DE1542596C

DE1542596C - Method and device for the manufacture of inorganic fluorides

Info

Publication number: DE1542596C
Authority: DE
Inventors: William Edward Mt Tabor Tepp Hans George Morns Plains N J Cohen Morton Howard. Metropolis IU Watson, (V St A)
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Publication date: 1971-02-11

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung anorganischer Fluoride.The invention relates to a method and a device for the production of inorganic fluorides.

Es ist bekannt, anorganische Fluoride durch Umsetzungen in der Gasphase herzustellen. Beispielsweise ist Schwefelhexafluorid schon hergestellt worden, indem man von einem Schwefelsumpf aufsteigende Dämpfe mit gasförmigem Fluor in Kontakt brachte, wobei spontan eine Verbrennung des Schwefels in der Fluoratmosphäre unter Bildung von SF₆ einsetzte. Ein beträchtlicher Nachteil solcher Verfahren ist, daß wegen der Bildung großer Mengen an Nebenprodukten, wie SF₁, S₂F₁₀ und anderen niedrigeren Fluoriden von Schwefel, die Ausbeuten an dem gewünschten Produkt verhältnismäßig niedrig sind. Außerdem wird bei diesen bekannten Verfahren das Vermögen der Elemente, sich miteinander zu vereinigen, durch unbekannte Parameter eingeschränkt. Das heißt, nicht umgesetztes Fluor strömt durch die Vorrichtung und die Zufuhrgeschwindigkeiten der Reaktionsteilnehmer, und die Produktionsgeschwindigkeiten und Strömungsgeschwindigkeiten können nicht mit irgendwie voraussehbarer Wirkung erhöht werden, so daß eine technische Durchführung mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten sehr schwierig oder sogar unmöglich ist.It is known to produce inorganic fluorides by reactions in the gas phase. For example, sulfur hexafluoride has already been produced by bringing vapors rising from a sulfur sump into contact with gaseous fluorine, with the sulfur starting spontaneously in the fluorine atmosphere to form SF ₆ . A significant disadvantage of such processes is that because of the formation of large amounts of by-products such as SF ₁ , S ₂ F ₁₀ and other lower fluorides of sulfur, the yields of the desired product are relatively low. In addition, in these known methods, the ability of the elements to unite with one another is limited by unknown parameters. That is, unreacted fluorine flows through the apparatus and the feed rates of the reactants, and the production rates and flow rates cannot be increased with any predictable effect, so that engineering at high production rates is very difficult or even impossible.

Die vorliegende Erfindung besieht nun in einem Verfahren zur Herstellung anorganischer Fluoride aus elementarem Fluor und einem anderen Reaktionsteilnehmer, dessen Dampf in Fluor verbrannt werden kann uad der ein Element oder ein Fluorid eines Elementes mit einem geringeren Fluorgehalt als dem des gewünschten Produktes ist, wobei eine gesteuerte Menge des Dampfes des zweiten Reaktionsteilnehmers mit einer gesteuerten Menge von gasförmigem Fluor in einem Reaktor, in dem der Einlaß für den Dampf des zweiten Reaktionsteilnehmers von einem Alkalioder Erdalkalifluorid mit einem Siedepunkt über der Temperatur, auf die es durch die Verbrennung des zweiten Reaktionsteilnehmers in Fluor erhitzt wird, umgeben ist, umgesetzt wird. Das Verfahren ist auf die Herstellung aller anorganischen Fluoride, bei denen der zweite Reaktionsteilnehmer in Fluor brennbar ist, in allen Valenzzuständen des hauptsächlichen zweiten Reaktionsteilnehmers anwendbar. Zweckmäßig wird, wenn das Element selbst einen zu hohen Siedepunkt hat oder wenn ein Fluorid mit einem geringeren Gehalt an Fluor als dem des gewünschten Produktes leicht nach anderen Verfahren als dem der Erfindung hergestellt werden kann, ein Fluorid eines Elementes mit einem Fluorgehalt, der geringer ist als der des gewünschten Produktes, verwendet.The present invention now provides a method for making inorganic fluorides elemental fluorine and another reactant whose vapor is burned into fluorine may include an element or a fluoride of an element having a fluorine content less than that of the desired product, with a controlled amount of the vapor of the second reactant with a controlled amount of gaseous fluorine in a reactor which is the inlet for the steam of the second reactant of an alkali or alkaline earth fluoride having a boiling point above that Temperature to which it is heated by the combustion of the second reactant in fluorine, is surrounded, is implemented. The process is based on the manufacture of all inorganic fluorides in which the second reactant is flammable in fluorine, in all valence states of the major second Respondent applicable. It is useful if the element itself has a boiling point that is too high or if a fluoride with a lower content of fluorine than that of the desired product has light can be prepared by methods other than that of the invention, a fluoride of an element with a fluorine content that is less than that of the desired product is used.

