DE1165559B - Verfahren zur Herstellung der Nitrylfluorid-Fluorwasserstoff-Komplexverbindung der Formel NOF.5HF - Google Patents
Verfahren zur Herstellung der Nitrylfluorid-Fluorwasserstoff-Komplexverbindung der Formel NOF.5HFInfo
- Publication number
- DE1165559B DE1165559B DEA39018A DEA0039018A DE1165559B DE 1165559 B DE1165559 B DE 1165559B DE A39018 A DEA39018 A DE A39018A DE A0039018 A DEA0039018 A DE A0039018A DE 1165559 B DE1165559 B DE 1165559B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- hydrogen fluoride
- nitryl
- reaction
- chloride
- fluoride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 title claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 5
- 125000005245 nitryl group Chemical group [N+](=O)([O-])* 0.000 title claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 57
- HVZWVEKIQMJYIK-UHFFFAOYSA-N nitryl chloride Chemical compound [O-][N+](Cl)=O HVZWVEKIQMJYIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 9
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 4
- 229910021630 Antimony pentafluoride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VBVBHWZYQGJZLR-UHFFFAOYSA-I antimony pentafluoride Chemical group F[Sb](F)(F)(F)F VBVBHWZYQGJZLR-UHFFFAOYSA-I 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 25
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 15
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 11
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 11
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 10
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- JVJQPDTXIALXOG-UHFFFAOYSA-N nitryl fluoride Chemical compound [O-][N+](F)=O JVJQPDTXIALXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RBHJBMIOOPYDBQ-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;propan-2-one Chemical compound O=C=O.CC(C)=O RBHJBMIOOPYDBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical compound ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- OMBRFUXPXNIUCZ-UHFFFAOYSA-N dioxidonitrogen(1+) Chemical compound O=[N+]=O OMBRFUXPXNIUCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- KEQGZUUPPQEDPF-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-5,5-dimethylimidazolidine-2,4-dione Chemical compound CC1(C)N(Cl)C(=O)N(Cl)C1=O KEQGZUUPPQEDPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 Sodium nitrile Chemical class 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- XTHPWXDJESJLNJ-UHFFFAOYSA-N chlorosulfonic acid Substances OS(Cl)(=O)=O XTHPWXDJESJLNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229960003753 nitric oxide Drugs 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/082—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
- C01B21/083—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals containing one or more halogen atoms
- C01B21/084—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals containing one or more halogen atoms containing also one or more oxygen atoms, e.g. nitrosyl halides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/082—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
- C01B21/083—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals containing one or more halogen atoms
- C01B21/084—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals containing one or more halogen atoms containing also one or more oxygen atoms, e.g. nitrosyl halides
- C01B21/0842—Halides of nitrogen oxides
- C01B21/0844—Nitrosyl fluoride
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WT^W^ PATENTAMT
Internat. Kl.: COIb
AUSLEGESCHRIFT
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Deutsche Kl.: 12 i- 21/52
A 39018 IV a / 12 i
14. Dezember 1961
19. März 1964
14. Dezember 1961
19. März 1964
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung einer neuen Komplexverbindung, die als Zwischenprodukt
für die Herstellung von Nitrylfluorid dient.
Das bei — 72,4 ° C siedende und — 166 ° C schmelzende
Nitrylfluorid wurde bislang durch spontane Verbrennung von Stickstoffmonoxyd in elementarem
Fluor, durch Mischen von Stickstoffperoxyd mit elementarem Fluor oder durch Umsetzung von
Natriumnitril mit elementarem Fluor hergestellt. Derartige Herstellungsverfahren lassen sich jedoch
nicht wirtschaftlich durchführen, und zwar hauptsächlich, weil die Verwendung von elementarem
Fluor immer unerwünscht ist und nach Möglichkeit vermieden werden soll. Nitrylfluorid ist ein kräftiges
Oxydationsmittel, und sein Fluorierungsvermögen ist *5
nur etwas schwächer als das von reinem Fluor. Gemäß der Erfindung wird nun ein Verfahren zur Herstellung
von einem Komplex vorgeschlagen, welcher leicht in Nitrylfluorid umgewandelt werden kann.
