RU2182555C1 - Способ получения трифторида азота - Google Patents
Способ получения трифторида азота Download PDFInfo
- Publication number
- RU2182555C1 RU2182555C1 RU2001123299A RU2001123299A RU2182555C1 RU 2182555 C1 RU2182555 C1 RU 2182555C1 RU 2001123299 A RU2001123299 A RU 2001123299A RU 2001123299 A RU2001123299 A RU 2001123299A RU 2182555 C1 RU2182555 C1 RU 2182555C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluoride
- ammonium
- ammonium fluoride
- mixture
- nitrogen trifluoride
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам получения трифторида азота. Трифторид азота применяется в химической промышленности как стабильный фторирующий агент и как фторсодержащее сырье. В ракетной технике он используется как окислитель для высококалорийных топлив, в электронной промышленности - для чистки кристаллов полупроводников и кремниевых пластин. Он применяется и в лазерах, и в качестве чистящего газа в аппаратах химического парофазного осаждения (СVD). Способ получения трифторида азота заключается в том, что проводят взаимодействие реагентов, находящихся в гетерогенных фазах газ - твердое вещество. В качестве твердой фазы используют фторид аммония формулы NH4F•xHF, где х - от 0,01 до 1,3, взаимодействие с газообразным фтором ведут при массовом отношении фторида аммония и фтора от 0,35 до 500 при 20-110oС с обеспечением принудительной циркуляции реагентов. Фторид аммония можно применять в смеси с инертным фторидом металла II или III группы Периодической системы элементов или их смесью. По дисперсности частиц фторид аммония и инертный материал должны быть примерно одинаковы от 1000 до 200 мк. При проведении процесса получения трифторида азота по разработанному способу достигается высокий выход целевого продукта, причем используется доступное и дешевое сырье. При этом содержание примесей в продуктовой смеси, определяющих безопасность проведения процесса, очень низко. Процесс характеризуется низкими энергозатратами и использованием доступного и простого оборудования. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к органической химии, а именно к способам получения трифторида азота.
Трифторид азота применяется в химической промышленности как стабильный фторирующий агент и как фторсодержащее сырье. В ракетной технике он используется как окислитель для высококалорийных топлив, в электронной промышленности - для чистки кристаллов полупроводников и кремниевых пластин. Он применяется и в лазерах, и в качестве чистящего газа - в аппаратах химического парофазного осаждения (CVD).
В настоящее время в промышленности для производства трифторида азота используются две основные технологии. Одна из них заключается в электролизе кислых фторидов аммония [патент США 5637285, кл. С 01 В 21/08, заяв. 30.01.1996, оп. 10.06.1997].
Вторая технология включает прямое фторирование аммиака в расплаве кислого фторида аммония или в присутствии твердых комплексных фторидов аммония и металлов [ЕР 959040, кл. С 01 В 21/083 заяв. 22.05.1998, oп. 24.11.1999].
Электролитические способы энергоемки, а потому являются дорогостоящими. Кроме того, при их эксплуатации возникают проблемы, связанные с образованием взрывоопасных смесей.
Фторирование аммиака в расплаве кислого фторида аммония также требует значительных энергозатрат.
Разработанное изобретение относится к способам получения трифторида азота, проводимым в гетерогенной фазе газ - твердое вещество.
Известен способ фторирования твердых комплексных фторидов аммония и металлов [патент США 4543242, приор. Японии, заявка 83-177016, кл. С 01 В 21,83, з. 27.09.1983, oп. 04.09.1985].
Этими комплексами могут быть соединения, содержащие один металл общей формулы (NH4)xMFy или два металла формулы (NH4)хMM1Fy,
где х= 1-3, y=4-7, М=Fe, Al, Ti, Mn, Ni, Co, Cu, Zr, Nb, W, Si, Ge, Sb, Pb;
M1=Li, Na, K.
где х= 1-3, y=4-7, М=Fe, Al, Ti, Mn, Ni, Co, Cu, Zr, Nb, W, Si, Ge, Sb, Pb;
M1=Li, Na, K.
Реакция твердой соли с газообразным фтором может идти даже при комнатной температуре, однако при этом концентрация фтора в газовой фазе должна быть относительно высокой. Для подавления образования побочных фторидов азота, напротив, желательно поддерживать низкую концентрацию фтора - не более 10 об.%, но в этом случае приходится поддерживать температуру выше 80oС.
Фтор можно вводить как в чистом виде, так и разбавленным, например, азотом, аргоном или воздухом. Процесс проводят в никелевом двухступенчатом реакторе с принудительной циркуляцией. Так, через нагретый до 140oС порошок (NН4)3FеF6 непрерывно, в течение 15 часов пропускали 4584 г фтора. Получили целевой продукт с выходом 75%.
