DE3246107C2

DE3246107C2 - Verfahren zur sicheren Herstellung von Graphitfluorid

Info

Publication number: DE3246107C2
Application number: DE3246107A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Kita; Shiro Moroi; Hisaji Nakano; Akira Ube Sakanoue
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1981-12-17
Filing date: 1982-12-13
Publication date: 1985-11-14
Also published as: JPS58110410A; JPS6041604B2; IT8224835A0; FR2518521B1; US4590316A; FR2518521A1; DE3246107A1; IT8224835A1; GB2111472B; IT1155432B; GB2111472A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Graphitfluorid, wie z.B. (CF) ↓n oder (C ↓2F) ↓n, durch heterogene direkte Umsetzung eines Kohlenstoffmaterials, wie z.B. Graphit oder Petrolkoks, mit Fluorgas bei etwa 200 bis 550 ° C. In der Gasphase des Reaktionssystems wird die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe mit mehr als vier Kohlenstoffatomen, die durch Nebenreaktionen gebildet werden, so gesteuert, daß sie nicht über 3 Vol.-% ansteigt, z.B. durch Kondensation oder katalytische Zersetzung wenigstens eines Teils der höheren Fluorkohlenstoffe in dem Gas, das aus der Reaktionskammer für eine Rezirkulation fließt. Solch eine Steuerung ist äußerst wirksam zur Verhinderung einer schnellen und stürmischen Zersetzung des Graphitfluorids, das in der festen Phase des Reaktionssystems vorliegt, wobei diese Zersetzung durch eine plötzliche Zersetzung der höheren Fluorkohlenstoffe in dem Reaktionssystem zu niedrigeren Fluorkohlenstoffen hervorgerufen wird.

Description

In der Praxis Finden jedoch Nebenreaktionen statt wenn die Reaktion nach Gleichung (1) fortschreitet Die Nebenreaktionen werden durch die folgenden Gleichungen wiedergegeben:

C-I-F₂-CF₄₁C₂F₆₁USw.

— C+CF₄, C₂F₆, usw.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Graphitfluorid der Formel (CFx)_n, wobei 0 < χ < 13 ist, durch heterogene direkte Umsetzung von einem festen Kohlenstoffmaterial und einem Fluorgas enthaltendem Gas bei 200 bis 550⁰C. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Verbesserung bezüglich der Sicherheit und Reproduzierbarkeit dieser Umsetzung.

Graphitfluorid der chemischen Zusammensetzung (CF)_n ist eine beständige feste Verbindung, die durch heterogene direkte Umsetzung von Kohlenstoff und Fluorgas hergestellt werden kann. Wie bekannt, hat diese Verbindung eine sehr niedrige Oberflächenenergie und wird in verschiedenen Industriezweigen als überlegenes Material für Schmiermittel, wasser- und ölabweisende Mittel, Anti-Benetzungsmittel, Mittel gegen Verschmutzung, Aktivierungsmittel für bestimmte Elektrolysezellen usw. geschätzt. Neuerdings hat auch ein anderes Graphitfluorid der Formel (C₂F)_n großes und wachsendes Interesse unter im allgemeinen ähnlichen Gesichtspunkten gefunden. Da die Nachfrage nach solchen Graphitfluoriden stark angestiegen ist, ist es wichtig geworden, ein industriell anwendbares und günstiges Verfahren für die Herstellung von Graphitfluoriden im großen Maßstab zu entwickeln.

Die Reaktion von Gleichung (3) ist die Zersetzung des durch die gewünschte Reaktion (1) gebildeten Graphitfluorids. Da die Reaktionen (1) und (2) beide exotherm sind, ist die Ansammlung der Bildtnigswänne von Graphitfluorid durch die Reaktion (1), noch erhöht durch die Wärme der Reaktion (2), in der Mischung des gebildeten Graphitfluorids und des nicht umgesetzten Teils des Kohlenstoffmaterials und der daraus resultierende Temperaturanstieg über die Zersetzungstemperatur des Graphitfluorids vermutlich der Grund für die Reaktion (Γ). In vielen Fällen wird die Zersetzungsreaktion (3) in einer kurzen Zeit mit der Bildung einer großen Menge an Wärme und großen Mengen an gasförmigen Fluorkohlenstoffen stark beschleunigt und führt zu einer explosionsartig schnellen und heftigen Zersetzung des gesamten Graphitfluorids in dem Reaktionssystern. In solchen Fällen ist es unmöglich, das gewünschte Produkt Graphitfluorid zu erhalten. Darüber hinaus wird manchmal das Reaktionsgefäß durch die explosionsartige Zersetzung des Graphitfluorids stark beschädigt