Erfindungsgemäß wird der unter Normaldruck bei etwa 620C siedende Nitrylfluorid-Fluorwasserstoff-Komplex
mit der Formel NO2F · 5 HF dadurch hergestellt, daß unter wasserfreien Bedingungen Nitrylchlorid
mit Fluorwasserstoff umgesetzt wird. Die Reaktion kann mit oder ohne Katalysator durchgeführt
werden; bei Verwendung eines Katalysators wird jedoch Antimonpentafluorid bevorzugt.
Nitrylchlorid ist eine bekannte Verbindung, welche beispielsweise aus Salpetrigsäure und Chlorsulfonsäure
hergestellt werden kann und einen Siedepunkt von etwa —17°C und einen Schmelzpunkt von etwa
-145°C besitzt.
Die Umsetzung zwischen Nitrylchlorid und Fluorwasserstoff wird vorzugsweise so durchgeführt, daß
der Komplex als Flüssigkeit gewonnen werden kann und in jedem Fall derart, daß eine Trennung des
Komplexes von dem als Nebenprodukt anfallenden Chlorwasserstoff möglich ist.
Der aus der Umsetzung von Nitrylchlorid und Fluorwasserstoff erhaltene Komplex entspricht ziemlich
genau der Formel NO2F · 5 HF und ist eine verhältnismäßig
stabile, blanke, wasserhelle Flüssigkeit, welche ohne Zersetzung destilliert werden kann. Er schmilzt
unter —78° C. Die Flüssigkeit raucht an feuchter Luft, hydrolysiert zu Gemischen aus Fluorwasserstoff
und Salpetrigsäure und ist mindestens bis zu 3000C
stabil.
Die Umsetzung von Nitrylchlorid und Fluorwasserstoff unter Bildung des Komplexes verläuft
vermutlich nach der folgenden Gleichung:
NO2Cl + 6 HF -► NO2F · 5 HF + HCl
Verfahren zur Herstellung der Nitrylfmorid-Fluorwasserstoff-Komplexverbindung
der Formel NO2F · 5 HF
der Formel NO2F · 5 HF
Anmelder:
Allied Chemical Corporation, New York, N. Y.
(V. St. A.)
Vertreter:
Dr. rer. nat. J. D. Frhr. v. Uexküll, Patentanwalt, Hamburg-Hochkamp, Königgrätzstr. 8
Als Erfinder benannt:
Anthony William Yodis, Whippany, N. J.
(V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Dezember 1960
(Nr. 77 806)
Die Umsetzung von Nitrylchlorid und wasserfreiem Fluorwasserstoff unter Bildung des Komplexes kann
entweder . in flüssiger oder gasförmiger Phase und entweder Chargen weise oder kontinuierlich durchgeführt
werden. Die Temperaturen können in einem weiteren Bereich schwanken und hängen von den
Reaktionsbedingungen ab. Die untere Temperaturgrenze bestimmt sich meist aus Gründen der Wirtschaftlichkeit
und Bequemlichkeit. Die Umsetzung in flüssiger Phase kann zumindest in den ersten Stufen
bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen durchgeführt werden. Temperaturen unter etwa —25°C
haben keinen besonderen Sinn, und es wird kein besonderer Vorteil bei Temperaturen von weniger als
etwa —17° C erzielt, welches der Siedepunkt von Nitrylchlorid ist.
Bei gewöhnlichen Temperaturen ist Nitrylchlorid ein farbloses bis blaßgelbes Gas. Demzufolge sind
Reaktionen in Gasphase von Vorteil. Die Temperatur bei einer Umsetzung in Gasphase ist so bemessen,
daß sich alle Stoffe in der Reaktionszone im wesentlichen in der Gasphase befinden, aber unterhalb einer
Temperatur, bei welcher die Zersetzung von Nitrylchlorid zu Stickstoffperoxyd und Chlor ausgelöst wird.
Als maximale Reaktionstemperatur wird etwa 100° C
(bei Normaldruck) praktisch bevorzugt.
