Катализатор для фторирования металлов и их окислов Советский патент 1980 года по МПК B01J27/12 B01J23/72 B01J23/74 B01J23/34 C01B9/08 

Изобретение относится к области производст ва катализаторов реакций фторирования, находящих применение, в частности, при получении фторидов редких металлов. Известно применение фторидов переходных металлов в качестве катализаторов реакций фторирования орг ических соединений - AgF, AgFj, МпРз, FeFa, Cof-i 1, инертных газовCoFa, NiF 2. Ближайшим решением поставленной задачи является катализатор для фторирования редких металлов, их окислов и низших фторидов на основе дифторида переходного металла CuFj, CoFi, NiFj 3. Недостатком известного катализатора являет ся относительно низкая эффективность - скорость фторирования составляет (1,07-45,5) -Ш мин м Целью изобретения является повышение активности катализатора. Указанная цель достигается катализатором на основе дифторида переходного металла, в качестве которого катализатор содержит твердый раствор или спек двух дифторидов металлов, выбранных из группы, содержащей медь, кобальт, никель и марганец, при их соогношении (1-4):(4-1). Катализатор по изобретению облапает высокой активностью - скорость фторирования составляет (27,1-162)10 м Получение катализаторов. Пример 1. Катализатор на основе, дифторида меди и дифторида кобальта. Дифторид меди и дифторид кобальта получают соответственно из CuCf22H2O и СоСЬбНгО нагрев1анием от 400 до 500° С в токе фтопистого водорода в течение 3 ч. Из полученных дифторидов готовят смесь с весовым соотношением компонентов 1:1 и 4:1. Спекание проводят в токе аргона при 700°С в течение 8ч. Подъем и снижение температуры осуществляют постепенно в течение 2 ч. Полученный катализатор тщательно растирают в агатовой ступке. Удельную поверхность катализатора (Зуд). измеряют по адсорбции азота, методом БЭТ. (Зуд.{1:ч) 077 Syд(4:) 0,74 . , Пример 2. Катализатор на основе дифгорнда никеля и дифторида кобальта. 3 Дифторид никеля получают из NiCl2 нагрева нием при 600° С в токе фтористого водорода в течение 4 ч. Готовят смесь дифторида никеля и дифторкда кобальта (приготовление см. пример 1, с весовым соотношением компонентов 1:1. Спекание проводят как в примере 1, Зуд. 0,50 м/г. Пример 3. Катализатор на основе дифторида никеля и дифторида марганца. Дифторид марганца получают из MnCU иагр ванием от 400 до 500° С в токе фтористого во дорода в течение 2ч. Готовят смесь дифторида никеля и дифторида марганца с весовым соотношением компонентов 1:1. Спекание проводят, как б примере 1, Зуд 0,35 . Пример 4. Катализатор на основе дифторида иикеля и дифторида меди. Для приготовления катализатора используют готовый твердый раствор никеля и меди с весовым соотношением компонентов 1:1, 1:4 и 4:1. Его тщательно измельчают, окисляют в пла мени кислородной горелки и нагревают от 400 ДО 500 С в токе элементарного фтора в течение 4 ч, ) 0,16 8уд(..,18м yati-O, ,у 0,15 м V( . Испытание каталитической активности. Эксперименты по исследованию каталитической активности проводят гравиметрическим ме тодом с помощью вертикального обогреваемого реактора и торзиониых весов ВТ-200. Вес наве ки составляет 60 мг. Температуру реактора в течаше опыта поддерживают постоянной при фторировании WOs-265С, при фторировании хрома - 340°С. Фторирование проводят элементарным фтором (при давлении около 1 атм

Скорость реакций каталитического фторирования 2 Фтор получают электролигическим разложением ((тористого водорода в среде трифторида калия и очищают в колонках с гранулированным фторидом натрия. В опытах по каталитическому фторированию весовое соотношение WOs : катализатор составляет 2:1, а весовое соотношение Сг : катализатор 1:1. Скорость реакции каталитического фторирова1ШЯ рассчитывают по формуле . где W - удельная скорость каталитической реакции фторирования, мин « м ; а - степень превращения; т - время достижения степени превращения а, мин; Syn удельная поверхность катализатора, / m - масса катализатора, г. Скорость реакций фторирования в присутствии катализатора, содержащего в виде твердого раствора или спека два дифторида переходных металлов при их соотношении от 1:1 до 1:4 (4:1), значительно вьпие, чем скорость реакции в присутствии иидивидуальных дифторидов переходных металлов. Более высокая скорость реакций фторирования позволяет существенно интенсифицировать процессы фторирования, снизить себестоимость продуктов фторирования, в частности, при производстве фторидов редких металлов, а также позволяет проводить реакции фторирования при более низких температурах, что обеспечивает снижение коррозии аппаратуры. Ползченные величины скорости реакций каталитического фторирования приведены в таблице.

Си Fa CoFj Сир2-Сор2 1:1, спек

4,0

340

27,1 340

5 7091626

Формул а изобретенияi. Kennedy Я. С., Cady G. Н. Реакция карбо.

Катализатор для фторирования металлов инилфторида с фтором в присутствии различных

их окислов на основе дифторида переходногофторидов как катализаторов. - 3. Flnorine

металла, отличающийся тем, что, с целыеChem., 3, N 1, 1973, с. 41-54,

повышения активности катализатора, в качестве дифторида переходного металла он содер-2. Davis В. Н., Wishlade.J. L., Emmett P. Н. жит тверДБШ раствор или спек двух дифтори-Реакция ксенона и фтора с образованием фторидов металлов, выбранных из группы, содержа-дов ксенона. -I. Catalysis, 10, N 3, 1968, щей медь, кобальт, никель и марганец, прис.. 266-271. их соотнощении (1-4): (4-1).ю 3. Ягодки Г. А. к др. Каталитический синтез

Источники информации,пентафторида хрома. Поступила в редакцию

принятые во внимание при экспертизе06.07.77 (прототип).