高纯三氟化硼快速制备工艺及回收精制方法与流程

文档序号:12541991阅读:297来源:国知局

本发明涉及高纯三氟化硼快速制备工艺及回收精制方法,属于精细化工技术领域。



背景技术:

高纯三氟化硼气体是硅和锗外延、扩散和离子注入过程的P型掺杂源和制备光纤预制件的原料;高纯三氟化硼、三氟化硼和配体构成的三氟化硼络合物作为烷基化、异构化、聚合、分解、脱水等各种化学反应中的催化剂应用于许多有机反应和石油制品;高纯三氟化硼也在比例中子计数器和可控中子反应堆中应用。

制备三氟化硼气体的方法有多种,常用的制备三氟化硼气体的方法有氟硼酸盐法、萤石硼酐法、萤石硼砂法等。CN101214970B公开了一种制备高纯三氟化硼气体的工艺方法是用氟气与单质硼直接合成法生产三氟化硼气体,含杂质的三氟化硼气体经过除尘和精馏可以稳定地制备出高纯三氟化硼气体;上述方法复杂,规模、投资很大。

在使用催化剂三氟化硼、三氟化硼络合物的反应结束后,需要从反应混合物中将催化剂分离、除去。通常采用在氨、苛性钠等碱性物质的水溶液中和后用水洗除去的方法。

美国专利4227027通过在含有三氟化硼催化剂的反应混合物中添加含有2个以上烃基的多元醇和配合物催化剂中的三氟化硼发生加成反应,从而除去三氟化硼,通过对加成产物进行加热分解回收三氟化硼的方法。

特开平6-287211号公报通过加热反应混合物,使产生的三氟化硼气和相对于三氟化硼过剩量的配体接触,形成新的配合物,向反应槽中循环再利用的方法。在有三氟化硼配位体催化剂共存的情况下对反应混合物进行加热,所以有可能对反应混合物的组成产生不良影响,具有用途局限性很大的缺点。

特开平2-45429号公报是用三氟化硼醚配合物作为催化剂,进行烯烃类和芳香族化合物的烷基化反应,在反应前或反应后向反应体系中添加0.05-2摩尔量的磷酸、醋酸、苯酚等弱酸,然后静置使催化剂部分分层,将分离的催化剂层原封不动地用作下次反应的催化剂。

作为配体的酸是回收以后回收由添加的弱酸置换的三氟化硼/弱酸配合物催化剂,而不是回收初期的三氟化硼醚配合物催化剂;所以其回收率很低,约为27%重量。

美国专利4152499聚合催化剂使用由气态三氟化硼或与水或醇类形成的三氟化硼配合物,在-50℃到300℃的温度范围内,使异丁烯聚合得到聚异丁烯。欧洲专利(EP-A)第145,235号使用由三氟化硼和C1-C8醇形成配合物的三氟化硼醇配合物催化剂作为聚合催化剂得到聚异丁烯。CN102807640B基于三氟化硼的引发体系及用于制备聚异丁烯的方法,该引发体系由BF3、质子供体与电子供体组成,质子供体可选自水、甲醇、乙醇、苯酚、邻甲酚、芳香醇或芳香酸化合物。

CN1217726A通过对分散和溶解着三氟化硼配合物至少一部分的非导电性流体中施加直流和交流电压,自非导电性流体中使三氟化硼配合物沉降分离,可以不改变摩尔比回收配合物。通过将该方法用于使用三氟化硼配合物的烯烃低聚物的制造中,将回收的催化剂可以照原样重新使用于反应中。

CN1289344A使含有三氟化硼或三氟化硼配位化合物的流体与金属氟化物接触,有选择性地吸附该配位化合物中的三氟化硼。将生成的四氟硼酸金属盐在100-600℃温度范围内加热,使之分离成三氟化硼和金属氟化物,采用这种方法可以经济地、以可以再利用的状态回收三氟化硼,不会造成环境污染。

上述三氟化硼的回收技术只是做到了部分三氟化硼的回收、循环利用。。



技术实现要素:

本发明的目的是提供高纯三氟化硼快速制备工艺及回收精制方法,以简单、经济、不污染环境的方式,快速、高效率地制备高纯三氟化硼,并对含有三氟化硼或其配位化合物的物料中除去价格高并且有害的三氟化硼的方法,具有工艺流程简单、制备快速,回收产品成本低、价值高等优点。

本发明的高纯三氟化硼快速制备工艺及回收精制方法通过以下技术方案来实现:

1、高纯三氟化硼快速制备工艺及回收精制方法,其特征在于:高纯三氟化硼快速制备工艺是在高纯氮气保护下,在一定温度、一定压力下,采用固态三氟化硼络合物为原料,在不锈钢反应器中间接加热固态三氟化硼络合物,制备气态三氟化硼;高纯三氟化硼回收精制方法是采用金属氟化物与化学反应器中的三氟化硼反应生成四氟硼酸盐,然后分离、回收精制四氟硼酸盐。

