DE3246107A1 - Verfahren zur sicheren herstellung von graphitfluorid - Google Patents
Verfahren zur sicheren herstellung von graphitfluoridInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Graphitfluorid durch heterogene direkte Umsetzung
von festem Kohlenstoff und Fluorgas, und sie betrifft insbesondere eine Verbesserung bezüglich der Sicherheit und
Reproduzierbarkeit der Umsetzung.
Graphitfluorid der chemischen Zusammensetzung (CF) ist eine beständige feste Verbindung, die durch heterogene direkte
Umsetzung von Kohlenstoff und Fluorgas hergestellt werden kann. Wie bekannt, hat diese Verbindung eine sehr niedrige Oberflächenenergie
und wird in verschiedenen Industriezweigen als überlegenes Material für Schmiermittel, wasser- und
ölabweisende Mittel, Anti-Benetzungsmittel, Mittel gegen Verschmutzung, Aktivierungsmittel für bestimmte Elektrolysezellen
usw. geschätzt. Neuerdings hat auch ein anderes Graphitfluorid der Formel (C^F) grosses und wachsendes Interesse
unter im allgemeinen ähnlichen Gesichtspunkten gefunden. Da die Nachfrage nach solchen Graphitfluoriden stark angestiegen
ist, ist es wichtig geworden, ein industriell anwendbares und günstiges Verfahren für die Herstellung von Graphitfluoriden
im grossen Maßstab zu entwickeln.
Im allgemeinen wird die oben genannte Umsetzung zur Bildung von Graphitfluorid (CF ) , wobei
folgende Gleichung wiedergegeben:
folgende Gleichung wiedergegeben:
von Graphitfluorid (CF ) , wobei O <
χ < 1,3 ist, durch die
jtL. XX
In der Praxis finden jedoch Nebenreaktionen statt, wenn die
Reaktion nach Gleichung (l) fortschreitet. Die Nebenreaktionen werden durch die folgenden Gleichungen wiedergegeben:
C + F2 >
CF^, C2F6, usw. (2)
(CFx)n >
c + CF4, C2F6, usw. (3)
Die Reaktion von Gleichung (3) ist die Zersetzung des durch
die gewünschte Reaktion (1) gebildeten Graphitfluorids. Da
die Reaktionen (1) und (2) beide exotherm sind, ist die Ansammlung
der Bildungswärme von Graphitfluorid durch die Reaktion (1), noch erhöht durch die Wärme der Reaktion (2),
in der Mischung des gebildeten Graphitfluorids und des nicht umgesetzten Teils des Kohlenstoffmaterials und der daraus
resultierende Temperaturanstieg über die Zersetzungstemperatur des Graphitfluorids vermutlich der Grund für die Reaktion
In vielen Fällen wird die Zersetzungsreaktion (3) in einer
kurzen Zeit mit der Bildung einer grossen Menge an Wärme und grossen Mengen an gasförmigen Fluorkohlenstoffen stark beschleunigt
und führt zu einer explosionsartig schnellen und heftigen Zersetzung des gesamten Graphitfluorids in dem Reaktionssystem.
In solchen Fällen ist es unmöglich, das gewünscht Produkt Graphitfluorid zu erhalten. Darüber hinaus wird manchmal
das Reaktionsgefäss durch die explosionsartige Zersetzung
des Graphitfluorids stark beschädigt.
Basierend auf der oben stehenden Vermutung ist versucht worden, die Zersetzungsreaktion nach Gleichung (3) dadurch zu
verhindern, indem man die Wärmestauung in der festen Phase des Reaktionssystems nach Gleichung (1) verhindert. Die diesbezüglichen
Vorschläge bestehen z,B. darin, das Fluorgas für die Reaktion der Gleichung (1) mit einem bestimmten Gas, z.B.
CF^, zu verdünnen, um die Geschwindigkeit der Reaktion (1)
zu erniedrigen und die Nebenreaktion (3) zu unterdrücken,
die Reaktionstemperatur zu begrenzen und einen mehrstufigen
Fluorierungsapparat zu verwenden.
Es ist jedoch von der Anmelderin erkannt worden, dass die
beinahe augenblickliche Zersetzung des gebildeten Graphitfluorids oft sogar dann stattfindet, wenn die Reaktionswärme
wirksam verteilt wird, so dass die Temperatur der festen Phase des Reaktionssystems einen geringen Anstieg zeigt.
