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DE1222040B - Verfahren zur Herstellung von Tetrafluoraethylen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Tetrafluoraethylen

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Publication number
DE1222040B
DE1222040B DEJ23047A DEJ0023047A DE1222040B DE 1222040 B DE1222040 B DE 1222040B DE J23047 A DEJ23047 A DE J23047A DE J0023047 A DEJ0023047 A DE J0023047A DE 1222040 B DE1222040 B DE 1222040B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steam
monochlorodifluoromethane
pyrolysis
reaction
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DEJ23047A
Other languages
English (en)
Other versions
DE1222040C2 (de
Inventor
John Wilmar Edwards
Stanley Scherratt
Percy Arthur Small
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Imperial Chemical Industries Ltd filed Critical Imperial Chemical Industries Ltd
Publication of DE1222040B publication Critical patent/DE1222040B/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1222040C2 publication Critical patent/DE1222040C2/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/26Preparation of halogenated hydrocarbons by reactions involving an increase in the number of carbon atoms in the skeleton
    • C07C17/263Preparation of halogenated hydrocarbons by reactions involving an increase in the number of carbon atoms in the skeleton by condensation reactions
    • C07C17/269Preparation of halogenated hydrocarbons by reactions involving an increase in the number of carbon atoms in the skeleton by condensation reactions of only halogenated hydrocarbons

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
C07c
Deutsche KI.: 12 ο -19/02
Nummer: 1222 040
Aktenzeichen: J 23047IV b/12 ο
Anmeldetag: 24. Januar 1963
Auslegetag: 4. August 1966
Bei der Pyrolyse von Monochlordifluormethan bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck nimmt die Leistung mit zunehmender Umwandlung ab (bei Anwendung längerer Verweilzeit), so daß das mengenmäßige Verhältnis der unerwünschten Nebenprodukte zu Tetrafluoräthylen zunimmt. Diese unerwünschten Nebenprodukte stellen nicht nur einen Verlust an Ausgangsmaterial dar, sondern sie werfen auch Abfallbeseitigungsprobleme auf, da einige von ihnen stark giftig sind. Weiterhin ist ihre Anwesenheit in Tetrafluoräthylen zur Polymerisation dieser Verbindung unerwünscht. Die Reinigung des Tetrafluoräthylens durch Destillation ist teuer. Es ist zweckmäßig, bei höchsten Umwandlungsgraden zu arbeiten, die keine zu starke Bildung der Nebenprodukte zur Folge haben.
Die Gesamtreaktion zur Umwandlung von Monochlordifluormethan in Tetrafluoräthylen und Chlorwasserstoff verläuft nach folgender Gleichung:
2CHF2Cl
C2F4+ 2 HCl
Es wurde festgestellt, daß diese Reaktion unter den Temperatur- und Druckbedingungen, wie sie im allgemeinen angewendet werden, reversibel ist. Da die Anzahl der vorhandenen Moleküle während der Umsetzung zunimmt, wird die Bildungsreaktion des Tetrafluoräthylens relativ zur Rückreaktion durch Verringerung des Gesamtdrucks oder des Partialdruckes der Reaktionsteilnehmer durch Verdünnen mit einem Gas, das an der Reaktion nicht teilnimmt, gefördert. Weiterhin sind sowohl die Entropieänderungen als auch die Wärmetönung der Umsetzung positiv, und infolgedessen wird die Bildungsreaktion des Tetrafluoräthylens im Verhältnis zur Rückreaktion durch Erhöhung der Reaktionstemperatur oder der Temperatur am Reaktorausgang gefördert, wenn die Temperatur sich während der Umsetzung ändert.
Vermutlich verläuft die Umsetzung nach folgendem Mechanismus:
CHF2Cl
2CF9
CF2 + HCl
C2F4
Es ist nunmehr sichergestellt, daß Difluorcarben CF2 als Zwischenstufe existenzfähig ist. Es ist sehr reaktionsfähig und liegt nur in geringsten Konzentrationen während der Reaktion vor. Nach dem Abschrecken wird es unter den Reaktionsprodukten nicht aufgefunden.
