Verfahren zur Verminderung des BortriBluoridgehaltes in konzentrierter
Schwefelsäure Die Erfindung bezieht sich au9 ein Verfahren zur Verminderung des
Bortrifluoridgehalt3 in konzentrierter Schwefelsäure unter Rückgewinnung desselben.Process for reducing the boron tri-fluoride content in concentrated
Sulfuric acid The invention relates to a method for reducing the
Boron trifluoride content3 in concentrated sulfuric acid with recovery of the same.
3ei der Herstellung von Bortrifluorid durch Umsetzung von borsäure
mit wasserfreiem Fluorwasserstoff in Gegenwart von Oleum bei Temperaturen zwischen
80 und 160° C werden als Nebenprodukt große Mengen an konzentrierter Schwefelsäure
erhalten. Bei geeigneter Reaktionsffihrung ist der Gehalt solcher Schwefelsäure
an Bortrifluorid zwar verhältnismäßig gering, kann aber noch bei manchen Verwendungszwecken
störend wirken. Wird beispielsweise Bortrifluorid enthaltende Schwefelsäure für
die Herstellung von Fluorwasserstoff durch aufschluß von Flußspat herangezogen,
ao kann dies zu einer Wertminderung der bei diesem Prozeß als Nebenprodukt anfallenden
Hexafluorkieselsäure führen, weil diese mit Oxyfluorborsäuren verunreinigt -wird.
Das BortriBluorid gelangt nämlich zusammen mit Siliciumtetrafluorid, das aus im
Säurespat noch vorhandenen silikatischen Begleitstoffen gebildet wird, in die AbBorptionsadlage
für die niedrigaiedenden Anteile aus der Pluorwasserstoff-Destillation. Da nun die
bei der Absorption gebildeten
Oxyfluorborsäuren - im Gegensatz zu
etwa gleichzeitig gebildeter Kieselsäure - nicht mehr von Hexafluorkieoelsäure abgetrennt
werden können, muß die Entfernung borhaltiger Verunreinigungen möglichst weitgehend
schon vor dem Aufschluß geschehen. -Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verminderung
des Bortrifluoridgehaltes in konzentrierter Schwefelsäure unter Rückgewinnung des
Bortrifluorids ist nun dadurch gekennzeichnet, daß man die konzentrierte Schwefelsäure
mit Luft oder einem gegenüber der konzentrierten Schwefelsäure und BortrifLuorid
inerten Gas bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 2000 C ausbläst und
die Borverbindung durch Absorption mittels einer Elektronendonatorverbindung aus
dem Spülgasgemisch gewinnt. Als inerte Gase eignen sich beispielsweise Stickw stoff
oder Kohlendioxid. Zur Beschleunigung des Ausblasevorganges wird die konzentrierte
Schwefelsäure zweckmäßigerweise aug eine Temperatur zwischen 100 und 170? a gebracht.
Die Durch£hrung des Verfahrens kann in beliebiger Weise erfolgen. in der einfachsten
Ausführungsform bringt man die konzentrierte Schwefelsäure in einem beheizbaren
Behälter auf die gewünschte Temperatur und drückt dabei das Spülgas mittels eines
Einleitungsrohres, welches am unteren Ende zur Erhöhung der Wirksamkeit eine brauaenihnliche
Vorrichtung besitzen kann, durch die Flüssigkeit. Bevorsugt führt man das Reinigungsverfahren
jedoch so durch, daß man zur Erhöhung der Wirksamkeit Apparate verwendet, in welchen
die konzentrierte Schwefelsäure mit möglichst großer Oberflächenentwicklung kontinuierlich
einem
Spülgasstrom entgegengeführt wird. Dies geschieht vorteilhaft
in beheizbaren, mit Füllkörpern beschickten Türmen, an deren oberen Ende die heiße
Bortrifluorid enthaltende Schwefelsäure eingeführt wird und dem vom unteren Ende
eingeblasenen Gasstrom entgegenläuft.3 in the production of boron trifluoride by converting boric acid
with anhydrous hydrogen fluoride in the presence of oleum at temperatures between
At 80 and 160 ° C, large amounts of concentrated sulfuric acid are produced as a by-product
obtain. If the reaction is carried out appropriately, the content of such sulfuric acid is
of boron trifluoride is relatively low, but it can still be used for some purposes
have a disturbing effect. For example, sulfuric acid containing boron trifluoride is used for
used the production of hydrogen fluoride by digesting fluorspar,
ao this can lead to a reduction in the value of the by-product of this process
Lead hexafluorosilicic acid because it is contaminated with oxyfluoroboric acids.
