DE1163300B - Verfahren zur Gewinnung von Bortrichlorid - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Bortrichlorid

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DE1163300B
DE1163300B DED31169A DED0031169A DE1163300B DE 1163300 B DE1163300 B DE 1163300B DE D31169 A DED31169 A DE D31169A DE D0031169 A DED0031169 A DE D0031169A DE 1163300 B DE1163300 B DE 1163300B
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boron trichloride
solvent
boron
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carbon tetrachloride
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DED31169A
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Eldred Leroy Dance
Thomas Ellison Drisko Jun
Earl Anderson Mclain
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Dow Chemical Co
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Dow Chemical Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B35/00Boron; Compounds thereof
    • C01B35/06Boron halogen compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Bortrichlorid Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Bortrichlorid aus anläßlich der Chlorierung von borhaltigem Material erhaltenen heißen Reaktionsgasen, wobei die Gase mit einer kalten, Bortrichlorid lösenden Flüssigkeit behandelt und das Bortrichlorid-Lösungsmittel-Gemisch durch Destillation zerlegt wird.
  • Nach Behandlung von Borverbindungen mit Kohlenstoff und Chlor in einem Fließbettreaktor enthalten die etwa 600° C heißen Reaktionsgase Bortrichlorid, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd, außerdem andere gegebenenfalls mit den Reaktionsteilnehmern eingebrachte Inertgase, nicht umgesetztes Chlor, daneben noch mitgerissene feine Kohlenstoffteilchen und oft geschmolzene oder feste Teilchen des Ausgangsmaterials. Alle nicht gasförmigen Stoffe müssen aus den Reaktionsgasen entfernt werden, da sie sich sonst auf der ersten Kühlfläche ablagern und deren Wärmeübergangswert erheblich vermindern.
  • Nach einem bekannten Verfahren zum Abtrennen von Metallhalogeniden werden die aus einer trockenen Halogenierung anorganischer Materialien herrührenden Umsetzungsprodukte zur Kondensation der Metallhalogenide mit einer organischen Kühlflüssigkeit in Berührung gebracht, die bei Arbeitstemperatur nicht verdampft, die halogenierbar ist, sich aber gegenüber allen anorganischen Reaktionsprodukten indifferent verhält. Weiterhin wurde Bortrichlorid dargestellt durch Behandeln eines in bestimmten Anteilverhältnissen aus einer sauerstoffhaltigen Borverbindung und freiem Kohlenstoff bestehenden Gemisches mit Chlorgas bei 400 bis 700° C.
  • Das Verfahren nach der Erfindung zur Gewinnung von Bortrichlorid aus anläßlich der Chlorierung von borhaltigem Material in Gegenwart von Kohlenstoff erhaltenen Reaktionsgasen ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionsgase mit solchen Mengen eines bei 70 bis 200° C, besonders bei 100 bis 200° C, siedenden Lösungsmittels unter jähem Abkühlen auf mindestens 200° C behandelt, daß das Lösungsmittel verdampft, worauf das Dampfgemisch auf eine zwischen dem Siedepunkt des Lösungsmittels und dem Kondensationspunkt des Bortrichlorids liegende Temperatur weiter abgekühlt und nach Abtrennen des Kondensats mit dem diesmal auf unter -15° C, vorzugsweise auf -20° C, gekühlten Lösungsmittel behandelt wird, worauf aus der erhaltenen Lösung das Bortrichlorid in an sich bekannter Weise abdestilliert wird.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel wird das Bortrichlorid durch Umsetzung von Boroxyd, Kohlenstoff und Chlor in einem Reaktor bei einer Temperatur von 800° C erzeugt und als Lösungsmittel Tetrachlorkohlenstoff benutzt.
  • So erhält man bei einer einzelnen besonderen Arbeitsweise annähernd 2540 kg/Std. von den den Reaktor verlassenden heißen Gasen, die annähernd 75 0/a Bortrichlorid und Rest im wesentlichen Kohlendioxyd und Kohlenmonoxyd mit einer geringen Menge mitgerissenen Kohlenstoffs, Boroxyds und anderer Feststoffe und eine geringe Menge Chlor enthalten, und führt sie dem Kühlturm 1 durch Leitung 10 zu. Ein aus dem Abscheider 26 zu 6713,2 kg/Std. kommender, etwa 15,6 Gewichtsprozent Bortrichlorid und Rest Tetrachlorkohlenstoff enthaltender Tetrachlorkohlenstoffstrom wird mit einem Strom von etwa 997,9 kg/Std. Tetrachlorkohlenstoff aus dem Lösungsmittelbehälter 57 kombiniert und zusammen in den Kopf des Kühlturmes 1 durch Leitung 30 geführt, in dem Tetrachlorkohlenstoff verdampft und die Gase auf die Verdampfungstemperatur des Tetrachlorkohlenstoffs abgekühlt werden. Die erforderliche innige Durchmischung kann durch Einführen der heißen Gase unter den Lösungsmittelspiegel bewirkt werden oder indem das Lösungsmittel am Kopf und die Gase am Boden des Turmes zugeführt werden, wobei Sperr- oder Umlenkplatten im Turmoberteil angeordnet sind. Die Kühlflüssigkeit wird in einer solchen Menge angewendet, daß sie bis auf einen geringen Teil, mit dem die Feststoffe heruntergewaschen und in breiiger Beschaffenheit am Turmboden gesammelt werden, verdampft wird. In Abständen kann man den Schlamm der abgesetzten Feststoffpartikeln durch Öffnen des Ventils 13 in Leitung 12 in den Destillierapparat 11 einführen. Die verdampfte Flüssigkeit gelangt durch Leitung 21 in den Kondensator 22. Durch den mit Motor 16 angetriebenen Schneckengang 14 werden die Feststoffe durch den Auslaß 17 ausgestoßen und verworfen. Der Destillierapparat wird mit Hilfe eines Dampfmantels 18 (Dampfzugang 19, Abgang 20) beheizt.