Die unerwünschten Nebenprodukte haben zur Hauptsache einen höheren Siedepunkt als Tetrafluoräthylen. Die Hauptbestandteile dieser hochsiedenden Verfahren zur Herstellung von
Tetrafluoräthylen
Anmelder:
Imperial Chemical Industries Limited, London
Vertreter:
Dr.-Ing. H. Fincke, Dipl.-Ing. H. Bohr
und Dipl.-Ing. H. Staeger, Patentanwälte,
München 5, Müllerstr. 31
Als Erfinder benannt:
John Wilmar Edwards, Potters Bar, Middlesex;
Stanley Sherratt,
Percy Arthur Small, Welwyn Garden City,
Hertfordshire (Großbritannien)
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 24. Januar 1962 (2663),
vom 22. Juni 1962 (24 088),
vom 9. Januar 1963
Verbindungen sind Hexafluorpropen und sein Isomer Hexafluorcyclopropan, Octafluorcyclobutan, Monochlortetrafluoräthan und Monochlorhexafluorpropan. Verbindungen mit mehr als 4 Kohlenstoffatomen im Molekül können ebenfalls vorliegen, jedoch in geringeren Mengen, je mehr Kohlenstoffatome die Moleküle enthalten. Die Reaktionen, die zur Bildung aller dieser Produkte führen, sind Reaktionen, bei denen die Anzahl der Moleküle abnimmt. Infolgedessen wird bei Verringerung des Gesamtdruckes oder Partialdruckes dieser Reaktionsteilnehmer oder durch Erhöhung der Temperatur am Ausgang der Pyrolysezone oder beidem das Ausmaß, in dem sich diese Produkte relativ zu den gewünschten Produkten bilden, vermindert.
Es wurde bereits vorgeschlagen, inerte Gase, wie Stickstoff oder Helium, als Verdünnungsmittel zur Pyrolyse von Monochlordifluormethan zu verwenden. Diese Verbindungen rufen jedoch Schwierigkeiten bei der Abtrennung hervor und führen zu einer niedrigeren Wiedergewinnung von Tetrafluoräthylen.
Nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 475 wird Tetrafluoräthylen durch Pyrolyse von
609 608/424
3 4
Monochlordifluormethan gemischt mit Dampf her- Andere inerte Baumaterialien können jedoch ebengestellt. Dabei wird die Ausbeute jedoch geringer, falls verwendet werden. Vorzugsweise wird Monowenn der Anteil an Dampf über einen bestimmten chlordifluormethan als auch die Dampfbeschickung oberen Grenzwert erhöht wird, wobei dieser Dampf- vorerhitzt. Beispielsweise kann man das Monochloranteil etwa 70 Molprozent (d.h. 0,33 Mol Dampf je 5 difluormethan zweckmäßig auf eine Temperatur von Mol Monochlordifluormethan) bei einer Pyrolyse bei 300 bis 500° C, insbesondere 400 bis 500° C, und 650 bis 1400° C und einer Dauer von 0,005 bis den Dampf auf 800 bis 1000° C erhitzen.
