專利名稱：一種采用氟硼酸鹽熱分解法制備三氟化硼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工產(chǎn)品，特別是一種從氟硼酸鹽熱分解法制備三氟化硼的技術(shù)，適合于生產(chǎn)三氟化硼。
背景技術(shù)：
三氟化硼是有機(jī)合成和石油化工廣泛應(yīng)用的一種重要催化劑，在很多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)如烷基化、聚合、異構(gòu)化、加成、縮合及分解等過程中都有應(yīng)用。它之所以在催化反應(yīng)方面有如此廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，是由于硼電子層結(jié)構(gòu)有生成絡(luò)合物的強(qiáng)烈傾向，在酸性催化劑作用中產(chǎn)生催化活性結(jié)構(gòu)，這一點(diǎn)非常重要。在許多反應(yīng)中，以三氟化硼為基礎(chǔ)的催化劑要比天機(jī)酸金屬的鹵化物催化效能更活潑，而且不致于引起不利的副反應(yīng)。作為催化劑，BF3可以在各種形態(tài)下應(yīng)用，例如以單獨(dú)氣態(tài)使用，或者和許多類型的無機(jī)與有機(jī)物劑一同使用； 以及制成它的絡(luò)合物應(yīng)用。同時(shí)，它又可采用蒸餾或化學(xué)方法進(jìn)行再生回收，經(jīng)精制重新使用。BF3及其它合物在環(huán)氧樹脂中用固化劑，在聚酶纖維染色、制造醇溶性酚醛樹脂中也有廣泛的應(yīng)用。(一)有機(jī)合成催化劑
BF3在許多有機(jī)合成中擔(dān)當(dāng)催化作用。如在中分子量PIB的工業(yè)化生產(chǎn)中，采用BF3催化體系，不但能簡化生產(chǎn)裝置、縮短生產(chǎn)周期、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而且可顯著提高PIB的收率。(二)離子滲硼
“滲硼”術(shù)語第一次在文獻(xiàn)中出現(xiàn)是1917年，但有關(guān)滲硼處理層特殊的詳細(xì)資料卻在五十年后才出現(xiàn)。滲硼或硼化，是一種應(yīng)用于黑色和有色金屬材料的奧氏體化學(xué)熱處理，使其表面生成含硼化物的硬化層。滲硼層的硬度高達(dá)2000HV，具有良好的耐磨性和抗蝕性。由于三氟化硼更易操作，無需在氣路上加熱，在爐膛內(nèi)分布更均勻，且由于其硼的含量較高，故常用于離子滲硼中硼的載氣。(三)用做常溫快速固化劑
BF3是環(huán)氧樹脂常溫快速固化劑。BF3作為固化劑需與環(huán)氧樹脂分開包裝，隨用隨酸。 操作時(shí)配比誤差影響粘接質(zhì)量，工藝繁瑣?，F(xiàn)選擇不同熔點(diǎn)的固體物質(zhì)作為包裹材料，將 BF3制成微型膠囊，通過囊壁阻斷環(huán)氧樹脂與BF3作用，從而制成單一成產(chǎn)品且可穩(wěn)定貯存，通過囊材熔點(diǎn)選擇釋放溫度，在此溫度下囊材料放出BF3固化劑，與環(huán)氧樹脂混合，促使其快速固化。且可通過選擇囊材物質(zhì)的黏性與分子鏈長，改善固化環(huán)氧樹脂的柔順性。(四)核技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用
用三氟化硼-10-乙醚絡(luò)合物與氯化鈣反應(yīng)生成硼酸三甲酯，然后水解，經(jīng)蒸濃后，得到的高純硼酸可用于核反應(yīng)堆作為中子慢化劑。的某些絡(luò)合物以10BF3的形式富集10B，可用于分離硼的同位素。而10BF3可在核技術(shù)中的比例是子計(jì)數(shù)器內(nèi)用做中子吸收介質(zhì)，并用于核反應(yīng)堆的控制。(五)半導(dǎo)體器件制造工藝的離子注入源三氟化硼在半導(dǎo)體器件制造工藝中用做離子注入源，可以改善半導(dǎo)體器件的性能。在元素周期表中IV族硅原子晶體是摻雜V族原子時(shí)，因外層電子多出一個(gè)自由電子而能夠?qū)щ姟Ｎ覀儼裋族雜質(zhì)稱N型雜質(zhì)，而把生成自由電子的原子稱為給予體。當(dāng)摻雜III族原子時(shí)，與上述情況相反，因缺少一個(gè)電子而出現(xiàn)孔洞。在此孔內(nèi)，鄰近的電子可以跳入，并可按順序移動(dòng)。這種III型雜質(zhì)稱為P型雜質(zhì)，而生產(chǎn)孔的原則則稱為受體。通常，磷和砷作為N型雜質(zhì)使用，硼則作為P型雜質(zhì)使用，這種雜質(zhì)稱為摻雜質(zhì)。通常，摻雜質(zhì)的比例為106-107個(gè)硅原子中摻雜1個(gè)雜質(zhì)，以形成一個(gè)導(dǎo)電區(qū)。摻雜質(zhì)的方法有熱擴(kuò)散法和離子注入法。熱擴(kuò)散是把硅片置于擴(kuò)散爐中，在雜質(zhì)氣的氣氛中加熱到大約1000°c，這時(shí)雜質(zhì)原子便擴(kuò)散進(jìn)入到硅結(jié)晶中，從而形成導(dǎo)電區(qū)的一種方法。熱擴(kuò)散法通常使用的氣體，對(duì)于P型有乙硼烷(B2H6)，N型有磷化氫(PH3)和砷化氫(AsH3)。離子注入法是在真空中把雜質(zhì)原子離子化后在電場(chǎng)中加速，然后把離子打入晶體內(nèi)的技術(shù)。離子注入法使用的氣體有三氟化硼(BF3)、磷化氫和砷化氫。離子注入法因其內(nèi)部安裝有質(zhì)量分析儀來挑選所需的離子，因此很少雜質(zhì)的影響。此外，通過電場(chǎng)調(diào)節(jié)可以控制離子注入量，并可以調(diào)節(jié)離子注入深度及位置，因此比熱擴(kuò)散法優(yōu)越。(六)冶金及焊接
