DE1032239B - Process for the production of fluorocarbons - Google Patents
Process for the production of fluorocarbonsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Verbindungen, die nur Kohlenstoff und Fluor enthalten, sogenannte Fluorkohlenstoffe, haben auf vielen Gebieten der angewandten Chemie eine erhebliche Anwendung gefunden. Beispielsweise haben sich die Fluorkohlenstoffe als Dielektrika, Plaste, oberflächenaktive Mittel u. dgl. bewährt. Insbesondere hat sich polymeres Tetrafluoroäthylen in der Technik bereits in erheblichem Umfang durchgesetzt. Es wurde gefunden, daß man Fluorkohlenstoffe auf wirtschaftliche Weise dadurch herstellen kann, daß man Kohlenstoff und ein Fluorid eines Elements der V. Hauptgruppe des Periodensystems oder des Schwefels bei einer Temperatur von mindenstens 900° C in Reaktion bringt.Compounds that contain only carbon and fluorine, called fluorocarbons, have on many Areas of applied chemistry found considerable application. For example, the Fluorocarbons have been tried and tested as dielectrics, plastics, surfactants and the like. In particular, has polymeric tetrafluoroethylene in technology already enforced to a considerable extent. It has been found that fluorocarbons are economical Way can be produced by carbon and a fluoride of an element of main group V of the periodic table or sulfur at a temperature of at least 900 ° C in reaction brings.
Man kann zu diesem Zweck das anorganische Fluorid in dampfförmigem Zustand, gegebenenfalls mit einem Inertgas, ζ. B. Stickstoff, über Kohlenstoff leiten, welcher auf mindestens 900° C erhitzt ist. Die Reaktionstemperatur kann so hoch sein, wie sie nach den bekannten Methoden praktisch nur überhaupt erzielt werden kann. Beispielsweise kann das anorganische Fluorid mit den Kohleelektroden eines Lichtbogens in Reaktion gebracht werden, der entweder mit Gleich- oder mit Wechselstrom betrieben wird, wenn die Reaktionstemperatur schätzungsweise im Bereich von 2500 bis 3500 und 4000° C liegen soll. Tatsächlich werden diese hohen Temperaturen bevorzugt angewendet, da sie zu hohen Ausbeuten an dem außerordentlich wertvollen Tetrafluoräthylen führen. Die Reaktion kann indessen auch mit einfacheren Mitteln erzielt werden, indem man z. B. das verdampfte anorganische Fluorid durch ein Kohlenstoff enthaltendes Rohr leitet, welches in geeigneter Weise auf 900 bis 2000, vorzugsweise auf mindestens 1000° C erhitzt ist. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß man den Kohlebogen in das flüssige oder geschmolzene anorganische Fluorid eintaucht. Man kann auch das flüssige oder geschmolzene anorganische Fluorid auf feinverteilten Kohlenstoff tropfen, der in einem geeigneten Reaktionsgefäß auf Reaktionstemperatur erhitzt ist. Noch einfacher kann ein Gemisch von Kohlenstoff und anorganischem Fluorid in einem offenen oder geschlossenen Gefäß erhitzt werden.For this purpose, the inorganic fluoride can be used in a vaporous state, if appropriate with an inert gas, ζ. B. nitrogen, pass over carbon, which is heated to at least 900 ° C. the The reaction temperature can be as high as can only be achieved in practice using the known methods can be. For example, the inorganic fluoride can arc with the carbon electrodes be brought into reaction, which is operated with either direct or alternating current, when the reaction temperature is estimated to be in the range of 2500 to 3500 and 4000 ° C. In fact, these high temperatures are preferably used because they lead to high yields of the lead extraordinarily valuable tetrafluoroethylene. The reaction can, however, also be carried out with simpler ones Means are obtained by z. B. the vaporized inorganic fluoride by a carbon containing pipe conducts, which suitably to 900 to 2000, preferably to at least 1000 ° C is heated. Another method is that the carbon arc in the liquid or immersed molten inorganic fluoride. One can also use the liquid or molten inorganic Drip fluoride onto finely divided carbon, which is brought to reaction temperature in a suitable reaction vessel is heated. A mixture of carbon and inorganic fluoride can be even simpler be heated in an open or closed vessel.
Für die erfindungsgemäßen Zwecke ist jede Form von Kohlenstoff, ob amorph oder kristallin, geeignet. So kann man Kohle, Graphit, Diamant, Holzkohle, die verschiedenen Rußarten, wie Lampen-, Acetylenruß und Tierkohle, verwenden. Bei niederen Temperaturen, z. B. bei 900 bis 1500° C, werden die besten Ergebnisse bei Verwendung von Aktivkohle erzielt, welche in vielen Sorten im Handel erhältlich ist. Im allgemeinen ist Aktivkohle ein sehr feinverteilter poröser Kohlenstoff, dessen gesamte Oberfläche min-Any form of carbon, whether amorphous or crystalline, is suitable for the purposes of the invention. So you can get coal, graphite, diamond, charcoal, the different types of soot, such as lamp black, acetylene black and animal charcoal. At low temperatures, e.g. B. at 900 to 1500 ° C, the best Results obtained using activated carbon, which is commercially available in many varieties. in the In general, activated carbon is a very finely divided porous carbon, the entire surface of which is min-
Verfahren zur Herstellung
von FluorkohlenstoffenMethod of manufacture
of fluorocarbons
Anmelder:Applicant:
E. I. du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)EI du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)
Vertreter: Dx.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Gaußstr. 6Representative: Dx.-Ing. W. Abitz, patent attorney,
Munich 27, Gaußstr. 6th
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Juli 1553 und 10. Februar 1964Claimed priority:
V. St. v. America July 16, 1553 and February 10, 1964
Mark Wendell Farlow, Wilmington, Del.,
und Earl Leonard Muetterties, Hockessin, Del.Mark Wendell Farlow, Wilmington, Del.,
and Earl Leonard Muetterties, Hockessin, Del.