β * O Λ,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes
Verfahren zur Herstellung von Graphitfluorid durch heterogene direkte Umsetzung von festem Kohlenstoff und Fluorgas zu
schaffen, bei dem die gewünschte Reaktion zu Ende geführt werden kann, ohne dass eine signifikante Zersetzung des gebildeten
Graphitfluorids auftritt.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung
von Graphitfluorid durch heterogene direkte Umsetzung von festem Kohlenstoffmaterial und einem Fluorgas enthaltenden
Gas und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe mit mehr als vier Kohlenstoffatomen
in der Gasphase des Reaktionssystems so gesteuert wird, dass die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe
nicht über 3 VoI ,-°/o ansteigt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist zur Herstellung von (CF)
oder (CoF)^, bzw. allgemein ausgedrückt, zur Herstellung eines
Grap]
ist.
ist.
Graphitfluorids der Formel (CF ) geeignet, in der O
< χ < 1,3
Λ. XX
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung, dass
die Bildung von Graphitfluorid durch die Umsetzung nach Gleichung
(i) praktisch immer begleitet ist durch die Bildung einiger höherer Fluorkohlenstoffe durch Nebenreaktionen nach
Gleichung (2), und dass die Anwesenheit beträchtlicher Mengen höherer Fluorkohlenstoffe, insbesondere derjenigen mit mehr
als vier Kohlenstoffatomen, in der Gasphase des Reaktionssystems ein wichtiger Grund für die häufig beobachtete
schnelle Zersetzung des Graphitfluorids in der festen Phase des Reaktionssystems ist.
Die experimentellen Untersuchungen ergaben, dass die Produkte der Nebenreaktionen nach Gleichung (2) nicht auf niedere
Fluorkohlenstoffe, wie CF^ und CpFg, beschränkt sind, sondern
verschiedene Arten höherer Fluorkohlenstoffe einschliessen, wobei einige von ihnen mehr als zehn Kohlenstoffatome aufweisen.
Durch Analysen wurde die Bildung der folgenden Fluorkohlenstoffe bestätigt: CF^, C2F6, CoF8 ♦ 0Z1 1^o' C5F1O? C5F12*
C6F12» C6F14» C7F14» C7Fi6» C8F16» C8F18' C9F18' °9F2O»
C10F20» C10F22» C11F22» C11F24' C12F24 und C12F26*
Die Existenz höherer Fluorkohlenstoffe, insbesondere derjenige mit fünf und mehr Kohlenstoffatomen, in dem Gas in dem Reaktionsgefäss
ist eine unerwartete Tatsache, da im Fluorgas die Zersetzung solcher höherer Fluorkohlenstoffe in niedrigere
Fluorkohlenstoffe, ausgedrückt durch CFr, ein thermodynamisch
möglicher Weg ist. So beträgt z.B. bei der Reaktion der folgenden Gleichung (k) die Änderung in der freien Energie AG
-150,8 Kcal/mol (3OO°c).
C2F6 + F2 >
2CF4 (4)
Wegen dieser Tatsache wurde angenommen, dass die im Fluorgas existierenden höheren Fluorkohlenstoffe im metastabilen Zustan
vorliegen und daher leicht zu niederen Fluorkohlenstoffen zersetzt werden bei Zuführung von Energie in bestimmter Form, wie
z.B. Hitze, Rühren oder Schütteln oder mechanische Erschüttern oder beim Kontakt mit einem katalytisch aktiven Fluorid, wie
z.B. CoF "oder FeF„. Die anschliessend durchgeführten experimentellen
Untersuchungen bestätigten, dass diese Vermutung · richtig war. Darüber hinaus wurde gefunden, dass, wenn die
Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe mit mehr als
vier Kohlenstoffatomen in der Gasphase des Reaktionssystems nach Gleichung (1) über 3 Yol.-°/o liegt, sogar eine kleine Erschütterung
der Gasphase eine explosionsartig schnelle Zersetzung solcher höherer Fluorkohlenstoffe in niedrigere Fluor—
kohlenstoffe, meist CFl, bewirkt, dass die Neigung zur Zersetzung
der höheren Fluorkohlenstoffe unverändert bleibt, selb wenn ein verdünntes Fluorgas für die Reaktion nach Gleichung (
verwendet wird, und dass die durch die schnelle Zersetzung der höheren Fluorkohlenstoffe freigesetzte Energie die Zersetzung
der gesamten Menge des in der festen Phase des Reaktionssystems vorliegenden Graphitfluorids induziert.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wurde gefunden und bestätigt, dass die plötzliche Zersetzung des Graphitfluorids während der
Herstellung des Graphitfluorids unter Verwendung der Umsetzung nach Gleichung (1) sicher verhindert werden kann, indem man
eine bestimmte Massnahme ergreift, mit der man verhindert, dass die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe in der
Gasphase des Reaktionssystems über 3 Vol.-^ steigt. Die vorliegende
Erfindung ermöglicht die zuverlässige und sichere Herstellung eines gewünschten Graphitfluorids in industriellem
Maßstab, indem man eine einfach durchzuführende Modifikation bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Graphitfluorid
durch heterogene direkte Umsetzung von festem Kohlenstoff und Fluorgas vornimmt·
In der Praxis der vorliegenden Erfindung kann die erforderliche
Steuerung der Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe (die mehr als vier Kohlenstoffatome haben) in der Gasphase des
Reaktionssystems in verschiedener Weise durchgeführt werden.
