Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА С РЕГЛАМЕНТИРОВАННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ИЗОТОПА 13C В ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА - Патент РФ 2130332
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА С РЕГЛАМЕНТИРОВАННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ИЗОТОПА 13C В ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА С РЕГЛАМЕНТИРОВАННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ИЗОТОПА 13C В ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА С РЕГЛАМЕНТИРОВАННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ИЗОТОПА 13C В ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение предназначено для химической технологии и может быть использовано для лазерного разделения изотопов углерода, содержащихся во фреоне-22. Обогащенный по изотопу 13C тетрафторэтилен смешивают с кислородом в мольном соотношении 1/(1-1,2). Проточный реактор вакуумируют, нагревают до 495-650 К. Подают смесь с линейной скоростью 0,2-0,3 м/с. Давление в реакторе 0,02-0,1 МПа. Продукты реакции гидролизуют при 210-280 К и 0,02-4 МПа. Изотопный состав исходного C2F4 и полученного CO2 не изменяется, потери C2F4 не более 2%, выход по углероду 98-99%. 1 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2130332
Класс(ы) патента: B01D59/00, C01B31/20
Номер заявки: 97110563/25
Дата подачи заявки: 24.06.1997
Дата публикации: 20.05.1999
Заявитель(и): Центральное конструкторское бюро машиностроения
Автор(ы): Барабанщиков А.А.; Баранов Г.А.; Петров Ю.А.; Рябинин Н.А.; Соколов Е.Н.; Федичев С.В.
Патентообладатель(и): Центральное конструкторское бюро машиностроения
Описание изобретения: Изобретение относится к способам получения двуокиси углерода с регламентированным содержанием изотопа 13C и может быть использовано в промышленных технологических процессах переработки тетрафторэтилена в углекислый газ, в частности в технологическом комплексе для лазерного разделения изотопов углерода, содержащихся во фреоне-22.
Целью изобретения является сохранение исходной концентрации изотопа углерода 13C в конечном материале (двуокиси углерода) и обеспечение практически полной конверсии тетрафторэтилена в углекислый газ.
Известен способ очистки газовых сред от тетрафторэтилена, заключающийся во взаимодействии тетрафторэтилена с твердой гидроокисью щелочного металла при температуре 520-600 K с получением соответствующих солей угольной кислоты (Маршак А.М., Ошуев Л.Г., Тимофеев Н.В. и др. Отчет ГИПХ, инв. N 88-68, Л., 1969):
C2F4+8MeOH--->2Me2CO3+4MeF + 2H2O + 2H2 (1)
Раствор соли угольной кислоты после удаления твердого остатка (фторида) обрабатывается сильной кислотой, в результате взаимодействия с которой получается двуокись углерода
Me2CO3+2HCl--->2MeCl+CO2+H2O (2)
Указанный способ обладает следующими недостатками: не обеспечивает полного превращения тетрафторэтилена в двуокись углерода; не гарантирует сохранение изотопного состава по углероду после переработки, так как возможны загрязнения исходных гидроокисей металлов карбонатами.
Известен способ переработки тетрафторэтилена, основанный на взаимодействии предварительно приготовленной эквимолярной смеси тетрафторэтилена и кислорода в реакторе автоклавного типа при нагревании до температуры 800-900 K (Benning A.F., Park J.D., (1944), пат. США 2351390):
C2F4+O2--->CO2+CF4 (3)
В результате реакции образуется четырехфтористый углерод, перевод которого в двуокись углерода крайне затруднителен, что не позволяет использовать этот способ для переработки тетрафторэтилена, содержащего ценный изотоп 13C.
Известен также способ окисления тетрафторэтилена при облучении ультрафиолетовым светом, который проводится при низких температурах (Caglioti W., Site. D. at all., J. Chem. Soc., 1964, 5430):
C2F4+O2--->F2COCF2+COF2 (4)
В результате окисления получаются продукты со следующим (наиболее вероятным) составом: 40 % F2COCF2 и 47 % COF2. Для получения двуокиси углерода необходимо провести гидролиз карбонилдифторида (при этом гидролиз мономера F2COCF2 сопровождается образованием фторангидридов уксусной кислоты и приводит к необратимым потерям углерода)
COF2+H2O--->CO2+2HF (5)
Потери углерода при использовании этого способа составляют примерно 60%.
Предлагаемое изобретение решает задачу создания способа, пригодного для промышленной переработки тетрафторэтилена, обогащенного по изотопу 13C, обеспечивающего перевод 98-99% массы углерода, содержащегося в тетрафторэтилене, в двуокись без изменения изотопного состава углерода в конечном продукте по отношению к исходному.
