DD215587A5 - INTEGRATED METHOD FOR MANUFACTURING LESS ACTIVE METALS AND HYDROCARBONS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein chemisches Verfahren, das die Herstellung von elementarem Kalium und die nachfolgende Umsetzung dieses elementaren Kaliums mit anderen Reaktanten umfasst, die verschiedene Metallerze einschliessen, wie solche von Magnesium, Blei, Kupfer, Zink, Arsen, Antimon oder Silber, um diese Metalle aus ihren natuerlich vorkommenden Formen im elementaren Zustand freizusetzen. Man kann das elementare Kalium aber auch mit Wasser umsetzen, um Kaliumhydroxid und Wasserstoff herzustellen, wobei man weiteres elementares Kalium mit dem Kaliumhydroxid umsetzt, um mehr Wasserstoff und ein thermisch instabiles Kaliumoxid herzustellen, das sich unter Bildung von Kalium und Kaliumperoxid oder Kaliumsuperoxid zersetzt. Und man kann den genannten Wasserstoff und das genannte Kalium gegebenenfalls miteinander umsetzen, um Kaliumhydrid herzustellen, um so den erzeugten Wasserstoff zu lagern oder man kann das Kaliumhydrid weiter mit Kohlenstoff umsetzen, um Kaliumacetylid herzustellen, und gegebenenfalls benutzt man weiteren Wasserstoff, um die Kohlenstoffbindungen dieser ungesaettigten Verbindungen zu saettigen, wobei man aus dem Verfahren erhaltenes Kalium oder Kaliumhydrid zum Katalysieren der Hydrierung benutzt.The invention relates to a chemical process involving the production of elemental potassium and the subsequent reaction of this elemental potassium with other reactants including various metal ores, such as those of magnesium, lead, copper, zinc, arsenic, antimony or silver, to these metals from their naturally occurring forms in the elementary state release. However, the elemental potassium may also be reacted with water to produce potassium hydroxide and hydrogen by reacting further elemental potassium with the potassium hydroxide to produce more hydrogen and a thermally unstable potassium oxide which decomposes to form potassium and potassium peroxide or potassium peroxide. And, if necessary, the aforesaid hydrogen and said potassium may be reacted with each other to produce potassium hydride so as to store the generated hydrogen, or the potassium hydride may be further reacted with carbon to produce potassium acetylide, and optionally hydrogen may be added to the carbon bonds thereof To saturate unsaturated compounds using potassium or potassium hydride obtained from the process for catalyzing the hydrogenation.
Description
Integriertes Verfahren zum Herstellen weniger aktiver Metalle und von KohlenwasserstoffenIntegrated process for producing less active metals and hydrocarbons
Die Erfindung betrifft ein chemisches Verfahren, das die Herstellung von elementarem Kalium und die nachfolgende Umsetzung dieses elementaren Kaliums mit anderen Reaktanten umfaßt, die verschiedene Metallerze einschließen, wie solche von Magnesium, Blei, Kupfer, Zink, Arsen, Antimon oder Silber, um diese Metalle aus ihren natürlich vorkommenden.Formen im elementaren Zustand freizusetzen. Man kann.das elementare Kalium aber auch mit Wasser umsetzen, um Kaliumhydroxid und Wasserstoff herzustellen, wobei man weiteres elementares Kalium mit dem Kaiiumhydroxid umsetzt, um mehr Wasserstoff und ein thermisch instabiles Kaliumoxid herzustellen, das sich unter Bildung von Kalium und Kaliumperoxid oder Kaliumsuperoxid zersetzt. Und man kann den genannten Wasserstoff und das genannte Kalium gegebenenfalls miteinander umsetzen, um Kaliumhydrid herzustellen, um so den erzeugten Wasserstoff zu lagern oder man kann das Kaliumhydrid weiter mit Kohlenstoff umsetzen, um Kaliumacetylid herzustellen, und gegebenenfalls benutzt man weiteren Wasserstoff,- um die Kohlenstoffbindungen dieser ungesättigten Verbindungen zu sättigen, wobei man aus dem Verfahren erhaltenes Kalium oder Kaliumhydrid zum Katalysieren der Hydrierung benutzt.The invention relates to a chemical process involving the production of elemental potassium and subsequent reaction of this elemental potassium with other reactants including various metal ores, such as those of magnesium, lead, copper, zinc, arsenic, antimony or silver, to these metals from their naturally occurring forms in the elemental state release. However, the elemental potassium may also be reacted with water to produce potassium hydroxide and hydrogen, by reacting further elemental potassium with the potassium hydroxide to produce more hydrogen and a thermally unstable potassium oxide which decomposes to form potassium and potassium peroxide or potassium peroxide. And, if necessary, the aforesaid hydrogen and said potassium may be reacted together to produce potassium hydride so as to store the generated hydrogen, or the potassium hydride may be further reacted with carbon to produce potassium acetylide, and optionally further hydrogen is used - the carbon bonds saturating these unsaturated compounds using potassium or potassium hydride obtained from the process to catalyze the hydrogenation.
Es gibt zahlreiche Patente über Techniken zum Herstellen von Metallen aus ihren Salzen, wobei man Wasserstoff als Nebenprodukt erhält. Im Folgenden werden nur die Druckschriften behandelt, die für die relevantesten angesehen werden.There are numerous patents on techniques for producing metals from their salts by obtaining hydrogen as a by-product. In the following, only those pamphlets are considered that are considered to be the most relevant.
Sehr grundlegend ist die US-PS 28 52 363, die ein Verfahren zum Herstellen von Kalium, Cäsium oder Rubidium durch Erhitzen eines Hydroxids dieser Metalle mit Zink in einer inerten Atmosph&re auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes des jeweiligen Alkalimetalles unter dem im Reaktor benutzten Druck und die anschließende Gewinnung des freien Alkalimetalles beschreibt. Obwohl bei diesem Verfahren auch Wasserstoff entsteht, wird doch kein Vorschlag hinsichtlich seiner Benutzung gemacht.Very basic is US-PS 28 52 363, which discloses a method for producing potassium, cesium or rubidium by heating a hydroxide of these metals with zinc in an inert atmosphere to a temperature above the boiling point of the respective alkali metal under the pressure used in the reactor describes the subsequent recovery of the free alkali metal. Although hydrogen is also produced in this process, there is no suggestion regarding its use.
Die US-PS 18 72 oil, 10 3k 320, 20 28 390 und 39 38 988 sowie die GB-PS 59 02 7k beschreiben ebenfalls Verfahren zum Herstellen von Alkalimetallen oder deren Legierungen. Keine dieser Druckschriften offenbart jedoch in irgendeiner Weise das vorliegende Verfahren.The US-PS 18 72 oil, 10 3k 320, 20 28 390 and 39 38 988 and GB-PS 59 02 7k also describe methods for producing alkali metals or their alloys. However, none of these documents discloses in any way the present method.
Ziel der. Erfindung ist die Integrierung der Herstellung von Kalium mit seiner weiteren Verwendung zum Herstellen weniger aktiver Metalle und von Kohlenwasserstoffen zur Kostenverbilligung.Goal of. The invention is the integration of the production of potassium with its further use for producing less active metals and of hydrocarbons for cost reduction.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein billiges Verfahren zum Herstellen von elementarem Kalium aus Kaliumoxiden oder -Sulfiden zu schaffen, das hohe Ausbeute ergibt·, und das bei diesem Verfahren erhaltene Kalium zum Herstellen von Karbiden, Acetyliden, Wasserstoff, Hydriden, Wasserstoffperoxid, Sauerstoff, Kaliumhydroxid, weniger aktiven Metallen, gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffen zu benutzen, um die vorgenannten Produkte und Nebenprodukte in einem integrierten Verfahren herzustellen, das ihre Herstellung zu geringeren Kosten gestattet, als dies bisher möglich war.The object of the present invention is to provide a cheap process for producing elemental potassium from potassium oxides or sulfides, which yields high yields, and the potassium obtained in this process for producing carbides, acetylides, hydrogen, hydrides, hydrogen peroxide, oxygen To use potassium hydroxide, less active metals, saturated and unsaturated hydrocarbons to produce the above products and by-products in an integrated process that allows their production at a lower cost than previously possible.