Wenn z.B. das Fluorgas oder das verdünnte Fluorgas in dem Reaktionsgefäss zur Herstellung des Graphitfluorids zirkuliert,
ist es möglich, die Konzentration der höheren Fluorkohlenstoffe,
die einen relativ hohen Siedepunkt haben, wirksam zu erniedrigen, indem man das aus der Reaktionskammer ausfliessende
Gas durch eine Falle leitet, die an einem geeigneten Ort in dem Gaskreislauf vorgesehen ist und zur Kondensation der höheren
Fluorkohlenstoffe gekühlt wird, indem z.B. Methanol und Trokkeneis
verwendet werden. Es ist auch möglich, die Konzentration der höheren Fluorkohlenstoffe in dem Gas durch Verwendung eines
Katalysators, wie z.B. eines bestimmten Metallfluorids wie CoF_ oder FeF_, zu erniedrigen, der eine allmähliche und milde
Zersetzung der höheren Fluorkohlenstoffe zu niedrigeren Fluor-
kohlenstoffen bewirkt. Wenn das Fluorgas oder das verdünnte
Fluorgas in der Reaktionskammer zur Herstellung des Graphitfluorids eingeschlossen gehalten wird, oline dass eine Kreislauf
führung des Gases vorgesehen ist, ist es .möglich, die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe in dem Gas
dadurch zu steuern, dass man einen Teil des Gases aus der Reaktionskammer mit fortschreitender Reaktion entweder kontinuierlich
oder in geeigneten Intervallen allmählich ausströme lässt.
Unter den üblichen bei der Herstellung von Graphitfluοrid
durch Umsetzung von festem Kohlenstoff und Fluorgas, das mit
einem geeigneten Gas verdünnt sein kann, verwendeten Reaktion bedingungen, kann die erfindungsgemässe Aufgabe dadurch gelös
werden, dass die Konzentration der höheren Fluorkohlenstoffe mit mehr als vier Kohlenstoffatomen, die in der Gasphase des
Reaktionssystems anwesend sind, so erniedrigt wird, dass die
Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe in dem Gas
nicht über 3 Vol.—$ steigt. Im Hinblick auf die Tatsache, das
die Explosionsgrenze und der Explosionsbereich der höheren Fluorkohlenstoffe in der Gasphase des Reaktionssystems, wie es
bei vielen anderen verbrennbaren Gasen üblich ist, in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, einschliesslich der
Gastemperatur und der Konzentration des ebenfalls anwesenden gasförmigen Fluors, veränderlich sind, ist es wünschenswert,
dass die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe
in dem Reaktionsgas so niedrig wie möglich gehalten wird, und daher ist es bevorzugt, erfindungsgemäss die Steuerung
so vorzunehmen, dass die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe in dem Gas nicht über 1 YoI,-°/o steigt.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist auf jedes der üblichen Verfahren zur Herstellung von Graphitfluorid, sei es,
dass es sich um absatzweise Verfahren oder um kontinuierliche Verfahren handelt, anwendbar.
Für die Verwendung in dem erfindungsgemässen Verfahren besteht
keine besondere Begrenzung bezüglich der Art oder des Typs des Kohlenstoffmaterials, und es kann entweder amorpher oder
kristalliner Kohlenstoff verwendet werden. Natürlicher Graphit, synthetischer Graphit, Petrolkoks, Ruß und Aktivkohle können
als typische Beispiele von anwendbaren Kohlenstoffmaterialien genannt werden. Bezüglich der physikalischen Form des Kohlenstoff
materials ist lediglich erforderlich, dass das Kohlenstoffmaterial
in relativ kleine Stücke, üblicherweise in Stücke kleiner als etwa 10 mm oder in noch kleinere Teilchen, geteilt
sein sollte.
