Brevet FR2537967A1 — publié le 19840622

- La présente invention se rapporte à un procédé de purification d'acide sulfurique contenant du bore Plus précisément, l'invention concerne un procédé de purification de l'acide sulfurique sous-produit de la synthèse du tri- fluorure de bore. Il est connu que le trifluorure de bore anhydre est obtenu par réaction d'acide fluorhydrique sensiblement anhydre sur l'un des acides ortho, tétra ou métaborique ou sur de l'anhydride borique, dans de l'acide sulfurique an lo présence d'anhydride sulfurique introduit tel quel ou sous forme d'oléum, de façon à maintenir le milieu sensiblement anhydre pour obtenir du trifluorure de bore anhydre L'uti- lisation d'anhydride sulfurique pour déshydrater le milieu conduit A la formation d'acide sulfurique sous-produit qui doit 8 tre purgé Cet acide, légèrement pollué par des compo- sés du fluor et du bore, ne peut Otre utilisé directement. Diverses méthodes ont été proposées pour purifier l'acide sulfurique sousproduit de la synthèse du trifluorure de bore Dans la DT-OS 20 27 389 on procède à un entraînement par un gaz inerte conduisant à un acide sulfurique contenant encore de 0,03 à 0,07 % de bore De même, dans le FR-A - 2 050 328, l'acide sulfurique traité contient encore de 0,015 à 0,1 % de bore, bien que les conditions y soient telles (rapport atomique F/B> 3) que l'élimination du bore devrait tre favorisée. Aucune des méthodes de l'art antérieur ne s'étant avérée satisfaisante, la demanderesse a mis au point un pro- cédé de purification de l'acide sulfurique sous-produit de la synthèse du trifluorure de bore permettant d'obtenir une qua- lité quasiment équivalente à celle de l'acide sulfurique ob- tenu par oxydation du soufre, c'est-à-dire un acide sulfurique contenant moins de 0,003 % de fluor et moins de 0,005 % de bore. S'il est connu que pour éliminer le bore contenu 2 - dans l'acide sulfurique, il est nécessaire qu'il soit à l'état de trifluorure de bore c'est-à-dire que le rapport atomique F/B soit supérieur à 3 (car lorsque lion ne respecte pas cette condition le bore reste en partie à l'etat d'acide difluodihydroxoborique qui ne peut 'tre éliminé du milieu par entraînement), cette condition est, comme cela ressort notamment du FR-A 2 050 328 précité, insuffisante pour obte- nir un acide sulfurique ayant la pureté souhaitée,, La demanderesse a découvert que l'on pouvait obtenir de l'acide sulfurique sous-produit de la synthèse du trifluoru- re de bore contenant moins de 0,003 % de fluor et moins de 0,005 % de bore en diluant l'acide anhydre sous-produit par de l'eau Selon l'invention, on introduit entre 1 et 10 %, de préférence entre 2 et 6 % en poids d'eau par rapport à l'a- cide traité On soumet alors l'acide à un entraînement par un gaz inerte tel l'air, l'azote, le dioxyde de carbone, l'hydro- gène etc La température est maintenue à une valeur supérieure à 900 C La température maximale ne peut pas etra fixée de fa- çon précise car elle dépend de la tenue des matériaux utilisés. On peut travailler à des températures de 160 ou 1700 C mais on préfère utiliser des températures comprises entre 100 et 1200 C. Ainsi que cela À été mentionné plus haut, il est nécessaire, dans le procédé, de maintenir le rapport atomique F/B à une valeur supérieure ou égale à 3 Si, exceptionnel- lement, un déréglage de fabrication se produisait, il y aurait lieu de rectifier ce rapport pour l'amener à une valeur appro- priée. Le procédé de la présente invention peut 8 tre mis en oeuvre dans toute installation appropriée pour effectuer un entraînement de constituant volatil par un gaz Les gaz chargés en acide fluorhydrique et en trifluorure de bore sont lavés et purifiés par des moyens connus: lavage à la soude, lavage