Basierend auf der oben stehenden Vermutung ist versucht worden, die Zersetzungsreaktion nach Gleichung

(3) dadurch zu verhindern, indem man die Wärmestauung in der festen Phase des Reaktionssystems nach Gleichung (1) verhindert. Die diesbezüglichen Vorschläge bestehen z. B. darin, das Fluorgas für die Reaktion der Gleichung (1) mit einem bestimmten Gas, z. B. CF₄, zu verdünnen, um die Geschwindigkeit der Reaktion (1) zu erniedrigen und die Nebenreaktion (3) zu unterdrükken, die Reaktionstemperatur zu begrenzen und einen mehrstufigen Fluorierungsapparat zu verwenden.

Es ist jedoch von der Anmelderin erkannt worden, daß die beinahe augenblickliche Zersetzung des gebildeten Graphitfltiorids oft sogar dann stattfindet, wenn die Reaktionswärme wirksam verteilt wird, so daß die Temperatur der festen Phase des Reaktionssystems einen geringen Anstieg zeigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die gewünschte Reaktion zu Ende geführt werden kann, ohne daß eine signifikante Zersetzung des gebildeten Graphitfluorids auftritt.

Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe mit mehr als vier Kohlenstoffatomen in der Gasphase des Reaktionssystems so gesteuert wird, daß die Gesamtkonzentra- tion der höheren Fluorkohlenstoffe nicht über 3 Vol.-°/o ansteigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung von (CF)_n oder (C₂F)_n geeignet.

Graphitfluorids in industriellem Maßstab, indem man eine einfach durchzuführende Modifikation bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Graphitfluorid durch heterogene direkte Umsetzung von festem Kohlenstoff und Fluorgas vornimmt.

In der Praxis der vorliegenden Erfindung kann die erforderliche Steuerung der Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe (die mehr als vier Kohlenstoffatome haben) in der Gasphase des Reaktionssy-

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung, daß die Bildung von Graphitfluorid durch die Umsetzung nach Gleichung (1) praktisch immer begleitet ist
durch die Bildung einiger höherer Fluorkohlenstoffe
durch Nebenreaktionen nach Gleichung (2), und daß die
Anwesenheit beträchtlicher Mengen höherer Fluorkohlenstoffe, insbesondere derjenigen mit mehr als vier
Kohlenstoffatomen, in der Gasphase des Reaktionssystems ein wichtiger Grund für die häufig beobachtete

schnelle Zersetzung des Graphitfluorids in der festen io stems in verschiedener Weise durchgeführt werden.

Phase des Reaktionssystems ist Wenn z. B. das Fluorgas oder das verdünnte Fluorgas in

Die experimentellen Untersuchungen ergaben, daß dem Reaktionsgefäß zur Herstellung des Graphitfluo-

die Produkte der Nebenreaktionen nach Gleichung (2) rids zirkuliert, ist es möglich, die Konzentration der hö-

nicht auf niedere Fluorkohlenstoffe, wie CF₄ und C₂F₆, heren Fluorkohlenstoffe, die einen relativ hohen Siedebeschränkt sind, sondern verschiedene Arten höherer 15 pankt haben, wirksam zu erniedrigen, indem man das

Fluorkohlenstoffe einschließen, wobei einige von ihnen aus der Reaktionskammer ausfließende Gas durch eine

mehr als zehn Kohlenstoffatome aufweisen. Durch Ana- Falle leitet, die an einem geeigneten Ort in dem Gas-

lysen wurde die Bildung der folgenden Fluorkohlenstof- kreislauf vorgesehen ist und zur Kondensation der hö-

fe bestätigt: CF₄, C₂F₆, C₃F₈, C₄F₁₀, C₅Fi₀, C₅Fi₂, QFi₂₁ heren Fluorkohlenstoffe gekühlt wird, indem z. B. Me-CeFj₄, C7FH, Qj'f-16, CeFi₆, CeFje, C9F18, CgF₂₀, CiOF₂₀, 20 thanol und Trockeneis verwendet werden. Es ist auch

Ci_Or₂₂, Ci it-₂₂, CiIF₂₄₁Ci₂F₂₄UnOCi₂FJe- möglich, die Konzentration der höheren Fluorkohlen-