(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden(V. St. A.),
have been named as inventors
destens 20m2/g beträgt (Hassler, »Active Carbon«, Chemical Publishing Co., 1951, S. 127). Bei Verwendung des Kohlebogens ist die Aktivität bzw. der Zerteilungszustand der Kohle ohne Einfluß, aber der Kohlenstoff muß natürlich eine genügende Leitfähigkeit besitzen. Er braucht nicht^ absolut rein zu sein, sondern kann bei den meisten Aktivkohlen den normalen Aschegehalt von beispielsweise 0,5 bis 4 Gewichtsprozent enthalten.is at least 20m 2 / g (Hassler, "Active Carbon", Chemical Publishing Co., 1951, p. 127). When using the coal arc, the activity or the state of division of the coal has no influence, but the carbon must of course have sufficient conductivity. It does not need to be absolutely pure, but for most activated carbons it can contain the normal ash content of, for example, 0.5 to 4 percent by weight.
Die für die erfindungsgemäßen Zwecke geeigneten anorganischen Fluoride können nach den Angaben der Literatur hergestellt werden, und einige von ihnen sind sogar im Handel erhältlich. Die Fluoride dieser Elemente sind in jedem möglichen Wertigkeitszustand verwendbar, im allgemeinen aber empfiehlt es sich, bei den Elementen der V. Hauptgruppe des Periodensystems die Fluoride der Elemente in ihrer niedrigsten Wertigkeitsstufe zu verwenden, weil derartige Fluoride, ζ. B. Arsen (III)-fluorid, in vielen Fällen gewonnen werden können, ohne daß man mit freiem Fluor arbeiten muß. Sie sind deshalb erheblich leichter zugänglich als die höheren Fluoride dieser Gruppe.The inorganic fluorides suitable for the purposes of the invention can according to the information of Literature are produced, and some of them are even commercially available. The fluorides of this Elements can be used in every possible valency state, but in general it is advisable to in the case of the elements of main group V of the periodic table, the fluorides of the elements are in their lowest Valence level to be used because such fluorides, ζ. B. arsenic (III) fluoride, in many cases can be obtained without having to work with free fluorine. They are therefore considerably lighter accessible than the higher fluorides of this group.
Beide Reaktionsteilnehmer, d. h. der Kohlenstoff und das anorganische Fluorid, sollen vorteilhaft praktisch wasserfrei sein, obgleich die Anwesenheit von etwas Wasser möglich ist. Es ist oft zweckmäßig, den Kohlenstoff vor Beginn der Reaktion zu entwässern,Both respondents, d. H. the carbon and the inorganic fluoride, are said to be advantageous practical be anhydrous, although the presence of some water is possible. It is often convenient to use the Dehydrate carbon before starting the reaction,
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da er insbesondere im, aktiven Zustand erhebliche Mengen an Wasser, selbst bei hoher Temperatur, enthalten kann.because they contain considerable amounts of water, especially in the active state, even at high temperatures can.
Wenn auch das Mengenverhältnis der beiden Reaktionsteilnehmer vom Standpunkt der Reaktion aus nicht in engen Grenzen eingehalten zu werden braucht, so ist es aus wirtschaftlichen Gründen zweckmäßig, den Kohlenstoff im Überschuß zu verwenden, um das teurere anorganische Fluorid so vollständig wie möggesamte Apparatur mit Ausnahme des Zylinders 1 wird nun zur Entfernung von Luft evakuiert, Vorlage? mit flüssigem Stickstoff gekühlt, Hahn 5 geschlossen, Argon oder ein anderes Inertgas durch 5 Hahn 3 bis zum Erreichen des gewünschten Arbeitsdruckes eingelassen und das Druckkontrollgerät 8 so eingestellt, daß der gewünschte Druck aufrechterhalten wird. Nun wird der Lichtbogen 9 in Betrieb genommen und das verwendete Fluorid mit der er-Even if the ratio of the two reactants from the standpoint of the reaction does not need to be adhered to within narrow limits, it is advisable for economic reasons to to use the carbon in excess to make the more expensive inorganic fluoride as complete as possible Apparatus with the exception of cylinder 1 is now evacuated to remove air, template? cooled with liquid nitrogen, valve 5 closed, argon or another inert gas through 5 valve 3 let in until the desired working pressure is reached and the pressure control device 8 like this adjusted to maintain the desired pressure. The arc 9 is now put into operation and the fluoride used with the
kondensierbaren Gasen zu entfernen, worauf man den" Zylinder verschließt und das Produkt sich auf Raumtemperatur erwärmen läßt.To remove condensable gases, whereupon the "cylinder" is closed and the product is at room temperature lets warm.
Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäß verwendbaren Kohlebogen. Als Elektrodenhalterung dienen die Kupferrohre 25 und 26. An Rohr 25 ist das Stromzuführungskabel 27 für die Kathode angeklemmt und auf das Ende des Rohres 25 ist die KohleelektrodeFig. 2 shows a carbon arc that can be used according to the invention. The Copper tubes 25 and 26. The power supply cable 27 for the cathode is clamped to tube 25 and on the end of the tube 25 is the carbon electrode
Hch auszunutzen. Deshalb empfiehlt es sich, die beiden io forderlichen Geschwindigkeit (Strömungsmesser 10)
Reaktionsteilnehmer in solchen Mengen zu verwenden, durch den Bogen hindurchgeleitet. Das Produkt kondaß
mindestens 0,25, vorzugsweise 1 bis 5 Gramm- densiert mit Ausnahme einer geringen Menge von
atome Kohlenstoff je Grammatom Fluor vorhanden nicht kondensierbarem Gas, welches durch Kontrollsind.
Man kann bis zu 20 Grammatome Kohlenstoff gerät 8 und Pumpe 11 in den Gasbehälter 12 strömt,
je Grammatom Fluor öder sogar noch mehr verwen- 15 in Vorlage?. Im Betrieb ist der Druck vor dem Bogen
den. Natürlich kann das anorganische Fluorid in (Druckmesser 13) merklich höher als nach dem Bogen
Sonderfällen, z.B. bei untergetauchtem Lichtbogen, (Druckmesser 14), weil beim Durchgang durch den
mindestens örtlich im Überschuß vorhanden sein. Bogen der Querschnitt des strömenden Gases verrin-Das
Reaktionsprodukt besteht normalerweise aus gert wird. Wenn man die Reaktion unterbrechen will,
einem Gemisch von Fluorkohlenstoffen, deren wich- a° wird der Lichtbogen ausgeschaltet, die Hähne 2 und 6
tigste Vertreter Kohlenstofftetrafluorid oder Tetra- werden geschlossen, Hahn 5 wird geöffnet, Zylinder
fluoräthvlen oder Gemische beider mit im allgemeinen 15 mit flüssigem Stickstoff gekühlt, Vorlage 7 laßt
geringeren Mengen an Hexafluoräthan und Octafluor- man auf Raumtemperatur erwärmen und das flüchtige
propan und zuweilen noch geringeren Mengen an Produkt wird in den Zylinder 15 destilliert. Schließanderen
gesättigten und ungesättigten Fluorkohlen- 25 Hch kann man gegebenenfalls den Zylinder 15 abstoffen
sind. Das rohe Reaktionsprodukt enthält außer- pumpen, um Spuren von Argon oder anderen nicht
dem im allgemeinen etwas nicht in Reaktion getretenes anorganisches Fluorid, welches im Kreislauf
wiederverwendet werden kann, sowie das freie Element, dessen Fluorid angewendet wurde, oder Ver- 3°
bindungen desselben. Die Fluorkohlenstoffe können
beispielsweise isoliert werden, indem man das gasförmige Reaktionsgemisch durch Kondensationseinrichtungen
leitet und das Kondensat in geeigneten
Destillierkolonnen fraktioniert. Gegebenenfalls kann 35 28 aufgesetzt. Diese besteht zweckmäßig aus einem
man durch Hinwegleiten des gasförmigen Reaktions- Graphitzylinder von 7,9 mm Durchmesser und 7,62 cm
gemisches über gekühlte Ablenkplatten alle Anteile Länge, der der Länge nach zum Gasdurchlaß durchdes
Reaktionsproduktes zurückhalten, die bei dieser bohrt ist (2,54 mm Durchmesser). Die Elektrode 28
Temperatur fest sind, oder man kann das Reaktions- ist auf dem Kupferrohr 25 leitend und gasdicht aufgemisch
durch flüssige Waschlösungen leiten, um das 4° gesetzt, wofür zweckmäßig Kupferfolien um den Graunverändert
gebliebene-anorganische Fluorid und das phitzylinder herumgewickelt sind, damit die einströim
Verlauf der Reaktion gebildete Element des ver- menden Gase des anorganischen Fluorides durch die
wendeten Fluorides herauszuwaschen. Gewöhnlich Längsbohrung der Elektrode strömen müssen. Entempfiehlt
es sich, die Reaktionsprodukte schnell abzu- sprechend ist die Elektrode 29 auf das Kupferrohr 26
kühlen, um Nebenreaktionen oder Polymerisationen 45 aufgesetzt und ebenfalls mit einer Durchbohrung von
bei- den angewandten hohen Temperaturen zu vermei- 2,54 mm Durchmesser versehen. Die Stromzuführung
den. Das gilt insbesondere dann, wenn wie im Falle 30 für die Anode ist entsprechend an Rohr 26 angedes
Kohlebogens, sehr hohe Temperaturen verwendet klemmt.To take advantage of. It is therefore advisable to use the two necessary speed (flow meter 10) reactants in such quantities that are passed through the sheet. The product condenses at least 0.25, preferably 1 to 5 grams of non-condensable gas present, with the exception of a small amount of atoms of carbon per gram atom of fluorine, which are by control. You can use up to 20 gram atoms of carbon device 8 and pump 11 flowing into the gas container 12, per gram atom of fluorine or even more 15 in the original ?. In operation, the pressure in front of the sheet is the. Of course, the inorganic fluoride in (pressure gauge 13) can be noticeably higher than after the arc. Arc reduces the cross-section of the flowing gas. The reaction product normally consists of gert. If you want to interrupt the reaction, a mixture of fluorocarbons, the most important of which is that the arc is switched off, taps 2 and 6, the most representative carbon tetrafluoride or tetra- are closed, tap 5 is opened, cylinders of fluorine or mixtures of both with generally 15 cooled with liquid nitrogen, template 7 allows smaller amounts of hexafluoroethane and octafluorane to warm to room temperature and the volatile propane and sometimes even smaller amounts of product is distilled into cylinder 15. Other saturated and unsaturated fluorocarbons can optionally be used to waste the cylinder 15. The crude reaction product contains pumped out to remove traces of argon or other inorganic fluoride, which in general has not been reacted, which is in the circuit
can be reused, as well as the free element whose fluoride has been applied, or Ver 3 °
ties of the same. The fluorocarbons can
be isolated, for example, by passing the gaseous reaction mixture through condensation devices and the condensate in suitable
Fractional distillation columns. If necessary, 35 28 can be attached. This expediently consists of a mixture of all parts of the length by passing the gaseous reaction graphite cylinder of 7.9 mm diameter and 7.62 cm mixture over cooled baffles, which is held back lengthways to the gas passage through the reaction product, which is bored in this (2, 54 mm diameter). The electrode 28 temperature are fixed, or you can conduct the reaction is on the copper tube 25 conductive and gas-tight mixed through liquid washing solutions, set around the 4 °, for which purpose copper foils are wrapped around the unchanged gray-inorganic fluoride and the phite cylinder, so that to wash out the element of the mixing gases of the inorganic fluoride formed in the course of the reaction by the turned fluoride. Usually the longitudinal bore of the electrode must flow. If it is advisable to discuss the reaction products quickly, the electrode 29 on the copper tube 26 is to be cooled in order to set up secondary reactions or polymerizations 45 and also to provide a through-hole at both high temperatures used - 2.54 mm in diameter. The power supply to the. This applies in particular when, as in the case 30 for the anode, very high temperatures are used, correspondingly to the carbon arc applied to the pipe 26.
werden. In derartigen Fällen, insbesondere, wenn Als Hüllgefäß für die Elektroden dient das mitwill. In such cases, in particular when this also serves as a cladding vessel for the electrodes
Tetrafluoräthylen-als Hauptbestandteil des Reaktions- 5° einem Wassermantel versehene Glasgefäß 31, welchesTetrafluoroethylene - as the main component of the reaction - 5 ° a water jacket provided glass vessel 31, which
Produktes gewonnnen werden soll, ist eine sehr rasche durch die biegsamen Kautschukverbindungen 32 undThe product to be obtained is very quick thanks to the flexible rubber connections 32 and
Abschreckung des Reaktionsgemisches empfehlens- 33 in seiner Lage gehalten wird und auf diese WeiseQuenching the reaction mixture is recommended- 33 is held in place and in this way
wert. die Elektroden gasdicht umschließt. Auf den Kupfer-value. encloses the electrodes in a gas-tight manner. On the copper
Die Reaktion kann bei jedem beliebigen Druck rohren 25 und 26 sind außerdem Wassermäntel 34 durchgeführt werden. Normalerweise wendet man 55 und 35 aufgesetzt. Der Bogen wird in Betrieb genom-Atmosphärendruck an; man kann aber auch bei höhe- men, indem man die Elektroden 28 und 29 von Hand ren sowie bei niedrigeren Drücken arbeiten. in Kontakt bringt. Man berührt dabei eine der beiden . Nach einer bevorzugten Arbeitsweise leitet man das flexiblen Kautschukverbindungen 32 und 33 und achtet Fluorid in gasförmigem Zustand durch einen Kohle- darauf, eine Berührung der nicht isolierten Teile der bogen hindurch. Dieses Verfahren wird durch die 60 Apparatur zu vermeiden. Darauf wird der Elektroden-Zeichnung erläutert. Es zeigt abstand von Hand eingestellt. An die Elektroden wirdThe reaction can tubes 25 and 26 are also water jackets 34 at any pressure be performed. Usually you turn 55 and 35 on top. The bow is operating at atmospheric pressure at; but you can also at heights by manually adjusting the electrodes 28 and 29 work at lower pressures. brings in contact. You touch one of the two . In a preferred mode of operation, the flexible rubber joints 32 and 33 are routed and observed Fluoride in a gaseous state through a charcoal on it, a touch of the uninsulated parts of the turned through. This procedure is avoided by the 60 apparatus. On it is the electrode drawing explained. It shows distance adjusted by hand. Is attached to the electrodes
Fig. 1 das Verfahren im Fließbild, in der üblichen Weise eine Gleichspannung gelegt.Fig. 1 shows the process in the flow diagram, applied in the usual way, a DC voltage.
