Способ переработки фторопластов и материалов, их содержащих, с получением ультрадисперсного фторопласта и перфторпарафинов


 


Владельцы патента RU 2528054:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ") (RU)

Изобретение относится к способу переработки сырья - фторопластов и материалов, их содержащих, в том числе производственных и эксплуатационных отходов, с целью получения ультрадисперсного фторопласта и перфторпарафинов. Способ заключается в подготовке сырья и последующем смешении подготовленного сырья с фторирующим агентом при термодеструкции фторопласта с одновременным его фторированием при нагреве. Технический результат - утилизация производственных и эксплуатационных фторопластсодержащих отходов с исключением образования трудноразделяемых неутилизируемых и опасных смесей, снижением затрат энергии на проведение процесса и сокращением времени проведения процесса термодеструкции. 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к переработке фторопластов и материалов, их содержащих, в том числе производственных и эксплуатационных отходов, с целью получения ультрадисперсного фторопласта и перфторпарафинов. Изобретение может найти применение при получении модифицирующих добавок полимерных материалов, смазок, композиционных покрытий.

Процессы утилизации фторопластов и материалов, их содержащих, сопровождаются образованием высокотоксичных продуктов, таких как карбонилдифторид, перфторизобутилен, фтористый водород. Получение таких и других смесей ксенобиотиков представляет серьезную угрозу для окружающей среды, что существенно затрудняет расширение их применения в современных технологиях.

В настоящее время одним из наиболее перспективных направлений переработки фторопластов и материалов, их содержащих, считается регулируемая термодеструкция в специальных условиях, конечной целью которой является, как правило, либо преимущественное получение низкомолекулярного тонкодисперсного фторопласта, либо различных газообразных продуктов, в частности мономеров.

Известны процессы термодеструкции фторопласта с преимущественным получением тонкодисперсного фторопласта, которые можно проводить при периодической загрузке в реакторе с отводом горячих продуктов деструкции, их последующим охлаждением и сбором в виде порошковой массы (патент РФ №2133196, опубл. 20.07.1999), либо продувкой продуктов термодеструкции через реактор, содержащий фторопласт при температуре реакторе до 490-510°С (патент РФ №2035308, опубл. 20.05.1995), либо при 480-540°С в потоке циркулирующих газообразных продуктов термодеструкции, содержащих 0,05-1 об.% ненасыщенного водой кислорода или 0,1-5 об.% насыщенного водой воздуха (патент РФ №2100376, опубл. 27.12.1997). Известен также способ термической переработки фторопласта при 480-540°С в токе инертного газа с охлаждением испаренного сырья инертным газом и сбором частиц абсорбцией растворителем до получения суспензии, из которой выделяют порошок фторопласта (патент РФ №2124525, опубл. 10.01.1999).

Существенным недостатком описанных способов переработки фторопласта является образование значительного количества сложных смесей газообразных веществ, требующих дополнительного обезвреживания.

Получение преимущественно газообразных продуктов, главным образом фтормономеров, происходит при температурах от 500 до 900°С и может вестись как в отсутствие, так и в присутствии дополнительных агентов, в частности водяного пара (патент США №5432259, опубл. 11.07.1995).

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки отходов политетрафторэтилена путем непрерывного пиролиза в присутствии водяного пара при повышенной температуре, отличающийся тем, что пиролиз проводят в две последовательные стадии [патент РФ №2387632, опубл. 27.04.2010]. Температура пиролиза на первой стадии составляет 600-750°С, а на второй - 500-600°С. Такой способ за счет проведения разложения в две стадии позволяет одновременно получать как фтормономеры, так и мелкодисперсный политетрафторэтилен.

Недостатком этого способа является возможность образования сложных смесей, содержащих помимо мономера тетрафторэтилена (80-85%), используемого для фторорганического синтеза, примеси других фторолефинов, в частности гексафторпропилена (5-10%), октофторциклобутилена, а также октофторциклобутана (5-10%) и оксидов углерода. Все это создает серьезные предпосылки к усложнению производственных процессов, связанных с разделением, очисткой и утилизацией перечисленных продуктов. Проведение процессов в несколько стадий также существенно усложняет технологию переработки исходного сырья. Кроме того, при проведении термодеструкции требуются значительные затраты энергии для поддержания высоких температур в реакционных аппаратах (до 750°С) в течение 120 часов, что может приводить также к развитию многих побочных процессов.