In der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, und diese Feststellung bildet die wesentliche konzeptuelle Grundlage der vorliegenden Erfindung, daß außerordentliche Verfahrens- und produktmäßige Vorteile bei der Herstellung von Kalium und anderer Metalle sowie die Bildung organischer Produkte unter Einsatz des so erhaltenen Kaliums erzielt werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können relativ geringe Temperaturen angewandt werden und man erhält hohe Ausbeuten. Weiter ist die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens stark verbessert«It has been discovered in the present invention, and this finding constitutes the essential conceptual basis of the present invention, that extraordinary process and product advantages can be achieved in the production of potassium and other metals as well as the formation of organic products using the potassium thus obtained. In the method according to the invention, relatively low temperatures can be used and high yields are obtained. Furthermore, the cost-effectiveness of the process is greatly improved «
Grundlegend beruht die Erfindung in einem integrierten Verfahren zum Herstellen von Kaliummetall aus seinem nicht-stöchiometrischen Oxid oder Sulfid und dem Benutzen dieses Metalles zum Herstellen weniger aktiver Metalle und von Kohlenwasserstoffen durch die folgenden Stufen:Basically, the invention resides in an integrated process for producing potassium metal from its non-stoichiometric oxide or sulfide and using this metal to produce less active metals and hydrocarbons through the following steps:
(i) Thermisches Zersetzen von Kaliumoxid oder -sulfid, gegebenenfalls unter vermindertem Druck, im wesentlichen unter Abwesenheit von Wasser, zu Kaliummetall und Kaliumperoxid oder(i) thermally decomposing potassium oxide or sulfide, optionally under reduced pressure, substantially in the absence of water, to potassium metal and potassium peroxide or
Kaliumsuperoxid bzw. Kaliumdisulfid und Abtrennen des Kaliummetalles von den anderen Kaliumprodukten,Potassium peroxide or potassium disulfide and separating the potassium metal from the other potassium products,
(.2.) Bereitstellen eines Teiles des in der vorherigen Stufe erhaltenen Kaliummetalles bei einer Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes im geschmolzenen oder Dampfzustand,(.2.) Providing a portion of the potassium metal obtained in the previous stage at a temperature above its melting point in the molten or vapor state,
Umsetzen dieses Kaliums mit mindestens einem Oxid oder Sulfid von Magnesiuni, Kupfer, Calcium, Silber, Blei, Zink, Antimon, Cadmium, Eisen oder Arsen oder einer Mischung der vorgenannten Metalle, um das Metall aus seinem Oxid oder Sulfid freizusetzen, undReacting this potassium with at least one oxide or sulfide of magnesium, copper, calcium, silver, lead, zinc, antimony, cadmium, iron or arsenic or a mixture of the aforementioned metals to liberate the metal from its oxide or sulfide, and
Abtrennen des so freigesetzten weniger aktiven Metalles vom restlichen Kalium oder den Kaliumverbindungen,Separating the thus liberated less active metal from the remaining potassium or the potassium compounds,
(3) Umsetzen eines anderen Teiles des in Stufe (i) erhaltenen Kaliummetalles mit Wasser, um Wasserstoff, Kaliumoxid und Kaliumhydroxid zu bilden,(3) reacting another portion of the potassium metal obtained in step (i) with water to form hydrogen, potassium oxide and potassium hydroxide,
(4) Benutzen eines Teiles des in Stufe (3) erhaltenen Wasserstoffes, um einen Kohlenwasserstoff herzustellen und zwar;(4) using a part of the hydrogen obtained in step (3) to produce a hydrocarbon, namely;
(a),durch Reduzieren des Wasserstoffes mit in Stufe (i) er/haltenero Kaliummetall bei einer Temperatur von 250 C bis 300 C, um Kaliumhydrid zu bilden,(a) by reducing the hydrogen with in step (i) he / she holding potassium metal at a temperature of 250 C to 300 C to form potassium hydride,
umsetzen des Kaliumhydrids mit Kohlenstoff, um Kaliumacetylid zu bilden,reacting the potassium hydride with carbon to form potassium acetylide,
Synthetisieren von Acetylen und KOH durch Kontaktieren des Acetylids mit Wasser undSynthesizing acetylene and KOH by contacting the acetylide with water and
Hydrieren des Acetylene mit in Stufe (3) erhaltenem Wasserstoff zu Ethen und Ethan oderHydrogenating the acetylene with hydrogen obtained in step (3) to ethene and ethane or
(b) durch Benutzen des genannten Wasserstoffes, um Kohlenstoff in Gegenwart eines Katalysators unter Bildung von Methan zu hydrieren.(b) by using said hydrogen to hydrogenate carbon in the presence of a catalyst to produce methane.
Zweckmäßig besteht der Hydrierungskatalysator aus einem Teil des in Stufe (i) erhaltenen Kaliums und liegt die Hydrierungstemperatur im Bereich von 180 C bis 36O C.Suitably, the hydrogenation catalyst consists of a part of the potassium obtained in step (i) and the hydrogenation temperature is in the range of 180 C to 36O C.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird in einer weiteren Stufe ein Teil des in Stufe (i) erhaltenen Kaliums mit Wasser behandelt, um Wasserstoff zu bilden.According to an advantageous development, in a further stage, part of the potassium obtained in step (i) is treated with water to form hydrogen.
Nach einer weiteren Ausbildung wird in einer weiteren Stufe ein Teil des in Stufe (i) erhaltenen Kaliums mit in Stufe (3.) erzeugtem Kaliumhydroxid reduziert, um so Kaliumoxid und Wasserstoff zur Wiederverwendung im Verfahren herzustellen.According to another embodiment, in a further stage, part of the potassium obtained in step (i) is reduced with potassium hydroxide produced in step (3) to produce potassium oxide and hydrogen for reuse in the process.
Vorteilhaft wird das Kaliumoxid in Stufe ,("l) unter einemAdvantageously, the potassium oxide in stage, ("l) under a
% %
Druck von etwa 133° Pa bis zum Atmosphärendruck auf eine Tem-Pressure of about 133 ° Pa to atmospheric pressure to a temperature of
o ' o '
peratur oberhalb von 350 C erhitzt.temperature above 350 C heated.
Es entspricht einer Ausführung»form des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß das in Stufe (1) hergestellte Sulfid unter vermindertem Druck auf etwa 65O C erhitzt wird, um Kaliumsulfid und Schwefel zu bilden.It is an embodiment of the process of the invention that the sulfide prepared in step (1) is heated under reduced pressure to about 65 ° C. to form potassium sulfide and sulfur.
Das gebildete Kaliumsuifid wird zweckmäßig in die Stufe (i) zurückgeführt.The potassium suicide formed is suitably recycled to the step (i).
Nach einer weiteren Ausführungsform wird das Kaliumsulfid mit Wasser umgesetzt, um Kaiiumhydroxid und Kaliumhydrosulfid zu bilden.In another embodiment, the potassium sulfide is reacted with water to form potassium hydroxide and potassium hydrosulfide.
Es ist vorteilhaft, daß der in Stufe (3) erzeugte Wasserstoff in in Stufe (i) erhaltenem geschmolzenem Kaliummetall aufgelöst wird, um ihn für spätere Verwendung im Verfahren zu lagern.It is advantageous that the hydrogen produced in step (3) is dissolved in molten potassium metal obtained in step (i) to be stored in the process for later use.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform "wird Bleisulfid mit einem Teil des in Stufe (i) erhaltenen Kaliummetalles umgesetzt, die Temperatur auf etwa 330 C erhöht und geschmolzenesIn a particular embodiment, lead sulfide is reacted with a portion of the potassium metal obtained in step (i), the temperature increased to about 330 ° C. and molten
Blei durch Abnehmen von dem auf der Oberfläche schwebenden, leichteren Material abgetrennt.Remove the lead by removing it from the lighter material floating on the surface.
Es gibt eine weitere Ausführungsform, bei der man Zinksulfid mit einem Teil des in Stufe (1) erhaltenen Kaliummetallesumsetzt, man danach die Temperatur auf etwa khO C erhöht und das Zinkmetall durch Abnehmen von dem auf der Oberfläche des Systems schwebenden Material abgetrennt wird.There is another embodiment in which zinc sulfide is reacted with part of the potassium metal obtained in step (1), then the temperature is raised to about kh0 C and the zinc metal is separated by removal from the material floating on the surface of the system.
Nach einer vorteilhaften Ausbildung wird Eisenkupferkies mit einem Teil des in Stufe (l) erhaltenen Kaliummetalles bei bei etwa 70 C umgesetzt, um Eisen und Kupfer herzustellen und dann das Eisen magnetisch vom Kupfer abgetrennt.According to an advantageous embodiment, iron-copper gravel is reacted with part of the potassium metal obtained in step (1) at about 70 C to produce iron and copper, and then the iron is magnetically separated from the copper.
Es ist auch möglich, daß Magnesiumoxid mit einem Teil des in Stufe (1) erhaltenen Kaliummetalles bei etwa 36O C umgesetzt wird und das. elementare Magnesium durch Abdestillier en des restlichen Kaliums gewonnen wird.It is also possible that magnesium oxide is reacted with part of the potassium metal obtained in step (1) at about 36 ° C. and the elemental magnesium is recovered by distilling off the residual potassium.
Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß das in Stufe (2) zu ersetzende Metall anfänglich in Sulfidform vorliegt und dieses Metall dadurch abgetrennt wird, daß man das entstandene Kalium mit oder ohne Sulfid in Wasser löst, Schwefel hinzugibt, die erhaltene Lösung unter vermindertem Druck abfiltriert und dadurch eine wasserfreie Schmelze bildet, man die Schmelze,,gegebenenfalls unter vermindertem Druck, erhitzt und dadurch Schwefel und Kaliummetall zur Wiederverwendung im Verfahren bildet»An expedient embodiment is that the metal to be replaced in step (2) is initially in sulfide form and this metal is separated by dissolving the resulting potassium with or without sulfide in water, sulfur added, the resulting solution filtered under reduced pressure and thereby forming an anhydrous melt, the melt is heated, optionally under reduced pressure, thereby forming sulfur and potassium metal for reuse in the process.
Die organischen Verbindungen, Ethan oder Methan, können mit einem Halogen in an sich bekannter Weise umgesetzt werden, um ein Alky !halogenid zu bilden, das, dann mit Natrium öder nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenem Kalium kondensiert werden kann,um Kohlenwasserstoffe zu bilden, die im Brennstoff-The organic compounds, ethane or methane, can be reacted with a halogen in a manner known per se to form an alkyl halide, which can then be condensed with sodium or potassium obtained by the process of the present invention to form hydrocarbons in the fuel
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bereich unter den Bedingungen der Wurtz-Fittig-Reaktion sieden. ', 'boiling under the conditions of the Wurtz-Fittig reaction. ','
In untergeordneten Reaktionen werden Zwischenprodukte her gestellt und in das Verfahren zurückgeführt, um zusätzliches .5 Kalium zur Wiederverwendung im Verfahren herzustellen.Subordinate reactions produce intermediates and are recycled to the process to produce additional potassium for reuse in the process.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die folgenden Reakt ionsgleichungen:The process according to the invention comprises the following reaction equations:
1. KO —— — ^ K+ 1/2 KO2 1. KO - - ^ K + 1/2 KO 2
350 C - 883 C/i33OPa350 C - 883 C / i33OPa
2. K + KOH- -»-K-O + 1/2 H0 2. K + KOH- - »- KO + 1/2 H 0
36O°C 2 2 36O ° C 2 2
2a. K + 1/2 H2O ——» KOH + 1/2 H2a. K + 1/2 H 2 O - »KOH + 1/2 H
3. K + Ι/Ζ H > KH3. K + Ι / Ζ H> KH
^ <38O°C^ <38O ° C
k. KO ————-—> 11/2 κ + 1/2 k. KO ------> 11/2 κ + 1/2
2 0 4° ' 2 0 4 ° '
5. KH + 2 C ; > KHC (in geschmolzenem K)5. KH + 2 C; > KHC (in molten K)
<38Ö°G d <38 ° G d
6. KHC2 + H2O > C2H2 + K0H 6. KHC 2 + H 2 O> C 2 H 2 + K0H
7. K+ 1/2 H2O >K20 + t/2 H2 7. K + 1/2 H 2 O> K 2 0 + t / 2 H 2
K H?K H ?
