一种制备三氟化硼的方法与流程

本发明涉及精细化工相关，尤其涉及一种制备三氟化硼的方法。

背景技术：

1、三氟化硼(bf3)是有机合成和石油化工广泛应用的一种重要催化剂，在很多有机化学反应如烷基化、聚合、异构化、加成、缩合及分解等过程中都有应用。三氟化硼中硼电子层结构有生成络合物的强烈倾向，在酸性催化剂作用中可以产生催化活性结构。在许多反应中，以三氟化硼为基础的催化剂要比无机酸金属的卤化物催化效能更活泼，而且不会引起不利的副反应。作为催化剂，三氟化硼可以在各种形态下应用，例如以单独气态使用、配合其它有机或无机药剂一起使用或制备成络合物使用。三氟化硼及络合物在固化剂，聚酶纤维染色，制造醇溶性酚醛树脂以及制备卤化硼、元素硼、硼烷或硼氢化钠等方面均广泛应用，尤其是可以用于制造火箭的高能燃料以及用于半导体器件和集成电路生产的离子注入和掺杂，以其生产的芯片具有高集成、高密度、体积小及性能佳等特点。

2、目前，三氟化硼的合成方法有萤石硼酸法、氟硼酸盐分解法、直接氟化法和络合物分解法等。虽然萤石硼酸法工艺设备简单，操作方便，但采用此方法合成三氟化硼的收率不高，且工艺过程中浓硫酸使用量很大，会产生腐蚀性很强的氢氟酸，对设备腐蚀严重。直接氟化法制备三氟化硼的反应有效地避免了水的生成，制备的三氟化硼气体纯度高，设备简单，三废处理方便，但是原料成本高。氟硼酸盐热分解法具有设备简单，产品纯度高等优点，但是原料氟硼酸盐分解温度高、收率低，该方法不适合大量生产三氟化硼气体。

3、cn102557058a公开了一种高纯三氟化硼的制备方法，首先将氟硼酸钠和无水硼酐放在一起研磨，然后将该混合物放在烧瓶中，加入浓硫酸，混匀，并在130℃下减压抽去过量的三氟化硼而制成。该方法虽然可以制得较纯的三氟化硼，但是反应过程生成的水影响了三氟化硼的产量。

4、cn102432030a公开了一种三氟化硼的制备方法，在发烟硫酸的脱水作用下，在700-800℃温度下，将硼酸与硫酸的混合物同氟化氢反应制备得到三氟化硼晶体。但是该反应过程中会有大量的三氧化硫挥发，影响三氟化硼的产量。

5、cn112850731a公开了一种含有三氟化硼的废水中三氟化硼的回收方法及其回收装置，该方法通过向含有三氟化硼的废水中添加强碱与废水中的氟硼酸进行酸碱中和反应，得到氟硼酸钠；氟硼酸钠、硼酸和发烟硫酸反应得到三氟化硼气体。但是该方法中使用发烟硫酸，容易降低产品的纯度；并且置换反应后期含水量高，影响三氟化硼的收率；还存在置换反应时间长，生产效率低的问题。

6、因此，亟待提供一种工艺安全可靠且产品附加价值高的三氟化硼制备方法，同时在提高反应安全性的同事降低制备过程中对反应设备的性能要求。

技术实现思路

1、本发明提供一种制备三氟化硼的方法，通过采用电解铝厂固废电解质氟铝酸钠生产三氟化硼，在解决废氟铝酸钠电解质的环保问题的同时将含氟废料转化成具有高附加值的三氟化硼，而且还可以将其中的铝合成为硫酸铝，以及将锂加工成粗碳酸锂，变成具有工业价值产品，工艺安全可靠且产品附加价值高。

2、本发明提供的具体技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供的一种制备三氟化硼的方法包括：

4、（1）按照质量份数比为6:1~4:1的比例向反应釜中加入氟铝酸钠和硼酸或硼酐，混合之后加入硫酸溶液，之后通入三氧化硫，在0-0.3mpa下进行加热反应得到三氟化硼气体和反应残液；

5、（2）将反应后的残液加入水溶液，降温过滤，固体残渣10%左右，溶液结晶分离得到硫酸铝，

6、 （3）剩余溶液加入碳酸钠，按照传统工艺提取碳酸锂。

7、可选的，氟铝酸钠和硼酸或硼酐的质量份数比为5:1.

