[发明专利]一种杜绝氢气产生的金属钠的安全处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种安全处理方法，具体涉及一种杜绝氢气产生的金属钠的安全处理方法。

背景技术

金属钠是一种非常重要的化工原料，全球产能约十六万吨，主要集中在中国生产。金属钠在科学实验室、化学工业、医药化工和核工业领域有广泛的应用，是国民社会经济生活中扮演极其重要的物质。金属钠属于碱金属化学元素，化学性质极其活泼，极易被空气氧化，也易与水、醇、酸等类型的物质或其混合物发生剧烈反应，释放出巨大热量和易燃易爆的氢气。在化工领域，在使用金属钠后残存于反应釜等设备中的少量的金属钠渣，在遇含水、醇、酸等溶剂时也能成为火源引起火灾、爆炸，是较大的安全隐患源。因此，对废弃金属钠的处理，或者在使用后对残留于反应釜等设备中的钠渣处理，使其完全失活，杜绝安全隐患，成为从实验研发至安全生产中的一项非常紧迫重要的任务。

对于小批量的金属钠处理，科学实验室一般将金属钠与低级醇(如甲醇、乙醇等)反应，生成醇钠，但此过程会产生大量的氢气和热量。氢气作为极度易燃易爆的高危险性气体，达到一定浓度后与空气形成爆炸性气体，极易导致灾难性后果。工业上对于大批量的金属废钠处理，国外通常会在荒芜人烟的地方，设置废钠的燃烧装置，然后通过水柱远距离喷射来处理残余物，常伴有几十米高的爆炸性烟花。

国内，中国原子能科学研究院公开了对金属钠销毁淬灭的专利技术(CN1945120A)，首先在特制燃烧室内将金属钠引燃，燃烧，然后在人工干预下用水雾喷淋销毁。此方法虽然对国际上通用方法进行了改进，但过程中避免不了产生爆炸和大量氢气，操作繁琐且安全隐患仍然较大，同时也易造成环境污染。并且，该方法不适合于处理在化学反应完成后，残留于反应釜等设备中的少量金属钠渣。在化工领域，对残存于反应釜等设备中的少量金属钠的处理，尚未见文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中金属钠处理过程中避免不了产生爆炸和大量氢气，操作繁琐且安全隐患仍然较大，同时也易造成环境污染的问题，目的在于提供无剧烈放热，无易燃易爆的氢气气体产生，设备简单，操作简便，安全性强的一种杜绝氢气产生的金属钠的安全处理方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种杜绝氢气产生的金属钠的安全处理方法，包括：

(1)在氮气保护下，将金属钠置于含烷烃溶剂的反应釜内，升温将金属钠熔化，搅拌形成细小钠珠；

(2)缓缓滴加酰胺和卤代烃RX的混合物，保温反应将金属钠转化为烷基钠中间态RNa和卤化钠；

部分中间态RNa与卤代烃RX反应形成双烷基烃R-R和卤化钠；未转化完全的中间态RNa再与定量加入的水反应进行反应，形成烷烃RH和卤化钠。

本发明化学方程过程表达如下：

RNa+RX＝R-R+NaX

RNa+H₂O＝RH+NaOH；

卤代烃在酰胺类和烃类溶剂中与金属钠反应生成烷基钠和卤化钠；烷基钠中间体态通过以下两种途径进一步淬灭形成安全稳定产物：一是与卤代烃反应生产双烷基烃产物和卤化钠，另一种是用水淬灭生成烷烃和氢氧化钠。处理金属钠过程中，无剧烈放热，无易燃易爆的氢气气体产生，条件温和，具有很高的安全可控性，并且，本发明设备简单，操作简便，可广泛应用于科学实验室、化学工业、医药化工和核工业中对废弃金属钠和设备中残钠的处理，适合于小规模实验室和大规模工业化应用。

进一步，所述保温反应的反应时间至少为1h，保温反应的温度为100～130℃。

进一步，所述金属钠、酰胺的重量比为1:0.1～2。

进一步，所述金属钠与苄卤的摩尔比为1:0.5～2。

进一步，所述烷烃溶剂为沸点高于100℃的芳烃类溶剂。

进一步，所述烷烃溶剂为甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、萘，1-甲基萘、2-甲基萘中的任一种，或由其中两种或多种组成的混合物。

进一步，所述酰胺为甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、环丙甲酰胺、N-甲基2-吡咯烷酮中的任一种，或由其中两种或多种组成的混合物。

进一步，所述R为烷基、丁基、戊基、己基、辛基、苯基或苄基在内的脂肪烃基和芳香烃基；X为卤素。优选地，所述X为氯和溴。

进一步，所述卤代烃RX为1-氯丁烷、1-溴丁烷、1-氯己烷、1-氯辛烷、氯苯、溴苯、苄氯或苄溴。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：