненность конечного продукта оксидом кремния.
Известен способ получения фторидов щелочных металлов при взаимодействии соответствующих гидроокисей или карбонатов с фтористоводородной кислотой [Галкин Н.П., Крутиков А.Б. Технология фтора - М.: Атомиздат. 1968. 32 с.]. Недостатком способа является необходимость использования агрессивной и токсичной фтористоводородной кислоты.
Известен способ, прототип, получения гидрофторида натрия действием газообразного фтористого водорода на соду [Галкин Н.П., Крутиков А.Б. Технология фтора - М: Атомиздат. 1968. 34 с.]. Недостатком способа является сложность аппаратурного оформления процесса и химическая активность фторирующего агента.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения гидрофторида натрия без использования фтористого водорода.
Поставленная задача решена тем, что исходное натрийсодержащие сырье и фторирующий агент смешивают в стехиометрической пропорции и полученную смесь нагревают в интервале температур 25-240°C.
При этом в качестве фторирующего агента можно использовать фторид аммония (NH4F), или гидродифторид аммония (NH4F·HF), или их смесь (NH4F·nHF).
Известно, что температура плавления фторида аммония - 126°С. С повышением температуры расплав фторида аммония теряет аммиак и при температуре 168°C превращается в гидродифторид аммония. При дальнейшем повышении температуры гидродифторид аммония испаряется с разложением на аммиак и фтористый водород. При взаимодействии фторидов аммония с соединениями натрия (например, хлоридом натрия) происходит их фторирование и получение фторида натрия по реакции:
NaCl+NH4F=NaF+NH4Cl
При температуре выше 338°C хлорид аммония разлагается на газообразные аммиак и хлороводород, остается чистый фторид натрия. Если фториды аммония взяты с избытком, то полученный фторид натрия будет растворятся в расплаве фторида аммония с образованием легкоплавкой эвтектики NaF·HF по реакции:
NaF+NH4F=NaF·HF+2NH3
Таким образом, можно записать суммарную реакцию образования гидрофторида натрия из хлорида натрия и фторида аммония:
NaCl+2NH4F=NaF·HF+2NH3+2НСl
Следовательно, способ включает операции получения фторида натрия и насыщения его избыточным фтороводородом. С технологической стороны удобство заключается в способе насыщения, поскольку используемые в настоящее время в промышленности способы насыщения предполагают использование газообразного фтористого водорода, что сопряжено с рядом технических трудностей.
Преимуществом разработанного способа является уменьшение количества стадий получения гидрофторида натрия, использование доступных, твердых, не требующих дополнительной обработки, реагентов.
Пример 1
Хлорид натрия массой 20 г смешивают с 25,3 г фторида аммония, смесь нагревают до температуры 130°C и выдерживают в течение 30 мин, шихту нагревают до 400°C до удаления газообразных аммиака и хлороводорода. В результате в твердом остатке остается 21,1 г гидрофторида натрия.
Пример 2
Хлорид натрия массой 20 г смешивают с 19,5 г гидродифторида аммония, смесь нагревают до температуры 200°C и выдерживают в течение 30 мин, шихту нагревают до 400°C до удаления газообразных аммиака и хлороводорода. В результате в твердом остатке остается 21,12 г гидрофторида натрия.
Пример 3
Фторид натрия массой 20 г смешивают с 17,6 г фторида аммония, смесь нагревают до температуры 130°C. В результате в твердом остатке остается 29,45 г гидрофторида натрия.
Пример 4
Гидроксид натрия массой 20 г смешивают с 37 г фторида аммония, смесь нагревают до температуры 130°C. В результате в твердом остатке остается 29,87 г гидрофторида натрия.
Способ получения гидрофторида натрия, отличающийся тем, что натрийсодержащее сырье и фторирующий агент смешивают в стехиометрической пропорции и полученную смесь нагревают в интервале температур 25-240°С, при этом в качестве натрийсодержащего сырья используют хлорид натрия, или фторид натрия, или гидроксид натрия, в качестве фторирующего агента используют твердый фторид или гидродифторид аммония, или их смесь.