par un mélange acide sulfurique -acide borique etc. Ils sont ainsi débarrassés du fluor et du bore et peuvent 25379 7 _ 3- être recyclés ou rejetés. L'installation de purification proprement dite peut par exemple mais l'invention ne doit pas être limitée à cette disposition comprendre-un mélangeur eau-acide sul- furique, une capacité (réacteur) surmontée d'une colonne. Cette capacité contient un diffuseur de gaz et est munie d'un trop plein d'écoulement La tête de colonne est munie d'une sortie de gaz vers les systèmes de lavage et lealimentation en acide sulfurique à traiter après mélange avec l'eau La température du système est maintenue par des chauffages sur la colonne et le réacteur L'acide peut être préchauffé ou non (l'introduction d'eau provoque aussi un préchauffage de l'acide). L'invention sera à présent illustrée par les exem- ples non limitatifs suivants dans lesquels on a utilisé une colonne ayant 4 plateaux théoriques (ce nombre de plateaux peut être modifié et par voie de conséquence le débit de gaz d'entratnement @ Aussi, les débits ne sont-ils donnés qu'à titre indicatif) Les pourcentages indiqués sont en poids. EXEMPLE 1 En utilisant un appareil constitué par une capacité de volume 50 cm 3 surmontée d'une colonne garnie de 50 cm de haut et de 2 cm de diamètre, on introduit au-dessus du garnis- sage 110 g/h d'un mélange: acide sulfurique 104 g/h, eau 6 g/h La composition de l'acide initial est: acidité totale exprimée en H 2504 102, 8 % fluor 1,31 % bore 0,13 % Le mélange est préchauffé à 1000 C En pied dans la capacité chauffée à 1501 C on introduit 60 1/h (TNP) d'air. On soutire un acide titrant: 4 - acidité totale en H 25 04 99,7 % fluor bore A titre de comparaison le même acide traité dans les mêmes conditions, mais sans introduction d'eau conduit à un acide traité contenant 0,3 % de fluor et 0,03 % de bore. EXEMPLE 2 Dans le même appareil que pour l'exemple 1 on in- troduit 108 g/h d'un mélange constitué par 103 g/h d'acide sulfurique à traiter et 5 g/h d'eau L'acide à traiter con- tient acidité totale exprimée en H 504 101 % fluor 1,28 % bore 0,12 % En pied dans la capacité on injecte 60 1/h (TNP) d'air La température de la capacité est 130 C. On recueille un acide sulfurique traité titrant: acidité totale en H 2 SO 4 95,8 % fluor EXEMPLE 3 Dans le même appareil que pour les exemples 1 et 2 on introduit 190 g/h d'un mélange constitué par 181 g/h d'acide sulfurique à traiter et 9 g/h d'eau et préchauffé à 100 C L'acide à traiter contient: fluor 1,28 % bore 0,12 %. -5- Dans la capacité maintenue à 110 C on injecte 60 1/h (TNP) d'air L'acide ainsi traité titre: fluor bore 0,1 %. REVENDICATIONS 1 Procédé de purification de l'acide sulfurique sous- produit de la synthèse du trifluorure de bore par entraîne- ment à ltaide d'un gaz inerte de l'acide anhydre sous-produit, en maintenant le rapport atomique F/B à une valeur supérieure ou égale à 3, caractérise en ce que ledit acide sulfurique anhydre est dilué, avant entraînement, par de l'eau en pro- portion de 1 à 10 % en poids d'eau par rapport à l'acide traité, la température étant maintenue à une valeur supie rieure à 900 C. 2 Procédé selon la revendication 1 dans lequel on dilue ledit acide sulfurique anhydre par de l'eau en proportion de 2 à 6 % en poids d'eau par rapport à l'acide traité. 3 Procédé salon l'une des revendications 1 St 2 dans le- quel on travaille à une température comprise entre 100 et 1200 C. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans le- quel ledit gaz inerte est choisi parmi l'air, l'azote, le dioxyde de carbone et l'hydrogène. 5 Acide sulfurique produit par un procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il contient moins de 0,003 % de fluor et moins de 0,005 % de bore.