Der bevorzugte zweite Reaktionsteilnehmer ist Schwefel. Andere als zweite Reaktionsteilnehmer geeignete Substanzen sind elementares Jod, Brom, Chlor, Quecksilber, Phosphor, Natrium, Kalium und Antimon oder ihre Fluoride mit einem geringeren Gehalt an Fluor, als dem des gewünschten Endproduktes.The preferred second reactant is sulfur. Others suitable as second reactants Substances are elemental iodine, bromine, chlorine, mercury, phosphorus, sodium, potassium and antimony or their fluorides with a lower fluorine content than that of the desired end product.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnung, die eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung veranschaulicht, näher erläutert werden.The invention is intended in the following with reference to the drawing, which is a preferred embodiment of an apparatus for performing the method of the invention illustrated, explained in more detail.

'In einem Vorratstank! befindet sich geschmolzener Schwefel 4 und wird durch ein Ventil 6 in einen Verdampfer 8 eingeleitet. Der Verdampfer 8 und seine Umgebung befinden sich innerhalb einer verkleideten elektrischen Heizvorrichtung 10, durch die das davon umgrenzte Gebiet bei dem Siedepunkt von Schwefel (444,6''C) oder darüber gehalten wird, so daß Schwefeldämpfe gebildet werden und die Kondensation der so gebildeten Schwefeldämpfe verhindert wird. Das Ventil 6 ist mit einem nicht gezeigten Servomotor, der seinerseits von einem Steuermechanismus 12 betätigt wird, ausgestattet. Die Schwefeldämpfe treten über ein von einem Motor betätigtes Beschickungsventil 14 und ein Beschickungsrohr 16 aus dem Verdampfer 8 aus und in. einen über der eben beschriebenen Verdampfungsvorrichtung angeordneten Reaktor ein.
Der Boden des Reaktors ist in eine Platte 18 aus'In a storage tank! there is molten sulfur 4 and is introduced through a valve 6 into an evaporator 8. The evaporator 8 and its surroundings are located within a cased electric heater 10 which maintains the area bounded therefrom at the boiling point of sulfur (444.6 "C) or above, so that sulfur vapors are formed and the condensation of those so formed Sulfur fumes are prevented. The valve 6 is equipped with a servomotor, not shown, which in turn is actuated by a control mechanism 12. The sulfur vapors exit the evaporator 8 via a feed valve 14 actuated by a motor and a feed pipe 16 and enter a reactor arranged above the evaporation device just described.
The bottom of the reactor is made of a plate 18

ίο rostfreiem Stahl, die einstückig mit einer aufrecht stehenden Seitenwand 19, die oben in einem Flansch 20 endet, ausgebildet ist, eingelassen. Auf der Bodenplatte 18 befindet sich ein feuerfester Block 22 aus gesintertem Aluminiumoxyd, der in der Mitte ein Loch aufweist. Innerhalb, des Lochs in dem Aluminiumoxydblock 22 befindet sich ein kurzes Saphirrohr 24. Das Saphirrohr ist mit der Abschlußöffnung des Beschikkungsrohres 16 in der Bodenplatte 18 durch eine Kupplungsverbindung 26 verbunden.-Der Aluminiumoxydblock 22 ist mit einer Schicht aus gepulvertem Flußspat 28 bedeckt, und die Deckfläche der Pulverschicht befindet sich wenig unterhalb des oberen Endes des Saphirrohres 24. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, befindet sich auch der eben beschriebene Bodenteil des Reaktors zu einem großen Teil innerhalb der Heizvorrichtung 10, so daß die Schwefeldämpfe sich nicht kondensieren können, bevor sie verbrannt werden.ίο stainless steel that is integral with an upright standing side wall 19, which ends at the top in a flange 20, is formed. On the bottom plate 18 is a refractory block 22 made of sintered aluminum oxide, which has a hole in the middle. Inside, the hole in the alumina block 22 is a short sapphire tube 24. The Sapphire tube is with the closing opening of the charging tube 16 in the bottom plate 18 by a Coupling connection 26.-The aluminum oxide block 22 is covered with a layer of powdered Fluorspar 28 covered, and the top surface of the powder layer is slightly below the top of the sapphire tube 24. As can be seen from the drawing, the base part just described is also located of the reactor to a large extent within the heater 10 so that the sulfur vapors do not condense before they are burned.

