专利名称：一种制备五氟化钒的方法
技术领域：
本发明属于一种制备五氟化钒的方法，具体涉及一种以四氟化钒为原料制备五氟化钒的方法。
背景技术：
五氟化钒(VF5)是一种活泼的化合物，用作强的氧化剂和有机合成的氟化剂。制备五氟化钒常用的方法是金属直接氟化法和四氟化钒歧化法。金属直接氟化法是将金属钒加热与氟或者三氟化溴反应制备五氟化钒。金属钒与氟的反应式为
2V+5F2 — 2 VF5
四氟化钒歧化法是四氟化钒在真空条件下发生歧化反应，生成五氟化钒。其反应式
为
2 VF4 — VF5+ VF3
上述两种制备五氟化钒的方法虽然有所报道，但是仅从理论上分析研究，并没有披露详细的制备过程和条件，也没有涉及到产品的除杂和提纯。由于金属钒的化学性质非常活泼，存在+5、+4、+3、+2价等多种价态，在反应过程中易生成中间氟化物，致使产品中杂质含
量多，纯度低。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在的缺陷而提出的，其目的是提供一种以四氟化钒为原料采用歧化法制备五氟化钒的方法。本发明的技术方案是一种制备五氟化钒的方法，包括以下步骤
(i)对反应器预处理
将钒置于反应器内，将钒预热到100 200°C，对反应器抽空到-0. 1 -0. 08Mpa ；
(ii)合成反应
向反应器内缓慢通入氟气，氟气与金属钒在反应器内接触发生合成反应生成四氟化钒，反应器内温度控制在150 250°C。反应式为 2V+4F2 — 2 VF4
(iii)歧化反应
反应器降温至15 25°C，对反应器进行抽空至压力-0. 1 -0. 08Mpa。反应器温度控制在100 120°C时，四氟化钒开始发生歧化反应。反应后得到五氟化钒粗产品，反应式为 2 VF4 — VF5+ VF3
(iv)去除五氟化钒粗品中的杂质
从反应器出来的五氟化钒粗产品进入蒸馏塔，蒸馏塔的温度维持在15 25°C，粗产品中的氧气、氮气和氟化氢等轻组分杂质进入尾气处理系统； (ν)提纯五氟化钒
蒸馏塔升温，温度控制在50 90°C，五氟化钒液体开始气化，使五氟化钒产品收集在接收器中，接收器的温度维持在-30 -10°C。本发明设备简单、操作方便、杂质含量少，可以有效提高中间副产物的转化率，产品纯度可达95%以上。
具体实施例方式下面，结合实施例对本发明的制备五氟化钒的方法进行详细说明 一种制备五氟化钒的方法，包括以下步骤
(i)对反应器预处理
将金属钒置于反应器内，对反应器密封测漏合格后，将其预热到100 200°C，停止加热，对反应器抽空到-0. 1 -0. 08Mpa ；
(ii)合成反应
向反应器内缓慢通入氟气，氟气与金属钒在反应器内接触发生合成反应生成四氟化钒，该反应为放热反应，这时反应器的压力会逐渐下降，温度会逐渐升高。反应器温度范围控制在150 250°C。反应式为 2V+4F2 — 2 VF4
一般情况下，每次通入氟气的量应与每次投入的金属钒按比例相匹配。因为反应放热， 所以在反应过程中需要控制通入氟气的量来控制反应温度；
(iii)歧化反应
反应器降温至15 25°C，对反应器进行抽空，压力-0. 1 -0. 08Mpa。反应器温度控制在100 120°C时，四氟化钒开始发生歧化反应。反应后得到五氟化钒粗产品，反应式为 2 VF4 — VF5+ VF3
(iv)去除五氟化钒粗品中的杂质
从反应器出来的五氟化钒粗产品进入蒸馏塔，粗产品的主要成分为五氟化钒、氧气、氮气和氟化氢等。蒸馏塔的温度维持在15 25°C，氧气、氮气和氟化氢等轻组分杂质进入尾气处理系统。(V)提纯五氟化钒
蒸馏塔升温，温度控制在50 90°C，五氟化钒液体开始气化，使五氟化钒产品收集在接收器中，接收器的温度维持在-30 -10°C。实施例1
