Регенерация высокофторированных карбоновых кислот из газовой фазы

 

Изобретение относится к способу регенерации высокофторированных карбоновых кислот из потоков отходящих газов. Отходящий газ приводят в контакт с содержащим карбонат калия щелочным промывным раствором плотностью более 1,15 г/см³ с отделением соли высокофторированной карбоновой кислоты в виде отдельной фазы, т. к. при выбранной концентрации калиевая соль перфторкарбоновой кислоты не растворима в растворе карбоната калия, и с последующим получением из нее высокофторированной карбоновой кислоты, причем плотность промывного раствора составляет предпочтительно 1,2-1,4 г/см³. Способ позволяет выделять чистые высокофторированные карбоновые кислоты без потерь и без образования налета при длительной работе промывной колонны.

Изобретение относится к способу регенерации высокофторированных карбоновых кислот из потоков отходящих газов.

Такой способ известен, например, из немецкого патента DE 4318258 А1.

В процессе дальнейшего развития идеи изобретения было установлено, что целесообразно приводить отходящий газ в контакт со щелочным промывным раствором плотностью более 1,15 г/см³ с отделением соли высокофторированной карбоновой кислоты в виде отдельной фазы, причем предпочтительным является использование раствора карбоната калия в качестве щелочного промывного раствора.

Если при способе согласно немецкому патенту DE 4318258 Al щелочным промывным раствором является раствор едкой щелочи, то образуется соответствующий карбонат в том случае, когда подлежащий очистке поток отходящего газа содержит двуокись углерода. При применении натриевой щелочи было установлено, что этот карбонат натрия приводит к образованию налета в промывной колонне. Далее это образование карбоната связано с нежелательным расходом гидроокиси натрия. Этих недостатков можно избежать при использовании карбоната калия в качестве щелочного средства.

Если вместо натриевой щелочи применять карбонат натрия, то хотя и отпадает расходование гидроокиси натрия, однако, приведет к значительно увеличенному образованию налета. Далее карбонат натрия обнаруживает неблагоприятные свойства растворимости. Это проявляется в том, что охлаждение растворов требуемой для способа плотности при карбонате натрия приводит к высвобождению путем перенасыщения. Это не происходит при использовании карбоната калия, так что можно отказаться от нагревания трубопроводов и резервуаров.

Далее было обнаружено, что при применении карбоната калия в качестве щелочного средства калиевая соль высокофторированной карбоновой кислоты осаждается в форме, которая более легко отфильтровывается, чем при применении калиевой щелочи. К этому добавляется уже упомянутое преимущество в том, что при применении карбоната калия не получается значительного расхода щелочного средства благодаря абсорбированной двуокиси углерода.

Плотность щелочного промывного раствора составляет предпочтительно 1,2-1,4 г/см³.

Патент US 5196579 описывает жидкостно-жидкостный способ экстрагирования, при котором перфторэфиркарбоновые кислоты экстрагируются из сырых перфорированных эфиров среди прочего раствором карбоната калия. При этом образуется две жидких фазы, причем более тяжелая фаза содержит желаемые очищенные эфиры, а более легкая водная фаза содержит среди прочего соли экстрагированных перфторэфиркарбоновых кислот. Затем имеющиеся в водной фазе перфторэфиркарбоновые кислоты высвобождаются путем добавления кислоты, причем вновь возникают две фазы. Тяжелая фаза содержит регенерированные перфторэфиркарбоновые кислоты.

Способ согласно изобретению существенно отличается от вышерассмотренного. В данном случае газовый поток, который, например, содержит в основном воздух и незначительное количество перфторэфиркарбоновых кислот, в ходе непрерывного процесса промывки приводится в контакт с концетрированным раствором карбоната калия. При выбранной концентрации калиевая соль перфторкарбоновой кислоты нерастворима в растворе карбоната калия. Раствор карбоната калия направляют в бак для отстаивания, в котором калиевая соль перфторкарбоновой кислоты выделяется как твердое вещество и как более легкая фаза на растворе карбоната калия. Поэтому раствор карбоната калия, который практически не содержит калиевой соли перфторкарбоновой кислоты, снова подается непосредственно в промывную колонну скруббера. Освобожденный от перфторкарбоновой кислоты поток газа покидает скруббер.

