Способ очистки октафторциклобутана

 

Изобретение относится к способу очистки октафторциклобутана от примесей тетрафторхлорэтана. Процесс проводят в абсорбционной колонне, в которой осуществляют контактирование газообразного октафторциклобутана с водой, содержащей соединения хлора и фтора в количестве 1 - 100 мг/л. В результате уменьшается содержание примеси тетрафторхлорэтана в очищенном октафторбутане. 1 табл.

Изобретение относится к технологии производства фторсодержащих соединений этанового ряда, применяемых в качестве хладагентов, пропеллентов, порообразователей в различных отраслях техники, а именно к очистке октафторциклобутана (R 318С) от примеси тетрафторхлорэтана (R 124).

Способ ректификации находит широкое применение для очистки различных соединений, в том числе и фторорганических (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии, Госхимиздат, 1955). Однако очистка октафторциклобутана затруднена способностью последнего образовывать азеотропную смесь с тетрафторхлорэтаном. Поэтому при ректификации октафторциклобутана, содержащего, например, 38,2 мас.% тетрафторхлорэтана на колонке эффективностью 40 теоретических тарелок, уменьшить содержание примеси практически не удается.

Проблема разделения октафторциклобутана и тетрафторхлорэтана, вероятно, может быть решена путем экстрактивной ректификации с использованием органических соединений в качестве разделяющих реагентов (Никифоров Б.Л., Барабанов В. Г. Технологические приемы очистки хладонов и фтормономеров, Журнал прикладной химии, Т. 68, Вып 7, стр. 1175). Однако экстрактивная ректификация является весьма энергоемким способом разделения компонентов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков и достигаемому результату является способ по патенту США (US 2384821 от 18.09.45).

Разделение октафторциклобутана и тетрафторхлорэтана осуществляется путем хлорирования примесей, не отделяемых ректификацией. В результате хлорирования примеси тетрафторхлорэтана образуется тетрафтордихлорэтан (R 114), который легко отделяется от октафторциклобутана дистилляцией.

Существенным недостатком прототипа является высокий коэффициент истощения озонового слоя (ODP = 0.85) образующегося тетрафтордихлорэтана, вследствие чего производство и использование данного продукта запрещены в соответствии с Венской конвенцией 1985 года и Монреальским протоколом 1987 года (Промышленные фторорганические продукты, Справочник, изд. "Химия" С.-П., 1996 г).

Подвергаемый хлорированию тетрафторхлорэтан (R 124а) обладает значительно меньшими озоноразрушающими свойствами (ODP = 0.022) и, кроме того, тетрафторхлорэтан является сырьем для синтеза озонобезопасного хладона пентафторметана (R 125).

Процесс хлорирования загрязняет обрабатываемую смесь кислыми компонентами и требует дополнительной стадии нейтрализации.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно уменьшить озонную опасность образующихся продуктов и уменьшить количество стадий процесса очистки.

Поставленная цель достигается путем контактирования газообразного октафторциклобутана, содержащего примесь тетрафторхлорэтана в массообменной колонне с водой, содержащей небольшое количество соединений хлора и фтора, а именно 10 - 100 мг/л. В качестве соединений хлора и фтора могут быть использованы, например, NaCl, CaCl₂, MgCl₂, NaF и другие.

Сущность предлагаемого технического решения подробнее раскрывается в приведенных примерах.

Пример 1. Газообразный октафторциклобутан, содержащий 38.2 мас.% примеси тетрафторхлорэтана, подается в нижнюю часть абсорбционной колонны диаметром 15 мм и высотой насадочной части 1000 мм, заполненной нихромовыми спиралями размером 3x3 мм. Давление в колонке поддерживается в пределах 0.3 - 0.35 МПа. Расход газа поддерживается 1.3 - 1.7 ндм³/ч.

Колонна орошается с верха водой, содержащей 2.5 мг/л CaCl₂ (считая на хлор-ион), и 2.0 мг/л NaF (считая на фтор-ион). Расход воды составлял 4 - 5 дм³/ч.

Из верхней части колонны отводится газ, содержащий 0.02 мас.% тетрафторхлорэтана и 99,98 мас.% октафторциклобутана.

С низа колонны отводили абсорбент, содержащий растворенный тетрафторхлорэтан, который выделяли из воды вакуумированием до остаточного давления 0.0014 - 0.002 МПа. Выделенный из воды тетрафторхлорэтан содержал 3.2 мас.% октафторциклобутана. Очищенный от фторорганических примесей абсорбент возвращали насосом вверх абсорбционной колонны на очистку октафторциклобутана. Степень очистки от тетрафторхлорэтана в данном примере составила 99.97% Потери октафторциклобутана с водой из нижней части колонны 2.04%.

Пример 2. В условиях, соответствующих описанным в примере 1, на абсорбцию подавали воду с различным содержанием солей хлора и фтора.

Результаты представлены в таблице.

Как видно из приведенных примеров, использование воды, содержащей соединения хлора и фтора в качестве абсорбента, позволяет на 99.95-99.97% снизить содержание примеси тетрафторхлорэтана в очищенном октафторциклобутане. При уменьшении содержания хлор-иона и фтор-иона в воде менее 1 мг/л и при увеличении содержания хлор-иона и фтор-иона в воде более 100 мг/л увеличивается содержание примеси тетрафторхлорэтана в очищенном газе.

В результате процесса разделения образуются менее озоноопасные продукты, чем по прототипу, поэтомуи не требуется дополнительной стадии нейтрализации.

Формула изобретения

Способ очистки октафторциклобутана от примесей тетрафторхлорэтана в массообменной колонне, отличающийся тем, что в качестве массообменной колонны используют абсорбционную колонну, в которой осуществляют контактирование газообразного октафторциклобутана с водой, содержащей соединения хлора и фтора в количестве 1 - 100 мг/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1