DE1084703B

DE1084703B - Process for the production of boron trichloride by the fluidized bed process

Info

Publication number: DE1084703B
Application number: DED30696A
Authority: DE
Inventors: Huey Gene Smith
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1959-05-20
Filing date: 1959-05-20
Publication date: 1960-07-07

Description

Verfahren zur Herstellung von Bortrichlorid nach dem Wirbelschichtverfahren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bortrichlorid, das darin besteht, daß man eine sauerstoffhaltige anorganische Borverbindung mit einem Schmelzpunkt unterhalb 1000° C und ein Chlorierungsmittel in eine auf 600 bis 1000° C zu haltende Wirbelschicht von Kohlenstoffteilchen einführt. Die Borverbindung reagiert mit dem Chlorierungsmittel und der Kohle dei Schicht unter Bildung von Bortrichlorid. Um den Verbrauch der Kohle bei der Reaktion auszugleichen, wird der Wirbelschicht feinteilige Kohle in solcher Menge zugesetzt, daß das Gewichtsverhältnis von Borverbindung zu Kohle in der Schicht im Bereich von 1:15 bis 1:50 aufrechterhalten bleibt. Aus den die Wirbelschicht verlassenden Reaktionsprodukten wird das Bortrichlorid in bekannter Weise gewonnen.Process for the production of boron trichloride by the fluidized bed process The invention relates to a method for the production of boron trichloride, which therein consists in using an oxygen-containing inorganic boron compound with a melting point below 1000 ° C and a chlorinating agent in one to be kept at 600 to 1000 ° C Introduces fluidized bed of carbon particles. The boron compound reacts with the Chlorinating agent and the carbon dei layer forming boron trichloride. Around To compensate for the consumption of coal in the reaction, the fluidized bed becomes finely divided Charcoal added in such an amount that the weight ratio of boron compound to Coal is maintained in the layer in the range 1:15 to 1:50. From the The reaction products leaving the fluidized bed are known as boron trichloride Way won.

Verfahren, bei denen sauerstoffhaltige Borverbindungen, wie Boroxyd oder Borax, mit Kohle gemischt, die erhaltene Mischung auf eine mindestens 550° C betragende Reaktionstemperatur erhitzt und dann mit Chlor in Berührung gebracht wird, sind bereits bekannt. Obgleich die Umsetzung exotherm verläuft, wird die Reaktionswärme nicht in vollem Umfange ausgenutzt. Bei dem bekannten Verfahren muß das gesamte Chlor mit der Borverbindung und Kohle unter Bildung von Bortrichlorid umgesetzt werden; denn das nicht umgesetzte Chlor reagiert in Gegenwart von Kohle mit Kohlenmonoxyd unter Bildung von Phosgen, welches nicht allein ein tödlich giftiges Gas darstellt, sondern auch schwierig vom Bortrichlorid zu trennen ist. Die Kondensationstemperaturen des Phosgens und Bortrichlorids liegen nämlich dicht beieinander. Um nun die Möglichkeit einer Phosgenbildung bei dem bekannten Verfahren zu verhindern, werden die Borverbindung und Kohle schon anfangs auf die hohe Reaktionstemperatur erhitzt, bevor die erhitzte Mischung mit dem Chlor in Berührung gebracht wird. Daher wird, obgleich die Reaktionswärme die Temperatur der umzusetzenden Masse steigert. Energie durch das vorherige Aufheizen des Gemisches der Borverbindung mit der Kohle auf die Reaktionstemperatur verbraucht. Infolge der möglichen Phosgenbildung, die beim Reaktionsbeginn eintreten kann, ist es nicht angängig, auf eine Temperatur aufzuheizen, die gerade ausreicht, die Reaktion in Gang zu bringen, und es dann der Reaktionswärme zu überlassen, die Reaktionsmasse auf die gewünschte Temperatur zu bringen.Process in which oxygen-containing boron compounds, such as boron oxide or borax mixed with coal, the resulting mixture to at least 550 ° C. The reaction temperature is heated and then brought into contact with chlorine are already known. Although the reaction is exothermic, the heat of reaction becomes not fully exploited. In the known method, the entire Chlorine reacted with the boron compound and carbon to form boron trichloride will; because the unreacted chlorine reacts in the presence of carbon with carbon monoxide with the formation of phosgene, which is not only a deadly poisonous gas, but also difficult to separate from the boron trichloride. The condensation temperatures phosgene and boron trichloride are close together. To now the possibility To prevent phosgene formation in the known process, the boron compound and coal is initially heated to the high reaction temperature before the heated one Mixture with which chlorine is brought into contact. Therefore, although the heat of reaction the temperature of the mass to be converted increases. Energy from the previous heating of the mixture of the boron compound with the carbon is consumed to the reaction temperature. As a result of the possible formation of phosgene, which can occur at the start of the reaction, is it is not feasible to heat up to a temperature that is just sufficient for the reaction to get going, and then to leave it to the heat of reaction, the reaction mass bring to the desired temperature.