Der Bodenteil des Reaktors ist mittels des Flanschs 20 mit einem Flansch 30 des Reaktors verbunden. Die Reaktorwand 32 ist ummantelt, und zumindest die Innenwand besteht zweckmäßig aus einer Nickel— Kupfer-Legierung, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung Monel auf dem Markt ist. Am Bodenteil des Reaktors ist ein Einlaß 34 für Fluordämpfe und in mittlerer Höhe des Reaktors ein Sichtfenster 36, das eine direkte Sicht auf den Fluoreinlaß und den Schwefeleinlaß von außen ermöglicht, vorgesehen. Nahe dem oberen Ende des Wassermantels 32 ist ein Produktauslaß 38 vorgesehen.The bottom part of the reactor is connected to a flange 30 of the reactor by means of the flange 20. the Reactor wall 32 is jacketed, and at least the inner wall expediently consists of a nickel- Copper alloy, such as that on the market under the name Monel. On the bottom part of the reactor is an inlet 34 for fluorine vapors and in the middle of the reactor a viewing window 36, the a direct view of the fluorine inlet and the sulfur inlet from the outside is provided. Near the A product outlet 38 is provided at the upper end of the water jacket 32.

Die Reaktorkammer endigt oben in einer Montierungsplatte 40 für den Wassermantel. In einem Abstand über der Platte 40 befindet sich eine Montierungsplatte 42 mit einem Wassereinlaß, die von einem gewölbten Abschlußteil 44 überdeckt ist. In dem Gewölbe 44 befindet sich der Wassereinlaß 46, und zwischen den Montierungsplatten 40 und 42 ist ein Wasserauslaß 48 vorgesehen.The reactor chamber ends at the top in a mounting plate 40 for the water jacket. At a distance Above the plate 40 is a mounting plate 42 with a water inlet, which is from a curved end part 44 is covered. In the vault 44 is the water inlet 46, and A water outlet 48 is provided between the mounting plates 40 and 42.

Über dem oberen Ende des Gewölbes 44 ist über seiner Mitte ein Flanschpaar 50, 52 mit einer Dichtung 54 aus Polytrifluorchlorethylen dazwischen vorgesehen. Die Dichtung besteht aus einem transparenten, farblosen Polymerisat, so daß sie auch als Sichtfenster dienen kann.Above the upper end of the vault 44 is a pair of flanges 50, 52 with a seal above its center 54 made of polytrifluorochloroethylene is provided therebetween. The seal consists of a transparent, colorless polymer, so that it can also be used as a viewing window can serve.

Mehrere Kühlfinger ragen vertikal ins Innere des Reaktors. Diese Kühlfinger bestehen aus Kühlmänteln 56, die an der Montierungsplatte 40 befestigt und durch diese hindurchgeführt sind, und Wasserrohren 58 innerhalb der Kühlmäntel 56, die an der Montierungsplajte 42 befestigt und durch diese geführt sind.Several cold fingers protrude vertically into the interior of the reactor. These cold fingers consist of cooling jackets 56 attached to and passed through the mounting plate 40, and water pipes 58 inside the cooling jackets 56, which are attached to the mounting plate 42 are attached and guided through this.

Zwischen einem äußeren Sichtrohrwassermantel 62 und einem Sichtrohr 64, das konzentrisch zu dem Wassermantel 62 angeordnet ist, befindet sich einBetween an outer sight tube water jacket 62 and a sight tube 64 concentric to the Water jacket 62 is arranged, there is a

Wasserzufuhrrohr 60, das durch eine öffnung in der Montierungsplatte 42 geführt ist. Der Wassermantel 62 ist an der Montierungsplatte 40 befestigt und durch diese geführt. Das Sichtrohr 64 weist an seinem oberen Ende einen Flansch auf, der zwischen den Flanschen 50, 52 befestigt ist.Water supply pipe 60 which is guided through an opening in the mounting plate 42. The water jacket 62 is attached to the mounting plate 40 and passed through it. The sight tube 64 has at its upper End of a flange which is attached between the flanges 50,52.

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Ein geringer Teil des durch den Auslaß 38 aus- Fluorid durch das Beschickungsrohr 16 nach unten tretenden Produktes wird zu einem Redoxpotential- Hießen kann.A small portion of the fluoride from outlet 38 down through feed tube 16 emerging product becomes a redox potential.

