Способ получения углеродистого материала, содержащего фторид щелочного металла

 

Изобретение относится к способам получения углеродистого материала, содержащего фторид щелочного металла, используемого в различных областях химической технологии. Цель - удешевление продукта при сохранении конверсии щелочного металла и исключения взрывоопасности процесса. Сущность способа заключается в том, что соединение внедрения в углерод щелочного металла обрабатывают в потоке газообразного фтористого водорода или перфторпропена в среде инертного газа при постепенном повышении температуры обрабатываемого материала от 150-250 до 400-450°С. Конверсия щелочного металла составляет 99%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 С 01 В 31/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4720275/26 (22) 19.07.89 (46) 07.04.92. Бюл. М 13 (71) Научно-производственное объединение

"Государственный институт прикладной химии (72) Г.А.Дронов, Т,П.Чистова, Е.И.Антонова, Г.Н.Шнитков, В.Б.Животков, В.И.Козлов и И.Л.Серушкин (53) 661.666.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1289818, кл. С 01 В 31/00, 1984. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДИСТОГО МАТЕPИАЛА, СОДЕРЖАЩЕГО ФТОРИД ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при получении углеродистого материала, содержащего фторид щелочного металла, который можно применять как фторирующий агент в реакциях органического синтеза, катализатор основного характера, добавку к флюсам в сварочном производстве и металлургии.

Известен способ получения соединения графита с фторидом щелочного металла, заключающийся в перемешивании порошка графита со щелочным металлом до образования соединения формуль СПМ, где М— щелочной металл, п = 8,10,12,24,36,48,60, с последующей обработкой его жидкими перфторорганическими соединениями в среде инертного газа. В качестве перфторорганических соединений используют перфторированные амины, перфторгептан, (57) Изобретение относится к способам получения углеродистого материала, содержащего фторид щелочного металла, используемого в различных областях химической технологии. Цель — удешевление продукта при сохранении конверсии щелочного металла и исключения вэрывоопасности процесса. Сущность способа заключается в том, что соединение внедрения в углерод щелочного металла обрабатывают в потоке газообразного фтористого водорода или перфторпропена в среде инертного газа при постепенном повышении температуры обрабатываемого материала от 150 — 250 до 400 — 450 С, Конверсия щелочного металла составляет 99%. 1 табл. перфторциклогексан и перфтордибутиловый эфир.

Однако сложность проведения процесса связана с трудностью организации смешения реагентов и отвода тепла из зоны реакции, кроме того, используют труднодоступные и дорогостоящие реагенты, Процесс взрывоопасен из-за возможности накопления больших количеств непрореагировавших жидких фторуглеродов в реакционной зоне с последующим быстрым взаимодействием.

Целью изобретения является удешевление продукта при сохранении конверсии щелочного металла и исключения взрывоопасности процесса.

Процесс фторирования осуществляется путем пропускания газообразного фтористого водорода или перфторпропена в смеси с инертным газом (гелий, аргон) через слой

1724571

20 инертным газом, обеспечения хорошего контакта реагентов, высокой скорости про- 25 цесса, полноты превращения фторирующе30

55 порошкообразного углеродистого материала, представляющего собой интеркаляционное соединение углерода и щелочного металла общей формулы С,М. В начале процесса температуру в слое углеродистого материала поддерживают в интервале

150 — 250 С. При более низкой температуре наблюдается проскок фторирующего агента через слой щелочного интеркалята. В конце процесса для завершения процесса фторирования щелочного металла температуру следует повысить до 400 — 450 С и пропустить небольшой (5 — 10 ) избыток фторирующего агента по сравнению со стехиометрией, Это позволяет получить конверсию щелочного металла более 99 .

Проведение процесса при температуре выше 450 С нецелесообразно.