The boron tri-fluoride comes together with silicon tetrafluoride, which is made from im
Acid spar remaining silicate accompanying substances is formed in the absorption layer
for the low-boiling fractions from the hydrogen fluoride distillation. Since now the
formed during absorption
Oxyfluoroboric acids - as opposed to
silica formed at about the same time - no longer separated from hexafluorocoelic acid
the removal of boron-containing impurities must be as extensive as possible
happened before the exposure. -The inventive method for reduction
the boron trifluoride content in concentrated sulfuric acid with recovery of the
Boron trifluoride is now characterized in that the concentrated sulfuric acid
with air or one opposite the concentrated sulfuric acid and boron trifluoride
blowing out inert gas at a temperature between room temperature and 2000 C and
the boron compound by absorption by means of an electron donor compound
the purge gas mixture wins. Suitable inert gases are, for example, nitrogen
or carbon dioxide. To accelerate the blowing process, the concentrated
Sulfuric acid expediently at a temperature between 100 and 170? a brought.
The procedure can be carried out in any way. in the simplest
Embodiment brings the concentrated sulfuric acid in a heatable
Container to the desired temperature and presses the purge gas by means of a
Inlet pipe, which at the lower end has a brow-like shape to increase the effectiveness
Device can own through the liquid. The cleaning process is carried out with caution
but so by that one uses apparatus in which to increase the effectiveness
the concentrated sulfuric acid with the largest possible surface development continuously
one
Purge gas flow is countered. This is done advantageously
in heated towers charged with random packings, at the upper end of which the hot one
Sulfuric acid containing boron trifluoride is introduced and that from the lower end
blown gas flow counteracts.
Zur Rückgewinnung der Borverbindungen wird das aus den Reaktoren abziehende
Gasgemisch in geeigneten Wasch-oder SprUhtürmen mit einem zur Absorption der Borverbindungen
fähigen Medium gewaschen. Als Waschflüssigkeiten eignen sich Elektronendonatorverbindungen,
wie beispielsweise Wasser, Alkohole, Äther, Amine, Carbonsäuren und dergleichen.
Bevorzugt wird als Waschfldssigkeit Wasser eingesetzt, wobei Lösungen von Oxyfluorborsäure
entstehen. Diese Lösungen können als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von
Metallfluoboraten dienen. Bei Verwendung anderer Lösungsmittel können wertvolle
Addukte des Bortrifluorids erhalten werden.The boron compounds withdrawn from the reactors are used to recover the boron compounds
Gas mixture in suitable washing or spray towers with one for absorbing the boron compounds
capable medium washed. Electron donor compounds are suitable as washing liquids,
such as water, alcohols, ethers, amines, carboxylic acids and the like.
The washing liquid used is preferably water, with solutions of oxyfluoroboric acid
develop. These solutions can be used as starting materials for the production of
Metal fluoborates are used. Using other solvents can be valuable
Adducts of boron trifluoride are obtained.
Zur näheren-Erläuterung des Verfahrens und seiner Wirksamkeit mögen
die folgenden Beispiele dienen: Beispiel 1 Je 3 kg Bortrifluorid enthaltende, konzentrierte
Schwefelsäure mit einem Borgehalt von 0,20 Gewichtsprozent, welche sich in einem
mit einem bis nahe an den Boden reichenden Gaseinleitungsrohr und einem Abgasrohr
ausgestatteten Duranglaskolben befanden, wurden während einer Stunde mit 20 Liter
Stickstoff ausgeblasen, wobei die Schwefelsäure auf die in der Tabelle genannten
Temperaturen gebracht wurde. Zur Erzeugung eines gleichmäßigen Gasstromes war das
Einleitungsrohr mit einer
brausenähnlichen Vorrichtung versehen.