Analysengerät 66, das die Einstellung des Schwefel- Die Fluoride von Alkali- und ErdalkalimetallenAnalyzer 66, which adjusts the sulfur The fluorides of alkali and alkaline earth metals

beschickungsventil 14 über einen Motor in Abhängig- sublimieren nicht, und ihre Siedepunkte liegen über den keit von der Zusammensetzung der Produktgase 5 Temperaturen, denen sie während der Verbrennung steuert, abgeleitet. Die Hauptmenge des Reaktor- ausgesetzt sind. Außerdem sind sie jedem der Dämpfe Produktes strömt durch einen Wäscher 68, der eine und Produkte in dem Reaktor gegenüber praktisch 10- bis 20%'g^e wäßrige KOH-Lösung enthält. Das inert. Für eine bestimmte Umsetzung wird zweckmäßig gereinigte Produkt wird in einem Trockner 70 ge- ein solches Alkali- oder Erdalkalilluorid oder ein Getrocknet, mittels eines Kompressors 72 verflüssigt und io misch solcher Fluoride, das einen Siedepunkt über der unter Druck in einem Tank 74 gesammelt. temperatur, der die unmittelbare Umgebung derThe charging valve 14 does not sublime via a motor in dependence, and its boiling points are above the speed derived from the composition of the product gases 5 temperatures which it controls during the combustion. The bulk of the reactor- are exposed. In addition, they are each of the vapors product flows through a scrubber 68, which contains a and products in the reactor against practically 10-20% 'g ^e aqueous KOH solution. That inert. Purified product is expediently purified for a specific reaction in a dryer 70. Such an alkali metal or alkaline earth metal fluoride or a dried one, liquefied by means of a compressor 72 and mixed such fluorides, which have a boiling point above that under pressure, is collected in a tank 74. temperature of the immediate vicinity of the

Die Zufuhrgeschwindigkeit von Schwefeldampf wird Flamme ausgesetzt ist, hat und bei dieser Temperatur durch die Analyse des Endproduktes in dem Redox- vorzugsweise auch einen niedrigen oder keinen merkpotential-Analysengerät 66 und das dadurch gesteuerte liehen Dampfdruck hat, verwendet. Die Fluoride motorgetriebene Ventil 14 gesteuert. Auf diese Weise 15 müssen der tatsächlichen Flammtemperatur, die höher wird gewährleistet, daß zu allen Zeiten die stöchio- ist als die Temperatur, der die Umgebung der Flamme metrisch richtigen Mengen an Schwefel, bezogen auf ausgesetzt ist, nicht standhalten. Wenn Temperaturen, eine konstante Zufuhrgeschwindigkeit von F₂, durch bei denen das Fluorid einen beträchtlichen Dampfdas Saphirrohr 24 eingeleitet werden. Schwefel- und druck hat, angewandt werden, so können die Kühl-Fluordämpfe sind hypergolisch, d.h., bei.ihrem Zu- 20 mittel so gesteuert, werden, daß das Fluorid als Flüssigsammentreffen erfolgt eine spontane Verbrennung. keit wieder auf den Boden des Reaktors gelangt. Der Schwefel brennt in dem Fluor unter Bildung von Das durch den Einlaß 46 in die WasserzufuhrrohreThe feed rate of sulfur vapor is exposed to flame, has and at this temperature by analyzing the end product in the redox preferably also has a low or no marked potential analyzer 66 and the vapor pressure controlled thereby. The fluoride motor-driven valve 14 is controlled. In this way, the actual flame temperature, which is guaranteed to be higher at all times, must not withstand the stoichiometric temperature to which the surroundings of the flame are exposed to metrically correct amounts of sulfur, based on. At temperatures, a constant feed rate of F ₂ at which the fluoride will be introduced into the sapphire tube 24 with a substantial vapor. Sulfur and pressure are used, the cooling fluorine vapors can be hypergolic, that is, with their additive, they can be controlled in such a way that the fluoride as a liquid meets spontaneous combustion. speed returns to the bottom of the reactor. The sulfur burns in the fluorine to form das through inlet 46 into the water supply pipes

Schwefelfluoriden, deren Zusammensetzung von dem 58 und 60 gelangende Wasser, das dann durch die Mengenverhältnis von eingesetztem Schwefel und Mantel 56 und 62 geführt wird und bei 48 aus der Fluor abhängt. 25 Apparatur austritt, dient dazu, den Wärmeinhalt derSulfur fluorides, the composition of which from the 58 and 60 passing water, which then passes through the Amount ratio of sulfur used and jacket 56 and 62 is performed and at 48 from the Depends on fluorine. 25 apparatus is used to control the heat content of the