Die Existenz höherer Fluorkohlenstoffe, insbesonde- stoffe in dem Gas durch Verwendung eines Katalysare derjenigen mit fünf und mehr Kohlenstoffatomen, in tors, wie z. B. eines bestimmten Metallfluorids wie CoF₃ dem Gas in dem Reaktionsgefäß ist eine unerwartete oder FeF₃, zu erniedrigen, der eine alimähliche und mil-Tatsache, da im Fluorgas die Zersetzung solcher höhe- 25 de Zersetzung der höheren Fluorkohlenstoffe zu niedrirer Fluorkohlenstoffe in niedriger? Fluorkohlenstoffe, geren Fluorkohlenstoffen bewirkt. Wenn das Fluorgas

ausgedrückt durch CF₄, ein thermodynamisch möglicher Weg ist So beträgt z. B. bei der Reaktion der folgenden Gleichung (4) die Änderung in der freien Energie AG -150,8 Kcal/mol (300° C).

C₂F₆+F₂-2CF₄

oder das verdünnte Fiuorgas in der Reaktionskammer zur Herstellung des Graphitfluorids eingeschlossen gehalten wird, ohne daß eine Kreislaufführung des Gases 30 vorgesehen ist ist es möglich, die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe in dem Gas dadurch zu steuern, daß man einen Teil des Gases aus der Reaktionskammer mit fortschreitender Reaktion entweder kontinuierlich oder in geeigneten Intervallen allmählich ausströmen läßt

Unter den üblichen bei der Hersteilung von Graphiifluorid durch Umsetzung von festem Kohlenstoff und Fluorgas, das mit einem geeigneten Gas verdünnt sein kann, verwendeten Reaktionsbedingungen, kann die er

Wegen dieser Tatsache wurde angenommen, daß die
im Fluorgas existierenden höheren Fluorkohlenstoffe 35
im metastabilen Zustand vorliegen und daher leicht zu
niederen Fluorkohlenstoffen zersetzt werden bei Zuführung von Energie in bestimmter Form, wie z. B. Hitze, Rühren oder Schütteln oder mechanische Erschütterung, oder beim Kontakt mit einem katalytisch aktiven 40 findungsgemäße Aufgabe dadurch "gelöst werden.daß Fluorid, wie z. B. CoF₃ oder FeF₃. Die anschließend die Konzentration der höheren Fluorkohlenstoffe mit durchgeführten experimentellen Untersuchungen bestätigten, daß diese Vermutung richtig war. Darüber
hinaus wurde gefunden, daß, wenn die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe mit mehr als vier 45
Kohlenstoffatomen in der Gasphase des Reaktionssystems nach Gleichung (1) über 3 Vol.-% liegt, sogar eine
kleine Erschütterung der Gasphase eine explosionsartig
schnelle Zersetzung solcher höherer Fluorkohlenstoffe
in niedrigere Fluorkohlenstoffe, meist CF₄, bewirkt, daß 50
die Neigung zur Zersetzung der höheren Fluorkohlenstoffe unverändert bleibt, selbst wenn ein verdünntes
Fluorgas für die Reaktion nach Gleichung (1) verwendet
wird, und daß die durch die schnelle Zersetzung der

höheren Fluorkohlenstoffe freigesetzte Energie die Zer- 55 möglich gehalten wird, und daher ist es bevorzugt, erfinsetzung der gesamten Menge des in der freien Phase des dungsgemäß die Steuerung so vorzunehmen, daß die Reaktionssystems vorliegenden Graphitfluorids indu- Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe in ziert. dem Gas nicht über 1 Vol.-% steigt.

Mit anderen Worten ausgedrückt, wurde gefunden Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist

und bestätigt, daß die plötzliche Zersetzung des Gra- 6Q auf jedes der üblichen Verfahren zur Herstellung von phitfluorids während der Herstellung des Graphitfluo- Graphitfluorid, sei es, daß es sich um absatzweise Ver

mehr als vier Kohlenstoffatomen, die in der Gasphase des Reaktionssystems anwesend sind, so erniedrigt wird, daß die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe in dem Gas nicht über 3 Vol.-% steigt. Im Hinblick auf die Tatsache, daß die Explosionsgrenze und der Explosionsbereich der höheren Fluorkohlenstoffe in der Gasphase des Reiktionssystems, wie es bei vielen anderen brennbaren Gasen üblich ist, in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, einschließlich der Gastemperatur und der Konzentration des ebenfalls anwesenden gasförmigen Fluors, veränderlich sind, ist es wünschenswert, daß die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe in dem Reaktionsgas so niedrig wie

rids unter Verwendung der Umsetzung nach Gleichung (1) sicher verhindert werden kann, indem man eine bestimmte Maßnahme ergreift, mit der man verhindert, daü die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlcnstoffc in der Gasphase des Reakticnssystems über 3 Vol.-% steigt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die zuverlässige und sichere Herstellung eines gewünschten

fahren oder um kontinuierliche Verfahren handelt, anwendbar.