Die allgemein übliche Art kontinuierlicher Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen zwischen Feststoffen und Gasen, wobei die Reaktionswärme besser ausgenutzt wird, sind für die vorliegende Umsetzung unbefriedigend. Beispielsweise kann man keinen Ofen verwenden, in dem die festen keaktionsteilnehmer kontinuierlich oben eingeführt werden und fortschreitend im Ofen sich nach unten bewegen, während das umzusetzende Gas aufwärts durch die Schicht geleitet wird. Die zur Bildung von Bortrichlorid erforderliche Reaktionstemperatur liegt oberhalb des Schmelzpunktes des Boroxyds oder des Borax, die in geschmolzenem Zustand viskose Flüssigkeiten darstellen. Das Schmelzen der Borverbindung führt dazu, daß sich das Gemisch zu einer festen Masse oder zu großen Klumpen zusammenballt, was dazu führt, daß der Durchgang des Chlors durch die zu chlorierende Schicht verhindert wird. Eine Wirbelschicht, die in bezug auf Wärmeausnutzung sehr wirkungsvoll ist, ist für die Gewinnung von Bortrichlorid noch nicht benutzt worden; denn es ist seit langem bekannt, daß in den Fällen, in denen ein Bestandteil der festen Phase einer Wirbelschicht bei Reaktionstemperatur in eine viskose Flüssigkeit übergeht, eine Wirbelschicht nicht anwendbar ist.The most common type of continuous method of operation exothermic reactions between solids and gases, the heat of reaction being better is used, are unsatisfactory for the present implementation. For example one cannot use an oven in which the solid reactants are continuous are introduced above and progressively move downwards in the oven while the gas to be converted is passed upwards through the layer. The formation of The reaction temperature required for boron trichloride is above the melting point of boron oxide or borax, liquids which are viscous when molten represent. The melting of the boron compound causes the mixture to become too into a solid mass or into large lumps, which leads to the The passage of the chlorine through the layer to be chlorinated is prevented. A fluidized bed, which is very effective in terms of heat utilization, is for the extraction of Boron trichloride has not yet been used; because it has long been known that in the cases in which a component of the solid phase of a fluidized bed at reaction temperature passes into a viscous liquid, a fluidized bed cannot be used.

