RU2534252C1 - Способ очистки фтористого водорода - Google Patents
Способ очистки фтористого водорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534252C1 RU2534252C1 RU2013121515/05A RU2013121515A RU2534252C1 RU 2534252 C1 RU2534252 C1 RU 2534252C1 RU 2013121515/05 A RU2013121515/05 A RU 2013121515/05A RU 2013121515 A RU2013121515 A RU 2013121515A RU 2534252 C1 RU2534252 C1 RU 2534252C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen fluoride
- fluoride
- temperature
- sodium
- silicon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ очистки фтористого водорода от фторидов кремния и фосфора включает пропускание газовой смеси, содержащей фториды водорода, кремния, фосфора, через фторид натрия. Смесь контактируют с фторидом натрия при температуре 20-40°С и давлении 100-200 мм рт.ст. до образования полигидрофторидов натрия и комплексных фторидов примесных элементов. После этого повышают температуру до 55-70°С и проводят десорбцию фтористого водорода. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки с получением фтористого водорода, содержащего примеси SiF4 и PF5 не более 20 ppm, уменьшить энергозатраты за счет снижения температуры процесса. 3 пр.
Description
Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано в препаративных целях для глубокой очистки фтористого водорода от примесей тетрафторида кремния и пентафторида фосфора.
В настоящее время известно много методов, позволяющих разделять газовые смеси, содержащие фтористый водород, тетрафторид кремния и фториды фосфора. Эти методы, как правило, используют различную растворимость или сорбционную способность фтористого водорода и фторсодержащих примесей.
Классическая технология получения безводного фтористого водорода из плавикового шпата использует для разделения SiF4 и HF процесс ректификации, что позволяет получать конечный продукт с содержанием тетрафторида кремния менее 200 ppm (Зайцев В.А., Родин В.И. и др. «Производство фтористых соединений при переработке фосфатного сырья», Москва, Химия, 1982).
В патенте Франции №150965 (1958 г.) описывается способ разделения газового потока SiF4 и HF, основанный на использовании концентрированной серной кислоты. Концентрированная серная кислота растворяет фтористый водород с образованием фторсульфоновой кислоты, а тетрафторид кремния остается в газовой фазе, чем обуславливается их разделение.
Известны способы очистки, основанные на сорбции газообразных SiF4, PF5 и HF на твердых неорганических фторидах, в которых используется различие в температурах разложения кремнефторида и гидрофторида щелочного металла. В качестве неорганических фторидов в основном применяют фториды щелочных металлов. Возможны два варианта организации проведения процесса:
- контактирование газового потока разделяемых фторидов с твердым фторидом, в результате чего большая часть тетрафторида кремния сорбируется с образованием гексафторсиликата натрия, а основная масса фтористого водорода остается в газовой фазе. Этому способствует выбор температуры проведения процесса на 30-40°С ниже температуры разложения кремнефторида щелочного металла, но выше температуры разложения гидрофторида натрия, при этом эффективность очистки продукта, как правило, низкая;
- второй вариант очистки осуществляется в две стадии. На первой происходит совместная сорбция на сорбенте фтористого водорода и фторидов кремния и фосфора, а на второй стадии - десорбция всего фтористого водорода, в котором, как правило, содержится небольшое количество примесей, вследствие частичного терморазложения комплексных фторидов кремния и фосфора (Галкин Н.П., В.А. Зайцев и др «Улавливание и переработка фторсодержащих газов», Москва, Атомиздат, 1975).
Известен способ, патент РФ №2034776 (МПК С01В 7/19), взятый авторами в качестве прототипа, по которому для очистки фторида водорода от примесей SiF4 и PF5 газовую смесь пропускают через фторид натрия при 225-275°С и давлении 50-150 мм рт.ст. В этих условиях на сорбенте избирательно поглощается SiF4 и PF5, a HF преимущественно остается в газовой фазе. Использование этого способа позволяет получать безводный фтористый водород с содержанием не более 200 ppm SiF4 и около 300 ppm PF5.
Недостатками этого способа-прототипа являются относительно высокое содержание примесей в очищенном фтористом водороде и высокие рабочие температуры, обуславливающие необходимость использования коррозионно-стойких материалов.
Технический результат предлагаемого способа заключается в получении безводного фтористого водорода с содержанием примесей SiF4 и PF5 не более 20 ppm.
Технический результат предлагаемого способа достигается тем, что газовую смесь, содержащую фториды водорода, кремния, фосфора, контактируют с NaF при температуре 20-40°С и давлении 100-200 мм рт.ст. до образования полигидрофторидов натрия (NaF·nHF, где n=2, 3, 4). После окончания процесса сорбции температуру в реакторе повышают до 55-70°С и десорбируют HF.
