用于制造元素卤化物的方法技术

本发明专利技术描述了一种用于制备元素卤化物的方法，其特征在于，在第一步中，制造由含有相应元素的材料及碳或含碳材料组成的混合物，将该混合物与在选定的反应条件下呈气态的卤素、卤化氢或它们的混合物相接触并加热，其中利用交变电磁场输入能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造元素卤化物的方法
本专利技术描述了一种用于制备元素卤化物的方法，其特征在于，在第一步中，制造由含有各个元素的材料及碳或含碳材料组成的混合物，将该混合物与在选定的反应条件下呈气态的卤素、卤化氢或它们的混合物相接触并加热，其中利用交变电磁场输入能量。
技术介绍
元素卤化物是元素与卤素氟、氯、溴、碘或这些卤素的混合物的化合物。在此，元素-卤素化合物可以具有离子化的特性，例如卤素-碱金属键，如NaCl，或者主要为共价特性，例如金属-卤素键，如SiCl4，或者非金属-卤素键，如PCl3。在工业上广泛使用元素卤化物。由元素卤化物获得一些元素，如铝、钛、硼或硅。在一些元素的情况下，还采用卤化氧化作用及随后的脱卤还原作用以制备这些纯度特别高的元素。在此情况下，元素-卤素化合物任选还可额外地通过升华提纯，例如AlCl3，或者通过蒸馏提纯，例如TiCl4。例如可利用氢对BCl3实施脱卤作用，或者通过热分解实施脱卤作用，例如在钨丝上使BBr3分解。由此使元素卤化物变成CVD或类似过程的重要起始物质。此外，元素卤化物是例如工业及合成上的重要催化剂的基本成分，例如用于芳族亲电子取代、烷基化、酰基化的Friedel-Crafts催化剂，或者用于聚合、用于形成元素-元素键的Ziegler-Natta催化剂，例如通过Wurtz偶联反应、Grignard反应、生成元素-氧键、元素-磷键、元素-氮键、元素-硼键、元素-硫键的盐复分解，及中间产物，以及辅助剂，例如在药物、化妆品、纺织品中的AlCl3或者作为水处理中的絮凝剂。作为工业上特别重要的元素卤化物应提及-->四氯化钛及四氯硅烷，作为用于制造二氧化钛的中间产物以及用于制造细碎二氧化硅的中间产物。在现有技术中，用于制备元素卤化物的各种不同的方法是已知的，它们可被划分为许多组。所有已知的元素卤化物可以任选在加热的情况下通过元素与各种卤素的反应而产生。在一些元素的情况下，还已知与卤化氢的反应，其中通常额外释放氢。在该还原性气氛中，通常获得在可比较的低氧化状态下的元素卤化物。为了获得在更高的氧化状态下的元素卤化物，在一些情况下可以使元素与卤素反应而不是与卤化氢反应，或者随后用卤素，尤其是氯，氧化更低的元素卤化物。还可用氢或类似的去除卤素的还原性试剂将高氧化状态的元素卤化物转化为更低的氧化状态。此类反应的实例是：Fe+2HCl→FeCl2+H2，2Fe+3Cl2→2FeCl3，PCl3+Cl2→PCl5，2BCl3+“去除氯的试剂”→B2Cl4。其中，在最后一个方程式中，去除氯的试剂可为铜或汞。另一个已知的方法是加碳氯化。术语“加碳氯化”是指优选元素氧化物与碳和氯在输入热能的情况下的反应。对于一些元素，还已知利用氯化氢的加碳氯化。例如在JP 62-143813 A2及美国专利US 4,576,812中描述了此类反应：TiO2+2Cl2+2C→TiCl4+2CO，Al2O3+3Cl2+3C→2AlCl3+3CO，BaSO4+C+Cl2→BaCl2+CO2+SO2。一种类似于加碳氯化的方法是氯化焙烧。在氯化焙烧过程中，任选在存在碳或含碳化合物的情况下，将元素化合物与含氯化合物混合并加-->热。所用的含氯化合物例如是四氯硅烷或四氯甲烷、氯化钠或含氯的硫化合物，如亚硫酰氯及磺酰氯。因此，根据H.F.Johnstone等人的Ind.engg.Chem.34(1942)280，铬铁矿与氯化钠或氯化钾的混合物可与二氧化硫/空气混合物反应生成水溶性氯化物及硫酸盐。Rauter(Liebigs Ann.270，1892，236)描述了氧化镉与四氯化硅生成氯化镉的反应：2CdO+SiCl4→2CdCl2+SiO2。同样可以根据以下方程式利用North和Hagemann的J.Am.Chem.Soc.35(1913)2088中所述的方法由氧化镉获得氯化镉：FeS2+SCl2→FeCl2+3S。美国专利US 2,895,796及US 3,652,219公开了例如一种用于根据以下方程式由硫化铁制造氯化铁(II)的方法：FeS2+SCl2→FeCl2+3S。此外，例如在美国专利US 4,209,501及US 4,576,812中描述了根据以下方程式的由氯化铁(III)制造氯化铁(II)的方法：ZnS+2FeCl3→ZnCl2+2FeCl2+S。最后，可以提及元素化合物与卤化氢的根据以下实例的直接反应以形成元素卤化物及释放氢化合物：SiO2+4HF→SiF4+2H2O，As2O3+HCl→AsCl3+H2O，及SnS+2HCl→SnCl2+H2S。在现有技术中，已知用于制备元素卤化物的各种不同的实施方案。例如在美国专利US 4,083,923中所描述的通常以可比较的方式应用的方法使在反应条件下呈固态的起始化合物转化成在反应条件下呈气态的元素卤化物，例如在美国专利US 4,576,812中公开的方法从固体起始材料获得在反应条件下呈固态的元素卤化物。