Wenn nach dem Verfahren der Erfindung SF₆ her- über den Auslaß 38 hinaus aufsteigenden Gase zu vergesteüt wird, ist die Flammtemperatur 1650° C oder ringern und damit deren weitere Verarbeitung zu erhöher, so daß die unmittelbare Umgebung der Flamme leichtern. Das Redoxanalysengerät 66 dient sowohl als in dem Reaktor der hohen Flammtemperatur ausge- Strömungsmesser für die Schwefeldämpfe, so daß ansetzt ist. Der der Innenatmosphäre zugewandte wasser- 30 fangs die richtige Menge an Schwefeldampf in den gekühlte Teil 32 des Reaktors besteht aus einem Reaktor strömt, sowie auch als Steuervorrichtung, um Material, daß sowohl Fluor als auch den Dämpfen ver- während der Umsetzung die erforderlichen Mengenschiedener Schwefelfluoride gegenüber beständig ist, Verhältnisse der Reaktionsteiinehmer einzustellen, jedoch nicht notwendig auch Schwefeldämpfen gegen- Nach Einsetzen der Umsetzung und nachdem die über beständig sein muß, da alle Schwefeldämpfe bei 35 Strömungsgeschwindigkeit des Schwefeldampfes auf der Verbrennung verbraucht werden. Gut geeignet das stöchiometrische Verhältnis eingestellt ist, kann für diesen Zweck ist Monel. Durch die Wasser- dieses Verhältnis ohne weitere Einstellung beibehalten kühlung werden Korrosionen der Seitenwände ver- werden. In der Praxis wird jedoch vorzugsweise die hindert. Umsetzung in gewissen Zeitabständen oder kontinuier-If, according to the method of the invention, SF _{6 is to be} struck up over the outlet 38 rising gases, the flame temperature is 1650 ° C or lower and thus its further processing is to be increased so that the immediate vicinity of the flame lighter. The redox analyzer 66 serves both as a flow meter for the sulfur vapors in the reactor of the high flame temperature, so that it starts. The water that faces the inner atmosphere catches the correct amount of sulfur vapor in the cooled part 32 of the reactor and consists of a reactor and also acts as a control device to remove the required amount of sulfur fluorides from both fluorine and the vapors during the reaction is resistant to adjusting the proportions of the reaction participants, but not necessarily also to sulfur vapors. Well suited the stoichiometric ratio is set, can for this purpose is Monel. By maintaining this ratio of water cooling without any further adjustment, corrosion of the side walls will be avoided. In practice, however, this is preferably prevented. Implementation at certain time intervals or continuously

Eines der durch die Erfindung gelösten Probleme ist 40 lieh durch das Analysengerät 66 überwacht, die Auffindung eines Materials für den Teil des Reak- Bei der Herstellung von SFg dient die KOH-LösungOne of the problems solved by the invention is 40 borrowed by the analyzer 66 , the finding of a material for the part of the reac- In the production of SFg, the KOH solution is used

tors, der den Einlaß für den Schwefel oder einen ande- in dem Wäscher 68 zur Abtrennung möglicherweise ren mit dem Fluor umzusetzenden Dampf enthält. Das gebildeter Nebenprodukte usw., wie nicht umgesetztem besondere Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, Fluor und SF₄. Wenn S₂F_t0 anwesend ist, so kann dies daß der Schwefeldampf oder das sonst mit Fluor um- 45 in bekannter Weise durch Disproportionieren zu SF₄ zusetzende Material in der Form von Dampf in den und SF_e, beispielsweise nach dem in dem Artikel von Reaktor eingeleitet wird, so daß die Nachbarschaft des W. C. Schumb in Industrial and Engineering dafür vorgesehenen Einlasses nicht bis unter den Chemistry, Bd. 39, S. 421 bis 423 (März 1947) beSiedepunkt von Schwefel gekühlt werden darf. Anderer- schriebenen Verfahren, entfernt werden, bevor das seits muß aber der innere Teil der Nachbarschaft des 50 Endprodukt in den Wäscher 68 eintritt. Schwefeleinlasses, der dem Reaktionsgemisch ausge- Das aus dem Wäscher 68 aufsteigende gereinigtegate containing the inlet for the sulfur or some other vapor to be reacted in the scrubber 68 for separation possibly with the fluorine. The by-products formed, etc., such as unreacted particular feature of the present invention, fluorine and SF ₄ . If S ₂ F _{t0 is} present, then this can be that the sulfur vapor or the material otherwise reacted with fluorine in a known manner by disproportionation to SF ₄ in the form of steam in the and SF _e , for example according to that in the article by Reactor is initiated so that the vicinity of the WC Schumb in Industrial and Engineering intended inlet may not be cooled to below the Chemistry, Vol. 39, pp. 421 to 423 (March 1947) at the boiling point of sulfur. Other methods described, must be removed before that, but the inner part of the vicinity of the end product must enter the washer 68. Sulfur inlet discharged from the reaction mixture purified the rising from scrubber 68

setzt ist, nicht nur wie die anderen Gebiete im Innern SF₆ wird dann in den Trockner 70, der H₂SO₄ als des Reaktors nur den Fluordämpfen gegenüber, son- Trockenmittel enthält, eingeleitet, dem auch den Schwefeldämpfen gegenüber beständig Wenn andere Fluoride hergestellt werden sollen,not only like the other areas inside SF ₆ is then introduced into the dryer 70, which contains H ₂ SO ₄ as the reactor only to the fluorine vapors, but desiccant, which is also resistant to the sulfur vapors. When other fluorides are produced should be

