WO2024175668A1 - Dehalogenation of inorganic non-metal halogenides - Google Patents

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WO2024175668A1
WO2024175668A1 PCT/EP2024/054434 EP2024054434W WO2024175668A1 WO 2024175668 A1 WO2024175668 A1 WO 2024175668A1 EP 2024054434 W EP2024054434 W EP 2024054434W WO 2024175668 A1 WO2024175668 A1 WO 2024175668A1
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Timo Ott
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00Halogens; Halogen acids
    • C01B7/19Fluorine; Hydrogen fluoride
    • C01B7/191Hydrogen fluoride

Definitions

  • the present invention relates to a process for the dehalogenation of inorganic non-metal halogen compounds.
  • Inorganic non-metal halogen compounds are used in various technical fields. Some examples are given below.
  • Sulfur hexafluoride SFe is used, for example, as a gas with electrical insulation properties in electrical systems, as a protective gas in the production of reactive metals (magnesium) and as an etchant in the electronics industry, as well as numerous other smaller applications, such as a contrast agent in medicine.
  • Sulfur hexafluoride has a GWP (Global Warming Potential) of 23,900. This corresponds to an impact on global warming of the same number of CO2 equivalents. This makes it the most powerful known greenhouse gas with industrial application.
  • Sulfur tetrafluoride SF4 is used, for example, as a fluorinating agent for inorganic oxides, sulfides or carbonyls.
  • Phosphorus(III) fluoride PF3 is a toxic, odorless, colorless gas in low concentrations.
  • PFs is Standard conditions a colorless, very toxic and non-flammable gas with a pungent odor.
  • boron trifluoride BF3 can be used as a catalyst or as a starting material for the production of various boron compounds for a variety of chemical reactions.
  • Gaseous boron trifluoride and boron trifluoride adducts are mainly used as catalysts or co-catalysts, for example in the production of polymers, high-quality lubricating oils, pharmaceuticals, flavors and fragrances and other fine chemicals, as well as for the synthesis of boron compounds such as alkylboranes, aminoboranes and reagents for the Suzuki coupling. It is also used in the semiconductor industry as a boron supplier for ion implantation (p-doping), for the surface treatment of steel and glass and in neutron detectors.
  • p-doping ion implantation
  • Sulfuryl fluoride SO2F2 is a colorless and odorless gas that is used as an insecticide on foods such as grains, nuts, shellfish and dried fruits. It is also used to combat wood pests in objects, rooms or buildings.
  • the gas has a high greenhouse potential. Emissions of this gas are increasing in port cities in particular, as the gas is used there as a disinfectant for wood during export. This is due, among other things, to the fact that the containers containing the gas have to be pumped out, which means that residues still end up in the environment.
  • the pumped-out gas is usually condensed out, but can usually only be reused in a few cycles due to contamination.
  • the object underlying the present invention is therefore achieved by a process for dehalogenating inorganic non-metal halogen compounds, which is characterized in that the inorganic non-metal halogen compound is brought into contact with elemental hydrogen in the presence of a catalyst, whereby the catalyst is a metal catalyst.
  • the present process thus enables the removal of halogens from inorganic compounds.
  • a halogen-nonmetal element compound present in the molecule i.e. in the inorganic nonmetal-halogen compound
  • the nonmetal is either reduced or the free valence is saturated by a hydrogen atom. Both variants are referred to in the invention as dehalogenation.
  • Inorganic non-metal halogen compounds in the sense of the present invention are compounds in which the free valences of a non-metal element are saturated with at least one halogen atom. According to the invention, it is particularly intended to use those compounds in the process in which the free valences of the inorganic non-metal are saturated with at least one halogen atom and optionally also with at least one oxygen atom.
  • halogen atoms are selected from F, Cl, Br, I and At, in particular F, Cl and Br, preferably F.
  • a non-metal element-halogen compound can have one, two or three different halogen atoms according to the invention, in particular it has one or two different halogen atoms, particularly preferably it is a compound between a non-metal element and a halogen atom, particularly preferably between a non-metal element and fluorine. In a further preferred embodiment, it is a compound between a non-metal element and a halogen atom, wherein the compound has at least one oxygen, preferably one or two oxygen atoms.
  • the non-metal element is in particular phosphorus, sulfur, boron, carbon, selenium, silicon or phosphorus.
  • the non-metal element is preferably selected from sulfur, phosphorus, boron, silicon or carbon, particularly preferably selected from sulfur, carbon or phosphorus, especially preferably selected from sulfur or phosphorus.
  • the inorganic non-metal halogen compound according to the invention is thus a compound between chlorine and/or fluorine and/or bromine with sulfur, phosphorus, boron, silicon or carbon, wherein the compound in a particularly preferred embodiment has at least one oxygen atom, in particular a compound between chlorine and/or fluorine and/or bromine with sulfur, carbon or phosphorus, wherein the compound in a particularly preferred embodiment has at least one oxygen atom, particularly preferably a compound between chlorine and/or fluorine and/or bromine with sulfur or phosphorus, wherein the compound in a particularly preferred embodiment has at least one oxygen atom, preferably one or two oxygen atoms.
  • these are the respective fluorine compounds.
  • inorganic non-metal halogen compounds are SFe, SF4, SO2F2, SOF4, SOF2, SO2CI2, SOCI2, CF4 , COF2, COCI2, SF2, PF3, PF5 , POF3 , HPO2F2, BF3 or SiF4.
  • Metals that are particularly suitable as catalysts are metals in their native state. However, they can also be in the form of alloys or in the form of pure and mixed metal compounds or oxides of pure or mixed metal compounds.
  • Late transition metals include, in particular, platinum, palladium, nickel, cobalt, rhodium, iridium, silver and gold. These can be used alone as native metals or as alloys, mixtures of the metals, oxides of individual metals, halides of individual metals or mixtures of metal oxides or metal halides. Platinum and/or palladium are particularly suitable. According to the invention, the catalyst preferably consists of these metals.
  • the present invention now describes for the first time a process in which inorganic non-metal halogen compounds or gas streams containing inorganic non-metal halogen compounds are reacted with a reducing agent in the presence of a catalyst and thereby dehalogenated. At least one halogen atom per molecule of the non-metal halogen compound is split off. Hydrogen is used as the reducing agent. The free valence on the inorganic non-metal halogen compound, preferably carbon, sulfur or phosphorus, is saturated by a hydrogen atom. The split-off halogen atom also reacts with hydrogen, producing hydrohalic acid as a byproduct.
  • the contacting of the inorganic non-metal halogen compound with hydrogen in the presence of the catalyst takes place under relatively mild conditions.
  • the process is preferably carried out at a temperature of 200 °C to 800 °C, in particular 400 °C to 600 °C. Temperatures of 300 °C or more are also possible. Temperatures of 700 °C or less are particularly preferred. The exact temperature depends on the choice of catalyst and the inorganic non-metal halogen compound.
  • the process according to the invention preferably represents a heterogeneous catalysis. It can be carried out in the gas phase, but also in an inert solvent with dispersed catalyst under pressure in a high-pressure autoclave.
  • the catalyst can be provided on a support, for example.
  • Aluminum oxide is considered to be a particularly suitable support.
  • the corresponding metal and not the support serves as the catalyst for the dehalogenation.
  • the catalyst and in particular also the support are free of silicon, magnesium, tin and zinc.
  • the support is particularly preferably made of aluminum oxide.
  • the contacting can be carried out, for example, in a furnace in which the inorganic non-metal halogen compound and hydrogen are passed together in gaseous form over the catalyst.
  • the hydrogen it is also possible according to the invention for the hydrogen to be provided as wet hydrogen.
  • This wet hydrogen can also be passed in gaseous form together with the halogen-nonmetal compound over the catalyst.
  • the halogen-nonmetal compound and the hydrogen it is also possible for the halogen-nonmetal compound and the hydrogen to be brought into contact in a solvent.
  • the hydrogen it is preferred if the hydrogen is provided as nitric hydrogen, i.e. forms directly in the solvent.
  • hydrogen it is also possible in this embodiment for hydrogen to be introduced into the solvent in gaseous form.
  • acidic compounds such as sulfuric acid and other mineral and carboxylic acids, alkanes, halogenalkanes, aromatic solvents, alcohols, ethers and/or carbonates are used as solvents.
  • supercritical or liquefied gases are also conceivable.
  • the process according to the invention is particularly preferably a process in which inorganic non-metal halogen compounds are brought into contact with the catalyst with hydrogen in the gas phase.
  • the process according to the invention is characterized in that the inorganic non-metal halogen compound and hydrogen are provided at least in equimolar amounts.
  • Equimolar refers to the number of halogen atoms in the inorganic non-metal halogen compound, with one hydrogen atom being provided for each halogen atom. Excess hydrogen may react with the non-metal, so that it is also possible to use hydrogen in excess.
  • the inorganic non-metal-halogen compound also contains oxygen
  • equimolar can also refer only to the halogen atoms.
  • the halogen-hydrogen compound is formed.
  • the inorganic non-metal is then present as a non-metal-oxygen compound, which either left as is or reacted with hydrogen again in a subsequent step to obtain the non-metal and water. Accordingly, in these cases there must be two hydrogen atoms per oxygen atom.
  • oxygen-containing inorganic non-metal halogen compounds are reacted with hydrogen in two steps, as described above. It is also possible that the amount of hydrogen at the beginning of the reaction is provided in such amounts that one hydrogen atom per halogen atom in the inorganic non-metal halogen compound and two hydrogen atoms per oxygen atom in the inorganic non-metal halogen compound are introduced into the reaction chamber and react with one another in the presence of the catalyst.
  • unreacted reaction streams can be reused as reactants.
  • the inorganic non-metal-halogen compound used as a starting material all halogen atoms are removed from the molecule according to the invention.
  • the non-metal is reduced according to the invention so that the corresponding element in pure form, the corresponding halogen-free non-metal oxide, is obtained.
  • the free valence on the non-metal element, which is created by the elimination of halogens, is fully or partially saturated with hydrogen.
  • the second product is anhydrous hydrohalic acids, such as HF, HCl, HI or HBr.
  • anhydrous hydrofluoric acid HF, also called a-HF
  • HF anhydrous hydrofluoric acid
  • Such products are not to be expected from the existing thermal recycling process, so that the process according to the invention is also economically relevant from this aspect.
  • the process is characterized in that the inorganic non-metal fluorine compound used has at least one oxygen atom, preferably one or two oxygen atoms.
  • the attached Figure 1 shows a schematic structure of a dehalogenation using the example of a defluorination in which inorganic non-metal halogen compounds are processed from a gas stream.
  • the process can also be used analogously for other halogenated carbon compounds.
  • SFe which is present as a contaminated gas
  • This is mixed with hydrogen and reacted over a platinum catalyst that is applied to an aluminum oxide carrier at a temperature of 400 °C to 600 °C.
  • the escaping gas stream can be treated to liquefy anhydrous halogen acid, in this example hydrofluoric acid, and remove it from the gas stream.
  • elemental sulfur can be removed from the gas stream. This condenses on the cool surfaces of the device.
  • the remaining Gas stream can be added again to the mixing section and thus subjected to a new reaction in the presence of the catalyst.
  • a 25 x 500 mm quartz glass tube was filled in the middle with lg catalyst consisting of 5% platinum on aluminum oxide and fixed with quartz wool. This quartz tube was then placed in a tube furnace (Carbolite, type: MTF 12-25-250) and a gas mixture consisting of hydrogen and sulfur hexafluoride was passed through it. The hydrogen was dosed in a slight stoichiometric excess. The reaction took place in a range between 200 °C and 600 °C. The reaction became faster as the temperature increased. The yield was up to 76%, depending on the contact time with the catalyst.
  • reaction could be monitored using GC and GC-MS. This enabled hydrogen sulfide to be detected as an intermediate product.
  • An overdose of hydrogen can also lead to the formation of hydrogen sulphide if the sulphur is not separated from the reaction mixture in time or the reaction mixture is not cooled quickly enough.
  • Hydrogen fluoride was separated as a liquid from the escaping reaction gas using an ice cooler and detected.
  • Unreacted tetrafluoromethane and hydrogen can be recycled and passed over the catalyst again.
  • reaction could be monitored using GC and GC-MS, which demonstrated a step-by-step reduction.
  • a 25 x 500 mm quartz glass tube was filled in the middle with lg catalyst consisting of 5% platinum on aluminum oxide and fixed with quartz wool. This quartz tube was then placed in a tube furnace (Carbolite, type: MTF 12-25-250) and the furnace slowly heated to 600 °C. After the furnace had reached this temperature, a gas mixture consisting of hydrogen and sulfuryl fluoride in a ratio of 1:3 was passed through it. The deposition of elemental sulfur can be observed in cooler areas of the tube furnace. Hydrogen fluoride and water as a liquid were separated and detected from the escaping reaction gas using an ice cooler.
  • Unreacted sulfuryl fluoride and hydrogen can be recycled and passed over the catalyst again.
  • a 25 x 500 mm quartz glass tube was filled in the middle with lg catalyst consisting of 5% platinum on aluminum oxide and fixed with quartz wool. This quartz tube was then placed in a tube furnace (Carbolite, type: MTF 12-25-250) and the furnace slowly heated to 800 °C. After the furnace had reached this temperature, it was flowed through with a gas mixture consisting of hydrogen and sulfuryl fluoride in a ratio of 3:1.
  • reaction could be monitored using GC and GC-MS. This made it possible to demonstrate a step-by-step reduction, assuming that analogous steps to Example 3 were carried out, with the addition of hydrogen sulfide formation (presumably from elemental sulfur).

