DE1281684B - Verfahren zur Herstellung von Alkalimetalldispersionen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -5i07¥W PATENTAMT Int. α.:

C22b

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 40 a - 27/00

Nummer: 1281684

Aktenzeichen: P 12 81 684.1-24 (N 25376)

Anmeldetag: 14. August 1964

Auslegetag: 31. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von feinteiligen Alkalimetalldispersionen, insbesondere Natriumdispersionen, in einem Kohlenwasserstoffmedium in Gegenwart eines mit Alkalimetall reaktionsfähigen Dispergierhilfsmittels.

Der Stand der Technik kennt zahlreiche Beschreibungen der Herstellung von Alkalimetalldispersionen. In den USA.-Patentschriften 2 487 334 und 2 394 608 z. B. sind verschiedene Verfahren beschrieben, um Alkalimetalldispersionen herzustellen, deren Teilchengröße je nach der Behandlung im Durchschnitt 1 bis 100 μ beträgt. Mit keiner dieser Methoden steht ein positives Verdrängungssystem zur Verfügung, bei dem alle Dispergiermittel am Dispergierpunkt voll ausgenutzt werden. In keinem Fall liegt irgendeine Maßnahme vor, um die Materialien vorzudispergieren, oder ist ein Abtrennsystem zur Entfernung von übergrobem Material vorgesehen. Die verwendeten Dispergierhilfssysteme erfordern den Zusatz zweier getrennter Stoffe zu verschiedenen Zeiten während des Verfahrens, damit eine stabile Dispersion erhalten wird.

Die vorliegende Erfindung stellt ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von Alkalimetalldispersionen in einem inerten Medium zur Verfügung. Sie ermöglicht die kontinuierliche Herstellung reaktionsfähigerer, in pumpfähiger Form vorliegender Dispersionen, als sie bisher für den Einsatz bei organischen Reaktionen zur Verfügung stehen, im technischen Maßstab. Sie erlaubt ferner eine kontinuierliche Herstellung von Alkalimetalldispersionen, deren Teilchengröße im Bereich von etwa 1 bis 10 μ liegt, wobei etwa 80 Gewichtsprozent der Teilchen eine Größe unter 5 μ aufweisen, und weiter auch von Dispersionen, die im wesentlichen keine Teilchen enthalten, deren Größe 3 μ überschreitet, und eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 1 μ aufweisen. Weitere Vorteile und Zweckangaben der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Die obigen Ziele werden verwirklicht, indem man in einem Vormischer eine Emulsion von geschmolzenem Alkalimetall in einem inerten, organischen Medium, vorzugsweise einem Kohlenwasserstoffmedium, wie Lackbenzin oder Toluol, in Gegenwart eines mit Alkalimetall reaktionsfähigen Dispergierhilfsmittels herstellt, das Grobgemisch unter positivem Druck bei voller Strömung durch eine scherintensiv arbeitende Vorrichtung, wie eine Hochdruck- so Homogenisiermaschine oder eine Kolloidmühle, pumpt, um die endgültige Teilchengrößeverminde-Verf ahren zur Herstellung von Alkalimetalldispersionen

Anmelder:

National Distillers and Chemical Corporation, New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz und Dr. D. Morf, Patentanwälte,

8000 München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

Lloyd Maurice Watson, Cincinnati, Ohio; William Roger Birchall, Pisgah, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 14. August 1963 (302 038)

rung zu bewirken, die behandelte Feindispersion kontinuierlich einem Klassierabschnitt des Vormischers zuführt und kontinuierlich die Feindispersion unter Verdrängung durch einen mit Leitorganen versehenen Elutrierabschnitt austrägt.