409 539/456
trotz der schlechteren Ausbeute abzukürzen. Die Reaktionszeit (gesamte Rückflußzeit) kann also je
nach den betreffenden Umständen 2 bis 8 Stunden oder mehr betragen, und die besten Reaktionszeiten
5 können je nach der verwendeten Apparatur durch einen Vorversuch bestimmt werden. Im Verlaufe der
Umsetzung kann die Gefäßtemperatur in der Destillationsanlage je nach Grad der stattgefundenen Umsetzung
beträchtlich schwanken. Wie bereits erwähnt,
ο beträgt die Temperatur des Reaktionsgefäßes bei
Beginn der Umsetzung etwa —17 0C. Unter der Annahme einer fast vollständigen Reaktion (so daß
der Inhalt des Reaktionsgefäßes nur aus NO2F · 5 HF und überschüssigem Fluorwasserstoff besteht) kann
bemessen, daß die Reaktionstemperatur im Gefäß im Bereich von —17 bis zu etwa O0C beträgt.
Nach Durchführung der Umsetzung bis zu dem gewünschten Ausmaß kann der Kühler und die
geschaltet werden und, sofern notwendig, kann das Reaktionsgefäß auf übliche Weise extra erwärmt
werden, um aus dem Reaktionsgemisch im Gefäß
Das Molverhältnis von Fluorwasserstoff zu dem
verwendeten Nitrylchlorid kann innerhalb mäßiger
Grenzen schwanken. Sowohl bei Reaktionen in der
Gasphase wie in flüssiger Phase wird als dieses Verhältnis das endgültige Verhältnis der insgesamt zugeführten Reaktionsteilnehmer und bei kontinuierlichem
Arbeiten das Verhältnis in der Zusammensetzung der
kontinuierlich zugeführten Produkte angesehen. Das
Molverhältnis von Fluorwasserstoff zu Nitrylchlorid
liegt gewöhnlich bei 2: 1 bis etwa 10: 1. Der Höchstwert an Fluorwasserstoff wird meist durch wirtschaftliche oder praktische Gesichtspunkte bestimmt,
da größere Fluorwasserstoffmengen eine Wiedergewinnung und Umwälzung großer Fluorwasserstoffmengen erfordern. Umgekehrt führen niedrige Fluor- 15 der Siedepunkt im Gefäß auf etwa +45 bis 500C wasserstoffanteile zu großen Mengen an nicht um- steigen. Ein mittlerer Umsetzungsgrad bewirkt, daß gesetztem Nitrylchlorid und erfordern die Wieder- der Siedepunkt des im Reaktionsgefäß vorhandenen gewinnung von verhältnismäßig großen Nitrylchlorid- Materials sich auf eine entsprechende Zwischenmengen durch Destillation und Umwälzung. Ein temperatur einstellt. In den meisten Fällen sind die Fluorwasserstoff-Nitrylchlorid-Verhältnis im Bereich 20 Rückflußzeit und das Ausmaß der Umsetzung so von etwa 3 : 1 bis 9 : 1 ist geeigneter, und ein Bereich
von 5 : 1 bis 6 : 1 wird bevorzugt.
verwendeten Nitrylchlorid kann innerhalb mäßiger
Grenzen schwanken. Sowohl bei Reaktionen in der
Gasphase wie in flüssiger Phase wird als dieses Verhältnis das endgültige Verhältnis der insgesamt zugeführten Reaktionsteilnehmer und bei kontinuierlichem
Arbeiten das Verhältnis in der Zusammensetzung der
kontinuierlich zugeführten Produkte angesehen. Das
Molverhältnis von Fluorwasserstoff zu Nitrylchlorid
liegt gewöhnlich bei 2: 1 bis etwa 10: 1. Der Höchstwert an Fluorwasserstoff wird meist durch wirtschaftliche oder praktische Gesichtspunkte bestimmt,
da größere Fluorwasserstoffmengen eine Wiedergewinnung und Umwälzung großer Fluorwasserstoffmengen erfordern. Umgekehrt führen niedrige Fluor- 15 der Siedepunkt im Gefäß auf etwa +45 bis 500C wasserstoffanteile zu großen Mengen an nicht um- steigen. Ein mittlerer Umsetzungsgrad bewirkt, daß gesetztem Nitrylchlorid und erfordern die Wieder- der Siedepunkt des im Reaktionsgefäß vorhandenen gewinnung von verhältnismäßig großen Nitrylchlorid- Materials sich auf eine entsprechende Zwischenmengen durch Destillation und Umwälzung. Ein temperatur einstellt. In den meisten Fällen sind die Fluorwasserstoff-Nitrylchlorid-Verhältnis im Bereich 20 Rückflußzeit und das Ausmaß der Umsetzung so von etwa 3 : 1 bis 9 : 1 ist geeigneter, und ein Bereich
von 5 : 1 bis 6 : 1 wird bevorzugt.