sein. Außerdem ist die Temperatur in dem Reaktor, da 55 müssen das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindie Flamme in unmittelbarer Nachbarschaft des dung nur in den auf den Reaktor folgenden Teilen Schwefeleinlasses brennt, sehr hoch, für Schwefel- modifiziert werden. Wenn beispielsweise SF₄ hergedämpfe beispielsweise etwa 1650°C. Es wurde nun ge- stellt werden soll, können der Wäscher 68 und der funden, daß die Fluoride von Alkali- und Erdalkali- Trockner 70 nicht verwendet werden. Statt dessen wird metallen sich gut für diesen Zweck eignen. Dazu ge- 60 das aus dem Reaktor austretende Produkt durch Verhören die Fluoride von Mg, Ba, Ca, Cd, Li, K, Na dichten verflüssigt und fraktioniert, um das gewünschte und Sr. In der Praxis liegt die Temperatur der Deck- SF₄ abzutrennen, wobei weitere Fluoride als Nebenfläche der, Fluoridschicht 28 über ihrem Schmelzpunkt, produkte erhalten werden.being. In addition, the temperature in the reactor is very high, since the method and the device of the invention have to be modified for sulfur in the immediate vicinity of the sulfur inlet only in the parts following the reactor. For example, if SF ₄ steamed, for example about 1650 ° C. It has now been established that the washer 68 and the found that the fluorides of the alkali and alkaline earth dryer 70 cannot be used. Instead, metals will do well for this purpose. For this purpose, the product emerging from the reactor is liquefied and fractionated by interrogating the fluorides of Mg, Ba, Ca, Cd, Li, K, Na to obtain the desired and Sr. In practice, the temperature of the cover is SF ₄ to be separated off, further fluoride products being obtained as a secondary surface of the fluoride layer 28 above its melting point.

so daß der dem Inneren des Reaktors zugewandte Teil Um eine maximale Ausbeute an dein gewünschtenso that the part facing the interior of the reactor in order to achieve a maximum yield of your desired

der Schicht während des Verfahrens geschmolzen ist. 65 Endprodukt zu erzielen, werden die Reaktionsteilneh-Das obere Ende des Saphirrohres 24 erstreckt sich bis mer in stöchiometrischen Mengen in den Reaktor einwenig über das Niveau der frei liegenden Oberfläche geleitet. Es wurde jedoch gefunden, daß bei einer Abder Fluoridschicht 28, so daß kein geschmolzenes weichung von den stöchiometrischen Mengenverhält-the layer has melted during the process. 65 To achieve the end product, the reactants will The upper end of the sapphire tube 24 extends a little into the reactor in stoichiometric amounts passed over the level of the exposed surface. However, it has been found that in one Abder Fluoride layer 28, so that no melted softening of the stoichiometric proportions

nissen von | 5% noch, gute Ausbeuten an dem gewünschten Produkt erzielt werden.nits of | 5% still, good yields of the desired Product can be achieved.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung. Teile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.The following examples illustrate the invention. Parts and percentages relate to weight.

Beispiele 1 bis 8Examples 1 to 8

In der folgenden Tabelle sind Einzelheiten und Ergebnisse der Beispiele 1 bis 8 zusammengestellt. Aus den Werten der Tabelle ist ersichtlich, daß Abweichungen von den theoretischen Mengenverhältnissen der Rcaktionsteilnehmcr für ein bestimmtes Endprodukt bis zu ! 5 Gewichtsprozent ohne wesentliche Verschlechterung des Ergebnisses zulässig sind. Im Beispiel 4 kann das als Nebenprodukt gebildete JF₇ als JF₅ gewonnen werden, wenn man es mit weiterem J₂ in Kontakt bringt, oder von dem JF₅ abdestilliert werden. Im Beispiel 5 kann das nicht umgesetzte Jod durch weiteren Kontakt mit Fluor in JF₅ umgewandek werden oder kann durch Destillation abgetrennt werden. Im Beispiel 6 kann das nicht umgesetzte Fluor durch Kontakt mit weiterem J₂ als JF₅ gewonnen werden, oder es kann, nachdem das JF₇ kondensiert ίο ist, abgelassen werden. Im Beispiel 7 kann das als Nebenprodukt gebildete JF₅ durch Destillation abgetrennt werden, oder es kann mit weiterem F₂ zurückgeführt werden, so daß es in das gewünschte JF₇ umgewandelt wird.The table below gives details and results of Examples 1 to 8. From the values in the table it can be seen that deviations from the theoretical proportions of the participants in a certain end product can be up to! 5 percent by weight are permissible without any significant deterioration in the result. _{In Example 4, the JF 7} formed as a by-product can be obtained as JF ₅ if it is brought _{into contact with further J 2} , or it can be distilled off _{from the JF 5.} In Example 5, the unreacted iodine can be converted into IF ₅ by further contact with fluorine or it can be separated off by distillation. In example 6, the unreacted fluorine can be recovered as JF ₅ _{by contact with more J 2} , or it can be drained off _{after the JF 7 has condensed.} _{In Example 7, the JF 5} formed as a by-product can be separated off by distillation, or it can be recycled with further F ₂ so that it is converted into the desired JF ₇ .

Beispiel
Nr.example
No. Zufuhr (Teile)
ReaktionstcilnchmcrFeed (parts)
Reaction Chem 100100 Hauptprodukt
TeileMain product
Parts Nebenprodukte
oder nicht umgesetztes Material,
TeileByproducts
or unconverted material,
Parts 11 26,7 S26.7 p 121,7 SF₆ 121.7 SF ₆ 5 F₂ 5 F ₂ 100 .100. (96,1%)(96.1%) (3,9%)(3.9%) 22 29,5 S29.5 S. 114,1 SF₆ 114.1 SF ₆ 15,4 SF₄ 15.4 SF ₄ 100100 (88,1 %)(88.1%) (11-9%)(11-9%) 33 35,6 S35.6 S 71,6 SF₄ 71.6 SF ₄ 50,8SF₆; 13,2S₂Fj₀ 50.8SF ₆ ; 13,2S ₂ F j ₀ 100100 (50,4%)(50.4%) (39,7 %) (9,9%)(39.7%) (9.9%) 44th 131,8J₂ 131.8J ₂ 222 JF₅ 222 JF ₅ 9,8 JF₇ 9.8 JF ₇ • loo• loo (95,8%)(95.8%) (4,2%)(4.2%) -5-5 . 140.2 J₂ . 140.2 Y ₂ 233,5 JF₅ 233.5 JF ₅ 6,7 J,6.7 J, loo·loo (97,2%)(97.2%) (2.8%)(2.8%) 66th 90,6 J₂ 90.6 Y ₂ 185,8 JF₇ 185.8 JF ₇ 4,8 F₂ 4.8 F ₂ 100100 (97,5%)(97.5%) (2,5%)(2.5%) 77th 99.9J₂ 99.9J ₂ 171,6JF₇ 171.6JF ₇ 28,3 JF₅ 28.3 JF ₅ 100100 (85,8%)(85.8%) (14,2%)(14.2%) 88th 470 SbF₃ 470 SbF ₃ 570· SbF₅ 570 · SbF ₅ —- (100%)(100%)

Bei der Herstellung anorganischer Fluoride sind für die Einführung der Reaktionstcilnehmer in die Reaktionszonc nur zwei Methoden bekannt. Die erste besteht darin, daß man das Fluor derart durch eine Stahldüse einleitet, daß der Fluorstrahl gegen die dampferzeugendc Oberfläche eines heißen Bettes von Schwefel gerichtet ist. Die zweite besteht darin, daß man dampfförmigen Schwefel in ein Fluor enthaltendes Reaktionsgefäß leitet. Beide Methoden haben beträchtliche Nachteile, die durch die vorliegende Erfindung überwunden werden. Das ergibt sich aus den folgenden Verglcichsbeispielcn.In the manufacture of inorganic fluorides, the reactants are to be introduced into the reaction zone only two methods known. The first is to get the fluorine through a Steel nozzle initiates the jet of fluorine against the steam-generating surface of a hot bed Sulfur is directed. The second consists of converting vaporous sulfur into a fluorine-containing one Reaction vessel conducts. Both approaches have significant disadvantages imposed by the present invention to be overcome. This can be seen from the following comparative examples.

B e i s ρ i c 1 AB e i s ρ i c 1 A

Ts winde versucht, die Menge an Fluor, die in einen Reaktor zur Herstellung von Schwefelhexafluorid geleitet wurde, durch Verwendung einer Stahldüsc an der Eintrittsstelle des Fluors zu steuern, derail, daß das eintretende Fluor gegen die dampferzeugendc Oberfläche eines heißen Schwefelbettes gerichtet wurde. Diese Anordnung erwies sich jedoch als völlig nutzlos, weil die Verbrennung von Schwefel mit Fluor sich an der Düsenspitze lokalisierte und die Düse dabei innerhalb weniger Stunden zerfiel, was zur Folge hatte, daß praktisch kein Schwefelhexafluorid mehr, sondern uicdiigcrc Fluoride von Schwefel, wie SF₄, Sol·,, und SjI',,,. gebildet wurden. Die an der Düse gemessenen 'lemperaturen betrugen beträchtlich mein als 482 C.Ts winde tries to control the amount of fluorine fed into a reactor for the production of sulfur hexafluoride by using a steel nozzle at the point of entry of the fluorine, so that the fluorine entering was directed against the steam generating surface of a hot sulfur bed. However, this arrangement proved to be completely useless, because the combustion of sulfur with fluorine was located at the nozzle tip and the nozzle disintegrated within a few hours, with the result that practically no more sulfur hexafluoride, but a few more fluorides of sulfur, such as SF ₄ , Sol · ,, and SjI ',,,. were formed. The oil temperatures measured at the nozzle were considerably less than 482 C.