Eine Vorrichtung zur bequemen Herstellung dieser Dispersionen weist einen beheizten Vormischtank auf, der mit Überkopfzuführöffnungen für Alkalimetall und das Kohlenwasserstoff-Dispergierhilfsmittel-Gemisch versehen ist, einen Drehrührer zur Vorfeinung der Dispersion, ein Verdrängungsleitorgan zur Klassierung der Dispersion, ein Kreislaufsystem zur kontinuierlichen Überführung der vorgemischten Grobdispersion in ein scherintensiv arbeitendes Dispergiersystem, z. B. eine Kolloidmühle oder eine Homogenisiermaschine, um die endgültige Teilchengrößeverminderung zu bewirken, und ein Kreislaufsystem zur kontinuierlichen Rückführung der behandelten Dispersion zu dem Klassierabschnitt des Vormischbehälters. Die Leitungen zur Zuführung des geschmolzenen Metalls und des Kohlenwasserstoff-Dispergierhilfsmittel-Gemisches sind so ange-

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ordnet, daß sie das Gut direkt in den Mischabschnitt Kraft durch die mit hoher Geschwindigkeit erfoldes Vormischbehälters, vorzugsweise über der Ober- gende, in der Mühlenhülle erhaltene Innenrückzirkufläche der der Behandlung unterliegenden Flüssig- lation auf die Flüssigkeit übertragen wird. F i g. 3 keit, zuführen. Das Verdrängungsleitorgan ist vor- zeigt eine mit zwangläufiiger Verdrängung arbeitende gesehen, um eine ruhige Zone für die Fluidklassie- 5 Ventil-Homogenisiervorrichtung (Kolben-Homogenirung der behandelten Dispersion zu schaffen, wobei siebmaschine), welche die Flüssigkeit durch Hochdie Mikroteilchen vom Kopf der Absetzzone ver- durckeinspritzung durch eine Öffnung dispergiert. drängt werden können, während das übergrobe Gut F i g. 4 zeigt eine Vibrations-Homogenisiermaschine zur weiteren Behandlung kontinuierlich wieder zu der Zungenbauart. Diese Vorrichtung dispergiert dem Mischabschnitt des Vormischbehälters zurück- io Flüssigkeiten durch Hinwegtreiben über eine Metallgeführt wird. zunge, die im Ultraschallbereich schwingt.

Die Vorrichtung und das Kreislaufsystem sollen Im Betrieb der Vorrichtung beschickt man den

so ausgebildet sein, daß das in ihnen befindliche Gut Vormischtank, die Kreislaufleitungen und die Homoauf einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des genisiermaschine mit einem Anteil des Kohlen-Alkalimetalls gehalten werden kann. Man kann hier- 15 wasserstoff-Dispergierhilfsmittel-Gemisches und setzt zu in bequemer Weise die Dispergiereinheit mit die Homogenisiermaschine 9 und das Vormischtankeinem Mantel versehen und über diesen mit Wasser- rührwerk 4 in Bewegung. Der Mantel 11 des Vordampf oder Öl beheizen. Im Hinblick auf eine Ver- mischbehälters wird mit dem Heizmittel gefüllt, minderung der Oxydation des Natriums und aus Wenn die Temperatur des Systems über den Sicherheitsgründen ist es vorteilhaft, das System ab Schmelzpunkt des Alkalimetalls steigt, beginnt man unter einem inerten Gas zu halten. mit der Zuführung des geschmolzenen Metalls 1

Die oben beschriebene Vorrichtung ist in der und des Kohlenwasserstoff-Dispergierhilfsmittel-Ge-Zeichnung erläutert, in welcher misches 2. Das Rührwerk 4 bewirkt eine Vordisper-

Fig. 1 an Hand eines allgemeinen Fließbildes gierung des geschmolzenen Natriums in dem Kohlen-Einzelheiten des Vormischtanks und des Kreislauf- 35 wasserstoff-Dispergierhilfsmittel-Medium, und dann und Zuführsystems zeigt und wird die Grobdispersion durch das Ventil oder die

F i g. 2, 3 und 4 zur Veranschaulichung dieses Öffnung der Homogenisiermaschine 9 getrieben. Das Systems eingesetzte Dispergiereinheiten zeigen. behandelte Gut wird durch die Leitung 10 der Misch-

