DE1044046B - Verfahren zur Herstellung von Schwefelhexafluorid - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schwefel(VI)-fluorid.

Schwefelhexafluorid ist wegen seiner wertvollen physikalischen und chemischen Eigenschaften und insbesondere wegen seiner überragenden elektrischen Eigenschaften als gasförmiges Dielektrikum von hohem technischen Wert. Von allen bekannten gasförmigen Dielektrika hat Schwefelhexafluorid die besten Gesamteigenschaften und deshalb eine außerordentliche wirtschaftliche Bedeutung erlangt, insbesondere für die Verwendung in Transformatoren. Ferner ist Schwefelhexafluorid zur Herstellung von Fluorkohlenwasserstoffen gut verwendbar. Es kann nämlich mit Kohlenstoff bei Temperaturen von mindestens 900° C umgesetzt werden, wodurch Fluorkohlenwasserstoffe, wie Tetrafluoräthylen, entstehen. Dieses Verfahren ist in der USA.-Patentschrift 2 709 186 beschrieben.

Schwefelhexafluorid wurde bisher aus Schwefel und elementarem Fluor hergestellt. Mit gasförmigem Fluor läßt sich jedoch schwer umgehen, es ist schwierig herzustellen und deshalb als Reaktionsteilnehmer recht unzweckmäßig.

Die Erfindung zielt auf die Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Synthese von Schwefelhexafluorid ab, welches die Verwendung von elementarem Fluor vermeidet.

Dies wird gemäß vorliegender Erfindung erzielt, indem man das Schwefelhexafluorid durch Umsetzung eines anorganischen binären Fluorides eines Elementes der Gruppen Ia bis Va und. Ib bis VIb des Periodischen Systems mit mindestens stöchiometrischen Mengen von Schwefel und Chlor bei mindestens 400° C herstellt. Zur Erzielung eines höheren Umwandlungsgrades empfiehlt es sich im allgemeinen, höhere Temperaturen anzuwenden, beispielsweise bis 500° C oder darüber, aber gewöhnlich nicht über 1000° C. Schwefel und Chlor werden der Reaktionszone zweckmäßig in elementarer Form zugeführt, aber die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Schwefel und Chlor in elementarer Form beschränkt. Schwefel und Chlor können vielmehr auch in situ erzeugt werden, indem man der Reaktionszone Verbindungen zuführt, welche bei Reaktionstemperatur die notwendigen Mengen an elementarem Schwefel und Chlor entwickeln. Die Reaktion kann sowohl bei gewöhnlichem als auch bei Überdruck durchgeführt werden. Das Arbeiten bei Überdruck ist insbesondere dann empfehlenswert, wenn das nach den Reaktionen

6MF + S + 3CL-J-OMCl + SF₁.

Verfahren zur Herstellung
von Schwefelhexafluorid

3MF₂ + S + 3Cl₂

•3 MCl₂+ SF₆

usw. als Nebenprodukt entstehende Chlorid ein fester Stoff und das als Ausgangsgut verwendete binäre Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Gaußstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. April 1955

Earl Leonard Muetterties, Hockessin, Del. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Fluorid ein Gas ist. Man arbeitet zweckmäßig bei Atmosphärendruck, wenn das als Nebenprodukt entstehende Chlorid ein Gas, das als Ausgangsgut verwendete Fluorid dagegen ein fester Stoff ist.

Die Reaktion wird in einem verschlossenen Gefäß unter dem von den Reaktionsteilnehmern und dem Reaktionsprodukt bei der angewendeten Reaktionstemperatur entwickelten autogenen. Druck durchgeführt.

Im allgemeinen ist es wirksamer, soweit wie möglich unter Wasserausschluß zu arbeiten, um die Bildung von Schwefeloxyfluoriden sowie von Chlor-Wasserstoff infolge Anwesenheit \^ron Wasser in dem Reaktionssystem als unerwünschte Nebenprodukte zu vermeiden. Die Reaktionsgefäße selbst müssen die bei Betriebstemperatur entstehenden Drücke aushalten, und sie müssen außerdem aus Werkstoffen gefertigt sein, die mit den Reaktionsteilnehmern undden Reaktionsprodukten, nicht reagieren. Derartige Werkstoffe sind in der chemischen Technik bekannt, beispielsweise eine Nickellegierung mit einem Gehalt von maximal 0,15 °/o C, 13 bis 16 % Cr, 15 bis 19 % Mo, 3,5 bis 5,5 % W und 4 bis 7 % Fe.

Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches gestaltet sich sehr einfach. Man braucht das Reaktionsgefäß nach beendeter Umsetzung nur auf Raumtemperatur zu kühlen und die gasförmigen Stoffe durch Kondensation zu entfernen. Zu diesem Zweck verbindet man das Reaktionsgefäß mit einer Vorlage, z. B. einem Zylinder aus rostfreiem Stahl, und kühlt diese mit flüssigem Stickstoff. Hierbei erfolgt in Anbetracht des starken Temperaturunterschieds zwischen Reak-

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tionsgefäß und Vorlage eine rasche Kondensation der gasförmigen Produkte in der Vorlage. Die Trennung der kondensierten Gase erfolgt dann auf an, sich bekannte Weise durch Tieftemperatu-rrektifikation unter Druck, z. B. bei 2 bis 3 at. Da Schwefelhexafluorid bei Zimmertemperatur gasförmig ist (Sublimationspunkt bei Atmosphärendruck = — 63° C), läßt es sich auf diese Weise leicht von den festen Nebenprodukten und etwa noch vorhandenen festen Reaktionsteilnehmern trennen. Das aus dem Reaktionsgefäß abströmende Gas wird zunächst mit wäßriger Lauge gewaschen, um saure Nebenprodukte, wie Schwefeltetrafluorid, und Reste von nicht umgesetztem Chlor zu entfernen. Der alkaliunlösliehe Teil des Gases wird, wie oben beschrieben, kondensiert und, zweckmäßig unter Druck, rektifiziert. Die Hauptverunreinigungen dieser Fraktion bestehen, wie die Ultrarotanalyse zeigt, aus Kohlenstofftetrafluorid und Chlorfluormethanen sowie möglicherweise höheren Chlorfluorkohlenwasserstoffen, die von zufälligen Verunreinigungen herrühren, die üblicherweise in den meisten zur Verfügung stehenden Proben von Schwefel oder Schwefel liefernden Verbindungen enthalten sind sowie sich auch im allgemeinen, mindestens in Spuren, an den Oberflächen der Apparatur befinden. SOF₂ und S O₂ F₂ können auch auf Grund von Feuchtigkeitsspuren oder anderen sauerstoffhaltigen Verunreinigungen in den Reaktionsteilnehmern vorhanden sein. Die Abtrennung dieser Verunreinigungen erfolgt ebenfalls durch die üblichen Rektifizierverfahren.

Die Elemente der Gruppen Ia bis Va und der Gruppen Ib bis VIb sind im Periodischen System der Elemente angegeben, wie es z. B. bei D e m i η g , General Chemistry (5. Auflage, Wiley, 1944) abgedruckt ist.

In den folgenden Beispielen wird die Verwendung von Fluoriden einer Reihe von Elementen erläutert: In den Beispielen 1, 2, 6 bis 10, 12 und 13 von Elementen der Gruppe I, in den Beispielen 3, 11, 16 und IS von Elementen der Gruppe II, im Beispiel 4 von einem Element der Gruppe VIb, im Beispiel 5 von •einem Element der Gruppe IV, im Beispiel 14 von einem Element der Gruppe III und in den Beispielen 15 und 17 von Elementen der Gruppe V. Im Beispiel 2 ist die Verwendung einer Schwefel liefernden Verbindung und im Beispiel 18 einer Chlor und Schwefel liefernden Verbindung gezeigt. Teile bedeuten Gewichtsteile.

Beispiel 1

Als Reaktionsgefäß dient ein Druckgefäß, welches mit einer Legierung von Nickel, Eisen und Molybdän ausgekleidet ist. Es wird mit 20 Teilen wasserfreiem Fluorwasserstoff, 36 Teilen Chlor (im wesentlichen die äquimolare Menge in bezug auf das Fluorid), 3 Teilen Schwefel (1,19MoI in bezug auf das Fluorid) sowie 5 Teilen Antimon(Vj-chlorid als Katalysator beschickt. Das Reaktionsgefäß wird verschlossen und auf eine Innentemperatur von 420° C erhitzt, was etwa 1 Stunde erfordert. Das Reaktionsgefäß wird nun sofort auf Raumtemperatur abgekühlt und der gasförmige Inhalt in einen Zylinder aus rostfreiem Stahl kondensiert und dann rektifiziert. Die Ultrarotanalyse des gasförmigen Reaktionsproduktes zeigt die Anwesenheit von Chlorwasserstoff und Schwefel (VI) fluorid.