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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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Abstract

The present invention relates to a process for dehalogenating inorganic non-metal halogenides, characterized by contacting the halocarbon compound with elementary oxygen in the presence of a catalyst, the catalyst being a metal catalyst.

Description

Unser Zeichen: 240378WO EBO/BOE/rsc 21.02.2024 Our reference: 240378WO EBO/BOE/rsc 21.02.2024

Dehalogenierung von anorganischen Nichtmetall-Haloaenverbindun- aen Dehalogenation of inorganic non-metal halogen compounds

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dehalogenierung von anorganischen Nichtmetall-Halogenverbindungen. The present invention relates to a process for the dehalogenation of inorganic non-metal halogen compounds.

Anorganische Nichtmetall-Halogenverbindungen finden in unterschiedlichen technischen Gebieten Anwendung. Nachfolgend werden beispielhaft einige angeführt. Inorganic non-metal halogen compounds are used in various technical fields. Some examples are given below.

Schwefelhexafluorid SFe wird beispielsweise als Gas mit elektrischer Isolationswirkung in elektrischen Anlagen, als Schutzgas in der Herstellung von reaktiven Metallen (Magnesium) und als Ätzmittel in der Elektronikindustrie, neben zahlreichen anderen kleineren Anwendungen, wie zum Beispiel als Kontrastmittel in der Medizin angewendet. Schwefelhexafluorid hat ein GWP (Global Warming Potential) von 23.900. Dies entspricht einen Einfluss auf die Klimaerwärmung von ebenso vielen CO2-Äquivalenten. Hiermit ist es das stärkste bekannte Klimagas mit industrieller Anwendung. Sulfur hexafluoride SFe is used, for example, as a gas with electrical insulation properties in electrical systems, as a protective gas in the production of reactive metals (magnesium) and as an etchant in the electronics industry, as well as numerous other smaller applications, such as a contrast agent in medicine. Sulfur hexafluoride has a GWP (Global Warming Potential) of 23,900. This corresponds to an impact on global warming of the same number of CO2 equivalents. This makes it the most powerful known greenhouse gas with industrial application.