Für den Beispielen zugrunde liegenden Arbeits- kammer in dem Vormischtank zugeführt. Zweckmaßstab wurde ein Vormischtank von 17,8 cm Durch- 30 mäßig wird der Durchsatz in diesem System durch messer und 25,4 cm Höhe eingesetzt. Das Leitorgan Veränderung der Ströme 1 und 2 so gelenkt, daß in dieser Vormischemheit hatte einen genügenden man eine gleichmäßige vertikale Verdrängung der Querschnitt, um einen Absetzabschnitt von etwa Feindispersion in der Elutrierzone nach oben erhält, 1640 cm³ zu umfassen, und die Einheit war mit wobei sich alles Grobgut absetzen und zur weiteren einem Mischabschnitt von etwa 3280 cm³ versehen. 35 Behandlung in den Pumpabschnitt zurückkehren In der Pumpenzone wurde ein Propellerrührer von kann. Das Leitorgan ist so angeordnet, daß es eine 5,1 cm Durchmesser eingesetzt, der mit 1500 U/Min. Ruhezone umgibt, welche genügt, um eine nach oben betrieben wurde. Bei diesen Arbeiten sind bei Kreis- gerichtete Maximalströmung von weniger als etwa laufgeschwindigkeiten von 473 bis 15901/Std. be- IV₂ dm/Sek. bei der maximalen Arbeitsgeschwindigtriebene Homogenisatoren und eine bei StrÖmungs- ₄₀ keit zu ergeben. Die Feindispersion wird durch die geschwindigkeiten von 189 bis 15901/Std. betriebene Austrageöffnung 7 verdrängt und der Lagerung oder Kolloidmühle eingesetzt worden, wobei die Gut- direkt einem Verfahren zugeführt. Die hier beschrieabgabe dieser Einheiten 3,8 bis 7,61/Std. betrug. bene Einheit kann unter Rohmaterialzuführungen DurchVergrößerung des Arbeitsmaßstabes läßt sich mit etwa 0,9 bis 23 kg/Std. betrieben werden, die Kreislaufgeschwindigkeit auf einen Wert von ₄₅ Im Vormischbehälter wird zu allen Zeitpunkten 13 250 1/Std. bei einer Gutabgabe von 1136 1/Std. der Behandlung eine Atmosphäre aus Stickstoff, oder mehr steigern. Argon oder einem anderen, inerten Gas aufrecht-

In F i g. 1 sind die Zuführleitungen für das ge- erhalten.

schmolzene Alkalimetall und die Kohlenwasserstoff- Der Begriff »Alkalimetall« umfaßt Lithium, Na-

Dispergierhilfsmittel-Beschickung mit 1 bzw. 2 be- ₅₀ trium, Kalium, Rubidium, Cäsium und Legierungen zeichnet. Durch die Leitung 3 wird ein inertes Gas, oder Mischungen von zwei oder mehr dieser Metalle, z. B. je nach dem eingesetzten Alkalimetall Stickstoff Zur wirksamen Herstellung von Alkalimetalloder Argon, zugeführt, während mit 4 der Propeller- dispersionen muß man grobe Alkalimetallteilchen rührer für die Dispergierung des Vorgemisches, rasch und vollständig zertrümmern und ein Zu-5 ein plattenförmiges Leitorgan, welches die Vor- 55 sammenwachsen (Koaleszieren) der anfallenden, misch- und Elutrierkammern trennt, 6 die Absetz- feinen Teilchen verhindern. Zweckmäßig arbeitet oder Elutrierkammer, 7 die Austrageöffnung für die man mit ausgewählten Dispergierhilfsmitteln, um Fertigdispersion, 8 und 10 die Leitungen zur Zu- die Zerkleinerung der Teilchen zu fördern, und aus- und Abführung der Dispersionen zu bzw. von der gewählten Stabilisatoren, um ein Zusammenwachsen Homogenisiermaschine, 11 ein mit Heizmedium ge- 60 der Teilchen zu verhindern.

