Способ получения полисульфидов натрия

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (И). 12918 Р С 01 В 17 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСН Ю Ф(71) Киевский автомобильно-дорожный институт им, 60-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) (57) 1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИСУЛЬФИДОВ НАТРИЯ путем взаимодействия предварительно диспергированного расплавленного натрия с элементарной серой при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса, расплав натрия с температурой 120 в 2 С вводят со скоростью 0,01 - 0,03 мл/с в расплав серы с температурой 250 в 35 С.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что серу предварительно нагревают в среде инертного газа,45 50 Изобретение относится к неорганическому синтезу сульфидных материалов, предназначенных для использования в качествекатодных материалов во вторичных источниках тока, в частности к способу получения полисульфидов натрия.Известен способ получения полисульфидов натрия путем сплавления сульфида натрия с серой 1.Недостатки способа в , низкая скоростьвзаимодействия компонентов и недостаточновысокая чистота получаемых соединений.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения полисульфи.дов натрия, включающий прямое взаимодействие элементарных натрия и серы при повышенных температурах. Согласно известному способу натрий расплавляют в органическом растворителе (бензол, толуол),нагреванием последнего до кипения. Послечего расплавленный металл с помощью мешалки диспергируют на мелкис капли идобавляют к нему небольшими порциямисеру. Полученный продукт освобождают отрастворителя отгонкой под вакуумом, фильтруют в расплавленном состоянии через стеклянный фильтр и снова переплавляют. Весьпроцесс занимает 20 - 30 ч 2.Недостатками способа являются длительность процесса и сложность его за счетбольшого числа операций, использованиетоксичных и взрывоопасных растворителей.Цель изобретения - интенсификация иупрощение процесса.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу получения полисульфидов натрия путем взаимодействия предварительно диспергированного расплавленногонатрия с элементарной серой при повышенной температуре, расплав натрия с температурой 120 в 2 С вводят со скоростью0,01 - 0,03 мл/с в раен.,д серы с температурой 250 - 350 С,Серу предварительно нагревают в средеинертного газа,Нижний предел нагрева нагрия до 120 С обусловлен необходимостью гарантированного поддержания температуры натрия вышего его точки плавления (98 С), а верхний - 200 С, необходимостью предотвращения взаимодействпя натрия с кварцевым стеклом, в котором он содержится, и последующего разрушения делительного устройства. Нижний предел нагрева расплавленной серы до 250 С обусловлен тем, что при более низких температурах сера обладает значительно более высокой вязкостью, что препятствует интенсивному перемешиванию при реакции, я значит, снижает скорость процесса. Кроме того, при более низких температурах образующийся полисульфид может находиться в твердом состоянии, что приводит к неравномерности состава про 5 10 15 20 25 зо 35 40 дукта. Верхний предел нагрева расплавленной серы до 350 С обусловлен тем, что при более высоких температурах резко возрастает упругость паров серы, а следовательно, скорость ее испарения. Это приводит к частичным потерям серы, нестабильности состава продукта, а также к возможной блокировке делительного устройства образующимся сульфидом натрия.Скорость введения жидкого натрия по нижнему пределу(0,01 мл/с)ограничена необходимостью достаточно интенсивного протекания процесса взаимодействия реагентов с тем, чтобы значительная часть тепла, выделяющегося при реакции, утилизировалась с целью поддержания рабочей. температуры в зоне реакции. Скорость введения натрия по верхнему пределу(0,03 мл/с) выбирают, исходя из того, что при превышении указанной скорости процесс начинает идти столь интенсивно, что это приводит к перегреву зоны реакции свыше 350 С, а также к значительным локальным перегревам, что приводит к выбросу части непрореагировавшего натрия из зоны реакции на стенки реактора.Взаимодействие натрия с серой при 250- 350 С позволяет получать полисульфид натрия в расплавленном состоянии, что позволяет ион жать блокировки капель натрия твердым продуктом и значительно увеличить скорость реакции взаимодействия, а значи и интенсивность всего процесса. Введение расплавленного натрия через делительное устройство позволяет очищать его от примесей окислов и гидроокисей, которые всегда имеются на его поверхности, а следовательно, получать полисульфид более высокой степени чистоты. Этому способствует и отсутствие в предлагаемом способе органического растворителя, поскольку полисульфид натрия получается свободным от продуктов взаимодействия натрия с растворителем, в частности углерода; карбидов натрия и др. Кроме того, уменьшаются загрязнение окружающей среды токсичными органическими растворителями и взрывоопасность производства.Предлагаемый способ осуществляется на установке, включающей делительное устройство из кварцевого стекла с затвором для дозирования жидкого натрия. Делительное устройство с помощью переходной кварцевой трубы и ре.:пновой пробки ;диняется с реактором из кварцевого стекла, в который помещается стакан из кварцевого стекла с серой. Нагрев системы осуществляют с помощью двухсекционной электрической печи с авт номной регулировкой силы тока в каждой из секций.Пример 1. В делительное устройство высотой 250 мм и диаметром 45 мм с капилляром, внутренним диаметром до 1 мм, загружают 46 г натрия, а в нижний реактор1129186 Составитель Б, Нирша Редактор Т. Парфенова Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов Тираж 463 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская иаб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4(стакан высотой 200 мм и диаметром 45 мм) 96 г серы. Реактор и делительное устройство вакуумируют, заполняют аргоном, помешают в электрическую двухсекционную печь. Реактор с серой в стакане нагревают до 250 С, делительное устройство с натрием - до 120 С, С помощью затвора и системы прокачки расплавленный натрий продавливают в жидкую серу со скоростью 0,01 мл/с. Момент реакции фиксируют по яркой вспышке в нижней части реактора, Процесс проводят в течение 1,5 ч. После окончания синтеза реактор извлекают из печи и охлаждают до комнатной температуры без принудительного охлаждения. После охлаждения разъединяют делительное устройство и реактор, извлекают стакан с полисульфидом, Масса полученного продукта составляет 140 г. Он представляет собой плавленную массу равномерного желтого цвета, без вкраплений; весьма хрупок, легко раскалывается при ударе на куски20 неодинаковых размеров и формы. Обладает запахом сероводорода, весьма гигроскопичен.Пример 2, Процесс производят в той же последовательности, что и в примере 1. Загружают в делительное устройство около 46 г натрия и в стакан - 96 г серы, затем делительное устройство нагревают до 200 С, а реактор с серой - до 350 С. Расплавленный натрий со скоростью 0,03 мл/с пропускают в жидкую серу. Процесс продолжается в течение 30 мин. Полученный продукт массой в 130 г, в целом, аналогичен описанному в примере 1, но несколько менее хрупок.Пример 3. Процесс производят в той же последовательности, что и в примере 1. Загружают в делительное устройство 46 г натрия и в стакан - 96 г серы, затем делительное устройство нагревают до 160 С, а реактор с серой - до 300 С. Расплавленный натрий пропускают со, скоростью 0,02 мл/с в жидкую серу, Процесс продолжается в течение 1 ч. Полученный продукт массой в 136 г в целом, аналогичен описанному в примере,1. Таким образом, предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс получения полисульфидов натрия за счет снижения времени проведения процесса с 20 - 30 до 0,5 - 1,5 ч.