  • Durch das rasche Kühlen der aus dem Reaktor kommenden heißen Gase wird das Entstehen von Phosgen im wesentlichen sogar bei Gegenwart von Chlor ausgeschaltet.
  • Bei der Verdampfung von praktisch allem dem Kühlturm 1 zugeleiteten Tetrachlorkohlenstoff verläßt ein Dampfstrom von etwa 1035,2 kg/Std., der etwa 29 Gewichtsprozent Bortrichlorid, 6,1 Gewichtsprozent Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd und Rest Tetrachlorkohlenstoff enthält, den Kühlturm mit einer Temperatur von etwa 55° C und gelangt durch Leitung 23 zum wassergekühlten Teilkondensator 22, in dem der Strom auf annähernd 30° C gekühlt wird, wobei eine Fraktion von etwa 6713,2 kg/Std. kondensiert wird. Nach Passieren der Leitung 24 wird der Tetrachlorkohlenstoff, der 15,6 Gewichtsprozent Bortrichlorid gelöst enthält, im Scheider 26 abgetrennt und weiter dem Kühlturm als Rückfluß durch die Leitungen 29 und 30 zugeführt.
  • Der nichtkondensierte Teil der aus dem Kühlturm abströmenden Gase, die im wesentlichen 1905,1 kg/Std. Bortrichlorid und 635,03 kg/Std. Kohlendioxyd und Kohlenmonoxyd aufweisen, die dem Kühlturm mit etwa 997,9 kg/Std. Tetrachlorkohlenstoff zugeführt sind, werden vom Scheider 26 durch Leitung 28 zum Teilkondensator 27, in dem der Strom auf eine Temperatur von etwa 10° C abgekühlt wird, und durch Leitung 32 in den Scheider 31 geführt. Durch dieses Abkühlen werden ein überwiegender Teil des Tetrachlorkohlenstoffs und ein geringerer Teil des Bortrichlorids verflüssigt. Der flüssige Anteil wird durch Leitung 36 der Pumpe 34 zugeführt. Der nichtkondensierte Teil von etwa 2630,8 kg/Std., der auf 62,5 Gewichtsprozent Bortrichlorid, 1,3 Gewichtsprozent Tetrachlorkohlenstoff und Rest nichtkondensierbare Gase, hauptsächlich Kohlendioxyd und Kohlenmonoxyd, enthält, wird aus dem Abscheider 31 durch Leitung 33 dem Absorptionsturm 2 zugeführt. Man pumpt annähernd 8,8 kg/Std. Tetrachlorkohlenstoff aus dem Vorratsbehälter 57 mittels der Pumpe 62 über die Leitungen 61, 63 und 37 durch den Kühler 64, in dem das Lösungsmittel auf eine Temperatur von annähernd 30° C unter Benutzung von Wasser abgekühlt wird, und den Kühler 65, in welchem seine Temperatur auf unter -15° C, vorzugsweise etwa -20° C, absinkt, zum Oberteil der Absorptionskolonne 2. Der nach unten durch den Turm gehende Tetrachlorkohlenstoff kommt mit dem am Boden in Berührung, wobei das Bortrichlorid aus dem Gasstrom gekühlt und absorbiert wird. Die Absorptionskolonne kann z. B. eine Bodenkolonne mit Glocken-, Sieb- oder Stauplatten oder ein Füllkörperturm sein. Die Beheizung erfolgt in der Heizkammer 46 mit Zuleitung 47.
  • Beim Passieren der Absorptionskolonne 2 werden das Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd und etwa vorhandenes Chlor nicht absorbiert und aus ihr durch das Abziehrohr 38 abgezogen. Mit dem abgesaugten Kohlendioxyd und Kohlenmonoxyd geht eine geringe Menge Tetrachlorkohlenstoff, etwa 43,1 kg/Std., verloren. Die an Bortrichlorid angereicherte Flüssigkeit wird vom Boden des Turmes durch Leitung 39 abgezogen und der Pumpe 34 zugeführt. Mit deren Hilfe wird der kondensierte Teil aus dem Abscheider 31 und die angereicherte Flüssigkeit vom Boden der Absorptionskolonne über die Leitung 40 zur Abstreifkolonne 3 unter Durchleiten durch den Wärmeaustauscher 41 geleitet, in dem die Vorerhitzung durch die Rückstände, die aus der Abstreifkolonne kommen, erfolgt.
