DE1222040C2 - Verfahren zur herstellung von tetrafluoraethylen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von tetrafluoraethylenInfo
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- DE1222040C2 DE1222040C2 DE1963J0023047 DEJ0023047A DE1222040C2 DE 1222040 C2 DE1222040 C2 DE 1222040C2 DE 1963J0023047 DE1963J0023047 DE 1963J0023047 DE J0023047 A DEJ0023047 A DE J0023047A DE 1222040 C2 DE1222040 C2 DE 1222040C2
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- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
- 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
- C07C17/269—Preparation of halogenated hydrocarbons by reactions involving an increase in the number of carbon atoms in the skeleton by condensation reactions of only halogenated hydrocarbons
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Description
Bei der Pyrolyse von Monochlordifluormelhan bei
einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck nimmt die Leistung mit zunehmender Umwandlung
ab (bei Anwendung längerer Vei weilzeit). 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 Umwandlungsgradcn 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 + 2HCI
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 Biidungsreaktion des Tetrafluoräthylens relativ zur Rückreaktion durch
Veiringerung des Gesamtdrucks oder des Partiaidruckes
der Reaktionsteilnehmer durch Verdünnen mit einem Gas, das an der Reaktion nicht teilnimmt,
gefördert. Weiterhin sind sowohl die Entropieanderungen 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 ^ CF2 + HCI
2CF2 ^ C2F4
2CF2 ^ 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 Ab-
schrecken wird es unter den Reaktionsprodukten nicht aufgefunden.
Die unerwünschten Nebenprodukte haben zur Hauptsache einen höheren Siedepunkt als Tetrafluoräthylen.
Die Hauptbestandteile dieser hochsiedenden Verbindungen sind Hexafiuorpropen 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 Reaktionsteilriehmer 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 10 73 475 wird Tetrafluoräthylen durch adiabatische
oder isotherme Pyrolyse von Monochlordifluormethan gemischt mit Dampf hergestellt. Dabei wird die
Ausbeute jedoch geringer, wenn der Anteil an üampl über einen bestimmten oberen Grenzwert erhöht wird.
wobei dieser Dampfanteil etwa 70 Molprozenl (d. h 0,33 Mol Dampf je Mol Monochlordifluormethan'
bei einer Pyrolyse bei 650 bis 14000C und einer Dauei
von 0,005 bis 0,8 Sekunden beträgt.
Die Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung von Tetrafluoräthylen durch adiabatisch geführte
Pyrolyse von Monochlordifluormethan in Gegenwar von Wasserdampf zum Gegenstand, das dadurd
gekennzeichnet ist, daß man die Pyrolyse in Gegen wart von 3 bis 19 Mol vorerhitztem Wasserdamp
pro Mol Monochlordifluormethan in einem Roh mit einem Durchmesser von etwa 2,5 bis 15,2 cm adia
batisch durchführt.
Aus einer Doktorarbeit von S a t ο k a w a an de
Kyoto Universität, vom Dezember 1961, ist zu eni nehmen, daß bei einem isothermen Verfahren di
Bildung von hochsiedenden Fluorkohlenstoffverbir düngen zunimmt, wenn die Umwandlung erhol
wird und daß die Bildung dieser Stoffe abnimmt,
wenn der Dampfanteil auf sehr hohe Werte (ca. WO)
erhöht wird. Di-se Tatsache war aus den weiter oben dargelegten Gründen auch zu erwarten, ti her die
Hydrolyse durch Umsetzung von Wasserdampf mit dem Difluorcaibenradikal macht S a t ο k a w a jedoch
keine Angaben. Nach den Warnungen vor zu hohen Dampfverhältnisscn in der DT-AS 10 73 475 und
aufgrund fachmännischer Überlegungen war jedoch eine erhöhte Hydrolyse zu erwarten, welche die
Vorteile der Verwendung hoher Dampfmengen zunichte machen sollten, überraschenderweise wai dies
jedoch nicht der Fall.
Die Pyrolyse kann auch in Gegenwart von 6 bis 10 Mol vorerhitztem Wasserdampf pro Mol Monochlordifiuormethan
adiabatisch durchgeführt werden.