Die Erfindung hat sich nun zum Ziel gesetzt, für die Umsetzung einer sauerstoffhaltigen anorganischen Borverbindung in geschmolzenem Zustand mit Kohle und einem Chlorierungsmittel ein kontinuierliches Wirbelschichtverfahren zu verwenden, bei dem auch die Reaktionswärme voll ausgenutzt werden kann.The invention has now set itself the goal of implementing a oxygen-containing inorganic boron compound in a molten state with coal and a chlorinating agent to use a continuous fluidized bed process, in which the heat of reaction can also be fully utilized.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß man kontinuierlich ein Chlorierungsmittel und eine sauerstoffhaltige anorganische Borverbindung mit einem Schmelzpunkt unterhalb 1000° C in eine Wirbelschicht von Kohleteilchen einführt, die auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der borhaltigen Verbindung erhitzt ist. Der Schicht werden ebenfalls Kohleteilchen zugeführt, um das Gewichtsverhältnis der Borverbindung zur Kohle in der Schicht im Verhältnis 1:15 bis 1:50 aufrechtzuerhalten. Das bei der Reaktion zwischen der Borv erbindung, der Kohle und dem Chlorierungsmittel sich bildende Bortrichlorid verläßt zusammen mit anderen Gasen die Wirbelschicht und wird später auf bekannte Weise aus dem Gasgemisch gewonnen. Durch Aufrechterhaltung des Gewichtsverhältnisses der Borverbindung zur Kohle in der Wirbelschicht in dem obengenannten Bereich wird die Borverbindung schnellstens in der ganzen Wirbelschicht durch die damit verbundene Mischwirkung des Systems verteilt, wodurch die Kohleteilchen bei dem Schmelzvorgang teilweise eingehüllt und mit dem vorhandenen Chlorierungsmittel ohne Verstopfung der Schicht umgesetzt werden. Die Reaktionswärme kann dazu dienen, die Reaktionstemperatur aufrechtzuerhalten. Wenn die Schicht einmal auf Reaktionstemperatur erhitzt ist, kann man die Borverbindung, das Chlorierungsmittel und die Kohle kontinuierlich zuführen, so daß die Reaktion ohne weitere Zufuhr von Wärme erfolgt. Wenn Boroxyd und Chlor mit Kohle umgesetzt werden, so bestehen die Reaktionsprodukte im wesentlichen aus gasförinigem Bortrichlorid, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd. Wenn die Umsetzung einmal begonnen hat, läßt sie sich auf unbegrenzte Zeit durch Zufuhr der Reaktionsteilnehmer, die bei der Reaktion verbraucht worden sind, aufrechterhalten.This goal is achieved by continuously using a chlorinating agent and an oxygen-containing inorganic boron compound having a melting point below 1000 ° C introduces into a fluidized bed of coal particles raised to a temperature above the melting point of the boron-containing Connection is heated. Coal particles are also added to the bed by the weight ratio of the boron compound to the carbon in the layer in a ratio of 1:15 to 1:50. That happens in the reaction between the boron compound, the carbon and the chlorinating agent Boron trichloride that forms leaves the fluidized bed together with other gases and is later obtained from the gas mixture in a known manner. By maintaining the weight ratio of the boron compound to the coal in the fluidized bed in the The above-mentioned area, the boron compound becomes the fastest in the whole fluidized bed distributed by the associated mixing action of the system, causing the coal particles partially enveloped in the melting process and with the chlorinating agent present can be implemented without clogging the layer. The heat of reaction can be used to to maintain the reaction temperature. Once the layer has reached reaction temperature is heated, the boron compound, the chlorinating agent and the carbon can be continuously added feed so that the reaction takes place without further supply of heat. When boron oxide and chlorine are reacted with carbon, the reaction products essentially exist from gaseous boron trichloride, carbon monoxide and carbon dioxide. When the implementation once it has started, it can be indefinitely by supplying the reaction participants, which have been consumed in the reaction are maintained.

Zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung wird ein geeignetes Reaktionsgefäß mit Kohleteilchen in der Weise teilweise gefüllt, daß eine Schicht von Kohleteilchen erhalten wird, die beim Wirbeln bis zur Zufuhröffnung für die Borverbindung, jedoch nicht darüber hinaus reicht. Die Kohle wird dem Reaktionsgefäß aus einem Kohlevorratsgefäß beispielsweise durch Einblasen von Stickstoff zugeführt. Wenn die gewünschte Kohlemenge aufgenommen worden ist, wird der Durchgang von Stickstoff mit einer Geschwindigkeit fortgesetzt, die zur Aufrechterhaltung einer Wirbelschicht innerhalb des Reaktionsgefäßes unterhalb der Höhe der Borzufuhröffnung genügt. Darauf werden die Kohleteilchen in der Wirbelschicht auf Reaktionstemperatur erhitzt, z. B. mittels einer das Reaktionsgefäß umgebenden Heizvorrichtung. Wenn die Reaktionstemperatur erreicht ist, wird die Zufuhr von Stickstoff durch die des Halogenierungsmittels ersetzt, so daß der Wirbelzustand im Reaktionsgefäß aufrechterhalten bleibt. Gleichzeitig mit der Zufuhr des Chlorierungsmittels wird die Borverbindung, z. B. Boroxy d, aus einem Borzufuhrgefäß in die Wirbelschicht eingeführt. Die Borverbindung schmilzt in der heißen Wirbelschicht und v ereinigt sich mit Kohleteilchen zu größeren Teilchen, die, da sie größer als der Durchschnitt der Kohleteilchen sind, fortwährend bis zum Bodenteil der Schicht fallen, wo sie in Berührung mit dem Chlorierungsmittel kommen und die Umsetzung stattfindet. Die durch die Reaktion frei werdende Reaktionswärme wird durch die Schicht zurückgehalten, wodurch die Umsetzung selbsttätig wird. Die Heizkörper des Reaktionsgefäßes können dann ausgeschaltet werden. Die bei der Umsetzung v erbrauchte Kohle ,wird ersetzt, wobei das halogenierende Gas die Kohle in das Reaktionsgefäß einbläst.To carry out the method according to the invention, a suitable one is used Reaction vessel partially filled with coal particles in such a way that a layer of coal particles is obtained when swirling up to the feed opening for the Boron compound, but not beyond that. The charcoal becomes the reaction vessel supplied from a coal storage vessel, for example by blowing in nitrogen. When the desired amount of coal has been absorbed, nitrogen will pass through continued at a rate sufficient to maintain a fluidized bed within the reaction vessel below the level of the boron supply opening is sufficient. Thereon the coal particles are heated in the fluidized bed to the reaction temperature, e.g. B. by means of a heating device surrounding the reaction vessel. When the reaction temperature is achieved, the supply of nitrogen is replaced by that of the halogenating agent replaced so that the vortex state is maintained in the reaction vessel. Simultaneously with the addition of the chlorinating agent, the boron compound, e.g. B. Boroxy d, from introduced into the fluidized bed in a boron feed vessel. The boron compound melts in the hot fluidized bed and combines with coal particles to form larger particles, which, being larger than the average of the coal particles, continually up to fall to the bottom part of the layer where they come into contact with the chlorinating agent come and the implementation takes place. The heat of reaction released by the reaction is held back by the layer, whereby the implementation becomes automatic. the The heating elements of the reaction vessel can then be switched off. The implementation Used coal is replaced, with the halogenating gas pouring the coal into the Blow in reaction vessel.

Wenn Boroxvd verwendet wird, bestehen die Reaktionsprodukte aus Bortrichlorid, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd. Diese verlassen das Reaktionsgefäß durch eine Entleerungsleitung, worauf das Bortrichlorid in bekannter Weise von Kohlenmonoxyd und -dioxyd durch Lösungsmittelextraktion oder Kondensation desselben abgetrennt wird. Ist auf diese Weise einmal die Umsetzungsschicht auf die Reaktionstemperatur erhitzt worden, so kann die Umsetzung unbegrenzte Zeit ohne weitere Wärmezufuhr fortdauern. Bei Verwendung von Borverbindungen, wie Borax, aus denen Salze als Nebenprodukte bei der Umsetzung gebildet werden, die in der Schicht verbleiben, kann ein Teil der Kohle in der Schicht, die das Salz enthält, kontinuierlich aus dem Reaktionsgefäß abgezogen werden, um eine Salzanreicherung im Reaktionsgefäß zu verhindern, oder der Betrieb im Reaktionsgefäß kann zeitweise unterbrochen und die salzhaltige Kohle aus dem Ofen entfernt werden. Das Salz kann aus der Kohle durch Waschen mit Wasser ausgezogen werden, worauf die salzfreie Kohle der Umsetzung wieder zugeführt wird.When boron oxide is used, the reaction products consist of boron trichloride, Carbon monoxide and carbon dioxide. These leave the reaction vessel through an emptying line, whereupon the boron trichloride in the known manner of carbon monoxide and dioxide Solvent extraction or condensation thereof is separated. Is on this Way, once the reaction layer has been heated to the reaction temperature, so the implementation can continue indefinitely without the need for additional heat. Using of boron compounds, such as borax, from which salts are by-products in the implementation that remain in the layer, some of the carbon in the layer may containing the salt are continuously withdrawn from the reaction vessel in order to to prevent salt accumulation in the reaction vessel, or to prevent operation in the reaction vessel can be temporarily interrupted and the salty coal removed from the furnace. The salt can be extracted from the coal by washing it with water, whereupon the salt-free coal is fed back into the reaction.