füllter Mantel bezeichnet sind. Besonders bevorzugt werden Verbindungen, die

Die in Fig. 2 bis 4 gezeigten Vorrichtungen sind gleichzeitig sowohl als Dispergierhilfsmittel als auch der Technik vertraut und hier lediglich dargestellt, als Stabilisator zu wirken vermögen. Als hierzu gut um ihre Wirkung bei der Dispergierung von ge- geeignet haben sich organische Salze erwiesen, deren schmolzenen Alkalimetallen in Kohlenwasserstoff- 65 Metall durch das dem Dispergiervorgang untermedien zu erläutern. Fig. 2 zeigt eine umlaufende liegende Alkalimetall verdrängt werden kann. Zu Kolloidmühle, die bei Atmosphärendruck betrieben solchen Salzen gehören mit Alkalimetall reduzierwird, wobei die zur Dispersionsbildung benötigte bare Salze bzw. Metallverbindungen von organischen

Säuren, Alkoholen, Glykolen und Ketonen, z. B. der allgemeinen Formeln

R-COOM.

beziehungsweise

R OM, HO — R —OM

R—C—OM

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worin R Alkyl mit etwa 4 bis 36 Kohlenstoffatomen und M ein durch das dem Dispergiervorgang unterliegende Alkalimetall verdrängbares Metall, z. B. Kupfer, Aluminium, Calcium, Zink, Blei usw., bedeutet. Zu speziellen Verbindungen gehören Salze von Fettsäuren, z. B. Kupferoleat, Aluminiumdistearat, Aluminiumdilaurat, Calciummonostearat, Bleinaphthenat, Zinkstearat und andere Metallseifen wie auch Metallverbindungen von Fettalkoholen, von langkettigen Glykolen und von Ketonen. Aluminiumdistearat und Kupferoleat sind besonders geeignet.

Das aktive Dispergiermittel stellt bei Verwendung eines Metallsalzes bzw. einer Metallverbindung anscheinend schließlich ein Alkalisalz bzw. eine Alkaliverbindung einer Säure, eines Alkohols, eines GIykols oder eines Ketons dar. Man kann das Alkalisalz bzw. die Alkaliverbindung zu Anfang zusetzen, aber es hat sich als wirksamer erwiesen, das Salz bzw. die Verbindung durch eine Verdrängungsreaktion in situ zu bilden. Es wird angenommen, daß das edlere Metall, z. B. Kupfer, Aluminium usw., das durch das Alkalimetall verdrängt wird, im Verlaufe seiner Verdrängung um die feinen Alkalimetalltröpfchen herum ein Schutzkolloid bildet und auf diese Weise ein Zusammenwachsen der Tröpfchen verhindert.

Bestimmte Verbindungen wirken hauptsächlich als Dispergierhilfsmittel und sollen daher in Verbindung mit einem Stabilisator Verwendung finden. Zu solchen Verbindungen gehören die Dimersäure, das durch Vereinigung von zwei Molekülen ungesättigter Fettsäuren, wie Öl- oder Linolsäure, gebildete Produkt, Lecithin, Polymerisate, Kautschuke usw.

Als Stabilisatoren können anorganische Salze Verwendung finden, deren Metall durch das dem Dispergiervorgang unterliegende Alkalimetall verdrängbar ist, d. h. in der Spannungsreihe unter dem Alkalimetall liegt. Beispiele für solche Salze sind Magnesiumchlorid, Kupfer(II)-chlorid, Kupfer(I)-chlorid, Eisen(III)-chlorid, Kupfer(II)-bromid, Eisen(III)-sulfat usw. Solche anorganischen Salze stellen jedoch keine wirksamen Dispergierhilfsmittel dar, und man muß daher auch ein mit Alkalimetall reaktionsfähiges, organisches Molekül, wie eine Säure mit 4 bis 36 Kohlenstoffatomen, Alkohl, Glykol oder Keton, einsetzen, um die richtige Umgebung für die Bildung der Dispersion zu erhalten.

