DE1518773C - Verfahren zur Gewinnung von Tetraathyl blei - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Tetraäthylblei aus dem bei der Reaktion von Natriumbleilegierungen mit Äthylchlorid anfallenden Reaktionsgemisch durch Trägerdampf- bzw. Trägergasdestillation.

Tetraäthylblei ist eine seit langem bekannte Organometallverbindung, die ein wertvolles, hochwirksames Antiklopfmittel ist. Es wird normalerweise hergestellt durch Umsetzung einer Natriumbleilegierung mit Äthylchlorid. Diese Reaktion entspricht der Gleichung

4NaPb

Mononatrium-

bleilegierung

— (C₂H₅)^Pb
Tetraäthylblei

4C₂H₅Cl Äthylchlorid

4 NaCl Natriumchlorid

3Pb Blei

"5

20

Dabei werden gewöhnlich Ausbeuten erzielt, die in der Größenordnung von 80 bis 90% der Theorie liegen.

Aus der vorstehenden Gleichung geht hervor, daß bei dieser Reaktion ein Reaktionsgemisch anfällt, das außer Tetraäthylblei auch beträchtliche Mengen nicht umgesetztes oder überschüssiges Blei sowie bei der Umsetzung gebildetes Natriumchlorid enthält. Außerdem sind in der Reaktionsmasse gewöhnlich noch kleinere Mengen Äthylchlorid und der eingesetzten Bleilegierung vorhanden.

Die Hauptmenge des in dem Reaktionsprodukt enthaltenen Bleis muß entfernt bzw. zurückgewonnen werden. Es liegt in Form feiner Partikeln mit hoher Oberflächenaktivität vor.

Aus diesem Grunde wurde es bisher als zweckmäßig angesehen, das Tetraalkylblei durch Wasserdampfdestillation abzutrennen. Obwohl die Wasserdampfdestillation sehr wirksam ist, sind dabei Probleme aufgetreten, die ihren Vorteilen Abbruch tun. Dazu gehört die Tatsache, daß die Wasserdampfdestillation in einem großen Teil des Wasserdampfdestillationszyklus verhältnismäßig unwirksam zu sein scheint. Beispielsweise nimmt die Geschwindigkeit, mit welcher Tetraäthylblei überdestilliert, am Ende des üblichen.. Verfahrens stark ab. Für einen kleinen Teil des ge- , winnbaren Tetraäthylbleis ist daher ein unverhältnismäßig großer Anteil des Wasserdampfdestillationszyklus erforderlich. Diese Ergebnisse sind insofern unerklärlich, als bei einer theoretisch idealen Wasserdampfdestillation die Gewinnungsgeschwindigkeit während des gesamten Zyklus einheitlich sein sollte., Es gibt jedoch deutliche Hinweise darauf, daß bei einer Wasserdampfdestillation niemals ideale Arbeitsverfahrensbedingüngen erzielbar sind. Demgemäß scheint, ohne Rücksicht auf die Arbeitsfähigkeit des Wasserdampfdcstillationsgewinnungsverfahrens, eine Begrenzung hinsichtlich seiner Anwendungsmöglichkeiten zu bestehen. Außerdem führt das Vorhandensein einer wäßrigen Phase zur Agglomeration der Bleipartikeln, so daß bei Anwendung des Wasser-. dampfdestillationsvcrfahrens die Zugabe von Antiagglomerantien erforderlich ist, was einen zusätzlichen Arbeits- und Materialaufwand darstellt. . Darüber hinaus führt das Vorhandensein von Antiagglomeranticn zur Bildung unerwünschter Nebenprodukte (vgl. die bereits aus den IJSA.-Palentschriften 2 004160, 2 513 654 und 2 513 639 bekannten Verfahren). Ein weiterer Nachteil eines wäßrigen Bestandteils ist die Neigung des in der Reaktionsmasse enthaltenen Alkalimetalls, sich in das entsprechende Alkalimetallhydroxyd umzuwandeln.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Gewinnung von Tetraäthylblei aus dem bei der Reaktion von Natriumbleilegierungen mit Äthylchlorid anfallenden Reaktionsgemisch durch Trägerdampf- bzw. Trägergasdestillation, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Trägerdampf bzw. -gas Äthylqhlorid oder Stickstoff verwendet und Tetraäthylblei in an sich bekannter Weise von dem Trägerdampf bzw. -gas abtrennt.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind verschiedene Arbeitsweisen anwendbar. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die festen Bestandteile des Reaktionsgemisches mindestens teilweise durch das inerte Gas fließfähig gemacht. In einer speziellen Ausführungsform wird das Reaktionsgemisch in eine vertikale Kammer eingebracht, und das inerte, vorerhitzte Trägergas wird von unten in diese Beschickung mit einer ausreichenden Geschwindigkeit eingeleitet, so daß eine Wirbelschichtbildung der vorhandenen Feststoffe erzielt wird. Bei elfter Abänderung dieser Technik des Fließfähigmachens wird als Kontaktkammer eine sich vertikal erstreckende Trommel verwendet, und die Feststoffe werden vertikal durch die Gasgeschwindigkeit bewegt. Es ist eine Uberfließ-.anordnung vorgesehen, mit deren Hilfe die von Tetraäthylblei praktisch freien Feststoffe von der. behandelten Phase abgetrennt werden. · :

