DE1117550B - Verfahren zur Herstellung von Schwefelchloridpentafluorid - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelchloridpentafluorid.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelchloridpentafluorid vorgeschlagen worden, wobei Schwefeltetrafluorid mit Chlortrifluorid oder Chlormonofluorid umgesetzt wird. Es wurde gefunden, daß Chlortrifluorid mit elementarem Schwefel unter Bildung einer Mischung von Produkten, von denen eines Schwefelchloridpentafluorid ist, reagieren kann.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelchloridpentafluorid vorgeschlagen, wobei Chlortrifluorid mit elementarem Schwefel in Abwesenheit von Feuchtigkeit umgesetzt und anschließend das Schwefelchloridpentafluorid von den anderen Reaktionsprodukten abgetrennt wird. Die letzteren bestehen hauptsächlich aus Schwefeltetrafluorid und Chlor und einem kleinen Anteil Schwefelhexafluorid; wenn überschüssiger Schwefel vorhanden ist, wird das Chlor zu Schwefelchloriden umgesetzt, und da diese bei Raumtemperatur Flüssigkeiten sind, können sie leicht von Schwefelchloridpentafluorid, Schwefeltetrafluorid und Schwefelhexafluorid, die alle bei Raumtemperatur Gase sind, abgetrennt werden.

Die Umsetzung ist stark exotherm, und es ist wichtig, das Reaktionssystem genügend zu kühlen, um das Schmelzen des Schwefels zu verhindern, welches die für die Reaktion verfügbare Oberfläche vermindern würde. Das heißt praktisch, daß die Umsetzung bei einer Temperatur unterhalb 112⁰C stattfindet, und ein zweckmäßiger Bereich ist 15 bis 105° C. Gewöhnlicher handelsüblicher Schwefel in kleinen Brocken kann verwendet werden, und ein geeigneter Weg, ihn mit dem Chlortrifluoriddampf in Berührung zu bringen, ist, ihn in einer dünnen Schicht auf Kupfertrögen oder in Kupferrohren auszubreiten, wobei die letzteren für Kühlzwecke zweckmäßiger sind.

Es ist ratsam, das Chlortrifluorid mit dem 3- oder 4fachen Volumen eines inerten Gases, beispielsweise trockener Stickstoff, zu verdünnen. Wenn eine solche Mischung über überschüssigen, in einem Kupferrohr von 38,1 mm innerem Durchmesser lose gepackten Schwefel mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1,5 l/Min, geleitet wird, ergibt sie eine Mischung von Produkten, welche beispielsweise ungefähr 20 Gewichtsprozent Schwefelchloridpentafluorid, 40 Gewichtsprozent Schwefelchloride, 40 Gewichtsprozent Schwefeltetrafluorid und 0,5 Gewichtsprozent Schwefelhexafluorid enthält. Die gasförmige Mischung von Schwefelchloridpentafluorid, Schwefeltetrafluorid und Schwefelhexafluorid kann leicht von den flüssigen Schwefelchloriden getrennt und dann, falls gewünscht, in einer geeigneten Kühlfalle verflüssigt werden. Wegen Verfahren zur Herstellung
von Schwefelchloridpentafluorid

Anmelder:

Imperial Chemical Industries Limited,
London

Vertreter: Dr.-Ing. H. Fincke,

Berlin-Lichterfelde, Drakestr. 51,

Dipl.-Ing. H. Bohr und Dipl.-Ing. S. Staeger,

München 5, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 13. Mai 1959
und 22. April 1960 (Nr. 16 404/59)

Hugh Leithead Roberts,

Winnington Hall, Northwich (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

der Bildung eines ternären Azeotrops ist es jedoch nicht möglich, reines Schwefelchloridpentafluorid durch fraktionierte Destillation der verflüssigten Gase zu gewinnen.

