Способ получения фтористого аммония

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (1)850582

К АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву—

Р )м. кл.з

С 01 С i/16 (22) Заявлено 070778 (2 I) 2667955/23-26 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 3007,81. Бюллетень № 28 (53) УДК 546. 162 (088. 8) Дата опубликования описания 3007.81 (72) Автор изобретения

С.Л. Кравцов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕЯИЯ ФТОРИСТОГО АММОНИЯ

Изобретение относится к получению чистых неорганических соединений, а именно к получению NH F, и может быть использовано для получения фто ристого 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 (NH4 F- HF) в получаемом фтористом аммонии. Образовавшиеся в реакторе кристаллы фтористого аммония ссыпают 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 характеризуется. недостаточно высоким выходом NH Fã.: по аммиаку - 31,78 мас.Ъ, по фтористому водороду - 71,74 мас.Ъ и не. высоким содержанием основного вещества в продукте (94-983) .

Известен способ получения фтористого аммония путем взаимодействия плавиковой кислоты с концентрацией

40-60Ъ с жидким аммиаком с последующим- отделением полученного осадка фильтрацией (2), Недостатком этого способа является также недостаточно высокое со1О держание основного вещества в продукте, не более 98%.

Цель изобретения — повыаение содержания основного вещества s продукте до 99,9В.

15 Поставленная цель достигается способом получения фтористого аммония, заключающимся во взаимодействии плавиковой кислоты с аммиаком, который берут с избытком (0,05 -4)il.

20 по отношению к стехиометрическому количеству, процесс ведут при 100170ОС 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 -25оС или аммиак с температурой от +18 до -ЗОоС, а с целью т получения продукта с влажностью ме30. нее 0,4%, сушку ведут при 50-150 С.

850582

Пример.В реактор из сборника плавиковой кислоты подают водный раст вор фтористого водорода(плавиковую кислоту)с массовой долей HF от 40 до

100%, охлажденной от 18 до — 25оC.

Раствор смешивают в реакторе с захоложенным от 18 до -30 С водным рао створом аммиака. Температуру в реакторе поддерживают 100-1700С. Пары воды, нагреваемой с испаряемой эа

1 счет теплоты реакции, отводят сверху реактора и направляют через холодильник-конденсатор в сборник конденсата, откуда центробежным насосом подают в абсорбер (для приготовления водного раствора HF 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, 10

Содержание основного вещества в продукте,мас,Ъ

ыход торитого ммония ас.Ъ емператур

ОС ношение бытка амака в реторе к ехиометри

Раствор фторист

ro водорода реак- в с ре шил мп ту по аммиаку) скому кочеству

98,1

100 50 90 6

120 105 94,3

130 120 95,2

170 150 93,4

140 80 . 91,3

150 140 93,9

140 130 94,9

0 05:1

0,5:1

70

-10

80

99,6

18

99,8

70

99,5

0,2:1

-10

18

98,9

4:1

-20

-25

98,2

2:1

-30

100

99,9

80 лирующего аммиака приводит к непроизводительным затратам.

Нижний температурный предел проведения процесса определяется не

40 влиянием температуры на скорость и направление реакции, а технологическими соображениями, а именно, скоростью испарения воды и необходимым количеством отннмаемсго тепла, эавиЯ сящего от производительности. ВэаЕсли аммиак брать в количестве, необходимом по стехиометрии, то образуется в значительном количестве бифторид аммония, и это приводит к снижению содержания основного вещества до 97,8%.

При более высоких соотношениях аммиака — больше 4:1 — не происходит снижения ни качества, ни выхода продукта, но излишний объем циркукоторый 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 определяется 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 50-150ОC. Продолжительность пребывания фтористого ам-. мония 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 фтористого аммония NH< F HF,÷àñòè÷íî образующегося в реакторе в качестве побочного 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 осуществления способа с данными по выходу и содержанию основного вещества . в продукте.

850582 имодействие 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

100ОС и атмосферном давлении) . Скорость же ее испарения зависит от температуры, поддерживаемой в реакторе, и регулируемой скоростью подвода реагентов. Ниже 100 С испарение ворюг, 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 170ОС ие вызывается необходимостью, поскольку испарение воды 20 достаточно интенсивное и при более низкой температуре. Тем более, что при температуре выше 170ОС имеет место и значительная диссоциация фтористого аммония на аммиак и фтористый 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 -300С. Однако при подаче одного из смешиваемых компонентов в виде газа второй компонент обязатель- З5 но 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 0,4В) .

Значительно увеличивается с понижением температуры (даже до 40бС) и время, необходимое для превращения .бифторида аммония. Температура же выше 1500С не имеет преимуществ перед

150ОС, поскольку скорость сушки и прн 1500С 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- g) ваемого в реактор аммиака определяется возможностью конденсации газообразного аммиака с переходом в

ВНИИПИ Заказ 6233 28 Ти

Филиал ППП "Патент", г.ужг сжиженный гаэ (температура кипенияжидкого аммиака при атмосферном давленин (760 мм рт. ст)- — 33,4 С. Попадание же в реактор жидкого аммиака не допустимо по условиям техники безопасности из-за воэможности быстрого (мгновенного) нарастания давления в аппарате при переходе сжиженного аммиака в газообразное состояние. бднако реально нижний предел температуры как подаваемой плавиковой кислоты, так и аммиака будет orраничиваться температурой рассола, поступающего в теплообменник для охлаждения подаваемых реагентов. В практике же заводов его обычно целесообразно подавать в подобных случаях с температурой -200С (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 NH F).

Формула изобретения

1. Способ получения фтористого аммония путем взаимодействия плавиковой кислоты с аммиаком с последующим отделением полученного осадка, отличающийся 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 температуре

° 100-170оС, а осадок подвергают сушке

:в токе газообразного аммиака.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью поглощения тепла реакции, плавиковую кислоту берут с температурой от +18 до -25 С или аммиак с температурой от +18 до -30 С.

3, Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью полу.чения продукта с влажностью менее

0,4Ф, сушку ведут при температуре

50-1500С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Технический регламент 9 3/761

:щюизвадства аммония фтористого реактивной квалификации. 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 53220, кл. С 01 С 1/16, 20.03 ° 38 (прототип). раж 505 Подписное ород, ул.Проектная, 4