In den folgenden Beispielen sind die oben beschriebenen Vorrichtungen verwendet worden. Das Fortschreiten der Dispergierung wurde verfolgt, indem Proben des Verfahrenstroms mit einem verdünnten Kohlenwasserstoff verdünnt und die Teilchengröße und -verteilung durch Betrachtung unter dem Mikroskop und Messung der Sidimentationsgeschwindigkeit bestimmt wurden. Die erfindungsgemäß erhaltenen Alkalimetalldispersionen sind langzeitig bei Temperaturen über wie auch unter dem Schmelzpunkt des Alkalimetalls stabil, solange sie in einer inerten Atmosphäre gehalten werden. Sie lassen sich leicht unter den Schmelzpunkt des Alkalimetalls abkühlen und mit nur geringen oder ohne Schwierigkeiten pumpfördern.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung, ohne daß die Erfindung auf sie beschränkt ist. Teile sind, wenn nicht anders angegeben, Gewichtsteile.

Beispiel 1

3,8 1 Lackbenzin, enthaltend in Lösung etwa 0,018 kg Kupferoleat, wurden in den oben beschriebenen Vordispergiertank eingegeben, und das mit einer Ventil-Homogenisiermaschine (F i g. 3) ausgestattete System wurde erhitzt und unter Kreislauf gehalten, bis die Temperatur 104° C erreichte. Dann wurde das Rührwerk in dem Vormischtank in Betrieb gesetzt und mit der Zufuhr des geschmolzenen Natriums (mit 0,23 kg Natrium/Std.) und des Kohlenwasserstoff-Dispergierhilfsmittel-Stroms (mit 0,68 kg Gemisch/Std.) zu dem Vormischtank begonnen. Das Homogenisierventil war so eingestellt, daß der Rückdruck an der Homogenisierpumpe 316 kg/cm² bei einer Fördergeschwindigkeit von 94,61/Std. betrug. Nachdem der Vordispergier-Klassier-Tank bis zum Überlaufen gefüllt war, wurden Proben der Fertigdispersion genommen, deren Analyse eine Teilchengröße von 1 bis 3 μ bei einer durchschnittlichen Größe von 1 μ ergab.

Beispiel 2

Der Vordispergiertank wurde mit 3,8 1 Lackbenzin, enthaltend 0,018 kg Aluminiumdistearat, beschickt, das Rührwerk eingeschaltet, mit der Kreislaufführung in dem mit einer Ventil-Homogenisiermaschine ausgestatteten Systeme begonnen, bei Erreichen einer Temperatur des Kohlenwasserstoffgemisches von 104° C die Zufuhr des geschmolzenen Natriums (mit 0,23 kg Natrium/Std.) und des Kohlenwasserstoff-Dispergierhilfsmittel-Gemisches (mit 0,68 kg Gemisch/Std.) zu dem Vormischtank eingeschaltet. Das Homogenisierventil war so eingestellt, daß der Arbeitsdruck (Level Pressure) an der Homogenisierzuführpumpe 316 kg/cm² bei einer Kreislauf geschwindigkeit von 94,61/Std. betrug. Nachdem der Gutstand in der Vordispergier-Klassier-Vorrichtung bis zum Überlauf gestiegen war, wurden Proben der Fertigdispersion genommen, deren Analyse eine Teilchengröße im Bereich von 1 bis 2 μ bei einer durchschnittlichen Größe von 1 μ ergab.