Beim absatzweisen Arbeiten in flüssiger Phase kann eine typische Apparatur aus einem isolierten, topf-
förmigen Reaktionsgefäß oder Destillationskolonne 35 Rückflußkolonne auf teilweisen Rückfluß mit einer
bestehen, welche eine Füllkörpersäule besitzt, die teilweisen Abnahme der kondensierten Flüssigkeiten
genügend viele Böden enthält, um eine gute Trennung
der nacheinander abdestillierten Komponenten zu
erleichtern; die Apparatur besitzt weiterhin einen
der nacheinander abdestillierten Komponenten zu
erleichtern; die Apparatur besitzt weiterhin einen
Aufsatz zum zusätzlichen Zuführen von Material über 30 nacheinander allen gelösten Chlorwasserstoff, anKopf
sowie geeignete Zuführungen, um Nitrylchlorid schließend nicht umgesetztes Nitrylchlorid (Sdp.:
und Fluorwasserstoff entweder als Gas oder als —17°C) und anschließend nicht umgesetzten Fluorr
gekühlte Flüssigkeit zuzugeben. Die Apparatur enthält wasserstoff (Sdp.: +19,50C) abzutrennen. Im Gefäß
weiterhin einen oberhalb der Kolonne angeordneten verbleibt als Rückstand das gewünschte NO2F · 5 HF-Kondensator
mit einer Auslaßöffnung und einem 35 Produkt, welches entweder als verhältnismäßig roher
Rückflußkühler, um einen Teil oder das gesamte flüssiger Blasenrückstand oder als reineres Produkt
Kondensat wieder in die Kolonne zurückzuleiten. gewonnen werden kann, was durch nochmalige
Der Kühler kann durch ein Trockeneis-Aceton- Destillation des Destillationsrückstandes erreicht wird.
Gemisch auf etwa —78 0C gekühlt werden. Eine kontinuierliche Umsetzung in flüssiger Phase
Bei einem typischen absatzweisen Arbeiten wird die 40 kann in einer Vorrichtung durchgeführt werden,
gesamte Menge des einen Reaktionsteilnehmers in welche aus einem Reaktor besteht, auf welchen eine
das Reaktionsgefäß gegeben, während der andere Kolonne und darüber ein Rückflußkühler aufgesetzt
allmählich zugesetzt wird. Die Reaktion setzt sofort bei sind. Der Rückflußkühler hat eine Austrittsöffnung
Zugabe des zweiten Reaktionsteilnehmers ein, und zur Entfernung des Chlorwasserstoffes sowie eine
Chlorwasserstoff wird entwickelt. Dadurch, daß in 45 Rektifiziersäule, welche mit dem Reaktionsgefäß
dem Kühler eine Temperatur von —78° C eingehalten verbunden ist. Im Kreislauf umgewälztes und frisch
wird, kann der Chlorwasserstoff entweichen, während zugeführtes Nitrylchlorid und Fluorwasserstoff können
gleichzeitig alle anderen verdampfenden Stoffe kontinuierlich in das Reaktionsgefäß zugemessen
zurückfließen und in das Reaktionsgefäß gelangen. werden, welches unter totalem Rückfluß gehalten
Fluorwasserstoff und Nitrylchlorid kann in einem 50 wird und, sofern notwendig, ausreichend erwärmt
Molverhältnis von etwa 5,5:1 zugegeben werden. wird, um den Gefäßinhalt im Bereich von etwa —17
Bei Zugabe der Reaktionsteilnehmer stellt sich die bis — 100C gemäß der etwa einer 50%igen Umwand-Temperatur
im Reaktionsgefäß automatisch auf etwa lung entsprechenden Zusammensetzung sieden zu
— 17°C, den Siedepunkt des Nitrylchlorids, ein, lassen. Die Flüssigkeit im Gefäß kann kontinuierlich
sowie der Inhalt des Gefäßes siedet. Während der 55 abgezogen und in den unteren Abschnitt der Kolonne
Umsetzung und beim Ablassen des Chlorwasserstoffes oder Rektifizierkolonne eingeleitet werden, welche
wird die Kolonne auf vollständigen Rückfluß geschal- derart ausgebildet ist und betrieben wird, daß nicht
tet; die kondensierte Flüssigkeit ist hauptsächlich umgesetzter Fluorwasserstoff an einer höheren Stelle
Nitrylchlorid, nämlich der am stärksten flüchtige der Kolonne und nicht umgesetztes Nitrylchlorid am
Bestandteil. Die Endausbeute der Endprodukte hängt 60 Kühler abgezogen werden kann, so daß NO2F · 5 HF
im wesentlichen von der Reaktionszeit ab, d. h. von als roher Destillationsrückstand zurückbleibt, welcher
der Zeitdauer der totalen Rückflußbehandlung nach zur weiteren Reinigung nochmal destilliert werden
vollständiger Zugabe beider Reaktionsteilnehmer; kann.
