DE1081437B

DE1081437B - Continuous process for the production of granular sodium monoxide

Info

Publication number: DE1081437B
Application number: DED30994A
Authority: DE
Inventors: Dr Joachim Rasch; Dr Fritz Pfleger; Heinrich Sauer
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1959-07-02
Filing date: 1959-07-02
Publication date: 1960-05-12
Also published as: CH439237A; GB961160A

Description

Kontinuierliches Verfahren zum Herstellen von körnigem Natriummonoxyd Die Herstellung von Natriummonoxyd aus flüssigem Natrium hat zweifellos gewisse Vorteile. Ein Nachteil ist jedoch der, daß das anfallende Mcnoxyd nicht die ausgesprochen schönen, großen Kugeln zu erzeugen gestattet, die man beim Einsetzen des Natriums in Blockform erhält, sondern daß stets größere Mengen Staub oder Natriumkugeln als unerwünschte Beigabe mitentstehen. Da das Material sehr ätzend ist, wirkt sich die Bildung selbst geringer Mengen Staub für das Bedienungspersonal sehr lästig aus. Andererseits bereiten die Natriumkugeln bei der Weiterverarbeitung auf Na20, Schwierigkeiten. Es war nun das Problem zu lösen, die richtige Korn-,größe des Monoxydes einzustellen und dabei den Staubanteil zu senken, wobei unter »Staub« das Material zu verstehen ist, dessen Teilchengröße unter 0,1 min. liegt.Continuous Process for Producing Granular Sodium Monoxide The production of sodium monoxide from liquid sodium undoubtedly has certain advantages. A disadvantage, however, is that the resulting Mcnoxyd does not make it possible to produce the extremely beautiful, large balls that are obtained in block form when the sodium is used, but that larger amounts of dust or sodium balls are always created as an undesirable addition. Since the material is very corrosive, the formation of even small amounts of dust is very annoying for the operating personnel. On the other hand, the sodium balls cause difficulties in further processing on Na20. The problem now to be solved was to set the correct grain size of the monoxide and thereby reduce the dust content, whereby "dust" means the material with a particle size of less than 0.1 min.

In der USA.-Patentschrift 2 825 629 ist ein Verfahren zur Steuerung der Korngröße des herzustellenden Natriummonoxydes beschrieben. Es wird dort unter folgenden Bedingungen gearbeitet: Luftmenge: 115 bis 1351/o, der Theorie. Natriumgehalt des Monoxydes: unter 4%, normal 0,8,1/0.In the USA. Patent 2,825,629 a method of controlling the grain size of the produced Natriummonoxydes described. It is worked there under the following conditions: Amount of air: 115 to 1351 / o, the theory. Sodium content of the monoxide: less than 4%, normal 0.8.1 / 0.

Temperaturen: am Austrag 160 bis 250' C, Einspeisungsseite max. 500' C. Temperatures: at the discharge 160 to 250 ° C, feed side max. 500 ° C.

Sauerstoffgehalt der Verbrennungsluft: nicht über 50 Volumprozeut, Kontinuierlich#e Eintragung von flüssigem Natrium und kontinuierliche Entfernung des gebildeten Monoxyds.Oxygen content of the combustion air: not more than 50 volume percent, continuous introduction of liquid sodium and continuous removal of the monoxide formed.

Bei dem in der genannten Patentschrift wiedergegebenen Erfindungsgedanken steht das Verhältnis Natrium zu Luft im Vordergrund. Dieses Verhältnis spielt zwar eine große Rolle, ist aber für die Körni--tv.-nicht von entscheidender Bedeutung. Wird allerdings zuviel Luft zugegeben, dann zerfällt der Inhalt des Brennrohres zu Pulver. Die günstigste Luftmenge ist von der Bauweise des Brennrohres abhängig. Die Luftmenge muß so eingestellt werden, daß der Na 2 0 2-Gehalt des Monoxyds zwischen 0,1 und 4,0%, vorzugsweise bei 1 %, liegt.In the case of the idea of the invention reproduced in the cited patent, the ratio of sodium to air is in the foreground. Although this ratio plays a major role, it is not of decisive importance for the Körni - tv.-. However, if too much air is added, the contents of the burner tube break down into powder. The most favorable amount of air depends on the design of the combustion tube. The amount of air must be adjusted so that the Na 2 0 2 content of the Monoxyds from 0.1 to 4.0%, preferably at 1%, is located.