Осуществление процесса фторирования соединений С,М описанным способом позволяет повысить эффективность процесса путем организации съема тепла реакции го реагента, высокой степени конверсии щелочного металла. Это позволяет упростить и удешевить технологию, так как процесс фторирования соединений СлМ до

CnMF становится непрерывным, легко контролируемым и управляемым, Процесс фторирования угдеродистого материала, содержащего щелочной металл, является новым и малоизученным. При фторировании неорганических соединений в качестве фторирующего реагента широко используют фтористый водород, однако применение его для фторирования интеркаляционных соединений типа СпМ является неочевидным из-за возможного взаимодействия с примесями, содержащимися в исходном веществе: М О, МОН, М СОз, в результате реакции с которыми может образоваться вода, которая реагирует с интеркалиброванным щелочным металлом, Кроме того, неизвестны условия проведения такого процесса. Для обеспечения технологически приемлемой скорости реакции HF со щелочным интеркалятом необходим нагрев углеродистого материала до 150 С.

Что касается перфторпропена, то он в качестве фторирующего агента ранее не применялся. Выбор в качестве фторирующего агента для данного процесса перфторпропена обусловлен высокой реакционной способностью этого соединения, доступной сырьевой базой и отсутствием отходов производства, так как при

50 реакции перфторпропена с СлМ не образуется газообразных, жидких или твердых побочных продуктов.

При использовании предлагаемых фторирующих агентов найдены условия проведения фторирования, позволяющие получить конверсию щелочного металла более 99 .

Пример 1. Фторирование соединения

CnNa перфторпропеном.

В герметичный цилиндрический реактор (диаметр d = 7,9 см) с мешалкой и электрообогревом в инертной атмосфере (аргон, гелий) загружают 310 г CnNa, содержащего

26 мас. Na, Затем при комнатной температуре подают 60 смесь перфторпропена (CaFe) с гелием со скоростью 5-8 л/ч. По мере прохождения реакции наблюдается подъем температуры до 150 — 200" С, После прекращения подъема температуры включают электрообогрев и последующее фторирование проводят при 200 — 250 С. B конце процесса, когда пропущено около 80 от нужного по стехиометрии количества перфторпропена, температуру увеличивают до

450 С, Фторирующий реагент пропускают в .

10 -ном избытке от стехиометрии. Из реактора после полного его охлаждения выгружают 380 г углеродистого материала, содержащего 38 мас. фторида натрия, .

Конверсия натрия составляет более

99 .

Пример 2. Фторирование соединения

CnNa фтористым водородом, В вертикальную трубу из нержавеющей стали (d = 3,6 см) загружают 34 г С4дйа.

Загруженный реактор помещают в электропечь, B баллон с жидким фтористым водородом подают гелий (аргон), После установки нужного расхода фтористого водорода (GHF =5,9 г/ч) при 150 С подают смесь гелия с фтористым водородом через реактор, при этом наблюдается подъем температуры до 200 С, После прекращения подъема температуры увеличивают электрообогрев и последующее фторирование ведут при 200 — 250 С, В конце процесса, когда пропущена половина необходимого по стехиометрии количества фтористого водорода, температуру увеличивают до 450 С.

Фтористый водород пропускают в 10 -ном избытке от стехиометрии. После охлаждения из реактора выгружают 41 г углеродистого материала, содержащего 42 мас. фторида натрия. Конверсия натрия составляет более

99, Условия фторирования соединений включения углерода и щелочных металлов

С М приведены в таблице, 1724571

20

Редактор Н. Рогулич Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко

Заказ 1145 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Способ получения углеродистого материала, содержащего фторид щелочного металла, включающий обработку соединения внедрения в углерод щелочного металла 5 фторирующим агентом в среде инертного газа, отличающийся тем, что, с целью удешевления продукта при сохранении конверсии щелочного металла и исключе10 ния взрывоопасности процесса, в качестве фторирующего агента используют газообразный фтористый водород или перфторпропен и обработку ведут в потоке фторирующего агента при постепенном подьеме температуры обрабатываемого материала до 400-450 С, причем в случае использования фтористого .водорода его подачу начинают при 150-250 С.