Изобретение относится к области органохимических технологий, в частности к получению базовых полуфабрикатов и компонентов для продукции, изготавливаемой на основе фторуглеродов.
Наиболее близким известным из уровня техники решением является способ комплексного получения фторуглеродов, включающий пиролиз дифторхлорметана в присутствии водяного пара и добавки 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана, закалку продуктов пиролиза, отделение побочного хлористого водорода с получением соляной кислоты, нейтрализацию, компримирование, конденсацию газообразных продуктов пиролиза и многоступенчатую ректификацию с выделением фракции тетрафторэтилена и фракций, включающих азеотропные смеси дифторхлорметана и гексафторпропилена, 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана и октафторциклобутана, которые разделяют путем абсорбции водой с выделением гексафторпропилена и октафторциклобутана (RU 2061672, 10.06.96).
Недостатками известного способа являются отсутствие оптимально ограниченного режима перепада давления и температур, что ведет к повышенному износу оборудования и не позволяет строго соблюдать пропорциональный состав получаемых целевых продуктов.
Задачей настоящего изобретения является стабилизация технологического процесса, снижение расхода сырья и улучшение экологического состояния окружающей среды и производства.
Задача решается за счет того, что в способе комплексного получения фторуглеродов, включающем пиролиз дифторхлорметана в присутствии водяного пара и добавки 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана, закалку продуктов пиролиза, отделение побочного хлористого водорода с получением соляной кислоты, нейтрализацию, компримирование, конденсацию газообразных продуктов пиролиза и многоступенчатую ректификацию с выделением фракции тетрафторэтилена и фракций, включающих азеотропные смеси дифторхлорметана и гексафторпропилена, 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана и октафторциклобутана, которые разделяют путем абсорбции водой с выделением гексафторпропилена и октафторциклобутана, согласно изобретению азеотропные смеси выделяют последовательно, причем сначала выделяют азеотропную смесь дифторхлорметана и гексафторпропилена при давлении 3-8 ати с задаваемой температурой кипения в пересчете на атмосферное давление от -42oC до -38oC, а затем выделяют азеотропную смесь 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана и октафторциклобутана при давлении 2 - 7 ати с задаваемой температурой кипения в пересчете на атмосферное давление от -15oC до 0oC.
При этом дифторхлорметан могут подавать в печь пиролиза с расходом 20 - 110 кг/час на 1 л реакционного объема печи, а 1,1,2,2-тетрафторхлорэтан - с расходом 1 - 2,5 кг/час на 1 л реакционного объема печи, причем конверсию дифторхлорметана поддерживают в пределах 25 -70%, при этом получают тетрафторэтилен, гексафторпропилен и октафторциклобутан в количествах, соотношение которых составляет соответственно 100 : (1-10) : (1-10) мас. частей.
Пиролиз дифторхлорметана могут проводить при температуре 550-700oC.
Пиролиз дифторхлорметана могут проводить при температуре 700-1100oC.
Пиролиз дифторхлорметана могут проводить при температуре 1100-1200oC.
Дифторхлорметан могут подавать в печь пиролиза для смешения с водяным паром, предварительно подогретым до температуры 200-400oC, или до температуры 400-600oC, причем дифторхлорметан подогревают в процессе подвода к печи пиролиза и доводят его температуру до максимального значения непосредственно перед зоной подачи в печь пиролиза и смешения с водяным паром.
Водяной пар могут подавать на смешение с дифторхлорметаном в печь пиролиза, предварительно подогретым до температуры 700-1100oC или до температуры 400-700oC, причем предварительный подогрев водяного пара производят до температуры, не менее чем на 20% превышающей максимальную температуру дифторхлорметана перед подачей в печь пиролиза, или предварительный подогрев водяного пара производят до температуры, не менее чем на 50% превышающей максимальную температуру дифторхлорметана перед подачей в печь пиролиза.
Азеотропнокипящую смесь октафторциклобутана и 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана могут вводить в дифторхлорметан перед началом подогрева последнего, или азеотропнокипящую смесь октафторциклобутана и 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана вводят на участке подогрева дифторхлорметана, или азеотропнокипящую смесь октафторциклобутана и 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана вводят в водяной пар до подачи последнего в печь пиролиза.