Die Temperaturen im Rohr sind, wie in der Patentschrift erwähnt ist, nicht kritisch. Ebenso ist das (-,ewicht der Rohrfüllting für die Ausbildung eines körnigen Produktes nicht von großer Bedeutung.The temperatures in the pipe are, as mentioned in the patent, not critical. This is also the weight of the pipe filling for the formation of a granular product is not of great importance.

Es wurde nun gefunden, daß als nahezu einzig richtiges Mittel zur Einstellun g der gewünschten Korngröße die richtige Einstellung der Rohrkühlung ist, eine Tatsache, die bisher stets übersehen worden ist.We have found that to be almost the only real means of Settin g of the desired particle size, the correct setting of the pipe cooling, a fact which has hitherto always overlooked.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechen die Luftmengen und die Temperaturen im wesentlichen den Werten, die bei den bekannten, insbesondere aus der obenerwähnten Patentschrift bekannten Verfahren angewandt werden. Der Erfindungsgedanke ist jedoch im folgenden zu sehen: Für die Herstellung eines richtig gekörnten Monoxyds aus flüssigem Natrium in kontinuierlicher Arbeitsweise, vorzugsweise im Drehofen, ist es notwendig, vom Ende des Einleitungsrohres für Natrium bis zum Beginn der Kühlung eine nicht künstlich ge.-kühlte Zone zu unterhalten. In dieser Zone vermischt sich das Natrium mit bereits teilweise zu Natriumoxyd oxydiertem Metall und bildet eine plastische Masse, die durch die Drehbewegung des Brennrohres granuliert wird, Damit dieses Granulat nicht wieder zerfällt, muß es, sobald es diese Granulierzone verläßt, stark gekühlt werden.In the method according to the invention, the amounts of air correspond to and the temperatures essentially have the values that are used in the known, in particular methods known from the above-mentioned patent can be used. The idea of the invention but can be seen in the following: For the production of a properly grained monoxide from liquid sodium in continuous operation, preferably in a rotary kiln, it is necessary from the end of the inlet tube for sodium to the beginning of the Cooling to maintain a zone that is not artificially cooled. Mixed in this zone the sodium is formed with metal that has already been partially oxidized to sodium oxide a plastic mass that is granulated by the rotation of the combustion tube, So that this granulate does not disintegrate again, it must as soon as it enters this granulating zone leaves, be strongly cooled.

Während bei anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Natriummonoxyd, z. B. auf dein in der USA.-Patentschrift 2 202 252 beschriebenen Wege, die Bildung einer plastischen Masse vermieden werden muß, wird bei dem er:findungsgemäßen Verfahren sogar darauf hingearbeitet, eine plastische Masse zu erhalten.While in other known processes for the production of sodium monoxide, e.g. B. must be avoided on your described in the USA. Patent 2,202,252 way, the formation of a plastic mass, in which it: even worked inventive process it to obtain a plastic mass.

Bei der Durchführung des Verfahrens nach der T-TSA.-Patentschrift 2 825 629 wird die Zone des Drehrohres, in die das flüssige Natrium eintritt, gekühlt; es schließt sich eine ungekühlte Zone an.In carrying out the method according to the T-TSA. Patent 2,825,629, the zone of the rotary tube, in which the liquid enters sodium is cooled; it is followed by an uncooled zone.

Die Granulationszone bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in ihrer Länge von dem jeweiligen Brennrohr, seiner Konstruktion und seiner Kühlung abhängig. Wird die Zone zu kurz gewählt, so esitstehen die sogenannten »Natriumeier«, das sind Kugeln mit einem Durchmesser bis zu 100 mni und größer aus metallischem Natrium, die außen von einer dünnen Monoxydkruste bedeckt sind. Ist die Granulationszone zu lang, dann zerfallen die Körner wieder, wodurch sich der Anteil der Korngröße, die für die Weiterverarbeitung auf Na20, von Bedeutung ist, stark vermindert ist.The length of the granulation zone in the process according to the invention is dependent on the respective combustion tube, its construction and its cooling. If the zone chosen is too short, the so-called "sodium eggs" appear, these are spheres with a diameter of up to 100 mni and larger made of metallic sodium, which are covered on the outside by a thin monoxide crust. If the granulation zone is too long, the grains disintegrate again, as a result of which the proportion of grain size, which is important for further processing to Na 2 O, is greatly reduced.

