AT211791B - Verfahren zur Abtrennung von Bortrichlorid aus Gasgemischen - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Abtrennung von Bortrichlorid aus Gasgemischen 
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Bortrichlorid aus Gasgemischen, die daneben noch Kohlenmonoxyd und/oder Kohlendioxyd enthalten. 



   Die wichtigsten gasförmigen Produkte einer Reaktion zur Gewinnung von Bortrichlorid durch Umsetzung von gasförmigem Chlor, Kohlenstoff und einer wasserfreien, zur Abgabe von Bor befähigten Substanz, wie z. B. Boroxyd oder Natrium- oder Kalziumborat sind Bortrichlorid und Kohlenmonoxyd in einem 
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 tatsächlich pro Mol Boroxyd verbrauchten Kohlenstoffs etwas herabgesetzt wird. Das gasförmige Produkt enthält gewöhnlich auch geringe Mengen anderer Gase, beispielsweise von nicht umgesetztem Chlor, Phosgen   (COC1)   und Chlorwasserstoff, der auf Feuchtigkeit oder andere in den festen Reaktionspartnern vorhandene wasserstoffhaltige Verunreinigungen zurückzuführen ist. 



   Die Erfindung bezweckt vor allem die Schaffung eines leistungsfähigeren und wirtschaftlicheren Verfahrens zur Abtrennung von Bortrichlorid von andern Gasen, insbesondere von Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd. 



   Durch die USA-Patentschrift Nr. 2, 097, 482 ist es bekannt geworden, Bortrichlorid bei Verwendung als Kühlmittel in verschiedenen Lösungsmitteln, wie Zinntetrachlorid, Tetrachloräthylen, Pentachlor- äthan, Chloroform, Trichloräthylen usw., zu lösen. Diese Lösungsmittel gestatten eine Destillation ohne Zersetzung. 



   Erfindungsgemäss wird zur Abtrennung von Bortrichlorid aus daneben noch CO und/oder C02 enthaltenden Gasgemischen vorgeschlagen, das Gemisch mit einem flüssigen organischen Lösungsmittel, das aus fluoriertenund/oder chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit   2 - 12   Kohlenstoffen im Molekül oder fluorierten und/oder chlorierten aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einem oder zwei Benzolringen im Molekül besteht, bei niedrigerer Temperatur und gegebenenfalls höherem Druck in Berührung zu bringen, die so erhaltene Flüssigkeit von dem nicht gelösten Gas zu trennen und Bortrichlorid aus der abgetrennten Lösung durch Anwendung höherer Temperatur und gegebenenfalls niedrigerem Druck zu gewinnen. 



   Zu diesem Verfahren ist ein Lösungsmittel erforderlich, das die besondere Eigenschaft hat, eine gro- sse Menge Bortrichlorid aus der gasförmigen Phase unter geeigneten, leicht herstellbaren Bedingungen zu lösen, unter denen es nur relativ wenig Kohlenmonoxyd oder Kohlendioxyd löst. Ausserdem muss das Lösungsmittel unter andern relativ leicht herstellbaren Bedingungen einen grossen Teil des gelösten Bortrichlorids wieder freigeben. Das Lösungsmittel muss ferner gegenüber dem Bortrichlorid im wesentlichen inert sein, um eine Zersetzung und einen Verlust des Lösungsmittels und des Produkts zu vermeiden und um eine Verunreinigung des verbleibenden Bortrichlorids mit den Zersetzungsprodukten zu verhindern.

   Ferner muss das Lösungsmittel leicht und ohne merkliche Zersetzung destillierbar sein, dabei aber unter 

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 den zur Freigabe des Bortrichlorids verwendeten Bedingungen einen so niedrigen Dampfdruck haben, dass eine wesentliche Verunreinigung des freigegebenen Produkts mit dem Lösungsmittel verhindert wird. 



   Es wurde nun gefunden, dass alle diese Forderungen von einer Anzahl von Lösungsmitteln erfüllt wer- den und dass die spezifische Lösung in diesen Lösungsmitteln eine sehr wirtschaftliche und zweckmässige
Methode zur Abtrennung von Bortrichlorid von Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd darstellt. 