Es ist möglich, praktisch reines Fluorgas beliebigen Ursprungs zu verwenden. Es ist jedoch bevorzugt für die Steuerung der
Geschwindigkeit der Reaktiorvein verdünntes Fluorgas zu verwenden,
das z.B. 30 bis 50 0Jo eines inaktiven Gases, wie z.B. Stickstoff
oder Helium, enthält.
Die Reaktionstemperatur kann verschieden hoch festgesetzt sein in Abhängigkeit von der Art und der physikalischen Form des
Kohlenstoffmaterials und auch in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des zu bildenden Graphitfluorids. Im allgemeinen
liegt ein geeigneter Bereich für die Reaktionstemperatur bei
etwa 200 C bis etwa 550 C. Falls erwünscht, kann das in dem
Reaktionsgefäss gebildete Graphitfluorid durch Erhöhung der
Temperatur in dem Reaktionsgefäss bis zu etwa 60O C nach Abschluß
der Fluorierungsreaktion kristallisiert werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird anhand der folgenden
Beispiele näher, erläutert.
Beispiel 1 :-
Die Fluorierung von synthetischem Graphit wurde in einem Böden
<und Abteilungen aufweisenden Reaktor durchgeführt, der eine
.horizontal verlängerte zylindrische Aussenwand aufwies, die
mit einer Heizeinrichtung versehen war. Der Reaktor hatte einen
BAD ORIGINAL
inneren Durchmesser von 300 mm und eine Länge von 1000 mm.
Im Inneren des Reaktors und mit Abstand zur zylindrischen Aussenwand war ein Reaktionsgefäss angeordnet, das darin
eine im senkrechten Querschnitt rechteckige Reaktionskammer abgrenzte. Die Seitenwände des inneren Reaktionsgefässes warei
mit Stützen versehen, um trogartige Materialbehälter zu tragei
die in die Reaktionskammer in drei Etagen übereinander eingesetzt waren. Der Reaktor war mit einer Umlaufleitung für das
Gas versehen, die Kanäle und Ventilatoren aufwies, die so ang« ordnet waren, dass das Fluorgas durch den Zwischenraum zwischc
der zylindrischen Aussenwand und dem inneren Reaktionsgefäss,
durch die entlang der drei Materialbehälter in der Reaktionskammer gebildeten Zwischenräume und durch einen äusseren Kanal
zirkulieren zu lassen. Um die in dem Fluorgas, das aus der Reaktionskammer ausströmte, enthaltenen höheren Fluorkohlenstoffe
zu entfernen, war ein Abscheider, bei dem Methanol und Trockeneis verwendet wurden, an dem äusseren Kanal in der
Gasumlaufleitung vorgesehen.
Als Rohmaterial wurde 1 kg von granuliertem, synthetischem Graphit in jeden der drei schalenartigen Behälter gegeben, die
in dem Reaktor eingesetzt waren. Ein verdünntes Fluorgas, das aus 60 V0I.-9& nach einem üblichen Elektrolyse-Verfahren hergestelltemFluorgas
und 40 Vo2.m-c/>
Stickstoffgas bestand, wurde in
den Reaktor eingeführt und in der oben beschriebenen Weise mit einer beinahe konstanten Strömungsgeschwindigkeit von 20 1
pro Stunde im Kreislauf geführt, so dass ein Gasdruck in der Reaktionskammer von 1 atm aufrecht erhalten wurde. Unter Fortsetzung
der Zirkulation des verdünnten Fluorgases wurde die Temperatur in der Reaktionskammer 80 h bei 35° t>is ^00 C gehalten.
Während dieser Zeit wurde kein wahrnehmbares Anzeichen für eine Zersetzung des Reaktionsproduktes von Graphit und
Fluorgas festgestellt.
Als Ergebnis wurde der synthetische Graphit in den drei Behältern zu Graphitfluorid (C„F) , das insgesamt 6,3 kg wog, fluoriert.