  • Die Abstreifkolonne 3 ist ein Fraktionierapparat und wird bei einem Druck von annähernd 1,75 kg/cm2 betrieben; sie kann Glocken- oder Siebböden enthalten oder als Platten- oder Füllkörperturm ausgebildet sein.
  • Beim Destillieren der angereicherten Flüssigkeit wird das Bortrichlorid verdampft und als überkopfstrom abgezogen. Es gelangt durch Leitung 48 zum Kondensator 42 und dann über Leitung 49 in den Rücklaufsammelbehälter 43, von dem es mittels Pumpe 44 durch die Leitungen 50, 53 und 51 etwa zur Hälfte der Abstreifkolonne als Rücklauf zurückgeführt wird, während der Rest über Leitung 52 als Produkt abgenommen wird. Annähernd 1905,1 kg/Std. gereinigtes Bortrichlorid werden so erhalten. Der praktisch von Bortrichlorid freie Tetrachlorkohlenstoff wird aus dem Turm abgezogen und mittels Pumpe 54 durch die Leitungen 56, 58 und 59 dem Wärmeaustauscher 41 und schließlich dem Lösungsmittelvorratsbehälter 57 zugeleitet.
  • Hinsichtlich des Betriebes und der Anordnung der Apparatur sind auch andere Modifikationen möglich. So können z. B. Teilkondensator 27 und Flüssigkeitsabscheider 31 entfallen. Der nichtkondensierte Teil der abgehenden Gase und Dampf aus dem Abschreckturm, der nicht im Kondensationsapparat 22 kondensiert wurde, wird dann direkt der in diesem Falle größeren Absorptionskolonne zugeführt.
  • Zur Vereinfachung der Zeichnung und Beschreibung sind die übliche Ausrüstung und die herkömmlichen Kontrollinstrumente zur Beobachtung und Regelung der Temperatur, der Drücke und Flüssigkeitsspiegel u. dgl. nicht gezeigt oder im einzelnen besonders beschrieben. Auch das Gefriersystem für die Durchführung der Kühlung im Kühler 65 und Teilkondensator 27 ist nicht angegeben.
  • Verwendbar sind außer Tetrachlorkohlenstoff andere inerte Flüssigkeiten, die für Bortrichlorid Lösemittel sind und einen Siedepunkt im Bereich von 70 bis 200° C haben; dazu gehören unter anderem Perchloräthylen, Chlorbenzole, Zinntetrachlorid und Titantetrachlorid. Flüssigkeiten mit niedrigeren Siedetemperaturen neigen zur Erhöhung der Verluste; es eignet sich besonders eine im Bereich von 100 bis 120° C siedende Flüssigkeit. Es müssen jedoch auch andere Umstände, wie z. B. Verfügbarkeit und Reaktionsfähigkeit mit dem Produkt berücksichtigt werden; Tetrachlorkohlenstoff hat in dieser Hinsicht anderen Lösemitteln gegenüber gewisse Vorteile.
  • Wie zu erkennen, können die Temperaturen während des ganzen Verfahrens weitgehend variiert werden. So kann z. B. der Kondensationsapparat 22 unter dem Gefrierpunkt arbeiten.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Gewinnung von Bortrichlorid aus anläßlich der Chlorierung von borhaltigem Material erhaltenen heißen Reaktionsgasen, wobei die Gase mit einer kalten, Bortrichlorid lösenden Flüssigkeit behandelt und das Bortrichlorid-Lösungsmittel-Gemisch durch Destillation zerlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionsgase mit solchen Mengen eines bei 70 bis 200° C, besonders bei 100 bis 200° C, siedenden Lösungsmittels unter jähem Abkühlen auf mindestens 200° C behandelt, daß das Lösungsmittel verdampft, worauf das Dampfgemisch auf eine zwischen dem Siedepunkt des Lösungsmittels und dem Kondensationspunkt des Bortrichlorids liegende Temperaturen weiter abgekühlt und nach Abtrennen des Kondensats mit dem diesmal auf unter -15° C, vorzugsweise auf -20° C, gekühlten Lösungsmittel behandelt wird, worauf aus der erhaltenen Lösung das Bortrichlorid in an sich bekannter Weise abdestilliert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Tetrachlorkohlenstoff verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 594 370, 2 097 482.
DED31169A 1959-07-27 1959-07-27 Verfahren zur Gewinnung von Bortrichlorid Pending DE1163300B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2097482A (en) * 1935-10-01 1937-11-02 Harold C Weber Process for the production of boron trichloride
US2594370A (en) * 1947-05-14 1952-04-29 Diamond Alkali Co Method of separating metal halides

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2097482A (en) * 1935-10-01 1937-11-02 Harold C Weber Process for the production of boron trichloride
US2594370A (en) * 1947-05-14 1952-04-29 Diamond Alkali Co Method of separating metal halides

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