8. C H9 + H —> C_H. ^-^ C0H.8. CH 9 + H -> C_H. ^ - ^ C 0 H.
22 2 <65°C 2 4 <65°C 2 6 22 2 <65 ° C 2 4 <65 ° C 2 6
9. KO2-- — —^> K2 + O9. KO 2 - - - ^> K 2 + O
22 653 C - 883 C 22 653 C - 883 C
9a. 2 KO —V K_0_ + O0 9a. 2 KO -V K_0_ + O 0
2 oc 2 2 2 2 o c 2 2 2
10., K2O2 + 2 H20·— 2 KOH + H2O3 10, K 2 O 2 + 2 H 2 0 · - 2 KOH + H 2 O 3
' 11. K + R Y. > K Y + R'11. K + R Y. > KY + R
ab xxfrom xx
Diese Umsetzung wird mit geschmolzenem Kalium bei Temperaturen oberhalb von 65 C oder mit Kaliumdampf bei Temperaturen oberhalb von 78O0C ausgeführt. Y ist entweder Schwefel oder ' Sauerstoff und R ist Magnesium, Zink, Cadmium, Blei, Eisen, Arsen, Antimon, Silber oder Kupfer.This reaction is carried out with molten potassium at temperatures above 65 C or with potassium vapor at temperatures above 78O 0 C. Y is either sulfur or 'oxygen and R is magnesium, zinc, cadmium, lead, iron, arsenic, antimony, silver or copper.
12. C2H5X + C2H5X + 2 K = C4H10 + 2 KX»12. C 2 H 5 X + C 2 H 5 X + 2 K = C 4 H 10 + 2 KX »
worin X Chlor oder Brom ist.wherein X is chlorine or bromine.
13. c -+Vh2- ^-~> CH.13. c - + Vh 2 - ^ - ~> CH.
250 c 250 c
14. K9S κ + 1/2 KS14. K 9 S K + 1/2 KS
2 ° 2 2 ° 2
15. k_s_ Ks15. k_s_ Ks
2 2 76O0C 2 2 2 76O 0 C 2
16. K2S16. K 2 S
2S- » .K2S+K2S 2 S- ».K 2 S + K 2 S
2 3 36O°C5 65 Pa 2 2 2 ,17. K2S + H2O-—> KOH + KHS 2 3 36O ° C 5 65 Pa 2 2 2 , 17. K 2 S + H 2 O -> KOH + KHS
Weiteres Wasser ergibt eine reversible Umsetzung KHS + H2Q KOH + H2SFurther water gives a reversible reaction KHS + H 2 Q KOH + H 2 S.
18. Beginnend bei 3V5°C: H3S-——>H2 + S18. Starting at 3V5 ° C: H 3 S ---> H 2 + S
19. k K2S2 + 8 H2O ^^—^3 K2S . χ H2O + K3S5'19. k K 2 S 2 + 8 H 2 O ^^ - ^ 3 K 2 S. χ H 2 O + K 3 S 5 '
( in einem abgeschlossenen System).(in a closed system).
20. k K2S4 + χ H2O —^2 K2S5 + 2 K2S . χ H2O Die Minimalmenge Wasser (x), isi^die, die erforderlich ist, um das Hydrat des Kaliumsulfids zu bilden, das bei der Tempe-20. k K 2 S 4 + χ H 2 O - ^ 2 K 2 S 5 + 2 K 2 S. χ H 2 O The minimum amount of water (x), isi ^, which is necessary to form the hydrate of potassium sulfide, which at the temperature
ratur existiert, bei der diese Hydrolyse stattfindet.exists at which this hydrolysis takes place.
21. k K2S4 .+ χ H2O —>3 K2S5 + K2S . χ H2O21. k K 2 S 4. + Χ H 2 O - > 3 K 2 S 5 + K 2 S. χ H 2 O
All diese Hydrolyse-Zersetzungsreaktionen werden in einem abgeschlossenen System und bei Temperaturen oberhalb von 60 CAll of these hydrolysis-decomposition reactions are carried out in a sealed system and at temperatures above 60 ° C
. -? . " .--: . ' . * , -? ," .--: , '. *
aber unterhalb der kritischen Temperatur des Wassers ausgeführt. Die für diese Hydrolysereaktionen jeweils erforderliche Mindestmenge an Wasser (x), ist die, die das Hydrat des Kaliumsulfids bildet, das bei der ausgewählten Temperatur oder unterhalb von 206 C, dem Schmelzpunkt von K_S existiert.but below the critical temperature of the water. The minimum amount of water (x) required for these hydrolysis reactions is that which forms the hydrate of the potassium sulfide that exists at the selected temperature or below 206 ° C, the melting point of K_S.
Das erfindungsgemäiäe Verfahren nutzt die mangelnde thermische Stabilität der nicht-stöchiometrischen Sulfid- und Oxid Verbindungen des Kaliums, um elementares Kalium und eine Vielfalt von Kaliumverbindungen herzustellen, wobei dieses -elernen-The process of the invention utilizes the lack of thermal stability of the potassium non-stoichiometric sulfide and oxide compounds to produce elemental potassium and a variety of potassium compounds, and this
tare Kalium und einige der Kaliumverbindungen danach benutzt werden, um diese Sulfide und Oxide des Kaliums durch Umsetzung mit Wasser, Metallerzen usw. kontinuirlich zu reformieren.potassium and some of the potassium compounds are then used to continuously reform these sulfides and oxides of potassium by reaction with water, metal ores, etc.
Die obigen Gleichungen 1,4 und 14 sind die grundlegenden Gleichungen der vorliegenden Erfindung, wobei elementares Kalium durch thermische Zersetzung von Kaliumsulfid zu Kaliumdisulfid.und dem genannten elementaren Kalium und durch die Zersetzung des Kaliumoxids zu elementarem Kalium und Kaliumperoxid oder Kaliumsuperoxid gebildet wird, Die Gleichung 15 veranschaulicht die Zersetzung des Kaliumdisulf ids zu Kaliumsulfid und Schwefel, während die Gleichung i6 die Zersetzung von Kaliumtrisulfid oder einem höheren PoIysulfid zu Kaliumsulfid und Kaliumdisulfid veranschaulicht. Die Gleichungen 19f 20 und 21 zeigen die mit heißem Wasser äusgeführte Hydrolyse des Kaliumpolysulfids zu Kaliumsulfid-Hydrat und Kaliumpentasulfid. Die in der Wärme und unter vermindertem Druck ausgeführte Zersetzung des Kaliumtrisulfids nach Gleichung 16 ist gleichermaßen anwendbar auf Kaliumtetrasulfid, -pentasulfid und -hexasulfid. Die Gleichungen 9 und 9a zeigen die Zersetzung von Kaliumperoxid und Kaliumsuperoxid. Kaliumperoxid wird zu elementarem Kalium und elementarem Sauerstoff zersetzt. Kaliumsuperoxid K0_ wird zu Kaliumperoxid K9O9 und Sauerstoff zersetzt. Bei Temperaturen oberhalb von 780 C beginnt sich K2X>_ zu K und 0 zu zersetzen.The above equations 1.4 and 14 are the basic equations of the present invention wherein elemental potassium is formed by thermal decomposition of potassium sulfide to potassium disulfide and said elemental potassium and by the decomposition of the potassium oxide to elemental potassium and potassium peroxide or potassium peroxide Figure 15 illustrates the decomposition of the potassium disulfide to potassium sulfide and sulfur, while equation i6 illustrates the decomposition of potassium trisulfide or a higher polysulfide to potassium sulfide and potassium disulfide. Equations 19f 20 and 21 show the hot water-led hydrolysis of the potassium polysulfide to potassium sulfide hydrate and potassium pentasulfide. The decomposition of the potassium trisulfide according to Equation 16 carried out in the heat and under reduced pressure is equally applicable to potassium tetrasulfide, pentasulfide and hexasulfide. Equations 9 and 9a show the decomposition of potassium peroxide and potassium superoxide. Potassium peroxide is decomposed to elemental potassium and elemental oxygen. Potassium superoxide K0_ is decomposed to potassium peroxide K 9 O 9 and oxygen. At temperatures above 780 C, K 2 X> _ begins to decompose to K and 0.
In Abwesenheit von Wasserdampf verbindet sich Kalium nicht mit Sauerstoff oder Schwefel..Das Entfernen des Wasserdampfes : aus dem Verfahrenssystem reduziert daher die Neigung des KaIiums und entweder Schwefels oder Sauerstoffes zur Wiedervereinigung nach der unter vermindertem Druck ausgeführten thermi-In the absence of water vapor, potassium does not combine with oxygen or sulfur. Removal of the water vapor from the process system therefore reduces the tendency of the calcium and either sulfur or oxygen to reunite after the reduced pressure thermal expansion.
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sehen Zersetzung des Kaliumoxids oder -sulfide stark.see decomposition of potassium oxide or sulfides strong.
Ealiumhydroxid, Kaliumoxide, Kaliumsulfide und Kaliumhydrogensulfide zerfließen und haben geringe Wasserdampfdrucke. Kaiiumsulfide und Kaliumoxide sind nicht-stöchiömetrische Verbindungen mit Fehlstellen im Anionen-Untergitter. Wasser, Wasserstoff Und selbst Kaliumhydrid werden in das Anionen-Untergitter eingebaut. Der Wasserstoff wird durch die Umsetzung von Kaliummetall mit Wasserdampf und bei der Umsetzung von elementarem Kalium zu Kaliumhydf oxid erzeugt. Weiteres Kalium wird sich mit diesem Kaiiumhydroxid unter Bildung weiteren Wasserstoffes und von Kaliumoxid umsetzen. Im Falle der Kaliumoxide wird Wasser auch direkt mit Kaliumoxid unter Bildung von Kaliumhydroxid reagieren. Zu Beginn der thermischen Zersetzung der Käliumsulfide oder -oxide wird das elementare Kalium mit diesem Kaliuriihydröxid unter Bildung zusätzlichen Wasserstoffes und von Kaliumoxiden reagieren. Bei der Zersetzungstemperatur des Kaliumoxids, bei 35O C, wird sich das elementare Kalium mit etwas von dein erzeugten Wasserstoff verbinden und Kaliumhydrid bilden. Wird die Temperatur auf über 38O°C erhöht, dann beginnt das Hydrid zu dissoziieren.Ealium hydroxide, potassium oxides, potassium sulfides and potassium hydrogen sulfides melt and have low water vapor pressures. Quinium sulfides and potassium oxides are non-stoichiometric compounds with defects in the anion sublattice. Water, Hydrogen, and even potassium hydride are incorporated into the anion sublattice. The hydrogen is generated by the reaction of potassium metal with water vapor and in the reaction of elemental potassium to Kaliumhydf oxide. More potassium will react with this potassium hydroxide to form additional hydrogen and potassium oxide. In the case of potassium oxides, water will also react directly with potassium oxide to form potassium hydroxide. At the beginning of the thermal decomposition of the potassium sulfides or oxides, the elemental potassium will react with this potassium hydroxide hydroxide to form additional hydrogen and potassium oxides. At the decomposition temperature of potassium oxide, at 35 ° C, the elemental potassium will combine with some of the hydrogen produced to form potassium hydride. If the temperature is raised above 38O ° C, then the hydride begins to dissociate.
