Способ выделения трифторметана из газовой смеси

 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использован в производстве дифторхлорметана (хладона 22) для выделения из отходящих газов побочного продукта - трифторметана (хладона 23), являющегося озонобезопасным хладагентом и реагентом для сухого травления. Способ состоит в том, что в исходную газовую смесь, содержащую наряду с хладоном 23 азот, кислород и окись углерода, вводят хладон 22 до содержания его в смеси 10-50, предпочтительно 20-40, мол.%, затем смесь сжимают до 9-30-ати, охлаждают до -25 - -35^oC, конденсируют и отделяют от неконденсирующегося газа конденсат, который ректифицируют с выделением в качестве целевой фракции трифторметана, а кубовую фракцию, состоящую в основном из хладона 22, используют для введения в исходную газовую смесь. Способ позволяет достигнуть 90% -ной степени извлечения трифторметана из газовой смеси. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к химической промышленности и касается способа выделения и рекуперации трифторметана (хладона 23) из газовых смесей, содержащих наряду с трифторметаном азот, кислород и окись углерода, образующихся в производстве дифторхлормета на (хладона 22). Трифторметан является озонобезопасным хладоном. Его используют как хладагент высокого давления для получения низких температур (минус 100^oC) и как реагент для сухого травления при изготовлении интегральных схем.

Известные способы получения хлорфторметанов путем гидрофторирования хлороформа фтористым водородом в присутствии пятихлористой сурьмы сопровождаются образованием трифторметана. В процессе извлечения хлорфторметанов из продуктов гидрофторирования хлороформа трифторметан концентрируется в неконденсирующихся газах, содержащих азот, кислород и окись углерода и вместе с ними выбрасывается в атмосферу (окись углерода образуется при гидролизе хлороформа; азот вводится с реагентами при их дозировке в реакционную зону; кислород выделяется из воды, используемой при очистке продуктов гидрофторирования). Выброс трифторметана с неконденсирующимися газами в производстве хлорметанов достаточно велик. Так, по известному способу получения хлорфторметанов на 28,5 мол. дифторхорметана образуется 1,4 мол. трифторметана (пат. СССР N 1577693, кл. С 07 С 19/08, 17/20, опублик. 07.07.90).

Известен способ выделения дифтордихлорметана из газообразной смеси его с азотом и кислородом путем абсорбции четыреххлористым углеродом при температуре от -20 до +30^oC; степень извлечения указанного хладона из газовой смеси составляет 95% (авт.св. СССР N 493236, кл. В 01 D 53/14, опублик. 30.11.75). Однако этот способ недостаточно эффективен для выделения трифторметана из газов.

Известен наиболее близкий к предлагаемому по совокупности существенных признаков способ выделения и рекуперации хлорфторуглеводородов из их смесей с другими газами, заключающийся в сборе смесей, сжатии с помощью компрессора до нужного давления (в примере 8 бар), охлаждении до температуры конденсации выделяемого фторхлоруглеводорода (в примере +35^oC CF₂Cl₂ для хладона 12) и отделения в жидком виде от неконденсирующихся газов. Причем фторхлоруглеводород выделяют в чистом видепригодный для использования (выложенная заявка ФРГ N 3844326, кл. В 01 D 5/00, опублик. 03.05.89).

Недостаток известного способа невысокая степень извлечения трифторметана из газовой смеси, содержащей также азот, кислород и окись углерода, при использовании техники умеренного давления и умеренного холода (температура хладоносителя до -40^oC).

Техническая задача, решаемая изобретением это устранение указанного недостатка. Поставленная задача решается тем, что в известном способе выделения и рекуперации трифторметана из газовой смеси, содержащей трифторметан, азот, кислород и окись углерода, включающем сжатие, охлаждение, конденсацию и отделение конденсата от неконденсирующегося газа, в газовую смесь вводят дифторметан до содержания его в газовой смеси 10-50 (предпочтительно 20-40) мол. сжатие осуществляют до 9-30-ати, охлаждение - до температуры минус 25 минус 35^oC, а конденсат подвергают ректификации с выделением в качестве целевой фракции трифторметана и использованием кубовой фракции, состоящей в основном из дифторхлорметана, для введения в исходную газовую смесь.

Способ иллюстрируется полупромышленными опытами, конкретные условия и результаты которых приведены в таблице. Опыты проводили следующим образом.

Пример.

Исходная газовая смесь представляет собой сдувку с ректификации сырца хладона 22, полученного методом жидкофазного гидрофторирования хлороформа в присутствии пятихлористой сурьмы. Она содержит, мол. трифторметан 60-75; сумму азота и кислорода 15-20; дифторхлорметан (хл.22) 1,7-5,0; окись углерода 0,7-3,0. В эту смесь добавляют дифторхлорметан до заданного содержания. Полученную газовую композицию сжимают промышленным компрессором марки 2ГМ4-15/25С, затем сжатый газ охлаждают сначала с помощью водяного холодильника, и далее в рассольном холодильнике до температуры на уровне минут 30^oС. Образующийся конденсат собирают и анализируют.

Из полученного конденсата ректификацией на лабораторной колонке эффективностью около 40 т.т. под давлением 10 ата выделяют целевой продукт - трифторметан, удовлетворяющий качественным показателям хладона 23, выпускаемого по ТУ 6-02-1321-85. Содержание трифторметана в полученном продукте 99,9 мол. кислотность отсутствует, влага 0,001 мас. углекислый газ менее 0,001% Кубовая фракция на 95% состоит из дифторхлорметана и в качестве примесей содержит трифторметан и ничтожное количество фтордихлорметана. Она может быть возвращена в процесс выделения трифторметана для добавления к исходной газовой смеси вместо чистого дифторхлорметана.

Из приведенных опытов видно, что предлагаемый способ позволяет с высокой эффективностью выделять трифторметан из содержащей его газовой смеси и осуществлять рекуперацию его до товарного продукта. Наилучшие результаты при использовании умеренного холода (охлаждение газа до -30^oC) получают при количестве дополнительно введенного в газовую смесь дифторхлорметана до содержания последнего 20-40 мол. и давлении сжатия 16-ати и выше.

Формула изобретения

1. Способ выделения трифторметана из газовой смеси, содержащей трифторметан, азот, кислород и окись углерода, включающий сжатие, охлаждение, конденсацию и отделение конденсата от неконденсирующегося газа, отличающийся тем, что в исходную газовую смесь вводят дифторхлорметан до содержания его в газовой смеси 10 50 мол. сжатие осуществляют до давления 9 30 ати, охлаждение до температуры -25.-35^oС, причем конденсат после отделения от неконденсирующегося газа подвергают ректификации с выделением в качестве целевой фракции трифторметана и кубовой фракции, состоящей в основном из дифторхлорметана, который вводят в исходную газовую смесь.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дифторхлорметан вводят в газовую смесь до содержания его в газовой смеси 20 40 мол.

РИСУНКИ

Рисунок 1