Für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Ver-

65 fahren besteht keine besondere Begrenzung bezüglich der Art oder des Typs des Kohlenstoffmaterials, und es kann entweder amorpher oder kristalliner Kohlenstoff verwendet werden. Natürlicher Graphit, synthetischer

Graphit, Petrolkoks, Ruß und Aktivkohle können als typische Beispiele von anwendbaren Kohlenstoffmaterialien genannt werden. Bezüglich der physikalischen Form des Kohlenstoffmaterials ist lediglich erforderlich, daß das Kohlenstoffmaterial in relativ kleine Stücke, üblicherweise in Stücke kleiner als etwa 10 mm oder in noch kleinere Teilchen, geteilt sein sollte.

Es ist möglich, praktisch reines Fluorgas beliebigen Ursprungs zu verwenden. Es ist jedoch bevorzugt für die Steuerung der Geschwindigkeit der Reaktion ein verdünntes Fluorgas zu verwenden, das z. B. 30 bis 50% eines bezüglich des Kohlenstoffmaterials inaktiven Gases, wie z. B. Stickstoff oder Helium, enthält

Die Reaktionstemperatur kann innerhalb des Bereiches von 200 bis 550⁰C verschieden hoch festgesetzt sein in Abhängigkeit von der Art und der physikalischen Form des KohlenstoffmateriaJs und auch in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des zu bildenden Graphitfluorids. Falls erwünscht, kann das in dem Reaktionsgefäß gebildete Graphitfluorid durch Erhöhung der Temperatur in dem Reaktionsgefäß bis zu etwa 60ö^cC nach Abschluß der Fiuorierungsreaktion kristallisiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert

Beispiel 1

Die Fluorierung von synthetischem Graphit wurde in einem Böden und Abteilungen aufweisenden Reaktor durchgeführt, der eine horizontal verlängerte zylindrische Außenwand aufwies, die mit einer Heizeinrichtung versehen war. Der Reaktor hatte einen inneren Durchmesser von 300 mm und eine Länge von 1000 mm. Im Inneren des Reaktors und mit Abstand zur zylindrischen Außenwand war ein Reaktionsgefäß angeordnet, das darin eine im senkrechter·. Querschnitt rechteckige Reaktionskammer abgrenzte. Die Seitenwände des inneren Reaktionsgefäßes waren mit Stützen versehen, um trogartige Materialbehälter zu tragen, die in die Reaktionskammer in drei Etagen übereinander eingesetzt waren. Der Reaktor war mit einer Umlaufleitung für das Gas versehen, die Kanäle und Ventilatoren aufwies, die so angeordnet waren, daß das Fluorgas durch den Zwischenraum zwischen der zylindrischen Außenwand und dem inneren Reaktionsgefäß, durch die entlang der drei Materia'ibehälter in der Reaktionskammer gebildeten Zwischenräume und durch einen äußeren Kanal zirkulieren zu lassen. Um die in dem Fluorgas, das aus der Reaktionskammer ausströmte, enthaltenen höheren Fluorkohlenstoffe zu entfernen, war ein Abscheider, bei dem Methanol und Trockeneis verwendet wurden, an dem äuberen Kanal in der Gasumlaufleitung vorgesehen.

Als Rohmaterial wurde 1 kg von granuliertem, synthetischem Graphit in jeden der drei schalenartigen Behälter gegeben, die in dem Reaktor eingesetzt waren. Ein verdünntes Fluorgas, das aus 60 Vol.-% nach einem üblichen Elektrolyse-Verfahren hergestelltem Fluorgas und 40 Vol.-% Stickstoffgas bestand, wurde in den Reaktor eingeführt und in der oben beschriebenen Weise mit einer beinahe konstanten Strömungsgeschwindigkeit von 20 1 pro Stunde im Kreislauf geführt, so daß ein Gasdruck in der Reaktionskammer von 1 atm aufrecht erhalten wurde. Unter Fortsetzung der Zirkulation des verdünnten Fluorsases wurde die Temperatur in der Reaktionskammer ROh bei 350 bis 400⁰C gehalten. Während dieser Zeit wurde kein wahrnehmbares Anzeichen für eine Zersetzung des Reaktionsproduktes von Graphit und Fluorgas festgestellt.

