CS265468B1

CS265468B1 - Equipment for continuous production of fluorographite

Info

Publication number: CS265468B1
Application number: CS864004A
Authority: CS
Inventors: Ludvik Dipl Tech Vlasak
Original assignee: Ludvik Dipl Tech Vlasak
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1986-06-02
Publication date: 1989-10-13
Also published as: CS400486A1

Abstract

Zařízení tvoří stojatá nádoba kruhového půdorysu. V nádobě je umístěna otočná vestavba, sestávající z vodorovných vnějších a vnitřních talířů, uložených střídavě nad sebou v přesazeném uspořádání. Vnější talíře jsou vnějšími okraji uchyceny k vnějšímu plášti vestavby, vnitřní talíře jsou vnitřními okraji uchyceny k vnitřnímu plášti vestavby. Mezi okraji vnějších a vnitřních talířů a protilehlým vnitřním či vnějším pláštěm vestavby jsou vytvořeny přestupné mezery. Jak na vnějších tak i na vnitřních talířích jsou umístěny dopravní archimedovy spirály, spojené prostřednictvím unášecích prvků, kupříkladu unášecích tyčí a unášecích kolíků, s nejbližším vyšším vnějším či vnitřním talířem, popřípadě přímo s tím pláštěm vestavby, k němuž je nejbližši vyšší vnější nebo vnitřní talíř uchycen. Nad nejvyšším plným vnitřním talířem je umístěno vstupní hrdlo pro grafit a výstupní hrdlo pro odpadní plyn s nezreagovaným fluorem. Pod nejnižším vnitřním talířem je umístěno výstupní hrdlo pro fluórografit spolu s přívodním potrubím pro směs čerstvého fluoru s ředicím plynem. Pohon otočné vestavby zprostředkuje dvojice ozubených kol, napojených jednotlivě na vnější a vnitřní plášt vestavby a vykazujících opačný smysl ozubení. Do ozubení kol zapadá pastorek, poháněný elektromotorem s převodovkou. Nádoba zařízení může být na vnější straně opatřena topnými elektrickými pásy a je k ní popřípadě připojen nejméně jeden vibrátor.The device consists of a standing container with a circular plan. A rotating installation is placed in the container, consisting of horizontal outer and inner plates, placed alternately one above the other in an offset arrangement. The outer plates are attached to the outer shell of the installation by their outer edges, the inner plates are attached to the inner shell of the installation by their inner edges. Transition gaps are created between the edges of the outer and inner plates and the opposite inner or outer shell of the installation. Transport Archimedean spirals are placed on both the outer and inner plates, connected by means of driving elements, for example driving rods and driving pins, with the nearest higher outer or inner plate, or directly with the shell of the installation to which the nearest higher outer or inner plate is attached. Above the highest full inner plate there is an inlet for graphite and an outlet for waste gas with unreacted fluorine. Below the lowest inner plate there is an outlet for fluorographite together with a supply pipe for a mixture of fresh fluorine and diluent gas. The rotary installation is driven by a pair of gears, connected individually to the outer and inner casing of the installation and having the opposite direction of gearing. A pinion, driven by an electric motor with a gearbox, engages in the gearing of the wheels. The device container can be provided with electric heating belts on the outside and at least one vibrator is optionally connected to it.

Description

Vynález se týká konstrukčního řešení zařízení pro kontinuální výrobu fluorografitu.The invention relates to a design of a device for the continuous production of fluorographite.

Fluorid grafitu je v odborné literatuře charakterizován jako polymerní sloučenina typu (CF_x)_n. Patří k tzv. lamelárním sloučeninám grafitu, nebot vykazuje velmi řídkou vrstevnatou strukturu, v níž je uhlík vázán s fluorem velmi řídkou vazbou a která umožňuje mnoha molekulám i iontům vniknout mezi jednotlivé vrstvy. Z toho vyplývají mimořádné vlastnosti fluorografitu, zeména jeho vysoká chemická a tepelná stabilita. Diky těmto vlastnostem se fluorid grafitu stal významnou průmyslovou surovinou. Slouží kupříkladu jako vynikající mazadlo pro použití za extrémních teplotních a tlakových podmínek, při nichž jsou známá mazadla jako teflon, grafit, Mo₂S a WOjS již nepoužitelná. Je známo rovněž použití fluorografitu jako katodového materiálu pro výrobu baterii s vysokým obsahem elektrické energie.Graphite fluoride is characterized in the literature as a polymer compound of the type (CF _x ) _n . It belongs to the so-called lamellar compounds of graphite because it has a very thin layered structure in which carbon is bound with fluorine by a very thin bond and which allows many molecules and ions to penetrate between individual layers. This results in extraordinary properties of fluorografite, the earth's high chemical and thermal stability. Due to these properties, graphite fluoride has become an important industrial raw material. It serves, for example, as an excellent lubricant for use under extreme temperature and pressure conditions in which known lubricants such as teflon, graphite, Mo ₂ S and WO ₃ S are no longer usable. It is also known to use fluorographite as a cathode material for producing a battery with a high content of electrical energy.

