Способ получения углеродистого материала, содержащего фторид щелочного металла

, 1724571 В 31/О 1)5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН В ИДЕТЕЛ ЬСТВ К АВТОРСКО ьединение ладной хи.Антонов.Козлов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство ССВ 1289818, кл, С 01 В 31/00, 19(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДИСТОГО МАТЕРИАЛА, 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 формулы 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 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 990/ 1 табл. перфторциклогексан и перфтордибутиловый эфир,Однако сложность проведения процес- д са связана с трудностью организации смешения реагентов и отвода тепла из зоны реакции, кроме того, используют труднодоступные и дорогостоящие реагенты, Про- Фь цесс взрывоопасен из-за возможности накопления больших количеств непрореаги- с ровавших жидких фторуглеродов в реакци- а анной зоне с последующим быстрым взаимодействием.Целью изобретения является удешевление продукта при сохранении конверсиищелочного металла и исключения взрывоопасности процесса.Процесс фторирования осуществляется путем пропускания газообразного фтористого водорода или перфторпропена в смеси с инертным газом (гелий, аргон) через слой20 инертным газом, обеспечения хорошегоконтакта реагентов, высокой скорости процесса, полноты превращения фторирующе 30 35 порошкообразного углеродистого материала, представляющего собой интеркаляционное соединение углерода и щелочного металла общей формулы С,М. В начале процесса температурув 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 доСМР 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 СМ является неочевидным из-за возможного взаимодействия с примесями, содержащимися в исходном веществе: М 20, МОН, М 2 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 НР со щелочным интеркалятом необходим нагрев углеродистого материаладо 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 5 10 15 40 45 50 реакции перфторпропена с СлМ не образуется газообразных, жидких или твердых побочных продуктов,При использовании предлагаемых фторирующих агентов найдены условия проведения фторирования, позволяющиеполучить конверсию щелочного металла более 99%.П р и м е р 1, фторирование соединенияСп Ма перфторпропеном.В герметичный цилиндрический реактор (диаметр б = 7,9 см) с мешалкой и электрообогревом в инертной атмосфере (аргон,гелий) загружают 310 г Спйа, содержащего26 мас,% йа, Затем при комнатной температуре подают 60% смесь перфторпропена(СзРв) с гелием со скоростью 5-8 л/ч. Помере прохождения реакции наблюдаетсяподъем температуры до 150 - 200" С, Послепрекращения подъема температуры включают электрообогрев и последующее фторирование проводят при 200 - 250 С. В концепроцесса, когда пропущено около 80% отнужного по стехиометрии количества перфторпропена, температуру увеличивают до450 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 более99%.П р и м е р 2. Фторирование соединенияСНа фтористым водородом,В вертикальную трубу из нержавеющейстали (о = 3,6 см) загружают 34 г С 4 дйа.Загруженный реактор помещают в электропечь, В баллон с жидким фтористым водородом подают гелий (аргон), Послеустановки нужного расхода фтористого водорода (Онр =5,9 г/ч) при 150 С подаютсмесь гелия с фтористым водородом черезреактор, при этом наблюдается подъем температуры до 200 С, После прекращенияподъема температуры увеличивают электрообогрев и последующее фторирование ведут при 200 - 250 С, В конце процесса, когдапропущена половина необходимого по стехиометрии количества фтористого водорода, температуру увеличивают до 450 С.Фтористый водород пропускают в 10%-номизбытке от стехиометрии. После охлаждения из реактора выгружают 41 г углеродистого материала, содержащего 42 мас.%фторида натрия.Конверсия натрия составляет более99%,Условия фторирования соединенийвключения углерода и щелочных металловС,М приведены в таблице,1724571 15 20 25 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, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретенияСпособ получения углеродистого материала, содержащего фторид щелочного металла, включающий обработку соединения внедрения в углерод щелочного металла 5 фторирующим агентом в среде инертного газа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью удешевления продукта при сохранении конверсии щелочного металла и исключе 10 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.