0,8 Sekunden beträgt. Die Pyrolyse wird im wesentlichen adiabatisch
Die Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung durchgeführt, d. h., die gesamte oder nahezu die
von Tetrafluoräthylen durch Pyrolyse von Monochlor- io gesamte Wärme wird vom Monochlordifluormethan
difluormethan in Gegenwart von Wasserdampf zum und Dampf in einem gut ummantelten langen Rohr,
Gegenstand, das dadurch gekennzeichnet ist, daß einem Kanal oder einem Gang zugeführt. Auch ist es
man die Pyrolyse in Gegenwart von 3 bis 19 Mol möglich, etwas niedrigere Dampftemperaturen, als
vorerhitztem Wasserdampf pro Mol Monochlordi- sie für den adiabatischen Betrieb erforderlich sind,
fluormethan adiabatisch durchführt. 15 zu verwenden und einen Teil der Wärme durch die
Die Pyrolyse kann auch in Gegenwart von 6 bis Wandungen des Reaktors zuzuführen. Strömungs-
10 Mol vorerhitztem Wasserdampf pro Mol Mono- bedingungen mit guter örtlicher Turbulenz und Ver-
chlordifluormethan adiabatisch durchgeführt werden. mischung, jedoch keiner Rückvermischung, bei einer
Nicht alle Materialien, die den hohen Tempera- Reynoldszahl von mehr als 3000 werden bevorzugt, türen und korrodierenden Bedingungen der Reaktion 20 Es ist erwünscht, besonders für ein gutes Vermiwiderstehen, sind in gleicher Weise zur Konstruktion sehen des Dampfes mit dem Monochlordifluormethan von Reaktionsbehältern geeignet, da einige Ober- am Eingang zum Reaktor zu sorgen, insbesondere flächen die Hydrolyse beschleunigen können. Platin wenn die Reynoldszahl im Reaktor niedriger als 3000 und eine unter dem Namen »Inconel« im Handel ist oder der Reaktor kein Röhrenreaktor ist.
erhältliche Legierung sind geeignete Materialien für 25 Gegebenenfalls kann man den Dampf mit dem diesen Zweck (Inconel ist eine Legierung aus minde- Monochlordifluormethan in zwei oder mehr Stufen stens 72% Nickel, 14 bis 17% Chrom, 6 bis 10°/» vermischen, so daß die Anfangstemperatur der Mi-Eisen, höchstens 1 % Mangan, Rest Kupfer, Silicium, schung, bevor die Reaktion erfolgt, niedriger ist als Kohlenstoff, Schwefel in einer Gesamtmenge von beim einmaligen Vermischen mit der gesamten weniger als 1%). Andere geeignete Materialien zum 30 Menge des Dampfes. Der Einfachheit halber zieht Bau von Reaktoren sind Kupfer, Kupfer-Nickel- man es jedoch vor, den gesamten Dampf auf einmal Legierungen, Silber, Platin—Iridium, Platin—Rho- einzumischen.
dium, Kohlenstoff oder einzelne oder gemischte ge- Das zur Erzielung einer bestimmten Umwandlung
sinterte Metalloxyde, wie Aluminiumoxyd, Beryllium- bei einer gegebenen Ausgangstemperatur erforderliche
oxyd, Magnesiumoxyd oder Spinelle; feuerfeste 35 Verdünnungsverhältnis kann aus den Temperaturen
Materialien, wie Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd, des Dampfes und des Monochlordifluormethans vor
Magnesiumoxyd oder Spinelle, die als Auskleidung dem Vermischen und den bekannten Wärmekapazi-
gen von Metallrohren verwendet oder an beiden täten der Gase zusammen mit der Reaktionswärme
Enden starr zusammengehalten werden. berechnet werden.
Die Verweilzeit bzw. Kontaktzeit ist eine wichtige 40 Das Monochlordifluormethan kann bei oder unter-Variable, da sie ebenso wie die Pyrolysetemperatur halb Raumtemperatur zugeführt oder auf Temperadie Umwandlung steuert. Die zur Erzielung einer ge- türen bis zu 600° C vorerhitzt werden. Sehr geeignet wünschten Umwandlung erforderliche Zeit nimmt sind Temperaturen im Bereich von 300 bis 500° C. ab, wenn die Temperatur des Gemisches ansteigt. Es ist ersichtlich, daß anfänglich weniger Dampf er-
Aus praktischen Gründen, z. B. den statthaften 45 forderlich ist, je heißer das Monochlordifluormethan
Strömungsgeschwindigkeiten, beträgt normalerweise ist. Andererseits kann dann Dampf mit niedrigerer
die Verweilzeit mindestens 0,01 Sekunde. Bei Gas- Temperatur verwendet werden. Das Monochlordi-
temperaturen unterhalb 500° C ist die Reaktions- fluormethan darf keine nennenswerte Pyrolyse vor
geschwindigkeit so langsam, daß bei praktischen der Verdünnung mit dem Dampf erleiden, da andern-
Verweilzeiten nur eine sehr geringe oder überhaupt 50 falls die Vorteile der Erfindung im entsprechenden
keine Umwandlung erfolgt. Bei hohen Temperaturen, Ausmaß verlorengehen. Vorzugsweise sollen höch-
z. B. Temperaturen wesentlich oberhalb 900° C, wer- stens 10% des Monochlordifluormethans vor der
den die Baumaterialien für die Apparatur zu teuer, Verdünnung pyrolysiert sein.