diese kann erheblich schwanken. Das Ende der Man kann Nitrylchlorid und Fluorwasserstoff auch
Reaktion macht sich durch eine sehr langsame oder 65 in kontinuierlicher Gasphase umsetzen. Bei diesem
nahezu durch ein Aufhören einer Chlorwasserstoff- abgewandelten Verfahren werden Nitrylchlorid und
entwicklung bemerkbar. Aus wirtschaftlichen Grün- Fluorwasserstoff beide als Gase in einen vorzugsweise
den kann es jedoch angezeigt sein, die Reaktionszeit nicht mit Füllkörpern versehenen Reaktor eingeleitet,
welcher rohrförmig ist und beispielsweise aus Nickel oder einer Nickellegierung besteht und in einem elektrisch
beheizten Ofen angebracht ist. Die Austrittsseite des Reaktionsrohres kann mit dem unteren Teil
einer senkrecht angeordneten Destillationskolonne verbunden sein, welche aus Nickel besteht, nach
Wunsch Füllkörper besitzt und am Kopf mit einem durch Trockeneis-Aceton-Gemisch auf etwa —78° C
gekühlten Rückflußkühler ausgerüstet ist. Bei Betrieb wird der als Nebenprodukt auftretende Chlorwasserstoff
kontinuierlich über den Rückfluß abgelassen, während alle anderen aus dem Reaktionsgefäß austretenden
Stoffe einschließlich des NO2F ·-5 HF-Komplexes,
nicht umgesetzten Nitrylchlorids und Fluorwasserstoffes als Flüssigkeiten in der Kolonne
bleiben. Durch geeignete Anordnungen kann die sich ansammelnde Bodenflüssigkeit kontinuierlich abgezogen
und, wie oben beschrieben, weiter verarbeitet werden, um allen nicht umgesetzten Fluorwasserstoff
und Nitrylchlorid abzutrennen und NO2F · 5 HF zu isolieren.
Die Reaktionsbedingungen im Reaktionsgefäß sollen so bemessen sein, daß alle vorhandenen Stoffe in der
Gasphase bleiben. Die Kontakt- oder Verweilzeit kann 1 bis 100 Sekunden betragen, wobei die optimalen
Werte durch Versuche bestimmt werden. Bei Verwendung von inerten Verdünnungsgasen, wie
Stickstoff und Kohlendioxyd, können die Temperaturen im Reaktionsgefäß sogar so niedrig wie etwa
20°C sein. Da jedoch die Verwendung von Verdünnungsgasen keinen wesentlichen Vorteil mit sich
bringt, wird die Reaktion vorzugsweise ohne derartige Verdünnungsgase durchgeführt, wobei in diesem
Fall höhere Reaktionstemperaturen eingehalten werden müssen. Bei Normaldruck kann die Umsetzung
in Gasphase bequem bei Temperaturen im Bereich von etwa 3O0C bis einige Grade unter der etwa bei
12O0C liegenden Zersetzungstemperatur des Nitrylchlorids
erfolgen. Beim Arbeiten in Gasphase werden die Temperaturen vorzugsweise gerade hoch genug
eingestellt, um die eintretenden Reaktionsteilnehmer und Reaktionsprodukte im Reaktor im wesentlichen
gasförmig zu lassen, nämlich beispielsweise auf einen Bereich von etwa 30 bis 1000C bei Normaldruck.