Das elementare Kalium, das bei der Zersetzung von Kaliumsulfid oder Kaliumoxid entsteht, ist in den übrigen Feststoffen löslich, bis solche Bedingungen der Temperatur und des Druckes erreicht werden, wie sie erforderlich sind, um elementares Kalium zu verdampfen. Wie durch, di· Gleichungen 15 bis 21 gezeigt, wurde in der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß Kaliumsülfid, das durch Verminderung des Schwefelgehaltes von Kaliumpentasulfid oder irgendeinem anderen Polysulfid mit einem Schwefelgehalt von zwei oder mehr erhalten wird, inner-The elemental potassium resulting from the decomposition of potassium sulfide or potassium oxide is soluble in the remaining solids until such conditions of temperature and pressure as are required to vaporize elemental potassium are achieved. As shown by, equations 15-21, it has been found in the present invention that potassium fluoride obtained by reducing the sulfur content of potassium pentasulfide or any other polysulfide having a sulfur content of two or more is found within the present invention.
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halb von 2k h bei einer Temperatur von 78O°C zu elementarem Kalium und Schwefel zersetzt werden kann. Kaliumpentasulfid schmilzt bei 206°C, und die Zersetzung zu Kaliumtetrasulfid und Schwefel beginnt bei Temperaturen von 300°C. Bei 2O6°C sind Schmelzen aus Kaliumpentasulfid im wesentlichen wasserfrei.half of 2k h at a temperature of 78O ° C to elemental potassium and sulfur can be decomposed. Potassium pentasulfide melts at 206 ° C and decomposes to potassium tetrasulfide and sulfur begins at temperatures of 300 ° C. At 2O6 ° C, melts of potassium pentasulfide are essentially anhydrous.
Kaliumtetrasulfid schmilzt bei 145°C, Kaliumtrisulfid schmilzt bei 279°C xmd Kaliumdisulfid schmilzt bei 47O°C. Jede dieser ] Verbindungen erzeugt eine wasserfreie Schmelze bei Temperaturen oberhalb ihrer Schmelzpunkte. Es ist einfacher,1 diese was- serfreien Schmelzen unter vermindertem Druck herzustellen* Der verminderte Druck gestattet die leichtere Entfernung des Hydratationswassers, sodaß wasserfreie Schmelzen gebildet werden. Die Temperatur sollte mindestens so hoch sein, daß der Schmelzpunkt des jeweiligen Kaliumpolysulfids erreicht wird und die verminderten Drucke sollten Restdrucke im Bereich von etwa 130 bis etwa 6 65O Pa sein. Da diese Kaliumpolysulfide zu PoIysulfiden mit geringerem Schwefelgehalt zersetzt werden, sollten die Bedingungen der Temperatur und des verminderten Druckes geeignet sein, den Schwefel durch Abdestillieren zu entfernen.Potassium tetrasulfide melts at 145 ° C, potassium trisulfide melts at 279 ° C xmd Potassium disulfide melts at 47 ° C. Each of these] compounds produced an anhydrous melt at temperatures above their melting points. It is easier to produce 1 of these water-free melts under reduced pressure. * The reduced pressure permits the easier removal of water of hydration, so that anhydrous melts are formed. The temperature should be at least high enough to reach the melting point of the particular potassium polysulfide and the reduced pressures should be residual pressures in the range of about 130 to about 6550 Pa. Since these potassium polysulfides are decomposed to lower sulfur content polysulfides, the conditions of temperature and reduced pressure should be such as to remove the sulfur by distillation.
Schwefel siedet bei einem Druck von 1 bar bei ΊΛ5 C und bei einem Druck von etwa 130 Pa bei 1850C.Sulfur boils at a pressure of 1 bar at ΊΛ 5 C and at a pressure of about 130 Pa at 185 0 C.
Kaliumtrisulfid zersetzt sich bei 350 C und einem Druck von etwa 7 Pa zu einer Mischung von Kaliummonosulfid und -disulfid. Kaliumdisulfid zersetzt sich bei 65O C und etwa : 7 Pa zu Kaliumsulfid und Schwefel, und wasserfreies Kaliumsulfid zersetzt eich bei 78O C zu elementarem Kalium und Schwefel, während hydratisiertes Kaliumsulfid zur Zersetzung zu Schwefel und Kalium 8^0 C benötigt. Ohne verminderten Druck ist Kaiiumdisulfid die thermisch stabilste Verbindung aus Kalium und Schwe-Potassium trisulfide decomposes at 350 C and a pressure of about 7 Pa to a mixture of potassium monosulfide and disulfide. Potassium disulfide decomposes to potassium sulfide and sulfur at 65 ° C. and about 7 Pa, and anhydrous potassium sulfide decomposes at 78 ° C. into elemental potassium and sulfur, while hydrated potassium sulfide requires decomposition to sulfur and potassium 8 ° C. Without reduced pressure, potassium disulfide is the most thermally stable compound of potassium and sulfur.
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fei, wobei sich Kaliumsulfid im Falle von wasserfreiem Kaliumsulfid bei Temperaturen oberhalb von 78° C und im Falle von hydratisiertem Kaliumsulfid bei Temperaturen von 8^0 C zu elementarem Kalium und Kaliumdisulfid zersetzt, Fiir praktische Zwecke erfolgt die Zersetzung von Kaliumdisulfid bei einer Temperatur von 883 C bei einem Druck von etwa 133O Pa. Bei diesen Bedingungen zersetzt sich Kaliumdisulfid rasch in seine Elemente. Die andere Quelle für Kalium aus Kaliumsulfiden ist die Zersetzung von Kaliumdisulfid in Kaliumsulfid bei 78 G und eipem vermindertem Druck von etwa I30 Pa» sowie die nachfolgende Zersetzung des Kaliumsulfids in seine Elemente unter den gleichen Bedingungen.in the case of anhydrous potassium sulfide at temperatures above 78 ° C and in the case of hydrated potassium sulfide at temperatures of 8 ^ 0 C to elemental potassium and potassium disulfide decomposes, For practical purposes, the decomposition of potassium disulfide takes place at a temperature of 883 C at a pressure of about 133O Pa. Under these conditions, potassium disulfide rapidly decomposes into its elements. The other source of potassium from potassium sulfides is the decomposition of potassium disulfide in potassium sulfide at 78 G and a reduced pressure of about 130 Pa, and the subsequent decomposition of the potassium sulfide into its elements under the same conditions.
Geht das erfindungsgemäi3e Verfahren von Kaliumoxid aus, dann wird Kaliummonoxid bei Temperaturen oberhalb von 350 C in eleihentares Kalium und Kaliumperoxid oder Kaliumsuperoxid zersetzt, doch ist das Kalium aus dieser Mischung bei diesen Temperaturen nicht leicht extrahierbar. Bei einem Druck von etwa 7x10 Pa und einer Temperatur von 3^0 C kann etwas elementa-If the method according to the invention is based on potassium oxide, then potassium monoxide is decomposed at temperatures above 350 ° C. into pure potassium and potassium peroxide or potassium peroxide, but the potassium from this mixture is not readily extractable at these temperatures. At a pressure of about 7x10 Pa and a temperature of 3 ^ 0 C, something elementary
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res Kalium durch Destillation abgetrennt werden. Bei Temperatüren oberhalb des Schmelzpunktes von Kaliumperoxid, bei 490 C, kann Kalium durch Destillation bei Drucken von etwa 1330 Pa abgetrennt werden. Bei Temperaturen won 7^0 C kann fast das gesamte Kalium durch Destillation bei etwa 1330 Pa abgetrennt werden. Das Kaliummonoxid zersetzt sich in Kaliumperoxid und Kalium, und das Kaliumperoxid wird dann bei 490 C geschmolzen, um die Mischung wasserfrei zu machen. Durch die Entfernung des Wassers wird die Bildung von Hydriden, Hydroxiden und Wasserstoff verzögert, und dies gestattet die Zersetzung der Kaliumoxide In die sie bildenden Elemente.Res potassium can be separated by distillation. At temperatures above the melting point of potassium peroxide, at 490C, potassium can be separated by distillation at pressures of about 1330 Pa. At temperatures of 7 ^ 0 C almost all of the potassium can be separated by distillation at about 1330 Pa. The potassium monoxide decomposes into potassium peroxide and potassium, and the potassium peroxide is then melted at 490 C to render the mixture anhydrous. The removal of the water retards the formation of hydrides, hydroxides and hydrogen, and this allows the decomposition of the potassium oxides into their constituent elements.
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Das durch die vorliegende Erfindung hergestellte Kalium wird dann mit einer geringeren als der stöchiometrischen Menge Wasser, z.B. 15% ,weniger, umgesetzt, um Kaliumhydroxid und Wasserstoff herzustellen, wie in Gleichung 2a gezeigt. Züsätzliches Kalium und das Kaiiümhydroxid ergeben bei Temperaturen oberhalb von 360 C weiteren Wasserstoff und bilden das instabile Kaliummonoxid (Gleichung 2). Das Kaliummonoxid K?0 wird dannThe potassium produced by the present invention is then reacted with less than the stoichiometric amount of water, eg, 15%, less, to produce potassium hydroxide and hydrogen, as shown in Equation 2a. Nucleated potassium and potassium hydroxide give additional hydrogen at temperatures above 360 ° C to form the unstable potassium monoxide (Equation 2). The potassium monoxide K ? 0 then becomes
- ' . ' ι '- '. 'ι'
zu Kalium und Sauerstoff oder zu Kalium und Kaliumperoxid oder Kaliumsuperoxid nach einem der offenbarten Verfahren zersetzt, um kontinuierlich Wasserstoff herzustellen (Gleichung A). Ein Teil des Kaliumperoxids oder Kaliumsuperoxids kann in einer geringeren als der stöchiometrischen Menge Wasser, z. B. 15% Weniger, gelöst werden, um weiteres Kaliumhydroxid und Wasserstoffperoxid herzustellen (Gleichung .10'). Das instabile Wasserstoffperoxid kann dann als Sauerstoffquelle benutzt werden. Kaliumsuperoxid und Kaiiumperoxid können auch als Sauerstoffquellen benutzt werden, wobei für das Superoxid Temperaturen oberhalb von 653 C und für das Peroxid Temperaturen oberhalb von 78O°C erforderlich sind, wie durch die Gleichungen 9 und 9a gezeigt.to potassium and oxygen, or to potassium and potassium peroxide or potassium peroxide, by one of the disclosed methods to produce hydrogen continuously (Equation A). A portion of the potassium peroxide or potassium superoxide may be present in less than the stoichiometric amount of water, e.g. 15% less, to make more potassium hydroxide and hydrogen peroxide (Equation 10 '). The unstable hydrogen peroxide can then be used as an oxygen source. Potassium superoxide and potassium peroxide can also be used as oxygen sources, with superoxide temperatures above 653C and peroxide temperatures above 78O ° C, as shown by Equations 9 and 9a.