und die Verweilzeit wird so kurz, daß die Strömungs- Die Hydrolysereaktion, die nicht nur einen unmitgeschwindigkeiten ungünstig hoch werden und große 55 telbaren Verlust an Ausgangsmaterial hervorruft, erSchwierigkeiten zur genügend raschen Kühlung der zeugt Kohlenmonoxyd, wodurch Schwierigkeiten bei heißen Gase auftreten, um die Reaktion bei der er- der Trennung der Produkte entstehen, so daß weitere forderlichen Umwandlung abzubrechen. Bevorzugte Verluste auftreten. Weiterhin ist der entstandene Arbeitstemperaturen liegen zwischen 600 und Fluorwasserstoff korrodierend und giftig. Diese 800° C, insbesondere zwischen 650 und 800° C. 60 Schwierigkeiten können noch ernstlicher sein als nur
Das erfindungsgemäße Verfahren kann durchge- der Verlust durch Zerstörung des Ausgangsmaterials, führt werden, indem man kontinuierlich ein Gemisch Sauerstoff wird unter den Bedingungen der Reaktion von vorerhitztem Dampf und Monochlordifluor- unter Bildung von Kohlendioxyd und Fluorwassermethan durch die Pyrolysezone. führt. Zweckmäßig stoff umgesetzt. Der verwendete Dampf soll einen kann die Pyrolysezone die Form eines Rohres haben, 65 niedrigen Sauerstoffgehalt haben. Weiterhin reagiert das aus einem bei der Arbeitstemperatur gegen die Wasserstoff unter Bildung von Fluorwasserstoff und heißen Gase beständigen Material, wie Platin, be- anderen unerwünschten wasserstoffhaltigen Verbinstehen oder mit diesem ausgekleidet sein kann. düngen. Der verwendete Dampf soll daher auch
einen niedrigen Wasserstoffgehalt haben. Der erforderliche überhitzte Dampf gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird erzeugt, indem man gewöhnlichen, aus siedendem Wasser erzeugten Dampf überhitzt und nicht Wasserstoff und Sauerstoff miteinander verbrennt, da es schwierig ist, diese beiden Gase genau zu dosieren, so daß keiner der Bestandteile im Überschuß vorliegt. Andere Verunreinigungen im Dampf können entweder zu Schwierigkeiten bei der Destillation oder zum Verlust von Tetrafluoräthylen führen, wenn diese Verunreinigungen aus dem Destillationssystem gespült werden.
Vorzugsweise soll der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Dampf insgesamt weniger als 0,1 Volumprozent andere Gase enthalten und praktisch frei von nicht flüchtigen Verunreinigungen sein.
Der Gesamtdruck des Gemisches ist nicht von entscheidender Bedeutung und kann unteratmosphärisch sein, bei Atmosphärendruck oder bei überatmosphärischem Druck liegen. Zum zweckmäßigen Betrieb und insbesondere zur Verhinderung des Ausströmens von Gasen aus der Apparatur oder des Einströmens in die Apparatur, z. B. durch Muffen, arbeitet man vorzugsweise bei einem Druck von etwa 1 Atmosphäre, jedoch kann man auch bei Drücken von z. B. 0,1 bis 5 at arbeiten.