Der gleiche Versuch führt, wenn man das Reakiionsgemisch auf 500° C erhitzt und auf dieser Temperatur 4 Stunden hält, zur Bildung eines gasförmigen Reaktionsproduktes, welches Chlorwasserstoff und 1% Schwefel (VI)-fluorid enthält, wie aus dem Ultrarotspektrum zu erkennen ist.

Beispiel 2

In der gleichen Weise, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, wird ein Gemisch von 20 Teilen wasserfreiem Fluorwasserstoff, 48 Teilen Chlor (etwa 1,50 Mol in bezug auf das Fluorid), 1 Teil Antimon^)-chlorid als Katalysator und 15 Teilen Kupfer(II)-sulfid (etwa äquimolare Mengen in bezug auf das Fluorid) als Schwefel liefernde Verbindung in einem geschlossenen Reaktionsgefäß 3 Stunden auf 500° C erhitzt. Nach Abkühlung des Reaktionsgemisches werden die gasförmigen Bestandteile durch Kondensation entfernt und rektifiziert. Sie enthalten, wie sich aus dem Ultrarotspektrum ergibt, Chlorwasserstoff und 0,5 bis 1 %■ Schwefel (VI)-fluorid.

Bei spiel. 3

Wie im Beispiel 1 wird ein Gemisch von 119 Teilen Quecksilber(II)-fluorid (welches 61 °/o Quecksilber (H)-chiorid enthält), ΙΟ¹ Teilen Schwefel (etwa 1,2 Mol in bezug auf das Fluorid) und 48 Teilen Chlor (eine etwa äquimolare Menge in bezug auf das Fluorid) in einem geschlossenen Reaktionsgefäß 5 Stunden auf 500° C erhitzt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur werden die gasförmigen. Anteile des Reaktionsgemisches (die insgesamt 20 Teile ausmachen) durch Kondensation entfernt und mit wäßriger Kalilauge gewaschen. Hierdurch erhält man 4,3 Teile eines alkaliunilösliichen Gases, welches zufolge seines Ultrarotspektrums 20% Schwefel(VI)-fluorid enthält, was einer Gesamtumwandlung von etwa 9 °/o in bezug auf das tatsächlich vorhandene Ouecksilber(II;-fluorid entspricht. Es ist kein anderes binäres Schwefelfluorid vorhanden.

Beispiel 4

In der gleichen Weise wie im Beispiel 3 wird ein Gemisch von 50 Teilen Wolfram (VIj-fluorid, 6 Teilen Schwefel (0,75 Mol in bezug auf das Fluorid·; und 48 Teilen Chlor (0,90 Mol. in bezug auf das Fluorid) in einem geschlossenen Reaktionsgefäß 5 Stunden auf 500° C erhitzt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur erhält man· aus dem Reaktionsgemisch durch Kondensation 94 Teile gasförmige Bestandteile, welche nach Auswaschen mit 10°/oiger wäßriger Kalilauge ein alkaliunlösliches gasförmiges Produkt ergeben, welches zufolge seines Ultrarotspektrums etwa 10'% Schwefel (VI)-fluorid, aber kein anderes binäres Schwefelfluorid enthält.

Beispiel 5

Wie im Beispiel 3 wird ein Gemisch von 73,5 Teilen Blei(II)-fluorid, 6 Teilen Schwefel (etwa 2,0 Mol in bezug auf das Fluorid) und 48 Teilen Chlor (etwa 2,3 Mol in bezug auf das Fluorid) 5 Stunden in einem geschlossenen Reaktionsgefäß auf 500° C erhitzt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur, Entfernung des gasförmigen Materials durch Kondensation und anschließendes Auswaschen desselben mit wäßriger Kalilauge erhält man etwa 0,1 Teile eines alkaliunlöslichen gasförmigen Reaktionsproduktes, welches zufolge seines Ultrarotspektrums 5 bis 10 %> Schwefei(VI)-fluorid, aber kein anderes binäres Schwefelfluorid enthält.