Die Art der Umsetzung zwischen Nitrylchlorid und Fluorwasserstoff gestattet ein Arbeiten bei
Normaldruck. Man kann jedoch sowohl bei Umsetzung in flüssiger wie auch in gasförmiger Phase
auch bei Unterdruck oder Überdruck arbeiten. Bei Unterdruck wird kein besonderer Vorteil erzielt,
jedoch ergibt ein Arbeiten bei Überdruck einige Vorteile. Beispielsweise kann die Umsetzung in
flüssiger Phase bei etwa 6O0C und unter einem Druck
von 14 kg/cm2 durchgeführt werden; in diesem Fall vergrößert der gesteigerte Druck die Löslichkeit und
die Konzentration der Reaktionsteilnehmer im flüssigen Reaktionsgemisch, so daß die Reaktionszeit
abgekürzt und die zur Beibehaltung der flüssigen Phase der Reaktionsteilnehmer notwendige Kühlung
verringert wird.
Im folgenden soll die Erfindung an Hand von einigen Beispielen näher erläutert werden.
Als Reaktor wurde ein Nickelgefäß verwendet, welches mit einer Nickelsäule verbunden war, auf
welcher ein Kühler aufgesetzt und ein Gasablaß angeschlossen war. Weiterhin hatte die Apparatur
geeignete Einlaßrohre zur Zuführung von flüssigem Nitrylchlorid und flüssigem, wasserfreiem Fluorwasserstoff.
Der Kondensator wurde mit einem S Trockeneis-Aceton-Bad auf etwa —78 0C gekühlt.
Das Reaktionsgefäß wurde mit etwa 3,68 Mol (300 g) flüssigem Nitrylchlorid beschickt. Im Verlaufe von
etwa 3V2 Stunden wurden etwa 19,5 Mol (390 g)
flüssiger, wasserfreier Fluorwasserstoff in das Reaktionsgefäß eingeleitet. Das Molverhältnis der eingesetzten
Ausgangsstoffe betrug etwa 5,3 Mol Fluorwasserstoff je Mol Nitrylchlorid. Unmittelbar nach
Zugabe von Fluorwasserstoff setzte die Reaktion ein und dauerte während der ganzen Zugabe von Fluorwasserstoff
an. Chlorwasserstoff entwich aus dem Kühler, während alle anderen das Reaktionsgefäß
verlassenden Stoffe kondensiert und wieder in das Reaktionsgefäß zurückgeleitet wurden. Außerhalb des
Reaktionsgefäßes herrschte Zimmertemperatur, und während der Zugabe von flüssigem, wasserfreiem
Fluorwasserstoff stellte sich die Temperatur des Reaktionsgefäßes automatisch von selbst auf etwa
—16° C ein. Nach Zugabe des gesamten Fluorwasserstoffes
ließ man das System (Reaktionsgefäß, Kolonne und Kondensator) sich auf Zimmertemperatur erwärmen,
damit etwas des nicht umgesetzten Nitrylchlorids (Sdp.: -170C) verdampft wird. Der Kühler
wurde dann auf etwa -1O0C gekühlt, und das
Reaktionsgefäß wurde mäßig erwärmt. Im Verlaufe einer halben Stunde stieg die Gefäßtemperatur immer
mehr auf etwa 23 bis 320C an, während die Temperatur
am Kopf der Säule bei etwa 10 bis 13 0C belassen wurde. Während dieser Zeit wurden der gelöste
Chlorwasserstoff und im wesentlichen das gesamte restliche, nicht umgesetzte Nitrylchlorid abgetrieben.
Der Gefäßrückstand war eine wasserhelle, stark rauchende Flüssigkeit, welche in eine übliche Rektifizierkolonne
gegeben wurde. Im Verlaufe von etwa 41J2 Stunden wurde Fluorwasserstoff abdestilliert,
wobei der Kopf der Kolonne auf etwa 19 bis 25° C und die Temperatur im Reaktionsgefäß im Bereich
von 26 bis 6O0C belassen wurde. Die Destillation wurde so lange fortgesetzt, bis die Destillationsapparatur beinahe trocken war; es wurden etwa
0,364 Mol (60 g) eines bei etwa 62° C siedenden Materials gewonnen. Diese Fraktion wurde auf
Gesamtfluorgehalt, Nitrylfluorid, Fluorwasserstoff und Stickstoff analysiert, und somit als flüssiger Komplex
der Zusammensetzung NO2F · 5 HF identifiziert.