Folgende angenäherte Werte für die Verweilzeiten beziehen sich auf eine praktisch adiabatische Umsetzung unter Verwendung von Mischungen von Dampf bei etwa 950° C und Monochlordifluormethan bei etwa 400° C bei einer Atmosphäre Gesamtdruck. Bei 650° C Ausgangstemperatur beträgt die Verweilzeit 0,045, 0,055, 0,07 und 0,10 Sekunden bei einer Umwandlung von 40, 50, 60 bzw. 70%. Bei einer Ausgangstemperatur von 700° C beträgt die Verweilzeit 0,035, 0,045, 0,06 und 0,09 Sekunden bei einer Umwandlung von 50, 60, 70 bzw. 80%. Bei einer Ausgangstemperatur von 750° C beträgt die Verweilzeit 0,03, 0,035, 0,05 und 0,08 Sekunden bei einer Umwandlung von 60, 70, 80 bzw. 90%. Bei einer Ausgangstemperatur von 800° C beträgt die Verweilzeit 0,02, 0,03 und 0,04 Sekunden bei einer Umwandlung von 70, 80 bzw. 90%. Auf Grund der komplexen Kinetik der Reaktion kann für diese Verweilzeiten keine einfache Gleichung angegeben werden.
Die aus der Pyrolysezone austretenden Gase sollen zur Kondensation des Dampfes abgekühlt und zur Abtrennung von Chlorwasserstoff gewaschen und hierauf getrocknet werden. Zur Kühlung kann man die Gase durch Wärmeaustauscher, z. B. Röhrenwärmeaustauscher, in deren Mantel eine Kühlflüssigkeit enthalten ist, führen oder andererseits Wasser, Kaltdampf oder wäßrige Salzsäure in die Gase einspritzen oder eine Kombination beider Methoden durchführen. Eine rasche Kühlung ist besonders erwünscht, wenn die Temperatur der Mischung in der Pyrolysezone mehr als 750° C beträgt. Die gekühlten Gase werden dann gegebenenfalls gewaschen, indem man sie normalerweise im Gegenstrom einem Wasserspray oder einer wäßrigen Salzsäurelösung entgegenführt und anschließend mit wäßriger Alkalilauge wäscht. Die Waschstufe kann jedoch häufig mit der Kühlstufe zweckmäßig kombiniert werden. Die Trocknung kann z. B. mit konzentrierter Schwefelsäure erfolgen. Die getrockneten Gase können hierauf kombiniert und fraktioniert destilliert werden, wobei nicht umgesetztes Monochlordifluormethan (Kp.76O = 40,8° C) und Tetrafluoräthylen (Kp.76O = 76,3° C) voneinander getrennt werden. Gegebenenfalls kann man nicht umgesetztes Monochlordifluormethan zur erneuten Vermischung mit Dampf wieder im Kreislauf zurückführen.
Es können Umwandlungsgrade bis zu 80% erzielt werden. Hierbei ist die im Kreislauf zurückzuführende Menge an Monochlordifluormethan gering.