Die Geschwindigkeit, mit welcher die Borverbindung dem Reaktionsgefäß zugesetzt wird, wird so eingestellt, daß ein Gewichtsverhältnis von Borverbindung zu Kohle von 1:15 bis 1:50 aufrechterhalten bleibt. Besonders günstig ist ein Verhältnis von 1:30 bis 1:40, wenn Boroxyd benutzt, wird und ein Verhältnis von 1:20 bis 1:30, wenn Borax verwendet wird. Wenn das Gewichtsverhältnis von Borverbindung zu Kohle größer als 1:15 wird, tritt Zusammenballung der geschmolzenen Borverbindung mit der Kohle ein. Die geschmolzene Verbindung und die Kohleteilchen bilden dann große Massen, die sich zu Boden setzen oder an der Seite des Gefäßes anhaften und die Schicht verstopfen. Höhere Verhältnisse von Kohle zu Borverbindung sind anwendbar, doch muß dann ein übermäßig großes Reaktionsgefäß verwendet werden, um die erforderliche Leistung zu erhalten.The rate at which the boron compound enters the reaction vessel is added is adjusted so that a weight ratio of boron compound to coal from 1:15 to 1:50 is maintained. A ratio is particularly favorable from 1:30 to 1:40 if boron oxide is used and a ratio of 1:20 to 1:30, when borax is used. When the weight ratio of boron compound to carbon becomes larger than 1:15, agglomeration of the molten boron compound occurs with it the coal one. The molten compound and coal particles then form large ones Masses that settle on the ground or cling to the side of the vessel and which Clog layer. Higher ratios of coal to boron compound are applicable, however, an excessively large reaction vessel must then be used to accommodate the required To maintain performance.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Temperaturen, die oberhalb des Schmelzpunktes der Borverbindung liegen, d. 11. 600 und 1000° C, angewendet. Unterhalb 600° C ist selbst bei Borverbindungen mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als 600° C die Umsetzung langsam und die Borverbindung für eine ausreichende Verteilung innerhalb der Schicht zu viskos, so daß Zusammenballung und Aufhören des Wirbelns leicht eintreten können. Die Mehrzahl der Umsetzungen zwischen einer sauerstoffhaltigen Borv erbindung und Kohle sowie einem Chlorierungsmittel vollziehen sich im Bereich von 750 bis 850° C. Beispielsweise liegt die Temperatur für die Umsetzung von Boroxyd mit Kohle und Chlor bei 800° C. Infolgedessen bedeutet eine Temperatur von 700 bis 800° C ein Optimum für diese Reaktion. Wenn bei einer Temperatur im Bereich t-on 700 bis 800° C gearbeitet wird, ist keine Zufuhr von Wärme und keine Kühlung über sie hinaus erforderlich, die durch die umgebende Atmosphäre ausgeübt wird. Um bei wesentlich unterhalb 700° C arbeiten zu können, muß das Reaktionsgefäß besonders gekühlt werden. Daher kann mit Boroxyd die Reaktion unbegrenzte Zeit fortgesetzt werden, wenn man bei annähernd 800° C unter kontinuierlichem Zusatz weiteres- Mengen von Reaktionsteilnehmern arbeitet. Bei Borax, der einen Schmelzpunkt von 741° C besitzt, liegt das Temperaturoptimum zwischen 780 und 850° C.To carry out the process according to the invention, temperatures are used which are above the melting point of the boron compound, i. 11. 600 and 1000 ° C. Below 600 ° C., even with boron compounds with a melting point lower than 600 ° C., the reaction is slow and the boron compound is too viscous for sufficient distribution within the layer, so that agglomeration and cessation of eddying can easily occur. The majority of the reactions between an oxygen-containing boron compound and carbon and a chlorinating agent take place in the range from 750 to 850 ° C. For example, the temperature for the reaction of boron oxide with carbon and chlorine is 800 ° C. As a result, a temperature of 700 to 800 ° C is an optimum for this reaction. When working at a temperature in the range t-on 700 to 800 ° C, no supply of heat and no cooling beyond it is required, which is exerted by the surrounding atmosphere. In order to be able to work at significantly below 700 ° C., the reaction vessel must be particularly cooled. The reaction with boron oxide can therefore be continued indefinitely if one works at approximately 800 ° C. with continuous addition of further quantities of reactants. For borax, which has a melting point of 741 ° C, the temperature optimum is between 780 and 850 ° C.