Fig. 2 einen halbschematischen Schnitt eines erfin- Fig. 3 zeigt einen anderen Kohlebogen, welcher sichFig. 2 is a semi-schematic section of an invention. Fig. 3 shows another carbon arc, which is
dungsgemäß verwendbaren Kohlebogens und ebenfalls für das Verfahren gemäß der Erfindungappropriately usable carbon arc and also for the method according to the invention
Fig. 3 einen halbschematischen Schnitt eines ande- 65 ausgezeichnet bewährt hat. Dieser Bogen entsprichtFig. 3 is a semi-schematic section of another 65 has proven excellent. This arc corresponds
ren, ebenfalls geeigneten Kohlebogens. der in Fig. 2 gezeigten Anordnung mit Ausnahme derren, also suitable coal arc. the arrangement shown in Fig. 2 with the exception of the
Gemäß Fig. 1 werden für die Gasleitungen Kupfer- Kupferrohre, welche zum Halten der Kohleelektroden ..;-According to Fig. 1, copper pipes are used for the gas lines, which are used to hold the carbon electrodes ..; -
rohre· von 7,9 mm Außendurchmesser verwendet. Das dienen, sowie der Elektroden selbst. Bei dem in Fig. 3 :'pipes with an outer diameter of 7.9 mm were used. That serve, as well as the electrodes themselves. In the case of the one shown in Fig. 3: '
anorganische Fluorid ist in Zylinder 1 enthalten. Die gezeigten Bogen ist das Ende des Kupferrohres 40, ' Is;Inorganic fluoride is contained in cylinder 1. The bend shown is the end of the copper pipe 40, 'Is;
Hähne 2 und 3 sind geschlossen, 5 und 6 geöffnet. Die 70 das die Kohleelektrode 41 trägt, mit DurchlochungenCocks 2 and 3 are closed, 5 and 6 are open. The 70 that carries the carbon electrode 41, with perforations
42 versehen. Die Elektrode 41, die zweckmäßig aus Graphit gefertigt ist, besteht aus einem festen Zylinder von einem Durchmesser von etwa 3,175 mm. Das Kupferrohr 43 entspricht dem Kupferrohr 26 der Fig. 2, trägt aber die Graphitelektrode 44, die aus einem Hohlzylinder von 7,9 mm Außendurchmesser und 4,7 mm Innendurchmesser besteht. Die Öffnung in Elektrode 44 ist so angeordnet, daß ihr Durchmesser dem der Elektrode 41 entspricht.42 provided. The electrode 41, which is expediently made of graphite, consists of a solid cylinder about 3.175 mm in diameter. The copper pipe 43 corresponds to the copper pipe 26 of Fig. 2, but carries the graphite electrode 44, which consists of a hollow cylinder with an outer diameter of 7.9 mm and 4.7 mm inside diameter. The opening in electrode 44 is arranged to be its diameter corresponds to that of electrode 41.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung strömt das verwendete Fluorid aus den Durchlochungen 42 des Kupferrohres 40 in den Elektrodenraum, umspült die Elektrode 41 und strömt dann in die Hohlraumelektrode 44, wobei es den durch die Elektroden gebildeten Bogen durchströmt. Das Reaktionsprodukt strömt durch die Elektrode 44 und das Kupferrohr 43 nach außen ab.In the arrangement shown in FIG. 3, the fluoride used flows out of the perforations 42 of the Copper tube 40 into the electrode space, washes around the electrode 41 and then flows into the cavity electrode 44, whereby it flows through the arc formed by the electrodes. The reaction product flows through the electrode 44 and the copper pipe 43 to the outside.
Dieser Bogen kann so betrieben werden, daß die Elektrode 41 ein kurzes Stück in die Durchbohrung der Elektrode 44 hineinragt, oder der Durchmesser der Elektrode 41 kann gleich dem oder größer als der Außendurchmesser der Elektrode 44 und von der letztgenannten durch einen engen Spalt getrennt sein. Man kann auch die Elektrode 41 zur Anode und die Elektrode 44 zur Kathode machen. Die oben angegebenen Bemessungszahlen dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und können jeweils entsprechend geändert werden.This arc can be operated so that the electrode 41 a short distance into the through hole of electrode 44 protrudes, or the diameter of electrode 41 may be equal to or greater than that Outer diameter of the electrode 44 and be separated from the latter by a narrow gap. It is also possible to make electrode 41 the anode and electrode 44 the cathode. The ones given above Rating figures serve only to explain the invention and can be used accordingly be changed.
Die Erfindung wird weiter durch die nachfolgenden Beispiele erläutert. In ihnen bedeuten Teile Gewichtsteile, wenn nichts anderes angegeben ist.The invention is further illustrated by the following examples. In them parts mean parts by weight, unless otherwise stated.