Beispiel 1
Monochlordifluormethan wurde durch einen Strömungsmesser und einen Röhrenvorerhitzer durch eine von zwei gegenüberstehenden Mischdüsen am Eingang zu einem ummantelten und beheizten Röhrenreaktor geführt, der die Pyrolysezone darstellt, in diesen eingebracht. Diese Zone war 122 cm lang und hatte einen Innendurchmesser von 2,54 cm, und sie bestand aus einer im Handel unter der Bezeichnung »Inconel« erhältlichen Legierung. Dampf wurde durch einen Strömungsmesser mit Öffnungsplatte und einen Überhitzer durch die andere Mischdüse eingeleitet. Die Temperaturen der beiden Gase unmittelbar vor dem Mischen, die Temperatur des Gemisches unmittelbar nach dem Vermischen und am Reaktorausgang sowie der Wandung des Reaktors wurden mit Thermoelementen gemessen und automatisch registriert. Die Wärmezufuhr in die Wicklung auf dem Reaktionsrohr wurde derartig kontrolliert, daß die Wandtemperatur so nahe wie möglich der mittleren Temperatur der beiden Temperaturen des Gasgemisches kam, so daß die Nettowärmezufuhr in das Gasgemisch vernachlässigbar war. Die Reaktion war im wesentlichen adiabatisch. Die aus der Pyrolysezone austretenden Gase wurden durch Vermischen mit genügend Dampf von einer Temperatur wenig über 100° C abgeschreckt und ihre Temperatur auf 300 bis 400° C, gemessen mit einem Thermoelement, gebracht und hierauf in einen Blockkühler aus Kohlenstoff, anschließend in einen Kühler, in dem der größte Teil der Salzsäure abgetrennt wurde, und hierauf in einen Wäscher zur Abtrennung der letzten Spuren an Salzsäure geführt. Der Druck im Reaktionsbehälter betrug etwa 1 at. Das gasförmige Produkt wurde durch Gaschromatographie auf Monochlordifluormethan, Tetrafluorätnylen, die obenerwähnten hochsiedenden Verunreinigungen sowie andere Verunreinigungen, wie Fluoroform und Kohlenmonoxyd, untersucht. Die Umwandlung und die Leistung wurden aus den Ergebnissen nach folgenden Gleichungen berechnet.
% Umwandlung =
% Leistung =-
100(2[C2F4]H-^Cx[X]
[CHClF2] + 2[C2F4] + ZxC
100-2[C2F4]
In den eckigen Klammern stehen die Molfraktionen der in den Pyrolysegasen angegebenen Substanz, χ stellt irgendeine der anderen als C2F4 oder CHClF2 vorhandenen Substanzen dar, und Cx ist die Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül von x. Die angegebene Summe ist über sämtliche hochsiedenden Verbindungen, Spuren von Verunreinigungen und Kohlenmonoxyd genommen.
Das verwendete Monochlordifluormethan wurde in gleicher Weise analysiert. Es enthielt 0,062% Fluoroform als einzige Hauptverunreinigung.
Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend angegeben»
CHClF2
Strömungs
geschwindigkeit
CHClF2
Einlaß
temperatur
Dampfs trömungs-
geschwindigkeit
Dampfeinlaß
temperatur
Ausgangs
temperatur
Verdünnungs
verhältnis
Umwand
lung
Leistung
Mol/h ■- °c MoVh 0C 0C % %
26 500 170 950 645 6,5 76,2 96,4
62 480 335 950 665 5,4 67,2 97,5
24 - 520 140 950 670 5,8 88,5 95,4
60 500 285 950 675 . 4,8 60,2 97,6
69 400 350 960 680 5,8 : 57,8 97,3
41 490 ■ 240 945 690 5,9 78,7 96,3
89 460 450 945 700 5,1 54,2 98,2
60 500 352 950 700 5,9 · 63,1 97,3
I 54 400 360 950 700 6,7 69,8 96,7
47 500 285 950 700 6,1 70,6 96,8
47 400 336 950 700 7,2 74,3 96,4
39 400 280 950 700 7,2 80,8 94,9
30 250 220 985 700 7,3 86,2 94,5
75 345 720 890 720 9,6 52,7 98,4
64 25 620 950 720 9,7 57,5 98,3
43 510 470 850 720 10,9 65,0 98,4
43 350 510 880 720 11,9 69,3 97,7
96 295 940 900 730 9,8 47,0 98,6
24 420 255 950 750 10,6 92,0 94,3
64 350 700 950 770 10,9 72,2 97,7
32 400 620 900 810 19,4 91,2 94,4
43 375 635 970 815 14,8 90,6 96,0
32 410 590 945 820 18,4 93,2 95,1
26 420 655 970 875 25,2 96,2 89,1
Beispiel 2
Monochlordifluormethan wurde durch einen Strömungsmesser mit Öffnungsplatte und einen Röhrenvorerhitzer und dann durch ein ummanteltes Rohr in eine Mischzone in einem a Röhrenreaktionsbehälter aus einer unter dem Namen »Inconel« im Handel erhältlichen Legierung geführt, während gleichzeitig Dampf durch einen Strömungsmesser mit Öffnungsplatte, durch einen Vorerhitzer und einen Überhitzer in die gleiche Mischzone in dem Reaktionsbehälter eingeleitet wurde. Die Temperaturen des Monochlordifluormefhans und des Dampfes unmittelbar vor dem Vermischen und des Reaktionsgasgemisches am Ausgang des Reaktionsbehälters wurden mit Thermoelementen gemessen und automatisch registriert. Der Reaktionsbehälter war 80 cm lang und hatte einen Durchmesser von 15,24 cm. Die Reaktorwandungen wurden nicht elektrisch geheizt, so daß die Reaktion nicht genau adiabätisch war. Man verließ sich auf die fühlbare Wärme des Dampfes und des Monochlordifluormethans, die die erforderliche Wärme zuführten und die gewünschte Reaktionstemperatur einstellten. Auf Grund unvermeidbarer Wärmeverluste zwischen dem Vorerhitzer und dem Reaktionsbehälter betrug die Temperatur des. Monochlordifluormethans vor dem Vermischen nur etwa 200° C. Die aus der Pyrolysezone austretenden Gase wurden durch Einspritzen von Wasser und Salzsäure abgeschreckt und dann durch einen Blockkühler aus Kohlenstoff geführt, der die Temperatur des Gasgemisches auf etwa 110° C herabsetzte. Hierauf schloß sich ein Kondensator an, in dem der größte Teil der Salzsäure abgetrennt wurde, und anschließend folgte ein Waschsystem. Der Druck im Reaktionsbehälter betrug etwa 1 at. Die gasförmigen Produkte wurden durch Gaschromatographie analysiert und die Umwandlung und die Leistung nach der im Beispiel 1 beschriebenen Methode berechnet. Aus den in der nachstehenden Tabelle angegebenen Werten ist zu ersehen, daß die Versuche des Beispiels 2 in einem beträchtlich größeren Maßstab durchgeführt wurden als die des Beispiels 1. Das in dieser Reaktion erzeugte Tetrafluoräthylen wurde von nicht umgesetztem Monochlordifluormethan und unerwünschten Nebenprodukten abgetrennt und hierauf zur Herstellung von Polytetrafluoräthylen verwendet. Das nicht umgesetzte Monochlordifluormethan wurde im Kreislauf wieder zurückgeführt.
Verweil CHF2Cl
Strömungs
9 Dampf1·
strömungs
Dampf-
einlaß-
Auslaß Verdün- 10 Um Leistungs-
verlust durch
Leistungs
zeit geschwindig
keit
Einlaß- geschwindig
keit
tempe-
ratur
tempe
ratur
nungs-
verhältnis
wand
lung
hochsiedende
Verbindungen
verlust
durch CO
Sekunden kMol/h tempe-
ratur
kMol/h PC ■ 0C °/o °/o °/o
0,0536 1,29 0C 12,0 945 623 9,3 59,7 1,86 1,69
1 0,0548 1,30 225 11,75 950 636 9,04 73,5 2,36 1,69
2 0,0521 1,29 220 12,0 960 650 9,3 83,6 3,26 2,08