2、根据权利要求1所述的高纯三氟化硼快速制备工艺,其特征在于:反应温度是50℃-200℃,反应压力是0.05MPa-1.0MPa。

3、根据权利要求1所述的高纯三氟化硼快速制备工艺,其特征在于:固态三氟化硼络合物是三氟化硼碳酸二甲酯络合物,或是三氟化硼乙酸乙酯络合物,或是二者的混合物。

4、根据权利要求1所述的高纯三氟化硼回收精制方法,其特征在于:金属氟化物是氟化锂,四氟硼酸盐是四氟硼酸锂;金属氟化物氟化锂添加量是化学催化剂三氟化硼质量的1倍到20倍。

5、根据权利要求1所述的高纯三氟化硼回收精制方法,其特征在于:金属氟化物与三氟化硼反应温度为20℃-150℃。

6、根据权利要求1所述的高纯三氟化硼回收精制方法,其特征在于:四氟硼酸盐的回收精制溶剂是碳酸二甲酯,或是乙酸乙酯,或是二者的混合物;回收精制溶剂添加量是四氟硼酸盐质量的3倍到30倍。

本发明有益效果是:

1、采用固态的三氟化硼碳酸二甲酯络合物,或是三氟化硼乙酸乙酯络合物,或是二者的混合物为原料,常温常压条件就可以满足需要,不必建造复杂的生产装置和专用危险品库房。

2、高纯三氟化硼快速制备工艺的反应温度是50℃-200℃,反应压力是0.05MPa-1.0MPa;条件温和、压力低,可以随时随地根据需要快速制备。

3、采用金属氟化物氟化锂与化学反应器中的三氟化硼反应生成四氟硼酸锂,具有反应温度低、反应彻底的优点,可以大大提高三氟化硼的回收率。

4、分离出来的四氟硼酸锂,溶解于碳酸二甲酯和乙酸乙酯,可以使三氟化硼络合物中分离的碳酸二甲酯或乙酸乙酯作为精制溶剂循环使用。

5、采用金属氟化物氟化锂与化学反应器中的三氟化硼反应生成的四氟硼酸锂,是很重要的锂电池材料,市场价值高,起到了增值作用。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明,但并不因此限制本发明的保护范围。

具体实施方式

三氟化硼快速制备设备为一个容积为10升的带加热夹套的316不锈钢反应器,反应器带有高纯氮气置换管线、气体三氟化硼出料管线和固体物料加料口,反应器上部安装有压力表和温度计。

三氟化硼回收精制设备是应用于正癸烯间歇聚合合成润滑油的中试装置,催化剂是三氟化硼;设备包括正癸烯聚合合成润滑油中试装置为50升的带夹套的不锈钢搅拌反应器、50升的不锈钢静置器及20升的蒸馏精制器。

实施例1 高纯高纯三氟化硼快速制备

先用高纯氮气置换316不锈钢三氟化硼反应器,在高纯氮气保护下加入3千克三氟化硼碳酸二甲酯络合物(三氟化硼含量为42%),关闭固体物料加料口。启动加热升温,使夹套热媒温度保持在90-95℃,使三氟化硼碳酸二甲酯络合物分解产生气态高纯三氟化硼;反应器内压力达到0.2MPa时,缓慢打开气体三氟化硼出料管线,为反应器提供高纯三氟化硼气体催化剂。

实施例2 高纯三氟化硼回收精制

50升的带夹套的不锈钢搅拌正癸烯聚合合成润滑油反应器,总物料添加量为25千克,三氟化硼加入量为0.8千克。

当反应达到终点后,高纯氮气保护和搅拌状态下,向反应物中缓慢加入纯度大于99.5%的100目粉体氟化锂3千克。

在温度为30-60℃下,使氟化锂与三氟化硼充分反应生成四氟硼酸锂,然后将物料加入50升不锈钢静置器,使未反应粉体氟化锂及生成的四氟硼酸锂与物料分离。

先向氟化锂和四氟硼酸锂混合物中加入正己烷溶剂,清洗混合物中癸烯聚合物,过滤,得到氟化锂和四氟硼酸锂混合物3.77千克,回收率97%。

再向氟化锂和四氟硼酸锂混合物加入碳酸二甲酯12千克,使四氟硼酸锂完全溶解到碳酸二甲酯中,氟化锂与四氟硼酸锂分离;未反应的氟化锂可以循环使用。

取上面溶解到碳酸二甲酯中的四氟硼酸锂溶液到20升的蒸馏精制器,蒸去溶剂碳酸二甲酯得到固体四氟硼酸锂1.07千克。

对于本技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,有可能对设备结构、流程做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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