В отношении других подробностей дается ссылка на основной патент DE-C 19527276.

Изобретение поясняется далее более подробно на основе следующего примера.

Пример В обычную промывную колонну длиной 2000 мм и с внутренним диаметром 250 мм вводят 400 Нм³/ч отходящего воздуха с температурой 171^oС из процесса сушки фторполимерного порошка. Отходящий воздух содержит 750 мг/Нм³, соответственно 300 г/ч, перфтороктановой кислоты. С отходящим воздухом дополнительно транспортируется в процесс промывки из сушилки примерно 20 кг/ч воды. Абсолютное давление в промывной колонне составляет примерно 1 бар.

В скруббер через насадку подается 10 м³/ч щелочной промывной жидкости, состоящей в основном из водного раствора карбоната калия плотностью 1,30 г/см³ и с температурой 40^oС. В нижней части скруббера улетучивается очищенный поток отходящего газа в количестве 400 Нм³/ч, который еще содержит 0,8 мг/Нм³, соответственно 0,32 г/ч перфтороктановой кислоты. Дополнительно имеется водяной пар соответственно парциальному давлению при господствующей в скруббере температуре примерно 45^oС.

Скруббер работает прямотоком. Щелочная промывная среда и полученная калиевая соль перфтороктановой кислоты вытекают из колонны непосредственно в осадительный резервуар объемом 0,4 м³. Там плавает не растворимая в щелочном промывном растворе калиевая соль перфтороктановой кислоты в виде кашеобразного слоя. Щелочной промывной раствор, который практически больше не содержит никакой калиевой соли перфтороктановой кислоты, отводится внизу из осадительного резервуара и насосом снова подается в колонну. Концентрация растворенной калиевой соли перфтороктановой кислоты в промывной среде составляет примерно 170 мг/л. Плотность промывной жидкости поддерживается путем добавки карбоната калия при желательном значении примерно 1,30 г/см³. Осаждаемая в виде кашеобразного слоя калиевая соль перфтороктановой кислоты сливается у перепуска осадительного резервуара вместе с некоторым количеством промывной среды в бак. Процесс вынесения поддерживается очень медленно работающей мешалкой, которая как раз погружается в верхний слой. Разделение промывного раствора и образующейся пены из перфтороктаноата калия проходит в осадительном резервуаре очень хорошо.

В баке после многочасового отстоя отделяются еще две фазы: нижняя фаза, которая состоит в основном из избыточной промывной жидкости, и кашеобразная верхняя фаза. Нижнюю фазу отделяют и возвращают в процесс промывки.

Кашеобразная верхняя фаза содержит 36 мас.% перфтороктаноата калия. Полученный таким образом концентрат подается на дальнейшую обработку для получения чистой 100%-ной перфтороктановой кислоты, например, согласно DE 4318258 Al.

Следует упомянуть, что полученный таким образом концентрат, хотя и представляет собой смесь, способную перемешиваться и перекачиваться с помощью насоса, но он не является стабильным раствором калиевой соли перфтороктановой кислоты. Для того чтобы получить стабильный раствор, следует добавить еще больше воды. Для дальнейшей обработки это, однако, не является обязательным.

Благодаря описанному возвращению отделенной нижней фазы в процесс промывки не получается никаких потерь перфтороктановой кислоты. Не наблюдается никакого нарушения процесса промывки из-за образования налета в колонне при работе в течение многих недель.

Формула изобретения

Способ регенерации высокофторированных карбоновых кислот из потоков отходящих газов, причем отходящий газ приводят в контакт с содержащим карбонат калия щелочным промывным раствором плотностью более 1,15 г/см³ с отделением соли высокофторированной карбоновой кислоты в виде отдельной фазы, из которой получают высокофторированную карбоновую кислоту.