Техническим результатом заявляемого способа является переработка фторопластов и материалов, их содержащих, путем термодеструкции при одновременном фторировании. Это позволяет избежать образования трудноразделяемых неутилизируемых и опасных смесей и снизить затраты энергии на проведение процесса. При реализации заявляемого способа наблюдается существенное сокращение времени проведения процесса термодеструкции по сравнению с прототипом. Способ позволяет утилизировать производственные и эксплуатационные фторопластсодержащие отходы с получением на их основе востребованных материалов.

Описание способа

Предварительно подготовленные фторопласт или материалы, его содержащие, механически смешиваются с фторирующим агентом. При этом подготовка может рассматриваться либо как подготовка сырья, представленного в виде фторопласта и/или изделий из фторопласта, выражающаяся в очистке поверхностей, удалении механических примесей и последующем измельчении сырья до размеров 0,3-2 мм; либо как подготовка сырья, представленного в виде материалов, содержащих фторопласт, (для увеличения выхода ультрадисперсного фторопласта) выражающаяся в выделении фторопласта из таких материалов и последующем измельчении выделенного фторопласта до размеров 0,3-2 мм. В качестве фторирующего агента может быть использован как газообразный фтор, так и различные соединения-переносчики фтора, в том числе фторид кобальта СоF3, фторид никеля NiF2 и другие фториды металлов с переменной валентностью. Процесс термодеструкции с одновременным фторированием происходит в реакторе при нагреве. Температурный интервал проведения процесса термодеструкции с одновременным фторированием и оптимальное соотношение фторопласта или материалов, его содержащих, и фторирующего агента обусловлены выбором соответствующего фторирующекго агента, а также особенностями проведения реакции. При использовании в качестве фторирующего агента фторида кобальта СоF3 оптимальными параметрами проведения процесса является температура в интервале 480-520°С и соотношение фторопласта или материалов, его содержащих и переносчика фтора СоF3 в интервале 1:5-1:10. Образующиеся в процессе термодеструкции с одновременным фторированием продукты, выходя из реактора, охлаждаются и разделяются на твердую, жидкую и газообразную фазы. Твердая фаза, представляющая собой ультрадисперсный фторопласт, отделяется в сборниках в виде порошка белого цвета. После этого происходит накопление жидких и газообразных продуктов, в основном перфторпарафинов СnF2n+2, где n до 26, в поглотителе, например перфтордекалине. Для улавливания остаточного количества продуктов термодеструкции предусмотрено использование ловушек.

Процесс термодеструкции фторопласта и материалов, его содержащих, осуществляют с одновременным фторированием в присутствии фторирующего агента на установке, схематично изображенной на фигуре, где 1 - реактор, 2 - высокотемпературный термостат, 3 - труба, 4 - система сборников ультрадисперсного фторопласта, 5 - абсорбер, 6 - ловушка.

Изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице.

Переносчиком фтора во всех приведенных примерах является фторид кобальта СоF3.

В качестве исходного компонента в примерах 1-3 используется фторопласт Ф 4Д. Опыты по примерам 4-5 отличаются тем, что в качестве исходного компонента используются отходы фторопласта, полученные удалением парафинов из парафино-фторопластовых отходов производства эмульсионного фторопласта Ф 4Д. Удаление парафинов из материалов, содержащих фторопласт, проводится при промывке отходов деминерализованной водой или маточным раствором, образующимся в процессе синтеза фторопласта Ф 4Д. Температура воды или маточного раствора - 95-100°С. Для увеличения степени отмывки парафинов выполняют перемешивание. Удаление парафинов с поверхности воды выполняют после остывания воды до температуры ниже температуры плавления парафинов. Опыты по примерам 6-13 отличаются тем, что в качестве исходного компонента используются измельченные неразделенные парафино-фторопластовые отходы производства эмульсионного фторопласта Ф 4Д, содержащие до 87% целевого продукта.

Продолжительность проведения процесса термодеструкции с одновременным фторированием во всех приведенных примерах не превышает 10 минут.

Оптимальное соотношение утилизируемых фторопластов или материалов, их содержащих, и переносчика фтора по массе равно 1:7,5. Дальнейшее увеличение массового избытка переносчика фтора не приводит к существенному росту выхода ультрадисперсного фторопласта при снижении количества газообразных продуктов (примеры 3, 11-13). Уменьшение массового избытка СоF3 ниже 5-кратного по отношению к утилизируемым фторопластам или материалам, их содержащим, приводит к существенному сокращению выхода ультрадисперсного фторопласта при некотором увеличении количества газообразных продуктов (примеры 8, 9).