   Die spezifische Lösung des Bortrichlorids kann wirksam mit fluorierten und/oder chlorierten aromati-   schen Lösungsmitteln   durchgeführt werden, die einen oder zwei aromatische Kerne pro Molekül enthalten, sowie mit fluorierten und/oder chlorierten aliphatischen Lösungsmitteln, die zwei bis etwa sechs Kohlenstoffatome und mindestens zwei Halogenatome pro Molekül enthalten. Zu den aromatischen Lösungsmitteln der beschriebenen Art gehören beispielsweise halogenierte Benzole, wie z. B. Dichlorbenzol, Trichlorbenzol und Fluorochlorbenzol, sowie halogenierte Diphenyle wie polychloriertes Diphenyl.

   Beispiele der erfindungsgemäss verwendbaren aliphatischen Lösungsmittel sind fluorierte und/oder chlorierte paraffinische Gruppierungen, welche zwischen zwei und etwa zwölf Kohlenstoffatome enthalten, beispielsweise Tetrachloräthan, Pentachloräthan, Difluortetrachloräthan, Dichlorpentan und stark halogenierte langkettige aliphatische Verbindungen, die durch die Polymerisation derartiger Verbindungen, wie beispielsweise   Trifluorvinylchlorid, erhalten   werden. 



   Es hat sich gezeigt, dass die Bedingungen, unter denen die Lösungsmittel Bortrichlorid bevorzugt und mit höchster Leistungsfähigkeit aufnehmen, eine relativ niedrige Temperatur und einen hohen Druck beinhalten. Befriedigende Ergebnisse erhält man gewöhnlich bei den niedrigstmöglichen Temperaturen, bei denen das Lösungsmittel noch genügend fliessfähig ist, und bei Drücken bis zu zehn oder fünfzehn Atmosphären. Die für das jeweilige Lösungsmittel optimalen Bedingungen können im Betrieb ermittelt werden. 



   Die Absorption des Bortrichlorids aus der gasförmigen Phase kann in einem Gegenstrom-Extraktionsapparat durchgeführt werden, der aus einer   Füllkörperkolonne   mit   Gas-und Flüssigkeitseintritts-und-aus-   trittsöffnungen besteht. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gas- und des Flüssigkeitsstromes ist vorzugweise auf Faktoren wie die   Berührungsfläche   des Extraktionsapparates so abgestimmt, dass im wesentlichen ein Gleichgewicht zwischen den beiden Phasen erzielt werden kann. 



   Das den Extraktionsapparat verlassende beladene Lösungsmittel enthält je nach dem verwendeten Lösungsmittel und den Extraktionsbedingungen gewöhnlich etwa 10 bis etwa 50 oder mehr Gew.-% gelöstes Bortrichlorid. Die Konzentration von gelöstem Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd in dem beladenen Lösungsmittel beträgt gewöhnlich nur ein oder zwei Prozent der Konzentration des Bortrichlorids. 



   Als Beispiel für die selektive Lösung von Bortrichlorid aus einem Gasgemisch sei erwähnt, dass das Bortrichlorid fast quantitativ extrahiert werden kann, wenn Trichlorbenzol in einer   fiUlkörperkolonne   im Gegenstrom mit einem solchen Gemisch beaufschlagt wird. Bei einem Durchsatz von 2300 g/h Trichlorbenzol und bei einem Gasdurchsatz entsprechend 240 g/h Bortrichlorid durch eine Kolonne, die unter atmosphärischem Druck und einer Temperatur von etwa 250C gehalten wird, enthält die am Boden des Extraktionsapparates erhaltene Lösung etwa 11   Gel.-%   Bortrichlorid in Trichlorbenzol.   Entsprechend höhe-   re Konzentrationen können beim Arbeiten mit höheren Drücken erzielt werden. 