Перед создателями предлагаемого изобретения стояла задача создания способа получения трифторида азота из доступного и дешевого сырья, характеризующегося высоким выходом целевого продукта и низким уровнем примесей. К задачам, стоящим перед авторами изобретения, относится также разработка условий, определяющих безопасность проведения процесса, с низкими энергозатратами, в доступном и простом в исполнении оборудовании.
Предметом данного изобретения является способ получения фторида азота взаимодействием газообразного фтора и твердофазного соединения аммония, отличающийся тем, что в качестве соединения аммония используют фторид аммония формулы NH4F•xHF, где х - от 0,01 до 1,3.
Разработанный способ получения трифторида азота заключается в том, что трифторид азота получают взаимодействием газообразного фтора и твердофазного соединения аммония, а в качестве соединения аммония используют фториды аммония формулы NH4F•xHF, где х - от 0,01 до 1,3, взаимодействие ведут при массовом отношении фторида аммония и фтора от 0,35 до 500 при 20-110oC с обеспечением принудительной циркуляции реагентов. Фторид аммония используют в смеси с твердым инертным фторидом металла II или III группы Периодической системы элементов, или их смесью. Массовое отношение фторида металла к фториду аммония составляет от 0 до 100.
Подача фторида аммония в избытке к фтору позволяет избежать образования расплава фторида аммония. В качестве инертного материала могут быть использованы фториды Са, Мg, Al и т.п., или их смеси. По дисперсности частиц фторид аммония и инертный материал должны быть примерно одинаковы, например от 1000 до 2000 мк. Смешение фторида аммония перед подачей в реактор с порошкообразными частицами инертного материала позволяет избежать плавления фторида аммония при температуре проведения процесса и одновременно снизить его расход. При увеличении содержания инертного материала выше указанного соотношения снижается эффективность процесса из-за наличия "балластного" материала. Здесь и далее, если специально не оговаривается, приводятся массовые соотношения.
Процесс проводят на установке, изображенной на чертеже. Установка состоит из смесителя 1, реактора 2 и фазоразделителя 3. Применяемые фториды аммония NH4F•xHF, где х - от 0,01 до 1,3. Это может быть, например, NH4F•xHF со значением х 0,01, х=1, и т.п. в интервале до 1,3. В смеситель 1 подают газообразный фтор и свежий и/или возвратный NH4F•xHF, или смесь NH4F•хHF, где х=0,01 до 1,3, и инертного материала в порошкообразном состоянии. В смесителе происходит перемешивание твердых и газообразных реагентов до дисперсного состояния. Из смесителя эта дисперсия подается в реактор 2, где при температуре 20-110oС проходит взаимодействие. Из реактора продукты попадают в фазоразделитель 3, откуда выводятся газообразные продукты. Твердую фазу, состоящую из NH4F•хHF, где х более 1,3, выводят из фазоразделителя и используют по усмотрению. Вещества, которые могут использоваться вновь: непрореагировавшие фториды аммония NH4F•хHF, где х менее или равно 1,3, или из смеси этих фторидов аммония с инертным материалом, рециркулируют в смеситель. Газообразные продукты направляют на стадию разделения, где выделяется целевой продукт, выход которого составляет от 50 до 95 мас.%.
Пример
В качестве исходного сырья используют порошкообразный фторид аммония дисперсностью около 200 мк и газообразный фтор. Фторид аммония подают со скоростью 0,02 кг/час в смеситель 1, где он смешивается с фтором, подаваемым со скоростью 0,002 кг/час. Из смесителя реагенты направляются в реактор 2, изготовленный из никеля, диаметром 20 мм и длиной 200 мм. В реакторе, где организована принудительная циркуляция реагентов, при температуре 20oС проходит взаимодействие. Из реактора смесь поступает в фазоразделитель 3, где газообразные продукты отделяются от твердых. Газообразные продукты пропускают через ловушку фтористого водорода (на схеме не показана) и собирают в приемнике. Анализ методом газожидкостной хроматографии показал, что продукт имеет следующий состав, об.%: NF3-77,7; N2-20,1. Суммарное содержание N2F4, CF4, и т.п. составляет 2,2%.
В качестве исходного сырья используют порошкообразный фторид аммония дисперсностью около 200 мк и газообразный фтор. Фторид аммония подают со скоростью 0,02 кг/час в смеситель 1, где он смешивается с фтором, подаваемым со скоростью 0,002 кг/час. Из смесителя реагенты направляются в реактор 2, изготовленный из никеля, диаметром 20 мм и длиной 200 мм. В реакторе, где организована принудительная циркуляция реагентов, при температуре 20oС проходит взаимодействие. Из реактора смесь поступает в фазоразделитель 3, где газообразные продукты отделяются от твердых. Газообразные продукты пропускают через ловушку фтористого водорода (на схеме не показана) и собирают в приемнике. Анализ методом газожидкостной хроматографии показал, что продукт имеет следующий состав, об.%: NF3-77,7; N2-20,1. Суммарное содержание N2F4, CF4, и т.п. составляет 2,2%.