Eine geeignete stoffliche Verwertung von „verbrauchtem", also verunreinigtem Schwefelhexafluorid ist nicht bekannt. Stand der Technik ist das energieintensive und werkstofftechnisch anspruchsvolle thermische Spalten in Spaltöfen hin zu niederwertiger wässriger Flusssäure (HF) und giftigem zu absorbierenden Schwefeldioxid. There is no known suitable material recycling of "used", i.e. contaminated, sulphur hexafluoride. The state of the art is the energy-intensive and technically demanding thermal cracking in cracking furnaces to produce low-value aqueous hydrofluoric acid (HF) and toxic sulphur dioxide, which must be absorbed.

Schwefeltetrafluorid SF4 wird beispielsweise als Fluorierungsmittel anorganischer Oxide, Sulfide oder Carbonyle verwendet. Phosphor(III)-fluorid PF3 ist ein giftiges, in geringen Konzentrationen geruchloses, farbloses Gas. PFs ist bei Standardbedingungen ein farbloses, sehr giftiges und nicht brennbares Gas mit stechendem Geruch. Sulfur tetrafluoride SF4 is used, for example, as a fluorinating agent for inorganic oxides, sulfides or carbonyls. Phosphorus(III) fluoride PF3 is a toxic, odorless, colorless gas in low concentrations. PFs is Standard conditions a colorless, very toxic and non-flammable gas with a pungent odor.

In der chemischen Industrie kann Bortrifluorid BF3 für eine Vielzahl von chemischen Reaktionen als Katalysator bzw. als Ausgangsstoff zur Herstellung verschiedener Borverbindungen eingesetzt werden. Gasförmiges Bortrifluorid und Bortrifluorid-Addukte werden hauptsächlich als Katalysatoren oder Co-Kataly- satoren benutzt, zum Beispiel bei der Herstellung von Polymeren, hochwertigen Schmierölen, Pharmazeutika, Aroma- und Duftstoffen und weiteren Feinchemikalien sowie zur Synthese von Borverbindungen wie zum Beispiel Alkylboranen, Aminoboranen und Reagenzien für die Suzuki-Kupplung. Weiterhin wird es in der Halbleiterindustrie als Borlieferant für die Ionenimplantation (p-Dotierung), zur Oberflächenbehandlung von Stahl und Glas und in Neutronendetektoren verwendet. In the chemical industry, boron trifluoride BF3 can be used as a catalyst or as a starting material for the production of various boron compounds for a variety of chemical reactions. Gaseous boron trifluoride and boron trifluoride adducts are mainly used as catalysts or co-catalysts, for example in the production of polymers, high-quality lubricating oils, pharmaceuticals, flavors and fragrances and other fine chemicals, as well as for the synthesis of boron compounds such as alkylboranes, aminoboranes and reagents for the Suzuki coupling. It is also used in the semiconductor industry as a boron supplier for ion implantation (p-doping), for the surface treatment of steel and glass and in neutron detectors.

Sulfurylfluorid SO2F2 ist ein färb- und geruchsloses Gas, das als Insektizid bei Lebensmitteln wie Getreide, Nüssen, Schalen- und Trockenfrüchten verwendet wird. Des Weiteren dient es zur Bekämpfung von Holzschädlingen in Gegenständen, Räumen oder Gebäuden. Allerdings hat das Gas ein hohes Treibhauspotential. Insbesondere steigen die Emissionen dieses Gas in Hafenstädten, da dort das Gas als Desinfektionsmittel für Holz beim Export eingesetzt wird. Dies liegt unter anderem daran, dass die Behälter mit dem Gas abgepumpt werden müssen und dadurch Rückstände immer noch an die Umwelt gelangen. Das abgepumpte Gas wird meist auskondensiert, kann aber aufgrund von Verunreinigungen meist nur in wenigen Zyklen wiederverwendet werden. Sulfuryl fluoride SO2F2 is a colorless and odorless gas that is used as an insecticide on foods such as grains, nuts, shellfish and dried fruits. It is also used to combat wood pests in objects, rooms or buildings. However, the gas has a high greenhouse potential. Emissions of this gas are increasing in port cities in particular, as the gas is used there as a disinfectant for wood during export. This is due, among other things, to the fact that the containers containing the gas have to be pumped out, which means that residues still end up in the environment. The pumped-out gas is usually condensed out, but can usually only be reused in a few cycles due to contamination.

Die derzeitigen Entsorgungsmethoden bestehen allgemein in der Hydrolyse und/ oder der thermischen Verwertung hin zu gefährlichen, zu entsorgenden Substanzen mit geringem Wert und eingeschränkter Rückführung in der Wertstoffkreislauf der Industrie („Closing-the-Loop"). Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren zur Entsorgung anorganischer Nichtmetall-Halogenverbindungen, in welchem diese in weniger klimaschädliche und weniger toxische Verbindungen überführt werden. Gleichzeitig soll das Verfahren nachhaltig sein, und zwar im Hinblick auf die benötigte Energie und Ressourcen sowie nach Möglichkeit auch im Hinblick auf die gewonnenen Produkte. Current disposal methods generally consist of hydrolysis and/or thermal recycling of hazardous substances to be disposed of with low value and limited return to the industrial recycling cycle ("closing the loop"). There is therefore a need for a process for the disposal of inorganic non-metal halogen compounds in which they are converted into compounds that are less harmful to the climate and less toxic. At the same time, the process should be sustainable in terms of the energy and resources required and, if possible, also in terms of the products obtained.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass eine Entsorgung durch eine Dehalogenierung möglich ist, wobei mittels heterogener Katalyse an einem Metallkatalysator Halogenatome in den anorganischen Nichtmetall-Halogenverbindungen durch Wasserstoff ersetzt werden. In einer ersten Ausführungsform wird die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe daher gelöst durch ein Verfahren zur Dehalogenierung von anorganischen Nichtmetall-Halogenverbindungen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die anorganische Nichtmetall-Halogenverbindung in Gegenwart eines Katalysators mit elementarem Wasserstoff in Kontakt bringt, wobei der Katalysator ein Metallkatalysator ist. Surprisingly, it has been shown that disposal by dehalogenation is possible, whereby halogen atoms in the inorganic non-metal halogen compounds are replaced by hydrogen by means of heterogeneous catalysis on a metal catalyst. In a first embodiment, the object underlying the present invention is therefore achieved by a process for dehalogenating inorganic non-metal halogen compounds, which is characterized in that the inorganic non-metal halogen compound is brought into contact with elemental hydrogen in the presence of a catalyst, whereby the catalyst is a metal catalyst.

Das vorliegende Verfahren ermöglicht somit die Entfernung von Halogenen aus anorganischen Verbindungen. Dabei wird eine im Molekül (also in der anorganische Nichtmetall-Halogenverbindung) vorliegende Halogen-Nichtmetallele- ment-Verbindung getrennt. Das Nichtmetall wird entweder reduziert oder die freie Valenz durch ein Wasserstoffatom gesättigt. Beide Varianten werden erfindungsgemäß als Dehalogenierung bezeichnet. The present process thus enables the removal of halogens from inorganic compounds. In this process, a halogen-nonmetal element compound present in the molecule (i.e. in the inorganic nonmetal-halogen compound) is separated. The nonmetal is either reduced or the free valence is saturated by a hydrogen atom. Both variants are referred to in the invention as dehalogenation.