Es wurde die gleiche Apparatur wie im Beispiel 1 verwendet. In das Reaktionsgefäß mit dem auf etwa
—78 0C gekühlten Kondensator wurden etwa 30 Mol (600 g) flüssiger, wasserfreier Fluorwasserstoff und
anschließend im Verlaufe von etwa 3 Stunden etwa 3,55 Mol (290 g) flüssiges Nitrylchlorid gegeben. Das
Molverhältnis der eingesetzten Ausgangsstoffe betrug etwa 8,4 Mol Fluorwasserstoff je Mol Nitrylchlorid.
Kurz nach Beginn der Nitrylchloridzugabe fiel die Temperatur im Reaktionsgefäß auf etwa —17°C ab.
Die Reaktion ging wie im Beispiel 1 vor sich, und während der Zugabe von flüssigem Nitrylchlorid
stellte sich die Gefäßtemperatur von selbst auf etwa — 17° C ein. Nach Zugabe des Nitrylchlorids ließ
man die Reaktionsteilnehmer weitere 2 Stunden unter Rückfluß sieden, während welcher Zeit die Gefäß-
temperatur etwa -170C betrug. Man ließ den Kondensator
oder Kühler auf etwa — 100C warm werden,
wobei das Gefäß gelinde erwärmt wurde. Das nicht umgesetzte Nitrylchlorid ließ man dann verdampfen,
wobei die Gefäßtemperatur auf etwa 30°C anstieg. Der Rückstand im Reaktionsgefäß hatte die gleichen
Eigenschaften wie der des Beispiels 1 und wurde in eine übliche Rektifiziersäule gebracht, in welcher
Fluorwasserstoff bei einer Temperatur des Kolonnenkopfes von etwa 190C abdestilliert wurde. Anschließend
wurde weiter destilliert, bis die Kolonne fast trocken war; es wurden etwa 1,19 Mol (197 g) einer
farblosen und bei etwa 62 0C siedenden Flüssigkeit gewonnen, welche wie im Beispiel 1 als NO2F · 5 HF
in einer Ausbeute von 34°/o des theoretischen Wertes isoliert wurde.
Die verwendete Apparatur bestand aus einer üblichen Rektifizierkolonne zum absatzweisen Arbeiten.
Es wurden etwa 7 g Antimonpentafluorid als Katalysator und etwa 17,5 Mol (350 g) flüssiger,
wasserfreier Fluorwasserstoff in das Destillationsgefäß gegeben, wobei der Kühler auf etwa -780C »5
gekühlt wurde. Im Verlaufe von 1 1J\ Stunden wurden
dann etwa 2,46 Mol (200 g) flüssiges Nitrylchlorid zugegeben. Das Molverhältnis der Ausgangsstoffe
betrug etwa 7,1 Mol Fluorwasserstoff je Mol Nitrylchlorid. Während der Nitrylchloridzugabe stellte sich
die Gefäßtemperatur von selbst auf etwa -170C
ein, und Chlorwasserstoff entwich durch den Kühler. Nach beendeter Nitrylchloridzugabe wurden die
Reaktionsteilnehmer weitere 4 3/4 Stunden unter totalem
Rückfluß behandelt, wobei die Gefäßtemperatur von -170C auf etwa -130C anstieg. Die Temperatur
am Kopf der Säule betrug — 17°C. Die Kolonne wurde auf teilweisen Rückfluß geschaltet, und nicht
umgesetztes Nitrylchlorid wurde durch den Kühler zur weiteren Verwendung bei einer von —17 auf
+ 50C ansteigenden Kolonnenkopf temperatur abgezogen.
Die von 5 bis 60°C siedende (und hauptsächlich aus Fluorwasserstoff bestehende) Fraktion
wurde zur weiteren Verwendung abgezogen. Anschließend wurde der restliche Inhalt bei 62 0C abdestilliert,
bis die Kolonne trocken war. Das zuletzt erhaltene Material war der wasserhelle NO2F · 5 HF-Komplex,
welcher 203 g wog und einer Menge von 1,23 Mol entsprach. Die Ausbeute des NO2F · 5 HF-Komplexes
betrug etwa 50% der Theorie.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung der Nitrylfluorid-Fluorwasserstoff-Komplexverbindung
der Formel NO2F · 5 HF, dadurchgekennzeichnet, daß Nitrylchlorid mit Fluorwasserstoff unter
wasserfreien Bedingungen umgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einer Temperatur
durchgeführt wird, bei welcher Nitrylchlorid, Fluorwasserstoff und der Nitrylfluorid-Fluorwasserstoff-Komplex
im wesentlichen in flüssiger Phase vorliegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umsetzung in der Gasphase zwischen 30 und 1000C durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von
Fluorwasserstoff zu Nitrylchlorid zwischen 3:1 und 9:1 beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Antimonpentafluorid
verwendet wird.
