DE2033109B2 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SULFUR HEXAFLUORIDE - Google Patents
PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SULFUR HEXAFLUORIDEInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelhexafluorid auf elektrolytischem Wege, bei dem die Elektrolyse vor. Schwefel und Fluorwasserstoff in Gegenwart von Kaliumfluorid erfolgt. Schwefelhexafluorid wird als gasförmiges isolationsmaterial für abgeschlossene elektrische Vorrichtungen, z. B. Transformatoren der trockenen Gattung oder der danipfgekühlten Gattung. Kondensatoren, Schaltermechanismen, Reaktoren. Kabeln und anderen Arten von elektrischen Geräten, soweit sie in abgedichteten Gehäusen untergebracht sind, verwendet.The invention relates to a process for the production of sulfur hexafluoride by electrolytic means, in which the electrolysis before. Sulfur and hydrogen fluoride takes place in the presence of potassium fluoride. Sulfur hexafluoride is used as a gaseous insulation material for self-contained electrical devices, e.g. B. Transformers of the dry type or the danipf-cooled type. Capacitors, switch mechanisms, Reactors. Cables and other types of electrical equipment, as far as they are in sealed Housings are housed, used.
Aus den USA.-Patentschriften 2 717 235 und 3 345 277 sind Verfahren zur Herstellung von Schwefelhexafluorid bekannt, bei denen Schwefel, Schwefeldichlorid. Schwefelmonochlorid, Kohlenstoffdisiilfid oder Wasserstoffsulfid in wasserfreien Fluorwasserstoff eingeführt werden, wobei Nickelanoden zur Bewerkitelligung der erforderlichen Elektrolyse verwendet werden.U.S. Patents 2,717,235 and 3,345,277 disclose methods of making sulfur hexafluoride known where sulfur, sulfur dichloride. Sulfur monochloride, carbon disilfide or hydrogen sulfide can be introduced into anhydrous hydrogen fluoride, with nickel anodes being used the required electrolysis can be used.
Wasserfreier Fluorwasserstoff hat einen niedrigen Siedepunkt, nämüch von 190C. Dementsprechend muß bei den zuvor angewendeten Verfahren die Umgebung auf niedriger Temperatur, im allgemeinen !wischen —30 und OC. gehalten werden.Anhydrous hydrogen fluoride has a low boiling point, nämüch of 19 0 C. Accordingly, the environment at low temperature must be in the previously used methods, in general! Wipe -30 OC. being held.
Da weiterhin wasserfreier Fluorwasserstoff eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit hat, müssen Additive tür Erhöhung der Leitfähigkeit, z. B. Kaliumfluorid, lugegcbcn werden. Auf Grund der Anwesenheit von Kaliumfluorid oder Litiiiumfluorid als leitendes Add'liv tritt eine beträchtliche Auflösung der Nickeltnorie beim Stromdurchfluß auf. Es ic.t weiterhin befcannt, daß durch eine Steigerung der Stromdichte diese Auslösung noch beschleunigt wird, wobei sich iann ein beträchtlicher Verlust an der Nickelanode je Zeiteinheit ergibt. Zur Herstellung von Schwefelhexafluorid cn(>prechend dem Verfahren nach den USA.-Patentschriften 2 717 235 und 3 345 277 müssen dementsprechend leistungsfähige Kiihleinrichtungen vorgesehen werden, auf welche ein Großteil der Investitionskosten und der laufenden Kosten entfallen. Wie bereits genannt, ist die Auflösung der Nickelanodc ebenfalls beträchtlich.Furthermore, since anhydrous hydrogen fluoride has a very low electrical conductivity, additives must be used to increase the conductivity, e.g. B. potassium fluoride. Due to the presence of potassium fluoride or lithium fluoride as a conductive additive, a considerable dissolution of the nickel standard occurs when the current flows through it. It i c .t further befcannt that this release is accelerated by an increase in current density, wherein there is iann a considerable loss at the nickel anode per unit time. For the production of sulfur hexafluoride cn (> according to the process according to the USA patents 2,717,235 and 3,345,277, correspondingly efficient cooling devices must be provided, which account for a large part of the investment costs and the running costs. As already mentioned, the resolution of the Nickel anodc is also considerable.