Eine Veränderung der Länge der Granulierzone wirkt sich in der Siebanalyse des erhaltenen Monoxyds folgendermaßen aus: Probe 2 Korngröße Probe 1 Verlängerung der Granulations- mm 0/0 zone um 10 O/o über 2,36 0,1 0,1 1,5 bis 2,36 0,9 0,2 0,83 bis 1,5 12,0 1,7 0,5 bis 0,83 25,0 14,0 0,25 bis 0,5 45,0 48,0 0,175 bis 0,25 13,5 25,0 0,15 bis 0,175 1,9 5,0 0,1 bis 0,15 1,4 4,6 unter 0,1 0,2 1,4 Bei Probe 2 ist bereits wieder ein Kornzerfall aufgetreten. Um nun den technischen Fortschritt zu beweisen, den das Verfahren gemäß der Erfindung gegenüber den bekannten Verfahren, insbesondere gegenüber dem in der USA.-Patentschrift 2 825 629 beschriebenen Verfahren, aufweist, werden die Siebanalysen der erwähnten Probe 1 der Siebanalyse des Produktes gegenübergestellt, das nach dem zuletzt genannten Verfahren erhalten wird. USA.-Patent- Korngröße Probe 1 schrift 2 825 629 (umgerechnet), mm 'D/o über 2,36 0,1 5,0 1,5 bis 2,36 0,9 1,5 0,83 bis 1,5 12,0 1,5 0,5 bis 0,83 25,0 19,0 0,25 bis 0,5 45,0 33,0 0,175 bis 0,25 13,5 21,0 0,15 bis 0,175 1,9 10,0 0,1 bis 0,15 1,4 6,0 unter 0, 1 0,2 3,0 Das nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 825 629 hergestellte Monoxyd hat noch 3 11/o Staub, d. h. Teile unter 0,1 mm Durchmesser. 4011/o liegelt unter 0,25 mm und weitere 52"/o zwischen 0,25 und 0,83 mm, und zwar in der Hauptsache, nämlich rund 64%, unter 0,5 min. Bei der Probe 1 beträgt der Staubanteil 0,2%.-1711/o fallen mit einer Korngröße unter 0,25 min und 70% mit einer Korngröße zwischen 0,25 und 1),S3 mm an, davon - wie oben - 64"/o unter 0,5 mm.A change in the length of the granulation zone has the following effects in the sieve analysis of the monoxide obtained: Sample 2 Grain size sample 1 extension of the Granulation mm 0/0 zone around 10 O / o above 2.36 0.1 0.1 1.5 to 2.36 0.9 0.2 0.83 to 1.5 12.0 1.7 0.5 to 0.83 25.0 14.0 0.25 to 0.5 45.0 48.0 0.175 to 0.25 13.5 25.0 0.15 to 0.175 1.9 5.0 0.1 to 0.15 1.4 4.6 below 0.1 0.2 1.4 In sample 2, grain disintegration has already occurred again. In order to demonstrate the technical progress made by the method according to which the invention over the known methods, in particular to the process described in USA. Patent 2,825,629 method, the sieve analyzes of the mentioned sample 1 of the sieve analysis of the product are compared, the is obtained by the last-mentioned method. USA.-patent Grain size sample 1 font 2 825 629 (converted), mm 'D / o above 2.36 0.1 5.0 1.5 to 2.36 0.9 1.5 0.83 to 1.5 12.0 1.5 0.5 to 0.83 25.0 19.0 0.25 to 0.5 45.0 33.0 0.175 to 0.25 13.5 21.0 0.15 to 0.175 1.9 10.0 0.1 to 0.15 1.4 6.0 from 0, 1 0.2 3.0 The monoxide produced by the method of USA. Patent 2,825,629 has 3 11 / o dust d. H. Parts under 0.1 mm in diameter. 4011 / o is below 0.25 mm and a further 52 "/ o between 0.25 and 0.83 mm, mainly around 64%, under 0.5 min. In sample 1 , the dust content is 0 , 2% .- 1711 / o occur with a grain size below 0.25 min and 70% with a grain size between 0.25 and 1), S3 mm, of which - as above - 64 "/ o under 0.5 mm.

