Procedimiento de fabricación de P4O6.

Un procedimiento de producción de P4O6 haciendo reaccionar oxígeno,

o una mezcla de oxígeno y un gasinerte, con fósforo gaseoso o líquido en una relación molar de fósforo (P4) a oxígeno (O2) de 1:2,7 a 1:3,3 paragenerar el producto de reacción en una unidad de reacción, manteniendo el producto de reacción obtenido en dichaunidad de reacción a una temperatura promedio en el intervalo de 1600 y 2000 ºK eliminando el calor creado por lareacción exotérmica de fósforo y oxígeno y manteniendo un tiempo de residencia de al menos 1 segundo delproducto de reacción que atraviesa la unidad de reacción, dirigiendo después el producto de reacción a una o másunidades de desactivación donde se desactiva a una temperatura por debajo de 700 ºK.

Procedimiento de fabricación de P4O6

La invención se refiere a un procedimiento de fabricación de óxido de fósforo (III) con la fórmula empírica P4O6, realizada por la reacción de fósforo y oxígeno en la que el producto de reacción obtenida está en forma esencialmente pura y adicionalmente, a un producto que contiene P4O6 de pureza alta que puede elaborarse por este procedimiento por este procedimiento y es adecuado como un material básico, término que incluye su uso como un material de partida, materia prima e intermedio, en la elaboración de compuestos de fósforo (III) , una clase de productos químicos industrialmente importantes. El término "P4O6" como se usa en el presente documento se desea para abarcar todas las fórmulas usadas convencionalmente para óxidos de fósforo (III) como P2O3 (trióxido de fósforo) .

P4O6 no se ha preparado anteriormente en una escala comercial y aunque ya se ha propuesto no se ha usado comercialmente, por ejemplo como un material básico para la elaboración de compuestos de fósforo (III) orgánicos. En lugar de usar P4O6 como una materia prima, tales productos químicos se han elaborado usualmente empezando a partir de tricloruro de fósforo (PCl3) . Sin embargo, la aplicación de PCl3 tiene diversas desventajas. Ello requiere el uso de una gran cantidad de cloro para reaccionar con el fósforo blanco. PCl3 contiene solamente el 22, 7 por ciento en peso de fósforo y además, los intermedios y productos finales a elaborarse a partir de PCl3, usualmente no contienen cloro. Consecuentemente el cloro se libera en forma de cantidades considerables de subproductos no deseados, incluyendo a menudo ácido clorhídrico, para separarse en etapas de procedimientos complejas y caras. Las circunstancias locales pueden permitir venta como subproducto de valor bajo, pero el desecho es necesario en muchos casos.

Alternativamente a PCl3, ácido fosforoso, H3PO3, se puede usar como el material básico en un número de procedimientos de producción, permitiendo así parte de los efectos adversos asociados con PCl3. Sin embargo, H3PO3 se elabora también comercialmente a partir de PCl3, por hidrólisis, lo que implica que aparecerán las desventajas asociadas con la presencia de cloro, solamente en una fase diferente en la cadena de producción. Además, H3PO3 tiene el inconveniente de mostrar una reactividad marcadamente diferente comparada con PCl3.

El uso de su anhídrido correspondiente, P4O6, no mostraría dichas desventajas que permitirían usarlo como tal material básico en un intervalo más amplio de química. Adicionalmente, su contenido en fósforo es marcadamente más alto que aquel de PCl3 o H3PO3, elaborándolos en la fuente más concentrada de fósforo trivalente y así sería el material básico más valioso y adecuado en síntesis química.

El procedimiento para fabricar P4O6 se lleva a cabo comúnmente por reacción directa de fósforo blanco y oxígeno en cantidades estequiométricas. La mezcla de reacción se generó en una llama que sin enfriamiento puede alcanzar temperaturas de hasta 6000 ºK. Se sabe que P4O6 es inestable y se descompone a temperaturas por encima de 700 ºK, formando óxidos indeseados de fósforo (óxidos de P (III/V) mezclados y subóxidos de fósforo) y fósforos elementales. Por lo tanto, muchas propuestas se elaboran como para desactivar y enfriar la mezcla de reacción obtenida inmediata y efectivamente, para evitar descomposición y para obtener un producto de alto rendimiento y pureza.

El procedimiento para fabricar P4O6 como se describe en el documento DD 216516 A1 comprende etapas de combinar los reactivos, fósforos evaporados y una mezcla de oxígeno-gas inerte, en una boquilla de mezcla. La reacción tiene lugar en un reactor que genera una mezcla de óxidos de fósforo a una temperatura entre 2000 y 6000 ºK dependiendo de la cantidad de gas inerte usado. La mezcla de reacción atraviesa el reactor después de un tiempo de residencia muy corto que no excede de 0, 005 segundos. La mezcla de reacción se enfría rápidamente a partir de ese intervalo de temperatura por debajo de 300 ºK en tres etapas evitando la descomposición de la mezcla de reacción. En una primera etapa de enfriamiento el producto de reacción se enfría rápidamente desde ese intervalo de temperaturas hasta una temperatura entre 1600-1200 ºK aplicando enfriamiento indirecto. Esa primera etapa de enfriamiento se lleva a cabo en un reactor a una velocidad de 0, 1 * 106 a 10 * 106 ºKs-1. Después de abandonar el reactor la mezcla de reacción se enfría rápidamente adicionalmente en una segunda etapa de reacción inmediatamente después de la primera etapa de reacción. Por la presente se emplea la misma velocidad de enfriamiento alta según se usa en la primera etapa de enfriamiento, pero esta vez añadiendo grandes cantidades de gas inerte a la mezcla de reacción, a una temperatura de aproximadamente 700 ºK. Finalmente en una tercera etapa de enfriamiento la mezcla de reacción se enfría y condensa a por debajo de 300 ºK, por ejemplo añadiendo P4O6 líquido o mezcla de reacción líquida. La mezcla de reacción se purifica después, por ejemplo por destilación.