3 0,0530 1,30 222 11,75 955 650 9,04 79,8 3,21 1,47
4 0,0569 1,41 220 10,75 955 650 , 7,62 66,8 2,52 1,21
5 0,0631 1,45 210 9,5 970 650 6,55 73,7 3,41 1,43
6 0,0499 1,39 230 12,4 920 655 8,93 78,7 3,47 1,74
7 0,0574 1,55 215 10,2 950 673 6,6 78,0 2,81 1,83
δ 0,0505 1,34 220 12,0 950 675 8,96 73,3 3,0 1,75
9 0,0505 1,34 223 12,0 940 676 8,96 84,1 3,48 2,48
10 0,0505 1,25 225 12,0 950 680 9,60 83,5 3,04 2,28
11 0,0505 1,25 225 12,0 950 680 9,60 84,1 3,21 1,67
12 0,0500 1,32 225 12,0 940 684 9,09 79,6 3,43 2,37
13 0,0502 1,29 230 12,0 943 685 9,3 84,2 3,58 2,22
14 0,0511 1,30 220 11,75 950 685 9,04 84,0 3,41 2,30
15 0,0499 1,32 220 12,0 945 687 9,09 80,2 3,45 2,10
16 0,0499 1,27 220 12,0 945 692 9,45 82,7 3,75 2,52
17 230
Analyse der gasförmigen Produkte der Versuche 1 bis 17 nach Abtrennung von Dampf und HCl,
Volumprozent
CHF3 CF2 = CFH CH2F2
+ C-C3F6
CF2 = CFCF3 CF2Cl2 C-(CFg)4 H(CF2)2C1 H(CF2)3C1 CO C2F4 CHF2Q
1 0,146 0,015 0,016 0,150 0,098 0,152 0,043 0,040 1,43 40,7 57,2
2 0,170 0,021 0,009 0,252 0,151 0,303 0,085 0,078 1,95 55,3 41,7
3 0,242 0,052 0,038 0,390 0,216 0,540 0,150 0,122 2,95 67,2 28,1
4 0,202 0,036 0,020 0,358 0,206 0,506 0,144 0,128 1,95 63,2 33,3
5 0,183 0,016 0,024 0,226 0,122 0,283 0,100 0,073 1,20 48,0 49,8
6 0,173 0,027 0,013 0,345 0,185 0,483 0,149 0,106 1,68 55,5 41,4
7 0,252 0,037 0,018 0,540 0,205 0,474 0,150 0,136 2,30 62,8 33,1
δ 0,212 0,032 0,016 0,353 0,208 0,446 0,056 0,045 2,33 60,6 35,7
9 0,179 0,028 0,031 0,295 0,160 0,397 0,117 0,096 2,03 54,8 41,9
10 0,241 0,046 0,032 0,421 0,233 0,580 0,169 0,149 3,56 67,5 27,1
11 0,239 0,044 0,011 0,379 0,213 0,486 0,152 0,017 3,23 67,0 28,1
12 0,262 0,041 0,013 0,411 0,230 0,518 0,165 0,133 2,41 68,6 27,2
13 0,226 0,037 0,014 0,388 0,216 0,518 0,162 0,133 3,10 61,7 33,5
14 0,268 0,050 0,034 0,435 0,238 0,592 0,172 0,154 3,20 67,8 27,1
15 0,217 0,047 0,011 0,438 0,248 0,570 0,160 0,146 3,30 67,7 27,2
16 0,257 0,042 0,026 0,393 0,220 0,522 0,157 0,127 2,78 62,6 32,9
17 0,258 0,051 0,018 0,465 0,262 0,590 0,178 0,146 3,49 65,0 29,5

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Tetrafluoräthylen durch Pyrolyse von Monochlordifluormethan in Gegenwart von Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß man die 65 Pyrolyse in Gegenwart von 3 bis 19 Mol vorerhitztem Wasserdampf pro Mol Monochlordifluormethan adiabatisch durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Pyrolyse in Gegenwart von 6 bis 10 Mol vorerhitztem Wasserdampf pro Mol Monochlordifluormethan adiabatisch durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Pyrolyse bei 600 bis 800° C und einer Verweilzeit von 0,2 bis 6 Se-
..■.-. .;■-■' 609608/424
11 12
künden, vorzugsweise 0,04 bis 1 Sekunde, durch- In Betracht gezogene Druckschriften: führt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Deutsche Auslegeschrift Nr. 1073 475;
kennzeichnet, daß der Dampf vor dem Eintritt in britische Patentschrift Nr. 732 269;
die Pyrolysezone auf eine Temperatur von 900 5 USA.-Patentschrift Nr. 2551573;
bis 1000° C vorerhitzt wird. Ind. and Engng. Chem., 39 (1947), S. 357.
609 608/424 7.66 © Bundesdruckerei Berlin
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