Beispiel 6

Wie im Beispiel 3 wird ein Gemisch von 42 Teilen Natriumfluorid, 6 Teilen Schwefel (1,13 Mol in be-

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zug auf das Fluorid) und 36 Teilen Chlor (0,89 Mol· in bezug auf das Fluorid) in einem geschlossenen Reaktionsgefäß 3 Stunden auf 500° C erhitzt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Das gasförmige Reaktionsprodukt wird durch Kondensation bei vermindertem Druck entfernt. Es enthält zufolge seines Ultrarotspektrums Schwefel (VI)-fluorid.

Beispiel 7

Ein weiterer Versuch, der mit dem im Beispiel 6 beschriebenen mit der Ausnahme identisch ist, daß die Reaktionszeit auf 6 Stunden erhöht, d. h. verdoppelt wird, führt zu der Bildung eines gasförmigen Gemisches, welches zufolge seines Ultrarotspektrums dreimal soviel Schwefel(VI)-fluorid wie im Beispiel 6 enthält. Das zeigt, daß die Verlängerung der Reaktionszeit einen höheren Umwandlungsgrad in Schwefel (VI) -fluorid zur Folge hat.

Beispiel 8

Ein weiterer Ansatz wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 6 durchgeführt, jedoch mit der Maßgabe, daß hier 48 Teile Chlor (1,19 Mol in bezug auf das Fluorid), d.h. 33γ₃ % mehr, verwendet werden. Das gasförmige Reaktionsprodukt enthält zufolge seines Ultrarotspektrums fünfmal soviel Schwefel(VI)-fluorid wie im Beispiel 6. Das zeigt, daß in diesem speziellen System eine hohe Chlorkonzentration und/ oder ein höherer Gesamtdruck einen höheren Umwandlungsgrad in das gewünschte Schwefel (VI)-fluorid zur Folge hat.

Beispiel 9

Es wird ein weiterer Versuch durchgeführt, der demjenigen gemäß Beispiel 6 entspricht, jedoch mit der Ausnahme, daß hier 12 Teile Schwefel (2,26 Mol in bezug auf das Fluorid), di. h. um 100% mehr, verwendet werden. Das hierbei erhaltene gasförmige Reaktionsprodukt enthält zufolge seines Ultrarotspek trums mehr Schwefel(VI) -fluorid, als im Beispiel 6 erhalten wurde. Das zeigt die Verbesserung des Umwandlungsgrades, die in diesem speziellen System durch Anwendung höherer Schwefelkonzentrationen und/oder höherer Gesamtdrücke erzielt wurde.

45 Beispiel 10

Es wird ein weiterer Versuch durchgeführt, der demjenigen gemäß Beispiel. 6 'entspricht, jedoch mit der Ausnahme, daß hier 5 Teile Trifluoressigsäureanhydrid dem Reaktionsgemisch als Katalysator zugesetzt werden. Das gasförmige Reaktionsprodukt enthält, wie sein Ultrarotspektrum zeigt, fünfmal soviel Schwefel(VI)-fluorid wie im Beispiel 6. Das zeigt die Verbesserung der Reaktion, die durch Verwendung eines Katalysators, wie Trifluoressigsäureanhydrid, erzielt wird.

B e i s ρ i e 1 11

In der gleichen Weise wie im Beispiel 3 wird ein Gemisch von 90 Teilen Ouecksilber(II)-fluorid, 6Teilen Schwefel. (0,6 Mol in bezug auf das Fluorid), 50 Teilen Chlor (2,0 Mol in bezug auf das Fluorid) und 30 Teilen Calciumfluorid (0,67 Mol in bezug auf das Fluorid) 5 Stunden auf 500° C erhitzt. Man kühlt das Reaktionsgemisch schnell auf Raumtempe- 6g ratur und entfernt daon die gasförmigen Bestandteile durch Kondensation. Das Gasgemisch (31 Teile; wird dann mit wäßriger Kalilauge ausgewaschen, wobei 5,3 Teile (20%ige Umwandlung in bezug auf das Fluorid) eines alkaliunlöslichen Gases zurückbleiben, welches zufolge seines Ultrarotspektrums hauptsächlich Schwefel (VI)-fluorid und kein anderes* binäres Schwefelfluorid enthält.