Твердую фазу, состоящую из NH4F•xHF, где х до 1,3, возвращают на стадию смешения, остальные продукты используют по усмотрению.
Примеры проведения остальных опытов приведены в таблице.
Таким образом, основными отличиями данного изобретения от ранее известного является использование в качестве исходного реагента соединения формулы NH4F•хHF, где х= 0,01 до 1,3, т.е. фторида аммония NH4F или его фтороводородной соли формулы NH4F•хHF, где х = более 0, но не более 1,3, температура проведения процесса 20-110 oС, и принудительная циркуляция.
При этом массовое соотношение фторидов аммония и фтора - от 0,35 до 500. Кроме того, отличием является то, что это соединение аммония может подаваться на стадию синтеза в смеси с инертным фторидом металла при массовом отношении фторид металла: NH4F•xHF oт 0 до 100, и тогда расход фторида снижается.
При проведении процесса получения трифторида азота по разработанному способу достигается высокий выход целевого продукта, причем используется доступное и дешевое сырье. При этом содержание примесей в продуктовой смеси, определяющих безопасность проведения процесса, очень низко. Процесс характеризуется низкими энергозатратами и использованием доступного и простого оборудования.
Claims (4)
1. Способ получения трифторида азота взаимодействием газообразного фтора и твердофазного соединения аммония, отличающийся тем, что в качестве соединения аммония используют фториды аммония формулы NH4F•xHF, где х - от 0,01 до 1,3, взаимодействие ведут при массовом отношении фторида аммония и фтора от 0,35 до 500 при 20-110oС с обеспечением принудительной циркуляции реагентов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фторид аммония используют в смеси с твердым инертным фторидом металла II или III группы Периодической системы элементов или их смесью.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что массовое отношение фторида металла к фториду аммония составляет 0-100.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что непрореагировавшие соединения фторида аммония или их смесь с инертным фторидом металла после отделения газообразных продуктов взаимодействия рециркулируют на стадию смешения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001123299A RU2182555C1 (ru) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | Способ получения трифторида азота |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001123299A RU2182555C1 (ru) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | Способ получения трифторида азота |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2182555C1 true RU2182555C1 (ru) | 2002-05-20 |
Family
ID=20252760
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001123299A RU2182555C1 (ru) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | Способ получения трифторида азота |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2182555C1 (ru) |
-
2001
- 2001-08-22 RU RU2001123299A patent/RU2182555C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1170398A (zh) | 全氟化碳的制备方法 | |
GB2146978A (en) | Process of preparing nitrogen trifluoride by gas-solid reaction | |
PL148109B1 (en) | Method of obtaining nithomethane | |
JP4197783B2 (ja) | フッ素化ハロゲン化合物の製造方法 | |
RU2182555C1 (ru) | Способ получения трифторида азота | |
US3961024A (en) | Fluoro compound production | |
US5302763A (en) | Process for preparing dinitrotoluene | |
RU2221743C2 (ru) | Способ получения трифторида азота и продукты на основе трифторида азота | |
EP0660818B1 (en) | A process for preparing dinitrotoluene | |
US5711925A (en) | Synthesis of pure disilicon hexafluoride | |
Andrews et al. | Cocondensation reaction between phosphine and fluorine: matrix infrared spectra of difluorophosphorane, difluorophosphine and fluorophosphine | |
EP1024124B1 (en) | Process for the preparation of 1,1,1,2,2-pentafluoroethane | |
KR100961587B1 (ko) | 할로겐화 질소의 합성방법 | |
RU2182556C1 (ru) | Способ получения трифторида азота | |
RU2144019C1 (ru) | Способ получения пентафторйодэтана | |
US4193261A (en) | Method of oxidation of fuels with tetrafluorammonium bifluoride | |
RU2038299C1 (ru) | Способ получения бифторида аммония | |
RU2178384C1 (ru) | Способ получения фторидов азота | |
US3347911A (en) | Fluorocyanamide nf2cf2nfcn | |
US3254944A (en) | Process for preparing chlorodifluoroamine and tetrafluorohydrazine | |
US20020156321A1 (en) | Continuous preparation of high purity Bis(fluoroxy)difluoromethane (BDM) at elevated pressure | |
RU2137708C1 (ru) | Способ получения нитрида кремния с повышенным содержанием альфа-фазы | |
RU2163221C2 (ru) | Способ получения фторуглеродов | |
SU1724571A1 (ru) | Способ получени углеродистого материала, содержащего фторид щелочного металла | |
JP3187544B2 (ja) | アンモニウム氷晶石の製造法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070823 |