Die Verwendung von Schwefeldichlorid als Schwefelquelle ist in der Hinsicht nachteilig, daß diese Verbindungen Chloratome enthalten, welche ihren Weg in das Endprodukt finden. Die Verwendung von Kohlenstoffdisulfid bedingt nicht nur einen großen Elcktrizitätsbedarf, es entsteht vielmehr auch Kohlenstofftetrafluorid und CF3 · SF6, was in nennenswerter Weise auf Kosten der Umsetzung von Fluorwasserstoff in Schwefelhexafluorid geht.The use of sulfur dichloride as the sulfur source is disadvantageous in that these compounds contain chlorine atoms which find their way into the end product. The use of carbon disulfide not only requires a large amount of electricity, but also carbon tetrafluoride and CF 3 · SF 6 , which is notably at the expense of the conversion of hydrogen fluoride into sulfur hexafluoride.
Gemäß der vorliegenden Erfindung soll nun ein elektrolytisches Verfahren zur Herstellung von Schwefelhexafluorid in hohem Reinheitsgrad und in industriell interessanten Mengen aus elementarem Schwefel vorgeschlagen werden, wobei der KF · /)HF-Elektrolyt eine spezielle Zusammensetzung hat. Insbesondere soll bei dem Verfahren trotz noher Ausbeute kein nennenswerter Verlust an Algenmaterial auftreten.According to the present invention, there is now an electrolytic process for the production of sulfur hexafluoride Proposed from elemental sulfur in a high degree of purity and in industrially interesting quantities The KF · /) HF electrolyte has a special composition. In particular, should in the process, despite the low yield, no significant loss of algae material occurs.
Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht dabei darin, daß die Elektrolyse unter Verwendung einer kohlenstoffhaltigen Anode und eines Elektrolyten, welcher aus einer Mischung von Kaliumfluorid und Fluorwasserstoff besteht, wobei das Verhältnis der Fluoride KF · /jHF zwischen /; = 0,9 bis 3,0 gewählt wird, in Gegenwart von elementarem Schwefel durchgeführt wird.The method according to the invention consists in that the electrolysis using a carbonaceous anode and an electrolyte consisting of a mixture of potassium fluoride and Consists of hydrogen fluoride, the ratio of fluorides KF · / jHF between /; = 0.9 to 3.0 selected is carried out in the presence of elemental sulfur.
Das Verfahren hat den Vorteil, daß industriell interessante Ausbeuten von Schwefelhexafluorid ohne Kühleinrichtung und im wesentlichen ohne Auflösung der Anode erzielt werden.The process has the advantage that industrially interesting yields of sulfur hexafluoride without Cooling device and can be achieved essentially without dissolution of the anode.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Verwendung einer Mischung von Kaliumfluorid und Fluorwasserstoff CKF · ;;HF, /; = 0,9 bis 3) einen sehr wichtigen Hintt"grund. Aus einer derartigen Mischung kommt kein Fluorwasserstoffdampf in der Nähe des Schmelzpunktes in wesentlichen Mengen frei. Im geschmolzenen Zustand zeigt sie eine derartig hohe elektrische Leitfähigkeit, daß, auch wem eine hohe Stromdichte erwünscht ist, der Spannungsabfall auf Grund der Elektrolyse ziemlich klein ist. Die für die Elektrolyse erforderliche Spannung kann dementsprechend verhältnismäßig niedrig gewählt werden.According to the present invention, the use of a mixture of potassium fluoride and Hydrogen fluoride CKF · ;; HF, /; = 0.9 to 3) a very important background. From such a mixture no hydrogen fluoride vapor in the vicinity of the melting point is released in significant quantities. In the melted State it shows such a high electrical conductivity that, even to whom, a high one Current density is desired, the voltage drop due to electrolysis is quite small. The for the The voltage required for electrolysis can accordingly be selected to be relatively low.
Auf der anderen Seite hat die Verwendung einer kohlenstoffhaltigen oder aus Kohlenstoff bestehenden Anode ebenfalls eine große Bedeutung. Die Kohlenstoffanode löst sich im wesentlichen überhaupt nicht auf, auch wenn zur Erhöhung der Leitfähigkeit das Additiv Kaliumfluorid zugegeben wird.On the other hand, has the use of a carbonaceous or made of carbon Anode is also of great importance. The carbon anode does not substantially dissolve at all even if the additive potassium fluoride is added to increase the conductivity.
