Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia fluorku boru przez dzialanie fluorowodoru na kwas borowy w srodowisku stezonego kwasu siar¬ kowego.Reakcja fluorowodoru z kwasem borowym pro¬ wadzi do utworzenia fluorku boru i wody wedlug schematu: I- 3HF+H3B03-BF3 • 3H20-^BF3+3H20 Oddzielenie BF3 od wody wymaga wielostopnio¬ wej destylacji prowadzonej przy róznych cisnie¬ niach. Produkty reakcji I moga byc rozdzielone przy uzyciu czynników silnie wiazacych wode, na przyklad przy zuzyciu kwasu siarkowego. Rozpu¬ szczalnosc BF3 w kwasie siarkowym silnie wzrasta w miare uwadniania tego kwasu, stad tez dla uzyskania ukladów bezwodnych stosowane jest wytwarzanie fluorku borowego z kwasu fluoro- sulfonowego.II. 3HS03F+H3B03^BF3+3H2S04 Stosuje sie równiez zamiast samego kwasu fluo- rosulfonowego, jego mieszanine z kwasem siar¬ kowym, powstala przez dzialanie bezwodnego flu¬ orowodoru na oleum 65%. Reakcja z kwasem bo¬ rowym prowadzona jest przy zachowaniu takich stosunków reagentów, aby cala ilosc powstajacej wody zostala zwiazana, podobnie jak w reakcji II..Badajac rozpuszczalnosc BF3 w kwasie siarko¬ wym, o róznych stezeniach i w róznych tempera- 10 15 turach niespodziewanie stwierdzono, ze mozliwym i celowym jest wytwarzanie fluorku borowego, w postaci czystego gazu o wysokich stezeniach, nie zachowujac bezwodnosci ukladu reakcyjnego. Pro¬ wadzac reakcje wytwarzania BF3 w srodowisku stezonego, lecz uwodnionego kwasu siarkowego, zuzywa sie znacznie mniejsze ilosci S03 i zamiast kwasu fluorosulfonowego lub oleum 65% moze byc stosowane oleum o zawartosci 29—25% S03.Przeprowadzone badania nad rozpuszczalnoscia BF3 w kwasie siarkowym daja wyniki zamiesz¬ czone w tabeli 1.Tabela 1 Pocza¬ tkowe stezenia H2S04 w % 99,6 97,0 95,4 | 92,4 1 88,8 Temperatura w °C 50 70 90 110 130 150 zawartosc BF3 w % 5,4 6,9 11,2 18,4 27,5 4,3 5,8 9,3 15,0 23,9 3,9 4,3 7,2 11,7 18,7 2,0 2,8 5,3 7,6 14,8 1,2 1,7 3,2 4,8 11,0 0,6 1,0 2,0 3,3 7,8 W sposobie wedlug wynalazku bezwodny fluo¬ rowodór oraz oleum wprowadza sie do obiegowe¬ go roztworu kwasu siarkowego w którym uprzed- 30 nio rozpuszczono kwas borowy. Fluorowodór i ole- 116 1523 116 152 4 um moga byc wprowadzane odrebnymi strugami, mozna równiez najpierw wprowadzic fluorowodór do oleum i dalej do reakcji wytwarzania BF3 kie¬ rowac uzyskana mieszanine kwasów. Z reagujace¬ go ukladu wydziela sie gazowy BF,, który moze zawierac niewielkie ilosci pary wodnej i fluoro¬ wodoru. Dla oczyszczenia i osuszenia produktu wydzielajace sie gazy przepuszcza sie przez wpro¬ wadzany do reakcji roztwór kwasu borowego w kwasie siarkowym. Kwas poreakcyjny zawiera je¬ szcze znaczne ilosci rozpuszczonego BF3, który wi¬ nien byc odzyskany. W tym celu kwas poreakcyj¬ ny dzieli sie na dwie czesci i z pierwszej, goracej desorbuje sie fluorek boru przez przedmuchiwanie powietrza lub innego gazu, inertnego w danych warunkach. Natomiast druga czesc kwasu pore¬ akcyjnego ochladza sie i absorbuje w nim zdesor- bowany fluorek boru, po czym w kwasie tym, wzbogaconym w fluorek boru, rozpuszcza sie kwas borowy -i roztwór* ten kieruje sie do osuszania i oczyszczania wydzielajacego sie z reakcji gazo¬ wego fluorku boru i dalej wprowadza sie do ukladu reakcyjnego. Absorpcje BF3 w kwasie po¬ reakcyjnym prowadzi sie utrzymujac temperature w zakresie 20—50bC.Schemat zachodzacych reakcji mozna przedsta¬ wic nastepujaco: III. H3B03+3HF+n(H2S04 • aS03)-*BFf3+ +n(l+a) H2S04+(3-n • a)HaO gdzie: n — ilosc czasteczek H2S04 a — stosunek molowy SOs do H2S04 Ilosc wprowadzanego oleum, w zaleznosci od za¬ wartosci w nim wolnego SOs, dobiera sie tak, aby w kwasie poreakcyjnym stosunek molowy lumny absorpcyjnej 6. W kolumnie desorpcyjnej 4 przez goracy kwas przepuszcza sie powietrze, w celu odpedzenia znajdujacego sie w kwasie pore¬ akcyjnym fluorku boru. Gazy z kolumny desorpcyj- 5 nej 4 kieruje sie do kolumny absorpcyjnej 6, gdzie w