Bei irgendeiner Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes,At any temperature above its melting point,
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65 C, reduziert Kalium in flüssiger oder in Dampfform die Erze von Magnesium, Kupfer, Silber, Blei, Zink, Antimon, Arsen, Cadmium und deren Mischungen unter Freisetzung des entsprechenden Metalles und Bildung von Kaliumoxid oder Bildung der Sulfide oder Oxide des Kaliums und Freisetzung von elementarem Kupfer, Silber, Blei, Zink, Calcium, Antimon, Arsen, Cadmium usw.,in Abhängigkeit davon, ob diese.Metalle in Oxid oder Sulfidform in ihren natürlich vorkommenden Mischerzen oder im65 C, potassium in liquid or vapor form reduces the ores of magnesium, copper, silver, lead, zinc, antimony, arsenic, cadmium and their mixtures to liberate the corresponding metal and form potassium oxide or form the sulfides or oxides of potassium and release of elemental copper, silver, lead, zinc, calcium, antimony, arsenic, cadmium, etc., depending on whether these metals are in oxide or sulphide form in their naturally occurring mixed ores
Erzkonzentrat vorhanden Waren.Ore concentrate present goods.
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Wurde elementares Kalium dazu benutzt, Wasserstoff herzustellen durch Zersetzung von Wasser oder Kaliumhydroxid oder durch Reduktion von Hydrogensulfid, das aus der Zersetzung des Hydrolyseproduktes stammte, aus Kaliumhydrogensulfid oder aus Kaliumsulfid, dann kann dieser Wasserstoff als Kaliurahydrid gelagert werden, indem man ihn mit weiterem elementarem Kalium bei Temperaturen von 250 C bis 36O C umsetzt. Kaliumhydrid ist mit geschmolzenem Kalium mischbar.If elemental potassium has been used to produce hydrogen by decomposition of water or potassium hydroxide or by reduction of hydrogen sulfide resulting from the decomposition of the hydrolysis product, potassium hydrogen sulfide or potassium sulfide, then this hydrogen can be stored as potassium hydroxide by adding further elemental potassium at temperatures of 250 C to 36O C. Potassium hydride is miscible with molten potassium.
Kaliumhydrid gelöst in geschmolzenem Kalium reagiert direkt mit Kohlenstoff und Graphit zur Erzeugung von Kaliumacetylid. Kaliumacetylid eetzt sich mit Wasser unter Bildung von Acety-' leri um. ·.·. · ·.- .;' ; ' · ' ' '. ' ' ·Potassium hydride dissolved in molten potassium reacts directly with carbon and graphite to produce potassium acetylide. Potassium acetylide reacts with water to form acetylleri. ·. ·. · · .-.; ' ; '·' ''. '' ·
Das so erhaltene Acetylen kann mit weiterem aus dem Verfahren stammenden Wasserstoff umgesetzt werden, wobei man geschmolzenes Kalium öder Kaliumhydrid als Katalysator benutzt, tun Ethen oder Ethan zu bilden. Die Menge des vorhandenen Wasserstoffes bestimmt, ob Ethen oder Ethan gebildet wird. Die , .' . · . . ^ * ' 'The acetylene thus obtained can be reacted with further hydrogen derived from the process using molten potassium or potassium hydride as the catalyst to form ethene or ethane. The amount of hydrogen present determines whether ethene or ethane is formed. The , .' , ·. , ^ * ''
Temperatur für diese Umsetzung ist irgendeine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von Kalium, 65 C.Temperature for this reaction is any temperature above the melting point of potassium, 65C.
Durch die vorliegende Erfindung erzeugter Wasserstoff kann direkt mit Kohlenstoff unter Bildung von Methan umgesetzt werden, und zwar in Gegenwart eines geeigneten Katalysators, wie Nickel, bei einer Temperatur von 250 G, wie nach dem Raney-Nickel Verfahren. Elementares Kalium oder Kaliumhydrid gelöst in Kalium,kann als der Katalysator bei Temperaturen im Bereich von 180 C bis 36O C- benutzt werden.Hydrogen produced by the present invention can be directly reacted with carbon to form methane in the presence of a suitable catalyst, such as nickel, at a temperature of 250G, such as the Raney nickel process. Elemental potassium or potassium hydride dissolved in potassium may be used as the catalyst at temperatures in the range of 180 ° C to 36 ° C.
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/ Ausführunffsbeispiel r '/ Ausführunffsbeis Piel r '
Im Folgenden wird die Erfindung ,anhand von Beispielen näher erläutertIn the following the invention will be explained in more detail by way of examples
Beispiel IExample I
Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung von Kaliummetall aus in einem Erz vorhandenen K^O.This example illustrates the preparation of potassium metal from K ^ O present in an ore.
Bei der Ausführung dieses Beispiels wurde ein Erz, das 10 kg K„0 enthielt, in einem Autoklaven angeordnet und unter 1!0 einem verminderten Druck von etwa 1330 Pa auf 883 C erhitzt. Es wurden 4,1 kg Kaliummetali abdestilliert und es blieben 5,9 kg K2O2 zurückIn the practice of this example, an ore containing 10 kg of K "0 was placed in an autoclave below 1 ! 0 heated to 883 C at a reduced pressure of about 1330 Pa. 4.1 kg of potassium metal were distilled off and 5.9 kg of K 2 O 2 remained behind
Beispiel IIExample II
Dieses Beispiel veranschaulicht die Umsetzungen der Gleichungen 2 bis 9 und 11 und 12.This example illustrates the implementations of equations 2 through 9 and 11 and 12.
Plättchen aus Kaliumhydroxid technischer Reinheit von 90% wurden auf 380 C erhitzt. Es wurde ein verminderter Druck von etwa 665O Pa benutzt, u» diese Plättchen zu dehydratisieren, und man erhielt eine im wesentlichen wasserfreie Schmelze. :, 20 Danach wurde die Anwendung verminderten Druckes unterbrochen und die Temperatur bei 380 C gehalten sowie elementares Kalium zu der Schmelze hinzugegeben. Es entwickelte sich Vas-Technical grade 90% potassium hydroxide slabs were heated to 380 ° C. A reduced pressure of about 665O Pa was used to dehydrate these platelets to give a substantially anhydrous melt. Then the application of reduced pressure was discontinued and the temperature maintained at 380 ° C and elemental potassium added to the melt. It evolved Vas-
' . · , i serstoff. Es wurde 1 Mol Kaliumhydroxid eingesetzt, erhalten aus 62,2g der zu 90$ reinen technischen KOH-Plättchen sowie 1 Mol (39»1g) des elementaren Kaliums. '. ·, Hydrogen. 1 mole of potassium hydroxide was used, obtained from 62.2 g of the 90 $ pure technical KOH flakes and 1 mole (39 »1 g) of the elemental potassium.
Der entwickelte Wasserstoff wurde in bei 280 C gehaltenes geschmolzenes Kalium eingeleitet, urn Kaliumhydrid zu bilder.. Es wurden 1 1/2 Mole Kalium benutzt, um das eine Mol Wasserstoff aufzunehmen und eine Flüssigkeit zu bilden, die aus ei-The hydrogen evolved was introduced into molten potassium held at 280 ° C to form potassium hydride. 1 1/2 moles of potassium were used to take up the one mole of hydrogen and form a liquid consisting of
tier Lösung von Kaliumhydrid in geschmolzenem Kalium bestand.animal solution of potassium hydride in molten potassium.
Die Kaliumhydridlösung, die 1 Mol KH In geschmolzenem Kalium enthielt, würde bei 350 C in Abwesenheit von Luft, Stickstoff öder Kohlendioxid mit 2 Molen Kohlenstoff (Graphit) umgesetzt, um Kaliumacetylid zu bilden.The potassium hydride solution containing 1 mol of KH in molten potassium would be reacted at 350 C in the absence of air, nitrogen or carbon dioxide with 2 moles of carbon (graphite) to form potassium acetylide.