Der Na2 02-Gehalt des nachdem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Monoxyds liegt unter 49o; er liegt in den meisten Fällen bei 1 Das Korngrößenspektrum ist bei dem nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gewonnenen Münoxyd erheblich enger, die Korngrößenverteilung also für die Herstellung von Na20 , günstiger. Bei den nach dem in der USA.-Patentschrift 2 825 629 beschriebenen Verfahren erhaltenen groben Teilchen handelt es sich sehr wahrscheinlich um Agglomerate, die durch ungünstige Anordnung der Kühlflächen in iiiier Entstehung begünstigt werden. Besonders gut ist das zu erkennen, wenn man die Siebanalysenwerte in doppelt logarithmischem Maßstab aufträgt (vgl. das Diagramm). Während nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenes Monoxyd eine schwächere Abknickung der Kurve ergibt, zeigt sich bei der in der USA.-Patentschrift angegebenen Siebanalyse eine starke Abbiegung gegen die Waagerechte hin, die auf Agglomerierung hindeutet.The Na2 02 content of the monoxide produced by the process according to the invention is below 49o; in most cases it is 1. The grain size spectrum is considerably narrower in the case of the coin oxide obtained by the process according to the invention, so the grain size distribution is more favorable for the production of Na 2 O. In the obtained according to the process described in USA. Patent 2,825,629 method coarse particles are likely to agglomerate, which are favored due to unfavorable arrangement of the cooling surfaces in iiiier formation. This can be seen particularly well if the sieve analysis values are plotted on a double logarithmic scale (cf. the diagram). While the monoxide obtained by the process according to the invention results in a weaker kink in the curve, the sieve analysis given in the USA patent shows a sharp bend towards the horizontal, which indicates agglomeration.

Diese durch Agglorneration gewonnenen Körner sind nicht so hart wie die Primärkörner und in der Form nicht so glatt und rund. Daß es zur Bildung solcher Agglomerate kommen muß, ist klar, wenn man sich ansieht, wie das für die Durchführung des bekannten Verfahrens verwendete Brennrohr eingerichtet ist. Hier wird, wie bereits erwähnt, gerade in der Granulierungszone gekühlt, während die nachfolgende Stabilisierungszone ungekühlt ist. Man erhält daher zuerst eine starke Granulierung mit eingeschlossenem Natrium, die dann zum größten 'feil in dem anschließenden, nicht gekühlten Brennrohrpbschnitt wieder zerfällt. Nur die besser ausgebrannten Granulate und Agglomerate überstehen diese Zone ohne Destruktion und erscheinen dann am Rohrausgang als grobe Teilchen. Das dürfte auch die Erklärung für die starke Abweichung der Siebkennliiiie im doppelt logarithmischen Maßstab sein.These agglomerated grains are not as hard as the primary grains and not so smooth and round in shape. That it is for the formation of such Agglomerates must come is clear when you look at how to carry this out the known method used combustion tube is set up. Here is how already mentioned, just cooled in the granulation zone, while the subsequent stabilization zone is uncooled. A strong, entrapped granulation is therefore obtained first Sodium, which is then mostly sold in the subsequent, non-cooled section of the burner tube falls apart again. Only the better burned out granulates and agglomerates survive this zone without destruction and then appear as coarse particles at the pipe outlet. This should also be the explanation for the strong deviation of the sieve characteristic in double be on a logarithmic scale.

Claims

Claim: Continuous process for the production of granular sodium monoxide by oxidation vc-ii continuously fed molten sodium to a partially cooled rotary kiln, characterized in that the granulation zone beginning at the point of entry of the sodium into the rotary kiln is not artificially cooled, but the product obtained in the granulation zone in which this immediately adjoining zone of the rotary kiln is subjected to intensive cooling.