Beispiel 3

Der Vordispergiertank wurde mit 3,81 Lackbenzin, enthaltend 0,018 kg Aluminiumdistearat, beschickt, das Rührwerk eingeschaltet und die Kreislaufführung in dem mit einer Ventil-Homogenisiermaschine ausgestatteten System angefahren. Bei Erreichen einer Temperatur des Kohlenwasserstoffs von 104⁰C wurde mit der Zufuhr des geschmolzenen Natriums (mit 1,81 kg Natrium/Std.) und des Kohlenwasserstoff-Dispergierhilfsmittel-Gemisches (mit 5,44 kg Gemisch/Std.) zu dem Vormischtank begonnen. Das Homogenisierventil war so eingestellt, daß der Arbeitsdruck an der Homogenisierzuführpumpe 84,4 kg/cm² bei einer Kreislaufgeschwindigkeit von

473 1/Std. betrug. Nachdem der Vordispergier-Klassier-Tank bis zum Überlauf gefüllt war, wurden Proben der Fertigdispersion genommen und auf Teilchengröße und Natriumgehalt analysiert, wobei sich ein Teilchengrößebereich von 1 bis 3 μ und ein Natriumgehalt von 24 Gewichtsprozent ergab.

Beispiel 4

Das Dispergiersystem wurde wie im Beispiel 3 angefahren und kontinuierlich 120 Stunden bei einer Zuführung von 1,81 kg Natrium und 5,44 kg Kohlenwasserstoff-Aluminiumdistearat-Gemisch je Stunde betrieben, wobei in diesem Zeitraum aus dem Überlaufgut alle 6 Stunden Proben genommen und auf Teilchengröße und Natriumgesamtgehalt untersucht wurden. Die Teilchengröße lag im Bereich von 1 bis 4 μ bei einem Durchschnittswert von 2 μ und der Natriumgehalt im Bereich von 24,7 bis 25,7 Gewichtsprozent bei einem Durchschnittswert von 25,1%.

Beispiel 5

Nach Herausnahme des Leitorgans aus dem Vordispergiertank wurde die Anlage wie im Beispiel 3 angefahren. Aus dem Überlauf wurden 4 Stunden lang stündlich Proben genommen und auf Teilchengröße und Natriumgehalt untersucht. Die Teilchengröße lag im Bereich von 1 bis 30 μ bei einem Durchschnittswert von 10 μ. Der Natriumgehalt betrug 25 «/0.

Beispiel 6

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Die Anlage wurde mit der Abänderung wie im Beispiel 3 betrieben, daß der Vormischtank ohne Bewegung eingesetzt wurde. Aus dem Überlauf wurden 2 Stunden lang alle 10 Minuten Proben genommen und auf Teilchengröße und Natriumgehalt untersucht. Die Teilchengröße nahm mit dem Ansteigen der Natriumkonzentration in dem Vormischbehälter auf Kosten des Volumens der Ruhezone allmählich auf 500 bis 1000 μ zu. Der Natriumgehalt sank allmählich von 25 Gewichtsprozent auf einen unteren Wert von 3 % und stieg dann wieder rasch auf einen Wert über 25 %, als der Vormischtank mit nicht dispergiertem Natrium überflutet wurde und Rohnatrium über die Austrageöffnung zu fließen begann.

Beispiel 7

In Versuchen unter Verwendung einer Kolloidmühle (wie in F i g. 2) als Scherkraftquelle wurde der Vordispergiertank mit 3,8 1 Lackbenzin, enthaltend 0,018 kg Aluminiumdistearat, beschickt, das Vordispergierrührwerk und die Kolloidmühle in Betrieb gesetzt und das System erhitzt. Bei Erreichen einer Temperatur des zirkulierenden, fließenden Gutes von 110° C wurde mit der Zuführung des geschmolzenen Metalls (mit 0,45 kg Natrium/Std.) und des Kohlenwasserstoff - Aluminiumdistearat - Gemisches (mit 1,36 kg/Std.) zu dem Vormischtank begonnen. Die Kreislaufführang wurde auf 3791/Std. gehalten. Als der Stoffstand in dem Vormischtank den Produktüberlauf erreichte, wurden Proben der Dispersion genommen und auf Teilchengröße und Metallgehalt untersucht, wobei sich 1 bis 3 μ bzw. 25 Gewichtsprozent ergaben.