Bei einer anderen Ausführungsform wird ein verlängertes Koritaktrohr mit verhältnismäßig geringem Durchmesser verwendet, und die Feststoffe werden ,durch das Rohr oder durch Rohranordnungen mit einer verhältnismäßig hohen.Geschwindigkeit durch das Trägergas getrieben bzw: mitgerissen. .

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, das Trägergas unter einer solchen Geschwindigkeit durch das Bett der Reaktionsmischung zu leiten, die nicht ausreicht, um die Partikeln der Reaktionsmischung zu suspendieren. Die Partikeln der. Reaktionsmischung können durch mechanische Vorrichtungen bewegt werden.
, Bei der oben beschriebenen Ausführungsform können das heiße Abflußgas und das dampfförmige Tetraäthylblci zu einer Kühleranordnung zur fraktionierten Kondensation der Tetraäthylbleibestandteile geleitet werden. ' ' " '

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß im allgemeinen eine schnellere und wirksamere Gewinnung allein durch den Gas-Feststoff-Kontakt erzielt wird. Dies war • überraschend, da'das Wasserdampfdestillationsverfahren nach dem, Stand der Technik die wirksamste Wärmeübertragung erwarten ließ.

Beispiele I bis 5

In den folgenden Reihen von Arbeitsverfahren wurde durch Umsetzung einer zerkleinerten Mononatrium-Blei-I.egierung, NaPb, mit einem wesentlichen Überschuß Äthylchlorid ein Reaktionsgeinisch hergestellt. Nach Beendigung der Reaktion ließ man das überschüssige Äthylchlorid abfließen, wobei ein

Reaktionsgemisch der folgenden Zusammensetzung zurückblieb:

Bestandteil Gewichtsprozent

. Tetraäthylblei 24

Natriumchlorid 22

Blei* 54

* Schließt ebenso kleinere Bestandteile wie nicht umgesetzte Legierung und Äthylchlorid ein.

Das Blei lag in Form feiner Körnchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 500 Mikron vor.

Teile dieser Reaktionsmischung wurden in ein Vertikalrohr eingeführt, welches am Boden einen Einlaß für das vorerhitzte Gas hatte. Eine Uberkopfgasleitung führte von dieser Einheit zu einem wassergekühlten Kühler, und ein Kondensat hiervon wurde in einem Produktbehälter gesammelt.

