Способ получения полисульфидов натрия

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИСУЛЬФИДОВ НАТРИЯ путем взаимодействия предварительно диспергированного расплавленного натрия с элементарной серой при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса, расплав натрия с температурой 120-200°С вводят со скоростью 0,01-0,03 мл/с в расплав серы с температурой 250-3500°С. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что серу предварительно нагревают в среде инертного газа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И).

3(so С 01 В 17 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3608188/23-26 (22) 17.06.83 (46) 15.12.84. Бюл. № 46 (72) В. Ф. Зинченко, О. Н. Мустяца, В. А. Душейко, А. А. Великанов, А. И. Родионов и И. И. Грудянов (71) Киевский автомобильно-дорожный ин ститут им. 60-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 661.249.29 (088.8) (56) 1. Некрасов Б. В. Основы общей химии. Т. 1, М., «Химия», 1970, с. 37.

2. Electrochimica Acta, 1973, ч. 18, № 10, р. 719 — 726 (прототип) . (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИСУЛЬФИДОВ НАТРИЯ путем взаимодействия предварительно диспергированного расплавленного натрия с элементарной серой при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса, расплав натрия с температурой 120 — 200 С вводят со скоростью 0,01 — 0,03 мл/с в расплав серы с температурой 250 — 3500 С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что серу предварительно нагревают в среде инертного газа.

1129186

55

Изобретение относится к неорганическому синтезу сульфидных материалов, предназначенных для использования в качестве катодных материалов во вторичных источниках тока, в частности к способу получения полисульфидов натрия.

Известен способ получения полисульфидов натрия путем сплавления сульфида натрия с серой (1).

Недостатки способа вЂ, низкая скорость взаимодействия компонентов и недостаточно высокая чистота получаемых соединений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения полисульфидов натрия, включающий прямое взаимодействие элементарных натрия и серы при повышенных температурах. Согласно известному способу натрий расплавляют в органическом растворителе (бензол, толуол), нагреванием последнего до кипения. После чего расплавленный металл с помощью мешалки диспергируют на мелкис капли и добавляют к нему небольшими порциями серу. Полученный продукт освобождают от растворителя отгонкой под вакуумом, фильтруют в расплавленном состоянии через стеклянный фильтр и снова переплавляют. Весь процесс занимает 20 — 30 ч (2).

Недостатками способа являются длительность процесса и сложность его за счет большого числа операций, использование токсичных и взрывоопасных растворителей.

Цель изобретения — интенсификация и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения полисульфидов натрия путем взаимодействия предварительно диспергированного расплавленного натрия с элементарной серой при повышенной температуре, расплав натрия с температурой 120 †2 С вводят со скоростью

0,01 — 0,03 мл/с в раен., «серы с температурой 250 — 350 С.

Серу предварительно нагревают в среде инертного газа.

Нижний предел нагрева нагрия до 120 С обусловлен необходимостью гарантированного поддержания температуры натрия вышего его точки плавления (98 С), а верхний — 200 С, необходимостью предотвращения взаимодействпя натрия с кварцевым стеклом, в котором он содержится, и последующего разрушения делительного устройства. Нижний предел нагрева расплавленной серы до 250 С обусловлен тем, что при более низких температурах сера обладает значительно более высокой вязкостью, что препятствует интенсивному перемешиванию при реакции, я значит, снижает скорость процесса. Кроме того, при более низких температурах образующийся полисульфид может находиться в твердом состоянии, что приводит к неравномерности состава про5

Зо

40 дукта. Верхний предел нагрева расплавленной серы до 350 С обусловлен тем, что при более высоких температурах резко возрастает упругость паров серы, а следовательно, скорость ее испарения. Это приводит к частичным потерям серы, нестабильности состава продукта, а также к возможной блокировке делительного устройства образующимся сульфидом натрия.

Скорость введения жидкого натрия по нижнему пределу (0,01 мл/с) ограничена необходимостью достаточно интенсивного протекания процесса взаимодействия реагентов с тем, чтобы значительная часть тепла, выделяющегося при реакции, утилизировалась с целью поддержания рабочей .температуры в зоне реакции. Скорость введения натрия по верхнему пределу (0,03 мл/с) выбирают, исходя из того, что при превышении указанной скорости процесс начинает идти столь интенсивно, что это приводит к перегреву зоны реакции свыше 350 С, а также к значительным локальным перегревам, что приводит к выбросу части непрореагировавшего натрия из зоны реакции на стенки реактора.

Взаимодействие натрия с серой при 250350 С позволяет получать полисульфид натрия в расплавленном состоянии, что позволяет избежать блокировки капель натрия твердым продуктом и значительно увеличить скорость реакции взаимодействия, а значи г и интенсивность всего процесса.

Введение расплавленного натрия через делительное устройство позволяет очищать его от примесей окислов и гидроокисей, которые всегда имеются на его поверхности, а следовательно, получать полисульфид более высокой степени чистоты. Этому способствует и отсутствие в предлагаемом способе органического растворителя, поскольку полисульфид натрия получается свободным от продуктов взаимодействия натрия с растворителем, в частности углерода; карбидов натрия и др. Кроме того, уменьшаются загрязнение окружающей среды токсичными органическими растворителями и взрывоопасность производства.

Предлагаемый способ осуществляется на установке, включающей делительное устройство из кварцевого стекла с затвором для дозирования жидкого натрия. Делительное устройство с помощью перехо.",ной кварцевой трубы и ре«пновой пробки единяется с реактором из кварцевого стекла, в который помещается стакан из кварцевого стекла с серой. Нагрев системы осуществляют с помощью двухсекционной электрической печи с авт номной регулировкой силы тока в каждой из секций.

Пример 1. В делительное устройство высотой 250 мм и диаметром 45 мм с капилляром, внутренним диаметром до 1 мм, загружают 46 г натрия, а в нижний реактор

1129186

Составитель Б. Нирша

Редактор Т. Парфенова Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Тираж 463 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (стакан высотой 200 мм и диаметром 45 мм)

96 г серы. Реактор и делительное устройство вакуумируют, заполняют аргоном, помещают в электрическую двухсекционную печь. Реактор с серой в стакане нагревают до 250 С, делительное устройство с натрием — до 120 С. С помощью затвора и системы прокачки расплавленный натрий продавливают в жидкую серу со скоростью

0,01 мл/с. Момент реакции фиксируют по яркой вспышке в нижней части реактора.

Процесс проводят в течение 1,5 ч. После окончания синтеза реактор извлекают из печи и охлаждают до комнатной температуры без принудительного охлаждения. После охлаждения разъединяют делительное устройство и реактор, извлекают стакан с полисульфидом. Масса полученного продукта составляет 140 г. Он представляет собой плавленную массу равномерного желтого цвета, без вкраплений; весьма хрупок, легко раскалывается при ударе на куски

20 неодинаковых размеров и формы. Обладает запахом сероводорода, весьма гигроскопичен. Пример 2. Процесс производят в той же последовательности, что и в примере 1. Загружают в делительное устройство около

46 г натрия и в стакан — 96 г серы, затем делительное устройство нагревают до 200 С, а реактор с серой — до 350 С. Расплавленный натрий со скоростью 0,03 мл/с пропускают в жидкую серу. Процесс продолжается в течение 30 мин. Полученный продукт массой в 130 r, в целом, аналогичен описанному в примере 1, но несколько менее хрупок.

Пример 8. Процесс производят в той же последовательности, что и в примере 1.

Загружают в делительное устройство 46 г натрия и в стакан — 96 г серы, затем делительное устройство нагревают до 160 С, а реактор с серой — до 300 С. Расплавленный натрий пропускают со, скоростью

0,02 мл/с в. жидкую серу. Процесс продолжается в течение 1 ч. Полученный продукт массой в 136 г в целом, аналогичен описанному в примере,1.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс получения полисульфидов натрия за счет снижения времени проведения процесса с 20—

30 до 0,5 — 1,5 ч.