способ очистки безводного трихлорида хрома

Формула изобретения

Способ очистки безводного трихлорида хрома при нагревании в хлорсодержащей атмосфере, отличающийся тем, что процесс проводят в интервале 890 - 980^oС при подаче хлоруглеводородов или хлоруглеродов и удалении газообразных продуктов реакции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам очистки безводного трихлорида хрома от примеси дихлорида хрома для улучшения качества продукта, используемого в органическом синтезе.

Известен способ очистки CrCl₃ методом возгонки в токе хлора при температуре 1200^oC с последующей обработкой концентрированной соляной кислотой, промывкой и сушкой [Руководство по неорганическому синтезу, Москва, Мир, 1985, т. 5, стр. 1585-1586].

Недостатками данного способа являются образование значительного количества токсичных сточных вод, сложность технологического оформления.

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки безводного трихлорида хрома пересублимацией в токе элементарного хлора при температуре около 1000^oC (Некрасов Б. В., Курс общей химии, изд. Химия, М., 1973).

Недостатком данного способа является использование в качестве транспортирующего агента высокотоксичного газообразного хлора.

Предлагаемый способ очистки безводного трихлорида хрома осуществляют нагреванием его до температуры 890 - 980^oC в атмосфере хлоруглеводородов или хлоруглеродов при постоянном удалении газообразных продуктов реакции.

Хлоруглеводороды и хлоруглероды являются источником хлора для окисления дихлорида хрома в трихлорид, а газообразные продукты разложения хлоруглеводородов - транспортирующими агентами, удаляющими примеси из трихлорида хрома.

Применение хлоруглеводородов дает возможность исключить использование хлора и заменить его на менее токсичные соединения, продукты терморазложения которых легко удаляются или поглощаются щелочными и органическими сорбентами. При этом постоянное удаление газовых продуктов реакции не позволяет пройти полному разложению до элементарного углерода, который может загрязнить целевой трихлорид хрома.

Процесс проводят при температуре 890 - 980^oC, т.к. снижение ее ниже 890^oC резко увеличивает время протекания в 2-3 раза. Увеличение температуры свыше 980^oC приводит к загрязнению продукта углеродсодержащими соединениями или элементарным углеродом.

Таким образом, новый способ очистки является экологически более безопасным, чем прототип, и эффективным. Степень очистки от дихлорида хрома составляет 20-25. При этом достигается чистота целевого продукта на уровне 0,05-0,1 мас.% при исходной концентрации дихлорида на уровне 0,5-3,0 мас.%.

Неочевидным преимуществом нового способа является глубокая очистка трихлорида хрома от примесей железа, никеля и кислорода, что связано с уносом последних из зоны очистки.

Процесс осуществляют следующим образом:

в вертикальный кварцевый реактор, обогреваемый резистивным нагревом и устройством для вакуумного удаления газовых продуктов реакции, загружают исходный трихлорид хрома. Включают обогрев "реактора и при достижении температуры процесса через слой трихлорида хрома из испарителя подают хлоруглеводород или хлоруглерод. Образующиеся газообразные продукты реакции удаляют из зоны реакции откачкой. После окончания процесса реактор охлаждают, трихлорид хрома извлекают и анализируют на содержание примесей.

Пример 1.

В реактор помещают 20 г безводного трихлорида хрома с содержанием примесей Fe - 0,9 мас.%, Al - 0,6 мас.%, Ni - 0,9 мас.%, Cr²⁺ - 5 мас.%, О - 2 мас. %, C - 0,4 мас.%. Реактор разогревают до 950^oC и подают 4 г дихлорэтана при постоянном удалении из реактора газовой фазы. Процесс проводят 1,5 часа.

Получают 19,4 г безводного трихлорида хрома с содержанием примесей: Fe - 0,1 мас. %, Al - 0,1 мас.%, Cr²⁺ - 0,2 мас.%, О - 0,08 мас.%, C - 0,4 мас.% (анализ проводят методом искровой масс-спектрометрии и химико-спектральным методом). Остальные примеры, осуществляемые аналогично примеру 1 при различных температурах и с хлорсодержащими соединениями различных составов, представлены в таблице. Как следует из результатов, приведенных в таблице, оптимальным условием проведения процесса очистки является заявляемый температурный интервал для различных хлоруглеводородов и хлоруглеродов.