Das aus den Kolben entweichende Gasgemisch wurde durch ein mit Wasser beschicktes
Waschflascensystem geleitet; dabei ging das Bortrifluorid unter Bildung von Oxyfluorborsäure
in Lösung. Die Menge des aus der konzentrierten Schwefelsäure entfernten Bors wurde
mittels Analyse der Waschflüssigkeit bestimmt. Der Borgehalt der behandelten SchwefelsCure
wurde aufgrund der Analysenwerte errechnet: Temperatur (O C) Borgehalt (Gew.-%)
26 0,0? 60 0,055 100 0,04 130 0,03 Beispiel 2 Ii oberen Ende eines mit Polytetrafluoräthylen
ausgekleideten Stahlrohres von 1500 mm Länge und ca. 40 mm Durchmesser, welches
eine Füllung von Korundscherben enthielt, wurden kontinuierlich pro Stunde 5 kg
konzentrierte Schwefelsäure mit einem Borgehalt von O,fl Gewichtsprozent eingeführt.
Vom unteren Rohrende her wurde ein Preßluftstrom von 100 Liter/Stunde entgegengeführt.
Das am Kopfende entweichende Gasgemisch wurde in einem Umlaufwäscher aus Polyvinylchlorid
im Gegenstrom mit Wasser gewaschen. Aus der Analyse der Waschflüssigkeit wurde der
Restborgehalt der konzentrierten Schwefelsäure ermittelt. Der Reinigungsprozeß,
der
bei drei verschiedenen Temperaturen erfolgte, führte zu den in der folgenden Tabelle
aufgezeigten Ergebnissen: Temperatur (° C) Borgehalt (Gew.-ffi) 50 0,07 100 0,05
150 0,035 Die zur Absorption des Bortrifluorids verwendete Waschflüssigkeit wurde
mit Kaliumchlorid versetzt und das dabei gebildete schwerlösliche Kaliumfluoborat
abgetrennt.For a more detailed explanation of the process and its effectiveness like
the following examples are used: Example 1 Each containing 3 kg of boron trifluoride, concentrated
Sulfuric acid with a boron content of 0.20 percent by weight, which is in a
with a gas inlet pipe reaching close to the ground and an exhaust pipe
Fitted Durang glass flasks were filled with 20 liters for one hour
Blown nitrogen out, with the sulfuric acid on the ones mentioned in the table
Temperatures was brought. That was to generate a uniform gas flow
Inlet pipe with a
shower-like device provided.
The gas mixture escaping from the flasks was fed through a water-filled one
Wash bottle system headed; in the process, the boron trifluoride went with the formation of oxyfluoroboric acid
in solution. The amount of boron removed from the concentrated sulfuric acid became
determined by analyzing the washing liquid. The boron content of the treated sulfuric acid
was calculated on the basis of the analysis values: temperature (O C) boron content (% by weight)
26 0.0? 60 0.055 100 0.04 130 0.03 Example 2 II upper end of one with polytetrafluoroethylene
lined steel pipe of 1500 mm length and 40 mm diameter, which
a filling of corundum shards contained, were continuously 5 kg per hour
concentrated sulfuric acid with a boron content of 0.5 percent by weight was introduced.
A compressed air flow of 100 liters / hour was countered from the lower end of the tube.
The gas mixture escaping at the head end was made of polyvinyl chloride in a circulating scrubber
washed in countercurrent with water. The analysis of the washing liquid became the
The residual boron content of the concentrated sulfuric acid is determined. The purification process,
the
at three different temperatures resulted in those in the table below
Results shown: Temperature (° C) Boron content (wt. ffi) 50 0.07 100 0.05
150 0.035 The washing liquid used to absorb the boron trifluoride was
mixed with potassium chloride and the sparingly soluble potassium fluorate formed in the process
severed.