способ получения безводного фтороводорода и плавиковой кислоты
Классы МПК: | C01B7/19 фтор; фтористый водолрод |
Автор(ы): | Волоснев Александр Васильевич (RU), Громов Олег Борисович (RU), Медведев Михаил Валерьевич (RU), Середенко Виктор Александрович (RU), Андреев Сергей Александрович (RU), Васильев Александр Викторович (RU), Долгов Сергей Геннадьевич (RU), Кулиев Рустам Усейнович (RU), Скорынин Геннадий Михайлович (RU), Гущин Анатолий Алексеевич (RU), Смагин Александр Алексеевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" (RU), Открытое акционерное общество "Производственное объединение "Электрохимический завод" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-04-19 публикация патента:
10.04.2012 |
Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано для получения плавиковой кислоты и безводного фтороводорода. В способе получения безводного фтороводорода и плавиковой кислоты ректификацией фтороводородной кислоты, содержащей свыше 65 мас.% фтороводорода, с получением в дистилляте фтороводорода и плавиковой кислоты в кубовом остатке колонны процесс проводят при температуре паров в кубовой части колонны в интервале 115-130°С в интервале значений флегмового числа, равного 2-5, при этом содержание основного вещества во фтороводороде не менее 99,95% и плавиковой кислоты 40-45%. Способ позволяет получить из водных растворов, содержащих свыше 65 мас.% HF, 40-45% плавиковую кислоту и безводный фтороводород с содержанием основного вещества не менее 99,95% за одну стадию ректификационного разделения. 3 табл.
Формула изобретения
Способ получения безводного фтороводорода и плавиковой кислоты ректификацией фтороводородной кислоты, содержащей свыше 65 мас.% фтороводорода с получением в дистилляте фтороводорода и плавиковой кислоты в кубовом остатке колонны, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре паров в кубовой части колонны 115-130°С в интервале значений флегмового числа, равного 2-5, при этом содержание основного вещества во фтороводороде не менее 99,95% и плавиковой кислоты 40-45%.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано для получения плавиковой кислоты и безводного фтороводорода с содержанием основного вещества не менее 99,95 мас.% из продуктов конверсии обедненного гексафторида урана.
При конверсии обедненного гексафторида урана, помимо твердых урансодержащих продуктов, образуется фтороводородная кислота, содержащая свыше 65 мас.% HF. В России такие растворы не являются товарными продуктами и не могут быть реализованы в больших количествах на рынке неорганических материалов, так как отсутствуют необходимые нормативные документы и транспортные средства для их перевозки.
Известен способ получения безводного фтороводорода (патент США № 3140152, 1962 г.) путем осаждения кислых фторидов щелочных металлов с последующим их разложением при 300-500°С. Недостатком способа является его многостадийность и применение высоких температур в атмосфере, содержащей HF и воду, что является сильной коррозионной средой. Известен способ обезвоживания HF пропусканием его водного раствора через раскаленный до 900°С кокс (Галкин Н.П., Шубин В.А., Крылов А.С. Химическая промышленность, 1962 г., № 10, с.750). Недостатками способа являются многостадийность процесса, а также высокие энергозатраты.
Известен способ получения безводного фтороводорода (Позин М.Е. Технология минеральных солей. Л.: Химия, 1974, т.2, с.1121), принятый за прототип, в котором для переработки 80 мас.% фтороводородной кислоты используют процесс ректификации с получением в дистилляте жидкого фтороводорода, содержащего примеси воды, и 60 мас.% кислоты в кубовом остатке колонны. Для получения безводного фтороводорода используется дополнительная операция - обработка жидкого фтороводорода концентрированной серной кислотой, а 60 мас.% кислота возвращается в производственный цикл. Недостатками этого способа являются отсутствие возможности получить за одну стадию ректификационного разделения безводный фтороводород и плавиковую кислоту и возврат в технологический цикл половины от всего количества перерабатываемого HF.
При ректификации фтороводородной кислоты, содержащей свыше 65 мас.% HF, путем подбора флегмового числа можно добиться получения в дистилляте безводного фтороводорода, однако при этом в кубе колонны будет образовываться 46-50 мас.% кислота. Такой результат объясняется снижением интенсивности процессов массообмена при приближении неравновесной системы к состоянию равновесия. В этих условиях получение 40-45% плавиковой кислоты возможно в результате интенсификации процесса массообмена в кубе ректификационной колонны.
Технический результат предлагаемого способа заключается в получении из водных растворов, содержащих свыше 65 мас.% HF, в одной ректификационной колонне товарных продуктов - 40-45% плавиковой кислоты и безводного фтороводорода с содержанием основного вещества не менее 99,95%.