Anorganische Nichtmetall Halogenverbindungen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Verbindungen, bei welchen die freien Valenzen eines Nichtmetallelements mit zumindest einem Halogenatom gesättigt sind. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, insbesondere solche Verbindungen in dem Verfahren einzusetzen, bei welchen die freien Valenzen des anorganischen Nichtmetalls mit zumindest einem Halogenatom und gegebenenfalls weiterhin mit zumindest einem Sauerstoffatom gesättigt sind. Halogenatome sind erfindungsgemäß ausgewählt aus F, CI, Br, I und At, insbesondere F, CI und Br, bevorzugt F. Dabei kann eine Nichtmetallelement-Halogenverbindung erfindungsgemäß ein, zwei oder drei verschiedene Halogenatome aufweisen, insbesondere weist sie ein oder zwei verschiedene Halogenatome auf, besonders bevorzugt handelt es sich um eine Verbindung zwischen einem Nichtmetallelement und einem Halogenatom, insbesondere bevorzugt zwischen einen Nichtmetallelement und Fluor. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um eine Verbindung zwischen einem Nichtmetallelement und einem Halogenatom, wobei die Verbindung mindestens ein Sauerstoff, bevorzugt ein oder zwei Sauerstoffatome aufweist. Bei dem Nichtmetallelement handelt es sich erfindungsgemäß insbesondere um Phosphor, Schwefel, Bor, Kohlenstoff, Selen, Silizium oder Phosphor. Bevorzugt ist das Nichtmetallelement ausgewählt aus Schwefel, Phosphor, Bor, Silizium oder Kohlenstoff, besonders bevorzugt ausgewählt aus Schwefel, Kohlenstoff oder Phosphor, insbesondere bevorzugt ausgewählt aus Schwefel oder Phosphor. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße anorganische Nichtmetall-Halogenverbindung somit eine Verbindung zwischen Chlor und/oder Fluor und/oder Brom mit Schwefel, Phosphor, Bor, Silizium oder Kohlenstoff, wobei die Verbindung in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mindestens ein Sauerstoffatom aufweist, insbesondere eine Verbindung zwischen Chlor und/oder Fluor und/oder Brom mit Schwefel, Kohlenstoff oder Phosphor, wobei die Verbindung in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mindestens ein Sauerstoff atom aufweist, besonders bevorzugt eine Verbindung zwischen Chlor und/oder Fluor und/oder Brom mit Schwefel oder Phosphor, wobei die Verbindung in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mindestens ein Sauerstoff atom bevorzugt ein oder zwei Sauerstoffatome aufweist. Besonders bevorzugt handelt es sich um die jeweiligen Fluor-Verbindungen. Beispielhaft sind als anorganische Nichtmetall-Halogenverbindungen SFe, SF4, SO2F2, SOF4, SOF2, SO2CI2, SOCI2, CF4, COF2, COCI2, SF2, PF3, PF5, POF3, HPO2F2, BF3 oder SiF4 zu nennen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch eine heterogene Katalyse eine Dehalogenierung anorganischer Nichtmetall-Halogenverbindung unter vergleichsweise milden Bedingungen möglich ist. Da sich der Katalysator nicht verbraucht, ist es ausreichend, wenn geringe Mengen an diesem vorhanden sind, so dass ein wirtschaftliches Verfahren zur Verfügung gestellt werden kann. Inorganic non-metal halogen compounds in the sense of the present invention are compounds in which the free valences of a non-metal element are saturated with at least one halogen atom. According to the invention, it is particularly intended to use those compounds in the process in which the free valences of the inorganic non-metal are saturated with at least one halogen atom and optionally also with at least one oxygen atom. According to the invention, halogen atoms are selected from F, Cl, Br, I and At, in particular F, Cl and Br, preferably F. In this case, a non-metal element-halogen compound can have one, two or three different halogen atoms according to the invention, in particular it has one or two different halogen atoms, particularly preferably it is a compound between a non-metal element and a halogen atom, particularly preferably between a non-metal element and fluorine. In a further preferred embodiment, it is a compound between a non-metal element and a halogen atom, wherein the compound has at least one oxygen, preferably one or two oxygen atoms. According to the invention, the non-metal element is in particular phosphorus, sulfur, boron, carbon, selenium, silicon or phosphorus. The non-metal element is preferably selected from sulfur, phosphorus, boron, silicon or carbon, particularly preferably selected from sulfur, carbon or phosphorus, especially preferably selected from sulfur or phosphorus. In a particularly preferred embodiment, the inorganic non-metal halogen compound according to the invention is thus a compound between chlorine and/or fluorine and/or bromine with sulfur, phosphorus, boron, silicon or carbon, wherein the compound in a particularly preferred embodiment has at least one oxygen atom, in particular a compound between chlorine and/or fluorine and/or bromine with sulfur, carbon or phosphorus, wherein the compound in a particularly preferred embodiment has at least one oxygen atom, particularly preferably a compound between chlorine and/or fluorine and/or bromine with sulfur or phosphorus, wherein the compound in a particularly preferred embodiment has at least one oxygen atom, preferably one or two oxygen atoms. Particularly preferably, these are the respective fluorine compounds. Examples of inorganic non-metal halogen compounds are SFe, SF4, SO2F2, SOF4, SOF2, SO2CI2, SOCI2, CF4 , COF2, COCI2, SF2, PF3, PF5 , POF3 , HPO2F2, BF3 or SiF4. Surprisingly, it has been shown that heterogeneous catalysis enables the dehalogenation of inorganic non-metal halogen compounds under relatively mild conditions. Since the catalyst is not consumed, it is sufficient if small amounts of it are present, so that an economical process can be provided.

Als Metalle, welche als Katalysatoren geeignet sind, sind insbesondere Metalle in gediegenem Zustand zu nennen. Sie können aber auch in Form von Legierungen oder in Form von reinen und gemischten Metallverbindungen oder Oxiden der reinen oder gemischten Metallverbindungen vorliegen. Metals that are particularly suitable as catalysts are metals in their native state. However, they can also be in the form of alloys or in the form of pure and mixed metal compounds or oxides of pure or mixed metal compounds.

Als Metalle eignen sich insbesondere die späten Übergangsmetalle, sowie solche, deren Passivierungsschichten oder Oberflächen Lewis-Acide Eigenschaften besitzen. Passivierungsschichten sind beispielsweise oberflächliche Schichten, die durch die Oxidation des Metalls entstanden sind. Als späte Übergangsmetalle sind insbesondere, Platin, Palladium, Nickel, Cobalt, Rhodium, Iridium, Silber und Gold zu nennen. Diese können allein als gediegene Metalle oder als Legierungen, Mischungen der Metalle, Oxide einzelner Metalle, Halogenide einzelner Metalle oder Mischungen von Metalloxiden oder Metallhalogeniden verwendet werden. Insbesondere geeignet sind Platin und/oder Palladium. Der Katalysator besteht erfindungsgemäß bevorzugt aus diesen Metallen. Particularly suitable metals are the late transition metals, as well as those whose passivation layers or surfaces have Lewis acid properties. Passivation layers are, for example, surface layers that have arisen through the oxidation of the metal. Late transition metals include, in particular, platinum, palladium, nickel, cobalt, rhodium, iridium, silver and gold. These can be used alone as native metals or as alloys, mixtures of the metals, oxides of individual metals, halides of individual metals or mixtures of metal oxides or metal halides. Platinum and/or palladium are particularly suitable. According to the invention, the catalyst preferably consists of these metals.