ochlodzonym kwasie pochlaniany jest fluorek boru. Kwas po absorpcji kierowany jest do reak¬ tora 7, do którego wprowadzany jest kwas boro¬ wy. Po rozpuszczeniu kwasu borowego ciecz po¬ lo dawana jest pompa 8 do zraszania kolumny osu¬ szajacej 3.Przyklad stosowania sposobu wedlug wynalaz¬ ku. Do przerobu na -fluorek boru kierowano bez¬ wodny fluorowodór o zawartosci 99,8Vt HF w 15 ilosci 62 kg/godz. Fluorowodór ten rozpuszczano w-22*/*, oleum, podawanym w ilosci 436 kg/godz.Uzyskana mieszanine kierowano do reakcji z kwa¬ sem borowym rozpuszczonym w obiegowym kwa¬ sie siarkowym. Ilosc kwasu obiegowego wynosila 20 344 kg/godz., zawieral on 68 kg H3BOs, 229 kg H2S04 i 28 kg rozpuszczonego BF3. W wyniku re¬ akcji Wydzielalo sie 62 kg/godz. gazowego BF,.Uzyskany kwas poreakcyjny w ilosci 780 kg/godz. zawieral jeszcze 36 kg rozpuszczonego BF3. Kwas 25 poreakcyjny podzielono na dwie czesci i z pierw-* szej wynoszacej 520 kg zdesorbowano, przez prze¬ dmuchiwanie 28 ms powietrza, 19 kg BF3. Druga czesc kwasu poreakcyjnego w ilosci 260 kg/godz. ochlodzono do 30°C i zawrócono do obiegu. W 30 kwasie tym zaobserwowano 16 kg BF3, pozostale 3 kg BF3 zawieraly gazy odlotowe. Nastepnie w kwasie tym rozpuszczono 68 kg H3B03 i uzyskany roztwór skierowano na osuszenie wydzielonego w reakcji gazowego fluorku boru, a nastepnie roz- 33 twór ten podawano do reakcji z fluorowodorem rozpuszczonym w oleum.Zastrzezenia patentowe HSOA n(l+a) H20 3—n »a wynosil od 1,67 do 10,0.Przebieg reakcji (III) jest silnie egzotermiczny i uklad osiaga temperature powyzej 100°C, moze ona osiagnac nawet150°C. « Sposób wedlug wynalazku pozwala na wytwa¬ rzanie fluorku boru w postaci czystego gazu o wy¬ sokich stezeniach, bez koniecznosci zachowania bezwodnosci ukladu reakcyjnego.Sposób wedlug wynalazku jest dokladnie wy- M jasniony na podstawie przykladu jego wykonania, a schemat stosowanych operacji przedstawiony jest na rysunku.Bezwodny fluorowodór, wprowadzony jest do 5g reaktora 1 i rozpuszczany w 20—25^/t oleum. Ciecz z reaktora 1 splywa w sposób ciagly do reaktora z, do którego poprzez kolumne osuszajaca 3 po¬ dawany jest roztwór kwasu borowego w kwasie siarkowym. W reaktorze utrzymuje sie temperatu- 60 re w zakresie 100—150°C. Wydzielajacy sie w re¬ aktorze 2 fluorek boru przechodzi przez kolumne osuszajaca 3 w której ulega oczyszczeniu. Kwas poreakcyjny splywa w sposób ciagly do kolumny desorpcyjnej 4, oraz poprzez chlodnice 5 do ko- ^ 1. Sposób wytwarzania fluorku boru przez dzia¬ lanie fluorowodoru na kwas borowy w srodowisku stezonego kwasu siarkowego, znamienny tym, ze do roztworu kwasu borowego w kwasie siarkowym wprowadza sie fluorowodór i oleum, lub uprzed¬ nio utworzona mieszanine kwasów powstala przez rozpuszczenie fluorowodoru w oleum, odprowadza sie wydzielajacy sie gazowy fluorek boru osuszajac go i oczyszczajac przez przemywanie roztworem kwasu borowego w kwasie siarkowym, kwas po¬ reakcyjny dzieli sie na dwie czesci i z pierwszej desorbuje sie pozostaly rozpuszczony fluorek boru przez przedmuchiwanie kwasu gazem inertnym, druga czesc kwasu poreakcyjnego chlodzi sie i absorbuje w nim zdesorbowany, przez przedmuchi¬ wanie, fluorek boru, po czym rozpuszcza sie w tym kwasie kwas borowy i nastepnie roztwór ten jest kierowany do osuszania i oczyszczania gazo¬ wego fluorku boru i dalej do reakcji wytwarza¬ nia fluorku boru. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w kwasie poreakcyjnym utrzymuje sie stosunek molowy H2S04: H20 w zakresie od 1,67 do 10,00, przez wprowadzenie do reakcji odpowiedniej ilosci oleum. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze5 116 152 6 proces wytwarzania fluorku boru prowadzi sie u- absorpcje fluorku borowego w kwasie poreakcyj- trzymujac temperature w zakresie 100—150°C. nym prowadzi sie utrzymujac temperature w za- 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kresie 20—50°C.MEMiA. .oleum M*X% PL