Nicht alle Materialien, die den höh-;» Temperaturen
und korrodierenden Bedingungen der Reaktion widerstehen, sind in gleicher Weise zur Konstruktion
von Reaktionsbehälter!} geeignet, du einige Oberflächen die Hydrolyse beschleunigen können. Platin
und eine unter dem Namen »Inconel« im Handel erhältliche Legierung sind geeignete Materialien für
diesen Zweck (Inconel ist eine Legierung aus mindestens 72% Nickel, 14 bis 17% Chrom, 6 bis 10%
Eisen, höchstens 1% Mangan, Rest Kupfer, Silicium, Kohlenstoff, Schwefel in einer Gesamtmenge von
weniger als 1%). Andere geeignete Materialien zum Bau von Reaktoren sind Kupfer. Kupfer-Nickel-Lciiierungen,
Silber. Platin Iridium. Platin Rhodium, Kohlenstoff oder einzelne oder gemischte gesinterte
Metalloxyde, wie Aluminiumoxyd. Berylliumoxyd, Magnesiumoxyd oder Spinelle: feuerfeste
Materialien, wie Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd. Magnesiumoxyd oder Spinelle, die als Auskleidungen
von Metallrohren verwendet oder an beiden Enden starr zusammengehalten werden.
Die Vcrweilzeil bzw. Kontaktzeil isi eine wichtige Variable, da sie ebenso wie die Pyrolysetemperatur
die Umwandlung steuert. Die zur Erzielung einer gewünschten Umwandlung erforderliche Zeil nimmt
ab, wenn die Temperatur des Gemisches ansteigt.
Bei Gastemperaturen unterhalb 500 C ist die Reaktionsgeschwindigkeit
so langsam, daß bei praktischen Vcrwcilzcitcn nur eine sehr geringe oder überhaupt
keine Umwandlung erfolgt. Bei hohen Temperaturen, z. B. Temperaturen wesentlich oberhalb 900 C. werden
die Baumaterialien für die Apparatur zu leuer, und die Verweilzeit wird so kurz, daß die Strömungsgeschwindigkeiten
ungünstig hoch werden und große Schwierigkeiten zur genügend raschen Kühlung der
heißen Gase auftreten, um die Reaktion bei der erforderlichen Umwandlung abzubrechen. Bevorzugte
ArbeiUtemperaturen liegen zwischen 600 und 800"C, insbesondere zwischen 650 und 800 C.
Das erfindungsgt-mäße Verfahren kann durchgeführt
werden, indem man kontinuierlich ein Gemisch von vorerhitztem Dampf und Monoehlordifluormethan
durch die Pyrolysezone führt. Zweckmäßig kann die Pyrolysezone die Form eines Rohres haben,
das aus einem bei der Arbeilstemperatur gegen die heißen Gase beständigen Material, wie Platin, bestehen
oder mit diesem ausgekleidet sein kann. Andere inerte Baumaterialien können jedoch ebenfalls
verwendet werden. Vorzugsweise wird Monochlordifluormelhan als auch die Dampfbeschickung
vorerhilzt. Beispielsweise kann man das Monochlordifluormethan
zweckmäßig auf eine Temperatur von 300 bis 500 C. insbesondere 400 bis 500 (.', und
den Dampf auf KOO bis 1000 Ccrhil/en.
Die Pyrolyse wird im wesentlichen adiabalisch durchgeführt, d. h.. die gesamte odjr nahezu die
gesamte Wärme wird vom Monochlordilluormclhan und Dampf in einem gut ummantelten langen Rohr,
einem Kanal oder einem Gang zugeführt. Auch ist es möglich, etwas niedrigere Dampfiemperaturen, als
sie für den adiahalisehen Betrieb erforderlich sind,
/u verwenden und einen Teil der Wärme durch die Wandungen des Reaktors zuzuführen. Sirömungsbedingungen
mit guter örtlicher Turbulenz und Vermischung, jedoch keiner Rück Vermischung, bei einer
Reynoldszahl von mehr als 3000 werden bevorzugt.
Ls ist erwünscht, besonders für ein gutes Vermischen
des Dampfes mit dem Monochlordifluormeihan am Eingang zum Reaktor zu sorgen, insbesondere
wenn die Reynoldszahl im Reaktor niedriger als 3000 ist oder der Reaktor kein Röhrenreaktor ist.
GeaebeneiifalJs kann man den Dampf mit dem
Monochlordilluormethan in zwei oder mehr Stufen vermischen, so daß die Anfangstemperatur der Mischung,
bevor die Reaktion erfolgt, niedriger ist als beim einmaligen Vennischen mit der gesamten
Menge des Dampfes. Der Einfachheit halber zieht man es jedoch vor. den gesamten Dampf auf einmal
einzumischen.
Das zur Erzielung einer bestimmten Umwandlung bei einer gegebenen Ausgangstemperatur erforderliche
Verdünnungsverhällnis kann aus den Temperaturen des Dampfes und des Monochlordifluormethans '-or
dem Vermischen und den bekannten Wärmekapazitäten der Gase zusammen mit der Reaktionswärme
berechnet werden.
Das Monochlordifluormethan kann bei oder unterhalb Raumtemperatur zugeführt oder auf Temperaturen
bis zu 600 C vorerhitzt werden. Sehr geeignet sind Temperaturen im Bereich von 300 bis 500 C.
Es ist ersichtlich, daß anfänglich weniger Dampf erforderlich ist, je heißer das Monochlordifluormethan
ist. Andererseits kann dann Dampf mit niedrigerer Temperatur verwendet werden. Das Monochlordifluormethan
darf keine nennenswerte Pyrolyse vor der Verdünnung mit dem Dampferleiden, da andernfalls
die Vorteile der Erfindung im entsprechenden Ausmaß verlorengehen. Vorzugsweise sollen höchstens
10% des Monochlordifluormethans vor der Verdünnung pyrolysiert sein.
Die Hydrolysereaktion, die nicht nur einen unmittelbaren
Verlust an Ausgangsmaterial hervorruft, erzeugt Kohlenmonoxyd, wodurch Schwierigkeiten bei
der Trennung der Produkte entstehen, so daß weitere Verluste auftreten. Weilerhin ist der entstandene
Fluorwasserstoff korrodierend und giftig. Diese Schwierigkeilen können noch ernstlicher sein als nur
der Verlust durch Zerstörung des Ausgangsmaterials. Sauerstoff wird unter den Bedingungen der Reaktion
unter Bildung von Kohlendioxyd und Fluorwasserstoff umgesetzt. Der verwendete Dampf soll einen
1 niedrigen Sauerstoffgehall haben. Weilerhin reagiert
Wasserstoff unter Bildung von Fluorwasserstoff und anderen unerwünschten wassersloffhalligen Verbindungen.
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 Sauer-
stoff miteinander verbrennI. da es schwierig ίsi. diese
beiden Gase genau zu dosieren, so dall keiner der Bestandteile im ribeischuß vorliegt. Andere Verunreinigungen
im Dampf können entweder zu Schwierigkeiten bei der Destillation oder /um Verlust von
Tetrafluoiäthylen führen, wenn diese Verunreinigungen aus dem Destillationssysleni gespült werden.
Vorzugsweise soll der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Dampf insgesamt weniger als
ü,i Volumprozent andere Gase enthalten und praktisch frei von nicht flüchtigen Verunreinigungen sein.
Der Gesamldruek des Gemisches ist nicht von entscheidender Bedeutung und kann untcralmosphiirisch
sein, bei Atmosphärendruck oder bei überatmosphärischein
Druck liegen. Zum zweckmäßigen Betrieb und insbesondere zur Verhinderung des Ausströmens
von Gasen aus der Apparatur oder des Einslrömcns 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 bezichen 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 betraut 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 700rC beträgt die Verweilzeit
0.035, 0,045, 0,06 und 0,09 Sekunden bei einer Umwandlung von 50. 60, 70 bzw. SO'-!'«. Bei einer
Ausgangstemperatiir 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. Röhrenwärmeaustauschcr, 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 7500C be) ragt. 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 Kühlstufc 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.7(l0
= 76,3° C) voneinander getrennt werden. Gegebenenfalls kann mein nicht umgesetztes Monochlordifluormethan
zur erneuten Vermischung mit Dampf wieder im Kreislauf zurückführen.
|-s können Umwandliinj-sgrade bis /u 80% er/ielt
werden. Hierbei ist die im Kreislauf zurückzuführende Menge an Monochlordüluormelhan gering.
Monochlordifluormethan wurde durch einen Shomungsmesser und einen Röhrenvorerhitzer durch
eine "von zwei gegenüberslehenden Mischdüsen am
Hingang 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 Bezeichnuni: »Inconel« erhältlichen Legierung. Dampf wurde
durch einen Strömungsmesser mit Öffnungsplaltt- 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 Reaktorausuang
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 1000C abgeschreckt und ihre Temperatur auf 300
bis 4000C, 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, Tetrafluoräthylen, 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 =
ϊ 00(2[CF4]+ A\Cv[x]
[CHClF2] + 2 [C2F4] + 1-,CxIx]
[CHClF2] + 2 [C2F4] + 1-,CxIx]
w , . 100-2[CF4]
% Leistung = τ rr"p T+ v C Γ
In den eckigen Klammern stehen die Molfraktionen der in den Pyrolysegasen angegebenen Substanz,
do χ stellt irgendeine der anderen als C2F4 oder CHClF2
vorhandenen Substanzen dar, und Cx ist die Anzahl
der Kohlenstoffatomc im Molekül von x. Die angegebene Summe ist über sämtliche hochsiedenden
Verbindungen, Spuren von Verunreinigungen und
<<.s Kühlenmonoxyd genommen.
Das verwendete Monochlordifluormethan wurde in gleicher Weise analysiert. Es enthielt 0,062% Fluorolorm
als einzige Hauptverunreinigung.
Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend angegeben.
CHCIl, Sliiinunigs- jicschwiiuliiikcil |
CHClI-, Hinl;iU- lemporaliir |
DiinipisliOiminiis- uesL'lnviiuikkeit |
1);ιιηρΓι:πιΙ;ιΙ1- lempcratur |
AiISjIiIiIp,- icnipciamr |
Vcriliiiiiiun_iis- Ycrliülliiis |
l Imuaml- limii |
l.dsliiiij! |
Mol/h | Mol/h | C | C | "■' | |||
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 |
59 | 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 |
54 | 400 | 360 | 950 | 700 | 6,7 | 69,8 | 9(\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 | SI 5 | 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 Slrömuncsmcsscr
mit Öffnungsplatte und einen Röhrcnvorcrhitzcr und dann durch ein ummanteltes Rohr in
eine Mischzonc in einem Röhrenreaklionsbchältcr aus einer unter dem Namen »lnconel« im Handel
erhältlichen Legierung geführt, während gleichzeitig Dampf durch einen Strömungsmesser mit öffnungsplalte,
durch einen Vorcrhilzcr und einen überhitzer in die gleiche Mischzonc in dem Reaktionsbehälter
eingeleitet wurde. Die Temperaturen des Monochlordilluormcthans
und des Dampfes unmittelbar vor dem Vermischen und des Rcaktionsgasgcniisches 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 Rcaktorwandiingen
wurden nicht elektrisch geheizt, so daß die Reaktion nicht genau adiabatisch war. Man verließ sich aiii
die fühlbare Wärme des Dampfes und des Monochlordilluormelhans,
die die erforderliche Wärme zuführten und die gewünschte Reaktionstemperatur einstellten. Auf (iriind unvermeidbarer Wärmeverluste
zwischen dem Vorerhitzer und dem Reaktionsbehälter betrug die Tempera tür des Monochlordi-
i,s fluormclhans 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 Blockkühlcr auf Kohlenstoff geführt, der die Temperatur des Gasgemisches
auf etwa 110" C herabsetzte. Hieran schloß sich ein Kondensator an, in dem der größu
Teil der Salzsäure abgetrennt winde, und anschließend folgte ein Waschsyslein. Der Druck im Reaktionsbehälter
bei rug etwa 1 al. Die gasförmigen Pro clukte wurden durch Gaschromatographie analysier
und die Umwandlung und die Leistung nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode berechnet. Au:
den in der nachstehenden T libelle angegebenen Wer ten ist zu ersehen, daß die Versuche des Beispiels '.
in einem beträchtlich größeren Maßslab durchgcführ
wurden als die des Beispiels I. Das in dieser Reak lion erzeugte Tetrafluoräthylen wurde von nicht um
gesetztem Monoehlordifluormcthan und uncrwünsch ten Nebenprodukten abgetrennt und hierauf zur Hei
stellung von Polytclrafluoräthylen verwendet. Da nicht umgesetzte Monochlordifluormcthan wurde in
Kieislauf wieder zurückgeführt.
10
Verweil- C | 1IIKCI | eschw iiuliu- | ,29 | l-inlaB- | Dampl- | Dampf- | AUNlaU- | Veidün- | Um | l.cisliings- | l.eisuimis- | |
/eil Slionniniis- | keil | .30 | li'inpe- | slrümimus- | einlall- | lempe- | nuniis- | wand | vcrlusi durch | verlust | ||
L | Sekunden kMol h | ,29 | raltir | iiosclnuii- | lenipe- | raliir | Ycrhiillnis | lung | hochsiedende | durch CO | ||
0,0536 | .30 | diukeii | ralir | Verbindungen | ||||||||
0.0548 | ,41 | C | kMol h | C | C | "■" | "(I | |||||
I | 0,0521 | ,45 | 225 | 12.0 | 945 | 623 | 9.3 | 59,7 | 1,86 | 1.69 | ||
τ | 0,0530 | ,39 | 220 | 11.75 | 950 | 636 | 9,04 | 73,5 | 2,36 | 1,69 | ||
3 | 0,0569 | ,55 | 222 | 12,0 | 960 | 650 | 9.3 | 83,6 | 3,26 | 2,08 | ||
4 | 0,0631 | ,34 | 220 | 11,75 | 955 | 650 | 9,04 | 79.8 | 3,21 | 1,47 | ||
5 | 0,0499 | 1.34 | 210 | 10.75 | 955 | 650 | 7,62 | 66.8 | 2,52 | 1,21 | ||
6 | 0,0574 | ,25 | 230 | 9,5 | 970 | 650 | 6,55 | 73,7 | 3.41 | 1,43 | ||
7 | 0,0505 | ,25 | 215 | 12,4 | 920 | 655 | 8,93 | 78,7 | 3.47 | 1,74 | ||
8 | 0,0505 | ,32 | 220 | 10.2 | 950 | 673 | 6,6 | 78,0 | 2.81 | 1,83 | ||
9 | 0,0505 | ,29 | 223 | 12,0 | 950 | 675 | 8,96 | 73,3 | 3,0 | 1,75 | ||
10 | 0,0505 | 1,30 | 225 | 12,0 | 940 | 676 | 8,96 | 84,1 | 3,48 | 2.48 | ||
11 | 0,0500 | 1,32 | 225 | 12.0 | 950 | 680 | 9,60 | 83,5 | 3,04 | 2,28 | ||
12 | 0,0502 | 1,27 | 225 | 12,0 | 950 | 680 | 9,60 | 84,1 | 3,21 | 1,67 | ||
13 | 0.0511 | 230 | 12,0 | 940 | 684 | 9,09 | 79,6 | 3,43 | 2.37 | |||
14 | 0,0499 | 220 | 12.0 | 943 | 685 | 9,3 | 84,2 | 3,58 | 2.22 | |||
15 | 0,0499 | 220 | 11,75 | 950 | 685 | 9,04 | 84,0 | 3,41 | 2,30 | |||
16 | 220 | 12,0 | 945 | 687 | 9,09 | 80,2 | 3,45 | 2.10 | ||||
17 | 230 | 12,0 | 945 | 692 | 9,45 | 82,7 | 3,75 | 2.52 |
Analyse der gasförmigen Produkte der Versuche 1 bis 17 nach Abtrennung von Dampf und llC'l,
Volumprozent
cm ■;, | Cl-1, ClH | (ΊΙ,Κ ι C-C1I1. |
Cl-, Cl-Cl-, | 0,098 | 0,152 | 1I(CK|,CI | ιΐια-,ι.,α | CO | <",ι·., | C1Hl1 | |
1 | 0,146 | 0,015 | 0,016 | 0,150 | 0,151 | 0.303 | 0.043 | 0,040 | 1,43 | 40,7 | 57.2 |
1 | 0,170 | 0.021 | 0,009 | 0,252 | 0,216 | 0,540 | 0,085 | 0,078 | 1,95 | 55.3 | 41.7 |
3 | 0,242 | 0.052 | 0,038 | 0,390 | 0.206 | 0,506 | 0,150 | 0,122 | 2,95 | 67,2 | 28.1 |
4 | 0,202 | 0,036 | 0.020 | 0,358 | 0,122 | 0,283 | 0,144 | 0,128 | 1,95 | 63,2 | 33,3 |
5 | 0,183 | 0,016 | 0,024 | 0,226 | 0,185 | 0,483 | 0,100 | 0,073 | 1,20 | 48.0 | 49.8 |
6 | 0,173 | 0.027 | 0.013 | 0,345 | 0.205 | 0,474 | 0,149 | 0.106 | 1,68 | 55,5 | 41.4 |
7 | 0.252 | O,(;37 | 0.018 | 0,540 | 0.208 | 0,446 | 0.150 | 0,136 | 2,30 | 62,8 | 33,1 |
8 | 0,212 | 0,032 | 0,016 | 0,353 | 0,160 | 0.397 | 0,056 | 0,045 | 2,33 | 60,6 | 35,7 |
9 | 0,179 | 0.028 | 0,031 | 0,295 | 0,233 | 0.580 | 0,117 | 0,096 | 2,03 | 54,8 | 41.9 |
10 | 0,241 | 0,046 | 0,032 | 0,421 | 0,2 Π | 0,486 | 0.169 | 0,149 | 3,56 | 67,5 | 27,1 |
Il | O,?39 | 0,044 | 0.011 | 0,379 | 0.230 | 0,518 | 0,152 | 0,017 | 3.23 | 67.0 | 2S,I |
12 | 0,202 | 0,041 | 0.013 | 0,411 | 0,216 | 0,51 8 | 0,165 | 0.133 | 2,41 | 68,6 | 77,2 |
13 | 0,226 | 0,037 | 0.014 | 0.388 | O.23K | 0.592 | 0,162 | 0,133 | 3,10 | 61.7 | 33,5 |
14 | 0.268 | 0.050 | 0,034 | 0.435 | 0,248 | 0.570 | 0,172 | 0.154 | 3,20 | 07,8 | 27.1 |
15 | 0,217 | 0.047 | 0.01 I | 0.438 | 0.220 | 0,522 | 0,160 | 0,146 | 3,30 | 07,7 | .7.7,2 |
16 | 0,257 | 0,042 | 0,020 | 0,393 | 0,262 | 0,590 | 0.157 | ' 0.127 | 2,78 | 62,6 | 37.9 |
17 | 0.258 | 0.051 | 0.018 | 0,465 | 0,178 | 0.146 | 3,49 | 05,0 | 29.5 | ||
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Tetrafluoräthylen durch adiabatisch geführte Pyrulyse von
Monochlordifluormethari in Gegenwart von Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Pyrolyse in Gegenwart von 3 bis 19 Mol vorerhitztem Wasserdampf pro Mol Monochlordifluormethan
in einem Rohr mit einem Durchmesser von etwa 2,5 bis 15,2 cm durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Pyrolyse in Gegenwart
von 6 bis 1Ü Mol vorerhitztem Wasserdampf pro Mol Monochlordifluormethan adiabalisch
durchfühlt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf vor dem Eintritt in
die Pyrolysezone auf eine Temperatur von 900 bis 1000"C vorerhitzt wird.
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