DE1667582B2

DE1667582B2 - Verfahren zur entfernung von schwefeldioxid aus bortrifluorid

Info

Publication number: DE1667582B2
Application number: DE1968K0064977
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr 3000 Hannover; Becher Wilfried Dr 3001 Änderten Massonne
Original assignee: Kali Chemie AG
Current assignee: Kali Chemie AG
Priority date: 1968-03-09
Filing date: 1968-03-09
Publication date: 1977-09-22
Also published as: FR2003557A1; GB1203013A; DE1667582A1; US3625651A; DE1667582C3

Description

Bei den Verfahren zur Herstellung von Bortrifuorid durch Umsetzung von Borsäuren mit Fluorwasserstoff, bei welchen Schwefeltrioxid oder schwefeltrioxidhaltige Verbindungen als wasserentziehende Mittel eingesetzt werden, wird häufig im Reaktionsprodukt neben Wasserdampf, Schwefeltrioxid, Fluorwasserstoff oder Verbindungen dieser Stoffe auch Schwefeldioxid beobachtet. Die Menge dieser Verunreinigungen hängt von den Reaktionstemperaturen und der Art der Reaktormaterialien ab. Da diese Verunreinigungen Störungen in vielen Reaktionen verursachen, für die Bortrifluorid als Reaktionskomponente oder Katalysator herangezogen wird, ist eine Reinigung der technischen Produkte in den meisten Fällen unumgänglich.

Bortrifluorid ist bekanntlich chemisch eine sehr reaktionsfähige Substanz; eine Abtrennung der Verunreinigungen ist daher auf chemischem Wege praktisch nicht zu erreichen. Die Abtrennung von Wasserdampf, Fluorwasserstoff und Schwefeltrioxid läßt sich aber ohne Schwierigkeiten mit physikalischen Methoden durchführen. Allein die Abtrennung von Schwefeldioxid ist nicht ohne weiteres möglich. So läßt sich beispielsweise Schwefeldioxid wegen seines endlichen Partialdrucks auch bei tiefen Temperaturen nur unvollständig auskondensieren.

i£ine Möglichkeit zur Abtrennung von Schwefeldioxid aus Bortrifluorid wäre durch eine Tieftemperaturdestillation gegeben; das Verfahren ist aber unwirtschaftlich, da der niedrige BF₃-Siedepunkt von -100°C die Anwendung sehr tiefer Temperaturen bedingt. Auch für die Abtrennung von Schwefeldioxid durch Druckdestillation werden infolge der niedrigen kritischen Temperatur von Bortrifluorid so tiefe Temperaturen benötigt, daß das Verfahren unrentabel wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Bortrifluorid ist nun dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch bei Temperaturen von 0 bis -80°C, vorzugsweise bei -10 bis -30°C, mit Aktivkohle behandelt wird. Im einfachsten Fall wird das Schwefeldioxid enthaltende Bortrifluorid durch eine auf der erforderlichen Temperatur gehaltene Aktivkohleschicht hindurchgeleitet. Schwefeldioxid wird durch die Aktivkohle quantitativ adsorbiert und so aus Hern (<s Bortrifluorid entfernt. Das Verhältnis zwischen adsorbierter Menge Schwefeldioxid und adsorbierter Menge Bortrifluorid ist bei Temperaturen unter -!O⁰C besonders günstig, so daß größere Bortrifluoridverluste vermieden werden können. Das an Aktivkohle adsorbierte Bortrifluorid kann man zudem leicht zurückgewinnen, wenn man das bei der Regenerierung entweichende, SO₂-haltige Bortrifluoridgemisch zu einer Bortrifluoridadditionsverbindung, beispielsweise dem Phosphorsäureaddukt, aufarbeitet.

Ein weiterer Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die zusätzlich vorkommenden Verunreinigungen, wie Wasserdampf, Schwefeltrioxid und Fluorwasserstoff, die nach dem üblicherweise vorgenommenen Waschen der Rohgase mit konzentrierter Schwefelsäure noch h geringen Mengen zugegen sein können, ebenfalls restlos entfernt werden. Es ist somit nicht erforderlich, zusätzliche physikalische Methoden zur Abtrennung solcher Verunreinigungen anzuwenden.