Als Ergebnis wurde der synthetische Graphit iri den drei Behältern zu Graphitfluorid (CaF)_n, das insgesamt 63 kg wog, fluoriert Während des Fluorierungsverfahrens wurde das aus der Reaktionskammer ausfließende Gas gaschromatografisch in geeigneten Intervallen untersucht, um die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe mit mehr als vier Kohlenstoffatomen in

ίο dem Gas zu messen. Es wurde gefunden, daß die Gesamtkonzentration solcher Fluorkohlenstoffe immer unter 0,5 VoL-°/o lag. Nach Beendigung des Fluorierungsverfahrens wurden etwa 20 g Fluorkohlenstoffe (meist C7 und Ce Fluorkohlenstoffe), die bei Raumtemperatur flüssig sind, neben einigen Fluorkohlenstoffen mit niedrigem Siedepunkt, wie z. B. C2F6, gefunden, die in dem obengenannten Abscheider in der Gasumlaufleitung aufgefangen worden waren.

Beispiel 2

unter Verwendung der Vorricntvng und des verdünnten Fluorgases, wie sie in Beispiel 1 beschrieben wurden, wurde der in Beispiel 1 verwendete synthetisehe Graphit bei 350 bis 400⁰C fluoriert In diesem Fall wurde jedoch die Gasumlaufieitung außer Betrieb gesetzt so daß das Fluorgas in dem Reaktor eingeschlossen war und in der Reaktionskammer stillstand.
Es wurde gefunden, daß die Konzentrationen der

3ü niedrigeren und höheren Fluorkohlenstoffe in dem Fluorgas in der Reaktionskammer mit Ablauf der Reaktionszeit anstiegen, und daß die höheren Fluorkohlenstoffe mit mehr als vier Kohlenstoffatomen mit einer Rate von etwa 7,5 χ 10—· Mol/h insgesamt gebildet wurden. Nach Ablauf von 20 h vom Beginn der Reaktion erreichte die Gesamtkonzentration dieser höheren

1 Vol.-%. Danach wurde ein Teil des Gases kontinuierlich aus dem Reaktor mit einer konstanten ui-d relativ niedrigen Geschwindigkeit von 30 ml/min aus dem Reaktor abgelassen, um dadurch die Gesamtkonzentration cer höheren Fluorkohlenstoffe in dem Gas in der Reaktionskammer auf einer Höhe von 1 Vol.-°/o zu halten. Das Erwärmen des Reaktionsgefäßes wurde für weitere 60 h fortgesetzt. Während der Gesamtzeit von 80 h wurde kein wahrnehmbares Anzeichen für eine Zersetzung des Reaktionsproduktes von Graphit und Fluorgas entdeckt. Als Ergebnis wurden 6.3 kg Graphitfluorid (CjF)_n erhalten.

Vergleichsbeispiel

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde beinahe identisch wiederholt, mit der Ausnahme, daß kein Teil des Fluorgases aus dem Reaktor selbst nach Ablauf von 20 h seit Beginn J^r Reaktion abgelassen wurde. Natürlich stieg die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe in dem Gas in der Reaktionskammer weiter mit zunehmender Zeit an.

Nach Ablauf von 72 h vom Beginn der Reaktion erfolgte ein scharfer Anstieg des Gasdruckes in dem Reaktor, der zu einem Bruch einer Berstscheibe ;ührte, die als Sicherheitseinrichtung an dem Reaktor vorgesehen war. Es wurde gefunden, daß der Grund für den Druckanstieg die augenblickliche Zersetzung der gesamten Menge des durch die Fiuorierungsreaktion gebildeten Graphitfluorids war. Unmittelbar vor dem Unfall betrug die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstof-

fe in dem Gas in der Reaktionskammer 3,1 Vol.-%.
Versuch

Es wurde ein Versuch durchgeführt, um den lixplosionsbereich eines gemischten Gases abzuschätzen, das eine relativ große Menge an Fluorgas und kleine Mengen an höheren Fluorkohlenstoffen enthält.

