NO136692B - - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og apparat for kløving av slakteskrotter.

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av ammoniakkalske oppløsninger av alkalimetallamider ved elektrolyse under trykk.

Blant alkalimetallamidene er kalium-,

rubidium- og cesiumamid i betydelig grad

oppløselige i flytende ammoniakk. Slike

oppløsninger av alkalimetallamider i ammoniakk anvendes for utførelse av en del

kjemiske reaksjoner som har industriell

interesse, f. eks. visse polymerisasjoner av

anionisk type eller isotoputveksling av hydrogen/deuterium, osv.

Lagring av slike amider i tørr tilstand

er farlig fordi de lett reagerer med mange

andre stoffer, deriblant med oksygen som

delvis oksyderer dem til nitrit. En blanding

av oksyd, peroksyd, nitrit og amid er eksplosiv.

Det er mulig å fremstille en slik am-moniakkalsk oppløsning av amid ved å løse

opp vedkommende alkalimetall i flytende

ammoniakk, hvilken oppløsning etter lengre eller kortere tids forløp omdannes til

det tilsvarende amid under utvikling av

hydrogen.

En slik fremgangsmåte er vanskelig å

utføre og er farlig og kostbar. I praksis må

man da transportere og håndtere de overordentlig ustabile alkalimetaller i nær-vær av spor av CO2, oksygen eller fuktighet.

Den kaustiske karakter av disse produkter

har også vært årsak til mange arbeidsulyk-ker.

Ennvidere er fremstilling av rene alkalimetaller (kalium, cesium, rubidium) ved

elektrolyse av smeltede salter vanskelig,

hvorfor slike metaller er forholdsvis kostbare. Dessuten er fremstillingen farlig.

Det ville derfor være økonomisk og tek-

nisk fordelaktig hvis man for fremstilling og anvendelse av de nevnte oppløsninger kunne unngå den nevnte rekkefølge av kostbare og farlige operasjoner.

Det er riktignok gjentatte ganger blitt foreslått å fremstille slike oppløsninger dir-ekte ved elektrolyse av alkalimetallsalter i selve den ammoniakk i hvilken de senere skal anvendes. For dette formål anvendes det salter som selv er i betydelig grad opp-løselige i flytende ammoniakk.

Det er kjent at bromider, cyanider, karbonater og, til en viss grad, klorider av kalium, rubidium og cesium er oppløselige i flytende ammoniakk, som de derved gir en tilstrekkelig ledningsevne til at elektrolyse kan utføres.

Det er også blitt foreslått å anvende nitrat eller nitrit av de nevnte metaller for dette formål, men som alt nevnt ovenfor er en blanding av alkalimetallnitrit og -amid eksplosiv og meget farlig å håndtere.

En slik, meget ønskelig fremgangsmåte for fremstilling av amider, ved elektrolyse, ved hvilken man unngår en mellomliggende tørking eller isolering av amidene, er hit-til aldri blitt utført i teknisk målestokk, på grunn av de nesten uovervinnelige van-skeligheter som skyldes tilstedeværelsen av oppløsninger av alkalimetaller i flytende ammoniakk. Disse meget eiendommelige oppløsninger utgjør en oppløsningsform som er ukjent i vandig fase, idet metall-kationen, som anion, har selv elektronet. Slike elektroner er overordentlig mobile og har tilbøyelighet til å diffundere hurtig mellom elektrodene og fremkalle kortslutninger, som bevirker et unormalt stort strømforbruk uten noen tilsvarende pro-duksjon av stoff.

Det er blitt foreslått to metoder for å unngå disse typer av reaksjoner. Den før-ste består i at elektrodene «feies» meget hurtig for å fjerne de metall-ammoniakkalske oppløsninger fra elektrolysecellens katoderom. Det er klart at i dette tilfelle blir en stor del av utgangselektrolytten ikke omdannet til amid og vil derfor forurense den endelige, ammoniakkalske oppløsning. Slike forurensede oppløsninger passer ikke for mange av de katalyser som man ellers, med hell, kan anvende i oppløsninger av al-kaliamider i flytende ammoniakk.

En annen metode til å unngå disse kortslutninger, som skyldes diffusjon av elektroner, består i å utføre meget lang-somt forløpende elektrolyser eller endog elektrolyser som ofte blir avbrutt for at alkalimetalloppløsningene skal kunne omdannes til amider før elektrolysen skrider videre. Det er klart at slike fremgangsmåter gir et meget lavt utbytte.

Formålet med den foreliggende opp-finnelse er å skaffe en fremgangsmåte for elektrolyse av i ammoniakk oppløselige alkalimetallsalter, for å omdanne disse til oppløsninger av oppløselige amider, hvor det uten avbrytelse anvendes en stor strøm-tetthet på over 0,10 amp./cm<2> og samtidig unngås at disse oppløsninger forurenses ved unormalt stort innhold av utgangs-elektrolyttene.

Oppfinnerne har funnet at det for dette formål er nødvendig at elektrolysen ut-føres ved temperaturer som ligger over ammoniakks kokepunkt.

I dette tilfelle foregår alkalimetallopp-løsningenes omdannelse til amid hurtigere enn elektrondiffusjonshastigheten, slik at det unngås kortslutninger og at det er mulig å oppnå en forholdsvis stor omdannel-sesgrad av utgangselektrolytten selv om elektrolysen utføres ved en «diskontinuer-lig» prosess eller — hvor det gjelder en kontinuerlig fremgangsmåte — oppløsningen får oppholde seg lenge i elektrolysøren.

Elektrolysetemperaturen er fortrinnsvis av størrelsesordenen 10—30° C. Den begrenses nedad av at omdannelsen til amid foregår langsommere og ikke lengre kan kompensere elektrondiffusjonshastigheten. Oppad begrenses den av alkalimetallsalte-nes oppløselighet i flytende ammoniakk, som ofte har en negativ temperaturkoef-fisient.

Det anvendte trykk er minst lik tryk-

ket av flytende ammoniakk ved +20° C, og bør være størst mulig.

Som regel er det lite fordelaktig å anvende alkalimetallsaltkonsentr as joner på under 100 g/l.

Apparaturen består av en elektrolysør, av hvilken et utførelseseksempel er vist på tegningen, som et aksialt snitt. Her be-tegner 1 selve elektrolysecellen, som består av en metallsylinder hvis innervegger er isolert og hvis horisontale akse er be-tegnet med X—X'. Cellen er oppdelt ved hjelp av et diafragma 2 bestående av flere lag glimmer og delt opp i to rom V, og V2. Disse rom kommuniserer med sylindre 3 resp. 4, hvis akse Y Y' resp. Z Z' står vin-kelrett på aksen X X' og hvis volum er litt større enn volumet av Vj resp V2. Anoden 5 består av en kullskive og katoden 6 av en skive av jern.

Det hele kan dreies om en horisontal akse A A', som ligger i planet av Y Y' og Z Z', slik at man ved tilbakedreining hurtig kan isolere — i sylindrene 3 og 4 — de oppløsninger som inneholdtes i rommene V, og V2.

De nedenfor beskrevne, sammenlik-nende forsøk ble utført i en apparatur av denne type.

De to første eksempler viser, til sammenlikning, resultater som ble oppnådd ved lav temperatur og med kontinuerlig strøm-tilføring resp. med en intermitterende strøm av samme styrke.

Eksempel 3 belyser fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, mens eksempel 4 belyser resultatet hvis fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen utføres under anvendelse av en oppløsning av lav konsentrasjon.

En sammenlikning mellom alle disse eksempler viser at man ved hjelp av oppfinnelsen oppnår et bemerkelsesverdig stort utbytte uten at oppløsningen blir foruren-set av for store mengder elektrolytt.

Eksempel 1:

Elektrolysen utføres ved —58° C. Trykket er ca. 0,25 atm.; det er likt ammoniakks damptrykk ved —58° C ved begynnelsen av elektrolysen og stiger litt på grunn av utvikling av gass mens elektrolysen pågår.

Elektrolytten er en oppløsning av kaliumbromid i ammoniakk, som har en konsentrasjon av 100 g/liter.

Strømtettheten er 0,15 amp./cm<2>. Po-tensialdifferansen som påtrykkes elektrodene er 33 volt. Etter 2 timers kontinuerlig elektrolyse er det samlede strømutbytte 10 % og sluttinnholdet av kaliumbromid i katoderommet er 88 g/liter. Det samlede utbytte økes ikke om trykket økes ved hjelp av en inert gass, f. eks. nitrogen.

Eksempel 2: Elektrolysen utføres ved —58° C. Trykket er ca. 0,25 atm. Det er likt damptryk-ket av ammoniakk ved —58° C ved begynnelsen av elektrolysen og stiger under elektrolysen litt på grunn av utvikling av gass.

Elektrolytten består av en oppløsning av kaliumbromid i ammoniakk, med en konsentrasjon av 100 g/liter.

Den midlere strømtetthet er 0,15 amp./ cm-. Potensialforskj ellen mellom elektrodene er 33 volt.

Etter 2 timers elektrolyse, som ble ut-ført med perioder på 15 min. avbrutt av perioder på 10 min. (tilbakesvingning av det ovenfor beskrevne apparat om aksen X X') var det samlede strømutbytte ca. 20 % og sluttinnholdet av kaliumbromid i katoderommet var 11 g/liter.

Eksempel 3: JElektrolysen ble utført ved +15° C. Trykket var ca. 7 kg/cm-, dvs. lik damp-trykket av ammoniakk ved +15° C, ved begynnelsen av elektrolysen og steg litt på grunn av utvikling av gass under elektrolysen.

Elektrolytten var en oppløsning av kaliumbromid i ammoniakk, med en konsentrasjon av 100 g/liter.

Strømtettheten var 0,15 amp./cm<2> og potensialforskj ellen mellom elektrodene var 27 volt.

Etter 2 timers uavbrutt elektrolyse var det samlede strømutbytte 70 % og sluttinnholdet av kaliumbromid i katoderommet var 21 g/liter. Eksempel 4: Elektrolysen ble utført ved +20° C. Trykket er ca. 8 kg/cm-', dvs. lik damptryk-ket av ammoniakk, ved begynnelsen av elektrolysen. Under elektrolysen stiger trykket litt på grunn av utvikling av gas-ser.

Elektrolytten består av en oppløsning av kaliumbromid i ammoniakk, med en konsentrasjon av 50 g/liter.

Strømtettheten er i middel 0,15 amp./ cm<2> og potensialforskj ellen mellom elektrodene er 31 volt.

Etter 2 timers kontinuerlig elektrolyse er det samlede strømutbytte 55 % og sluttinnholdet av kaliumbromid i katoderommet er 12 liter.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av ammoniakkalske oppløsninger av alkalimetallsalter i flytende ammoniakk, karakterisert ved at elektrolysen utføres ved en temperatur over den flytende ammoniakks kokepunkt, fortrinnsvis ved 10—30° C, og ved ammoniakkens autogene trykk, idet elektrolysen utføres i en lukket beholder.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at utgangsoppløsningen in-neholder minst 100 g/ltr. alkalimetall i flytende ammoniakk.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at strømtettheten er over 0,10 amp./cm<2> og fortrinnsvis over 0,15 amp./cm2.