Способ переработки политетрафторэтилена Советский патент 1992 года по МПК C08J11/04 

ел

С

Использование: утилизация отходов полимера, образующихся на разных стадиях его получения и переработки. Сущность изобретения: способ переработки отходов заключается в термодеструкции полимера при 490-510°С в потоке газа. В результате деструкции получаются тонкодисперсный политетрафторэтилен и газообразные продукты деструкции, полученную смесь постоянно выводят из зоны реакции, отделяют тонкодисперсный ПТФЭ, а газообразные продукты возвращают в зону реакции и используют в качестве потока газа. Перед возвращением в зону реакции газообразные продукты охлаждают до комнатной температуры. 1 ил.. 1 табл.

Изобретение относится к технологии переработки отходов политетрафторэтилена (ПТФЭ), в результате чего могут быть получены тонкодисперсный политетрафторэтилен, используемый в качестве добавки к маслам, антифрикционным композитам, лиофибизации поверхностей, а также мономеры тетрафторэтилен (ТФЭ) и гексафторп- ропилен (ГФП), которые могут быть использованы в синтезе полимеров и фрео- нов или переведены известными методами в плавиковую кислоту и другие фторсодер- жащие продукты.

Из указанных продуктов наиболее предпочтителен тонкодисперсный ПТФЭ вследствие своей высокой практической значимости и более рационального способа получения, т.к. применяемый в настоящее время способ его получения полимеризацией мономера (ГФЭ) в автоклаве в среде фреона-113 сложен и небезопасен.

Известен способ пиролитического разложения отходов ПТФЭ, заключающийся в термодеструкции стружки ПТФЭ в токе сухого азота при температуре до 500°С. Процесс ведут в кварцевой трубке. Выделяющийся при пиролизе газ состоит, в основном, из ТФЭ и небольшого количества ГФП. На стенках реактора образуется тонкий налет парафиноподобного вещества, являющегося низкомолекулярным тонкодисперсным ПТФЭ.

Недостатком способа является практически полное разложение политетрафторэтилена до газообразных мономеров и, соответственно, очень низкий выход тонкодисперсного ПТФЭ.

Известен также способ пиролиза ПТФЭ в никелевом реакторе в атмосфере сухого

VJ ч

СЛ

Јь

ю

азота при температуре выше 450°С. В ре- Зультэте образуется до 85% ТФЭ, до 5% порошка ПТФЭ и остальное, в основном - ГФП. Данный способ является наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком прототипа является низкий выход тонкодисперсного политетрафторэтилена.

Целью изобретения является увеличение выхода тонкодисперсного ПТФЭ при переработке отходов ПТФЭ.

Поставленная цель достигается тем. что в способе переработки ПТФЭ термодеструкцией в потоке газа, термодеструкцию ведут при 490-510°С с циркуляцией газового потока в установке до полного разложения исходного сырья, при этом в качестве газа- носителя используют газообразные продукты термодеструкции, которые перед возвращением в зону реакции охлаждают до комнатной температуры. В случае избытка газообразных продуктов их подвергают утилизации известными методами. До возвращения газообразных продуктов реакции обратно в зону реакции, из них выделяют тонкодисперсный ПТФЭ.

Способ осуществляют в установке, схематично изображенной на чертеже.

Установка включает никелевый реактор 1, помещенный в трубчатую печь 2 и соединенный с холодильником 3, охлаждаемым водопроводной водой для отвода тепла от газообразных продуктов термодеструкции. Установка включает также вихревую ловушку 4, где происходит отделение сконденсировавшегося тонкодисперсного ПТФЭ от газовой фазы, соединенную с холодильником 3 и центробежным вентилятором 5, обеспечивающим циркуляцию газового потока с продуктами термодеструкции в установке. Установка снабжена также блоком б, предназначенным для утилизации газообразных продуктов термодеструкции.

Способ осуществляют следующим образом.

Измельченную до размера частиц менее 10 мм стружку ПТФЭ помещают в реактор, закрывают его и продувают сухим инертным газом или газообразными продуктами термодеструкции полимера после отделения от газовой фазы порошка ПТФЭ, полученными на предыдущих циклах, с целью удаления воздуха и влаги во избежание образования при термообработке взрывоопасных фторперекисей. Затем реактор 1 нагревают в трубчатой печи 2 до температуры 490°С, при которой начинается интенсивное разложение ЛТФЭ, подают в холодильник 3 воду и включают вентилятор

В зависимости от поставленной цели утилизация газов может быть осуществлена следующим образом:

ректификационное разделение газов для последующего использования в синтезе полимеров и фреонов;

сжигание до сажи и фтористого водорода с последующим поглощением HF водой и

получением плавиковой кислоты и поглощением HF фторидом натрия и получением бифторида натрия NaF HF.