Das Chlorierungsmittel und die Borverbindung werden dem Reaktionsgefäß im allgemeinen in stöchiometrischen Anteilsverhältnissen zugeführt. Man kann einen Überschuß an Chlorierungsmittel zur Herabsetzung der Reaktionstemperatur anwenden, doch ist dies im Hinblick auf die Möglichkeit der Phosgenbildung unerwünscht. Wenn ein Überschuß an der Borverbindung angewendet wird, so wird durch seine Konzentration das Reaktionsgefäß gesperrt, wenn der Anteil der Borverbindung in bezug auf die Kohle über die kritische Grenze hinaus vermehrt wird und eine Verstopfung der Schicht eintritt.The chlorinating agent and the boron compound are added to the reaction vessel generally supplied in stoichiometric proportions. One can Use excess chlorinating agent to lower the reaction temperature, but this is undesirable in view of the possibility of phosgene formation. When a Excess of the boron compound is used, so is its concentration the reaction vessel locked when the proportion of boron compound in relation to the Coal is multiplied beyond the critical limit and a blockage of the layer entry.

Verschiedene Arten Kohle können verwendet werden, z. B. Kohle aus Mineralöl, Tierkohle, Aktivkohle, Holzkohle oder Koks aus Koksöfen. Die Kohleteilchen müssen auf eine geringe Größe zerkleinert werden, so daß sie wirbeln können. Kohleteilchen mit einer Korngröße zwischen 0,833 und 0,074 mm können verwendet werden. Teilchen mit einer Korngröße zwischen 0,147 und 0,074 mm sind bevorzugt, da dabei mehr Oberfläche erhalten wird als bei den größeren Teilchen.Various types of coal can be used, e.g. B. coal Mineral oil, animal charcoal, activated charcoal, charcoal or coke from coke ovens. The coal particles must be crushed to a small size so that they can swirl. Coal particles with a grain size between 0.833 and 0.074 mm can be used. Particle with a grain size between 0.147 and 0.074 mm are preferred because they have more surface is obtained than with the larger particles.

Sauerstoffhaltige anorganische Borverbindungen mit einem Schmelzpunkt unterhalb 1000° C, z. B. Boroxyd und Salze der Borsäure, wie Calciumborat, Magnesiumborat, Natriumborat und Borax, können als Ausgangsmaterial verwendet werden. Von diesen Stoffen werden, weil sie handelsüblich sind, Boroxyd und Borax bevorzugt verwendet. Boroxyd insbesondere deshalb, weil bei der Umsetzung kein Metallsalz als Nebenprodukt gebildet wird. Im allgemeinen lassen sich die Borverbindungen in der Form verwenden, in der sie im Handel erhältlich sind, so daß sie kein Brechen, Mahlen oder Sieben erfordern. Zur Erleichterung der Handhabung und des Beschickens des Reaktionsgefäßes mit der Borverbindung ist es wünschenswert, die Teilchengröße der Borverbindung unterhalb 3,17 mm zu halten. Da das Verfahren die Verwendung der Borverbindungen ohne weiteres Mahlen oder Sieben gestattet, brauchen die Verbindungen nicht der Luft ausgesetzt zu werden, aus der sie Feuchtigkeit aufnehmen können. Es ist nämlich wünschenswert, daß die Borverbindung sich in im wesentlichen wasserfreier Form befindet, da durch die Gegenwart von Wasser, obgleich die Umsetzung nicht undurchführbar gemacht wird, zum Verbrauch zusätzlichen Chlorierungsmittels führt.Oxygen-containing inorganic boron compounds with a melting point below 1000 ° C, e.g. B. boron oxide and salts of boric acid, such as calcium borate, magnesium borate, Sodium borate and borax can be used as the starting material. Of these Because they are commercially available materials, boron oxide and borax are preferred. Boron oxide in particular because there is no metal salt as a by-product in the implementation is formed. In general, the boron compounds can be used in the form in which they are commercially available so that they do not have to be broken, milled or sieved require. To facilitate handling and loading of the reaction vessel with the boron compound, it is desirable to adjust the particle size of the boron compound below 3.17 mm. As the method uses the boron compounds Allowed without further grinding or sieving, the compounds do not need the To be exposed to air from which they can absorb moisture. Because it is it is desirable that the boron compound is in a substantially anhydrous form, because by the presence of water, although the implementation is not made impracticable leads to the consumption of additional chlorinating agent.