Ein rohrförmiges Reaktionsgefäß aus Nickel wird mit 40 Teilen Ruß beschickt und 4 Stunden in einem langsamen Strom von trocknem Stickstoff auf 1000° C erhitzt. An der Austrittsseite sind mit flüssigem Stickstoff gekühlte Glasvorlagen angeordnet. Bei 1075 bis 1150° C wird ein langsamer Strom von Phosphor(III) fluorid durch die Anlage geleitet, wobei die gasförmigen Produkte in den stickstoffgekühlten Vorlagen kondensieren. Im Verlauf von 45 Minuten werden 4 Teile Phosphor(III)-fluorid hindurchgeleitet, wobei man 3,5 Teile Kondensat erhält. Durch Ultrarotspektroskopie wird gefunden, daß im Kondensat noch etwas nicht in Reaktion getretenes Phosphor (HI)-fluorid, Kohlenstofftetrafluorid und etwas Kohlendioxyd enthalten sind. Das letztgenannte wird anscheinend durch Reaktion der Kohle mit Spuren von Sauerstoff gebildet, die im Phosphor(HI)-fluorid enthalten sind.A tubular nickel reaction vessel is charged with 40 parts of carbon black and four hours in one heated to 1000 ° C in a slow stream of dry nitrogen. On the outlet side are with liquid nitrogen chilled glass templates arranged. At 1075 to 1150 ° C there is a slow flow of phosphorus (III) fluoride passed through the plant, with the gaseous products in the nitrogen-cooled templates condense. In the course of 45 minutes, 4 parts of phosphorus (III) fluoride are passed through, with 3.5 parts of condensate are obtained. By ultrared spectroscopy it is found that still in the condensate some unreacted phosphorus (HI) fluoride, carbon tetrafluoride, and some carbon dioxide are included. The latter is apparently due to the reaction of the charcoal with traces of Oxygen is formed, which are contained in the phosphorus (HI) fluoride.
Ein langsamer Strom von verdampftem Arsen(IH)-fluorid wird durch einen Überschuß von Ruß geleitet, welcher in dem Reaktionsgefäß des Beispiels 1 auf 1019- bis 1186° C erhitzt ist. Im Verlauf von 3 Stunden sind 18 Teile Arsen (HI)-fluorid durch die Anlage geströmt. Dabei werden 3 Teile gasförmiges Reaktionsprodukt gewonnen, das in den gekühlten Vorlagen kondensiert. Die Ultrarotanalyse zeigt, daß dieses Produkt neben nicht in Reaktion getretenem Arsen(III)-fluorid noch Kohlenstofftetrafluorid sowie etwas Kohlendioxyd und Fluorwasserstoff enthält. Der letztgenannte entsteht durch Hydrolyse des Arsen (III)-fluorides durch Spuren von Feuchtigkeit.A slow stream of vaporized arsenic (IH) fluoride is passed through an excess of carbon black, which in the reaction vessel of Example 1 on 1019 to 1186 ° C. Over the course of 3 hours 18 parts of arsenic (HI) fluoride have flowed through the system. This produces 3 parts of the gaseous reaction product recovered, which condenses in the refrigerated originals. The ultrared analysis shows that this product in addition to unreacted arsenic (III) fluoride and carbon tetrafluoride as well contains some carbon dioxide and hydrogen fluoride. The latter is created by hydrolysis of the Arsenic (III) fluorides due to traces of moisture.
Gasförmiges Arsen(III)-fluorid wird durch den in Fig. 2 gzeigten Kohlebogen mit einer Geschwindigkeit von 32 g/Stunde geleitet. Der Druck vor dem Bogen beträgt 18 bis 35 mm Hg abs. und nach dem Bogen 7 mm. 15 bis 20% des zugefübrten Arsen (III)-fluorides werden in einem einzigen Durchgang in Fluorkohlenstoffe umgewandelt. Die Fluorkohlenstoffe werden in einem Molverhältnis von 80 bis 90% Tetrafluoräthylen, 5% Kohlenstofftetrafluorid und 0,5% Hexafluoräthan erhalten.Gaseous arsenic (III) fluoride is displaced through the carbon arc shown in FIG of 32 g / hour. The pressure in front of the bow is 18 to 35 mm Hg abs. and after the arch 7 mm. 15 to 20% of the added arsenic (III) fluoride is converted into fluorocarbons in a single pass converted. The fluorocarbons are in a molar ratio of 80 to 90% tetrafluoroethylene, 5% carbon tetrafluoride and 0.5% hexafluoroethane were obtained.