In einer Reihe von Versuchen wurde ein Strom von vorerhitztem Stickstoff mit solcher Geschwindigkeit in die Behandlungskammer eingeleitet, die mindestens ausreicht, um den Feststoffteilchen einen flüssigkeitsähnlichen Zustand zu verleihen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:. .

Beispiel	Tem peratur ("C)	Geschwindig keit (m/Sek.)	Angewendeter Stickstoff* kg/kg zu 90% Gewinn	Prozent TEL*· Gewinnung
.1	102	0,094	1,95 .	98
2	101	0,052	1,96	96
3	102	0,093	2,35	97
4	86	0,093	4,9 ·	>97
5	102	0,072	1,97	>95

ungefähr 103 Mol Äthylchlorid mit 62 Mol einer Mononatrium-Blei-Legierung. Nach beendeter Reaktion wurde das nicht umgesetzte Äthylchlorid entfernt. Das dabei erhaltene Reaktionsgemisch (8,39 kg), welches die ungefähre Zusammensetzung hatte:

Bestandteil Gewichtsprozent

Tetraäthylblei..: 25

Natriumchlorid 17,2

Blei .....·. - 59,8 .■

wurde mittels einer Schnecke in die Verdampfungsoder Abstreifapparatur übergeführt. Die Geschwindigkeit der Schneckenbeschickung wurde so eingestellt, daß pro Minute ungefähr 400 g Reaktionsmischung freigegeben wurden.

Der Verdampfer bestand aus fünf doppelten Wärmeaustauscherrohren mit einer Innenrohrweite von· 19,05 mm. Die Wärmeaustauscher wurden in einer posaunenartigen Anordnung angebracht. Die Ge-

20: samtlänge des 1,91cm Durchmesser aufweisenden Rohrs betrug etwa 7,62 m. Das Produkt aus dem Verdampfer wurde zur Abtrennung der Feststoffe und Gase in eine Abtrennvorrichtung übergeführt. Durch Zufuhr von flüssigem Äthylchlorid zu einem Dampfwärmeaustauscher wurde überhitztes Äthylchlorid zugeführt. Das überhitzte Äthylchlorid hatte beim Zutritt in den Verdampfer eine Temperatur von ungefähr 110° C. Das Äthylchlorid wurde gleichzeitig mit der Reaktionsmischung mit einer Geschwindigkeit von 45,4 kg pro Stunde eingeführt.

Alle Punkte im gesamten Dämpfabstreifer wurden bei 103 bis 112° C gehalten. Die Reaktionsmischung wurde durch den Äthylchloridstrom durch den Ver-

• dämpfer geführt. Hierbei konnten über 93 Gewichtsprozent Tetraäthylblei aus der Reaktionsmischung abgetrennt und in den Äthylchloriddampf übergeführt werden.

* Die Werte für die angewandte Menge an Stickstoff wurden bestimmt, wenn 90% Tetraäthylblei gewonnen wurden, und werden angegeben als Kilogramm verwendeter Stickstoff ^₀ pro Kilogramm gewonnenes Tctraäthylblei. In den vorausgehenden Beispielen 1 bis 5 gleichen die Feststoffe während des Arbeitsverfahrens einer siedenden Masse.
** TEL = Tetraäthylblei.

B e i s ρ i e 1 6 .

Das Tetraäthylblei wurde aus einem Reaktionsgemisch unter Verwendung von Äthylchlorid als Trägergas gewonnen. Das Reaktionsgemisch wurde auf übliche Weise hergestellt durch Umsetzung von

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Gewinnung von Tetraäthylblei aus dem bei der Reaktion von Natriumbleilegierungen mit Äthylchlorid anfallenden Reaktionsgemisch durch Trägerdampf- bzw. Trägergasdestillation, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trägerdampf bzw. -gas Äthylchlorid oder Stickstoff verwendet und Tetraäthylblei in an sich bekannter Weise von dem Trägerdampf bzw.-gas abtrennt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen