DE490077C - Herstellung von Natrium- und Kaliumhydrid - Google Patents

Description

• Herstellung von Natrium- und Kaliumhydrid Wie bekannt, sind Bildungsmöglichkeiten und thermisches Verhalten der Hydride des Natriums und Kaliums völlig von denen des Lithiums sowie der Erdalkalimetalle verschieden (s. z. B. Gmelin, Handbuch der anorganischen Chemie, 1927, S. 237). Während sich die Hydride des Natriums und Kaliums nur äußerst langsam bilden, vollzieht sich die Reaktion zwischen Wasserstoff und den Erdalkalimetallen bzw. Lithium sehr stürmisch und schnell, so daß die Gewinnung reiner Hydride bei der letzteren Klasse sehr leicht gelingt, wo hingegen die Herstellung von Hydriden des Natriums und Kaliums in betriebsmäßig technischem Maßstabe nach den bisher bekannten Methoden nicht möglich war.
• Für die Herstellung von Calciumhydrid ist z. B. durch die Patentschriften 311987 und 34611g ein Verfahren bekannt, welches darin besteht, daß Calciumoxyd oder andere geeignete Kalkverbindungen im elektrischen Flammenbogen unter Zuführung von Wasserstoff und Absaugung der entstehenden Nebenprodukte geschmolzen werden und das gebildete Calciumhydrid in einer Wasserstoffatmosphäre abgekühlt wird.
• Nach anderen Verfahren zur Herstellung von Hydriden der Alkalien oder Erdalkalien oder seltenen Erden ist vorgeschlagen worden, von entsprechenden Metallsalzen, z. B. Calciumchlorid, Calciumfluorid u. dgl., oder von den entsprechenden Aziden auszugehen. Bei dem ersteren Verfahren (Patentschrift 191595) sollen Hydride aus Metallsalzen mit Hilfe von Wasserstoff derart hergestellt werden, daß eine das Hydrid bildende metallenthaltende Legierung in geschmolzenem Zustand mit Wasserstoff in Berührung gebracht wird, während gleichzeitig die gleiche Menge des als Hydrid austretenden Metalls durch Elektrolyse entsprechender Metallsalze der Legierung wieder zugeführt wird. Bei dem letzteren Verfahren (Patentschrift 417 5o8) sollen Hydride derart erhalten werden, daß Azide der Alkalien, Erdalkalien oder alkalische Erden im Wasserstoffstrom gegebenenfalls unter Verwendung aktivierten Wasserstoffs erhitzt werden.
• Es ist auch schon vorgeschlagen und versucht worden, Alkali- und Erdalkalimetalle direkt in geschmolzenem Zustand mit gasförmigem Wasserstoff zu Hydriden zu vereinigen. So ist man z. B. für die Herstellung von Lithiumhydrid aus metallischem Lithium derart vorgegangen, metallisches Lithium im Eisenschiffchen im Wasserstoffstrom auf Rotglut zu erhitzen (Gm elin, Handbuch der anorganischen Chemie, 1927, S. 7x). Weiterhin hat man wegen der bei höheren Temperaturen auftretenden Schwierigkeiten versucht, bei niedrigen Temperaturen unter Benutzung fein verteilten Lithiummetalls von großer Reaktionsfähigkeit zu arbeiten, wie es sich aus dem beim Lösen von Ammoniak entstehenden Hexaminmetall durch Absaugen von Ammoniak abscheidet. Das so vorbereitete Metall reagierte indessen bei Zimmertemperatur nicht mit Wasserstoff (Gmelin, Handbuch der anorganischen Chemie, 1927. S. 72).
• Für die Verarbeitung des Natriums und Kaliums zu Hydriden bereiteten die bisher dabei verwandten Methoden solche Schwierigkeiten, daß eine fabrikmäßige Herstellung solcher Art bisher überhaupt noch nicht in die Wege geleitet werden konnte. Über die Bildung und Darstellung von Natrium- und Kaliumhydrid aus den entsprechenden Metallen wird im Gmelin, Handbuch der anorganischen Chemie, S. 237 ausgeführt, daß Natrium und Kalium noch am günstigsten in Dampfform mit Wasserstoff bei etwa 35o° C reagierten.
• Gemäß vorliegender Erfindung wurde in überraschender Weise festgestellt, daß es entgegen den bisher allgemein angenommenen und bestehenden Schwierigkeiten in einfachster Weise und technisch betriebsmäßigem Maßstab möglich ist, Natrium- und Kaliumhydrid direkt aus den Metallen herzustellen. Dabei ist es keineswegs erforderlich, die Metalle in Dampfformüberzuführen, sondern man arbeitet vielmehr in glatt verlaufender Reaktion und unter Erzielung hoher Ausbeutung in sehr viel einfacherer Weise gemäß der Erfindung derart, daß man die Alkali metalle z. B. mit Hilfe von Verdünnungsmitteln, wie Kochsalz, Soda o. dgl., oder z. B. durch einfachesZerstäuben in fein verteilten Zustand überführt und sie in diesem Zustande der Einwirkung von Wasserstoff beihöheren Temperaturen unterwirft.
• Der Wasserstoff kann hierbei unverdünnt oder auch in Gegenwart von Fremdgasen oder Dämpfen, sofern die letzteren die Reaktion nicht stören, angewendet werden. Die Reaktionsgase oder -gemische können auch dazu verwendet werden, die erforderliche Wärme ganz oder zum Teil zuzuführen, z. B. dadurch, daß man sie in erhitztem Zustand in die Reaktionszone einführt. Die Anwesenheit von Feuchtigkeit ist zu vermeiden. Es empfiehlt sich daher, die in den Reaktionsraum einzuführenden Gase gegebenenfalls vorher zu trocknen.
• Die Überführung des Alkalimetalls in fein verteilte Form kann, wie oben bereits angedeutet, z. B. durch Versprühen erfolgen, z. B. derart, daß man das Alkalimetall mit Hilfe an sich bekannter Mittel versprüht oder zerstäubt in die auf geeigneter Temperatur gehaltene Wasserstoffatmosphäre einführt. Als Mittel zum Versprühen kann man vorteilhaft Wasserstoff selbst, gegebenenfalls auch inerte Gase oder Dämpfe oder Mischungen von Wasserstoff und inerten Gasen oder Dämpfen benutzen.
• Weiterhin kann man z. B. auch derart verfahren, daß festes Alkalimetall, z, B. durch Vermahlen in Gegenwart geeigneter inerter Verdünnungsmittel, in den gewünschten Zustand feiner'Verteilung gebracht wird. Unter anderem kann man z. B. Kohle, z. B. Holzkohle, oder Metallpulver, z. B. Eisenpulver, oder geeignete Salze, z. B. Alkalichlorid, Alkalicarbonat, als Verdünnungsmittel verwenden. Bei Verwendung des Alkalimetalls in fein verteiltem Zustand vollzieht sich die Reaktion bereits bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen, z. B. solchen oberhalb 18o°. Die hauptsächlich in Betracht kommenden Arbeitstemperaturen dürften z. B. bei Zoo bis 25o° liegen; man kann aber auch in gegebenen Fällen höhere Temperaturen anwenden. Zur praktischen Durchführung des Verfahrens kann man z. B. so vorgehen, daß das Natriummetall zusammen mit dem Verdünnungsmittel in geeigneten Zerkleinerungsvorrichtungen; - z: B. -Kugelmühlen, vermahlen und daß das Metall in verteiltem Zustand enthaltende Mischgut bei Reaktionstemperaturen mit Wasserstoff behandelt wird. Die Zuführung des Wasserstoffes kann dabei bereits während des Mahlvorganges erfolgen.
• Weiterhin kann man zwecks Überführung des Alkalimetalls in den gewünschten Zustand der Verteilung z. B. auch so vorgehen, daß man geschmolzenes Alkalimetall mit geeigneten festen Verdünnungsmitteln mischt, wobei Schmelzvorgänge und Mischung miteinander vereinigt werden können, z. B. deraft, daß das.Alkalimetall in fester Form zugeführt und der Mischvorgang bei Temperaturen vorgenommen wird, die oberhalb der Schmelztemperatur des Alkalimetalls liegen.
• Schließlich kann man. z. B. auch so arbeiten, daß man schmelzflüssiges Alkalimetall in versprühtem oder zerstäubtem Zustand in einen mit Verdünnungsmitteln beschickten Reaktionsraum einführt. Der Prozeß kann mit Vorteil auch kontinuierlich durchgeführt werden, z. B. derart, daß das Alkalimetall in das obere Ende eines auf Reaktionstemperatur gehaltenen, umlaufenden, mit Verdünnungsmitteln beschickten Rohres eingeführt wird. Der Wasserstoff wird hierbei zweckmäßig in das untere Ende des Rohres eingeleitet und dem Alkalimetall im Gegenstrom entgegengeführt. Durch passende Bemessung der Rohrlänge, der Fördergeschwindigkeit usw. kann man so arbeiten, daß das gesamte oben eingeführte Alkalimetall bis zum Verlassen des Rohres in Alkalihydrid übergeführt ist.
• Das Verdünnungsmittel kann zusammen mit dem Alkalimetall oder auch für- sich in .das obere Rohrende eingeführt werden. Das das Rohr verlassende Produkt stellt eine Mischung von Alkalihydrid mit dem Verdünnungsmittel dar. Derartige Mischungen können für manche Reaktionen. ohne weiteres verwendet werden. In gegebenen Fällen wird man das Verdünnungsmittel unter dem Gesichtswinkel der Weiterverwendung des Reaktionsproduktes auswählen.
• Man kann z. B. auch derart verfahren, daß man fremdartige Verdünnungsmittel nur für die Einleitung des Prozesses verwendet. Im weiteren Verlaufe des Prozesses wirkt dann das bereits erzeugte, in dem Reaktionsraum befindliche Alkallhydrid selbst als Verdünnungsmittel, so daß man auf die weitere Zufuhr fremdartiger Verdünnungsstoffe verzichten und, abgesehen von dem Anfangsstadium, reines Alkalihydrid als Reaktionsprodukt gewinnen kann.
• Die Erkenntnis der Anwendbarkeit von Alkalihydrid als Verdünnungsmittel für das Alkalimetall ermöglicht auch die Durchführung des Prozesses unter Verzicht auf die Mitwirkung anderer Verdünnungsmittel. Man kann z. B. auch von vornherein aus früheren Operationen stammendes Alkalihydrid als Verdünnungsmittel anwenden. Die Anwendbarkeit von Alkalihydrid als Verdünnungs- und Verteilungskörper für das Alkalimetall ist selbstverständlich nicht auf den Drehrohrofenbetrieb beschränkt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Herstellung von Natrium-und Kaliumhydrid durch Behandeln der entsprechenden Alkalimetalle mit Wasserstoff bei höheren Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetall im Zustand feiner Verteilung der Einwirkung des Wasserstoffs unterworfen wird, vorzugsweise derart, daß in Gegenwart von Verdünnungsmitteln, wie z. B. Alkalichlorid, Alkalicarbonat, gearbeitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß Alkalihydrid selbst als Verdünnungsmittel verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in einem auf Reaktionstemperaturen gehaltenen Drehrohr durchgeführt wird, wobei Alkalihydrid unverdünnt oder verdünnt in kontinuierlichem Betrieb gewonnen werden kann.