   Das gelöste Bortrichlorid kann aus dem beladenen Lösungsmittel freigesetzt werden, indem dieses durch eine zweite Füllkörperkolonne geführt wird, die unter geeigneten Temperatur-und Druckbedingungen als Destillationskolonne oder als Schnell verdampfer betrieben wird. Das Lösungsmittel wird der Kolonne vorzugsweise in einer solchen Menge zugeführt, dass im wesentlichen ein Gleichgewicht zwischen der flüssigen und der Gasphase sowohl an der Stelle des Lösungsmittelaustritts erzielt wird, damit der grösste Teil des gelösten Bortrichlorids freigegeben wird, als auch in dem abgehenden Gasstrom am Kopf der Kolonne, um   den Verlust   von in Dampfform in dem als Produkt erhaltenen Bortrichlorid enthaltenen Lösungsmittel herabzusetzen.

   Der Verdampfer kann bei herabgesetztem Druck, beispielsweise bei 0,   5. 0, 1   at, und sogar bei einem Druck von nur wenigen Millimetern Quecksilbersäule betrieben werden. Bei einem solchen Druck wird die Geschwindigkeit der Entfernung des Bortrichlorids erhöht und die Gleichgewichtskonzentration des gelösten Bortrichlorids bei der bestehenden Temperatur herabgesetzt. Diese Temperatur wird gewöhnlich so gewählt, dass sie die geringste praktisch mögliche Löslichkeit des Bortrichlorids ergibt. Die Arbeitstemperatur soll jedoch so niedrig sein, dass die Möglichkeit einer Reaktion des Bortrichlorids mit dem Lösungsmittel vermieden und ein   übermässig   hoher Dampfdruck des Lösungsmittels in dem als Produkt erhaltenen Bortricblorid verhindert wird. 



     Beispiel 1 : 1, 2.   4-Trichlorbenzol mit einem Gehalt von etwa 16   Gew. -0/0 Bortricblorid   wurde in eine   ausfüllkörpern   bestehende Destillationskolonne eingeführt, die unter einem Gesamtdruck von 0, 1 at gehalten wurde. Bei einer Topftemperatur von   etWa 1300C,   einer Kopftemperatur von etwa   250C   und 

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 einem Durchsatz von etwa 2,7 kg Lösung pro Stunde wurde das in dem Lösungsmittel enthaltene Bortrichlorid bis auf etwa   0, 20/0   vollständig gewonnen, und es fand sich in dem übergehenden Gasstrom kein 1,2, 4-Trichlorbenzol. 



   Beispiel 2 : Handelsübliches chloriertes Diphenyl wurde mit einem Bortrichlorid enthaltenden Gasgemisch im Gegenstrom in einer Kolonne bei Atmosphärendruck und Zimmertemperatur in Kontakt gebracht. Die den Boden der Kolonne erreichende Lösung enthielt etwa 25    Gew. -0/0 BCIs   in chloriertem Diphenyl. Das gelöste   BCI,   wurde aus dieser Lösung dadurch zurückgewonnen, dass sie durch eine zweite Kolonne   bei Atmosphärendruck   geleitet wurde, wobei diese Kolonne als Destillierkolonne mit einer Topftemperatur von etwa 1600C und einer Kopf temperatur von etwa Zimmertemperatur arbeitete. Nahezu   10OVo   des Bortrichlorids wurden aus der Lösung zurückgewonnen. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Abtrennung von Bortrichlorid aus Gasgemischen, die danebennochKohlenmonoxyd und/oder Kohlendioxyd enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch mit einem flüssigen organischen Lösungsmittel, das aus fluorierten und/oder chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 - 12 Kohlenstoffatomen im Molekül oder fluorierten und/oder chlorierten aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einem oder zwei Benzolringen im Molekül besteht, bei niedrigerer Temperatur und gegebenenfalls höherem Druck in Berührung gebracht wird, dass die so erhaltene Flüssigkeit von dem nicht gelösten Gas getrennt und Bortrichlorid aus der abgetrennten Lösung durch Anwendung höherer Temperatur und gegebenenfalls niedrigerem Druck gewonnen wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass als organisches Lösungsmittel ein Trichlorbenzol verwendet wird.

   3. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass als organisches Lösungsmittel ein chloriertes Diphenyl verwendet wird.

   4. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass als organisches Lösungsmittel ein chloriertes und fluoriertes Äthan mit sechs Halogenatomen pro Molekül verwendet wird.