Дифторхлорметан могут подавать в печь пиролиза с расходом 20-90 кг на 1 л реакционного объема печи пиролиза в 1 ч; водяной пар подают в печь пиролиза с расходом 0,6-20 кг на 1 л реакционного объема печи пиролиза в 1 ч, или водяной пар подают в печь пиролиза с расходом 20-118 кг на 1 л реакционного объема печи пиролиза в 1 ч, или водяной пар и дифторхлорметан подают в печь в массовом соотношении 1: 0,2-1,3.
Пиролиз дифторхлорметана могут проводить до конверсии 25-35%, или пиролиз дифторхлорметана проводят до конверсии 35-55%, или пиролиз дифторхлорметана проводят до конверсии 55-70%.
Из газов пиролиза могут выделять дифторхлорметан в виде азеотропнокипящей смеси с гексафторпропиленом, которую разделяют путем абсорбции водой.
Закалку продуктов пиролиза дифторхлорметана могут проводить в закалочной части печи пиролиза, после чего дополнительно снижают их температуру путем смешения с водой и получают при этом в качестве побочного продукта соляную кислоту.
Газообразные продукты пиролиза дифторхлорметана после отделения соляной кислоты дополнительно могут промывать водным раствором гидроокиси натрия до pH 8-11, а после промывки водным раствором гидроокиси натрия компримируют до давления 8-12 ати.
Компримирование могут осуществлять не менее чем в две стадии, на первой из которых нейтральные газообразные продукты пиролиза дифторхлорметана сжимают до 2-4 ати, а на второй или последующих стадиях давление увеличивают до 10-12 ати.
Конденсацию сжатых газообразных продуктов пиролиза могут вести до повышения концентрации целевого продукта в них до 40-90 мас.%
На стадии конденсации в сжатые газообразные продукты пиролиза могут вводить ингибитор самопроизвольной полимеризации тетрафторэтилена.
Ингибитор могут вводить в две стадии, первую из которых осуществляют перед началом первой ступени, а вторую - соответственно перед началом второй ступени конденсации.
В качестве ингибитора самопроизвольной полимеризации тетрафторэтилена могут использовать триэтиламин, который вводят в количестве 0,1-5 мг/л газа на каждой ступени конденсации, или в качестве ингибитора самопроизвольной полимеризации тетрафторэтилена используют смесь дитерпенов.
Конденсат со второй ступени конденсации газообразных продуктов пиролиза могут направлять на двухстадийную систему ректификации.
На первой стадии ректификации могут выделять легкокипящие компоненты при давлении от 10 до 16 ати.
На второй стадии ректификации могут выделять целевой продукт в виде легкой фракции при давлении на 10-30% ниже давления первой стадии ректификации.
Кубовую фракцию второй стадии ректификации могут объединять с конденсатом первой ступени конденсации.
Объединенный продукт могут подвергать дополнительной ректификации с выделением азеотропной смеси дифторхлорметана и гексафторпропилена, которую разделяют путем абсорбции водой, и кубовой фракции, из которой путем ректификации выделяют азеотропную смесь октафторциклобутана и тетрафторхлорэтана, которую возвращают на пиролиз дифторхлорметана.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в стабилизации технологического процесса за счет последовательности проведения операций и постоянства баротемпературного режима, в снижении расхода сырья (дифторхлорметана) за счет его комплексного использования и в улучшении экологического состояния окружающей среды и производства за счет оптимизации теплофизического режима химико-физических процессов и целевого использования высокотоксичных гексафторпропилена и октафторциклобутана.
Способ получения фторуглеродов состоит в следующем.
Способ комплексного получения фторуглеродов включает пиролиз дифторхлорметана в присутствии водяного пара и добавки 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана, закалку продуктов пиролиза, отделение побочного хлористого водорода с получением соляной кислоты, нейтрализацию, компримирование, конденсацию газообразных продуктов пиролиза и многоступенчатую ректификацию с выделением фракции тетрафторэтилена и фракций, включающих азеотропные смеси дифторхлорметана и гексафторпропилена, 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана и октафторциклобутана, которые разделяют путем абсорбции водой с выделением гексафторпропилена и октафторциклобутана. Азеотропные смеси выделяют последовательно. Сначала выделяют азеотропную смесь дифторхлорметана и гексафторпропилена при давлении 3 - 8 ати с задаваемой температурой кипения в пересчете на атмосферное давление от -42oC до -38oC. Затем выделяют азеотропную смесь 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана и октафторциклобутана при давлении 2 - 7 ати с задаваемой температурой кипения в пересчете на атмосферное давление от -15oC до 0oC.
Дифторхлорметан подают в печь пиролиза с расходом 20-110 кг/час на 1 л реакционного объема печи, а 1,1,2,2-тетрафторхлорэтан - с расходом 1 - 2 кг/час на 1 л реакционного объема печи. Конверсию дифторхлорметана поддерживают в пределах 25 - 70%, при этом получают тетрафторэтилен, гексафторпропилен и октафторциклобутан в количествах, соотношение которых составляет соответственно 100: (1-10): (1-10) мас. частей.
Пиролиз дифторхлорметана проводят при температуре 550-700oC.
Пиролиз дифторхлорметана проводят при температуре 700-1100oC.
Пиролиз дифторхлорметана проводят при температуре 1100-1200oC.
Дифторхлорметан подают в печь пиролиза для смешения с водяным паром, предварительно подогретым до температуры 200-400oC, или до температуры 400-600oC. Дифторхлорметан подогревают в процессе подвода к печи пиролиза и доводят его температуру до максимального значения непосредственно перед зоной подачи в печь пиролиза и смешения с водяным паром.
Водяной пар подают на смешение с дифторхлорметаном в печь пиролиза, предварительно подогретым до температуры 700-1100oC или до температуры 400-700oC. Предварительный подогрев водяного пара производят до температуры, не менее чем на 20% превышающей максимальную температуру дифторхлорметана перед подачей в печь пиролиза, или до температуры, не менее чем на 50% превышающей максимальную температуру дифторхлорметана перед подачей в печь пиролиза.
Азеотропнокипящую смесь октафторциклобутана и 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана вводят в дифторхлорметан перед началом подогрева последнего или вводят на участке подогрева дифторхлорметана, или азеотропнокипящую смесь октафторциклобутана и 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана вводят в водяной пар до подачи последнего в печь пиролиза.
Дифторхлорметан подают в печь пиролиза с расходом 20-90 кг на 1 л реакционного объема печи пиролиза в 1 ч. Водяной пар подают в печь пиролиза с расходом 0,6-20 кг на 1 л реакционного объема печи пиролиза в 1 ч, или водяной пар подают в печь пиролиза с расходом 20-118 кг на 1 л реакционного объема печи пиролиза в 1 ч, или водяной пар и дифторхлорметан подают в печь в массовом соотношении 1: 0,2-1,3.
Пиролиз дифторхлорметана проводят до конверсии 25-35%, или до конверсии 35-55%, или до конверсии 55-70%. Из газообразных продуктов пиролиза выделяют дифторхлорметан в виде азеотропнокипящей смеси с гексафторпропиленом, которую разделяют путем абсорбции водой.
Закалку продуктов пиролиза дифторхлорметана проводят в закалочной части печи пиролиза. После чего дополнительно снижают их температуру путем смешения с водой и получают при этом в качестве побочного продукта соляную кислоту.
Газообразные продукты пиролиза дифторхлорметана после отделения соляной кислоты дополнительно промывают водным раствором гидроокиси натрия до pH 8-11. После промывки водным раствором гидроокиси натрия компримируют до давления 8-12 ати.
Компримирование осуществляют не менее чем в две стадии, на первой из которых нейтральные газообразные продукты пиролиза дифторхлорметана сжимают до 2-4 ати. На второй или последующих стадиях давление увеличивают до 10-12 ати.
Конденсацию сжатых газообразных продуктов пиролиза ведут до повышения концентрации целевого продукта в них до 40-90 об.%. На стадии конденсации в сжатые газообразные продукты пиролиза вводят ингибитор самопроизвольной полимеризации тетрафторэтилена. Ингибитор вводят в две стадии, первую из которых осуществляют перед началом первой ступени, а вторую - соответственно перед началом второй ступени конденсации. В качестве ингибитора самопроизвольной полимеризации тетрафторэтилена используют триэтиламин, который вводят в количестве 0,1-5 мг/л газа на каждой ступени конденсации, или используют смесь дитерпенов.