Таблица
Пример № Исходный компонент Массовый избыток СоF3 Выход ультрадисперсного
фторопласта,
% масс.
к исходному
компоненту
Выход газообразных продуктов, % масс. к исходному
компоненту
1 фторопласт 7,5 60,4 63,2
2 5 49,3 64,7
3 10 60,7 62,2
4 фторопласт, выделенный из отходов производства 7,5 57,3 63,8
5 5 47,8 66,5
6 10 59,2 63,0
7 парафино-фторопластовые отходы производства
эмульсионного
фторопласта
Ф4Д
7,5 55,2 67,8
8 2,5 1,6 75,6
9 3 4,9 70,9
10 5 44,4 69,6
11 10 56,1 64,9
12 15 56,7 62,7
13 20 57,0 62,2

1. Способ переработки сырья - фторопластов и материалов, их содержащих, в ультрадисперсный фторопласт и перфторпарафины заключается в подготовке сырья и последующем смешивании подготовленного сырья с фторирующим агентом при термодеструкции фторопласта с одновременным его фторированием при нагреве.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подготовка сырья в виде фторопласта и/или изделий из фторопласта заключается в очистке поверхностей, удалении механических примесей и последующем измельчении до размеров 0,3-2 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подготовка сырья в виде материалов, содержащих фторопласт, заключается в выделении фторопласта из таких материалов и последующем измельчении выделенного фторопласта до размеров 0,3-2 мм.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что выделение фторопласта из материалов, его содержащих, проводят промывкой деминерализованной водой или маточным раствором, образующимся в процессе синтеза фторопласта, при температуре 95-100°С.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что выделение фторопласта выполняют при перемешивании.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фторирующего агента используют газообразный фтор.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фторирующего агента используют соединения-переносчики фтора.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве переносчика фтора применяют фторид кобальта СоF3 при температуре 480-520°С и оптимальном соотношении фторопласта или материалов, его содержащих, и переносчика фтора СоF3 в интервале 1:5-1:10.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь продуктов термодеструкции с одновременным фторированием выводят из реактора, охлаждают и разделяют, при этом вначале отделяют ультрадисперсный фторопласт, а затем улавливают перфторпарафины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии регенерации резиновой крошки из каучуков общего назначения и может быть использовано в шинной промышленности, производстве резино-технических изделий и каучукобитумных мастик, на основе которых могут быть получены гидроизоляционные материалы, используемые в строительстве (кровельные мастики, изоляция труб, дорожные покрытия), а также для изготовления антикоррозионных автомобильных мастик.
Изобретение относится к области химии и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности, в частности к олигоэтоксисилоксану, который получают путем обработки кремнийорганических отходов, измельченных до размера частиц не более 3 см, смесью, состоящей из тетраэтоксисилана, этилсиликата 32 и/или этилсиликата 40, гидроксида калия или гидроксида натрия и воды при температуре 60-700С в течение 3-8 час с последующей фильтрацией.
Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов, в частности получению битумно-резиновых композиций связующего для дорожного покрытия на основе битума, и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов.
Изобретение относится к биотехнологии защиты окружающей среды и, в частности, к области химической, деревообрабатывающей, мебельной и строительной промышленности, а также сельскому хозяйству и может быть использовано для утилизации некондиционной карбамидоформальдегидной смолы при ее производстве и использовании после окончания срока ее годности.

Изобретение относится к способу удаления полифенилполиаминов, связанных мостиковыми метиленовыми группами, из водного потока и к способу получения полифенилполиаминов, связанных мостиковыми метиленовыми группами.

Изобретение относится к получению нанодисперсного фторорганического материала, который может быть использован в качестве твердой смазки, а также в составе композиций для приборов, устройств, машин и механизмов, в том числе, масляных композиций для двигателей и трансмиссий автомобилей.
Изобретение относится к глубокому окислению политетрафторэтилена, а именно к способу утилизации отходов политетрафторэтилена (ПТФЭ). Способ утилизации отходов ПТФЭ включает измельчение отходов ПТФЭ до частиц менее 0,2 мм, смешение их с окислителем и нагревание.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Полимерную композицию готовят в обогреваемом реакторе с мешалкой в среде инертного газа - азота.
Изобретение относится к строительным материалам широкого спектра применения и может быть использовано для дорожных, кровельных, изоляционных, герметизирующих работ.