Většina v odborné literatuře popsaných postupů pro přípravu gluorografitu má téměř výhradně laboratorní charakter. Ojediněle je popisována fluorace grafitu v poloprovozním či provozním měřítku; Při těchto postupech se všeobecně vychází z jemně mletého grafitu vysoké čistoty, zbaveného organických i anorganických nečistot, který se při relativně vysokých teplotách, (nejčastěji v rozmezí 250 až 600 °C), vystaví působení elementárního fluoru, zředěného inertním plynem, nejčastěji suchým dusíkem, argonem či heliem. Reakční doba se přitom pohybuje od několika hodin do několika desítek hodin.Most of the processes described for the preparation of gluorographite described in the literature are almost exclusively laboratory in nature. Occasionally, fluorination of graphite on a pilot or process scale is described; These processes are generally based on finely ground high purity graphite, free of both organic and inorganic impurities, which is exposed to relatively high temperatures (most often in the range of 250 to 600 ° C) exposed to elemental fluorine diluted with an inert gas, most commonly dry nitrogen, argon or helium. The reaction time ranges from a few hours to several tens of hours.

První popsané fluorační reaktory byly řešeny jako reaktory vsádkové, pracující přetržitě a s nehybným ložem grafitu. Jejich nevýhodou byl především nízký výkon na jednotku zastavené plochý, který souvisel nejen s nutností opakovaného vyprazdňování a plnění reaktoru, ale především také s okolnosti, že reaktor musel být po každé vsádce ochlazen a pak znovu vyhřát na reakční teplotu. Důsledkem nepohyblivé vrstvy grafitu byl kromě toho nízký stupeň konverze a nedostatečné využití fluoru. Nadto docházelo v těchto reaktorech k časté degradaci či spalováni vzniklého polymerního fluorografitu, jehož příčinou bylo nahromaděni reakčního tepla v důsledku nízké tepelné vodivosti jak výchozího grafitu tak zejména i reakcí vytvářejícího se fluorografitu.The first described fluorination reactors were solved as batch reactors, operating intermittently and with a fixed bed of graphite. Their disadvantage was mainly the low output per unit of flat, which was connected not only with the necessity of repeated emptying and filling of the reactor, but also with the fact that the reactor had to be cooled after each charge and then heated again to the reaction temperature. In addition, the stationary graphite layer resulted in a low conversion rate and insufficient fluorine utilization. In addition, these reactors experienced frequent degradation or incineration of the resulting polymeric fluorographite, which was caused by the accumulation of reaction heat due to the low thermal conductivity of both the starting graphite and, in particular, the reaction of the forming fluorographite.

K částečnému odstranění těchto nedostatků byl navržen reaktor ve tvaru ohřívané stojaté nádoby, v níž je grafitová náplň pod proudem zředěného fluoru mechanicky promíchávána lopatkovým míchadlem. Podle dostupných údajů se však i v tomto případě jednalo spíše o laboratorní zařízení, jehož použitelnost nebyla dosud v průmyslovém měřítku ověřena. Je však možno očekávat, že i takto řešený fluorátor bude vykazovat známé nevýhody diskontinuálně pracujících zařízení. Kromě toho je podle zkušeností se zvýšenou prašností grafitu možno předpokládat nebezpečí detonací. Toto riziko se zcela nevyloučí ani při případném použití hrubozrnného grafitu.To partially overcome these drawbacks, a reactor is designed in the form of a heated standing vessel in which the graphite charge is mechanically agitated under a stream of dilute fluorine by means of a paddle stirrer. According to the available data, however, even in this case it was more of a laboratory equipment whose applicability has not yet been verified on an industrial scale. However, it is to be expected that the fluorinator also exhibits the known disadvantages of discontinuously operating devices. In addition, according to experience with increased dustiness of graphite, a risk of detonation can be expected. This risk is not completely eliminated even with the use of coarse graphite.

Podstatné zvýšení výkonu i stupně konverze je možno očekávat spíše u kontinuálně pracujících fluorátorů, k nimiž patří kupříkladu i fluidní reaktor, v němž bylo k aktivaci reagujících složek použitého plazmatického ohřevu, pravděpodobně prostřednictvím radiofrekvenčního generátoru. Reakce za těchto podmínek probíhala údajně již při 150 °C. Jako materiál pro výrobu reakční nádoby byl použit alternativně nikl, monel a korund, ohřev reaktoru byl odporový. Nejsou k dispozici údaje o průmyslové aplikaci tohoto typu reaktoru, je však možno očekávat opět potíže vyplývající z velké prašnosti grafitu a jeho neschopnosti vytvářet kontrolovatelnou fluidní vrstvu.Substantially increased performance and degree of conversion can be expected rather with continuously operating fluorinators, such as, for example, a fluid reactor in which the reacting components of the plasma heating used were activated, probably by means of a radiofrequency generator. The reaction under these conditions was reported to have already taken place at 150 ° C. Nickel, monel and corundum were alternatively used as materials for the production of the reaction vessel, and the reactor heating was resistive. There are no data on the industrial application of this type of reactor, but again difficulties can be expected due to the high dustiness of the graphite and its inability to form a controllable fluidized bed.

K neověřeným koncepcím patří i kontinuálně pracující fluorátor založený na principu skloněné rotační pece, v níž se grafit pohybuje samospádem proti proudu fluoru anebo řešení založené na principu tunelové pece, v níž je pohyb grafitu řešen pomocí mechanického dopravníku nebo plochých vozíků. Nevýhodou obou uspořádání budou zřejmě opět malé výkony při nepřiměřeně velkých rozměrech zařízení. Kromě toho je možno předpokládat potíže s hermetickým utěsněním obou konců válcového tělesa pece.Unconfirmed concepts include a continuously operating fluorinator based on the inclined rotary kiln principle, in which graphite moves gravitationally upstream of the fluorine stream, or a tunnel based furnace solution in which the movement of graphite is solved using a mechanical conveyor or flat carts. The disadvantages of both arrangements will probably be again low power with disproportionately large equipment dimensions. In addition, difficulties can be expected with the hermetic sealing of both ends of the cylindrical furnace body.

Z hlediska průmyslové využitelnosti má větší význam návrh vícestupňového reaktoru se statickou vestavbou, kterou tvoří větší počet nad sebou umístěných vodorovných pater.From the point of view of industrial applicability, the design of a multistage reactor with static installation, which consists of a number of horizontal stacks placed one above the other, is of greater importance.

Každé z pater je vybaveno stěračem, udržujícím na patře konstantní hladinu grafitu. Všechny stěrače jsou unášeny hřídelem, situovaným ve svislé ose reaktoru a vedeným s vůlí středovými otvory jednotlivých pater. Grafit postupuje reaktorem ve směru shora dolů, přičemž na nižší patra propadá radiálně provedenými štěrbinami. Fluor ve směsi s ředicím plynem je reaktorem veden v protiproudu, přičemž z jednoho oddílu od druhého proniká kruhovou štěrbinou kolem hřídele. Na patrech je jeho tok usměrněn přepážkami ve tvaru kuželového pláště, umístěnými nad jednotlivými stěrači a spolu s nimi unášenými středovým hřídelem.Each floor is equipped with a wiper to maintain a constant level of graphite on the palate. All wipers are carried by a shaft located in the vertical axis of the reactor and guided with play through the central holes of the individual trays. The graphite flows through the reactor in a top-down direction, dropping to the lower levels by radially formed slots. The fluorine mixed with the diluent gas is fed in countercurrent through the reactor, penetrating from one compartment from the other through a circular slot around the shaft. On the floors, its flow is directed by conical-shaped bulkheads located above the individual wipers and carried along with them by the central shaft.

Předností posledně popsaného uspořádání, zejména ve srovnání s diskontinuálně pracujícími reaktory, je podstatně vyšší výkon i stupeň konverze. Průběh reakce může být snadno kontrolován a riziko degradace či spálení polykarbonfluoridu je podstatně omezeno. Nevýhodou je především velká stavební výška reaktoru.The advantage of the latter arrangement, especially in comparison with batch reactors, is a significantly higher power and conversion rate. The progress of the reaction can be easily controlled and the risk of degradation or combustion of the polycarbonate is substantially reduced. The main disadvantage is the large reactor height.

Na principu vícestupňového reaktoru s rotujícími prvky je založeno i zařízení pro kontinuální výrobu fluorografitu podle vynálezu. Zařízení má tvar stojaté nádoby kruhového půdorysu a je charakterizováno tim, že v nádobě je umístěna otočná vestavba sestávající z vodorovných vnějších a vnitřních talířů. Talíře jsou uloženy střídavě nad sebou v přesazeném uspořádání a jsou uzpůsobeny k navzájem protisměrné rotaci. Mezi okraji vnějších a vnitřních talířů a protilehlým vnitřním či vnějším pláštěm jsou vytvořeny přestupné mezery. Na vnějších vnitřních talířích jsou umístěny dopravní Archimedovy spirály, spojené prostřednictvím unášecích prvků, kupříkladu unášecích tyčí a unášecích kolíků, s nejbližším vyšším vnějším či vnitřním talířem, popřípadě přímo s tím pláštěm vestavby, k němuž je nejbližší vyšší vnější či vnitřní talíř uchycen. Nad nejvyšším vnitřním talířem je umístěno vstupní hrdlo pro grafit a výstupní hrdlo pro odpadní plyn s nezreagovaným fluorem, zatímco pod nejnižším vnitřním talířem je umístěno výstupní hrdlo pro fluorografit spolu s přívodním potrubím pro směs čerstvého fluoru a ředicím plynem.On the principle of a multistage reactor with rotating elements is also based on the device for continuous production of fluorographite according to the invention. The device has the shape of a standing container of circular plan and is characterized in that a rotatable assembly consisting of horizontal outer and inner plates is arranged in the container. The plates are arranged alternately one above the other in an offset arrangement and are adapted to rotate against each other. Transition gaps are formed between the edges of the outer and inner plates and the opposite inner or outer sheath. On the outer inner plates are transported Archimedes spirals connected by means of driving elements, for example driving rods and driving pins, to the nearest higher outer or inner plate, or directly to the housing shell to which the nearest higher outer or inner plate is attached. Above the top inner plate there is a graphite inlet port and an unreacted fluorine exhaust gas outlet port, while below the lowest inner plate there is a fluorosporite outlet port together with a feed line for the mixture of fresh fluorine and diluent gas.

Potrubí pro přívod směsi čerstvého fluoru s ředicím plynem, vedené v nejjednodušším případě přímo hrdlem sloužícím k odvodu fluorografitu, je s výhodou zaústěno do uzavřeného středového prostoru, vymezeného jednak vnitřním pláštěm vestavby, jednak nejvyšším plným vnitřním talířem a nejnižším vnitřním talířem, opatřeným středovým otvorem.The pipeline for supplying the mixture of fresh fluorine and diluent gas, in the simplest case, directly through the mouth for the removal of the fluorographite, is preferably terminated in a closed central space defined by the inner jacket of the installation on the one hand and the top full inner plate and

Pohon otočné vestavby zprostředkuje dvojice ozubených kol s opačným smyslem ozubení.The drive of the rotary installation is mediated by a pair of gears with the opposite sense of gearing.

Vnější plášf vestavby je spojen s ozubeným kolem s vnitřním ozubením, vnitřní pláší s ozubeným kolem s vnějším ozubením. Do ozubení obou kol zapadá pastorek, napojený na elektromotor s převodovkou.The outer casing of the installation is connected to the gear with internal gear, the inner casing with a gear with external gear. Pinion geared to the geared electric motor fits into the gearing of both wheels.

Pro zajištění tepelné regulace procesu fluorace jsou na vnější stěně nádoby fluorátoru nad sebou umístěny topné elektrické pásy a pro zajištění rovnoměrnosti vrstvy grafitu na jednotlivých talířích otočné vestavby je k vnější stěně reaktoru připevněn nejméně jeden vibrátor.To provide thermal control of the fluorination process, heating strips are placed on top of each other on the outer wall of the fluorinator vessel, and at least one vibrator is attached to the outer wall of the reactor to ensure uniformity of the graphite layer on the individual turntable plates.

Hlavní předností fluoračního reaktoru v provedení podle vynálezu je vytvoření velké aktivní plochy v poměrně malém objemu zařízení. Velikost aktivní, funkční plochy je přitom možno snadno regulovat přidáváním dalších pater anebo naopak snížením jejich počtu. Doprava práškového grafitu na patře nebo mezi patry je řešena velmi jednoduchými prostředky, které zajištují dostatečně dlouhou dobu kontaktu grafitu s fluorem a průběh reakce v celé vrstvě gafitu. Výsledkem je vysoký stupeň konverze a dobré využití fluoru.The main advantage of the fluorination reactor according to the invention is the creation of a large active area in a relatively small volume of the device. The size of the active, functional area can be easily controlled by adding additional levels or by reducing their number. The transport of the graphite powder on the palate or between the floors is solved by very simple means which ensure a sufficiently long time of contact of the graphite with fluorine and the reaction course in the whole layer of gafit. The result is a high degree of conversion and good utilization of fluorine.

Příkladné provedení reaktoru pro kontinuální výrobu fluorografitu podle vynálezu je dále znázorněno na připojeném výkrese, který představuje reaktor ve svislém řezu.An exemplary embodiment of a reactor for the continuous production of fluorographite according to the invention is further illustrated in the attached drawing, which represents the reactor in vertical section.

Fluorační reaktor či fluorátor tvoří nádoba 2 válcového tvaru, opatřená horním víkem a spodním víkem 2· Uvnitř nádoby 2 j^e umístěna otočná vestavba sestávající z vodorovných vnějších a vnitřních talířů 2> 2 uložených střídavě nad sebou v přesazeném uspořádání a vykazujících protisměrný chod. Vnější talíře 6 jsou přitom na vnějším obvodu uchyceny k vnějšímu plášti 2 vestavby, vnitřní talíře 7_ jsou na vnitřním obvodu uchyceny k vnitřnímu plášti 2 vestavby. Na talířích obou soustav jsou umístěny dopravní Archimedovy spirály 2, které jsou unášeny vždy nejbližším vyšším vnějším či vnitřním talířem 6 či 7., takže se otáčejí v opačném směru než talíř 7_ či 2< jehož vrstvu posunují. Spojení dopravních Archimedových spirál 2 ^s nejbližším vyšším vnějším či vnitřním talířem 6 či 7_ zprostředkují radiální unášecí tyče 13 s unášecími kolíky 27 . ^v alternativním provedení mohou však být dopravní archimedovy spirály 2 prostřednictvím radiálních unášecích tyčí 13 a dalších vhodných unášecích prvků připojeny přímo ke stěně toho pláště vestavby, k němuž je uchycen nejbližší vyšší talíř 6_.The fluorination reactor or fluorátor form the container 2 of cylindrical shape, comprising an upper lid and a lower cap 2 · Inside the container 2 j ^e a revolving horizontal built consisting of outer and inner plates 2> 2 alternately deposited one above another in a staggered arranged and having an opposite operation. The outer plates 6 are attached to the outer shell 2 of the installation on the outer circumference, the inner plates 7 are attached to the inner shell 2 of the installation on the inner circumference. On the plates of the two systems there are transported Archimedes spirals 2, which are always carried by the next higher outer or inner plate 6 or 7, so that they rotate in the opposite direction to the plate 7 or 2 whose layer they move. The connection of the Archimedes spiral conveyors 2 ^{to the} nearest higher outer or inner plate 6 or 7 is provided by the radial driving rods 13 with the driving pins 27. ^{however, in} an alternative embodiment, the transport archimedes spirals 2 may be connected directly to the wall of the housing to which the nearest higher plate 6 is attached by means of radial carrier rods 13 and other suitable carrier elements.

K pohonu talířů obou soustav slouží jednak ozubené kolo 2 s vnitřním ozubením, jednak ozubené kolo 10 s vnějším ozubením, Do obou ozubených kol 2> 10 zapadá pastorek 11 poháněný elektromotorem s převodovkou 22- Ozubené kolo 2 ^s vnitřním ozubením je spojeno s vnějším pláštěm 2 vestavby, zatímco ozubené kolo 10 s vnějším ozubením je prostřednictvím radiálních ramen 14 spojeno s nástavcem 15, umístěným na vnitřním plášti 2 otočné vestavby. Nástavec 15 ve své horní části přechází v hřídel, nesoucí rozražeč ve tvaru lopatkového míchadla 16.To drive both sets of plates serves both gear wheel 2 with internal toothing and by a gear 10 with external teeth, in both toothed wheels 2> 10 engaging a pinion 11 driven by a geared motor 22-gear wheel 2 ^with internal toothing is associated with the outer shell 2 while the external gear toothed wheel 10 is connected via radial arms 14 to an extension 15 located on the inner housing 2 of the rotary assembly. In its upper part, the extension 15 becomes a shaft carrying a paddle-shaped striker 16.

Na horním víku 2 nádoby 2 je vytvořeno vstupní hrdlo 17 pro přívod grafitu z nenaznačeného zásobníku a výstupní hrdlo 18 pro odvod odpadního plynu se zbytky nezreagovaného fluoru. Odpadní plyn je přes chladič 19 veden dále k likvidaci. Ve spodním víku 3 je naproti tomu vytvořeno výstupní hrdlo 20 pro fluorografit, který se shromažáuje v nezakresleném sběrném zásobníku, odkud může být přes odpouštěcí uzávěr dávkován do transportních nádob. Výstupním hrdlem 20 je kromě toho vedeno i potrubí 21 pro přívod směsi fluoru s ředicím plynem, která se před vstupem do nádoby 2 předehřívá v předehřívači 22. Přívodní potrubí 21 je zaústěno do horní části uzavřeného středového prostoru 23, vymezeného jednak vnitřním pláštěm 2 vestavby, jednak nejvrchnějším a nejspodnějším vnitřním talířem 2· Nejvrchnější vnitřní talíř 7 je přitom proveden plný, zatímco zbývající vnitřní talíře T_ jsou opatřeny středovými otvory 24. Přívodní trubka 21 ja těmito otvory vedena s dostatečnou vůlí, takže dovoluje volný průtok směsi fluoru s ředicím plynem směrem k nejnižšímu oddílu vestavby.On the upper lid 2 of the vessel 2 is formed an inlet orifice 17 for supplying graphite from an unmarked container and an outlet orifice 18 for evacuating waste gas with unreacted fluorine residues. The waste gas is led through a cooler 19 for disposal. In the lower lid 3, on the other hand, there is provided an outlet neck 20 for fluorographite, which collects in an undisclosed collecting container from which it can be dispensed into the transport containers via a drain plug. In addition, the outlet nozzle 20 also includes a conduit 21 for supplying the fluorine-diluent gas mixture, which is preheated in the preheater 22 before entering the vessel 2. The conduit 21 opens into the upper part of the enclosed central space 23 defined by the inner housing 2 of the installation. on the one hand, the uppermost and the bottom inner plate 2 is made full, while the remaining inner plates 7 are provided with central openings 24. The inlet pipe 21 is guided with sufficient clearance so that it allows free flow of the fluorine-diluent mixture towards the lowest part of the installation.

Na vnější stěně nádoby 2 jsou umístěny nad sebou topné elektrické pásy 28 a ke spodní části nádoby 2 je připevněn vibrátor 22· Použití vibrátoru 29 není ovšem omezeno jen na znázorněné uspořádání. Vibrátor 29 může být ke stěně nádoby 2 upevněn i v jiném místě.On the outer wall of the vessel 2, heating electric belts 28 are placed one above the other and a vibrator 22 is attached to the bottom of the vessel 2. However, the use of the vibrator 29 is not limited to the arrangement shown. The vibrator 29 may be fixed to the wall of the container 2 at another location.

Použit může být i větší počet vibrátorů, v jednoduchém případě kupříkladu dva vibrátory vyvolávající vibrace v navzájem kolmých směrech.A plurality of vibrators can also be used, in a simple case, for example, two vibrators causing vibrations in mutually perpendicular directions.

Zařízení ve znázorněném provedení pracuje následujícím způsobem: před spuštěním zařízení, kdy je zásobník grafitu naplněn práškovitou surovinou, se vnitřní prostor nádoby 2 vyhřeje pomocí topných elektrických pásů 27 a horkého ředicího plynu, kupříkladu dusíku, který se přivádí do zařízení přívodním potrubím 21, ^na teplotu cca 400 °C. Pak se uvede do chodu elektromotor s převodovkou 12, zapne se vibrátor 22' otevře se přívod směsi horkého fluoru s ředicím plynem a začne se dávkovat grafit. Během provozu zařízení se ohřev vstupující plynné směsi vzhledem k tomu, že je reakce exothermní, postupně omezuje a reakční teplota se prostřednictvím topných elektrických pláštů udržuje na asi 450 °C. Množství uvolněného reakčního tepla činí přibližně 285 kJ. (mol.K) / Reakce probíhá za mírného podtlaku, tj.The device in the embodiment shown operates as follows: Before starting the apparatus when the cartridge graphite filled with a powdery raw material, the interior of the vessel 2, heated by means of electrical heating strips 27 and the hot diluent gas, for example nitrogen, which is fed to the device inlet pipe 21, ^{to a} temperature 400 ° C. The electric motor with the gearbox 12 is then started, the vibrator 22 'is switched on, the hot fluorine / diluent gas supply is started and graphite is metered in. During operation of the apparatus, the heating of the incoming gas mixture is gradually reduced as the reaction is exothermic, and the reaction temperature is maintained at about 450 ° C by means of heating electric shells. The amount of reaction heat released is approximately 285 kJ. (mol.K) / The reaction proceeds under a slight vacuum, ie.

při cca 1 cm H.O. Výkon zařízení se reguluje podle požadované kvality produktu a stupně konver—I ze změnou otáček vestavby. Ovbyklá frekvence otáčení se pohybuje v rozmezí 3 až 6 h . Otáčky vestavby přitom mohou být buá plynulé anebo se rotace vestavby periodicky, ve stanoveném intervalu přeruší a opět obnoví. Totéž pro vibrace vyvolané jedním nebo několika vibrátory 29.at about 1 cm H.O. The performance of the equipment is regulated according to the desired product quality and the degree of conversion — by varying the installation speed. The usual rotation frequency is between 3 and 6 hours. The speed of the installation can be either continuous or the rotation of the installation can be interrupted periodically at a predetermined interval. The same for vibrations caused by one or more vibrators 29.

Práškový grafit se do fluoračního zařízení přivádí vstupním hrdlem 22' přičemž se míchadlem 22' jehož otočný pohyb je odvozen od pohybu vestavby, rozděluje stejnoměrně po celém průřezu vstupního hrdla 22· Odtud otvory mezi spojovacími radiálními rameny 14 propadá na první vnitřní talíř 7 a zde je příslušnou dopravní Archimedovou spirálou 2 dopravován ha vnější okraj talíře 2, kde mezerou 25 mezi vnějším okrajem vnitřního talíře 7_ a vnějším pláštěm vestavby přepadá na první vnější talíř 6. Na něm se další Archimedovou dopravní spirálou ji posouvá směrem ke středové části vnějšího talíře 6, kde mezerou 26 mezi vnitřním okrajem vnějšího talíře a vnitřním pláštěm vestavby 5_ přepadá na nejbližší nižší vnitřní talíř 7_. Tento postup se opakuje na všech patrech vestavby tak dlouho, až je zreagovaný produkt dopravní Archimedovou spirálou ji nejnižšího vnitřního talíře Z shrnut do výstupního hrdla 20, kterým propadá do nezakresleného sběrného zásobníku. Posuv grafitu na jednotlivých vnějších i vnitřních talířích jj, 2 í^e velmi pomalý. Občasnými vibracemi, vyvolanými vibrátorem 29, se přitom docílí toho, aby vrstva grafitu na talířích 2,- J_ byla rovnoměrná.The graphite powder is fed to the fluorinator via an inlet throat 22 ' whereby the stirrer 22 ' is rotationally derived from the motion of the installation, evenly distributed throughout the cross section of the inlet throat. a conveyor 2 is conveyed to the outer edge of the plate 2 by a gap 25 between the outer edge of the inner plate 7 and the outer casing of the installation onto the first outer plate 6. On it, another Archimedes spiral moves it towards the central part of the outer plate 6 where by the gap 26 between the inner edge of the outer plate and the inner shell of the installation 5, it falls over to the nearest lower inner plate 7. This process is repeated on all floors of the installation until the reacted product is transported by the Archimedes spiral of the lowest inner plate Z into the outlet port 20, through which it falls into a non-drawn collection container. Feed graphite on various external and internal plates jj, 2 ^e s very slow. The occasional vibrations induced by the vibrator 29 ensure that the graphite layer on the plates 21 is uniform.

Předehřátá čerstvá směs fluoru s ředicím plynem, která vystupuje v horní části středového prostoru 23 z přívodního potrubí 21, obtéká přívodní potrubí 21 a středovými otvory 24 postupuje do nejnižšího oddílu reaktoru, odkud vzestupně proudí jednotlivými oddíly v protiproudu ke grafitu, posunovanému na jednotlivých vnějších a vnitřních talířích f>, dopravními Archimedovými spirálami 2» přičemž s grafitem reaguje za vzniku fluorografitu. Grafit je při svém pohybu neustále promícháván, takže se docílí dobrého kontaktu obou reakčních složek a tím se podpoří průběh fluorace. Odpadní plyn se zbytkem nezreagovaného fluoru se z nádoby 2 fluoračního reaktoru odvádí hrdlem 18 přes chladič 19 k likvidaci, která se uskuteční kupříkladu v koloně s náplní Al^Oj při teplotě 100 až 350 °C. Zneškodní se přitom i případné podíly HF, který bývá přítomen ve fluoru připraveném elektrolýzou taveniny KF, vlastní reakce se však nezúčastní.The preheated fresh fluorine-diluent gas mixture, which exits at the top of the central space 23 from the feed line 21, bypasses the feed line 21 and passes through the central openings 24 to the lowest reactor compartment. of the inner plates f ', by transporting the Archimedes spirals 2, and reacts with the graphite to form fluororografite. The graphite is constantly agitated as it moves, so good contact between the two reactants is achieved, thereby promoting the fluorination process. The waste gas with the remainder of the unreacted fluorine is discharged from the fluorination reactor vessel 2 through the neck 18 via a cooler 19 for disposal, which takes place, for example, in a column containing Al2 O3 at a temperature of 100 to 350 ° C. In this case, the possible proportions of HF, which is present in the fluorine prepared by KF melt electrolysis, are also rendered inactive, but they do not participate in the reaction itself.