Außer Chlor lassen sich andere Chlorierungsmittel verwenden, z. B. Phosgen, Thionylchlorid, Phosphortrichlorid, Phosphorpentachlorid, Tetrachlorkohlenstoff und Schwefeloxychlorid. Im allgemeinen wird das Chlorierungsmittel dem Reaktionsgefäß in einer Menge zugeführt, die genügt, um die Kohleteilchen im Reaktionsgefäß wirbeln zu lassen. Mit Hilfe des Chlorierungsmittels erfolgt auch das Einblasen von Kohle in das Reaktionsgefäß, um die bei der Reaktion verbrauchte Kohle zu ersetzen. Andere Gase, wie Stickstoff, lassen sich zusetzen, um erforderlichenfalls zum Wirbeln der Schicht beizutragen oder die Temperatur irr Reaktionsgefäß herabzusetzen. Dem Chlorierungsmittel können auch oxydierende Gase, wie Sauerstoff, zugesetzt werden. Durch den Sauerstoffzusatz wird ein Teil der Kohle der Wirbelschicht verbrannt und dadurch, falls erwünscht oder nötig, die Reaktionstemperatur gesteigert.In addition to chlorine, other chlorinating agents can be used, e.g. B. Phosgene, thionyl chloride, phosphorus trichloride, phosphorus pentachloride, carbon tetrachloride and sulfur oxychloride. Generally, the chlorinating agent is added to the reaction vessel supplied in an amount sufficient to swirl the coal particles in the reaction vessel allow. With the help of the chlorinating agent, coal is also blown in into the reaction vessel to replace the coal consumed in the reaction. Other Gases such as nitrogen can be added to swirl the air if necessary Contribute layer or lower the temperature in the reaction vessel. The chlorinating agent Oxidizing gases such as oxygen can also be added. By adding oxygen a part of the coal of the fluidized bed is burned and thereby, if desired or if necessary, the reaction temperature is increased.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens diente ein zylindrisches Reaktionsgefäß aus hoch kieselsäurehaltigem Glas mit einem Durchmesser von 51 mm und einer Höhe von 46 cm. Das Reaktionsgefäß besaß einen Chloreinlaß am Boden und zwei öffnungen am oberen Ende, von welchem die eine als Auslaßöffnung für die Reaktionsprodukte und die andere als Eintrittsöffnung für Borsäure verwendet wurde. Der äußere Umfang des Reaktionsgefäßes trug eine elektrische Heizwicklung, die sich vom Boden bis etwa 30,5 cm Höhe erstreckte. In das Reaktionsgefäß wurde gemahlener Koks mit einer Teilchengröße zwischen 0,833 und 0,074 mm bis zu einer Höhe von 20,5 cm gebracht. Dann wurde Stickstoff durch den Boden des Reaktionsgefäßes mit einer Geschwindigkeit von 5,66 cdm/Minute in das Gefäß eingeleitet, der die Schicht zum Wirbeln brachte und sie auf etwa 25,5 bis 28 cm ausdehnte. Das Gefäß wurde durch die Heizwicklung bis auf 800° C erhitzt. Sobald diese Temperatur erreicht war, wurde der Kohleschicht so viel Boroxyd zugeführt, daß sich ein Gewichtsverhältnis von Boroxyd zu Kohle von 1:30 ergab. Der Stickstoffstrom wurde hierauf unterbrochen und Chlor eingeleitet. Die Geschwindigkeit des Chlors wurde auf 2,83 cdm in der Minute eingestellt, worauf Boroxydteilchen kontinuierlich dem Oberteil des Reaktionsgefäßes mit einer Geschwindigkeit zugeführt wurden, die in bezug auf das Chlor stöchiometrischen Verhältnissen entsprach. Am Boden des Reaktionsgefäßes wurde feinverteilter Koks in stöchiometrischen Verhältnissen in bezug auf das zugeführte Chlor eingeführt, wodurch ein Gewichtsverhältnis von Boroxyd zu Kohle von etwa 1:30 aufrechterhalten wurde. Die Umsetzung vollzog sich stetig. Die gasförmigen Reaktionsprodukte wurden durch einen kalten Abscheider geleitet, in dem sich das Bortrichlorid frei von Chlor oder Phosgen kondensierte.A cylindrical one was used to carry out the method according to the invention Reaction vessel made of high silica glass with a diameter of 51 mm and a height of 46 cm. The reaction vessel had a chlorine inlet at the bottom and two openings at the upper end, one of which is an outlet opening for the reaction products and the other was used as an entry port for boric acid. The outer perimeter The reaction vessel carried an electrical heating coil that ran from the bottom up about 30.5 cm high. Ground coke with a Brought particle size between 0.833 and 0.074 mm to a height of 20.5 cm. Then nitrogen was passed through the bottom of the reaction vessel at a rate of 5.66 cdm / minute was introduced into the vessel, which caused the layer to swirl and expanded it to about 10 to 11 inches. The vessel was through the heating coil heated up to 800 ° C. Once this temperature was reached, the carbon layer became so much boron oxide is added that there is a weight ratio of boron oxide to carbon from 1:30. The flow of nitrogen was then interrupted and chlorine was passed in. The rate of chlorine was set at 2.83 cdm per minute, whereupon Boron oxide particles continuous to the top of the reaction vessel at one rate were supplied, which corresponded to stoichiometric ratios with respect to the chlorine. At the bottom of the reaction vessel there was finely divided coke in stoichiometric proportions with respect to the chlorine supplied, creating a weight ratio of Boron oxide to coal was sustained by about 1:30. The implementation took place steadily. The gaseous reaction products were passed through a cold separator, in which the boron trichloride condensed free of chlorine or phosgene.

