167118. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fluoridok, főként hidrogén-fluorid előállítására
9 167118 10 A berendezés az 1 hexafluoro-kovasavat tároló tartályból, a 2 ammóniát tároló tartályból, a 3 ammóniával telítő egységből, a 4 szilícium-dioxidot elválasztó egységből, a 7a és 7b reaktorokból, a 8 ammóniát kiűző egységből és a 14 széndioxidot elkülönítő egységből áll. A 7b reaktorba a kalcium-karbonát a 13 tárolótartályból kerül beadásra, illetve a 7b reaktort a 16 kalcium-fluoridot elkülönítő egység, a 19 szárító és a 22 tárolótartály követi. A berendezést az alábbi módon üzemeltethetjük: A 3 ammóniával telítő egységben hexafluoro•-kovasavat és ammóniát reagáltatunk, és a kapott szilárd halmazállapotú szilícium-dioxidot a 4 elválasztó egységben elkülönítjük, majd az 5 vezetéken át a rendszerből eltávolítjuk. A főleg ammónium-fluorid vizes oldatából álló 6 szűrletet feleslegben vett kálium-fluoriddal reagáltatjuk a 7a első reaktorban. A 7a reaktorból távozó, ammóniából és vízgőzből álló elegyet a 8 ammóniát kiűző egységbe vezetjük, ott az ammóniát elkülönítjük, majd a gázhalmazállapotú ammóniát a 10 kompresszorral cseppfolyósítjuk, és a 2 ammóniát tároló tartályba vezetjük. A 7a reaktorból a reakcióelegyet a 12 vezetéken át a 7b második reaktorba vezetjük, és a 13 tárolótartályból betáplált poralakú kalcium-karbonáttal reagáltatjuk. A fejlődött széndioxidot és a vízgőzt a 14 egységen át távolítjuk el a rendszerből. A 15 rekacióterméket a 16 elkülönítő egységbe tápláljuk, ahol a kalcium-fluoridot elkülönítjük, majd a még nedves 17 kalcium-fluoridot a 19 szárítóba tápláljuk. A16 egységben elkülönített, lényegében kálium-fluorid koncentrált oldatából álló 18 szűrletet visszavezetjük a 7a reaktorba. A 19 szárítóban a nedves kalcium-fluoridtól elkülönített 20 vizet a mosórendszerbe tápláljuk. A 21 száraz kalcium-fluoridot ezután a 22 tárolótartályba szállítjuk. A fenti módon kalcium-fluorid „metallurgiai" és „kerámiai" minőségben állítható elő. Ha a kálium-bifluoridot feleslegben használjuk, akkor a reakcióidő megrövidül és a minimális kalcium-karbonát-tartalom érhető el. A találmányt közelebbről az alábbi kísérletekkel és példákkal kívánjuk megvilágítani. 1. kísérlet Ebben a kísérletben azt mutatjuk be, hogy vizes oldatban az oldat forráspontján milyen hatású a növekvő fluoridion-koncentráció az ammónium-fluorid hidrolízisének kezdeti arányára. Vizes oldatban az ammónium-fluorid hidrolízisének felgyorsulását a növekvő fluoridion-koncentrációval az alábbi módon mutatjuk be. Az összes fluoridion-koncentráció változtatását vízmentes kálium-fluorid adagolása útján végeztük. A reakcióelegyet úgy készítettük, hogy 50 ml körülbelül 7 mólos ammónium-fluorid-oldathoz a kívánt mennyiségű vízmentes kálium-fluoridot adtuk, majd az oldatot vízzel 100 ml-re hígítottuk és a kívánt időn át az oldat forrásban tartása útján a reakciót fenntartottuk. A reakció mértékét kétféle módszerrel vizsgáltuk, éspedig a reakcióelegyből vett aliquotokat megtitrátuk bázikus mérőoldattal, valamint mértük az oldatokban az ammóniumion-koncentrációt. A két módszerrel kapott eredmények jól egyeztek egymással. A kapott eredmények az alábbiak: 10 A minta: B minta: 15-C minta: 20 25 30 35 40 45 50 55 60 nem adtunk hozzá kálium-fluoridot, kezdeti F1NH4 + arány = 1,0. 21,0 g kálium-fluoridot adtunk hozzá, kezdeti F1NH4+ arány = 2,0. 42,0 g kálium-fluoridot adtunk hozzá, kezdeti F7NH4 + arány = 3,0. 63,0 g kálium-fluoridot adtunk hozzá, kezdeti F1NH4 4 arány = 4,0. % Elbomlott ammónium-fluorid az alábbi idők után (percben) D minta: Minta 10 15 30 60 A 7,1 10,6 11,9 15,0 19,9 B 13,8 20,4 29,1 44,3 50,7 C 22,5 44,0 58,8 74,2 83,4 D 40,5 52,7 81,1 90,6 97,8 2. kísérlet Az alábbi kísérlet vizes oldatban a kezdeti F7NH4 + arány korlátozó hatását kívánja bemutatni az ammónium-fluorid ammóni hidrogén-fluoriddá való konvertálására. Az 1. kísérletben ismertetett összetételű A, B és D mintákat forráspontjuknak megfelelő hőmérsékleten addig reagáltatunk, míg a reakciósebesség elhanyagolható szintre csökkent, azaz 15 perces időintervallumon belül az ammónium-fluorid konverziójának nem nőtt mérhető szinten. Minta Kezdeti Az ammónium-fluorid F7NH/ arány %-os elbomlás a konverzió gyakorlati befejeződésekor A 1,0 35 B 2,0 66 D 4,0 >98 3. kísérlet Ebben a kísérletben vizes oldatban a bifluoridionok késleltető hatását mutatjuk be az ammónium-fluorid 65 elbomlásának arányára.
