DE882244C

DE882244C - Process for the purification of sodium monoxide containing metallic sodium

Info

Publication number: DE882244C
Application number: DEP2364D
Authority: DE
Inventors: Harvey N Gilbert
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1940-03-27
Filing date: 1941-02-20
Publication date: 1953-07-06

Description

Verfahren zur Reinigung von metallisches Natrium enthaltendem Natriummonoxyd Durch Einwirkung von Sauerstoff oder Luft auf aus metallisches Natrium hergestelltes Natriummonoxyd enthält häufig kleine Mengen nicht umgesetzten Natriums, dessen Anwesenheit bei manchen Verwendungszwecken störend wirkt. Wird derartiges Natriummonoxyd z. B. mit Wasser in Berührung gebracht, so reagiert das Natrium häufig unter Mitwirkung von Wasserstoff, der sich unter dem Einfluß der Reaktionswärme entzündet und zu Explosionen oder sonstigen Störungen Veranlassung geben kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Natriummonoxyd brennbaren organischen Stoffen, die Feuchtigkeit enthalten, zugefügt wird.Process for cleaning sodium monoxide containing metallic sodium By the action of oxygen or air on sodium made from metallic sodium Sodium monoxide often contains small amounts of unreacted sodium, its presence interferes with some uses. If such sodium monoxide z. B. brought into contact with water, the sodium often reacts with participation of hydrogen, which ignites and closes under the influence of the heat of reaction Explosions or other disturbances. This is especially true then, if the sodium monoxide contains combustible organic substances that contain moisture, is added.

Die Erfindung bezweckt die Überführung von Natriummonoxyd, das infolge seiner Herstellung aus metallischem Natrium noch geringe Mengen von diesem enthält, in gereinigte natriumfreie Erzeugnisse. Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Reinigung von handelsüblichem Natriummonoxyd, das nach dem sogenannten Carveth-Verfahren hergestellt ist und, falls nicht besondere Maßnahmen getroffen worden sind, bis zu o,5 Gewichtsprozent an freiem, in den porösen Monoxydteilchen absorbiertes metallisches Natrium enthält. Körniges, nach dem Carveth-Verfahren hergestelltes Natriummonoxyd läßt bereits durch eine bläuliche oder gräuliche Farbe die Anwesenheit von metallischem Natrium in den Körnern erkennen.The invention aims to convert sodium monoxide, as a result its production from metallic sodium still contains small amounts of this, in purified sodium-free products. The method is particularly suitable for the cleaning of commercially available sodium monoxide using the so-called Carveth process has been established and, unless special measures have been taken, by to 0.5% by weight of free metallic absorbed in the porous monoxide particles Contains sodium. Granular sodium monoxide made by the Carveth process Already by a bluish or greyish color leaves the presence of metallic elements Recognize sodium in the grains.

Wenn man metallisches Natrium enthaltendes Natriummonoxyd in Gegenwart von Sauerstoff, z. B. an freier Luft, genügend lange erhitzt, kann man alles freie Natrium oxydieren. Dieses Verfahren. ist aber für vorliegenden Zweck praktisch unbrauchbar. Wenn man nämlich die Temperatur so erhöht, daß das gesamte freie Natrium oxydiert wird, so wird gleichzeitig ein großer Teil des Monoxyds zu Peroxyd oxydiert. Hält man aber die Temperatur so niedrig, daß störende Peroxydbildung vermieden wird, so wird das freie Natrium durch Sauerstoff nicht angegriffen. Versuche haben z. B. gezeigt, daß Natriummonoxyd mit 0,5 Gewichtsprozent freiem Natrium nach 2stündigem Erhitzen auf 1q.5° in einem Strom reinen Sauerstoffs eine nennenswerte Abnahme des Natriumgehalts nicht aufwies.If metallic sodium containing sodium monoxide in the presence of oxygen, e.g. B. in the open air, heated long enough, all free sodium can be oxidized. This method. but is practically useless for the present purpose. If the temperature is increased so that all of the free sodium is oxidized, a large part of the monoxide is at the same time oxidized to peroxide. However, if the temperature is kept so low that disturbing peroxide formation is avoided, the free sodium is not attacked by oxygen. Attempts have z. B. has shown that sodium monoxide with 0.5 percent by weight of free sodium after 2 hours of heating at 1q.5 ° in a stream of pure oxygen did not show a significant decrease in the sodium content.

Erfindungsgemäß wird das in Natriummonoxyd absorbierte Natrium in reaktionsfähigen, leicht angreifbaren Zustand übergeführt und in diesem Zustand der Oxydation in Gegenwart beschränkter Mengen des Oxydationsmittels unterworfen. Man kann z. B. derart verfahren, daß man das zu reinigende Natriummonoxyd in feinverteilter, z. B. körniger Form, in einem geschlossenen, z. B. aus Stahl hergestellten Behälter oder unter einem inerten Gas auf eine Temperatur von nicht weniger als 25o°, z. B. 25o bis 40d°, gegebenenfalls auch noch höher erhitzt und die Erhitzung so lange fortführt, bis alle Teile des Monoxyds auf wenigstens 25o° gebracht sind. Die Temperatur von mindestens etwa 25o° ist notwendig, um das Natrium in leicht oxydierbaren Zustand überzuführen. Nachdem das Monoxyd eine Temperatur von etwa 25o° erreicht hat, tritt ein Wechsel in der Oberflächenspannung ein, der zur Folge hat, daß das flüssige Natrium aus den Monoxydteilchen auswandert und einen glänzenden, metallischen Film auf der Oberfläche der Teilchen und an der Innenwandung des Behälters bildet. In dieser Form ist das metallische Natrium schnell und vollständig oxydierbar. Zur Durchführung des Oxydationsvorgangs genügt in der Regel die in den Zwischenräumen der körnigen Masse vorhandene Luft. Gegebenenfalls kann man beim Arbeiten in luftdicht verschlossenen. Behältern auch so verfahren, daß man einen geringen Luftraum oberhalb- des eingefüllten Monoxyds frei läßt. Bei. Durchführung des Verfahrens durch Erhitzen des Näfriümmonöxyds in inerten Gasen kann man z. B. so vorgehen, daß man dem inerten Gas, z. B. Stickstoff, Argon, Helium, Neon od. dgl., geringe Mengen von Sauerstoff zufügt. Handelsüblicher hochgereinigter Stickstoff, der üblicherweise o,5 bis 1 Volumprozent Sauerstoff enthält, ist ohne weiteres verwendbar. In gegebenen Fällen kann man-auch mit sauerstofffreien inerten Gasen arbeiten, da im allgemeinen die zwischen dem körnigen Monoxyd befindliche Luft zur Erzielung der Oxydationswirkung ausreicht. Jedenfalls soll so viel Sauerstoff vorhanden sein, daß er ausreicht, um das vorhandene freie Natrium zu oxydieren. Zweckmäßig wird man die Menge etwas höher wählen. Der Sauerstoffüberschuß soll aber auf alle Fälle so bemessen sein, daß er nicht ausreicht, um mehr als 5'10 Monoxyd zu Peroxyd zu oxydieren. Die Erhitzungsdauer richtet sich nach den Arbeitsbedingungen z. B. mit Bezug auf die angewendete Menge, die Größe des Behälters, die Korngröße usw. Die bestgeeigneten Bedingungen können durch einfache Vorversuche leicht ermittelt werden. Der Erfolg tritt bereits äußerlich dadurch in Erscheinung, daß die ursprünglich bläuliche oder gräuliche Farbe des Gutes in weiß umgewandelt wird. Bei Einführung des Behandlungsgutes in Wasser treten keine Erscheinungen auf, die auf die Anwesenheit von freiem Natrium schließen ließen. Wie sich gezeigt hat, findet eine störende Oxydation von Monoxyd zu Peroxyd nicht statt. Dies ist vermutlich auch darauf zurückzuführen, daß der auf den Monoxydkörnchen sich bildende Natriumfilm das Monoxyd gegen Oxydation schützt.According to the invention, the sodium absorbed in sodium monoxide is in reactive, easily attackable state transferred and in this state subjected to oxidation in the presence of limited quantities of the oxidizing agent. You can z. B. proceed in such a way that the sodium monoxide to be cleaned is finely divided, z. B. granular form, in a closed, z. B. made of steel container or under an inert gas to a temperature not less than 25o °, e.g. B. 25o to 40d °, optionally heated even higher and the heating as long continues until all parts of the monoxide are brought to at least 25o °. The temperature of at least about 25o ° is necessary to keep the sodium in an easily oxidizable state convict. After the monoxide has reached a temperature of about 25o °, it occurs a change in surface tension, which has the consequence that the liquid Sodium migrates from the monoxide particles and forms a shiny, metallic film forms on the surface of the particles and on the inner wall of the container. In In this form, the metallic sodium can be oxidized quickly and completely. To the Carrying out the oxidation process is usually sufficient in the interstices air present in the granular mass. If necessary you can work in airtight locked. The containers so that there is a small air space above of the filled monoxide leaves free. At. Carrying out the procedure by heating the Näfriümmonöxyds in inert gases can be z. B. proceed so that the inert Gas, e.g. B. nitrogen, argon, helium, neon or the like. Small amounts of oxygen inflicts. Commercially available, highly purified nitrogen, usually 0.5 to 1 Contains oxygen by volume, can be used without further ado. In given cases one can also work with oxygen-free inert gases, since in general the air between the granular monoxide to achieve the oxidizing effect sufficient. In any case, enough oxygen should be available that it is sufficient to oxidize the free sodium present. Appropriate one becomes the crowd somewhat choose higher. In any case, the excess oxygen should be measured in such a way that that it is insufficient to oxidize more than 5'10 monoxide to peroxide. The heating time depends on the working conditions z. B. with reference to the amount applied, the size of the container, the grain size, etc. The most suitable conditions can be can easily be determined by simple preliminary tests. The success already occurs externally in appearance by the fact that the originally bluish or greyish color of the Good is turned into white. Step into water when introducing the material to be treated there were no signs of the presence of free sodium. As has been shown, there is no disturbing oxidation from monoxide to peroxide instead of. This is presumably also due to the fact that the on the monoxide granules Sodium film that forms which protects the monoxide against oxidation.