Die vorliegende Erfindung beschreibt nun erstmals ein Verfahren, in welchem anorganische Nichtmetall-Halogenverbindungen bzw. Gasströme, die anorganische Nichtmetall-Halogenverbindung enthalten, mit einem Reduktionsmittel in Gegenwart von einem Katalysator umgesetzt und dabei dehalogeniert werden. Dabei wird mindestens ein Halogenatom pro Molekül der Nichtmetall-Halogenverbindung abgespalten. Als Reduktionsmittel wird Wasserstoff verwendet. Die freie Valenz an der anorganischen Nichtmetall-Halogenverbindung, bevorzugt Kohlenstoff, Schwefel oder Phosphor wird durch ein Wasserstoffatom gesättigt. Das abgespaltene Halogenatom reagiert ebenfalls mit Wasserstoff, so dass als Nebenprodukt Halogenwasserstoffsäure entsteht. The present invention now describes for the first time a process in which inorganic non-metal halogen compounds or gas streams containing inorganic non-metal halogen compounds are reacted with a reducing agent in the presence of a catalyst and thereby dehalogenated. At least one halogen atom per molecule of the non-metal halogen compound is split off. Hydrogen is used as the reducing agent. The free valence on the inorganic non-metal halogen compound, preferably carbon, sulfur or phosphorus, is saturated by a hydrogen atom. The split-off halogen atom also reacts with hydrogen, producing hydrohalic acid as a byproduct.

Das Inkontaktbringen zwischen anorganischer Nichtmetall-Halogenverbindung und Wasserstoff in Gegenwart des Katalysators erfolgt unter relativ milden Bedingungen. Erfindungsgemäß erfolgt das Verfahren vorzugsweise bei einer Temperatur von 200 °C bis 800 °C, insbesondere von 400 °C bis 600 °C. Auch Temperaturen von 300 °C oder mehr sind möglich. Temperaturen von 700 °C oder weniger sind besonders bevorzugt. Die genaue Temperatur ist dabei abhängig von der Wahl des Katalysators sowie der anorganischen Nichtmetall-Halogenverbindung. The contacting of the inorganic non-metal halogen compound with hydrogen in the presence of the catalyst takes place under relatively mild conditions. According to the invention, the process is preferably carried out at a temperature of 200 °C to 800 °C, in particular 400 °C to 600 °C. Temperatures of 300 °C or more are also possible. Temperatures of 700 °C or less are particularly preferred. The exact temperature depends on the choice of catalyst and the inorganic non-metal halogen compound.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt bevorzugt eine heterogene Katalyse dar. Sie lässt sich in der Gasphase, aber auch in einem inerten Lösungsmittel mit dispergiertem Katalysator unter Druck in einem Hochdruckautoklaven durchführen. Sowohl für die Gasphasenreaktion, als auch die Reaktion in Suspension kann der Katalysator beispielsweise auf einem Träger bereitgestellt werden. Als besonders geeigneter Träger ist Aluminiumoxid anzusehen. Als Katalysator für die Dehalogenierung dient das entsprechende Metall und nicht der Träger. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Katalysator und insbesondere auch der Träger frei von Silizium Magnesium, Zinn und Zink. Besonders bevorzugt besteht der Träger aus Aluminiumoxid. The process according to the invention preferably represents a heterogeneous catalysis. It can be carried out in the gas phase, but also in an inert solvent with dispersed catalyst under pressure in a high-pressure autoclave. For both the gas phase reaction and the reaction in suspension, the catalyst can be provided on a support, for example. Aluminum oxide is considered to be a particularly suitable support. The corresponding metal and not the support serves as the catalyst for the dehalogenation. In a preferred embodiment, the catalyst and in particular also the support are free of silicon, magnesium, tin and zinc. The support is particularly preferably made of aluminum oxide.

Das Inkontaktbringen kann beispielsweise in einem Ofen erfolgen, in welchem die anorganische Nichtmetall-Halogenverbindung und Wasserstoff gemeinsam gasförmig über den Katalysator geleitet werden. The contacting can be carried out, for example, in a furnace in which the inorganic non-metal halogen compound and hydrogen are passed together in gaseous form over the catalyst.

Es ist jedoch erfindungsgemäß auch möglich, dass der Wasserstoff als nasszierender Wasserstoff bereitgestellt wird. Dieser nasszierende Wasserstoff kann auch gasförmig zusammen mit der Halogen-Nichtmetallverbindung über den Katalysator geleitet werden. Es ist auch möglich, dass das Inkontaktbringen zwischen der Halogen-Nichtmetallverbindung und dem Wasserstoff in einem Lösungsmittel erfolgt. Insbesondere in dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn der Wasserstoff als nasszierender Wasserstoff bereitgestellt wird, sich also im Lösungsmittel direkt bildet. Es ist jedoch auch in dieser Ausführungsform möglich, dass Wasserstoff gasförmig in das Lösungsmittel eingeleitet wird. However, it is also possible according to the invention for the hydrogen to be provided as wet hydrogen. This wet hydrogen can also be passed in gaseous form together with the halogen-nonmetal compound over the catalyst. It is also possible for the halogen-nonmetal compound and the hydrogen to be brought into contact in a solvent. In this embodiment in particular, it is preferred if the hydrogen is provided as nitric hydrogen, i.e. forms directly in the solvent. However, it is also possible in this embodiment for hydrogen to be introduced into the solvent in gaseous form.

Als Lösungsmittel werden in dieser Ausführungsform insbesondere acide Verbindungen wie Schwefelsäure und andere Mineral- und Carbonsäuren, Alkane, Halogenalkane, Aromatische Lösungsmittel, Alkohole, Ether und/oder Carbonate eingesetzt. Auch überkritische oder verflüssigte Gase sind denkbar. In this embodiment, acidic compounds such as sulfuric acid and other mineral and carboxylic acids, alkanes, halogenalkanes, aromatic solvents, alcohols, ethers and/or carbonates are used as solvents. Supercritical or liquefied gases are also conceivable.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch um ein Verfahren, bei welchem anorganische Nichtmetall-Halogenverbindung mit Wasserstoff in der Gasphase mit dem Katalysator in Verbindung gebracht werden. However, the process according to the invention is particularly preferably a process in which inorganic non-metal halogen compounds are brought into contact with the catalyst with hydrogen in the gas phase.

In einer bevorzugten Ausführungsform kennzeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, dass die anorganische Nichtmetall-Halogenverbindung und Wasserstoff zumindest äquimolar zur Verfügung gestellt werden. Dabei bezieht sich äquimolar auf die Anzahl an Halogenatomen in der anorganischen Nichtmetall-Halogenverbindung, wobei für jedes Halogenatom ein Wasserstoffatom bereitgestellt wird. Überschüssiger Wasserstoff reagiert ggf. mit dem Nichtmetall, so dass es auch möglich ist, Wasserstoff im Überschuss einzusetzen. In a preferred embodiment, the process according to the invention is characterized in that the inorganic non-metal halogen compound and hydrogen are provided at least in equimolar amounts. Equimolar refers to the number of halogen atoms in the inorganic non-metal halogen compound, with one hydrogen atom being provided for each halogen atom. Excess hydrogen may react with the non-metal, so that it is also possible to use hydrogen in excess.

Umfasst die anorganische Nichtmetall-Halogenverbindung auch Sauerstoff, kann sich äquimolar ebenfalls nur auf die Halogenatome beziehen. In diesem Fall bildet sich die Halogen-Wasserstoff-Verbindung aus. Das anorganische Nichtmetall liegt dann als Nichtmetall-Sauerstoff-Verbindung vor, welche entweder so beibehalten oder in einem nachfolgendem Schritt erneut mit Wasserstoff umgesetzt wird, so dass das Nichtmetall und Wasser erhalten werden. Entsprechend muss in diesen Fällen zwei Wasserstoffatome pro Sauerstoffatom vorliegen. If the inorganic non-metal-halogen compound also contains oxygen, equimolar can also refer only to the halogen atoms. In this case, the halogen-hydrogen compound is formed. The inorganic non-metal is then present as a non-metal-oxygen compound, which either left as is or reacted with hydrogen again in a subsequent step to obtain the non-metal and water. Accordingly, in these cases there must be two hydrogen atoms per oxygen atom.