Die Mischung wurde sorgfältig und langsam zu 1 1/2-Molen·.. Wasser hinzugegeben, um 1 Mol Acetylen und Wasserstoff als flüchtige Bestandteile und eine Lösung von Kaiiumhydroxid zu bilden. Die erzeugten Gase, Wasserstoff und Acetylen, nahmen unter atmosphärischem Druck bei 15 C 3,2 1 ein, was die Um-, Wandlung in ein Mol Acetylen und in 1/2 Mol Wasserstoff anzeigte·. ' · ' '' .; . ' '.. ' ' ' ' . , ·' ·The mixture was added carefully and slowly to 1 1/2 moles of water to form 1 mole of acetylene and hydrogen as volatiles and a solution of potassium hydroxide. The generated gases, hydrogen and acetylene, under atmospheric pressure at 15 C 3.2 1, indicating the conversion into one mole of acetylene and in 1/2 moles of hydrogen ·. '·' ''.; , '' .. '' ''. , · '·
Das durch die Umsetzung von Kalium und Kaliumhydroxid gebildete Kaliumoxid wurde unter einem verminderten Druck von 1330 Pa auf -50P0C erhitzt. Nach 2 Ii bei diesen Bedingungen wurde die Mischung auf 883 C erhitzt und man kondensierte innerhalb von 3 b. 20 min 1 1/2 Mole Kalium durch selektives Kühlen des abgegebenen GasstromesThe potassium oxide formed by the reaction of potassium and potassium hydroxide was heated under a reduced pressure of 1330 Pa at 0 C -50P. After 2 l of these conditions, the mixture was heated to 883 C and condensed within 3 b. 20 min 1 1/2 moles of potassium by selective cooling of the discharged gas stream
Beispiel III ' . - ; ': ' . ' Ein Mol des nach Beispiel I hergestellten Kaliums wurde mit Wasser behandelt, wie in der Gleichung 2a gezeigt, um-weite— Example III '. -; ':' . One mole of the potassium prepared according to Example I was treated with water as shown in equation 2a to
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res Wasserstoffgas und Kaliumhydroxid herzustellen*Res hydrogen gas and potassium hydroxide produce *
Ein Mol des im folgenden Beispiel VI erhaltenen Kalium-Superoxids wurde bei 95 C zu 2 Molen Wasser hinzugegebens um 1 Mol Wasserstoffperoxid und 2 Mole Kaliumhydroxid herzustellen, wie durch die Gleichung 10 veranschaulicht.One mole of the resultant in the following example VI potassium superoxide was at 95 C to 2 moles of water s added to 1 mole of hydrogen peroxide and 2 moles potassium hydroxide to produce, as illustrated by the equation 10th
Dieses Beispiel zeigt somit die Wiedergewinnung von nahezu dem gesamten Kalium in den Formen, die ursprünglich eingesetzt wurden, d.h. als elementares Kalium und Kaliumhydroxid.This example thus demonstrates the recovery of nearly all of the potassium in the molds that were originally used, i. as elemental potassium and potassium hydroxide.
Dieses Beispiel zeigt die thermische Zersetzung von K«S in Ka-This example shows the thermal decomposition of K «S in Ka
lium, wie in Gleichung Ι2» veranschaulicht. ,lium, as illustrated in equation Ι 2 ». .
Etwa 9-00 gK_S wurden unter einem verminderten Druck von etwa 6 65O Pa auf* 780 C erhitzt, um Wasser zu entfernen. Dann verminderte man den Druck bei dieser Temperatur auf etwa 7x10About 9-00 gK_S were heated to * 780 C under a reduced pressure of about 655 Pa to remove water. Then the pressure at this temperature was reduced to about 7x10
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Schwefel würde abdestilliert und in einer Reihe von mit flüssigem Stickstoff gekühlten Fallen kondensiert.Sulfur would be distilled off and condensed in a series of liquid nitrogen cooled traps.
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Nachdem die Destillationsgeschwindigkeit des Schwefels abgenommen hatte, wurde die Temperatur auf 883 C erhöht. In der Destillationskammer blieb Kaliumsulfat zurück, das durch analytische Reaktion mit Barium identifiziert· wurde. Kalium und Schwefel waren in mit flüssigem Stickstoff gekühlten FallenAfter the distillation rate of sulfur had decreased, the temperature was raised to 883C. Potassium sulfate remained in the distillation chamber, which was identified by analytical reaction with barium. Potassium and sulfur were in liquid nitrogen cooled traps
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kondensiert. Bei Abwesenheit von Wasserdampf vereinigten sich Kalium und Schwefel nicht.condensed. In the absence of water vapor, potassium and sulfur did not combine.
Man erhielt 200 g Kalium200 g of potassium were obtained
Beispiel V Nach Gleichung 11 wurde das im Beispiel IV erhaltene Kalium unter einem Druck von etwa 6 65O Pa geschmolzen und vom Schwe- Example V According to Equation 11, the potassium obtained in Example IV was melted under a pressure of approximately 655 Pa and weighed from
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fei dekantiert.finally decanted.
Das Kalium wurde in Tier Proben zu je 50 g aufgeteilt und in geschmolzener Form benutzt.The potassium was divided into 50 g animal samples and used in molten form.
Eine dieser Proben benutzte man dazu, 54 g eines Bleisulfid-Konzentrates, das 73?έ Blei enthielt, zu schmelzen« Das Schmelzen erfolgte bei 7O0C. Nach Beendigung der Reaktion (nach etwa 3 min.), war die Temperatur auf 330 C gestiegen, und das geschmolzene Blei wurde von dem auf der Bleioberfläche schwebenden leichteren Material abgetrennt.One of these samples was used to melt 54 g of a lead sulfide concentrate, the? Containing 73 έ lead, "The melting was carried out at 7O 0 C. After completion of the reaction (after about 3 min.), Was the temperature to 330 C and the molten lead was separated from the lighter material floating on the lead surface.
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Eine weitere 5° g Probe wurde dazu benutzt, kl ,6 g Zinksu.lfid-Konzentrat zu schmelzen, das 509ε Zink enthielt. Die Temperatur hierfür betrug 70 C. Die Umsetzung erforderte etwa 2 Minuten, Die Temperatur wurde auf kkO C erhöht und das geschmolzene Zink wurde unter dem auf der Oberfläche des Zinks schwebenden Material abgezogen.Another 5 ° g sample was used to melt 6 g of zinc sulfide concentrate containing 509 c zinc. The temperature for this was 70 ° C. The reaction required about 2 minutes, the temperature was raised to kkO ° C, and the molten zinc was removed under the material floating on the surface of the zinc.
Eine weitere. 50 g Probe wurde dazu benutzt, 50 g eines Kupfersulfid-Konzentrats zu schmelzen, das 86% Chalcopyrit (CuFeSp) enthielt. Diese Reaktion wurde bei 70°C ausgeführt, Man erhielt Eisen und Kupfer. Das Eisen wurde magnetisch vom Kupfer abgetrennt. Das Kupfer wurde geschmolzen und von dem auf der Kupferöberflache schwebenden Material abgetrennt.Another. 50 g of sample was used to melt 50 g of a copper sulphide concentrate containing 86% chalcopyrite (CuFeSp). This reaction was carried out at 70 ° C to obtain iron and copper. The iron was magnetically separated from the copper. The copper was melted and separated from the floating material on the copper surface.
Die letzte 50 g Probe wurde dazu benutzt, 25 g Magnesiumoxid bei 36O C zu schmelzen. Die Reaktion erforderte 6 Minuten, Man erhielt elementares Magnesium.The last 50 g of sample was used to melt 25 g of magnesium oxide at 36 ° C. The reaction required 6 minutes, elemental magnesium was obtained.
Bei all diesen Proben wurde das restliche Kalium von den erzeugten Metallen bei Drucken abdestiiliert, die zum Destillieren von Kalium brauchbar waren, die jedoch zu gering waren, das andere Metall zu verflüchtigen. Die 3 Sulfid-Proben wurden von dem sie enthaltenden und Vorwiegend inerten Ganggestein durch Auflösen der Kaliumsulfide in geringen Mengen Vasser abgetrennt. Die Feststoffe wurden dann durch Filtration von der Flüssigkeit getrennt.In all of these samples, the residual potassium was distilled from the generated metals at pressures useful to distill potassium, but which were too low to volatilize the other metal. The 3 sulfide samples were separated from the predominantly inert gangue containing them by dissolving the potassium sulfides in small amounts of Vasser. The solids were then separated from the liquid by filtration.
Zu dem Filtrat gab man Schwefel hinzu und dehydratisierte es durch Erhitzen auf 500 C unter einem Druck von etwa 6 65Ο Pa. Die erhaltene wasserfreie Schmelze wurde dann einer Temperatur von 883 C unter einem Druck von 1330 Pa ausgesetzt, um wieder Kalium-und Schwefel-Dampf zu bilden, die dann kondensiert wurden» Diese Wiederbildung von Kalium vervollständigteSulfur was added to the filtrate and dehydrated by heating to 500 C under a pressure of about 655 Pa. The resulting anhydrous melt was then subjected to a temperature of 883 C under a pressure of 1330 Pa to again form potassium and sulfur vapor, which were then condensed. This reformation of potassium completed
_ 1 Q _'_ 1 Q _ '
den Zyklus.the cycle.
Das in der Magnesiumschmelze gebildete Kaliumoxid wurde direkt in Kalium umgewandelt, indem man das Ganggestein und das Kaliumoxid unter einem Druck von". 1.33-0-Pa' auf 883 C erhitzte. .-,, Vor der Destillation des Kaliums entwich etwas Kohlendioxid. Das Kohlendioxid wurde in dem Maße, in dem es entwich, in Kaliumhydroxid augenommen. Das Kalium wurde zum größten Teil wiedergewonnen, nachdem das Kohlendioxid aus dem System entfernt worden war. Eine zweite Probe zeigte, daß das Kohlendi-The potassium oxide formed in the magnesium melt was directly converted to potassium by heating the gangue and the potassium oxide under a pressure of "1.33-0-Pa 'to 883 ° C .-" Before the distillation of the potassium, some carbon dioxide escaped Carbon dioxide was taken up in potassium hydroxide as it escaped, most of the potassium was recovered after the carbon dioxide was removed from the system, and a second sample showed that the carbon dioxide was recovered.
10 .·', oxid durch Vorerhitzen des Magnesiumoxids unter reduziertem10, · oxide, by preheating the magnesium oxide under reduced
* .. .. . . ' . * .. ... , '.
Druck entfernt werden konnte, bevor man das Magnesiumoxid mit Kalium umsetzte. Das aus den Kaliumoxiden rückgewonnene Kalium wurde durch Kühlen kondensiert und wieder zum Schmelzen weiteren Magnesiumerzes eingesetzt.Pressure could be removed before reacting the magnesium oxide with potassium. The potassium recovered from the potassium oxides was condensed by cooling and used again to melt other magnesium ores.
..; Beispiel VI ..'... ./ , ' 'V'" ' ' Γ ' V -'. ' : Dieses Beispiel veranschaulicht die Reaktionen der Gleichungen b* 5* 9, 10 und 13...; Example VI .. '.. ./,''V'''' Γ ' V - '.' : This example illustrates the reactions of equations b * 5 * 9, 10, and 13.