Изобретение относится к области химической переработки углеводородного сырья и может быть использовано для низкотемпературного пиролиза изношенных автомобильных шин и других вторичных полимерсодержащих материалов с получением продуктов пиролиза, используемых в промышленности в качестве энергоносителей и сырья для дальнейшей химической переработки.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения битума путем окисления. Способ включает обработку исходного сырья с получением целевого продукта и последующим его компаундированием с получением дорожного битума.
Изобретение относится к способу измельчения каучука, введению последнего в полипропиленовую полимерную композицию для достижения высоких адгезионных свойств к лакокрасочному покрытию, а также высокого показателя ударных характеристик для изделий, изготавливаемых методом литья под давлением из полученной композиции.

Изобретение может быть использовано для получения газообразного, жидкого и твердого топлив, строительных материалов, извлечения металлов из отходов обогатительных фабрик.
Изобретение относится к глубокому окислению политетрафторэтилена, а именно к способу утилизации отходов политетрафторэтилена (ПТФЭ). Способ утилизации отходов ПТФЭ включает измельчение отходов ПТФЭ до частиц менее 0,2 мм, смешение их с окислителем и нагревание.

Изобретение относится к области переработки отходов и может быть использовано при утилизации отработанных автомобильных шин с получением резиносодержащей жидкой композиции для дальнейшего применения.

Изобретение относится к методам термической деполимеризации природных и вторичных органических ресурсов, например твердых бытовых отходов (ТБО). Способ переработки органических и полимерных отходов включает загрузку сырья с предварительной сепарацией, измельчение с подсушкой, отличается тем, что подсушку осуществляют совместно с катализатором и низкокалорийным природным топливом, затем готовят пасту из измельченного материала и растворителя - дистиллята, получаемого при дистилляции жидких продуктов, при этом предусматривают дальнейшую ступенчатую деполимеризацию реакционной массы с температурой 200-400°C при нормальном атмосферном давлении, осуществляемую в каскаде из двух пар последовательно соединенных реакторов, в которых температура деполимеризации достигает в 1-й паре 200°C, и во 2-й паре - более 200°C и не превышает 310°C, объединяющихся друг с другом рециркулирующими потоками: газообразным, формирующем в реакционной системе восстановительную среду в виде синтез-газа (CO и H2), образующуюся путем паровой каталитической конверсии углеводородных газов, выходящих из реакторов деполимеризации, перемещающуюся посредством газового насоса через подогреватель восстановительных газов из реакционной системы, обеспечивают также вывод синтез-газа для получения моторных топлив - метанола, диметилового эфира или бензина; жидкую же углеводородную фазу отделяют от твердых непрореагировавших компонентов с выходом последних до 40% от общей исходной массы твердых бытовых отходов (ТБО), которые выводят из системы с помощью циркуляционных насосов и направляют для производства нефтяных брикетов и/или горючих капсул, причем жидкую реакционную углеводородную смесь, после отделения от нее твердого остатка, направляют на горячую сепарацию, охлаждение и дистилляцию, кроме того, меньшую часть дистиллята возвращают в мешалку для приготовления пасты на стадию приготовления пасты, а большую часть разделяют на целевые фракции: первую с температурой кипения до 200°C и вторую с температурой кипения выше 200°C, но не более 310°C.

Изобретение относится к технологии переработки органических отходов и может быть применено в химической и резинотехнической промышленности. В реакторе разлагают резиновые отходы.

Изобретение относится к области переработки отходов и может быть использовано для переработки резинотехнических материалов, в том числе и измельченных отработанных автомобильных шин, с получением резиносодержащей жидкой композиции для дальнейшего ее применения.

Изобретение относится к устройству для переработки полимерных материалов, в том числе и эластомеров для получения различных длинномерных профильных изделий заданного поперечного сечения.

Изобретение относится к комплексной, безотходной переработке токсичных отходов, включающей процессы: сортировки и брикетирования отходов с получением твердотопливных брикетов и отделенных металлических примесей, которые подаются на участок переработки металлов в электрошлаковый переплав, сушки брикетов с последующим их направлением на участок пиролиза при температуре 900-1600°С.
Изобретение относится к способу получения ультрагидрофобных покрытий многоразового (долговременного, возобновляемого) использования для борьбы с обледенением больших площадей (крыльев самолетов, строений, линий электропередачи, панелей солнечных батарей и т.д.).
Наверх