8、可选的，步骤（1）中的加热反应温度为150摄氏度~300摄氏度。

9、可选的，步骤（1）中得到的三氟化硼用。

10、第二方面，本发明还提供一种制备三氟化硼的方法包括：

11、（1）按照质量份数比为6:1~4:1的比例向反应釜中加入氟铝酸钾和硼酸或硼酐，混合之后加入发烟硫酸，在0-0.3mpa下进行加热反应得到三氟化硼气体和反应残液；

12、（2）将反应后的残液按照1：1加入水，溶液进行降温，固液过滤出残渣，溶液结晶出硫酸铝固体。

13、（3）剩余的溶液按照传统工艺加入碳酸钠提取出锂。

14、可选的，氟铝酸钾和硼酸或硼酐的质量份数比为5:1。

15、可选的，步骤（1）中的加热反应温度为150摄氏度~300摄氏度。

16、可选的，步骤（1）中得到的三氟化硼用乙睛络合。

17、本发明的有益效果如下：

18、本发明实施例提供一种制备三氟化硼的方法，采用电解铝厂固废电解质氟铝酸钠或氟铝酸钾与硼酸或硼酐在发烟硫酸环境下高温反应生产三氟化硼，在解决废旧氟铝酸钠电解液的环保问题的同时将含氟废料转化成具有高附加值的三氟化硼，而且还可以将其中的铝合成为硫酸铝，将含有的锂提取成碳酸锂，变成具有工业价值产品；在反应的过程中采用硼酸或者硼酐，相较于现有技术需要首先生产氟化氢气体，加热的时候对反应器具有保护作用，便于工业化，工艺安全可靠且产品附加价值高，而且制备出来的三氟化硼还可以跟别的溶剂络合，进一步提高安全性。

技术特征：

1.一种制备三氟化硼的方法，其特征在于，所述制备三氟化硼的方法包括：

2.（3）剩余的溶液按照传统工艺加入碳酸钠提取出锂。

3.根据权利要求1所述的制备三氟化硼的方法，其特征在于，氟铝酸钠和硼酸或硼酐以及发烟硫酸的质量份数比为1：0.2：2~1：0.5：5。

4.根据权利要求1所述的制备三氟化硼的方法，其特征在于，步骤（1）中的加热反应温度为150摄氏度~300摄氏度。

5.根据权利要求1所述的制备三氟化硼的方法，其特征在于，步骤（1）中得到的三氟化硼。

6.一种制备三氟化硼的方法，其特征在于，所述制备三氟化硼的方法包括：

7.（3）剩余的溶液按照传统工艺加入碳酸钠提取出锂。

8.根据权利要求5所述的制备三氟化硼的方法，其特征在于，氟铝酸钾和硼酸或硼酐的质量份数比为5:1。

9.根据权利要求5所述的制备三氟化硼的方法，其特征在于，步骤（1）中的加热反应温度为150摄氏度~300摄氏度。

10.根据权利要求5所述的制备三氟化硼的方法，其特征在于，步骤（1）中得到的三氟化硼。

技术总结本发明公开了一种制备三氟化硼的方法，属于精细化工相关技术领域，通过采用电解铝厂危废电解质即（氟铝酸钠）或氟铝酸钾与硼酸或硼酐在硫酸环境下高温反应生产三氟化硼，在解决废旧氟铝酸钠电解质的环保问题的同时，将含氟废料转化成具有高附加值的三氟化硼，其中富含的锂变成可提取的硫酸锂，同时生成硫酸铝，变成具有工业价值的产品；在反应的过程中采用硼酸或者硼酐，相较于现有技术需要首先生产氟化氢气体，三氟化硼附加值更高，加热的时候因为加入硼元素，对反应器具有保护作用，便于工业化，工艺安全可靠，而且制备出来的三氟化硼立即别的溶剂络合，进一步提高安全性。技术研发人员：邓志敏受保护的技术使用者：英慧智（东营）科学工程产业技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29