三氟化銻的工業(yè)化生產(chǎn)

劉興德，王少青

（滄州市化工研究所，河北滄州061000）

三氟化銻（SbF3）為白色斜方晶體，易溶于水和其他極性有機(jī)溶劑（甲醇、丙酮等）。該產(chǎn)品不僅應(yīng)用于染料及陶瓷工業(yè)的生產(chǎn)，也是進(jìn)行氟取代有機(jī)氯反應(yīng)必須的原料［1］，如三氟化銻作為氟化劑應(yīng)用于醫(yī)用麻醉劑安氟醚的生產(chǎn)。

目前，三氟化銻的制備均采用三氧化二銻（Sb2O3）與過量氫氟酸反應(yīng)的工藝［2］，此方法需將反應(yīng)液中的水分全部蒸除。由于三氟化銻在熱溶液中水解十分嚴(yán)重，而且蒸發(fā)操作必須在過量氫氟酸存在下進(jìn)行，因此該操作造成了大量氫氟酸的浪費(fèi)及能量消耗，并且產(chǎn)生具有嚴(yán)重刺激和腐蝕性的酸霧；另外，所得產(chǎn)品中仍含有水解的銻鹽成分，要想得到不含氧元素雜質(zhì)的三氟化銻產(chǎn)品，還需要進(jìn)行升華操作。受設(shè)備材質(zhì)和操作條件的限制，該方法無法進(jìn)行工業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)。筆者使用三氯化銻與無水氟化氫為原料，在合適的溶劑存在下，實(shí)現(xiàn)了高純?nèi)R的工業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)。

1 三氟化銻的工業(yè)化生產(chǎn)

1.1 生產(chǎn)工藝的確定

以三氯化銻和氟化氫為原料，在選定的溶劑中反應(yīng)得到三氟化銻產(chǎn)品。由于三氟化銻易溶于水，在高溫下易發(fā)生水解反應(yīng)，因此使用的原料及溶劑應(yīng)保證不含水分。選用的溶劑應(yīng)對三氯化銻有相當(dāng)?shù)娜芙舛龋珜θR難溶。在參考大量文獻(xiàn)資料和實(shí)驗(yàn)工作的基礎(chǔ)上，確定使用四氯化碳作為反應(yīng)溶劑［3-4］。反應(yīng)溫度控制在溶劑的沸點(diǎn)以下。三氯化銻的四氯化碳溶液應(yīng)調(diào)整到合適的濃度，保證反應(yīng)生成的三氟化銻產(chǎn)生即分離。確定的三氟化銻生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 三氟化銻生產(chǎn)工藝流程示意圖

1.2 生產(chǎn)設(shè)備

500 L反應(yīng)釜，碳鋼內(nèi)襯聚四氟乙烯，帶攪拌、加熱裝置；500 L氟化氫鋼瓶，優(yōu)質(zhì)碳鋼材質(zhì)，用于貯存氟化氫，每瓶約400 kg；Φ200 mm×1 500 mm干燥柱，聚丙烯材質(zhì)，用于防止水分進(jìn)入反應(yīng)釜，內(nèi)裝氯化鈣；1.5 m3酸吸收槽，PVC板材，用于貯存酸液；Φ300 mm×2 500 mm酸吸收塔，聚丙烯管材，用于吸收氯化氫，內(nèi)裝塑料填料；流量為5 m3/h酸循環(huán)泵，碳鋼內(nèi)襯聚四氟乙烯，用于鹽酸循環(huán)；500 L三合一過濾器，優(yōu)質(zhì)碳鋼材質(zhì)，用于產(chǎn)品的分離、洗滌、干燥；15 m3/h氮?dú)鈾C(jī)，用于提供氮?dú)狻?/p>

1.3 生產(chǎn)操作過程

將375 kg四氯化碳加入反應(yīng)釜中，在緩慢攪拌下加入115 kg三氯化銻，關(guān)閉加料口，慢慢加快攪拌速度，用蒸汽加熱到65～70℃，保持該溫度至三氯化銻全部溶解。用4～5 h均勻通入30 kg氟化氫氣體，繼續(xù)攪拌反應(yīng)1 h。將反應(yīng)混合物降溫到30℃，轉(zhuǎn)入過濾器中，通入氮?dú)馐箟毫_(dá)到0.2 MPa。濾液回用，固體物料再用四氯化碳洗滌一遍。過濾器采用蒸汽加熱到110℃，干燥得產(chǎn)品。稱量產(chǎn)品并裝入包裝桶內(nèi)（產(chǎn)品質(zhì)量約89 kg）。

1.4 產(chǎn)品質(zhì)量的測定

按照上述工藝生產(chǎn)三氟化銻產(chǎn)品，每釜產(chǎn)品收率均能接近理論值。三氟化銻純度的測定：稱取0.3 g樣品 （精確到0.000 2 g），加10 mL鹽酸溶液（鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%）溶解，加30 mL酒石酸鉀鈉溶液（4 g酒石酸鉀鈉溶于30 mL水中），加40 mL飽和碳酸氫鈉溶液，加入0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的淀粉溶液3 mL作指示劑，用0.1 mol/L碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，到溶液為藍(lán)紫色即為終點(diǎn)。

式中：V為碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量（mL）；c為碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mol/L）；m 為樣品質(zhì)量（g）；0.089 38 為毫摩爾樣品的質(zhì)量（g/mmol）。

對5個批次的三氟化銻產(chǎn)品進(jìn)行了純度測試，結(jié)果表明，各批次產(chǎn)品的純度均超過99%，達(dá)到試劑級產(chǎn)品質(zhì)量的要求（Q/SSY 06—2009《化學(xué)試劑三氟化銻》）。表1列出5個批次產(chǎn)品的檢測結(jié)果。

表1 產(chǎn)品檢測結(jié)果

2 結(jié)論

用三氯化銻和氟化氫做原料，在適量四氯化碳溶劑存在下，以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)出試劑級三氟化銻產(chǎn)品。該方法簡便、安全、經(jīng)濟(jì)，生產(chǎn)過程不存在嚴(yán)重污染，并且所產(chǎn)三氟化銻產(chǎn)品是高純產(chǎn)品。

［1］王光碧，邱甬生，王明義.3，5-二氟苯胺的合成路線介紹［J］.浙江化工，1995，26（3）：13-15.

［2］謝周.升華三氟化銻的制備［J］.化學(xué)世界，1985（5）：6-7.

［3］Kaeding Warren W.Selective production of para-xylene：US，4078009［P］.1978-03-07.

［4］Omotowa Bamidele.Processes for producing halogenated hydrocarbon compounds using inorganic fluoride：US，7649121［P］.2010-01-19.