Beispiel 12

Wie im Beispiel 3 beschrieben wird ein Gemisch von 120 Teilen Silber(I)-fluorid, 9 Teilen Schwefel (1,7 Mol in bezug auf das Fluorid) und 48 Teilen Chlor (1,3 Mol in bezug auf das Fluoridj 5 Stunden auf 500° C erhitzt und das Reaktionsgemisch dann schnell auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Kondensation ergibt 37,6 Teile Gas, aus welchem man nach Auswaschen mit wäßriger Kalilauge 3,1 Teile (ll'/eige Umwandlung in bezug auf das Fluorid) alkaliunlösliches Gas erhält. Zufolge seines Ultrarotspektrums enthält dieses Produkt in der Hauptsache Schwefel (VI)-fluorid und keine anderen binären Schwefelfluoride.

Beispiel 13

Ein Ansatz gemäß Beispiel 12 wird 3 Stunden auf 400° C erhitzt. Es entstehen 20 Teile Gas. Dieses wird mit wäßriger Kalilauge -'ausgewaschen, wobei 3,4 (14,5°/oiige Umwandlung in bezug auf das Fluorid) alkaliunlösliche Teile zurückbleiben. Diese enthalten, wie das Ultrarotspektrum ergibt, in der Hauptsache Schwefel (VI)-fluorid und keine anderen binären Schwefelfluoride·.

Der vorstehend beschriebene Versuch wird wiederholt, wobei man jedoch die Reaktion 3 Stunden bei 300° C durchführt. Hierbei entstehen 40 Teile Gas, aus welchem man nach Auswaschen mit wäßriger Kalilauge nur 2,7 alkali unlösliche Anteile erhält. Diese enthalten,, wie das Ultrarotspektrum zeigt, 5 % Schwefel (Λ^Ι)-fluorid (etwa l°/oiige Umwandlung in bezug auf das Fluorid.) und kein anderes binäres Schwefelfluorid.

Beispiel 14

Nach der im Beispiel 3 beschriebenen Methode wird ein Gemisch, von 40 Teilen Thallium(I)-fluorid, 7 Teilen Schwefel (etwa 7 Mol in bezug auf das Fluorid) und 36 Teilen Chlor (etwa 5,6 Mol in bezug auf das Fluorid) in einem verschlossenen Reaktionsgefäß 3 Stunden auf 500° C erhitzt. Man kühlt den Inhalt des Reaktionsgefäßes sofort auf Raumtemperatür ab und entfernt die gasförmigen Bestandteile durch Kondensation, Die Ultrarotanalyse zeigt, daß dieses Gas Schwefel(VI)-fluorid enthält.

Beispiel 15

In der gleichen Weise wie im Beispiel 3 wird ein Gemisch von. 40^; Teilen Äntimon(III)-fluorid, 7 Teilen Schwefel (2,0 Mol in bezug auf das Fluorid) und 48 Teilen Chlor (äquimolare Menge des Schwefels) in einem geschlossenen Reaktionsgefäß 3 Stunden auf 500° C erhitzt. Man kühlt das Reaktionsgefäß auf Raumtemperatur ab und entfernt die gasförmigen Bestandteile des Reaktionsgemisches durch Kondensation. Die Ultrarotanalyse des Gases zeigt, daß es Schwefel(VI)-fluorid enthält.

Beispiel 16

In der gleichen Weise wie im Beispiel 3 wird ein Gemisch von 60 Teilen Bariumfluorid, 7 Teilen Schwefel (etwa 2 Mol in bezug auf das Fluorid) und 48Teilen Chlor (äquimoJare Menge in bezug auf den Sch we-

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fei) in einem geschlossenen Gefäß 2 Stunden auf sind, und ganz besonders diejenigen der Gruppe Hb, 500° C erhitzt. Man kühlt das Reaktionsgefäß auf weil man bei ihrer Verwendung einen höheren UmRaumtemperatur ab und entfernt die gasförmigen Be- wandlungsgrad in Schwefelhexafluorid erzielt, insbestandteile des Reaktionsgemisches durch Konden- sondere bei Verwendung von Quecksilber(II)-fluorid. sation. Die Ultrarotanalyse zeigt die Anwesenheit 5 Wie aus den vorstehenden Beispielen hervorgeht., von Schwefel(VI)-fiuorid. ist es zwar im allgemeinen zweckmäßiger, Schwefel

und Chlor als solche der Reaktionszone zuzuführen,

■n · · ι -in man kann aber ebensogut, und in manchen Fällen so-

^ gar noch besser, statt dessen Verbindungen verwen-

In der gleichen Weise wie im Beispiel 3 wird ein io den·, welche bei Reaktionstemperatur Schwefel und