409 539/456 3.64 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US77806A US3185542A (en) | 1960-12-23 | 1960-12-23 | Production of the fluorinated compounds, no2f and the hf adduct thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1165559B true DE1165559B (de) | 1964-03-19 |
Family
ID=22140169
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEA41834A Pending DE1168873B (de) | 1960-12-23 | 1961-12-14 | Verfahren zur Herstellung von Nitrylfluorid |
DEA39018A Pending DE1165559B (de) | 1960-12-23 | 1961-12-14 | Verfahren zur Herstellung der Nitrylfluorid-Fluorwasserstoff-Komplexverbindung der Formel NOF.5HF |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEA41834A Pending DE1168873B (de) | 1960-12-23 | 1961-12-14 | Verfahren zur Herstellung von Nitrylfluorid |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3185542A (de) |
DE (2) | DE1168873B (de) |
GB (1) | GB948520A (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3259460A (en) * | 1963-04-29 | 1966-07-05 | Dow Chemical Co | Preparation of nitryl fluoride |
US3375083A (en) * | 1963-12-19 | 1968-03-26 | Dow Chemical Co | Method for the preparation of complex fluoronitronium salts |
US4908270A (en) * | 1989-02-27 | 1990-03-13 | Mallinckrodt, Inc. | Continuous preparation of nitrosyl fluoride |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3032400A (en) * | 1960-01-14 | 1962-05-01 | Du Pont | Method of producing nitrogen fluorides |
-
1960
- 1960-12-23 US US77806A patent/US3185542A/en not_active Expired - Lifetime
-
1961
- 1961-12-04 GB GB43352/61A patent/GB948520A/en not_active Expired
- 1961-12-14 DE DEA41834A patent/DE1168873B/de active Pending
- 1961-12-14 DE DEA39018A patent/DE1165559B/de active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3185542A (en) | 1965-05-25 |
GB948520A (en) | 1964-02-05 |
DE1168873B (de) | 1964-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2817117A1 (de) | Verfahren zur herstellung von stickstofftrifluorid | |
DE1811768C2 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkylsulfonylchloriden | |
DE1917630C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von fluorhaltigen Perhalogencarbonsäurefluoriden oder -Chloriden | |
DE1104496B (de) | Verfahren zur Herstellung von 1-Chlor-2, 2, 2-trifluoraethan | |
EP0187206A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichlorethan | |
DE1292641B (de) | Verfahren zur Herstellung von Perfluoralkyljodiden | |
DE3435299C2 (de) | ||
DE1165559B (de) | Verfahren zur Herstellung der Nitrylfluorid-Fluorwasserstoff-Komplexverbindung der Formel NOF.5HF | |
DE1936988C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Vanadinoxitrichlorid | |
CH631135A5 (de) | Verfahren zur herstellung von hochreinem brom. | |
EP0113416A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Nicotinsäureamide | |
DE2836499A1 (de) | Verfahren zur herstellung von jodpentafluorid | |
DE1173441B (de) | Verfahren zur Herstellung von Nitrosylchlorid | |
DE2200725B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Trifluoressigsäure | |
DE2628191C2 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Alkylaluminiumchloriden | |
DE2814450C2 (de) | ||
DE2645172C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von 4-Nitroimidazolen | |
DE1182215B (de) | Verfahren zur Herstellung von Nitrosylchlorid | |
EP0022185B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Chloracetylchlorid | |
EP0059404A1 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Methylchlorid enthaltenden Gasen | |
AT237638B (de) | Verfahren zur Herstellung von Nitrosylchlorid | |
DE1173440B (de) | Verfahren zur Herstellung einer Mischung aus Nitrosylfluorid-Fluorwasserstoff-Komplexverbindungen | |
DE1232129B (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Monochloressigsaeure | |
DE725276C (de) | Verfahren zur Herstellung von Tetrachloraethylen | |
EP0029591A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Trifluoracetylchlorid |