Erfindungsgemäß ist es sowohl umfasst, dass sauerstoffhaltige anorganische Nichtmetall-Halogenverbindungen in 2 Schritten mit Wasserstoff umgesetzt werden, wie zuvor beschrieben. Es ist auch möglich, dass die Menge an Wasserstoff zu Beginn der Reaktion in solchen Mengen bereitgestellt wird, dass pro Halogenatom in der anorganischen Nichtmetall-Halogenverbindung ein Wasserstoffatom und pro Sauerstoffatom in der anorganischen Nichtmetall-Halogenverbindung zwei Wasserstoffatome in die Reaktionskammer eingebracht werden und in Anwesenheit des Katalysators miteinander reagieren. According to the invention, it is included that oxygen-containing inorganic non-metal halogen compounds are reacted with hydrogen in two steps, as described above. It is also possible that the amount of hydrogen at the beginning of the reaction is provided in such amounts that one hydrogen atom per halogen atom in the inorganic non-metal halogen compound and two hydrogen atoms per oxygen atom in the inorganic non-metal halogen compound are introduced into the reaction chamber and react with one another in the presence of the catalyst.

Die Wahl eines einstufigen oder zweistufigen Verfahrens ist von der Art der Edukte sowie der gewünschten Verfahrensführung abhängig. The choice of a one-stage or two-stage process depends on the type of reactants and the desired process control.

Nicht umgesetzte Reaktionsströme können erfindungsgemäß erneut als Edukt eingesetzt werden. According to the invention, unreacted reaction streams can be reused as reactants.

In der anorganische Nichtmetall-Halogenverbindung, welche als Edukt eingesetzt wird, werden erfindungsgemäß alle Halogenatome aus dem Molekül entfernt. Das Nichtmetall wird erfindungsgemäß reduziert, so dass das entsprechende Element in Reinform, das entsprechende halogenfreies Nichtmetall-oxid erhalten wird. Alternativ und ebenso erfindungsgemäß wird die freie Valenz am Nichtmetallelement, welche durch die Abspaltung von Halogenen entsteht, ganz oder teilweise durch Wasserstoff gesättigt. In the inorganic non-metal-halogen compound used as a starting material, all halogen atoms are removed from the molecule according to the invention. The non-metal is reduced according to the invention so that the corresponding element in pure form, the corresponding halogen-free non-metal oxide, is obtained. Alternatively and also according to the invention, the free valence on the non-metal element, which is created by the elimination of halogens, is fully or partially saturated with hydrogen.

Als zweites Produkt werden wasserfreie Halogenwasserstoffsäuren, also beispielsweise HF, HCl, HI oder HBr erhalten. Insbesondere wasserfreie Flusssäure (HF, auch a-HF genannt) ist eine hochpreisige Chemikalie, die sich einer erneuten Verwendung zuführen lässt. Entsprechende Produkte sind aus dem bisherigen Verfahren der thermischen Verwertung nicht zu erwarten, so dass das erfindungsgemäße Verfahren auch aus diesem Aspekt wirtschaftlich relevant ist. The second product is anhydrous hydrohalic acids, such as HF, HCl, HI or HBr. In particular, anhydrous hydrofluoric acid (HF, also called a-HF) is a high-priced chemical that is subject to can be reused. Such products are not to be expected from the existing thermal recycling process, so that the process according to the invention is also economically relevant from this aspect.

Allerdings ist es auch möglich, dass je nach eingesetzter Nichtmetall-Halogenverbindung auch Wasser als Nebenprodukt entsteht. Dieses Nebenprodukt wird beobachtet, wenn Nichtmetall-Halogenverbindungen mit zumindest einem Sauerstoffatom umgesetzt werden. In diesem Fall werden Halogensäuren in wässriger Lösung erhalten. However, depending on the non-metal halogen compound used, it is also possible that water is formed as a by-product. This by-product is observed when non-metal halogen compounds are reacted with at least one oxygen atom. In this case, halogen acids are obtained in aqueous solution.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsmäßen Verfahren, ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte anorganische Nichtmetall-Fluorverbindung mindestens ein Sauerstoffatom, bevorzugt ein oder zwei Sauerstoffatome aufweist. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the process is characterized in that the inorganic non-metal fluorine compound used has at least one oxygen atom, preferably one or two oxygen atoms.

In der beigefügten Figur 1 ist ein schematischer Aufbau einer Dehalogenierung am Beispiel einer Defluorierung gezeigt, in welcher anorganische Nichtmetall- Halogenverbindung aus einem Gasstrom aufbereitet werden. Das Verfahren kann analog auch bei anderen Halogenkohlenstoffverbindungen eingesetzt werden. The attached Figure 1 shows a schematic structure of a dehalogenation using the example of a defluorination in which inorganic non-metal halogen compounds are processed from a gas stream. The process can also be used analogously for other halogenated carbon compounds.

Zunächst wird beispielsweise SFe, welches als verunreinigtes Gas vorliegt, eingesetzt. Dieses wird mit Wasserstoff gemischt und über einer Platinkatalysator, der auf einen Aluminiumoxidträger aufgebracht ist, bei einer Temperatur von 400 °C bis 600 °C zur Reaktion gebracht. Der austretende Gasstrom kann dahingehend behandelt werden, dass wasserfreie Halogen-Wasserstoffsäure, in diesem Beispiel Flusssäure, verflüssigt und aus dem Gasstrom entfernt wird. Zudem kann elementarer Schwefel aus dem Gasstrom entfernt werden. Dieser kondensiert an den kühlen Oberflächen der Vorrichtung. Der verbleibende Gasstrom, kann erneut der Mischstrecke zugegeben werden und so einer erneuten Reaktion in Gegenwart des Katalysators zugeführt werden. First, for example, SFe, which is present as a contaminated gas, is used. This is mixed with hydrogen and reacted over a platinum catalyst that is applied to an aluminum oxide carrier at a temperature of 400 °C to 600 °C. The escaping gas stream can be treated to liquefy anhydrous halogen acid, in this example hydrofluoric acid, and remove it from the gas stream. In addition, elemental sulfur can be removed from the gas stream. This condenses on the cool surfaces of the device. The remaining Gas stream can be added again to the mixing section and thus subjected to a new reaction in the presence of the catalyst.

Es ist somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, anorganische Nichtmetall-Halogenverbindung und insbesondere anorganische Nichtmetall- Fluorverbindung, zu dem elementaren Nichtmetallelement und der entsprechenden wasserfreien Halogenwasserstoffsäure umzuwandeln. Hierbei entstehen keinerlei toxische oder anderweitig umweltschädliche Produkte neben den gewünschten Zielmolekülen, die als Wertstoffe wieder eingesetzt werden und so den Weg in eine Kreislaufwirtschaft finden können. Das Verfahren findet zudem bei milden Temperaturen statt, so dass auch der Energiebedarf deutlich geringer als bei bisherigen Verfahren ist. It is therefore possible with the process according to the invention to convert inorganic non-metal halogen compounds and in particular inorganic non-metal fluorine compounds into the elementary non-metal element and the corresponding anhydrous hydrohalic acid. This does not produce any toxic or otherwise environmentally harmful products other than the desired target molecules, which can be reused as valuable materials and thus find their way into a circular economy. The process also takes place at mild temperatures, so that the energy requirement is also significantly lower than with previous processes.

In dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung in nichtlimittierender Weise weiter erläutert. In the following embodiment, the present invention is further explained in a non-limiting manner.

Ausführunosbeispiel 1 : Implementation example 1:

Ein 25 x 500mm Glasrohr aus Quarzglas wurde mittig mit lg Katalysator bestehend aus 5% Platin auf Aluminiumoxid befüllt und mit Quarzwolle fixiert. Anschließend wurde dieses Quarzrohr in einen Röhrenofen (Fa. Carbolite, Typ: MTF 12-25-250) eingebracht und mit einem Gasgemisch bestehend aus Wasserstoff und Schwefelhexafluorid durchströmt. Der Wasserstoff wurde hierzu im leichten stöchiometrischen Überschuss dosiert. Die Reaktion fand in einem Bereich zwischen 200 °C und 600 °C statt. Mit steigender Temperatur wurde die Reaktion schneller. Die Ausbeute lag bei bis zu 76%, abhängig von der Kontaktzeit mit dem Katalysator. A 25 x 500 mm quartz glass tube was filled in the middle with lg catalyst consisting of 5% platinum on aluminum oxide and fixed with quartz wool. This quartz tube was then placed in a tube furnace (Carbolite, type: MTF 12-25-250) and a gas mixture consisting of hydrogen and sulfur hexafluoride was passed through it. The hydrogen was dosed in a slight stoichiometric excess. The reaction took place in a range between 200 °C and 600 °C. The reaction became faster as the temperature increased. The yield was up to 76%, depending on the contact time with the catalyst.

Das ausströmende Reaktionsgas schied elementaren Schwefel in Form eines gelb bis orange-farbenen Niederschlags an den kühleren Stellen des Glasrohrs ab. Aus dem restlichen Reaktionsgas konnte wasserfreie HF mit Eiskühlung auskondensiert und als reiner Fluorwasserstoff (HF) nachgewiesen werden. The escaping reaction gas separated elemental sulphur in the form of a yellow to orange precipitate at the cooler parts of the glass tube From the remaining reaction gas, anhydrous HF could be condensed out with ice cooling and detected as pure hydrogen fluoride (HF).

Weiterhin war es möglich HF in einer Lauge (z.B. in Natron-, Kali- oder Calciumlauge) aufzufangen. Furthermore, it was possible to collect HF in a lye (e.g. in sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide).

Es wird davon ausgegangen, dass bei vollständiger Umsetzung die folgende Reaktion erfolgte: It is assumed that, upon full implementation, the following reaction occurred:

SF6 + 3 H2 -> 6 HF + 1/8 S8 SF 6 + 3 H 2 -> 6 HF + 1/8 S 8

Nicht umgesetzter Wasserstoff und Schwefelhexafluorid wurden zurückgeführt und erneut über den Katalysator geleitet. Unreacted hydrogen and sulfur hexafluoride were recycled and passed over the catalyst again.

Eine Verfolgung der Reaktion war mittels GC und GC-MS möglich. Hiermit ließ sich Schwefelwasserstoff als Zwischenprodukt nachweisen. The reaction could be monitored using GC and GC-MS. This enabled hydrogen sulfide to be detected as an intermediate product.

Auch eine Überdosierung von Wasserstoff kann zur Bildung von Schwefelwasserstoff führen, wenn der Schwefel aus dem Reaktionsgemisch nicht rechtzeitig abgeschieden wird, bzw. das Reaktionsgemisch nicht schnell genug abgekühlt wird. An overdose of hydrogen can also lead to the formation of hydrogen sulphide if the sulphur is not separated from the reaction mixture in time or the reaction mixture is not cooled quickly enough.

Ausführunosbeispiel 2: Implementation example 2:

Ein 25 x 500mm Glasrohr aus Quarzglas wurde mittig mit lg Katalysator bestehend aus 5% Palladium auf Aluminiumoxid befüllt und mit Quarzwolle fixiert. Anschließend wurde dieses Quarzrohr in einen Röhrenofen (Fa. Carbolite, Typ: MTF 12-25-250) eingebracht und mit einem Gasgemisch bestehend aus Wasserstoff und Kohlenstofftetrafluorid durchströmt. Der Wasserstoff wurde hierzu im leichten stöchiometrischen Überschuss dosiert. Die Reaktion fand in einem Bereich zwischen 200 °C und 600 °C statt. Mit steigender Temperatur wurde die Reaktion schneller. Die Ausbeute lag bei bis zu 83%, abhängig von der Kontaktzeit mit dem Katalysator. A 25 x 500mm quartz glass tube was filled in the middle with lg catalyst consisting of 5% palladium on aluminum oxide and fixed with quartz wool. This quartz tube was then placed in a tube furnace (Carbolite, type: MTF 12-25-250) and a gas mixture consisting of hydrogen and carbon tetrafluoride was passed through it. The hydrogen was dosed in a slight stoichiometric excess. The reaction took place in a range between 200 °C and 600 °C. As the temperature increased, the Reaction faster. The yield was up to 83%, depending on the contact time with the catalyst.

Aus dem ausströmenden Reaktionsgas wurde mit Hilfe eines Eis-Kühlers Fluorwasserstoff als Flüssigkeit abgeschieden und nachgewiesen. Hydrogen fluoride was separated as a liquid from the escaping reaction gas using an ice cooler and detected.

Weiterhin war es möglich HF in einer Lauge (z.B. in Natron-, Kali- oder Calciumlauge) aufzufangen und ionenchromatographisch nachzuweisen. Furthermore, it was possible to collect HF in a lye (e.g. in sodium, potassium or calcium lye) and to detect it by ion chromatography.

Es wird davon ausgegangen, dass bei vollständiger Umsetzung die folgende Reaktion erfolgte: It is assumed that, upon full implementation, the following reaction occurred:

CF4 + 4 H2 -> 4 HF + CH4 CF4 + 4 H 2 -> 4 HF + CH4

Nicht umgesetztes Tetrafluormethan und Wasserstoff können zurückgeführt und erneut über den Katalysator geleitet werden. Unreacted tetrafluoromethane and hydrogen can be recycled and passed over the catalyst again.

Eine Verfolgung der Reaktion war mittels GC und GC-MS möglich. Hiermit ließ sich eine stufenweise Reduktion nachweisen. The reaction could be monitored using GC and GC-MS, which demonstrated a step-by-step reduction.

Ausführunosbeispiel 3: Implementation example 3:

Ein 25 x 500mm Glasrohr aus Quarzglas wurde mittig mit lg Katalysator bestehend aus 5% Platin auf Aluminiumoxid befüllt und mit Quarzwolle fixiert. Anschließend wurde dieses Quarzrohr in einen Röhrenofen (Fa. Carbolite, Typ: MTF 12-25-250) eingebracht und der Ofen langsam auf 600 °C gebracht. Nach dem der Ofen die Temperatur erreicht hat, wurde dieser mit einem Gasgemisch bestehend aus Wasserstoff und Sulfurylfluorid in einem Verhältnis von 1 :3 durchströmt. An kühleren Stellen des Röhrenofens kann die Abscheidung von elementarem Schwefel beobachtet werden. Aus dem ausströmenden Reaktionsgas wurde mit Hilfe eines Eis-Kühlers Fluorwasserstoff, sowie Wasser als Flüssigkeit abgeschieden und nachgewiesen. A 25 x 500 mm quartz glass tube was filled in the middle with lg catalyst consisting of 5% platinum on aluminum oxide and fixed with quartz wool. This quartz tube was then placed in a tube furnace (Carbolite, type: MTF 12-25-250) and the furnace slowly heated to 600 °C. After the furnace had reached this temperature, a gas mixture consisting of hydrogen and sulfuryl fluoride in a ratio of 1:3 was passed through it. The deposition of elemental sulfur can be observed in cooler areas of the tube furnace. Hydrogen fluoride and water as a liquid were separated and detected from the escaping reaction gas using an ice cooler.