Unter Verwendung der Mischung der höheren Fluorkphlenstoffe (meist C7 und Cg Fluorkohlenstoffe), die während des Fluorierungsverfahrens von Beispiel 1 aufgefangen worden waren, wurde sorgfältig ein Gasgemisch hergestellt, das aus 80 Vol.-°/o Fluor, 18,5 Vol.-% Stickstoff und 1,5 Vol.-% höherer Fluorkohlenstoffe bestand. Das Gasgemisch wurde in einem vorher evakuierten zylindrischen Gefäß eingeschlossen, das einen inneren Durchmesser von 50 mm und eine Länge von 300 mm aufwies und mit einer Sicherheitseinrichtung versehen war, um bei einem starken Anstieg des inneren Druckes einen Bruch zu verhindern. Das Gefäß wurde so erhitzt, daß die Temperatur des eingeschlossenen Gases bis zu 500°C anstieg, wobei jedoch kein Wechsel oder kein ungewöhnliches Phänomen in dem Gefäß beobachtet wurde. Dann wurde das erhitzte Gefäß mit einem Hammer bearbeitet, um mechanische Erschütterungen in dem darin eingeschlossenen Gas zu erzeugen, es wurde jedoch wiederum keine Veränderung beobachtet. Folglich kann ein Gehalt von 1,5 Vol.-% an höheren Fluorkohlenstoffen in einem verdünnten Fluorgas als ein Gehalt angesehen werden, der außerhalb des Explosionsbereiches unter den getesteten Bedingungen liegt.

Es wurde ein anderes Gasgemisch, das aus 60 VoI.-% Fluor, 36 Vol.-% Stickstoff und 4 Vol.-% der obengenannten Mischung der höheren Fluorkohlenstoffe (meist C? und Cs) bestand, demselben Test unterworfen. Das Erhitzen des Gefäßes, um die Temperatur des dar:·" eingeschlossenen Gases bis auf 500°C ansteigen zu lassen, ergab keine wahrnehmbare Veränderung in dem Gefäß. Ein Bearbeiten des erhitzten Gefäßes mit einem Hammer ergab jedoch eine Betätigung der Sicherheitseinrichtung des Gefäßes mit einem lauten Geräusch und einem plötzlichen Anstieg der Temperatur des Gefäßes um 50° C. Es wurde bestätigt, daß die Hauptkomponente des in dem Gefäß gebliebenen Gases CF4 war. Das Ergebnis dieses Testes zeigt, daß der Gehalt von 4 VoI.-°/o an höheren Fluorkohlenstoffen in einem verdünnten Fluorgas bestimmt innerhalb des Explosionsbereiches unter den getesteten Bedingungen liegt, und daß die explosionsartige Zersetzung der höheren Fluorkohlenstoffe eine schnelle und stürmische Zersetzung des gleichzeitig vorliegenden Graphitfluorids bewirkt

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Graphitfluorid der Formel (CFx)₁₃, wobei 0 < χ < U ist, durch heterogene direkte Umsetzung von einem festen Kohlenstoffmaterial und einem Fluorgas enthaltendem Gas bei 200 bis 550⁰C, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtkonzentration der höheren Fluorkohlenstoffe mit mehr als vier Kohlenstoffatomen in der Gasphase des Reaktionssystems so gesteuert wird, daß diese Gesamtkonzentration nicht über 3 Vol.-°/o ansteigt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration gesteuert wird, indem das das Fluorgas enthaltende Gas durch eine Reaktionskammer zirkuliert, in der das Kohlenstoffmaterial vorliegt, und das aus der Reaktionskammer ausströmende Gas durch eine Kühlfalle geleitet wird, um die höheren Fluorkohlenstoffe zu kondensieren.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration gesteuert wird, indem das das Fluorgas enthaltende Gas durch eine Reaktionskammer zirkuliert, in der das Kohlenstoffmaterial vorliegt, und das aus der Reaktionskammer ausströmende Gas mit einem Katalysator in Kontakt gebracht wird, der die Zersetzung von wenigstens einem Teil der höheren Fluorkohlenstoffe zu niedrigeren Fluorkohlenstoffen mit weniger als vier Kohlenstoffatomen bewirkt

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein aus der Gruppe C0F3 und FeF₃ ausgewähltes Metallfluorid ist

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Kohlenstoffmaterial aus der Gruppe von natürlichem Graphit, synthetischem Graphit, Petrolkoks, Ruß und Aktivkohle ausgewählt ist.

Im allgemeinen wird die obengenannte Umsetzung zur Bildung von Graphitfluorid (CFx)_n, wobei 0 < Jf < 13 ist, durch die folgende Gleichung wiedergegeben: