NO164285B - Anordning til innstilling av en stokk. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av borhydrider av alkalimetallene, spesielt av natrium, ved omsetning av alkalimetallhydrider med med alkalimétallfluorborater i nærvær av gassformig hydrogen.

Foreliggende oppfinnelse angår en kontinuerlig, teknologisk fremgangsmåte ved fcemstilling av borhydrider av alkalimetallene ved omsetning av alkalimetallhydrider med alkalimétallfluorborateT '.ærvær av gassformig hydrogen i storteknisk målestokk. Hittil

har borhydrider av alkalimetallene prinsipielt vært fremstilt dis-kontinuerlig.

Blandt de kjente fremgangsmåter utnyttes hovedsakelig de folgende tre industrielt: A. En fremgangsmåte til fremstilling av natriumborhydrid ved re-aksjon av natriumhydrid med borsyremethylester i mineralolje ved en temperatur av 250-270°C (US patenter nr. 2.461.661 og 2.534 .333).

B. En fremgangsmåte hvorved natriumhydrid reageres med bortrioxyd

i nærvær av siliciumdioxyd (NSR patent nr. 1.053.476).

C- En fremgangsmåte hvorved det gjores bruk av reduksjon av natriumfluorborat med natrium i en hydrogenatmosfære (tysk patent nr.958.646 og US patent nr. 2.929.676).

Ingen av disse patenter tilveiebringer imidlertid muligheten for en kontinuerlig fremstilling med tilfredsstillende utbytter, og de i patentene omtalte fremgangsmåter er derfor ikke av industriell betydning i forbindelse med en kontinuerlig fremgangsmåte ved fremstilling av borhydridene.

Den mest fordelaktige av de ovennevnte fremgangsmåter synes å være den sistnevnte som kan illustreres ved hjelp av folgende reaksjonsligning:

Selv ikke denne fremgangsmåte tillater imidlertid en kontinuerlig, industriell fremstilling med tilfredsstillende utbytter.

Foreliggende oppfinnelse er basert på den erkjennelse at de lave utbytter som fåes ved fremgangsmåtene ifolge de ovennevnte patenter, er forårsaket av en sidereaksjon som eksempelvis forloper i overensstemmelse med folgende reaksjonsligning:

Det ved reaksjonen (1) dannede alkalimetallborhydrid reagerer med andre ord oyeblikkelig med de borholdige utgangsmaterialer.

Denne sidereaksjon kunne ikke på noen måte unngåes. Det var folgelig tvingene nodvendig å lose det tekniske problem som be-stod i hvordan reaksjonen mellom produktet og utgangsmaterialet kunne unngåes.

Ved hjelp av foreliggende fremgangsmåte er dette problem blitt lost derved at reaksjonsblandingen bringes til re^ksjonstempera-turen i form av et tynt skikt i en tynn-skikts-gjennomlopsreaktor.

Ved å gjennomfore reaksjonen på denne måte har det dannede borhydrid ingen mulighet til å reagere med de borholdige utgangsmaterialer da der hvor produktet dannes, skjer dette i ett og samme oyeblikk gjennom tynnskiktets samlede sone.

Foreliggende fremgangsmåte beror videre på den erkjennelse at de lave utbytter so.n f åer. ved de ifolge.US patent nr. 2.929.676 og tysk patent nr. 958.646 beskrevne fremgangsmåter, skyldes de folgende to ytterligere årsaker:

A. Ved reaksjonen (1) dannes forst alkalimetallhydridet:

som til slutt reagerer med fluorboratet. Det er av utslagsgivende betydning at reaksjonen (3) oppviser et langsommere forlop enn reaksjonen (1) slik at alkalimetallborhydridet dannes altfor hurtig i reaksjonsblandingen for reaksjonen (3) er tilendebragt. Dette medforer at det gjenværende,' ureagerte fluorborat ifolge ligning (2) reagerer med det dannede borhydrid.

B. Det nodvendige fluorborat kan bare med vanskelighet til-veiebringes med tilstrekkelig renhet i industriell- målestokk da det vanlige kommersielle produkt alltid inneholder 5-25$ hydroxy-fluorborat NaBF^OH, hvorved utbyttene ifolge ligning (1) senkes ytterligere.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse unngåes de ovennevnte

ulemper som oppstår i forbindelse med hittil kjente fremgangsmåter.

Ved foreliggende fremgangsmåte fremstilles således borhydrider av alkalimetallene ved omsetning av disse metaller eller deres hydrider med en borholdig komponent, fortrinnsvis fluorborat av et alkalimetall, i nærvær av gassformig hydrogen i en oljesuspensjon ved en temperatur av 250-350°C, og fremgangsmåten er særpreget ved at pH-verdien til en vandig opplosning av et alkalimétallfluorborat innstilles på 1,9-2,3 ved hjelp av fluss-syre, hvorpå opplosningen torres i en forstbvningstorker og det således erholdte rene alkalimetallfluorborat innfores i et maleanlegg hvor det i et oljeholdig medium males sammen med et alkalimetallhydrid, hvorefter den således erholdte i 1jesuspensjon innfores i en tynnskikts-trykkstroarreaktor hvor den opphetes til 250-350°C mens den foreligger som et tynt skikt, og det ved reaksjonen dannede alkalimetallborhydrid på i og for seg kjent måte ekstraheres med flytende ammoniakk eller amin, hvorpå alkalimetallborhydridet isoleres fra ekstraktet.

Å finn,e.,frem til en egnet reaktortype for en kontinuerlig fremstilling har<:>tidligere bydd på uovervinnelige vanskeligheter. Problemet i forbindelse med den videre fremstilling, d.v.s. den kontinuerlige utvinning av produktet fra reaksjonsblaningen, byr

også på de samme vanskeligheter.

En kontinuerlig linje for fremstilling av borhydrider av alkalimetallene ifolge foreliggende oppfinnelse består av fire grunntrekk: I en homogeniserende raaleanordning for suspensjonen (7) innfores kontinuerlig grunnråstoffene, d.v.s. alkalimetallhydridet sammen med alkalifluorboratet. Samtidig tilsettes mineralolje i hvis nærvær homogeniseringen utfores.

Doseringshastigheten av utgangsråmaterialene er avhengig av anordningens (7) maleytelse og av uttagelsen av den homogeniserte blanding, hvilket tilsvarer en optimal fortynningshastighet avhengig av den homogeniserte blandings partikkelstorrelse.

Den kontinuerlig uttatte suspensjon innsprbytes kontinuerlig i gjennomstromningsreaktoren av tynnskikt-typen, fortrinnsvis i en kontinuerlig tynnskikts-trykkreaktor (13). Reaksjonen forloper her i en hydrogenatmosfære ved en temperatur av 250-350°C, og den ferdigreagerte blanding avpumpes for isolering.

Isoleringen av blandingen foretaes i en kontinuerlig arbeidende filtrerings-og ekstraksjonsanordning, fortrinnsvis i et roterende trykkfilter (27). Isoleringsprosessen utfores trinnvis i folgende rekkefolge: I det roterende filters fbrste seksjon frafiltreres hoved-parten av den flytende fase (olje) og i de videre to til tre seksjoner foretaes motstrbmsutlutning av borhydridet med flytende ammoniakk eller en organisk a.Tiin fra den faste fase. Det flytende, ammoniakkalske hhv. amin-ekstrakt tilfores, eventuelt ftf+.»r irn-^ampning, forstbvningstbrkeanlegget (37)hvoretborhydrid av analytisk renhet utvinnes.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen kan utfores fullstendig kontinuerlig og automatisk, teknikken ifolge oppfinnelsen er en garanti for et ufarlig og hygienisk arbeide slik at der ved proses-sens totale, maksimale bkonomi oppnåes et utbytte på nesten 100$.

Produksjonslinjen for utfbrelse av fremgangsmåten består f.eks. av folgende enheter (figl):

Claims (2)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av borhydrider av alkalimetallene ved omsetning av disse metaller eller deres hydrider med en borholdig komponent, fortrinnsvis et fluorborat av et alkalimetall, i nærvær av gassformig hydrogen i en oljesuspensjon ved en temperatur av 250-350°C, karakterisert ved at pH-verdien til en vandig opplbsning av et alkalimétallfluorborat innstilles på 1,9-2,3 ved hjelp av fluss-syre, hvorpå opplosningen torres i en forstbvningstorker og det således erholdte rene alkalimetallfluorborat innfores i et maleanlegg hvor det i et oljeholdig medium males sammen med et alkalimetallhydrid, hvorefter den således erholdte o1jesuspensjon innfores i en tynnskikts-trykkstrbmreaktor hvor den opphetes til 250-350°G mens den foreligger som et tynt skikt, og det ved reaksjonen dannede a.lkalimetallborhydrid på i og for seg kjent måte ekstraheres med flytende a.mmoniaiK eller amin, hvorpå alka.limetallborhydridet isoleres fra ekstraktet,