Wasserstoff, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde, wurde zum Hydrieren von Kohlenstoff (Graphit) ; bei 25O C in Gegenwart von geschmolzenem Kalium (Kaliumhydrid gelöst in geschmolzenem Kalium; Raney-Nickel können auch benutzt werden) eingesetzt. Es wurde der Druck des Wasserstoffes angewandt, der sich aus dem Prozeßsystem ergab. Insgesamt 100 g Kohlenstoff wurden in einer halben Stunde zu Methan hydriert, indem man 1 Mol Kalium und 1 Mol Kaliumhydroxid benutzte und diese Reagenzien kontinuierlich zurückführte. Dieses Zurückführen bestand im Auflösen restlicher Kaliumoxide in Wasser und Umsetzen des so erhaltenen Kaliumhydroxids mit Kalium, das durch thermische Zersetzung der Kaliumoxide bei 883 C und un-Hydrogen obtained by the process of the present invention was used to hydrogenate carbon (graphite) ; at 25 ° C. in the presence of molten potassium (potassium hydride dissolved in molten potassium, Raney nickel may also be used). The pressure of the hydrogen resulting from the process system was used. A total of 100 grams of carbon were hydrogenated to methane in half an hour using 1 mole of potassium and 1 mole of potassium hydroxide and continuously recycling these reagents. This recycling consisted of dissolving residual potassium oxides in water and reacting the potassium hydroxide thus obtained with potassium, which was obtained by thermal decomposition of the potassium oxides at 883 C and without
ter einem Druck von 1330 Pa (Gleichungen 1 und 2) erhalten .wurde . .' ' ·. .. :. .,: : :/ '. 'a pressure of 1330 Pa (equations 1 and 2) was obtained. . ' ' ·. ..:. .::: / '. '
Es wurde eine Stufe zum Verringern des Sauerstoffgehaltes des Systems, der durch Zersetzen irgendwelchen Kaiiumsuperoxids entstanden sein könnte, ausgeführt, indem man die KaIiumoxide vor der Zersetzung bei 883 C auf 653 C erhitzte. Dabei wurde sorgfältig darauf geächtet, Kalium zu kondensieren und den Sauerstoff aus dem Prozeßsysteai entweichen zu lassen. Dies erfolgte, um die Produktion von Kaliumcarbonyl zu vermeiden.A step of reducing the oxygen content of the system, which might have resulted from the decomposition of any potassium peroxide, was carried out by heating the potassium oxides at 653 C at 883 C prior to decomposition. It was carefully forbidden to condense potassium and let the oxygen escape from the Prozeßsysteai. This was done to avoid the production of potassium carbonyl.
Der unzersetzte Rest wurde dazu benutzt, Kaliumhydroxid und Hydrogenperoxid durch Umsetzung mit Wasser (Gleichung 10) zu bilden. Dabei wurde darauf geachtet, daß kein Wasserstoffperoxid oder irgendwelcher Sauerstoff, der durch Zersetzung des Wasserstoffperoxids entsteht, in das Schmelzsystem eintreten kann·The undecomposed residue was used to form potassium hydroxide and hydrogen peroxide by reaction with water (Equation 10). Care was taken to ensure that no hydrogen peroxide or any oxygen, which is formed by decomposition of the hydrogen peroxide, can enter the melt system.
Beispiel VIl . ' , ' ' .' Example VIl . ',''.'
Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von elementarem Kalium und einer Mischung aus Kaliumperoxid und Kaliumsuperoxid durch thermische Zersetzung von Kaliumoxid, nachfolgende Umsetzung von Kaliumperoxid lind —Superoxid mit einer stöchi©metrischen Menge Wasser, um Kaliümhydrogenoxid und Sauerstoff zu bilden,This example demonstrates the preparation of elemental potassium and a mixture of potassium peroxide and potassium superoxide by thermal decomposition of potassium oxide, subsequent reaction of potassium peroxide-superoxide with a stoichiometric amount of water to form potassium hydrogen oxide and oxygen,
-ν'· ' . . : l·-' "· ; ..; : : ': ''' - ' sowie die Umsetzung elementaren Kaliums mit Kaliumhydroxid zur Bildung von elementarem Wasserstoff und zum Wiederherstellen von Kaliumoxid, um es zurückzuführen.-ν '·'. , : L · - '"·; ..;::':'''-' and the implementation of elemental potassium with potassium hydroxide for the formation of elemental hydrogen and to recover potassium oxide, to recycle it.
Diese Zersetzung kann im Temperaturbereich von 36O C bis 38Ö C ausgeführt werderij bei geeigneter Zugabe und Abnahme von Produkt über oder bei einem Temperaturbereich unterhalb von 653 C oder bei einer Temperatur von über 779 G.This decomposition may be carried out in the temperature range from 36 ° C to 38 ° C, with appropriate addition and removal of product above or below 653 ° C or above 779 ° C.
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Bei der Ausführung dieses Verfahrens wurde Kaliumhydroxid in Abwesenheit von Luft unter einem vermindertem Druck von etwa 130 Pa bis etwa I33O Pa auf 3709C erhitzt. Elementares geschmolzenes Kalium wurde zu der wasserfreien Kaiiumhydroxid-Schmelze langsam hinzugegeben und zwar in einem stöchiometrischen Verhältnis von 1 MpI zu 1 Mol. Es entwickelte sich elementarer Wasserstoff und erhöhte den Druck innerhalb des Systems beträchtlich. Kalium reagiert mit Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid usw. Deshalb ist die Anwendung verminderten,Drukkes notwendig, um die Umsetzung zwischen geschmolzenem Kalium und der inerten Atmosphäre zurückzudrängen. Neon, Helium, Argon (Gase der Gruppe 8 des Periodensystems) können anstelle von vermindertem Druck benutzt werden.In the practice of this process, potassium hydroxide was heated to 370 9 C in the absence of air under a reduced pressure of from about 130 Pa to about 10 3 Pa. Elemental molten potassium was added slowly to the anhydrous potassium hydroxide melt at a stoichiometric ratio of 1 MpI to 1 mole. Elemental hydrogen evolved and increased the pressure within the system considerably. Potassium reacts with oxygen, nitrogen, carbon dioxide, etc. Therefore, the application of reduced, Drukkes necessary to push back the reaction between molten potassium and the inert atmosphere. Neon, helium, argon (group 8 gases of the periodic table) can be used instead of reduced pressure.
Das System wurde geöffnet, man ließ den Wasserstoff aus dem System austreten und sammelte ihn. Nach der Entfernung des Wasserstoffes wurde wieder ein verminderter Druck benutzt. Während der Entwicklung des Wasserstoffes gebildetes Kaliumoxid wurde zersetzt,und zwar hauptsächlichthermisch. Das zusammen mit Kaliumperoxid und Kaliumsuperoxid (K_0„) gebildete elementare Kalium wurde vor der unter vermindertem Druck ausgeführten thermischen Zersetzung des Kaliumperoxids graduell abdestilliert. Nur das Kalium wurde abdestilliert. Das destillierte flüssige/gasförmige Kalium und der Wasserstoff wurden unter atmosphärischem Druck oder einem höheren Druck bei Temperatüren unterhalb vonJBO0C in Kaliumhydrid umgewandelt.The system was opened, the hydrogen was allowed to exit the system and collected. After removal of the hydrogen, a reduced pressure was again used. Potassium oxide formed during the evolution of the hydrogen was decomposed, mainly by thermal means. The elemental potassium formed together with potassium peroxide and potassium superoxide (K_O ") was gradually distilled off before the thermal decomposition of the potassium peroxide under reduced pressure. Only the potassium was distilled off. The distilled liquid / gaseous potassium and hydrogen were converted to potassium hydride under atmospheric pressure or higher pressure at temperatures below JBO 0 C.
Nach der Entfernung und Abtrennung von Wasserstoff und Kalium wurde eine geringere als die stöchiometrisch erforderliche Menge Wasser, etwa 15$ weniger, hinzugegeben, um Kaliumhydroxid und Sauerstoff zu bilden. Dieser Sauerstoff wurdeAfter removal and separation of hydrogen and potassium, less than the stoichiometrically required amount of water, about $ 15 less, was added to form potassium hydroxide and oxygen. This oxygen was
separat aus dem Verfahrenssystem entfernt, Wasserstoff und Kalium wurden separat von dem entfernten Sauerstoff aus dem Verfahrenssystem abgetrennt»removed separately from the process system, hydrogen and potassium were separated separately from the removed oxygen from the process system »
Der Überschuß an elementarem Kalium, der aus dem System über die Menge hinaus entfernt wurde, die aufgrund der Bildung von Kaliumperoxid K0_ yorhergesagt wurde, zeigte an, daß sich etwas Kaliumsuperoxid K '0 gebildet hatte«The excess of elemental potassium removed from the system beyond that which was accounted for by the formation of potassium peroxide, indicated that some potassium peroxide K'0 had formed. "
Kalium und Kaliumhydrid wurden wieder mit Wasser umgesetzt, um weiteren Wasserstoff zu bilden* .Potassium and potassium hydride were again reacted with water to form further hydrogen *.
10' 1 Mol (56,11 g) Kaiiumhydroxid (85-86#ige Reinheit) wurde unter einem1 Druck von 1330 Pa auf 380 C erhitzt. Wasser wurde in dem Maße abdestilliert, als sich niedere Hydrate des Kaliumhydroxids bildeten. Ein festes Kaiiumhydroxid schmolz bei 360^C .- 5°C. 1 Mol elementares Kalium wurde unter einer Argonatmosphäre erschmolzenund tropfenweise zu der Schmelze aus Kaiiuinhydroxid hinzugegeben.10 '1 mol (56.11 g) Kaiiumhydroxid (85-86 # pure) was heated under a pressure of 1330 Pa 1 to 380 C. Water was distilled off as the lower hydrates of potassium hydroxide formed. A solid potassium hydroxide melted at 360 ° C .-- 5 ° C. One mole of elemental potassium was melted under an argon atmosphere and added dropwise to the melt of kaolin hydroxide.
Nachdem die Entwicklung von Wässerstoff den Druck innerhalb des evakuierten Systems auf atmosphärischen oder darüberliegenden Druck erhöht hatte, wurde das System geöffnet und man ließ Wasserstoff austreten. Nach dem Entfernen des Wasserstoffes, was sich durch eine Stabilisierung des Systemdruckes bei einem leicht oberhalb des Atmosphärendruckes liegenden Druck zeigte, wurde wieder ein verminderter Druck von vorzugsweise etwa 130 Pa angelegt. Man destillierte elementares Kalium aus dem,System ab und erhielt etwas mehr als 1 Mol Kalium.After the evolution of hydrogen increased the pressure within the evacuated system to atmospheric or overlying pressure, the system was opened and hydrogen was allowed to escape. After removal of the hydrogen, as shown by a stabilization of the system pressure at a pressure slightly above atmospheric pressure, a reduced pressure of preferably about 130 Pa was again applied. Elemental potassium was distilled from the system and received slightly more than 1 mole of potassium.