Gemisch von 16 Teilen Antimon (V)-fluorid, 3 Teilen Chlor in situ liefern. Beispiele für Verbindungen,

Schwefel (1,6 Mol in bezug auf das Fluorid) und welche elementaren Schwefel in situ liefern können,

35 Teilen Chlor (2,7 Mol in bezug auf das Fluorid) sind die binären Metallsulfide, insbesondere diejenigen

in einem geschlossenen Reaktionsgefäß 2 Stunden auf der Elemente der Gruppen I und VIII des Peri-

500° C erhitzt. Man kühlt das Reaktionsgefäß auf 15 odischen Systems, z. B. die verschiedenen Sulfide von

Raumtemperatur ab und entfernt die gasförmigen Kupfer und Eisen, die binären Nichtmetallverbin-

Bestandteile des Reaktionsgemisches durch Konden- düngen von Schwefel, insbesondere die binären

sation. Die Ultrarotanalyse zeigt die Anwesenheit Schwefelverbindungen der Halogene von einer Ord-

von Schwefel(VI)-fluorid. nungszahl von mindestens 17, z. B. die verschiedenen

20 Schwefelchloride. Zur Lieferung von elementarem Chlor geeignete Verbindungen sind z.B. die ver-

Beispiel 18 schiedenen Schwefelchloride.

In der gleichen Weise wie im Beispiel 3 wird ein Die Reaktionstemperatur kann nicht für sich allein Gemisch von 80 Teilen Quecksilber(II)-fluorid und betrachtet werden, sondern nur im Zusammenhang mit 40Teilen SchwefelmonochTorid, d.h. S₂Cl₂ (0,89 Mol 25 den anderen veränderlichen Bedingungen der Reakin bezug'auf das Fluorid), 2 Stunden in einem ge- tion, und zwar nicht nur mit dem Druck, wie oben schlossenen Reaktionsgefäß auf 500° C erhitzt. Man im einzelnen erklärt wurde, sondern auch mit der kühlt das Reaktionsgefäß auf Raumtemperatur ab Reaktionszeit und der Art der beteiligten Reaktionsund entfernt die gasförmigen Bestandteile des Reak- teilnehmer. So werden bei Verwendung der weniger tionsgemisches durch Kondensation. Die Ultrarot- 30 reaktionsfähigen anorganischen binären Fluoride im analyse zeigt die Anwesenheit von Schwefel(VI) - allgemeinen entweder lange Reaktionszeiten und/oder fluorid. hohe Reaktionstemperaturen verwendet. Umgekehrt

Die vorstehenden Beispiele dienen lediglich der Er- sind bei Verwendung der stärker reaktionsfähigen läuterung des Erfindungsgedankens. Die Erfindung binären Fluoride niedrigere Reaktionstemperaturen ist jedoch allgemeinerer Natur und bezieht sich allge- 35 und kürzere Reaktionszeiten möglich. Allgemein gemein auf die Umsetzung eines binären anorganischen sprochen liegt die Temperatur zwischen 300 und etwa Fluorides eines Elementes der Gruppen I bis V und 1000° C. Die unter diesen Bedingungen erforderlichen der Gruppe VIb des Periodischen Systems mit vor- Reaktionszeiten können zwischen etwa 1 und etwa 24 zugsweise mindestens stöchiometrischen Mengen von Stunden oder darüber liegen. Die vom Standpunkt der elementarem Schwefel und Chlor bei mindestens 40 bequemen Durchführung und des Umwandlungsgrades 400° C und Isolierung des entstandenen Schwefel- " der Reaktion am gebräuchlichsten Reaktionszeiten hexafluorides. liegen im Bereich von etwa 2 bis 8 Stunden.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Um- Die Reaktion verläuft zwar unter diesen Bedingun-

setzung von Schwefel und Chlor mit jedem beliebigen gen ohne Mischen oder Schütteln glatt und ohne

anorganischen binären Fluorid eines Elementes der 45 Schwierigkeiten, aber man erzielt wie bei den meisten

Gruppen I bis V und der Gruppe VI b des Peri- heterogenen Reaktionen einen höheren Umwandlungs-

odischen Systems. So kann man zur Herstellung von grad, indem man einen hinreichenden und gründlichen

Schwefelhexafluorid nach dem Verfahren gemäß vor- Kontakt der verschiedenen Reaktionsteilnehmer wäh-

liegender Erfindung die Fluoride der Elemente der rend der gesamten Reaktionszeit sicherstellt. Demzu-

Gruppe Ia, z. B. Li, K, Rb und Cs, der Elemente der 50 folge empfiehlt es sich, die Reaktion unter Rühren oder

Gruppe Ib, z.B. Cu und Au, der Elemente der Schütteln vorzunehmen.