还已知其他方法，其中起始化合物在液相或悬浮液中进行反应，例如在盐熔液中。在此情况下，例如-->在美国专利US 4,039,648中公开的方法生成在反应条件下呈气态的元素卤化物，而例如在美国专利US 4,209,501或US 4,597,840中所描述的方法产生溶解在液相中的产物。现有技术中还描述了各种不同的元素化合物的混合物的反应，例如氧化铝或铝土矿，以形成元素卤化物的混合物，其随后可以通过分馏浓缩、过滤或蒸馏加以提纯。另外，例如在美国专利US 3,935,297、US4,083,923及WO 2004/063096中公开的方法提供了通过选择性的反应去除在所期望的目标产物中的杂质的可能性。在此情况下，在现有技术中所述的一些并非由元素起始的方法部分地具有以下缺点，所含的元素仅有少部分转化成元素卤化物。通常使用催化剂以提高产率或提高反应速率，例如在美国专利US 1,565,220中描述了通过在加碳氯化氧化铝时添加硫以促进反应，及在美国专利US4,083,927中描述了通过在加碳氯化含高岭土的原料时添加BCl3以与形成SiCl4的反应相比而促进形成AlCl3的反应。此外，在一部分这些方法中，形成在劳动卫生及环境毒性方面需加以考虑的副产物。因此，例如可用氯气加碳氯化元素氧化物而产生二氯酮(光气)。必须使所用的氯气尽可能完全地在反应器内反应以使光气的释放最小化，例如在JP60-112610 A2及JP 60-118623 A2中所述：SiO2+2C+2Cl2→SiCl4+2CO，CO+Cl2→COCl2。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于制造元素卤化物的方法，该方法在所用的起始物质方面具有特别高的通用性，而且该方法在不添加催化剂的情况下实施。该目的是根据本专利技术通过用于制造元素卤化物的方法实现的，其特征在于，在利用交变电磁场的作用进行加热的情况下将由含有所述元素-->的材料及碳或含碳材料组成的混合物与含有在反应条件下呈气态的卤素或气态的卤素化合物或它们的混合物的气流相接触。根据本专利技术发现在使用交变电磁场，优选微波辐射，作为能量源以实施根据本专利技术的方法时，可以使用任何含有所述元素的化合物，其中根据本专利技术的方法在所用的含有所述元素的材料的种类方面或者在该材料的比表面积方本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造元素卤化物的方法，其特征在于，在利用交变电磁场的作用进行加热的情况下将由含有所述元素的材料及碳或含碳材料组成的混合物与含有在反应条件下呈气态的卤素或气态的卤素化合物或它们的混合物的气流相接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2004-11-18 10 2004 055 687.3;DE 2005-5-25 10 201、用于制造元素卤化物的方法，其特征在于，在利用交变电磁场的作用进行加热的情况下将由含有所述元素的材料及碳或含碳材料组成的混合物与含有在反应条件下呈气态的卤素或气态的卤素化合物或它们的混合物的气流相接触。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用含有相应元素的粉末状材料。3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用微粒状或粉末状的碳或含碳材料。4、根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，将液态形式或者作为气体的含有所述元素的材料引入反应空间内。5、根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于，将液态形式或者作为气体的所述含碳材料引入反应空间内。6、根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，通过微波辐射产生所用的交变电磁场。7、根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，通过所述交变电磁场加热所用的碳或含碳材料。8、根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述碳或含碳材料通过交变电磁场对反应空间内存在的物质混合物的作用而被转化成可用该交变电磁场进行加热的形式。9、根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在反应条件下呈气态的卤素、气态的卤素化合物或其混合物与载体气体一起使用。10、根据权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，使用含氟或含氯的化合物作为含有卤素的化合物。11、根据权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，使用氯气作为气态卤素，或者使用氯化氢作为气态卤素化合物。12、...

【专利技术属性】
技术研发人员：诺贝特奥纳，
申请(专利权)人：瓦克化学股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]