Während des Fluorierungsverfahrens wurde das aus der
Reaktionskammer ausfliessende Gas gaschromatografisch in
geeigneten Intervallen untersucht, um die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe mit mehr als vier Kohlenstoffatomen
in dem Gas zu messen. Es wurde gefunden, dass die Gesamtkonzentration solcher Fluorkohlenstoffe immer unter
0,5 Vol.— °/o lag. Nach Beendigung des Fluorierungs verfahr ens
wurden etwa 20 g Fluorkohlenstoffe (meist C' und Cq Fluorkohlenstoffe),
die bei Raumtemperatur flüssig sind, neben einigen Fluorkohlenstoffen mit niedrigem Siedepunkt, wie z.B.
CpFg, gefunden, die in dem oben genannten Abscheider in der
Gasumlaufleitung aufgefangen worden waren.
Unter Verwendung der Vorrichtung und des verdünnten Fluorgases, wie sie in Beispiel 1 beschrieben wurden, wurde der in Beispiel
1 verwendete synthetische Graphit bei 350 bis 400°C fluoriert. In diesem Fall wurde jedoch die Gasumlaufleitung
ausser Betrieb gesetzt, so dass das Fluorgas in dem Reaktor eingeschlossen war und in der Reaktionskammer stillstand.
Es wurde gefunden, dass die Konzentrationen der niedrigeren und höheren Fluorkohlenstoffe in dem Fluorgas in der Reaktions—
kammer mit Ablauf der Reaktionszeit anstiegen,und dass die höheren Fluorkohlenstoffe mit mehr als vier Kohlenstoffatomen
mit einer Rate von etwa 7,5 χ 10 Mol/h insgesamt gebildet wurden. Nach Ablauf von 20 h vom Beginn der Reaktion erreichte
die Gesamtkonzentration dieser höheren Fluorkohlenstoffe in dem Gas in der Reaktionskammer l'Vol.-$. Danach wurde ein Teil
des Gases kontinuierlich aus dem Reaktor mit einer konstanten und relativ niedrigen Geschwindigkeit von 30 ml/min aus dem
Reaktor abgelassen, um dadurch die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe in dem Gas in der Reaktionskammer
auf einer Höhe von 1 Voi.-$ zu halten. Das Erwärmen des Reaktionsgefässes
wurde für weitere 60 h fortgesetzt. Während der Gesamtzeit von 80 h wurde kein wahrnehmbares Anzeichen für
* · * w ν ν
eine Zersetzung des Reaktionsproduktes von Graphit und Fluor gas entdeckt. Als Ergebnis wurden 6,3 kg GraphitfTuorid
(CoF) erhalten.
2 'n
2 'n
Das Verfahren von Beispiel 2 wurde beinahe identisch wiederholt, mit der Ausnahme, dass kein Teil des Fluorgases aus
dem Reaktor selbst nach Ablauf von 20 h seit Beginn der Reaktion abgelassen wurde. Natürlich stieg die Gesamtkonzentratio
der höheren Fluorkohlenstoffe in dem Gas in der Reaktionskammer weiter mit zunehmender Zeit an.
Nach Ablauf von 72 h vom Beginn der Reaktion erfolgte ein
scharfer Anstieg des Gasdruckes in dem Reaktor, der zu einem Bruch einer Berstscheibe führte, die als Sicherheitseinrichtung
an dem Reaktor vorgesehen war. Es wurde gefunden, dass der Grund für den Druckanstieg die augenblickliche Zersetzuni
der gesamten Menge des durch die Fluorierungsreaktion gebildeten
Graphitfluorids war. Unmittelbar vor dem Unfall betrug die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe in dem
Gas in der Reaktionskammer 3»1 Vol.—$.
Versuch
Es wurde ein Versuch durchgeführt, um den Explosionsbereich
eines gemischten Gases abzuschätzen, das eine relativ grosse Menge an Fluorgas und kleine Mengen an höheren Fluorkohlenstoffen
enthält.
Unter Verwendung der Mischung der höheren Fluorkohlenstoffe (meist C„ und C« Fluorkohlenstoffe), die während des Fluorie
rungsverfahrens von Beispiel 1 aufgefangen worden waren,
wurde sorgfältig ein gemischtes Gas hergestellt, das aus 80 Vol.-?6 Fluor, 18,5 Vol.-96 Stickstoff und 1,5 Vol.-% höhei
Fluorkohlenstoffe bestand. Das gemischte Gas wurde in einem
vorher evakuierten zylindrischen Gefäss eingeschlossen, das
einen inneren Durchmesser von 50 mm und eine Länge von 3OO mm
aufwies und mit einer Sicherheitseinrichtung versehen war, um bei einem starken Anstieg des inneren Druckes einen Bruch
zu verhindern. Das Gefäss wurde so erhitzt, dass die Temperatur des eingeschlossenen Gases bis zu 500 C anstieg, wobei
jedoch, kein Wechsel oder kein ungewöhnliches Phänomen in dem
Gefäss beobachtet wurde. Dann wurde das erhitzte Gefäss mit
einem Hammer bearbeitet, um mechanische Erschütterungen in
dem darin eingeschlossenen Gas zu erzeugen, es wurde jedoch wiederum keine Veränderung beobachtet. Folglich kann ein Gehalt
von 1,5 Vol.— °/o an höheren Fluorkohlenstoffen in einem
verdünnten Fluorgas als ein Gehalt angesehen werden, der ausserhalb
des Explosionsbereiches unter den getesteten Bedingungen liegt.