将200g金属钒置于反应器内，对反应器密封测漏合格后，将其预热到100°C，停止加热，对反应器抽空到-0. IMpa0向反应器内缓慢通入氟气，金属钒和氟气合成反应生成四氟化钒，反应器温度控制在150°C。两小时后，反应器开始降温，温度至15°C时，对反应器进行抽空，压力-0. OSMpa0反应器升温，温度10(TC时，四氟化钒开始发生歧化反应生成五氟化钒粗产品，维持两小时。从反应器出来的五氟化钒粗产品进入蒸馏塔，蒸馏塔温度15°C，五氟化钒中的氧气、氮气和氟化氢等轻组分杂质进入尾气处理系统。蒸馏塔升温至50°C，接收器的温度维持在-10°c左右，产品收集在接收器中，得 480g五氟化钒产品，其纯度可达95%以上。实施例2将200g金属钒置在反应器内，对反应器密封测漏合格后，将其预热到150°C，停止加热，对反应器抽空到-0. 09Mpao向反应器内缓慢通入氟气，金属钒和氟气合成反应生成四氟化钒，反应器温度控制在200°C。两小时后，反应器开始降温，温度至20°C时，对反应器进行抽空，压力-0. 09Mpao反应器升温，温度110°C时，四氟化钒开始发生歧化反应生成五氟化钒粗产品，维持两小时。从反应器出来的五氟化钒粗产品进入蒸馏塔，蒸馏塔温度20°C，五氟化钒中的氧气、氮气和氟化氢等轻组分杂质进入尾气处理系统。蒸馏塔升温至75°C，接收器的温度维持在-20°C左右，产品收集在接收器中，得 510g五氟化钒产品，其纯度可达95%以上。实施例3
将200g金属钒置在反应器内，对反应器密封测漏合格后，将其预热到200°C，停止加热，对反应器抽空到-0. OSMpa0向反应器内缓慢通入氟气，金属钒和氟气合成反应生成四氟化钒，反应器温度控制在250°C。两小时后，反应器开始降温，温度至25°C时，对反应器进行抽空，压力-0. IMpa0反应器升温，温度120°C时，四氟化钒开始发生歧化反应生成五氟化钒粗产品，维持两小时。从反应器出来的五氟化钒粗产品进入蒸馏塔，蒸馏塔温度25°C，五氟化钒中的氧气、氮气和氟化氢等轻组分杂质进入尾气处理系统。蒸馏塔升温至90°C，接收器的温度维持在-30°C左右，产品收集在接收器中，得 500g五氟化钒产品，其纯度可达95%以上。本发明设备简单、操作方便、杂质含量少，可以有效提高中间副产物的转化率，产品纯度可达95%以上。
权利要求
1. 一种制备五氟化钒的方法，其特征在于包括以下步骤(i)对反应器预处理将钒置于反应器内，将钒预热到100 200°C，对反应器抽空到-0. 1 -0. 08Mpa ；(ii)合成反应向反应器内缓慢通入氟气，氟气与金属钒在反应器内接触发生合成反应生成四氟化钒，反应器内温度控制在150 250°C，反应式为 2V+4F2 — 2 VF4(iii)歧化反应反应器降温至15 25°C，对反应器进行抽空至压力-0. 1 -0. 08Mpa，反应器温度控制在100 120°C时，四氟化钒开始发生歧化反应，反应后得到五氟化钒粗产品，反应式为 2 VF4 — VF5+ VF3(iv)去除五氟化钒粗品中的杂质从反应器出来的五氟化钒粗产品进入蒸馏塔，蒸馏塔的温度维持在15 25°C，粗产品中的氧气、氮气和氟化氢等轻组分杂质进入尾气处理系统； (ν)提纯五氟化钒蒸馏塔升温，温度控制在50 90°C，五氟化钒液体开始气化，使五氟化钒产品收集在接收器中，接收器的温度维持在-30 -10°C。
全文摘要
本发明公开了一种制备五氟化钒的方法，包括以下步骤(i)对反应器预处理，将钒置于反应器内，将钒预热到100～200℃，对反应器抽空到-0.1～-0.08MPa；(ⅱ)合成反应，向反应器内缓慢通入氟气，氟气与钒在反应器内发生合成反应生成四氟化钒；(ⅲ)歧化反应，在反应器内四氟化钒发生歧化反应，得到五氟化钒粗产品；(ⅳ)去除五氟化钒粗品中的杂质；(ⅴ)提纯五氟化钒。本发明设备简单、操作方便、杂质含量少，可以有效提高中间副产物的转化率，产品纯度可达95%以上。
文档编号C01G31/04GK102502831SQ20111037051
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者侯姝, 刘玉静, 张春芳, 李于教, 种保超, 谢文雅, 陈光华 申请人:核工业理化工程研究院华核新技术开发公司