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird derart verfahren, daß das Monoxyd in Abwesenheit von Sauerstoff bis zur Bildung der Natriumfilme auf den Körnern erhitzt wird und das Natrium alsdann durch Einwirkung von Gasen oder Dämpfen, z. B. von Chlor, Fluor, Brom, Jod od. dgl., in für die Umwandlung geeigneten Mengen in nicht störende, gegebenenfalls erwünschte Verbindungen übergeführt wird. Man kann hierdurch auf den Monoxydteilchen dünne Überzüge, z. B. von Natriumhalogenid, erzeugen. An Stelle von Halogenen können z. B. auch Wasserdampf oder Alkohole, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Schwefel, Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxyd, Stickoxyde usw. in Gasform oder in Dampfform zur Einwirkung gebracht werden. Man wird zweckmäßig bei allen Ausführungen auf vollständige Umwandlung freien Natriums hinarbeiten. In gegebenen Fällen kann man sich aber auch mit einer nur teilweisen Umwandlung begnügen.According to one embodiment of the invention, the procedure is such that the monoxide in the absence of oxygen until the formation of sodium films on the Grains are heated and the sodium is then subjected to the action of gases or vapors, z. B. of chlorine, fluorine, bromine, iodine or the like. In amounts suitable for the conversion is converted into non-interfering, possibly desired compounds. Man thin coatings, e.g. B. of sodium halide, produce. Instead of halogens, for. B. also steam or alcohols, halogenated Hydrocarbons, sulfur, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, nitrogen oxides, etc. be brought into action in gaseous form or in vapor form. One becomes functional work towards complete conversion of free sodium in all executions. In given cases, however, one can also deal with only a partial conversion content.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Alkalioxyd bekannt, bei welchem Alkalimetall festen, zweckmäßig in erheblichem Überschuß vorhandenen Verdünnungsmitteln, vorzugsweise Alkalioxyd, zugemischt und das Mischgut unter Bewegung mit oxydierenden Gasen behandelt wird. Hierbei wird z. B. derart verfahren, daß, nachdem ein Teil des dem Alkalioxyd zugefügten Alkalimetalls oxydiert ist,- der Zustrom der- Luft unterbrochen, neues Alkalimetall zugeführt und der Oxydationsvorgang wieder weitergeführt wird und von Zeit zu Zeit die Gesamtcharge fertig oxydiert wird. Bei diesem Verfahren wird das Alkalimetall dem Alkalioxyd portionsweise zugefügt, die zugefügte Portion immer nur teilweise, z. B. zur Hälfte, oxydiert und nach einer Reihe von Zufügungen die Fertigoxydation der Gesamtcharge durchgeführt, d. h. das gesamte noch vorhandene Alkalimetall in Alkalioxyd übergeführt. Bei einem großtechnischen Verfahren besagt dies selbstverständlich nicht, daß eine quantitative Umsetzung erzwungen werden soll; es handelt sich hierbei vielmehr um Umsetzungen, die in der Technik als praktisch vollständig bezeichnet werden. Da bei dem bekannten Verfahren nicht vorgesehen ist, den Oxydationsvorgang mit beschränkten oder gar stark beschränkten Sauerstoffmengen durchzuführen, besagt dies, daß die Temperatur so niedrig gehalten werden soll, daß zwar Alkalimetall in 1-lonoxyd, nicht aber das gebildete Monoxyd in Superoxyd übergeführt wird.A process for the production of alkali oxide is already known, at which alkali metal solid, suitably present in a considerable excess Diluents, preferably alkali oxide, are mixed in and the material to be mixed is agitated is treated with oxidizing gases. Here z. B. proceed in such a way that, after a part of the alkali metal added to the alkali oxide is oxidized, - the The flow of air is interrupted, new alkali metal is added and the process of oxidation is continued again and from time to time the entire batch is completely oxidized will. In this process, the alkali metal is added to the alkali oxide in portions, the added portion always only partially, z. B. half, oxidized and after one A series of additions carried out the final oxidation of the entire batch, d. H. the all remaining alkali metal converted into alkali oxide. With a large-scale This procedure does not, of course, mean that a quantitative implementation should be forced; it is rather about implementations in the Technology can be described as practically complete. As in the known method there is no provision for the oxidation process to be restricted or even severely restricted To carry out amounts of oxygen, this means that the temperature should be kept so low that although alkali metal in 1-ion oxide, but not the monoxide formed is converted into superoxide.