Der KF · «HF-Elektrolyt gemäß der Erfindung soll im Bereich /1 = 0,9 bis 3,0 zusammengesetzt sein. Wenn /; kleiner als 0,9 ist, dann wird der Dampfdruck des Fluorwasserstoffes über der Mischung zu hoch. Der Schmelzpunkt der Mischung v'ird ebenfalls für eine großtechnisch glatte Durchführung des elektrolytischen Verfahrens zu hoch. Wenn die Grenze von 3 überschritten vird, dann tritt ebenfalls eine nennenswerte Steigerung des Dampfdruckes des Fluorwasserstoffes über der Mischung und dementsprechend ein erhöhter Verlust an Fluorwasserstoff auf, was auf Kosten der Umsetzung zu Schwefelhexafluorid geht.The KF · «HF electrolyte according to the invention should have a composition in the range / 1 = 0.9 to 3.0. if /; is less than 0.9, then the vapor pressure of the hydrogen fluoride above the mixture becomes too high. Of the The melting point of the mixture is also used to ensure that the electrolytic process can be carried out smoothly on an industrial scale Procedure too high. If the limit of 3 is exceeded, then a notable one also occurs Increase in the vapor pressure of the hydrogen fluoride over the mixture and accordingly an increased Loss of hydrogen fluoride, which is at the expense of the conversion to sulfur hexafluoride.
Insbesondere wird die Verwendung eines KF · //HF-Elektrolyten bevorzugt, bei dem ;; zwischen 1,8 und 2.2 liegt. Dieses Verhältnis ergibt einen Schmelzpunkt und einen Dampfdruck, welche beide für die Herstellung des Schwefelhexafluorides zufriedenstellend sind.In particular, the use of a KF · // HF electrolyte is preferred in which ;; between 1.8 and 2.2 lies. This relationship gives a melting point and a vapor pressure, both of which are essential for manufacture of sulfur hexafluoride are satisfactory.
Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird elementarer Schwefel und der KF · «HF-Elektrolyt (// = 0,9 bis 3) in eine elektrolytische Zelle, welche geeignete Abmessungen hat, eingebracht. Dabei wird im einzelnen zuerst der Elektrolyt in die Zelle eingefüllt. Anschließend wird in die Anodenkammer der Zelle elementarer Schwefel eingebracht. Bei einem kontinuierlichen Dtirchlaufverfahren werden zur Kompensierung des verbrauchten Fluorwasserstoffes vorzugsweise unmittelbar frische Ergänzungschargen von Fluorwasserstoff gas dem Elek-In practicing the method according to the invention, elemental sulfur and the KF · «HF electrolyte (// = 0.9 to 3) in an electrolytic cell, which has suitable dimensions, brought in. In particular, the electrolyte is first filled into the cell. Then will elemental sulfur is introduced into the anode chamber of the cell. With a continuous cycle process are preferably fresh immediately to compensate for the hydrogen fluoride consumed Supplementary batches of hydrogen fluoride gas to the elec-
trolyten zugegeben, so daß die Ausgangsmisctuing aufrechterhalten bleibt. Dagegen ist es nicht ratsam, zur Kompensierung des verbrauchten Fluorwasserstoffes frische Mischung zuzugeben, da das Kaliumfluorid in der Mischung an der Reaktion nicht teilnimmt. Es würde sich dementsprechend in dem Elektrolyten anreichern, so daß man außerhalb der günstigen Zusammensetzung der Mischung kommt.trolytes added so that the initial misctuing is maintained. On the other hand, it is not advisable to add fresh mixture to compensate for the used hydrogen fluoride, since the potassium fluoride in the mixture does not take part in the reaction. Accordingly, it would accumulate in the electrolyte, so that one comes outside of the favorable composition of the mixture.
Der elementare Schwefel kann in fester Form verwendet werden, z. B. als kolloidaler Schwefel, als Schwefelpulver oder als Schwefelkorn oder im geschmolzenen Zustand. Elementarer Schwefel ist in der KF · «HF-Schmelze im wesentlichen vollständig unlöslich. Um die erwünschte Elektrolyse zu erzielen, wird die KF · «HF-Mischung bis zu einer Schmelze erhitzt. Dabei ändert sich die Erhitzung mit dem «-Wert der Mischung. Allgemein kann gesagt werden, daß die Eri.itzungstemperatur zwischen dem Schmelzpunkt der Mischung, weiche in Beziehung mit dem Wen /; steht, und dem Schmelzpunkt -f-50'C liegen sollte.The elemental sulfur can be used in solid form, e.g. B. as colloidal sulfur, as Sulfur powder or as a grain of sulfur or in the molten state. Elemental sulfur is in the KF · «HF melt is essentially completely insoluble. To achieve the desired electrolysis, the KF · «HF mixture is heated until it melts. The heating changes with the «Value of the mixture. In general it can be said that the heating temperature is between the melting point of mixture, soft in relation to whom /; and the melting point -f-50'C should.