Конденсат со второй ступени конденсации газообразных продуктов пиролиза направляют на двухстадийную систему ректификации. На первой стадии ректификации выделяют легкокипящие компоненты при давлении от 10 до 16 ати. На второй стадии ректификации выделяют целевой продукт в виде легкой фракции при давлении на 10-30% ниже давления первой стадии ректификации. Кубовую фракцию второй стадии ректификации объединяют с конденсатом первой ступени конденсации.
Объединенный продукт подвергают дополнительной ректификации с выделением азеотропной смеси дифторхлорметана и гексафторпропилена, которую разделяют путем абсорбции водой, и кубовой фракции, из которой путем ректификации выделяют азеотропную смесь октафторциклобутана и тетрафторхлорэтана, которую возвращают на пиролиз дифторхлорметана.
Пример 1.
Фторуглероды (тетрафторэтилен, гексафторпропилен и октафторциклобутан) получают на универсальной установке, включающей трубчатую печь пиролиза дифторхлорметана с добавками 1,1,2,2- тетрафторхлорэтана в присутствии перегретого водяного пара, закалку продуктов пиролиза мелкодисперсной водой, узел отделения хлористого водорода в виде соляной кислоты, систему нейтрализации, компримирования, конденсации газообразных продуктов пиролиза и многоступенчатой ректификации с выделением фракции тетрафторэтилена и последовательного выделения сначала азеотропной смеси дифторхлорметана и гексафторпропилена при давлении 3 ати с задаваемой температурой кипения в пересчете на атмосферное давление, равной - 42oC, а затем азеотропной смеси 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана и октафторциклобутана при давлении 2 ати с задаваемой температурой кипения в пересчете на атмосферное давление, равной -15oC. Обе азеотропные смеси разделяют абсорбционным методом последовательно на дифторхлорметан, возвращаемый на пиролиз, и гексафторпропилен, используемый после соответствующей ректификации в качестве готового продукта, на 1,1,2,2-тетрафторхлорэтан, возвращаемый на пиролиз, и октафторциклобутан, используемый после соответствующей ректификации в качестве готового продукта.
Дифторхлорметан подают в печь пиролиза с расходом 50 кг/час на 1 л реакционного объема печи, а 1,1,2,2-тетрафторхлорэтан - с расходом 2,5 кг/час на 1 л реакционного объема печи в виде газовой смеси, нагретой до 450oC. На 1000 кг дифторхлорметана подают 700 кг водяного пара, предварительно нагретого до 900oC. На выходе из реакционной части печи поддерживают температуру 730oC, при этом пиролиз дифторхлорметана проходит с конверсией 45%. На 1000 кг дифторхлорметана получают 247 кг фторуглеродов, в том числе: 221 кг тетрафторэтилена, 13 кг гексафторпропилена, 13 кг октафторциклобутана (соотношение C2F4:C3F6:C4F8 - 100:5,9: 5,9). Из азеотропных смесей выделяют 550 кг непрореагировавшего дифторхлорметана и 50 кг 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана. Суммарный выход фторуглеродов на конвертируемый дифторхлорметан составляет [(247• 86,5)•100]: [(1000 - 550)•50] = 94,96%.
Пример 2.
Процесс получения фторуглеродов осуществляют аналогично описанному в примере 1, увеличивая расход дифторхлорметана в печь пиролиза до 110 кг/час на 1 л реакционного объема печи. Расход 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана устанавливают равным 1 кг/час на 1 л реакционного объема печи. Смесь указанных компонентов перед подачей на пиролиз нагревают до 400oC. Выделение азеотропной смеси дифторхлорметана и гексафторпропилена проводят при давлении 8 ати и температуре кипения -38oC, а смесь 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана и октафторциклобутана при давлении 7 ати и температуре 0oC.
На 1000 кг дифторхлорметана подают 700 кг водяного пара, предварительно нагретого до 900oC. На выходе из реакционной части печи поддерживают температуру 650oC, при этом пиролиз дифторхлорметана проходит с конверсией 25%. На 1000 кг дифторхлорметана получают 142 кг фторуглеродов, в том числе: 1,4 кг гексафторпропилена, 1,4 кг октафторциклобутана, остальное - тетрафторэтилен (соотношение C2F4:C3F6:C4F8 - 100:1:1). Из азеотропных смесей выделяют 750 кг непрореагировавшего дифторхлорметана 9,1 кг и 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана, возвращаемых на пиролиз. Суммарный выход фторуглеродов на конвертируемый дифторхлорметан составляет [(142•86,5)•100] : [(1000 - 750) •50] = 98,26%.