Bei der Erfindung handelt es sich um eine andere Aufgabe und um eine andere Lösung. Hier wird von fertigem Monoxyd ausgegangen, das infolge seiner Herstellung aus metallischem Natrium noch geringe Mengen von diesem enthält. Dieses metallische Natrium wird erfindungsgemäl- derart beseitigt, daß man das Monoxyd in zerteiltem Zustand vorzugsweise in Körnerform, auf Temperaturen zwischen 250 his .Ioo'r' erhitzt, das Natrium hierbei verflüssigt, aus dem Inneren der Teilchen heraus an die Oberfläche treibt und es in dieser leicht zugänglichen, reaktionsfähigen Forn: mit Hilfe gering bemessener Mengen von Sauerstoff oxydiert oder es in andere erwünschte oder nicht störende Verbindungen überführt.The invention is a different object and solution. Here we start from finished monoxide which, as a result of its manufacture from metallic sodium, still contains small amounts of this. This metallic sodium is eliminated according to the invention in such a way that the monoxide in the divided state, preferably in granular form, is heated to temperatures between 250 to .Ioo'r ' This easily accessible, reactive form: oxidizes with the help of small amounts of oxygen or converts it into other desired or non-interfering compounds.

Claims

PATE \ TANSYßrC: _E: i. -experienced in cleaning sodium oxide, that due to its production from metallic sodium, small amounts of it are still present contains, characterized in that the preferably fine-grained material is heated to temperatures between about 25o and -.oo = 'heated until the liquefied -sodium at the Surface of the granules is blown, and then with small amounts of oxygen or such gaseous or vaporous substances treated by the sodium in for Sodium oxide harmless impurities' forming compounds is transferred.

2. The method according to claim i, characterized in that using others Reagent than oxygen the heating is done in the absence of oxygen will.

3. The method according to claim i, characterized in that when using oxygen as the reactant, the heating of the material in the presence of oxygen, preferably diluted by inert gases, is carried out in a closed container and is continued until the reaction has ended. Attached publications: German patent specification No. 473 832.