Es war nicht ohne weiteres vorauszusehen, daß sich Aktivkohle für die Selektivabtrennung von Schwefeldioxid aus Bortrifluorid eignet. Andere, ebenfalls oberflächenreiche Adsorbentien, wie silikathaltige oder tonerdehaltige Materialien, beispielsweise aktivierte Tonerde oder Molekularsiebe, sind völlig ungeeignet, weil auch Bortrifluorid in dem in Frage kommenden Temperaturbereich praktisch irreversibel adsorbiert wird. Andererseits wird oberhalb von 0°C das Verhältnis von adsorbiertem SO2 zu adsorbiertem BF₃ auch bei Aktivkohle als Adsorbens für ein Trennverfahren zu ungünstig.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Aktivkohle vor ihrem Einsatz durch Ausheizen und Evakuieren entgast und von der adsorbierten Feuchtigkeit befreit. Das Aktivkohlebett wird anschließend auf die gewünschte Temperatur herabgekühlt und das zu reinigende Gas hindurchgeleitet. Der Durchbruch von Schwefeldioxid kann beispielsweise durch die Entfärbung von verdünnter Jodstärkelösung, in der man eine Probe des austretenden Gases löst, nachgewiesen werden. Zur Regenerierung der Aktivkohle kann das adsorbierte Gas durch Ausheizen wieder verdrängt werden. Dazu wird die Aktivkohleschicht auf Temperaturen zwischen 80 bis 200°C erwärmt. Das Ausheizen kann unter Durchleiten eines Inertgases, wie Stickstoff oder Luft, oder aber auch Bortrifluorid, erfolgen.

Beispiel 1

Bortrifluorid mit einem Gehalt von 3,84 Volumenprozent Schwefeldioxid wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 l/h bei -25⁰C über 7,3 g gekörnte Aktivkohle, die sich in einem U-Rohr befanden, geleitet. Die Aktivkohle nahm ein Volumen von 26 cm³ ein, die Länge der Aktivkohleschicht betrug 18,3 cm. Bis zum Durchbruch von Schwefeldioxid wurden 62,9 g reines Bortrifluorid erhalten.

Beispiel 2

Bortrifluorid mit einem Gehalt von 4,9 bzw. 3,84 Volumenprozent Schwefeldioxid wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 I/h bei verschiedenen Temperaturen zwischen —25 und + 23°C über 7,3 g gekörnte Aktivkohle, die sich in einem U-Rohr befanden, geleitet. Dabei wurde der Zeitraum bis zum SO₂- Durchbruch, die adsorbierte Menge SO2 sowie die bis zum SOi-Durchhruch erhaltene Menge reines Bortrifluorid bestimmt. Die beigefügte Tabelle zeigt, daß erst unterhalb von 0°C eine für technische Zwecke ausreichende Schwefeldioxidadsorption stattfindet.

Jj

Tabelle

S02-Gehalt tier
Gasmischung

4,9
4,9
3,84
3,84

Temperatur der

Adsorptionsschicrtl

Adsorbierte

(g)

+ 23
+ 1

-12,5 -25

Zeitraum bis zum SOj-Durchbrueh

(min)

215

255

Bis zum Durchbruch von SO2 erhaltenes reines BFa

Adsorbierte BP'i-Menge

(g)

1,88 5,41 48,7 62,9

2,90 5,19 1,6 0

Claims

16 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid aus Bortrifluorid, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch bei Temperaturen von 0 bis -8O⁰C, vorzugsweise bei -10 bis -30°C, mit Aktivkohle behandeil wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierung der Aktivkohle bei Temperaturen zwischen 80 und 200⁰C, gegebenenfalls unter Durchleiten eines Inertgases oder von Bortrifluorid, durchgeführt wird.