BF3能防止鎂及其合金在熔融鑄造時(shí)發(fā)生氧化作用，在焊接鎂材時(shí)用做焊劑。它也用做鋼或其他金屬表面膨化處理劑的組分，還用做鑄鋼的潤滑劑，在鈦的電弧焊接中，如有BF3 參與，焊縫便會(huì)有較強(qiáng)的抗沖擊性能。(七)合成乙硼烷
用BF3可以制備硼烷。它與堿金屬氫化物反應(yīng)成乙硼烷。與Grignard試劑反應(yīng)生成有機(jī)硼化合物。(八)醫(yī)用
隨著醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，新的抗生素藥物不斷被開發(fā)出來。這些抗生素新藥的合成過程需要三氟化硼氣體作為催化劑。原有技術(shù)采用硼粉與氟氣直接反應(yīng)，生產(chǎn)成本高，工藝難度大，因?yàn)榕鸱蹆r(jià)格非常高，氟氣非常難控制，反應(yīng)的過程易爆，產(chǎn)品純度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，原有技術(shù)是不能得到純的三氟化硼，本法可生成不含其他雜質(zhì)(特別是SiF4)的三氟化硼。采用本法會(huì)大大提高生產(chǎn)效率，本方法提供了一種設(shè)備及工藝。一種采用氟硼酸鹽熱分解制備三氟化硼的方法，其特征在于其特征在于在KBF4 中加入MgCl2、CaCl2, MgSO4或BaCl2可加速分解加入的比例KBF4 =MgCl2 =CaCl2 =MgSO4的重量份數(shù)比為100 12 10 :3，反應(yīng)溫度300— 400°C，壓力為1-1. 2Mpa進(jìn)行，制備三氟化硼。本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種從氟硼酸鹽熱分解法制備三氟化硼的技術(shù)，堿金屬氟硼酸鹽和重氮苯的氟硼酸鹽分解可制得較純的氟化硼。各種氟硼酸鹽中以LiBF4最易分解， NaBF4次之，KBF4最難。在KBF4中加入MgCl2、CaCl2, MgSO4或BaCl2可加速分解。反應(yīng)最好在減壓下進(jìn)行。反應(yīng)式如下600 - 700
NaBF4 - BF3 + NaF
重氮苯的氟硼酸鹽可按下式分解
C6H5N2BF4 _^ BF3 f + C6H5F + N2 f
本發(fā)明的制備方法所具有的優(yōu)點(diǎn)在于
(1)本方法可以連續(xù)穩(wěn)定的提純?nèi)?，解決了原有間歇精餾的不能穩(wěn)定提純的弊端。(2) 一體化連續(xù)精餾可以更好的利用冷量與熱量，使生產(chǎn)成本更低。(3)連續(xù)生產(chǎn)后質(zhì)量穩(wěn)定，可以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為氟硼酸鹽熱分解制備三氟化硼工藝流程。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例說明本發(fā)明，這里所述實(shí)施例的方案，不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的專業(yè)人員按照本發(fā)明的精神可以對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和變化，所述的這些改進(jìn)和變化都應(yīng)視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)由權(quán)利要求來限定。實(shí)施例1
在1 4中加入1%(12丄3(12、1%504或83(12可加速分解加入的比例肌 4 =MgCl2 =CaCl2 MgSO4的重量份數(shù)比為100 12 10 :3，反應(yīng)溫度300°C，壓力為IMpa進(jìn)行，制備三氟化硼。實(shí)施例2
在1 4中加入1%(12丄3(12、1%504或83(12可加速分解加入的比例肌 4 =MgCl2 =CaCl2 MgSO4的重量份數(shù)比為100 12 10 :3，反應(yīng)溫度400°C，壓力為1. 2Mpa進(jìn)行，制備三氟化硼。實(shí)施例3
在1 4中加入1%(12丄3(12、1%504或83(12可加速分解加入的比例肌 4 =MgCl2 =CaCl2 MgSO4W重量份數(shù)比為100 12 10 :3，反應(yīng)溫度350°C，壓力為1. 2Mpa進(jìn)行，制備三氟化硼。
權(quán)利要求
1. 一種采用氟硼酸鹽熱分解制備三氟化硼的方法，其特征在于其特征在于在KBF4中加入MgCl2、CaCl2, MgSO4或BaCl2可加速分解加入的比例KBF4 =MgCl2 =CaCl2 =MgSO4的重量份數(shù)比為100 12 10 :3，反應(yīng)溫度300— 400°C，壓力為1-1. 2Mpa進(jìn)行，制備三氟化硼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從氟硼酸鹽熱分解法制備三氟化硼的方法，其特征在于在KBF4中加入MgCl2、CaCl2、MgSO4或BaCl2可加速分解，加入的比例KBF4MgCl2CaCl2MgSO4的重量份數(shù)比為10012103，反應(yīng)溫度300—400℃，壓力為1-1.2Mpa進(jìn)行，制備三氟化硼。本發(fā)明的制備工藝合理，制作簡單，是三氟化硼制備的最簡便理想技術(shù)。
文檔編號(hào)C01B35/06GK102491361SQ20111042508
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者原東風(fēng) 申請(qǐng)人:天津市泰源工業(yè)氣體有限公司