Example B.

Es wurde versucht, die in den Reaktor von Beispiel A eintretende Menge an Schwefeldainpf zu steuern, indem man nicht das Fluor, sondern den Schwefeldainpf durch eine Düse eintreten ließ. Um aber den im Beispiel A erwähnten Zerfall der Düse zu verhindern, wurde versucht, die Temperatur an der Düse durch Kühlen unter 500' C zu halten, da bei Temperaturen unter 5(K)^1-C Metall weit weniger rasch von Fluor angegriffen wird. Das erwies sich jedoch als äußerst schwierig, weil der Siedepunkt von Schwefel bei 445⁰C liegt. Bei wiederholten Versuchen, in dem Bereich zwischen 445 und 500" C zu arbeiten, wurde jedesmal die Schwcfeldampfeinlaßdüsc durch Schwefel blockiert, und in dem Reaktor bildete sich ein unerwünschter Schwcfclsumpf, d.h., es war nicht möglich, die umzusetzende Menge an Schwefeldainpf und damit die Menge an dem gewünschten Produkt zu steuern.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es jedoch möglich, eine gesteuerte Menge an Schwefeldainpf in den Reaktor einzuleiten, ohne daß der Schwcfeldampfcinlaß bis in die Nähe des Siedepunktes von Schwefel gekühlt werden muß. Dadurch wird die Gefahr einer Blockierung der Düse beseitigt, und dieses Ziel wird daduich erreicht, daß der Schwcfcldampfcinlaß mit einem Material, das bei den Temperaturen der Umsetzung, denen es ausgesetzt wird, nicht /erfällt, umgeben wird, wodurch die Notwendig-Attempts were made to control the amount of sulfur fume entering the reactor of Example A by not allowing the fluorine but rather the sulfur fume to enter through a nozzle. However, in order to prevent the nozzle from decomposing mentioned in Example A, attempts were made to keep the temperature at the nozzle below 500 ° C. by cooling, since at temperatures below 5 (K) ^1- C metal is attacked far less quickly by fluorine. However, this turned out to be extremely difficult because the boiling point of sulfur is 445 ^° C. In repeated attempts to work in the range between 445 and 500 "C, the sulfur steam inlet nozzle was blocked each time by sulfur, and an undesirable sump formed in the reactor, that is, it was not possible to convert the amount of sulfur inoculated and thus the amount to control the desired product.
In the process of the present invention, however, it is possible to introduce a controlled amount of sulfur fume into the reactor without having to cool the vapor inlet to near the boiling point of sulfur. This eliminates the risk of blockage of the nozzle and this objective is achieved by surrounding the low-temperature steam inlet with a material which does not exist at the temperatures of the reaction to which it is exposed, thereby providing the necessary

keit einer häufigen Unterbrechung des Verfahrens und eines Auswechselns der Düse entfällt.There is no need to frequently interrupt the process and replace the nozzle.

Claims

Patent claims:

1. A method for producing an inorganic fluoride from elemental fluorine and another Reactant whose vapor is flammable in fluorine and which is an element or a fluoride . an element with a lower fluorine content than that of the desired product is because of characterized in that a controlled amount of the vapor of the other reactant with a controlled amount of gaseous fluorine in a reactor in which the Inlet for the vapor of the other reactant from an alkali or alkaline earth fluoride with a boiling point above temperature,. to which it is exposed in the combustion of the other reactant in fluorine, is surrounded, ao is implemented. - · '.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the fluorine with sulfur, bromine, iodine, chlorine, mercury, phosphorus, sodium, potassium or antimony in amounts within ± 5%> based on the weight of the reactants, the amounts theoretically required for the desired end product is implemented.

3. The method according to claim 2, characterized in that sulfur and fluorine are converted in amounts within ± 5 percent by weight of the theoretically _{required for the formation of SF 6} and that the combustion products are cooled, the SF _{8 is separated} from the cooled combustion products and the separated SF _{8 is} liquefied.

4. Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized by a reaction chamber (32) having an inlet (34) for fluorine, an inlet (24) for the other reactant from the Alkali or Erdalkalifiuorid (22, 28) is surrounded, and an outlet (38) for the combustion products.

1 sheet of drawings 009 687/150