El procedimiento para fabricar P4O6 según se propone por el documento DD 292213 A5 usa el mismo principio que se menciona en el documento DD 216516 A1, haciendo reaccionar fósforo gaseoso y oxígeno en un reactor, pero usa etapas de enfriamiento modificadas. Primero, el enfriamiento indirecto disminuye la temperatura de la mezcla de reacción gaseosa a 1000-750 ºK. En la segunda etapa de enfriamiento el producto de reacción se condensa añadiendo líquido P4O6 o mezcla de reacción líquida como refrigerante.

Además el documento DD 292637 A5 revela un procedimiento para fabricar P4O6 haciendo reaccionar fósforo y oxígeno en una mezcla con nitrógeno en una cámara de reacción tubular. El producto de reacción obtenido por este procedimiento tiene un contenido inferior de óxidos de fósforo indeseados. Esto se logra usando un segmento tubular específicamente diseñado que tiene por objetivo mezclar la corriente gaseosa. Este segmento se sitúa entre la cámara de reacción tubular y una unidad desactivadora. La sección transversal interna del segmento tubular es más pequeña que la sección transversal interna de la cámara de reacción tubular. El producto de reacción que deja la cámara de reacción con una temperatura entre 2200 y 1600 ºK se suministra dentro del segmento tubular. Debido a ese diseño específico del segmento tubular la temperatura del producto de reacción distribuida sobre la sección transversal del segmento tubular llega a ser más homogénea antes de que ello entre en la unidad de desactivación.

El procedimiento para fabricar P4O6 de la técnica anterior no conduce a un producto adecuado como un material básico para fabricar comercialmente compuestos de fósforo (III) orgánico, debido a que P4O6 no se obtiene en calidad suficiente, en vista de su contenido alto de fósforo elemental (P4) disuelto en P4O6. P4O6 es un líquido a temperatura ambiente y cuando se elabora de acuerdo con los procedimientos conocidos ello contiene fósforo elemental hasta la solubilidad máxima de ese subproducto. Tal contenido de fósforo elemental corresponde generalmente a su máximo grado de saturación y puede ser hasta el 10 por ciento (documento DD 116457 A1; documento DD 216465 A1) . El documento DE 1172 241 B revela un procedimiento para fabricar P4O6 con un contenido en fósforo entre el 1 y el 10 % con un rendimiento muy bajo, inadecuado. Especialmente fósforo es una impureza muy difícil de eliminar por destilación debido a que su punto de ebullición y su presión de vapor están relativamente cerca de aquellos de P4O6. Mientras que los procedimientos para fabricar P4O6 de la técnica anterior proponen diversos procedimientos para obtener óxido de fósforo del estado de oxidación +3 deseado con formación limitada de óxidos con diferentes estados de oxidación, no se ha revelado un procedimiento para reducir el contenido de fósforo elemental en el producto de reacción.

De acuerdo con lo anterior, el fósforo elemental permanece necesariamente en el P4O6 cuando se usa como un material básico en química derivada. Esto es de gran desventaja especialmente cuando se llevan a cabo las reacciones en medios acuosos o en medios polares diferentes. Esto conduce a la formación de una emulsión o suspensión de fósforo, debido a que P4 no es soluble en medios polares. La aparición de una emulsión o suspensión tal plantea un reto de separación importante, ya que P4 es tóxico y fitotóxico y así requiere inversiones amplias para asegurar su retirada y eliminación segura y fiable. La presencia de fósforo elemental reduce seriamente el potencial de aplicaciones económicas de... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de producción de P4O6 haciendo reaccionar oxígeno, o una mezcla de oxígeno y un gas inerte, con fósforo gaseoso o líquido en una relación molar de fósforo (P4) a oxígeno (O2) de 1:2, 7 a 1:3, 3 para generar el producto de reacción en una unidad de reacción, manteniendo el producto de reacción obtenido en dicha unidad de reacción a una temperatura promedio en el intervalo de 1600 y 2000 ºK eliminando el calor creado por la reacción exotérmica de fósforo y oxígeno y manteniendo un tiempo de residencia de al menos 1 segundo del producto de reacción que atraviesa la unidad de reacción, dirigiendo después el producto de reacción a una o más unidades de desactivación donde se desactiva a una temperatura por debajo de 700 ºK.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto de reacción comprende del 85 al 95 10 % en peso de P4O6.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el tiempo de residencia es entre 1 y 60 segundos.

4. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el tiempo de residencia es al menos 8 segundos.

5. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el tiempo de residencia se mantiene ajustando el caudal volumétrico del producto de reacción que atraviesa la unidad de reacción al volumen de la unidad de reacción.

6. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la temperatura del producto de reacción en esta unidad se mantiene a una temperatura entre 1650 a 1850 ºK.

7. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el producto de reacción se desactiva a temperatura por debajo de 350 ºK.

8. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la desactivación se lleva a cabo añadiendo producto de reacción líquido o P4O6 líquido como un refrigerante para el producto de reacción a ser desactivado.

9. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el producto de reacción se purifica de subproductos.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que los subproductos son óxidos de fósforo no deseados.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9 o 10 en el que el producto de reacción purificado comprende 30 más del 99 % en peso de P4O6.

12. P4O6, obtenible por el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 y que comprende menos del 1, 0 por ciento en peso de fósforo elemental.