Při případném přerušení výrobního cyklu či odstavení fluoračního reaktoru se zastaví i otáčky vestavby a vibrace a nádoba 2 fluoračního reaktoru se vypláchne horkým ředicím plynem. Zásobník grafitu se v případě potřeby doplní práškovým grafitem a zásobník fluorograf itu se vyprázdní či vymění za prázdný. Opětovné spuštění fluoračního reaktoru či zařízení se při déle trvajícím přerušení nebo odstaveni provede opět zavedením horkého ředicího plynu a vyhřátím vnitřního prostoru nádoby 2 fluoračního reaktoru na startovací teplotu cca 400 °C. Po dosaženi této teploty se spustí pohon vestavby a vibrátor 29 a provoz fluoračního reaktoru či zařízení se obnoví. Při krátkodobém přerušení provozu zařízení je možno výplach horkým ředicím plynem obvykle vypustit.If the production cycle is interrupted or the fluorination reactor is shut down, the installation and vibration speeds are also stopped and the fluorination reactor vessel 2 is purged with hot diluent gas. If necessary, the graphite reservoir is filled with powdered graphite and the fluorographite reservoir is emptied or replaced with an empty one. The fluorination reactor or apparatus is restarted in the event of a prolonged interruption or shutdown by introducing hot diluent gas and heating the interior of the fluorination reactor vessel 2 to a starting temperature of about 400 ° C. Once this temperature has been reached, the built-in drive and vibrator 29 are started and operation of the fluorination reactor is resumed. In the event of a brief interruption of operation of the equipment, the hot dilution gas purge can usually be discharged.

Předmět vynálezu není ovšem omezen jen na provedení popsané či znázorněné na výkrese.However, the present invention is not limited to the embodiment described or illustrated in the drawing.

Ve znázorněném provedení byl počet pater, tj. vnějších a vnitřních talířů j> ^a Z< ^z důvodů jednoduchosti omezen. Při požadavcích na vysoký stupeň konverze a dostatečně homogenní ohřev celého prostoru nádoby 2 fluoračního reaktoru či zařízení se zvolí spíše provedení, při němž je v relativně štíhlé nádobě nad sebou umístěn větší počet pater.In the illustrated embodiment, the number of trays, i.e. the outer and inner plates j> ^and Z < ^{, has} been limited ^{for the} sake of simplicity. In the case of a requirement for a high degree of conversion and a sufficiently homogeneous heating of the entire space of the fluorination reactor vessel 2, the embodiment is chosen in which a plurality of trays are placed one above the other in a relatively slender vessel.

Jako konstrukční materiál se vzhledem k vysoké korozní agresivitě fluoru volí nejčastěji nikl, alternativně je však možno použít i monelu, hliníku, mědi, korundu či hořčíku.Due to the high corrosive aggressiveness of the fluorine, nickel is most often chosen as a construction material, but alternatively it is also possible to use monel, aluminum, copper, corundum or magnesium.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An apparatus for the continuous production of fluorographite in the form of a standing container of circular plan, characterized in that a container (1) is provided with a rotatable assembly consisting of horizontal outer and inner plates (6, 7) arranged alternately one above the other in offset arrangement and adapted to each other counter rotation, wherein the outer plates (6) are attached to the outer casing (4) by the outer edges, while the inner plates (7) are fixed by the inner edges to the inner casing (5), and between the outer and inner plates (6, 7) ) and through the opposite inner or outer sheath (5, 4), transfer gaps (25, 26) are formed, and on both the outer and inner plates (6, 7) are transported Archimedes spirals (8) connected by means of driving elements, for example, driving rods (13) and driving pins (27), with the nearest higher with an inner plate (6, 7), optionally directly with the housing (4, 5) to which the nearest higher outer or inner plate (6, 7) is attached, and further upstream of the highest inner plate (7) is a graphite orifice (18) and an unreacted fluorine exhaust gas outlet (18), while a fluorocarbon outlet (20) together with a supply line (21) for a mixture of fresh fluorine and diluent gas is located below the lowest inner plate (7) .

Device according to claim 1, characterized in that the conduit (21) for supplying the mixture of fresh fluorine and diluent gas flows into an enclosed central space (23) defined both by the inner housing (5) of the installation and by the highest solid inner plate (7). and the lowest «

an inner plate (7) provided with a central opening (24).

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the outer casing (4) of the installation is connected to the gear (9) with the internal toothing, while the inner casing (5) of the installation with the gear (10) with the external toothing, the gearing of both wheels (9, 10) engages a pinion (11) connected to an electric motor with a gearbox (12).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that heating strips (28) are arranged one above the other on the outer wall of the vessel (1).

Device according to Claims 1 to 4, characterized in that at least one vibrator (29) is attached to the outer wall of the container (1).