Циркуляцию газового потока в установке осуществляют до полного разложения исходного сырья, после чего установку разгерметизируют и выгружают их вихревой ловушки тонкодисперсный ПТФЭ.

Предлагаемый способ позволяет получать тонкодисперсный ПТФЭ с выходом до

51 % от исходного полимера. Увеличение выхода в сравнении с прототипом обусловлено использованием в качестве газа-носителя газообразных продуктов термодеструкции, охлажденных перед возвращением в зону

реакции до комнатной температуры. Более чем пятикратное превосходство в молекулярной массе газообразных продуктов термодеструкции, самая малая из которых принадлежит ТФЭ и равна 100, в сравнении

с используемым в прототипе азотом, имеющим массу 14, позволяет более эффективно поглощать тепловую энергию полимерных молекул ПТФЭ на молекулярном уровне и, тем самым, предотвращать дальнейший

распад ПТФЭ до мономеров. Одновременно отпадает необходимость в использовании дополнительного реагента - азота, что повышает экономичность способа.

Выбранный температурный интервал

термодеструкции обусловлен тем, что при температуре ниже 490°С скорость реакции невелика, процесс занимает много времени и мал выход продукта. При температуре выше 510°С выход целевого продукта резке

падает, т.к. идет разложение ПТФЭ до мономеров и олигомеров.

Пример1.1кг стружки ПТФЭ, полученной после обработки изделий на токарном станке и измельченной до размера частиц менее 10 мм помещают в реактор и закрывают его крышкой. Затем инертным газом вытесняют из реактора воздух, включают нагрев печи и в охлаждающую рубашку холодильника подают воду. После того, как температура в зоне реакции достигнет 490°С, начинают циркуляцию газового потока в системе с помощью центробежного вентилятора, направляющего тонкодисперсные газообразные продукты термодест- рукции сначала в холодильник, а затем в ловуш ку, где осаждается тонкодисперсный ПТФЭ. Газообразные продукты термодеструкции возвращают в ректор, а их избыток направляют в блок утилизации, где сжигают в пламени кислородной горелки, Образующийся при этом фтористый водород поглощается в орошаемой водой колонне с образованием плавиковой кислоты. Процесс термодеструкции длится 3 часа. По за- вершении процесса, о чем свидетельствует прекращение газовыделения в реакторе, установку разгерметизируют и выгружают тонкодисперсный ПТФЭ из ловушки.

Полученный продукт имеет размер час- тиц, определенный с помощью электронного микроскопа в , равный 0,1-1 мкм. Выход тонкодисперсного ПТФЭ составляет 50%. Количество плавиковой кислоты 40%- ой концентрации составляет 0,95 кг, т.е. 95% от расчетного количества.

Примеры 2-4. Осуществляют аналогично примеру 1 за исключением изменения температурных параметров.

Условия осуществления примеров и результаты приведены в таблице.

Использование изобретения для переработки отходов ПТФЭ по сравнению с известными методами позволяет практически полностью вернуть в производство это ценное сырье и при этом получить из 1 т отходов до 0,5 т тонкодисперсного ПТФЭ и до 1 т плавиковой кислоты, либо до 0,5 т тетрафто- рэтилена и гексафторпропилена. либо 1,24 т NaF HF в зависимости от способа утилизации газообразных продуктов термодеструкции.

Таким образом, преимущество предлагаемого способа в сравнении с прототипом заключается в значительном увеличении выхода тонкодисперсного ПТФЭ, обладающего высокой практической ценностью, и в упрощении способа за счет отсутствия необходимости использовать в качестве газа-носителя дополнительный реагент - азот.

Формула изобретения

Способ переработки политетрафторэтилена термодеструкцией отходов политетрафторэтилена в потоке газа до получения порошка полимера и газообразных продуктов разложения, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода тонкодисперсного политетрафторэтилена и экономичности способа, термодеструкцию проводят при 490-510°С, в качестве газа используют газообразные продукты разложения, при этом осуществляют непрерывную циркуляцию продуктов разложения и удаление их из зоны реакции с отделением тонкодисперсного полимера и возвращением газообразных продуктов разложения, охлажденных до комнатной температуры, в зону реакции.

V

ъ

%

л

/

Ч