DE1222040B - Verfahren zur Herstellung von Tetrafluoraethylen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von TetrafluoraethylenInfo
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- C07C17/26—Preparation of halogenated hydrocarbons by reactions involving an increase in the number of carbon atoms in the skeleton
- C07C17/263—Preparation of halogenated hydrocarbons by reactions involving an increase in the number of carbon atoms in the skeleton by condensation reactions
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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
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
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
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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
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.
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.
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
[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 |
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)
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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