Bei einem anderen Versuch wurde die gleiche Arbeitsweise, wie oben dargelegt, befolgt, mit dem Unterschied, daß nach Beginn der Reaktion keine weitere Kohle dem Reaktionsgefäß zugefügt wurde. Die Umsetzung ging glatt vor sich, bis das Verhältnis von Boroxyd zu Kohle im Reaktionsgefäß größer als 1:20 wurde, an welchem Punkt ein leichtes Zusammenbacken im Reaktionsgefäß festzustellen war. Das Zusammenbacken und der Druckabfall in der ganzen Wirbelschicht steigerten sich mit der Zunahme des Verhältnisses von Boroxyd zu Kohle, wobei die Beendigung des Versuches notwendig wurde, als ein Verhältnis von etwa 1:15 erreicht war.Another experiment followed the same procedure as above stated, followed, with the difference that after the start of the reaction no further Charcoal was added to the reaction vessel. Implementation went smoothly until the ratio of boron oxide to carbon in the reaction vessel was greater than 1:20 at which point a slight caking was observed in the reaction vessel. That Caking and the pressure drop throughout the fluidized bed increased with it the increase in the ratio of boron oxide to coal, with the termination of the experiment became necessary when a ratio of about 1:15 was reached.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of boron trichloride by Treating oxygen-containing inorganic boron compounds with gaseous chlorinating agents in the presence of carbon at higher temperatures and separation of the trichloride from the resulting gas mixture, characterized in that a 600 to 1000 ° C is the name of the fluidized bed formed from carbon, the chlorinating gas, the carbon and supplying the boron compound, the supply being separate from the boron material of the carbon is regulated in such a way that a ratio of boron compound in the fluidized bed to carbon = 1:15 to 1:50 is obtained.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that the fluidized bed is boron oxide or borax with respect to the chlorinating Gas stoichiometric amounts are supplied. Considered publications: U.S. Patent No. 2,369,212.