Es wurde ein anderes gemischtes Gas, das aus 60 VoI.-^ Fluor,
36 Vol.-°/o Stickstoff und k- VoI.-^ der oben genannten Mischung
der höheren Fluorkohlenstoffe (meist C7 und Cq) bestand, demselben
Test unterworfen. Das Erhitzen des Gefässes, um die Temperatur des darin eingeschlossenen Gases bis auf 500 C ansteigen
zu lassen, ergab keine wahrnehmbare Veränderung in dem Gefäss. Ein Bearbeiten des erhitzten Gefässes mit einem Hammer
ergab jedoch eine Betätigung der Sicherheitseinrichtung des
Gefässes mit einem lauten Geräusch und einem plötzlichen Anstieg der Temperatur des Gefässes um 50 C. Es wurde bestätigt,
dass die Hauptkomponente des in dem Gefäss gebliebenen Gases CFi war. Das Ergebnis dieses Testes zeigt, dass der Gehalt
von h Vol.— °/o an höheren Fluorkohlenstoffen in einem verdünnten
Fluorgas bestimmt innerhalb des Explosionsbereiches unter den getesteten Bedingungen liegt, und dass die explosionsartige
Zersetzung der höheren Fluorkohlenstoffe eine schnelle und stürmische Zersetzung des gleichzeitig vorliegenden Graphitfluorids
bewirkt.
Claims (8)
- Patentansprüche :Verfahren zur Herstellung von Graphitfluorid durch heterogene direkte Umsetzung von einem festen Kohlenstoffmaterial und einem Fluorgas enthaltenden Gas, dadurch gekennzeich net, dass die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe mit mehr als vier Kohlenstoffatomen in der Gasphase des Reaktionssystems so gesteuert wird, dass diese Gesamtkonzentration nicht über 3 Vol.—j6 ansteigt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz ei chnet, dass die Konzentration gesteuert wird, indem das das Fluorgas enthaltende Gas durch eine Reaktionskammer zirkuliert, in der das Kohlenstoffmaterial vorliegt, und das aus der Reaktions— kammer ausströmende Gas durch eine Kühlfalle geleitet wird, um die höheren Fluorkohlenstoffe zu kondensieren.■2-
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Konzentration gesteuert wird, indem das das Fluorgas enthaltende Gas durch eine Reaktionskammer zirkuliert, in der das Kohlenstoffmaterial vorliegt, und das aus der Reaktionskammer ausströmende Gas mit einem Katalysator in Kontakt gebracht wird, der die Zersetzung von wenigstens einem Teil der höheren Fluorkohlenstoffe zu niedrigeren Fluorkohlenstoffen mit weniger als vier Kohlenstoffatomen bewirkt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnei dass der Katalysator ein aus der Gruppe CoF- und FeF„ ausgewähltes Metallfluorid ist.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnei dass die Konzentration gesteuert wird, indem das das Fluorgas enthaltende Gas in einer Reaktionskammer, in der das Kohlenstoff material vorliegt, eingeschlossen gehalten wird, und man mit fortschreitender Reaktion allmählich einen Teil des eingeschlossenen Gases aus der Reaktionskammer ausströmen lässt.
- 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Graphitfluorid eine chemische Zusammensetzung der Formel (CF ) aufweist, in der O < χ < 1,3 ist.
- 7· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze i chne t, dass das Reaktionssystem auf Temperaturen im Bereich von 200 bis 550 C gehalten wird,
- 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoffmaterial aus der Gruppe von natürlichem Graphit, synthetischem Graphit, Petrolkoks, Ruß und Aktivkohle ausgewählt ist.9· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas eine Mischung von Fluorgas und einem anderen Gas ist, das bezüglich des Kohlenstoffmaterials inaktiv ist.
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