Beispiel 8

In Versuchen unter Verwendung einer Homogenisiermaschine der Zungenbauart (wie in Fig.4) als Scherkraftquelle wurden durch den Vormischtank 3,81 Kohlenwasserstoff, enthaltend 0,04% Aluminiumdistearat, zugeführt und mit der Bewegung und Kreislaufführung begonnen. Nach Aufheizung des Systems auf 104 bis 116° C wurde mit der Zuführung des geschmolzenen Alkalimetalls (0,91 kg/Std.) und des Kohlenwasserstoff - Aluminiumdistearat - Gemisches (2,72 kg/Std.) begonnen. Die Kreislaufgeschwindigkeit wurde auf 15901/Std. bei einem Arbeitsdruckabfall in der Zungenreaktionsvorrichtung von 7 atü gehalten.

Nach Einführen einer genügenden Menge Rohgut, um das Flüssigvolumen in dem Vordispergiertank auf die Überlaufhöhe zu bringen, wurden aus dem Überlauf zur Analyse auf Teilchengröße und Natriumgehalt Produktproben genommen, die 1 bis 5 μ bei einem Durchschnittswert von 2 μ bzw. 25 Gewichtsprozent ergaben.

Beispiel 9

Die mit einer Ventil-Homogenisiermaschine ausgestattete Anlage wurde mit 3,81 Toluol, enthaltend etwa 0,018 kg Aluminiumdistearat, beschickt, das Vordispergierrührwerk und die Kreislaufpumpe in Gang gesetzt und das System auf 104° C erhitzt. Hierauf wurde mit der Zuführung des geschmolzenen Alkalimetalls (mit 0,91 kg/Std.) und des Toluol-Aluminiumdistearat-Gemisches (mit 2,72 kg Toluol, enthaltend 0,018 kg Aluminiumdistearat, je Stunde) zu dem Vordispergiertank begonnen. Das Homogenisierventil war so eingestellt, daß der Rückdruck an der Homogenisierpumpe einen Festwert von 84 kg/cm² bei einer Kreislaufgeschwindigkeit von 4731/Std. hatte. Als der Flüssigkeitsspiegel in dem Vordispergiertank den Überlauf erreichte, wurden Proben der Fertigdispersion genommen, deren Analyse auf Teilchengröße und Alkalimetallgehalt 1 bis 3 μ bei einem Durchschnittswert von 1 μ bzw. 25 % ergab.

Beispiel 10

Die mit einer Ventil-Homogenisiervorrichtung ausgestattete Anlage wurde mit 3,81 Alkylat, enthaltend etwa 0,018 kg Aluminiumdistearat, beschickt, Vordispergierrührwerk und Kreislaufpumpe in Betrieb gesetzt und das System auf 38° C erhitzt. Dem System wurden 1,81 kg Cäsiummetall zugeführt. Der Kreislauf wurde 10 Minuten bei einem Homogenisiermaschinendruck von 84 kg/cm² bei 38° C und bei einer Kreislaufgeschwindigkeit von 4731/Std. aufrechterhalten.

Eine Zuführung von etwa 3,81 Alkylat, enthaltend 0,018 kg Aluminiumdistearat, mit einer Geschwindigkeit von 18,91/Std. durch die Zuführöffnung des Vordispergierbehälters führte zur Verdrängung der feinteiligen Dispersion durch die Überlaufleitung. Die Teilchengröße des Materials betrug 1 bis 3 μ bei einem Durchschnittswert von 2 μ und der Alkalimetallgehalt 20%.

Das in den obigen Beispielen erläuterte Verfahren ergibt außergewöhnlich reaktionsfähige Dispersionen,

die das Alkalimetall in einer Form enthalten, in der es für viele Anwendungszwecke hervorragend geeignet ist. Die erhaltene Dispersion kann mit Vorteil bei Umsetzungen, wie Umsetzungen unter Beteiligung von Chlorkohlenwasserstoffen, bei denen eine Kupplung oder Reduktion des Chlorkohlenwasserstoffs gewünscht wird, Dinierisationen und Polymerisationen mit ungesättigten Olefinen, wie Butadien, und Dimerisationen und Polymerisationen von reaktionsfähigen Monomeren, wie Styrol oder a-Methylstyrol, Anwendung finden. Durch das Vorliegen eines feinen Unterteilungszustandes läßt sich eine wirksamere Umsetzung erzielen, ohne daß man zu längeren Reaktionszeiten greifen muß.