Технический результат предлагаемого способа достигается тем, что процесс ректификации фтороводородной кислоты, содержащей свыше 65% HF, проводят в условиях повышенной интенсивности тепло-массообменных процессов в кубе колонны путем поддержания в нем температуры паров 115-130°С в интервале значений флегмового числа, равного 2-5.
Исходная фтороводородная кислота, содержащая свыше 65 мас.% фтороводорода, направляется в среднюю часть ректификационной колонны колпачкового типа. Колонна изготовлена из стали и футерована фторопластом. Нижняя часть колонны теплоизолирована. Часть безводного фтороводорода из верхней части колонны направляют в дефлегматор, а затем для получения потока флегмы в разделитель конденсата. Поток жидкой флегмы возвращают в верхнюю часть колонны.
Процесс ректификации проводят в интервале флегмового числа, равного 2-5. Температура в дефлегматоре колонны равна температуре конденсации чистого фтороводорода, равной 19,6°С. Температуру паров, выходящих из куба колонны, поддерживают в пределах 115-130°С. В результате получают в дистилляте безводный фтороводород с содержанием основного вещества не менее 99,95 мас.%, а в кубе колонны 40-45% плавиковую кислоту.
При увеличении температуры исходящих паров в кубе ректификационной колонны свыше 130°С вода частично переходит в дистиллят, в результате чего содержание в нем фтороводорода будет менее 99,95% HF. В кубе ректификационной колонны образуется плавиковая кислота с содержанием HF в пределах 40-45%.
При уменьшении температуры исходящих паров в кубе ректификационной колонны ниже 115°С происходит неполная отгонка фтороводорода из кубового остатка, в результате чего его содержание увеличивается до 46 мас.% и более. В дистилляте образуется безводный фтороводород с содержанием HF не менее 99,95 мас.%.
Таким образом, при выходе температуры паров в кубе из заявляемого интервала, как свыше 130°С, так и менее 115°С, заявленный технический результат достигнут не будет.
Пример 1
Исходную фтороводородную кислоту, содержащую 70 мас.% HF, вводят в среднюю часть ректификационной колонны. В кубовой части поддерживают температуру паров 125°С, а в верхней - (19±1)°С. Процесс осуществляют при флегмовом числе, равном 3,5±0,1. Полученные безводный фтороводород и плавиковая кислота проанализированы на содержание компонентов в соответствии с требованиями ГОСТ 14022-89 и ГОСТ 2567-89. Результаты химического анализа представлены в табл.1.
Пример 2
Исходную фтороводородную кислоту, содержащую 80 мас.% HF, вводят в среднюю часть ректификационной колонны. В кубовой части поддерживают температуру паров 115°С, а в верхней - (19±1)°С. Процесс осуществляют при флегмовом числе, равном 2,6±0,1. Полученные безводный фтороводород и плавиковая кислота, проанализированные на содержание компонентов, соответствуют требованиям ГОСТ 14022-89 и ГОСТ 2567-89. Результаты химического анализа представлены в табл.2.
Пример 3
Исходную фтороводородную кислоту, содержащую 65 мас.% HF, вводят в среднюю часть ректификационной колонны. В кубовой части поддерживают температуру паров 130±С, а в верхней - (19±1)°С. Процесс осуществляют при флегмовом числе, равном 4,8±0,1. Полученные безводный фтороводород и плавиковая кислота проанализированы на содержание компонентов в соответствии с требованиями ГОСТ 14022-89 и ГОСТ 2567-89. Результаты химического анализа представлены в табл.3.
Полученные в интервале заявляемых условий приведенные в примерах 1-3 безводный фтороводород и плавиковая кислота удовлетворяют ГОСТ 14022-89 и ГОСТ 2567-89, соответственно.
Пример 4
Исходную кислоту, содержащую 70 мас.% HF, вводят в среднюю часть колонны. В кубе колонны температура паров равна 135°С. Флегмовое число равно 3,5. Полученный в конденсаторе фтороводород содержит 99,05 мас.% HF и до 0,92 мас.% H2O, что не соответствует заявленному техническому результату. В кубовом продукте образуется плавиковая кислота, содержащая 40,12 мас.% HF.
Пример 5
Исходную кислоту, содержащую 70 мас.% HF, подвергают ректификации при температуре паров в кубе 110°С. Образующийся в конденсате безводный фтороводород содержит не менее 99,95 мас.% HF с примесью не более 0,03 мас.% влаги. Получаемая в кубовой части колонны плавиковая кислота содержит не менее 46 мас.% HF, что не соответствует заявленному техническому результату.
Таким образом, при выходе температуры паров в кубе из заявляемого интервала, как свыше 130°С, так и менее 115°С, заявленный технический результат достигнут не будет.
Класс C01B7/19 фтор; фтористый водолрод