Ein Kohlebogen wird unter flüssigem Arsen(HI)-fluorid mit 14 bis 15 Volt und 12 bis 15 Ampere betrieben. Die Reaktion wird bei Atmosphärendruck durchgeführt. Das flüssige Arsen(III)-fluorid kommt dabei zum kräftigen Sieden, und der Rücklauf der eiswassergekühlten Kühlvorrichtung wird in das Reaktionsgefäß zurückgeführt. Die aus der Kühlvorrichtung entweichenden nicht kondensierten Gase enthalten außer einer geringen Menge von unverändertem Arsen (III)-fluorid Tetrafluoräthylen und Kohlenstofftetrafluorid in einem Molverhältnis von 7:1.A carbon arc is made under liquid arsenic (HI) fluoride operated with 14 to 15 volts and 12 to 15 amps. The reaction is at atmospheric pressure carried out. The liquid arsenic (III) fluoride comes to a vigorous boil, and the return flow of the The ice-water-cooled cooling device is returned to the reaction vessel. The ones from the cooler contain escaping non-condensed gases except for a small amount of unchanged Arsenic (III) fluoride, tetrafluoroethylene and carbon tetrafluoride in a molar ratio of 7: 1.
Stickstoff (III)-fluorid, welches zufolge der Ultrarotanalyse etwa 6 Gewichtsprozent Kohlenstofftetrafluorid enthält, wird mit einer Geschwindigkeit von 61,8 g/Stunde durch den in Fig. 3 gezeigten, mit Graphitelektroden betriebenen elektrischen Bogen geleitet. Der Bogen wird mit 26 Volt und 18 Ampere unter einem Druck von 12 bis 34 mm Hg betrieben. Die Reaktionsdauer beträgt 10 Minuten. In dieser Zeit sind 10,3 g des verwendeten Fluorides (9,7g NF3) durch den .Bogen geströmt. Das gewonnene kondensierbare Gas, welches aus nicht in Reaktion getretenem Stickstoff(III)-fluorid und Fluorkohlenstoffen besteht, wiegt 8,8 g. Es enthält zufolge einer Ultrarotanalyse " 30 Volumprozent Kohlenstofftetrafluorid, 15 Volumprozent Tetrafluoräthylen und 5% Hexafluoräthan. Wenn man den geringen Anteil von Kohlenstofftetrafluorid berücksichtigt, der im Ausgangsgas enthalten ist, zeigt eine Berechnung, daß das kondensierbare Gas 27,8 Gewichtsprozent Kohlenstofftetrafluorid, 18,9% Tetrafluoräthylen und 8,7% Hexafluoräthan enthält, was einem Molverhältnis von 56:33:11 entspricht, und daß die Umwandlung von Stickstoff(Hl)-fluorid in Fluorkohlenstoffe zu 51,5% erfolgt ist.Nitrogen (III) fluoride, which according to the ultrared analysis contains about 6 percent by weight carbon tetrafluoride, is passed at a rate of 61.8 g / hour through the electric arc operated with graphite electrodes shown in FIG. The arc operates at 26 volts and 18 amps under a pressure of 12 to 34 mm Hg. The reaction time is 10 minutes. During this time, 10.3 g of the fluoride used (9.7 g NF 3 ) have flowed through the .Bogen. The condensable gas obtained, which consists of unreacted nitrogen (III) fluoride and fluorocarbons, weighs 8.8 g. According to an ultra-red analysis, it contains "30 percent by volume carbon tetrafluoride, 15 percent by volume tetrafluoroethylene and 5% hexafluoroethane % Tetrafluoroethylene and 8.7% hexafluoroethane, which corresponds to a molar ratio of 56:33:11, and that the conversion of nitrogen (Hl) fluoride into fluorocarbons has taken place to 51.5%.
Phosphor (V)-fluorid wird durch den in Fig. 3 abgebildeten elektrischen Bogen mit einer Geschwindigkeit von 54,4 g/Stunde geleitet. Der Bogen wird unter einem Druck von 6 bis 35 mm Hg mit 24 Volt und 18 bis 20 Ampere betrieben. Das Gewicht des durch den Bogen strömenden Phosphor(V)-fluorides beträgt bei einer Reaktionsdauer von 30 Minuten 27,2 g. Es werden 27,2 g Reaktionsprodukt gewonnen, welches außer unverändertem Phosphor(V)-fluorid je 5 Volumprozent Kohlenstofftetrafluorid und Tetrafluoräthylen enthält, was einer 22,2%igen Umwandlung des Phosphor (V)-fluorides in Fluorkohlenstoffe entspricht. Phosphorus fluoride is generated by the electric arc shown in FIG. 3 at a speed of 54.4 g / hour. The bow is under a pressure of 6 to 35 mm Hg with 24 volts and Operated from 18 to 20 amps. The weight of the phosphorus (V) fluoride flowing through the arch is with a reaction time of 30 minutes 27.2 g. 27.2 g of reaction product are obtained, which Except for unchanged phosphorus (V) fluoride, 5 percent by volume each of carbon tetrafluoride and tetrafluoroethylene contains, which corresponds to a 22.2% conversion of the phosphorus (V) fluoride into fluorocarbons.
