DE1667393C3 - Verfahren zur Herstellung von Bortrifluorid - Google Patents

Description

Bekanntlich wird Bortrifluorid durch Umsetzung von Bcrs.iure oder ihren Salzen mit einem Fluorid, insbe-Sondere Flußspat, in Gegenwart von Oleum als wasserentziehendem Mittel, gegebenenfalls unter anschlie-Dendem Erwärmen der Mischung bis auf Temperaturen von 200 C, hergestellt. Dabei wird Bortrifluorid gemaß folgender Gleichung gebildet:

B₂O₃ + 3 CaF₂+3 H₂SO₄ + 3 CaSO₄+3 H₂O + 2 BF₃ ²³ 2'24 4121 3

Die Umsetzung wird mit zumindest einer solchen Menge an Oleum durchgeführt, daß das gemäß obiger Reaktionsgleichung gebildete Wasser als Schwefelsäure gebunden wird. Sofern die Ausgangsprodukte rein sind, fällt bei diesem Verfahren ein sehr reines Bortrifluorid an. In der Praxis ist jedoch der zum Einsatz gelangende Flußspat mehr oder weniger durch silikatische Gangart, Pyrit, oxidische Erze usw. verunreinigt und enthält zudem organische Verunreinigungen, Z. B. Holzsplitter, Kohleteilchen u. dgl., die vom Transport her stammen. Dies hat zur Folge, daß je nach dem Reinheitsgrad des eingesetzten Flußspats das erzeugte Bortrifluorid wechselnde Mengen an Siliciumtetrafluorid, das aus der silikatischen Gangart entstanden ist, und Schwefeldioxid, das durch Reduklion der Schwefelsäure durch die organischen Verunreinigungen und den Pyrit gebildet wird, als Verunreinigungen enthält. Ferner kann das Schwefeldioxid durch Reaktion der Eisenteilchen, die durch Abnützung der für die Reaktion verwendeten gußeisernen Rührkessel anfallen, mit der Schwefelsäure gebildet werden. Diese Verunreinigungen können in dem Bortrifluorid in beträchtlicher Menge vorliegen und erreichen im Falle des Schwefeldioxids bis zu 8 Volumprozent und im Falle des Siliciumtetrafluorids bis zu 7 Volumprozent.

Die Reinigung dieses Bortrifluorids erfordert einen erheblichen Aufwand und kann z. B. durch fraktionierte Destillation des Produktgases erfolgen.

Es wurde gefunden, daß man weitgehend schwefeldioxidfreies und siliciumtetrafluoridarmes Bortrifluorid aus den obengenannte Verunreinigungen enthaltenden Ausgangsmaterialien durch Umsetzung von Borsäure oder ihren Salzen mit Fluoriden in Gegenwart von Oleum erhalten kann, wenn man die Umsetzung unter Zusatz von Alkalichromaten oder -bichromaten durchführt.

Überraschenderweise wird hierbei nicht nur die BiI-dung von Schwefeldioxid weitgehend verhindert, sondem es entsteht auch eine wesentlich geringere Menge an Siliciumtetrafluorid, ohne daß eine Beeinträchtigung der Ausbeute an Bortrifluorid beobachtbar ist.

Die Alkalichromate oder -bichromate, insbesondere diejenigen des Natriums oder Kaliums, werden in Abhängigkeit von den in den Ausgangsstoffen enthaltenen Verunreinigungen zugesetzt. In der Regel genügt ein Zusatz dieser Chromate in einer Menge von 0,5 bis 4,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das eingesetzte

ao Fluorid.

Die Umsetzung wird sonst in üblicher Weise dnrchgeführt, d. h. man setzt Borsäureanhydrid oder die Salze der Borsäure, insbesondere die wasserfreien Salze der Borsäure, wie Natriumtetraborat (Na₂B₁O?),

»5 mit etwa der stöchiometrisch erforderlichen Menge an Fluoriden, insbesondere Calciumfluorid, um. Das Oleum wird vorteilhaft in einer die stöchiometrisch erforderliche Menge übersteigenden Menge eingesetzt. p_ie Konzentration des Oleums ist nicht kritisch, jedoch ist es zweckmäßig, Oleum mit einem SO₃-Gehalt von etwa 10 bis 35 Gewichtsprozent einzusetzen.

Die Reaktion kann, wie üblich, in gußeisernen Rührkesseln durchgeführt werden. Zur Erzielung einer raschen Umsetzung ist es vorteilhaft, die Reaktionsmischung auf Temperaturen oberhalb 50 C, insbesondere auf 150 bis 200 C, zu erwärmen.

Beispiel

A) 55 kg Borsäureanhydrid werden in einem Rührkessel mit 212 kg handelsüblichem Flußspat in Gegen^:

wart von 525 kg SO₃ als Oleum vermischt und die Mischung im Verlauf von 3 Stunden auf eine Temperatur von 60 C erwärmt. Nach Beginn der Reaktion wird weitere 12 Stunden bis etwa 180⁰C erhitzt; damit ist die Umsetzung beendet. Dabei werden 98 kg eines Gases erhalten, das 2,17 Gewichtsprozent Schwefeldioxid und 1,43 Gewichtsprozent Siliciumtetrafluorid. enthält, entsprechend einer Ausbeute von 81% der Theorie an 100%igem Borfluorid, bezogen auf den eingesetzten Flußspat, berechnet als 100% CaF₂.

B) Wird die Umsetzung unter sonst gleichen Bedingungen, jedoch mit dem Unterschied durchgeführt, daß man zusätzlich 5,5 kg Kaliumbichromat zugibt, so werden 101,4 kg eines Gases erhalten, das nur 0,065 Gewichtsprozent Schwefeldioxid und 0,83 Gewichtsprozent Siliciumtetrafluorid enthält. Die Ausbeute an 100%igem Bortriftuorid entspricht, bezogen auf den eingesetzten Flußspat, 85,8% der Theorie.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Bortrifluorid durch Umsetzung von Borsäureanhydrid oder SaI-zen der Borsäure mit Fluoriden in Gegenwart von Oleum, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung unter Zusatz von Alkalichromaten oder -bichromaten durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man, bezogen auf das eingesetzte Fluorid, 0,5 bis 4,0 Gewichtsprozent Alkalichromate oder -bichromate zusetzt.