リンと塩素から三塩化リンがどのように形成されるか

主催：カイザー光学システムズ株式会社Jul9 2020

重要な問題
- 腐食性、反応性、毒性の高い反応混mixture
- 5分ごとに必要な組成物
- 反応物および製品の検出限界1%よりも優れている
はじめに

三塩化リン(PCl3)は、商業用オキシリン化合物の製造に不可欠な原料です。, これらの商業用途は非常に多様であり、油およびポリマー添加剤、リン酸エステル、害虫駆除化合物、特殊潤滑剤および耐火材料を含むことができる。三塩化物は元素白リン（P4）の直接塩素処理によって作り出されます。

このプロセスは発熱性であり、連続反応として起こる。リンはリンと三塩化物の沸騰混mixtureに加えられ、塩素の一定の流れが反応器に加えられる。

生成物収率を最大化するためには、リン対塩素比の効果的な制御が不可欠である。, 適切な制御はまた三塩化物の生産のための化学量論を維持している間適切な量の熱が発生することを保障する。反応自体によって生成物が形成されるときに生成物を蒸留するのに十分な熱が生成される。

これらの適切な管理は、望ましくない副生成物の五塩化リン（PCl5）の形成を最小限に抑えるのに役立つので、供給および加熱速度も重要である。 PCl3製造用のリアクトル構成の例を図1に示します。

図1. PCl3生産のためのリアクター。画像提供：カイザーオプティカルシステムズ株式会社,9b0f433a0″>

P4 + 6Cl2 → 4PCl3 + Heat Product

PCl3 + Cl2 → PCl5 + Heat

Byproduct

P4 + 6PCl5 → 10PCl3 + Heat

Uncontrolled heating

Contaminants will build up over time, largely introduced via the phosphorus feed., このため、クリーニングを可能にするために反応器を定期的にシャットダウンする必要がありますが、これが行われる前に、システムをパージする必要がありますパイロホリックリン。

クリーニングはリンと反応するちょうど十分な塩素の付加によって副産物の形成を減らすために（同時にあまりにも多くが加えられないことを確

塩素の流れは、すべてのリンが消費された時点で終了する必要があります。, 生産中およびシャットダウンプロセス全体にわたって、この反応の本質的なバランスを維持するためには、組成の変化に敏感で比較的速いフィードバックを提供できるツールを使用して反応を監視する必要があります。

実験

反応の基本成分は、通常の条件下で作業している場合でも、非常に腐食性があり、化学的に反応性があり、分析が困難です。この分析のための標準的な実験室方法は、クロマトグラフィーまたは湿式化学に基づいています–これは、ハロゲン化溶媒中の元素臭素による滴定で,

これらの方法は、反応の状態に応じて部分的な画像を提供し、遊離リン（パイロホリック、P4）含有量に関する情報のみを提供する。これらの方法はまたリンの塩化物、PCl5およびPCl3の測定を提供していてどちらの方法も時間のかかり、労働集約的、である。

反応中間体、元素塩素、および反応生成物はすべて腐食性、有毒、反応性材料である。また、これらの材料の多くは水分と容易に反応して塩酸を形成する。,

これは、当然のことながら、反応混theと接触するあらゆる材料の性質に特に要求されるものである。これらのリスクを最小限に抑えるためには、理想的には反応器自体の中で測定を行い、材料を移送する必要性を排除する必要があります。

このような化学反応性の問題のため、プローブの製造に使用される材料や窓材料を含む、光学プローブに適した材料を選択することは特に困難です。,

リンを含むこれらの材料はすべて、各成分を効果的に監視するために用いることができる独特のバンドを有する特徴的なラマン署名を有する。赤外線法は、元素リンを測定することができないこと、および遠隔光ファイバインタフェースの欠如などのサンプリングの課題のために、ここでは実

結果とディスカッション

この例では、785nmダイオードレーザーを搭載したカイザーラマンアナライザーシステムを介して取得したデータを示しています。, 図2は、pcl5(A)とリン(C)でスパイクされた反応器グレード(“黒”)の三塩化リンからのスペクトルを示しています。

606cm-1バンドは自由なリンの存在の監視で393cm–1のバンドはPCl5のために使用されるが、利用される。 9-around-1束を特色にする繊維光学の挿入の調査はこの例で用いられた;刺激のための400のµmの内部繊維とコレクションのための200のµmの外繊維。,

繊維からのラマンシリカバックグラウンドからの干渉があったが、これはりんまたはりん塩化物の正確な測定には問題をもたらさなかった。

さらに、シリカラマンシグネチャは、反応混mixtureの測定されたスペクトルからその減算を可能にするのに十分再現可能である。良質、感受性の十分なレベルとの測定可能なスペクトルは、30秒の時間枠の内で得ることができる。,

結論

ラマン分光法は、三塩化リン形成におけるリンと塩素の間の連続的な反応のオンラインモニタリングのための唯一の実現可能な機

他の光学分光法の技術は興味の部品で情報を提供できません–P4、PCl3およびPCl5–この非理想的で、腐食性および危険な環境の見本抽出の容易さを,

この技術は、反応の進行を示すことができる一方で、プロセスの制御のための効果的なフィードバックを提供し、適切に短い時間枠で応答する。また、それぞれの成分の濃度を、<1重量％の感度で報告します。1

*現在のモデルはRaman Rxn2™analyzerです

この情報は、Kaiser Optical Systems,Inc.が提供する材料から調達、レビュー、適応されています。.

このソースの詳細については、Kaiser Optical Systems,Inc.をご覧ください。.

Good Mood