Сущность изобретения заключается в следующем: разработан способ переработки тетрафторэтилена, основанный на реакции
C2F4+O2--->2COF2, (6)
проведение которой в реакторе проточного типа при определенных условиях приводит к практически полной конверсии тетрафторэтилена в карбонилдифторид; установлено, что последующее взаимодействие карбонилдифторида с водой (по реакции 5) полностью переводит последний в углекислый газ; исследованы оптимальные условия проведения реакции (6) (температура, давление, соотношение исходных компонентов и скорость прохождения газовой смеси через реактор), обеспечивающие конверсию тетрафторэтилена в карбонилдифторид без изменения изотопного состава углерода; исследованы оптимальные условия гидролиза карбонилдифторида, обеспечивающие полное преобразование последнего в углекислый газ.
Изобретение поясняется схемой. На чертеже изображена схема установки переработки тетрафторэтилена.
Установка состоит из реактора проточного типа 1, баллонов с напускаемыми тетрафторэтиленом 2 и кислородом 3, ресивера их смешения 4, емкости 5, где проводится гидролиз карбонилдифторида, фильтра очистки от паров воды и фтористого водорода 6, баллона сбора полученного углекислого газа 7, криостатов 8, контрольно-измерительной аппаратуры, а также трасс и коммуникаций с запорно-регулирующей арматурой.
Обогащенный по изотопу 13C тетрафторэтилен из баллона 2 подают в предварительно отвакуумированный ресивер смешения 4, в который затем подают кислород до заданного мольного соотношения компонентов смеси: C2F4/O2 = 1/(1-1,2). Далее, предварительно отвакуумированный реактор 1 нагревают до необходимой для проведения процесса температуры (в пределах 500-650 K). После выхода реактора на температурный режим из ресивера смешения в реактор подают смесь тетрафтоэтилена и кислорода с линейной скоростью прохождения через реактор 0,2-0,3 м/с, при этом давление в реакторе поддерживают в пределах 0,02-0,1 МПа. В реакторе при этих условиях осуществляется реакция в соответствии с уравнением (6). Полученный в результате реакции карбонилдифторид конденсируется в емкости гидролиза 5, предварительно охлажденные до температуры не более 90 K (в емкость предварительно залита вода в соотношении с ожидаемым количеством полученного карбонилдифторида, примерно 2/1), а непрореагировавший кислород, частично осаждаясь в этой емкости, удаляется через систему вакуумирования. После завершения процесса переработки тетрафторэтилена в карбонилдифторид ресивер и реактор отсоединяются от емкости гидролиза, а последняя вакуумируется до давления не более 10-3 Па. Далее емкость гидролиза отогревается до температуры не менее 210 K и происходит гидролиз карбонилдифторида по реакции (5) при температуре 210-280 K и давлении в емкости 0,02-4 МПа (температура и давление устанавливаются естественным образом). После завершения процесса гидролиза через фильтр очистки 6 проводится отбор двуокиси углерода в предварительно отвакуумированный и охлажденный до температуры 90 K баллон сбора 7. На всех стадиях процесса переработки проводится контроль химического и изотопного состава исходных и полученных газовых смесей масс-спектрометрическим методом.
Для отработки технологических режимов процесса были проведены исследования, результаты которых приведены в таблице.
В результате исследований установлено, что оптимальными условиями проведения процесса конверсии тетрафторэтилена в карбонилдифторид являются:
Мольное соотношение исходных компонентов C2F4/O2 - 1/(1-1,2)
Температура, K - 495 - 650
Давление, МПа - 0,02-0,1
Линейная скорость смеси через реактор, м/с - 0,2-0,3
Последующий гидролиз карбонилдифторида в двуокись углерода, проводимый при мольном соотношении COF2/H2O= 1/2, давлении 0,02-4 МПа и температуре 210-280 K превращает карбонилдифторид в углекислый газ с выходом 99,5%.
Общий выход по углероду составляет 98-99%, при этом изотопный состав продукта по отношению к исходному тетрафторэтилену не изменяется.
Техническим результатом, достигнутым при использовании, является наработка на опытной установке конверсии, реализующей предлагаемый способ, партии CO2 из тетрафторэтилена, наработанного на лазерном комплексе, с предварительным обогащением по изотопу 13C 20 - 35%. Переработано 100 г тетрафторэтилена, при этом потери перевода не превысили 2%, а изотопный состав не изменился.
Формула изобретения: Способ переработки тетрафторэтилена с регламентированным содержанием изотопа 13С в двуокись углерода, включающий взаимодействие тетрафторэтилена с кислородом, отличающийся тем, что взаимодействие тетрафторэтилена с кислородом проводят в проточном реакторе при мольном соотношении 1/(1-1,2), температуре 495 - 650 К, давлении 0,02 - 0,1 МПа и линейной скорости прохождения смеси через реактор 0,2 - 0,3 м/с с последующим гидролизом продуктов реакции при температуре 210 - 280 К и давлении 0,02 - 4 МПа.