Нами предлагается двухстадийный способ очистки фтористого водорода от SiF4 и PF5, предусматривающий совместную сорбцию фтористого водорода и примесей на фториде натрия с получением полигидрофторидов и комплексных фторидов кремния и фосфора, с последующим терморазложением полигидрофторидов натрия и получением чистого фтористого водорода. Использование этого способа позволит снизить содержание примесей кремния и фосфора в безводном фтористом водороде до 20 ppm и значительно уменьшить энергозатраты на осуществление процесса.
Анализируя данные по упругости паров фтористого водорода и тетрафторида кремния над комплексными фторидами, можно констатировать, что давление HF над полигидрофторидами натрия при 40°С составляет около 190 мм рт.ст., а давление SiF4 над Na2SiF6 имеет величину 10-9 мм рт.ст. Очевидно, что эффективность разделения HF и SiF4 будет пропорциональна соотношению давления насыщенного пара над индивидуальными веществами и для указанных выше условий составит PHF/PSiF4=~1011. В условиях способа-прототипа (температура процесса 225-275°С) эта величина равна 35. Указанные закономерности позволяют значительно по сравнению с прототипом увеличить коэффициент очистки фтористого водорода от тетрафторида кремния и пентафторида фосфора. Аналогичные закономерности характерны и для других щелочных металлов (кроме лития), образующих полигидрофториды и комплексные соединения с SiF4 и PF5.
Экспериментально установленная степень очистки безводного фтористого водорода от тетрафторида кремния и пентафторида фосфора составляет не менее 99,9999%. В результате получают безводный фтористый водород с содержанием SiF4 и PF5 менее 20 ppm по каждому компоненту.
Очищенный фтористый водород откачивают из реактора и либо конденсируют, либо направляют непосредственно в исследовательский аппарат для проведения процессов гидрофторирования.
Заданный температурный интервал процесса сорбции ограничен, с одной стороны, возможной частичной конденсацией фтористого водорода при температурах менее 20°С и переносом в сорбент хорошо растворимых в нем примесей кремния и фосфора, а с другой - уменьшением эффективности очистки и выхода HF в результате снижения содержания в сорбенте высших (n≥3, 4) полигидрофторидов натрия при температурах более 40°С. Ограничения заданного интервала рабочих давлений обусловлены низкой степенью поглощения фтористого водорода при давлении ниже 100 мм рт.ст. вследствие невозможности образования полигидрофторидов, а при увеличении давления более 200 мм рт.ст. - снижением селективности сорбции.
Снижение температуры десорбции менее 55°С приводит к уменьшению выхода фтористого водорода ввиду неполного разложения полигидрофторидов, а ее повышение выше 70°С - к снижению эффективности очистки.
Пример 1
Газовую смесь контактируют с фторидом натрия в вертикальном реакторе при температуре 29°С и давлении 150 мм рт.ст. После окончания процесса сорбции смесь полигидрофторидов натрия нагревают до температуры 60°С, десорбируя очищенный безводный фтористый водород. В результате после десорбции получают безводный фтористый водород, содержащий 18 ppm SiF4 и 16 ppm PF5. Выход безводного фтористого водорода составил 87%.
Пример 2
Газовую смесь контактируют с фторидом натрия в вертикальном реакторе при температуре 19°С и давлении 230 мм рт.ст. После окончания процесса сорбции смесь полигидрофторидов натрия нагревают до температуры 45°С, десорбируя очищенный безводный фтористый водород. В результате после десорбции получают безводный фтористый водород, содержащий 125 ppm SiF4 и 145 ppm PF5. Выход безводного фтористого водорода составил 68%.
Пример 3
Газовую смесь контактируют с фторидом натрия в вертикальном реакторе при температуре 45°С и давлении 70 мм рт.ст. После окончания процесса сорбции смесь полигидрофторидов натрия нагревают до температуры 80°С, десорбируя очищенный безводный фтористый водород. В результате после десорбции получают безводный фтористый водород, содержащий 89 ppm SiF4 и 78 ppm PF5. Выход безводного фтористого водорода составил 58%.
По сравнению с прототипом рассматриваемый способ обладает следующими преимуществами:
- значительное увеличение эффективности очистки - содержание примесей находится на уровне 20 ppm вместо 300 ppm;
- уменьшение энергозатрат за счет снижения температуры процесса;
- снижение коррозии, обусловленной присутствием кислых фторидов.