GruppeHa, z.B. Be, Mg und Sr, der Elemente der Eine andere gebräuchliche Methode, um einen

Gruppe Hb, z.B. Zn und Cd, der Elemente der höchstmöglichen Umwandlungsgrad zu erzielen, liegt

GruppeIIIa, z.B. B, Al und Ga, der Elemente der in der Verwendung eines Katalysators, und zwar in

Gruppe HIb, z. B. Sc, der Elemente der Gruppe IVa, 55 Mengen von etwa 1 bis 5% und hinauf bis zu 25 bis

z. B. Si, Ge und Sn, der Elemente der Gruppe IVb, 50% in bezug auf das anorganische binäre Fluorid.

z. B. Ti und Zr, der Elemente der Gruppe Va, z. B. Im allgemeinen werden nicht mehr als 25% Katalysa-

N, P, As und Bi, der Elemente der Gruppe Vb, z.B. V, tor verwendet. Beispiele für geeignete Katalysatoren

und der Elemente der GruppeVIb, z.B. Cr usw., dieser Art sind die stark fluorierten Carbonsäure-

verwenden. Die Elemente der Gruppen I a bis V a und 60 anhydride, insbesondere die Perfluoralkansäureanhy-

Ib bis VIb des Periodischen Systems, deren Fluoride dride und die Halogenaustauschkatalysatoren. Die

gemäß der Erfindung verwendbar sind, können in be- letztgenannten sind anorganische Halogenide, insbe-

liebigem Wertigkeitszustand vorliegen. So kann man sondere die binären Chloride und Fluoride der Über-

sowohl Phosphor(III)-fluorid als auch Phosphor(V)- gangselemente, besonders die binären Chloride und

fluorid oder Arsen(III)-fluorid und Arsen(V)-fluorid 65 Fluoride der Elemente der Gruppen Va, VIb und

oder Chrom(IV)-fluorid und Chrom(VI)-fluorid usw. VIII des Periodischen Systems, z. B. von P, Sb, Cr,

verwenden. Allgemein gesprochen werden aus Grün- Fe u. dgl., in allen Wertigkeitsstufen, z. B. PCl₃, PF₃,

den der Ausbeute Fluoride der Gruppen I bis V be- PCl₅, PF₅, SbCl₅, SbF₅, CrCl₂, CrCl₃, CrF₂, CrF₃,

vorzugt verwendet, hiervon insbesondere die Fluoride FeF₂, FeF₃, FeCl₂, FeCl₃ u. dgl. Von diesen sind die

der Gruppen I und II, weil sie leichter erhältlich 7° Antimon-, Chrom- und Eisenverbindungen bevorzugt

1 U44 U4Ö

und natürlich von größtem Nutzen, wenn ein binäres Fluorid irgendeines anderen Elementes zur Synthese von SF₆ verwendet wird.

Claims (6)

1. Patentanspruchε-1. Verfahren zur Herstellung von Schwefelhexafluorid, dadurch gekennzeichnet, daß man ein anorganisches binäres Fluorid eines Elementes der Gruppen I bis V und VIb des Periodischen Systems mit mindestens stöchiometrischen Mengen Schwefel und Chlor bei mindestens 400° C im geschlossenen Gefäß umsetzt, das gasförmige Reaktionsprodukt bei tiefer Temperatur kondensiert und das Schwefelhexafluorid daraus abtrennt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das gasförmige Reaktionsprodukt mit wäßriger Lauge wäscht, bei tiefer Tem-

   peratur kondensiert und, zweckmäßig unter Druck, rektifiziert.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fluorid Quecksilber (II)-fluorid verwendet.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion in Gegenwart eines als Katalysator dienenden binären Fluorides oder Chlorides eines Übergangselementes durchführt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator Antimonchlorid verwendet.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion in Gegenwart eines als Katalysator dienenden Anhydrides einer stark fluorierten Carbonsäure, wie eines Perfluoralkansäureanhydrides, durchführt.