Das elementare Kalium wurde mit dem Wasserstoff bei einer Temperatur im Bereich von 260 C bis 38O C umgesetzt, um festes Kaliumhydrid zu bilden. Das kaliumhydrid ist in überschüssigem geschmolzenen Kalium löslich.The elemental potassium was reacted with the hydrogen at a temperature in the range of 260 ° C to 38 ° C to form solid potassium hydride. The potassium hydride is soluble in excess molten potassium.
Es wurde etwas weniger als T Mol Wasser zu der Mischung hinzugegeben. Die Menge des Wassers wurde im gleichen Verhältnis unter ein Mol vermindert, in dem überschüssiges Kalium aus dem System entfernt worden war. Aus der.im Reaktionsgefaß verbleibenden Mischung aus Kaiiumperoxid/Superoxid wurde Sauerstoff entwickelt und Kaiiumhydroxid gebildet. Beispiel VIII 'A little less than T moles of water were added to the mixture. The amount of water was reduced in the same proportion below one mole in which excess potassium had been removed from the system. Oxygen was developed from the potassium peroxide / superoxide mixture remaining in the reaction vessel and potassium hydroxide was formed. Example VIII '
Dieses Beispiel zeigte die Herstellung von Wasserstoff bei hoher Temperatur. Bei der Durchführung dieses Versuches wurde 1 Mol handelsüblichen Kaiiumhydroxids unter vermindertem Druck oder einer Inert-Gas-Atmosphare (Helium, Neon, Argon usw.) auf 779°C erhitzt. ' ;. ' ; ' · ' ' ' ·' . .: . . .".This example demonstrated the production of hydrogen at high temperature. In carrying out this experiment, 1 mole of commercial potassium hydroxide was heated to 779 ° C under reduced pressure or an inert gas atmosphere (helium, neon, argon, etc.). '; , ';'·'''''. .:. , . ".
Wasser wurde in dem Maße entfernt, als sich die darin enthaltenen Hydrate des Kaiiumhydroxids unter Bildung niederer Hydrate zersetzen, wobei ein Anstieg in der Temperatur auftrat. Bei 36O0G - 5°C bildete Kaliumhydroxid eine wasserfreie Schmel- .ze'. ' ' ' . .' . ; ' ' ' ; "' · ... ' . .' ^Water was removed as the hydrates of the potassium hydroxide contained therein decomposed to form lower hydrates, with an increase in temperature. At 36O 0 G - 5 ° C, potassium hydroxide formed an anhydrous smelting oil. '''. . ',;''';"'... .... ^
Über das Hydratationswasser hinaus wurde weiteres Wasser abgegeben aufgrund der partiellen thermischen Zersetzung von Kaiiumhydroxid zu Kaliumoxid und Wasser. Oberhalb von 36O0C - 5 C findet eine fortschreitende Zersetzung von Kaliumoxid zu Kaliumperoxid und elementarem Kalium statt.Beyond the water of hydration, additional water was released due to the partial thermal decomposition of potassium hydroxide to potassium oxide and water. Above 36O 0 C - 5 C there is a progressive decomposition of potassium oxide to potassium peroxide and elemental potassium.
Das so entstandene Kalium reagiert mit dem Wasserdampf unter Bildung von Kaliumhydroxid und Wasser und mit Kaliumhydroxid unter Bildung von Wasserstoff und Kaliumoxid (Gleichungen 20 und 2}).The resulting potassium reacts with the water vapor to form potassium hydroxide and water and with potassium hydroxide to form hydrogen and potassium oxide (equations 20 and 2}).
Ein Gleichgewicht wurde erreicht, nachdem etwa 13% des Kaliums und Wasserstoffes abdestilliert worden waxen. Danach gestattet die Abnahme des Wasserstoffgehaltes im ProzeßsystemA balance was achieved after about 13% of the potassium and hydrogen had been distilled off. Thereafter, the decrease in hydrogen content in the process system allows
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die weiter© Zersetzung von Kaliumhydroxid-Kaliumoxid—Kaliumperoxid zu Kalium, ohne daß sich das Kalium mit Sauerstoff recombiniert, und zwar aufgrund des verminderten Vassergehaltes des Systems. .the further decomposition of potassium hydroxide-potassium oxide-potassium peroxide to potassium, without the potassium recombining with oxygen due to the reduced water content of the system. ,
In 2 1/2 Stundenwurden 88^ des Kaliums und 88% des Wasserstoffes gewonnen.In 2 1/2 hours 88% of the potassium and 88% of the hydrogen were recovered.
Die Reaktionszeit wurde auf eine Stunde verkürtzt, indem man 1/2 Mol Kalium zu der wasserfreien Schmelze von Kaliumhydroxid hinzugab,The reaction time was shortened to one hour by adding 1/2 mole of potassium to the anhydrous melt of potassium hydroxide,
1 Mol Wasserstoff, das wie oben angegeben erhalten war, wurde mit dem bei jGO C erzeugten Acetylen umgesetzt, um Ethen zu bilden!, Ein zweites Mol Wasserstoff wurde zugeführt, um das Ethen zu Ethan zu hydrieren,One mole of hydrogen obtained as indicated above was reacted with the acetylene generated at jGO C to form ethene !, a second mole of hydrogen was added to hydrogenate the ethene to ethane,
1 Mol des Ethans wurde in der Gasphase mit 1 Mol Chlor unter Bildung von Ethylchiorid umgesetzt. Das Ethylchlorid wurde gesammelt und am Rückfluß in absolutem Äther mit Kalium unter Wurtz—Fittig-Bedingungen umgesetzt und man erhielt Butan. Das so hergestellte Butan wurde in der gleichen Weise mit Chlorgas ,umgesetzt, um Butylchlorid zu bilden, das wiederum mit wie oben erhaltenem Kaliummetall unter den Bedingungen der Wurtz-Fittig-Reaktion umgesetzt wurde, um Kohlenwasserstoffe zu bil-1 mole of the ethane was reacted in the gas phase with 1 mole of chlorine to form ethyl chloride. The ethyl chloride was collected and reacted at reflux in absolute ether with potassium under Wurtz-Fittig conditions to give butane. The butane thus prepared was reacted with chlorine gas in the same manner to form butyl chloride, which in turn was reacted with potassium metal obtained above under the conditions of the Wurtz-Fittig reaction to form hydrocarbons.
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den, die auf Grund ihrer Leistung zum Einsatz in Verbrennungsmotoren geeignet ,waren,those who were suitable for use in internal combustion engines because of their performance,
Im Folgenden wird eine geeignete Vorrichtung zürn Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert:In the following, a suitable device for carrying out the method according to the invention is explained in more detail with reference to the drawing:
Die Vorrichtung umfaßt eine Schmelzkammer oder Retorte, die aus einem korrosionsbeständigen Metall oder einer solchen Le-The device comprises a melting chamber or retort made of a corrosion resistant metal or
gierung besteht, wie Nickel oder Wolfram, das unter vermindertem Druck erhitzt werden kann. Ein Abzug 12 für das geschmolzene Metall befindet sich am Boden der Schmelzkammer 10. Eine Vakuumleitung Tk verbindet die Schmelzkammer mit einer nicht dargestellten Pumpe, die die Schmelzkammer bis zu einem Druck von etwa 65 Pa bis zu etwa 2460 Pa evakuieren kann. Zwischen der Schmelzkammer 10 und der Vakuumleitung 1-4 sind 3 Fallen A, B, C zum Kondensieren und Zurückführen wieder gebildeter Oxide oder Sulfide und elementaren kondensierten Alkalimetal-Ies angeordnet und sowohl mit der Schmelzkammer als auch mit der Vakuumleitung verbunden. Das Zurückführen erfolgt unter Betätigung der jeweiligen Hähne 10. Es ist auch einek. Falle 18 vorgesehen, die entfernt von der Schmelzkammer 10 angeordnet ist, uoi Schwefel zu sammeln, der durch den Auslaß 20 entfernt werden kann. Eine nicht gezeigte geeignete Einrichtung ist auf oder um die Schmelzkammer 10 herum vorgesehen, um sie bis auf 680 C zu erhitzen und um die Bereiche, die von der Kammer entfernt sind, auf graduell abnehmende Temperaturen von 4500O bis 16O0C zu erhitzen.alloy, such as nickel or tungsten, which can be heated under reduced pressure. A molten metal outlet 12 is located at the bottom of the melting chamber 10. A vacuum line Tk connects the melting chamber to a pump, not shown, which can evacuate the melting chamber to a pressure of from about 65 Pa to about 2460 Pa. Between the melting chamber 10 and the vacuum line 1-4, 3 traps A, B, C for condensing and recycling reformed oxides or sulfides and elemental condensed alkali metal are arranged and connected to both the melting chamber and the vacuum line. The return is done by pressing the respective taps 10. It is also a k. Trap 18 is provided, which is located away from the melting chamber 10 to collect sulfur that can be removed through the outlet 20. A suitable means, not shown, is provided on or around the melting chamber 10 to heat it up to 680 C and to heat the areas away from the chamber to gradually decreasing temperatures of 450 0 O to 16O 0 C.
Ein innerhalb eines Schlitzes 22 eingepaßter Ring 21 ist auf der Schmelzkammer 10 vorgesehen, um Metall aus den kondensierten Dämpfen aufzunehmen, die durch die Vakuumleitung 14 strömen.A ring 21 fitted within a slot 22 is provided on the melting chamber 10 to receive metal from the condensed vapors flowing through the vacuum line 14.
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Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD25949984A DD215587A5 (en) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | INTEGRATED METHOD FOR MANUFACTURING LESS ACTIVE METALS AND HYDROCARBONS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD25949984A DD215587A5 (en) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | INTEGRATED METHOD FOR MANUFACTURING LESS ACTIVE METALS AND HYDROCARBONS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD215587A5 true DD215587A5 (en) | 1984-11-14 |
Family
ID=5554225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD25949984A DD215587A5 (en) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | INTEGRATED METHOD FOR MANUFACTURING LESS ACTIVE METALS AND HYDROCARBONS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD215587A5 (en) |
-
1984
- 1984-01-19 DD DD25949984A patent/DD215587A5/en unknown
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