353-42-4 / 三氟化硼甲醚的應用

背景及概述^[1][2]

富集硼-10同位素的方法有許多種，但真正實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的方法主要有三種：氟化硼-乙醚絡合物化學交換精餾法、三氟化硼-甲醚絡合物化學交換精餾法、三氟化硼-苯甲醚絡合物化學交換精餾法。其中，三氟化硼-乙醚絡合物化學交換精餾法已經(jīng)被三氟化硼-甲醚絡合物化學交換精餾法和三氟化硼-苯甲醚絡合物化學交換精餾法所取代。

上世紀，我國曾用三氟化硼-乙醚絡合物化學交換精餾法來富集生產(chǎn)硼-10同位素產(chǎn)品，但是沒有成功。當前我國有幾家企業(yè)依據(jù)三氟化硼-甲醚絡合物化學交換精餾法，建設了硼-10同位素產(chǎn)品工業(yè)生產(chǎn)裝置，來富集生產(chǎn)硼-10同位素產(chǎn)品，雖然能間斷生產(chǎn)出少量硼-10同位素產(chǎn)品，但是遠沒有達到工業(yè)生產(chǎn)的水平。

三氟化硼-甲醚絡合物化學交換精餾法的具體工藝是：將三氟化硼-甲醚絡合物直接加入到精餾塔中，在減壓的條件下加熱蒸餾，最終，三氟化硼-10在塔釜中濃縮，而三氟化硼-11從塔頂分離出來。該工藝具有流程簡單、操作簡便的特點。但由于從市場采購的三氟化硼-甲醚絡合物含水高，即使經(jīng)過脫水處理，三氟化硼-甲醚絡合物中含水仍高達0.01%—0.03%，由水而引發(fā)的副反應導致大量的副產(chǎn)物堵塞管道、換熱器等，且嚴重腐蝕設備，使生產(chǎn)無法連續(xù)穩(wěn)定進行。

應用^[3]

三氟化硼甲醚主要用于硼-10同位素的分離。

高純富集11B三氟化硼氣體的制備：

富集11B：將11B豐度≥90%（at.)的三氟化硼甲醚配合物加入雙塔串聯(lián)高效精餾塔內，在真空度為負0.05Mpa～負0.1Mpa條件下，加熱升溫到80～110°C，進行精餾，經(jīng)過72～384小時精餾，當?shù)谝患壦敾亓饕褐?1B豐度達到高于95%（at.)時，將物料取出，得到純度高于99wt%11B三氟化硼甲醚配合物。

制備^[2]

將原料甲醚液體用泵送至分子篩吸附塔，從分子篩吸附塔下部往上通過分子篩床層，停留時間為30分鐘。吸附過程在0.5MpaG、0℃下進行。經(jīng)過分子篩吸附處理，精制甲醚中含水降至0.001%。原料三氟化硼氣體進入低溫精餾塔，塔頂溫度控制在-105℃，壓力控制在O.1MpaG，經(jīng)精餾處理，精制三氟化硼從塔頂出來，不含氟化氫、四氟化硅等雜質。

精制甲醚從上往下流過絡合反應器列管，精制三氟化硼氣體從下往上進入絡合反應器列管，甲醚和三氟化硼在列管的填料上進行絡合反應。絡合反應控制在0.6MpaG，溫度控制在-10℃。生成的絡合物用泵送往交換反應精餾塔。交換反應精餾塔真空度150mmHg，塔頂溫度為85℃，塔釜溫度為90℃。最終，在交換精餾塔達到交換反應和精餾平衡后，從塔頂?shù)玫?9%以上豐度的三氟化硼-11氣體，從塔釜得到豐度95%以上的三氟化硼甲醚-10同位素產(chǎn)品。

主要參考資料

[1]黎志萬. (2006). 硼同位素分離. 四川省核學會放射化學與化工學術交流會.

[2] 韓莉果, 于景陽, & 張衛(wèi)江. (2006). 高豐度硼同位素分離生產(chǎn)技術的研究進展. 同位素, 19(1), 48-53.

[3] 王美玲, 付道貴, 王貫春, 劉曉珍, 簡敏, & 鄒從沛. (2013). 同位素分離理論在硼同位素分離中的應用. 化學工程, 41(12), 20-22.