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisert ved at det rene produkt utvinnes i en forstbvningstorker ved tbrring av ekstraktet. Mellom trykkfiltere (27) og forstovningstorkeren (37) kan med fordel innsjaltes en trykkfordamper for konsentrering av ekstraktet, likesom en fraskiller for ekstraksjonsfasen fra fasen av hjelpemeiier. Kjernen i denne linje, den kontinuerlige tynnskikt-trykkreaktor (13), som er vist skjematisk i fig. 2, består fortrinnsvis av folgende deler: '2o Beskyttelsesdekke 43. Utbyttbare innsproytningsdyser 44. Holder for den utbyttbare dyse 45. Roreaksel 46; Skovler på roreren 47. Undre deksel for reaktoren 48. Kjegleformig utlop av undre deksel 49. Utlbpsåpning i undre deksel 50. Undre lager for roreaksel 51. Gjennomlopsåpninger i lågere for suspensjonen 52. Tilforselsledning for trykkolje for smbring av det undre lager for akselen 52. Elektriske varraelegemer 54. Termoelementer 55. Porstbvningshode 56. Ovre lager for roreaksel 57. Tilforselsledning for trykkolje for smoring av det ovre lager for akselen 58. Ovre deksel for trykkreaktoren 59. Pakkboks. Utforelseseksempel En 30$-ig vandig opplosning av handelspreparatet NaBP^ med et innhold på 70$ NaBF^ og 30$ NaBP^OH innstilles på en pH på 2,3 med en 40$-ig opplosning av HP. Den således innstilte opplosning innfores kontinuerlig i forstovningstorkeren ved temperatur på 250°C og taes ut ved 90°C. Der ble produsert 300 g natriumfluorborat pr. liter forstovet opplosning med en renhet på 99»6$. I maleanordningen (7) med et volum på 50 1 ble innfort 35 kg paraffinolje, 5,6 kg natriurahydrid (90$-ig) og 5,2 kg natriumfluorborat. Ef ter 2 timers maling ved 450 omdreininger pr. £ihutt ble der begynt på en kontinuerlig uttapning av den homogeniserte blanding, under samtidig kontinuerlig tilfbrsel av olje og begge de andre utgangsråmaterialer. Fortynningshastigheten utgjorde 1/5 av molle-innholdet pr. time dvs. ca. 7 1 pr. time. Den uttatte reaksjonsblanding ble kontinuerlig innsproytet i åen kontinuerlige tynnskikts-trykkreaktor (13) hvis vegger var opp-varmet til ca. 300°C. Volumet av reaktoren utgjorde 70 x 750 mm, rbreren gjorde 1500 omdreininger pr. minutt og gjennomlopet utgjorde 7 liter pr. time. Reaksjonen ble utfort i en hydrogenatmosfære med et trykk på ca. 10 atm. for at også natriumet i NaOH skulle reagere. Inne i reaktoren viste der seg to påvisbare reaksjonssoner, ved 200 - 220°G og ved 260 - 280°G, som er karakteristisk for reaksjonen Na >NaH og for reaksjonen NaBF^1 ■ > NaBH^. Man fikk en 10$"ig omsetning av NaBF^ til NaBH^, dvs. at utlopssuspensjonen inneholdt 51,5 g NaBH^ i 100 ml olje. Den utreagerte suspensjon ble nu<p>pet på rotasjonstrykkfiltere (27) hvor der i filterseksjonen ble fjernet ca. 60$ av paraffin-oljen.^ I de tre ovrige seksjoner av filtere ble ekstraksjonen av natriumborhydridet fra den frafiltrerte faste fase utfort i mot-strom med flytende', vannfri ammoniakk ved 10 ato. Mengden av an-vendt ammoniakk utgjorde 3 - 5 kg pr. kg filtret fast stoff. Det utvundne ekstrakt bestående av to faser (undre fase paraffinolje, ovre fase ammoniakkalsk ekstrakt med et innhold på ca. 30$ borhydrid) ble skilt, den ammoniakkalske opplosning ble tbrret direkte i forstovningstorkeren (37) ved en innlbpstemperatur av det gass-formige torringsmedium på 220°C og en temperatur på 120°C i avgass-ledningen (41). Utbyttet av utvunnet natriumborhydrid utgjorde 350 g/h, dvs.

97$ beregnet på de reagerte stoffer. Kvaliteten av produktet utgjorde ifolge den jodcmetriske prove 99,3$ NaBH^. 1. Beho-lder for natriumhydrid 2. Beholder for natriumfluorbora l 3. Beholder for paraffinolje 4. Doseringspumpe for paraffinolje 5. Doserinc;sanordning for natriumfluorooral 6. Boserin.sanording for natriumhydrid 7. Maleaaordning for suspensjonen 8. Avsptrringsven lii 9. Lednin0er til pumpe in. Innsprby tnin,js-doseringsanordning 11. Ledning til reaktoren 12. Avsperringsventil 13. Kontinuerlig tynnskikt-trykkreaktor 14. Innfbrsel for inert <Jass 15. Utlbpsledning for den utreagerte suspensjon 16. A'sperrings .rentil 17. A/spErringsventil 18. Samlekar for den utreagerte suspensjon 19» Avsperringsventi1 20. Ledning til anordningen for filtrering og ekstraksjon 21. Porrådsbeholder for toluen 22. Porrådsbeholder for flytende ammoniakk 23. Avsperringsventil for toluen 24. Avsperringsventil for flytende ammoniakk 25. Porbindelsesledning for toluen 26. Porbindelsesledning for flytende ammoniakk 27. Rotertrykkfilter BHS 28. Avlbpsledning for toluen 29. Avlbpsledning for olje 30. Avfallsledning for den faste fase efter ekstraksjonen 31. Ledning for ekstraktet til forstbvningstbrkere 32. Reguleringsventi1 33. Porstovningstbrker 34. Ventilator 35o Oppvarmningslegeme for luftopp/armning 36. Skillevegg 37. Porstb'rningstbrker 38. Ledning til cyklonen 39. Gyklon 40. Samleka.r for. borhydrid 4 1. Avgassledning