Es wird davon ausgegangen, dass bei vollständiger Umsetzung die folgende Reaktion erfolgte: It is assumed that, upon full implementation, the following reaction occurred:

SO2F2 + 4 H2 -> 2 HF + 1/8 S8 + 2 H2O SO2F2 + 4 H 2 -> 2 HF + 1/8 S 8 + 2 H2O

Eine Verfolgung der Reaktion war mittels GC und GC-MS möglich. Hiermit ließ sich eine stufenweise Reduktion nachweisen, welche wie folgend beschrieben werden kann: The reaction was monitored using GC and GC-MS. This enabled a step-by-step reduction to be demonstrated, which can be described as follows:

SO2F2 + H2 -> 2 HF + SO2 SO2F2 + H 2 -> 2HF + SO2

SO2 + 2 H2 -> 2 H2O + 1/8 S8 SO2 + 2 H 2 -> 2 H2O + 1/8 S 8

Nicht umgesetztes Sulfurylfluorid und Wasserstoff können zurückgeführt und erneut über den Katalysator geleitet werden. Unreacted sulfuryl fluoride and hydrogen can be recycled and passed over the catalyst again.

Ausführunosbeispiel 4: Implementation example 4:

Ein 25 x 500mm Glasrohr aus Quarzglas wurde mittig mit lg Katalysator bestehend aus 5% Platin auf Aluminiumoxid befüllt und mit Quarzwolle fixiert. Anschließend wurde dieses Quarzrohr in einen Röhrenofen (Fa. Carbolite, Typ: MTF 12-25-250) eingebracht und der Ofen langsam auf 800 °C gebracht. Nach dem der Ofen die Temperatur erreicht hat, wurde dieser mit einem Gasgemisch bestehend aus Wasserstoff und Sulfurylfluorid in einem Verhältnis von 3: 1 durchströmt. A 25 x 500 mm quartz glass tube was filled in the middle with lg catalyst consisting of 5% platinum on aluminum oxide and fixed with quartz wool. This quartz tube was then placed in a tube furnace (Carbolite, type: MTF 12-25-250) and the furnace slowly heated to 800 °C. After the furnace had reached this temperature, it was flowed through with a gas mixture consisting of hydrogen and sulfuryl fluoride in a ratio of 3:1.

Aus dem ausströmenden Reaktionsgas wurde mit Hilfe eines Eis-Kühlers Fluorwasserstoff, sowie Wasser als Flüssigkeit abgeschieden und nachgewiesen. Es wird davon ausgegangen, dass bei vollständiger Umsetzung die folgende Reaktion erfolgte: Hydrogen fluoride and water as a liquid were separated and detected from the escaping reaction gas using an ice cooler. It is assumed that, upon full implementation, the following reaction occurred:

SO2F2 + 4 H2 -> 2 HF + H2S + 2 H2O SO2F2 + 4 H2 -> 2 HF + H2S + 2 H2O

Eine Verfolgung der Reaktion war mittels GC und GC-MS möglich. Hiermit ließ sich eine stufenweise Reduktion nachweisen, wobei davon ausgegangen wird, dass analoge Schritte zu Ausführungsbeispiel 3, mit dem Zusatz der Schwefelwasserstoffbildung (vermutlich aus dem elementaren Schwefel), durchlaufen werden. The reaction could be monitored using GC and GC-MS. This made it possible to demonstrate a step-by-step reduction, assuming that analogous steps to Example 3 were carried out, with the addition of hydrogen sulfide formation (presumably from elemental sulfur).

Claims

Patentansprüche Patent claims 1. Verfahren zur Dehalogenierung von anorganischen Nichtmetall-Halogenverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass man die anorganische Nichtmetall-Halogenverbindung in Gegenwart eines Katalysators mit elementarem Wasserstoff in Kontakt bringt, wobei der Katalysator ein Metallkatalysator ist. 1. A process for the dehalogenation of inorganic non-metal halogen compounds, characterized in that the inorganic non-metal halogen compound is brought into contact with elemental hydrogen in the presence of a catalyst, wherein the catalyst is a metal catalyst. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Nichtmetall-Halogenverbindung mindestens ein Sauerstoffatom aufweist. 2. Process according to claim 1, characterized in that the inorganic non-metal halogen compound has at least one oxygen atom. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallkatalysator Metalle in gediegenem Zustand, in Form von Legierungen und in Form von reinen und gemischten Metallverbindungen und Oxiden verwendet werden, wobei das Metall/die Metalle ausgewählt sind aus Pt, Pd, Ni, Co, Rh, Ir, Ag und/oder Au und solche, deren Oberflächen und oder Passivierungsschichten Lewis-Acide Eigenschaften besitzen. 3. Process according to claim 1 or 2, characterized in that metals in the native state, in the form of alloys and in the form of pure and mixed metal compounds and oxides are used as metal catalyst, wherein the metal/metals are selected from Pt, Pd, Ni, Co, Rh, Ir, Ag and/or Au and those whose surfaces and/or passivation layers have Lewis acid properties. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ausgewählt ist aus Pt, Pd, Ni, Ag, Co, Rh, Ir und/oder Au, insbesondere aus Pt und/oder Pd und/oder Ni. 4. The method according to claim 3, characterized in that the catalyst is selected from Pt, Pd, Ni, Ag, Co, Rh, Ir and/or Au, in particular from Pt and/or Pd and/or Ni. 5. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in Kontakt bringen bei einer Temperatur im Bereich von 200 °C bis 800 °C, insbesondere von 400 °C bis 600 °C erfolgt. 5. Process according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the contacting takes place at a temperature in the range from 200 °C to 800 °C, in particular from 400 °C to 600 °C. 6. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator auf einen Träger, insbesondere Aluminiumoxid, aufgebracht wird. 6. Process according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the catalyst is applied to a support, in particular aluminum oxide. 7. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Verfahren zur Defluorierung von anorganische Nichtmetall-Fluorverbindung ist. 7. Process according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that it is a process for the defluorination of inorganic non-metal fluorine compounds. 8. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7. Dadurch gekennzeichnet, dass es ein Verfahren zur Defluorierung von anorganische Nichtmetall-Fluorverbindung ist und die anorganische Nichtmetall-Fluorverbindung bevorzugt mindestens ein Sauerstoffatom aufweist. 8. Process according to at least one of claims 1 to 7. Characterized in that it is a process for the defluorination of inorganic non-metal fluorine compound and the inorganic non-metal fluorine compound preferably has at least one oxygen atom. 9. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Nichtmetall aus gewählt ist aus Phosphor, Schwefel, Bor, Kohlenstoff, Selen, Silizium oder Phosphor, bevorzugt ausgewählt aus Schwefel, Phosphor, Bor, Silizium oder Kohlenstoff, besonders bevorzugt ausgewählt aus Schwefel, Kohlenstoff oder Phosphor und insbesondere bevorzugt ausgewählt aus Schwefel oder Phosphor ist. 9. The method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the non-metal is selected from phosphorus, sulfur, boron, carbon, selenium, silicon or phosphorus, preferably selected from sulfur, phosphorus, boron, silicon or carbon, particularly preferably selected from sulfur, carbon or phosphorus and especially preferably selected from sulfur or phosphorus. 10. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Nichtmetall Halogenverbindung und Wasserstoff gasförmig über den Katalysator geleitet werden. 10. Process according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the inorganic non-metal halogen compound and hydrogen are passed in gaseous form over the catalyst. 11. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff als nascierender Wasserstoff bereitgestellt wird. 11. The method according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the hydrogen is provided as nascent hydrogen. 12. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das in Kontakt bringen in einem Lösungsmittel erfolgt. 12. The method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the contacting takes place in a solvent. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel ausgewählt ist aus Schwefelsäure und anderen Mineral- und Carbonsäuren, Alkanen, Halogenalkanen, Aromatischen Lösungsmitteln, Alkoholen, Ethern und/oder Carbonaten. 13. The method according to claim 12, characterized in that the solvent is selected from sulfuric acid and other mineral and carboxylic acids, alkanes, halogenalkanes, aromatic solvents, alcohols, ethers and/or carbonates.
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