Пример 3.
Процесс получения фторуглеродов осуществляют аналогично описанному в примере 1, снижая подачу дифторхлорметана в печь пиролиза до 90 кг/ч/с на 1 л реакционного объема печи. Расход 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана устанавливают равным 2 кг/час на 1 л реакционного объема печи. Смесь указанных компонентов перед подачей на пиролиз нагревают до 500oC. На 1000 кг дифторхлорметана подают 500 кг водяного пара, предварительно нагретого до 900oC. На выходе из реакционной части печи поддерживают температуру 800oC, при этом пиролиз дифторхлорметана проходит с конверсией 70%.
На 1000 кг дифторхлорметана получают 360 кг фторуглеродов, в том числе: 300 кг тетрафторэтилена, 30 кг гексафторпропилена, 30 кг октафторциклобутана (соотношение C2F4:C3F6:C4F8 - 100:10:10).
Из азеотропных смесей выделяют 300 кг непрореагировавшего дифторхлорметана и 100 кг 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана, возвращаемых на пиролиз. Суммарный выход фторуглеродов на конвертируемый дифторхлорметан составляет [(360•86,5)•100]:[(1000-300) •50] = 88,97%.
Способ комплексного получения фторуглеродов пиролизом дифторхлорметана позволяет стабилизировать технологический процесс за счет последовательности проведения операций и постоянства баротемпературного режима. За счет комплексного использования сырья снижается расход исходного дифторхлорметана и улучшается экологическое состояние окружающей среды и производства. За счет изменения конверсии дифторхлорметана можно управлять соотношением получаемых фторуглеродов.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА | 1994 |
|
RU2061672C1 |
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРУГЛЕРОДОВ | 2001 |
|
RU2188814C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА | 1997 |
|
RU2136652C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА | 2000 |
|
RU2167847C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА | 1999 |
|
RU2150475C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА | 1999 |
|
RU2164521C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА | 2007 |
|
RU2339607C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА | 2002 |
|
RU2231519C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА | 1998 |
|
RU2162835C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКТАФТОРЦИКЛОБУТАНА | 1995 |
|
RU2076858C1 |
Изобретение относится к получению фторуглеродов. Способ включает пиролиз дифторхлорметана в присутствии водяного пара и добавки 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана с последующей закалкой продуктов пиролиза. Из побочного образующегося хлористого водорода получают соляную кислоту. С помощью многоступенчатой ректификации выделяют фракции тетрафторэтилена и фракции, включающие азеотропные смеси дифторхлорметана и гексафторпропилена, 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана и оксафторциклобутана, которые разделяют путем абсорбции водой с выделением гексафторпропилена и октафторциклобутана. Азеотропные смеси выделяют последовательно. Сначала выделяют азеотропную смесь дифторхлорметана и гексафторпропилена при давлении 3 - 8 ати с температурой кипения в пересчете на атмосферное давление от -42 до -38oC. Затем выделяют азеотропную смесь 1,1,2,2-тетрафторхлорэтана и октафторциклобутана при давлении 2 - 7 ати с температурой кипения в пересчете на атмосферное давление от -15 до 0oC. В результате стабилизации технологического процесса за счет последовательности проведения операций и постоянства баротемпературного режима снижается расход сырья (дифторхлорметана) за счет его комплексного использования. Экологическое состояние окружающей среды и производства улучшается за счет оптимизации теплофизического режима химико-физических процессов и целевого использования высокотоксичных гексафторпропилена и октафторциклобутана. 22 з.п. ф-лы.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА | 1994 |
|
RU2061672C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА | 1991 |
|
RU2097370C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА | 1992 |
|
RU2041195C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА ПИРОЛИЗОМ ДИФТОРХЛОРМЕТАНА В ПРИСУТСТВИИ ВОДЯНОГО ПАРА | 1983 |
|
RU2019537C1 |
Погружной землесос | 1968 |
|
SU307673A1 |
Бесколесный шариковый ход для железнодорожных вагонов | 1917 |
|
SU97A1 |
Авторы
Даты
2000-06-10—Публикация
1999-11-25—Подача