Wenn die Mischung auf eine übermäßig hohe Temperatur erhitzt wird, dann verdunstet der Fluorwasserstoff in der Mischung. Es wird dementsprechend eine Temperatur im Bereich von 80 bis 130" C bevorzugt, wenn eine Mischung von KF/1,8 bis 2,2 HF geschmolzen werden soll.When the mixture is heated to an excessively high temperature, the hydrogen fluoride evaporates in the mix. Accordingly, a temperature in the range from 80 to 130 "C is preferred, when a mixture of KF / 1.8 to 2.2 HF is melted shall be.
In die eine derartig geschmolzene Mischung enthaltende Anodenkammer wird dann elementarer Schwefel eingebracht. Es w;cd dann bei einer Spannung von 5 bis 15 Volt up.d mi' einer Stromdichte von 0,5 bis 25 A dm- Schwefelhexafluorid mit einer Stromleistung von etwa 40 bis 92% erzeugt.In the one containing such a melted mixture Elemental sulfur is then introduced into the anode chamber. It w; cd then at a voltage from 5 to 15 volts up.d mi 'a current density of 0.5 to 25 A dm sulfur hexafluoride generated with a current output of about 40 to 92%.
Unter dem Ausdruck »Stromleistung«, wie er weiterhin noch verwendet wird, soll verstanden sein, daß eine Stromleistung von 1000Z0 erreicht wird, wenn 1 Mol Schwefelhexafluorid mit einer Elektrolyseleistung von 6 Faradays erzeugt wird. Bei einer Spannung von 6 bis 12 Volt und einer Stromdichte von 4 bis 12 A/dm2 liefert das Verfahren gemäß der Erfindung eine großtechnisch annehmbare Ausbeute von Schwefelhexafluorid bei einem kontinuierlichen Betrieb mit einer Stromleistung von 65 bis 920Z0.The expression "current output", as it is still used, should be understood to mean that a current output of 100 0 Z 0 is achieved when 1 mol of sulfur hexafluoride is generated with an electrolysis output of 6 Faradays. At a voltage of 6 to 12 volts and a current density of 4 to 12 A / dm 2 , the process according to the invention provides an industrially acceptable yield of sulfur hexafluoride in continuous operation with a current output of 65 to 92 0 Z 0 .
Wenn die Elektrolyse bei einer Spannung unter 5 Volt und einer Stromdichte unter 0,5 A/dm2 durchgeführt wird, dann wird im wesentlichen kein Schwefelhexafluorid erzeugt. Es wird vielmehr der Anfall von niedrigeren fluortnierten Schwefelverbindungen steigen, 60 daß eine größere Anodenfläche vorgesehen werden muß. Dementsprechend ist diese Praxis wirtschaftlich Uninteressant. Bei einer Spannung über 15VoIt und einer Stromdichte von über 25 A/dm2 kann sich an der Oberfläche der Kohlcnstoffanode eine isolierende fluorinierte Kohlenstoffschicht bilden. Auf Grund einer derartigen Schicht tritt der sogenannte Anodeneffekt ein, d. h., die Elektrolyse wird im wesentlichen unmöglich gemacht. If the electrolysis is carried out at a voltage below 5 volts and a current density below 0.5 A / dm 2 , then essentially no sulfur hexafluoride is produced. Rather, the occurrence of lower fluorinated sulfur compounds will increase, 60 so that a larger anode area must be provided. Accordingly, this practice is economically uninteresting. At a voltage of more than 15 volts and a current density of more than 25 A / dm 2 , an insulating fluorinated carbon layer can form on the surface of the carbon anode. Because of such a layer, the so-called anode effect occurs, ie the electrolysis is essentially made impossible.
Zur Verhinderung des Anodeneffektes kann ein Metallfluorid aus der Gruppe Lithiumfluorid,AIuminiumfluorid, Nickelfluorid oder Natriumfluorid in einer kleinen Menge, z. B. 1 bis 3 Gewichtsprozent der KF · «HF-Mischung Verwendung finden. Es sei jedoch bemerkt, daß bei einer Stromdichte über 25 A/dm2 es im wesentlichen nicht mehr möglich ist, das Auftreten des Anodeneffektes zu verhindern.To prevent the anode effect, a metal fluoride from the group consisting of lithium fluoride, aluminum fluoride, nickel fluoride or sodium fluoride can be used in a small amount, e.g. B. 1 to 3 percent by weight of the KF · «HF mixture can be used. It should be noted, however, that if the current density exceeds 25 A / dm 2, it is essentially no longer possible to prevent the occurrence of the anode effect.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung des Verfahrens gemäß der Erfindung ohne den Umfang der Erfindung jedoch zu beschränken. Bei diesen Beispielen wurden zwei verschiedene Gattungen von elektrolytischen Zellen verwendet, The following examples serve to further illustrate the process according to the invention without, however , restricting the scope of the invention. In these examples two different types of electrolytic cells were used,
Gattung I einer elektrolytischen ZelleType I of an electrolytic cell
Diese elektrolytische Zelle besteht aus einem zylindrischen Eisengefäß mit 240 mm Durchmesser und 550 mm tief und aus einer Zellabdeckung aus Eisen. Das zylindrische Eisengefäß dient als Kathode. In der Mitte der eisernen Abdeckung ist eine amorphe Koh-This electrolytic cell consists of a cylindrical iron vessel with a diameter of 240 mm and 550 mm deep and made of an iron cell cover. The cylindrical iron vessel serves as the cathode. In the In the middle of the iron cover is an amorphous carbon
la lenstoffanode mit 100 mm Durchmesser, 480 mm Länge und 12 dm- effektiver Oberfläche vorgesehen. Die eiserne Abdeckung ist ebenfalls mit einem um die Kohlenstoffanode herum angeordneten zylindrischen Eisenschurz, 166 mm Durchmesser, 150 mm lang und 2 mm stark, versehen, um die an beiden Elektroden auftretenden Gase abzutrennen.Plastic anode with a diameter of 100 mm and a length of 480 mm and 12 dm effective surface. The iron cover is also with a around the A cylindrical iron skirt, 166 mm in diameter, 150 mm long and arranged around a carbon anode 2 mm thick, provided to separate the gases that occur on both electrodes.
Der eiserne Deckel ist weiterhin mit Löchern versehen, durch welche elementarer Schwefel in die Anodenkammer eingeführt wird.The iron lid is also provided with holes through which elemental sulfur enters the Anode chamber is introduced.
Elektrolytische Zelle der Gattung 11Electrolytic cell of genus 11
Diese elektrolytische Zelle besteht aus einem zylindrischen Eisengefäß — 100 mm Durchmesser, 150 mm Tiefe — und aus einer eisernen Zellabdeckung. Das zylindrische Eisengefäß dient als Kathode. In der Mitte der Zellabdeckung ist eine amorphe Kohlenstoffanode — 40 mm Durchmesser, 100 mm Länge und 1,1 dm2 effektiver Oberfläche — vorgesehen. Die eiserne Abdeckung ist weiterhin mit einem um die Kohlenstoffanode angeordneten zylindrischen Eisenschurz versehen, um das sich an den Elektroden entwickelnde Gas abzutrennen. Die Abmessungen des Eisenschurzes sind 70 mm Durchmesser, 60 mm Länge und i mm Dicke. Die Abdeckung ist mit einem Rohr versehen, durch welches elementarer Schwefel in die Anodenkammer eingebracht werden kann. Die Zelle ist weiterhin an ihrem Boden mit einem Rohr versehen, um ein inertes Gas in die Zelle, wenn erforderlich, einzubringen, so daß das Produkt Schwefelhexafluorid von der Zelle abgezogen werden kann.This electrolytic cell consists of a cylindrical iron vessel - 100 mm in diameter, 150 mm in depth - and an iron cell cover. The cylindrical iron vessel serves as the cathode. An amorphous carbon anode - 40 mm in diameter, 100 mm in length and 1.1 dm 2 effective surface - is provided in the middle of the cell cover. The iron cover is also provided with a cylindrical iron skirt arranged around the carbon anode in order to separate off the gas that develops at the electrodes. The dimensions of the iron skirt are 70 mm in diameter, 60 mm in length and 1 mm in thickness. The cover is provided with a tube through which elemental sulfur can be introduced into the anode chamber. The cell is also provided with a tube at its bottom for introducing an inert gas into the cell, if necessary, so that the product sulfur hexafluoride can be withdrawn from the cell.
Die in den nachstehenden Beispielen beschriebenen elektrolytischen Verfahren wurden in diesen elektrolytischen Zellen durchgeführt. Es wurden bestimmte Mengen von saurem Kaliumfluorid (KHF2) und wasserfreiem Fluorwasserstoffgas in die Zelle eingebracht, um so einen Elektrolyten herzustellen. Der Elektrolyt wurde bei konstanter Temperatur (etwa 9O0C) gehalten. Um Verunreinigungen und insbesondere Wasser aus dem Elektrolyten zu entfernen, wurde die Elektrolyse 24 Stunden bei einer niedrigen Stromdichte (0,1 bis 0,3 A/dm2) durchgeführt. Nach dieser vorgängigen Elektrolyse wurde elementarer Schwefel in die Anodenkammer eingebracht. Die Elektrolyse wurde bei einer bestimmten Stromdichte durchgeführt.The electrolytic processes described in the examples below were carried out in these electrolytic cells. Acid potassium fluoride (KHF 2 ) and anhydrous hydrogen fluoride gas were introduced into the cell in certain amounts to prepare an electrolyte. The electrolyte was maintained at a constant temperature (about 9O 0 C). In order to remove impurities and in particular water from the electrolyte, the electrolysis was carried out for 24 hours at a low current density (0.1 to 0.3 A / dm 2 ). After this preliminary electrolysis, elemental sulfur was introduced into the anode chamber. The electrolysis was carried out at a certain current density.
Wenn erforderlich, wurde in die Anodenkammer ein inertes Gas mit einer bestimmten Geschwindigkeit
eingeführt, so daß das Produkt in Gasform von der elektrolytischen Zelle abgezogen werden konnte. Das
in der Anodenkammer entwickelte Gas enthielt eine kleine Menge von Fluorwasserstoff. Um dementsprechend den Fluorwasserstoff aus dem Produkt zu entfernen, wurde das erzielte Gas durch ein mit Natriumfluoridtabletten gefülltes Rohr geleitet.
Das so hergestellte Gas wurde zur Entfernung von Nebenprodukten, z. B. SO2F4, SOF2 usw., mit Wasser
und anschließend mit wäßrigen alkalischen Lösungen gewaschen. Spuren von SaFj0, S4F10O und anderen
Verbindungen, wie sie in diesem Gas auftreten können. If necessary, an inert gas was introduced into the anode chamber at a certain rate so that the product could be withdrawn from the electrolytic cell in gaseous form. The gas evolved in the anode compartment contained a small amount of hydrogen fluoride. Accordingly, in order to remove the hydrogen fluoride from the product, the gas obtained was passed through a tube filled with sodium fluoride tablets.
The gas so produced was used to remove by- products, e.g. B. SO 2 F 4 , SOF 2 , etc., washed with water and then with aqueous alkaline solutions. Traces of SaFj 0 , S 4 F 10 O and other compounds as they can occur in this gas.
wurden thermisch zerlegt. Schließlich wurde das Gas durch ein mit Tonerde gefülltes Rohr geleitet, um jegliche Spurenverunreinigungen zu entfernen. Das so hergestellte Piodukt bestand aus Schwefelhexafluorid. Es wurde durch Gaschromatographie und durch Infrarotverfahren und massenspektroskopjsche Verfahren analysiert.were thermally decomposed. Finally, the gas was passed through a tube filled with alumina remove any trace of contamination. The product made in this way consisted of sulfur hexafluoride. It was determined by gas chromatography and by infrared methods and mass spectroscopic methods analyzed.
KontrollbeispielControl example
In der Zelle der Gattung Il wurde die Kohlenstoffanode durch eine plattenförmige Ni-Anode ersetzt. Die Elektrolyse wurde in folgender Weise durchgeführt: Der Anodenkammer, welche 1,6 kg KF · 2HF-Schmelze enthielt, wurden 15 Gramm kolloidaler Schwefel zugegeben. Die Elektrolyse wurde bei einer Stromdichte von 8,14A/dma durchgeführt, während der Elektrolyt auf einer Temperatur von 90°C gehalten wurde. Die Zellenspannung betrug 5,9 Volt. Das in der Anodenkammer entwickelte Gas enthielt Verbindungen, wie SF6, SOF2, SO2F1-, S2F10 usw.In the cell of type II, the carbon anode was replaced by a plate-shaped Ni anode. The electrolysis was carried out in the following manner: 15 grams of colloidal sulfur were added to the anode chamber, which contained 1.6 kg of KF.2HF melt. The electrolysis was carried out at a current density of 8.14 A / dm a while the electrolyte was kept at a temperature of 90 ° C. The cell voltage was 5.9 volts. The gas evolved in the anode chamber contained compounds such as SF 6 , SOF 2 , SO 2 F 1- , S 2 F 10 , etc.
Nach 3 Stunden Elektrolyse wurde die Nickelanode aus der Zelle entfernt und hinsichtlich ihres Gewichtsverlustes auf Grund von Korrosion geprüft. Das Ergebnis zeigte, daß die Nickelanode rapide mit einer Geschwindigkeit von 3,8 g/100 Ampere mal Stunden gelöst wird. Die Elektrolyse wurde weiterhin durchgeführt, wobei die Schlammbilduiig an dem Boden der Zelle beobachtet wurde.After 3 hours of electrolysis, the nickel anode was removed from the cell and checked for weight loss checked for corrosion. The result showed that the nickel anode rapidly with a Dissolve at a rate of 3.8 g / 100 amps times hours. The electrolysis was continued, the mudpictures on the bottom the cell was observed.
B e i s ρ i eI 1B e i s ρ i eI 1
(Zeile der Gattung I)(Row of genus I)
In die elektrolytische Zelle wurden 41,50 kg eines Elektrolyten, welcher aus KF ■ 2 · 15HF mit 1,1 Gewichtsprozent LiF bestand, eingebracht. In die Anodenkammer wurden 100 g kolloidaler Schwefel eingefüllt. Die Elektrolyse wurde bei einer Elektrolyttemperatur von 98CC und einer Stromdichte von 5,0 A/dm2 durchgeführt. Die Zellenspannung betrug 8,93 Volt. Nach 3stündiger Elektrolyse wurde das in der Anodenkammer entwickelte Gas analysiert. Das Ergebnis war: SF6 93%, SO2F2 1 %, SOF2 + SF4 <1%, S2F10 1 %, S2F10O <0,5°/0, CO2 1%, F2 1%, CF4 0,5%, Luft 0,5%. Nach weiterer Elektrolyse sanken die Mengen von SOFj, SO2F2. CO2 und S2F10O zu Spuren ab. Nach Reinigung war das SF, zu 99% rein, wobei es 0,5% CF4 und 0,5% Luft enthielt. Die Stromleistung des Schwefelhexafluorid betrug 92%. Die Stromleitungen von Wasserstoff und SFn zeigen, daß die Umsetzung von Fluorwasserstoff zu Schwefelhcxa- lluorid über 95% betrug.41.50 kg of an electrolyte, which consisted of KF · 2 · 15HF with 1.1% by weight of LiF, was introduced into the electrolytic cell. 100 g of colloidal sulfur was placed in the anode chamber. The electrolysis was carried out at an electrolyte temperature of 98 ° C. and a current density of 5.0 A / dm 2 . The cell voltage was 8.93 volts. After 3 hours of electrolysis, the gas evolved in the anode chamber was analyzed. The result was: SF 6 93%, SO 2 F 2 1%, SOF 2 + SF 4 <1%, S 2 F 10 1%, S 2 F 10 O <0.5 ° / 0 , CO 2 1%, F 2 1%, CF 4 0.5%, air 0.5%. After further electrolysis, the amounts of SOFj, SO 2 F 2 decreased. CO 2 and S 2 F 10 O from traces. After cleaning, the SF was 99% pure, containing 0.5% CF 4 and 0.5% air. The current output of the sulfur hexafluoride was 92%. The power lines of hydrogen and SF n show that the conversion of hydrogen fluoride to sulfur oxalluoride was over 95%.
Anodenkammer eingefüllt. Die Elektrolyse wurde bei einer Elektrolyttemperatur von 98°C und einer Stromdichte von 8,9 A/dm8 unter Einführung von gasförmigem Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 21N ml/ min durchgeführt. Am Anfang betrug 4ie Zellenspannung 7,6 Volt. Die Konzentration an Schwefelhexafluorid in dem in der Anodenkammer entwickelten Gas betrug 48%. Darüber hinaus bestand das Gas hauptsächlich aus Stickstoff und aus einem kleineren ία Teil gasförmigem Fluor. Die Stromleistung an Schwefelhexafluorids betrug 85%· Nach 3stündiger Elektrolyse zeigte die KohJenstoffanode im wesentlichen noch keine Auflösung.Anode chamber filled. The electrolysis was carried out at an electrolyte temperature of 98 ° C. and a current density of 8.9 A / dm 8 while introducing gaseous nitrogen at a rate of 21N ml / min. Initially the cell voltage was 7.6 volts. The concentration of sulfur hexafluoride in the gas evolved in the anode chamber was 48%. In addition, the gas mainly consisted of nitrogen and a smaller ία part of gaseous fluorine. The current output of sulfur hexafluoride was 85%. After 3 hours of electrolysis, the carbon anode still showed essentially no dissolution.
Beispiel 3
(Zelle der Gattung II)Example 3
(Cell of genus II)
In die elektrolytisch Zelle wurden 1,6 kg eines Elektrolyten, welcher aus <F-2HF bestand, eingebracht. Es wurden in die Anodenkammer 15 g kolloidaler Schwefel eingefüllt. Die Elektrolyse wurde bei einer Elektrolyttemperatur von 108°C und einer Stromdichte von 4,1 A/dm2 unter Einleitung von gasförmigem Stickstoff in einer Geschwindigkeit von 21N ml/min durchgeführt. Die Zellenspannung betrug am Anfang 6,75 Volt. Nach 4 Stunden betrug die Spannung 6,64 Volt. Die Stromleistung an Schwefelhexafluorid betrug 68%.1.6 kg of an electrolyte consisting of <F-2HF were introduced into the electrolytic cell. 15 g of colloidal sulfur were placed in the anode chamber. The electrolysis was carried out at an electrolyte temperature of 108 ° C. and a current density of 4.1 A / dm 2 while introducing gaseous nitrogen at a rate of 21N ml / min. The cell voltage was 6.75 volts at the beginning. After 4 hours the voltage was 6.64 volts. The sulfur hexafluoride power output was 68%.
Beispiel 2
(Zelle der Gattung II)Example 2
(Cell of genus II)
In eine elektrolytischc Zelle wurden 1,6 kg eines Elektrolyten, welcher aus KiF ■ 2 HF bestand, eingebracht. Es wurden 15 g kolloidaler Schwefel in die 1.6 kg of an electrolyte, which consisted of KiF 2 HF , were introduced into an electrolytic cell. There were 15 g of colloidal sulfur in the
Beispiel 4
(Zelle der Gattung II)Example 4
(Cell of genus II)
In die elektrolytische Zelle wurden 1,6 kg eines Elektrolyten, welcher aus KF-2HF bestand, eingebracht. In die Anodenkamme" wurden 15 g Schwefel eingefüllt. Die Elektrolyse wurde bei einer Elektrolyttemperatur von 108°C und einer Stromdichte von 0,5 A/dm2 durchgeführt, wobei gasförmiger Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 14,5N ml/min eingeführt wurde. Bei Beginn der Elektrolyse betrug die Zellenspannung 5,53 Volt. Nach 5 Stunden war sie 5,54 Volt. Die Stromleistung an Schwefelhexafluorid betrug 45%.In the electrolytic cell, 1.6 kg of an electrolyte consisting of KF-2HF was placed. 15 g of sulfur were introduced into the anode chamber ". The electrolysis was carried out at an electrolyte temperature of 108 ° C. and a current density of 0.5 A / dm 2 , with gaseous nitrogen being introduced at a rate of 14.5 N ml / min At the beginning of the electrolysis, the cell voltage was 5.53 V. After 5 hours it was 5.54 V. The current output of sulfur hexafluoride was 45%.
Beispiel 5
(Zelle der Gattung II)Example 5
(Cell of genus II)
In die elektrolytisch^ Zelle wurden 1,6 kg eines Elektrolyten, welcher aus KF- 1,8HF bestand, eingebracht. Es wurden 15 g Schwefel in die Anodenkammer eingefüllt. Die Elektrolyse wurde bei einer Elektrolyttemperatur von 125°C und einer Stromdichte von 1,4 A/dma durchgeführt, wobei gasförmiger Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 2ON ml/min eingeführt wurde. Am Beginn der Elektrolyse betrug die Zellenspannung 5,85 Volt. Nach 5 Stunden betrug sie 5,81 Volt. Die Stromleistung von Schwefelhexafluorid stieg mit der Zeit und erreichte «ach 5 Stunden 63 0L. 1.6 kg of an electrolyte consisting of KF-1.8HF were introduced into the electrolytic cell. 15 g of sulfur were poured into the anode compartment. The electrolysis was carried out at an electrolyte temperature of 125 ° C. and a current density of 1.4 A / dm a , with nitrogen gas being introduced at a rate of 2ON ml / min. At the beginning of the electrolysis, the cell voltage was 5.85 volts. After 5 hours it was 5.81 volts. The current output of sulfur hexafluoride increased over time and reached 63 0 L after 5 hours.
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