Die Dispersion kann auch als wirksames Reinigungsmittel für verschiedene inerte Lösungsmittel und Gasströme und als reaktionsfähige Unterlage für die Bildung feinteiliger Natriumsalze in einem Kohlenwasserstoffmedium Verwendung finden.

Mit den Dispergiersystemen der obigen Typen steht ein einfaches Verfahren zur Verfügung, um Mikrodispersionen mit hohem Genauigkeitsgrad herzustellen und zu dosieren, ohne zu einer diskontinuierlichen Arbeitsweise greifen zu müssen.

Die Bemessungen des Vordispergiersystems erlauben durch die automatische Aussonderung und Kreislaufrückführung aller Natriumteilchen, deren Größe über dem gewünschten Wert liegt, eine außergewöhnliche Kontrolle der Teilchengröße der Enddispersion.

Die Alkalimetallkonzentration kann von etwa 10 bis 60 Gewichtsprozent reichen, wobei 20 bis 50% bevorzugt werden.

Systeme der oben beschriebenen Art erfordern zur Herstellung einer Dispersion nicht mehr als 2Gewichtsprozent Dispergierhilfsmittel, bezogen auf den Metallgehalt, und können in vielen Fällen mit Dispergierhüfsmittelmengen von weniger als 1 % betrieben werden, ohne daß die Qualität der Fertigdispersion wesentlich beeinflußt wird.

Diese Einzelheiten können bei jeder Temperatur zwischen (oberhalb) dem Schmelzpunkt des Alkalimetalls und (unterhalb) dem Siedepunkt des Kohlenwasserstoffs (etwa 104 bis 204° C für Natrium in Alkylat) zufriedenstellend betrieben werden. Ein Arbeiten unter Druck ist möglich, indem man an der Dispersionsaustrageöffnung ein Mittel vorsieht, um den Rückdruck zu lenken. Eine nachteilige Auswirkung auf die Herstellung oder Qualität der Fertigdispersion tritt hierdurch nicht ein.

Man kann bei dem Verfahren jede organische Flüssigkeit einsetzen, die gegen die Wirkung des Alkalimetalls relativ inert ist und sich über den Schmelzpunkt des Alkalimetalls erhitzen läßt, ohne daß eine Zersetzung eintritt. Beispiele für solche Flüssigkeiten sind Leuchtöl, gesättigte C₁₂.₂₀-Kohlenwasserstoffalkylierungsprodukte, Toluol, Benzol, Hexan, Xylol, Äther, wie Dibutyläther, u. dgl. sowie Gemische derselben, ohne daß dies eine erschöpfende Aufzählung darstellt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von feinteiligen Alkalimetalldispersionen, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) durch Rühren des geschmolzenen Alkalimetalls in einem inerten flüssigen Medium in Gegenwart eines mit dem Alkalimetall reaktionsfähigen Dispergierhilfsmittels in einem unter Inertgasatmophäre stehenden Vormischer eine Grobdispersion bildet,

b) diese kontinuierlich unter positivem Druck durch eine an sich bekannte scherintensiv arbeitende Homogenisiermaschine leitet und

c) die erhaltene feinere Dispersion in den Vormischer zurückführt, wobei sich die nach mehrmaligem Durchgang bildende Feindispersion in einer durch ein Leitblech vom Vormischraum abgetrennten, unten und oben offenen Absetzkammer sammelt, aus welcher sie durch eine Auslaßleitung verdrängt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als inertes Medium Toluol oder Lackbenzin verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Dispergierhilfsmittel Kupferoleat oder Aluminiumdistearat verwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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