Man bringt ein mit Ruß gefülltes Graphitrohr in ein Reaktionsgefäß aus Nickel und leitet durch dieses auf 1000° C erhitze Gefäß 10 Stunden lang trocknen Stickstoff, um den Kohlenstoff gründlich zu entwässern und die vorhandene Luft zu entfernen. An der Aüsgangsseite des Reaktionsgefäßes werden mit flüs-A graphite tube filled with carbon black is placed in a reaction vessel made of nickel and passed through it Vessel heated to 1000 ° C for 10 hours, dry nitrogen to thoroughly dehydrate the carbon and remove the air present. On the outlet side of the reaction vessel, liquid
sigem Stickstoff gekühlte Glasvorlagen angeordnet. Man leitet 3*/2 Stunden einen langsamen Strom von Schwefel(VI)-fluorid durch die Anlage und hält dabei die Reaktionstemperatur auf 950 bis 1000° C. Die gasförmigen Produkte kondensieren in der gekühlten Vorlage. Aus 18 Teilen Schwefel (VI)-fluorid gewinnt man 13 Teile eines Gemisches von Fluorkohlenstoffen. Die Ultrarotanalyse zeigt, daß dieses Gemisch hauptsächlich aus Kohlenstofftetrafluorid und Hexafluoräthan in einem Molverhältnis von etwa 30 :1 besteht.Nitrogen-cooled glass templates arranged. Passing 3 * / 2 hours showed a slow stream of sulfur (VI) fluoride through the system, keeping the reaction temperature at 950 to 1000 ° C. The gaseous products condense in the cooled receiver. 13 parts of a mixture of fluorocarbons are obtained from 18 parts of sulfur (VI) fluoride. The ultra-red analysis shows that this mixture consists mainly of carbon tetrafluoride and hexafluoroethane in a molar ratio of about 30: 1.
Gasförmiges Schwefel (VI)-fluorid wird durch den in Fig. 2 abgebildeten Kohlebogen mit einer Geschwindigkeit von 47,5 g/Stunde und einem Eingangsdruck von 28 bis 30 mm Hg abs. und einem Ausgangsdruck von 6 mm geleitet. Der Bogen wird mit 25 Volt und 18 Ampere betrieben. Das Produkt eines einzigen Durchganges enthält 50 Raumteile unverändertes Schwefel(VI)-fl.uorid, 10 Teile Tetrafluoräthylen, 25 Teile Kohlenstofftetrafluorid, 5 Teile Hexafluoräthan, weniger als 0,5 Teile Hexafluorpropylen und 5 bis 10 Teile Silicium (VI)-fluorid, welches durch Angriff der Glasteile der Apparatur entstanden ist.Gaseous sulfur (VI) fluoride is displaced through the carbon arc shown in FIG. 2 at a velocity of 47.5 g / hour and an inlet pressure of 28 to 30 mm Hg abs. and an outlet pressure guided by 6 mm. The arc is operated with 25 volts and 18 amps. The product of one single passage contains 50 parts by volume of unchanged sulfur (VI) fluoride, 10 parts of tetrafluoroethylene, 25 parts of carbon tetrafluoride, 5 parts of hexafluoroethane, less than 0.5 part of hexafluoropropylene and 5 to 10 parts of silicon (VI) fluoride, which resulted from attack on the glass parts of the apparatus is.
Geeignete spezielle Fluoride der V. Hauptgruppe des Periodensystems sind außer den in den Beispielen genannten Fluoriden noch das Arsen (V)-fluorid, Antimon(III)- und -(V)-fluorid, Wismut(III)- und -(V)-fluorid. Von diesen Fluoriden wird Arsen(III)-fluorid besonders bevorzugt verwendet; dieses ist insbesondere für einen billigen Kreisprozeß zur Herstellung von Tetrafluoräthylen verwendbar, da es aus Calciumfluorid, Arsen(III)-oxyd und Schwefelsäure hergestellt wird und Ars en (III)-oxyd durch Oxydation des durch Reaktion von Arsen (III)-fluorid und Kohlenstoff gebildeten Arsens leicht regeneriert werden kann.Suitable special fluorides of main group V of the periodic table are in addition to those in the examples named fluorides nor the arsenic (V) fluoride, antimony (III) - and - (V) -fluoride, bismuth (III) - and - (V) -fluoride. Of these fluorides, arsenic (III) fluoride is particularly preferably used; this is particular can be used for a cheap cycle for the production of tetrafluoroethylene, since it is made of Calcium fluoride, arsenic (III) oxide and sulfuric acid is produced and arsenic (III) oxide by oxidation of the arsenic formed by the reaction of arsenic (III) fluoride and carbon can be easily regenerated can.
Wegen der bereits angegebenen Reaktionsbedingungen ist die Verwendung eines Kohlebogens das bevorzugte Verfahren, da es höhere Umwandlungsgrade und größere Ausbeuten an Tetrafluoräthylen als die anderen Methoden ergibt. Deshalb besteht eine besonders zweckmäßige Ausführung der Erfindung darin, daß man Arsen(III)-fluorid oder Schwefel(VI)-fluorid mit einem Kohlebogen in Kontakt bringt und die dabei entstehenden Fluorkohlenstoffe isoliert.Because of the reaction conditions already given, the use of a carbon arc is preferred Process as it has higher degrees of conversion and greater yields of tetrafluoroethylene than that other methods. Therefore, a particularly expedient embodiment of the invention consists in that one arsenic (III) fluoride or sulfur (VI) fluoride brings it into contact with a carbon arc and isolates the resulting fluorocarbons.
Claims (7)
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