Claims (1)
- Способ очистки фтористого водорода от фторидов кремния и фосфора путем пропускания газовой смеси через фторид натрия, отличающийся тем, что смесь контактируют с фторидом натрия при температуре 20-40°С и давлении 100-200 мм рт.ст. до образования полигидрофторидов натрия и комплексных фторидов примесных элементов, после чего повышают температуру до 55-70°С и проводят десорбцию фтористого водорода.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013121515/05A RU2534252C1 (ru) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | Способ очистки фтористого водорода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013121515/05A RU2534252C1 (ru) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | Способ очистки фтористого водорода |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013121515A RU2013121515A (ru) | 2014-11-20 |
RU2534252C1 true RU2534252C1 (ru) | 2014-11-27 |
Family
ID=53380958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013121515/05A RU2534252C1 (ru) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | Способ очистки фтористого водорода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2534252C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU43468A1 (ru) * | 1933-12-14 | 1935-06-30 | А.Н. Качулков | Способ очистки фтористо-водородного газа |
GB1141260A (en) * | 1965-11-26 | 1969-01-29 | Commissariat Energie Atomique | A method and apparatus for the purification of hydrofluoric acid |
SU919984A1 (ru) * | 1980-05-29 | 1982-04-15 | Иркутский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности | Способ очистки плавиковой кислоты |
RU2034776C1 (ru) * | 1993-03-11 | 1995-05-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии | Способ очистки фторида водорода |
US20040037768A1 (en) * | 2001-11-26 | 2004-02-26 | Robert Jackson | Method and system for on-site generation and distribution of a process gas |
-
2013
- 2013-05-07 RU RU2013121515/05A patent/RU2534252C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU43468A1 (ru) * | 1933-12-14 | 1935-06-30 | А.Н. Качулков | Способ очистки фтористо-водородного газа |
GB1141260A (en) * | 1965-11-26 | 1969-01-29 | Commissariat Energie Atomique | A method and apparatus for the purification of hydrofluoric acid |
SU919984A1 (ru) * | 1980-05-29 | 1982-04-15 | Иркутский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности | Способ очистки плавиковой кислоты |
RU2034776C1 (ru) * | 1993-03-11 | 1995-05-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии | Способ очистки фторида водорода |
US20040037768A1 (en) * | 2001-11-26 | 2004-02-26 | Robert Jackson | Method and system for on-site generation and distribution of a process gas |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013121515A (ru) | 2014-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6433867B2 (ja) | 水素ガス回収システムおよび水素ガスの分離回収方法 | |
KR20160008531A (ko) | 염화수소의 정제 방법 | |
WO2023202270A1 (zh) | 一种分级利用磷矿石中氟、硅资源的方法 | |
JP2023524919A (ja) | 工業レベルの高濃度HFを電子レベルのFTrPSAに精製する分離及び純化方法 | |
CN102502502A (zh) | 一种用98%硫酸制备氟化氢气体的方法 | |
CN212050528U (zh) | 一种氟化氢高效提纯系统 | |
JP2013170129A (ja) | ペルフルオロアルカンスルホニルフルオリドガスの分離方法 | |
RU2534252C1 (ru) | Способ очистки фтористого водорода | |
CN112661115B (zh) | 一种萤石法生产无水HF精制的FTrPSA深度脱水除杂的分离与净化方法 | |
CN112591711B (zh) | 一种HF/HCl混合气体高纯度高收率的FTrPSA分离与净化提取方法 | |
CN105967166B (zh) | 一种碳酰氟的纯化方法和制备方法 | |
CN103091271B (zh) | 测定四氟化硅气体中杂质碘含量的方法 | |
CN103011172B (zh) | 四氟化硅气体中杂质碘的净化方法 | |
CN105217575A (zh) | 一种反应精馏去除氟化氢中水分的方法 | |
Vorotyntsev et al. | The physico-chemical bases of separation and high purification of fluorocarbons and simple gases | |
CN204022481U (zh) | 一种四氯化硅提纯系统 | |
CN110092522A (zh) | 一种含氟含氨氮硝酸类废水的处理方法 | |
RU2328335C1 (ru) | Способ разделения фторсодержащих газовых смесей | |
CN112744788A (zh) | 一种氟硅酸法生产无水HF精制的FTrPSA深度脱水除杂的分离与净化方法 | |
CN102101658A (zh) | 一种精馏及吸附提纯三氟化氮制备高纯三氟化氮的技术 | |
US3326634A (en) | Processes for recovering hydrogen fluoride | |
RU2793236C1 (ru) | Способ получения очищенной фосфорной кислоты | |
CN101913579A (zh) | 一种氟与氨的气相直接氟化制备三氟化氮的技术 | |
US20230339822A1 (en) | Methods for graded utilization of fluorine and silicon resources in phosphate ores | |
JP5651306B2 (ja) | フッ素回収方法およびその装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TC4A | Change in inventorship |
Effective date: 20150216 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190508 |