Eine Möglichkeit, diese Schwierigkeit zu vermeiden, ist, das Schwefeltetrafluorid durch Hydrolyse in angesäuerter Ferrosulfatlösung zu entfernen, welche auch irgendwelche Spuren von Chlor absorbiert, und anschließend das durch die Hydrolyse gebildete Schwefeldioxyd in saurer Natriumdichromatlösung zu absorbieren. Eine andere Möglichkeit ist, das Schwefeltetrafluorid als Doppelfluorid mit Bortrifluorid, BF₃ · SF₄, welches fest ist, zu entfernen. Nach Entfernung des Schwefeltetrafluorids kann die Mischung von Schwefelchloridpentafluorid und Schwefelhexafluorid durch fraktionierte Destillation oder Gaschromatographie unter Verwendung einer Säule mit einemPolychlorfluorkohlenwasserstoff getrenntwerden. Gaschromatographie kann verwendet werden, um alle gasförmigen Produkte der Umsetzung zwischen Schwefel und Chlortrifluorid zu trennen.

Die Ausbeute an Schwefelchloridpentafluorid hängt von der Konzentration des Chlortrifluorids in der Gasphase ab. So ist bei niedrigen Konzentrationen der

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Größenordnung von 5 Volumprozent das gasförmige Reaktionsprodukt hauptsächlich Schwefeltetrafluorid, während bei hohen Konzentrationen oberhalb von ungefähr 30% zunehmend Schwefelhexafluorid gebildet wird. Die optimalen Bedingungen sind eine Konzentration von 20 bis 25°/₀ und ein Schwefelüberschuß, um das Chlor aufzunehmen. Der Schwefel wird vorzugsweise in bohnengroßen Körnern verwendet, wie man sie durch Zerkleinern von gewöhnlichem, handelsüblichem Stückenschwefel erhalten kann.

Beispiel

Ein Kupferrohr von 91,4 cm Länge und 3,81cm innerem Durchmesser, und mit einem Kühlmantel versehen, wurde mit ungefähr 950 g zerkleinertem Stückschwefel gleichmäßig über seine Länge verteilt gefüllt. Das Ausgangsende des Rohres war mit zwei hintereinandergeschalteten Kühlfallen verbunden, von denen die erste mit Eis gekühlt war, um Schwefelchloride aufzunehmen, und die zweite mit festem Kohlendioxyd gekühlt war, um Schwefelchloridpentafluorid, Schwefeltetrafluorid und Schwefelhexafluorid abzutrennen. Ein Strom vom Chlortrifluorid, mit dem 4fachen seines Volumens an trockenem Stickstoff verdünnt, wurde mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1,5 l/Min. 4 Stunden lang durch das Rohr geleitet. Das entspricht ungefähr 250 g Chlortrifluorid. Man ließ die Temperatur nicht über 105⁰C steigen. Ungefähr 176 g Schwefelchloride, hauptsächlich Schwefelmonochlorid, wurden in der ersten Falle und 244 g an Produkten in der zweiten Falle gesammelt. Aus den letzteren wurden ungefähr 160 g Schwefeltetrafluorid durch Umsetzung mit Bortrifluorid zu festem BF₃-SF₄ entfernt, so daß ungefähr g einer Mischung von Schwefelchloridpentafluorid und Schwefelhexafluorid zurückblieben, aus welcher ungefähr 80 g Schwefelchloridpentafluorid durch fraktionierte Destillation abgetrennt wurden. Dieses war eine farblose Flüssigkeit, welche bei —21⁰C siedet und die charakteristischen starken Infrarotabsorptionsbanden bei Wellenzahlen von 905 und 854 cm"¹

Lo zeigte.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Schwefelchloridpentafluorid, S F₅ Cl, dadurch gekennzeichnet, daß man Chlortrifluorid mit elementarem Schwefel in Abwesenheit von Feuchtigkeit umsetzt und das entstehende Schwefelchloridpentafluorid in bekannter Weise von den anderen Reaktionsprodukten, d. h. Chlor, Schwefeltetrafluorid, Schwefelchloriden und Schwefelhexafluorid, abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Reaktionstemperatur von 15 bis 105°C durchgeführt wird und daß das Chlortrifluorid mit einem solchen Volumen eines trockenen inerten Gases, wie Stickstoff, gemischt wird, daß eine Konzentration des Chlortrifluorids in der Gasphase von 20 bis 25 Volumprozent vorliegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Journal of the Chem. Soc. (London), 1955, S. 3147 bis 3151.

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