DE2309630C3 - Verfahren zur Herstellung von Tetrafluoräthylen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von TetrafluoräthylenInfo
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Description
Aus der US-PS 36 52 691 ist bekannt, daß Octa- 20
fluorcyclobutan durch Pyrolyse in Tetrafluorethylen
überführt werden kann. Das in dieser Patentschrift
beschriebene Verfahren zeigt jedoch — sowohl vom
wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen als auch
von seiten seiner technischen Durchführung — ver- 25
schiedene Nachteile. Sie beruhen vornehmlich auf
der mangelnden Selektivität der Pyrolyse. Insbesondere bei hohen Umsätzen von Octafluorcyclobutan
entstehen größere Mengen unerwünschter Nebenprodukte, wie beispielsweise Hexafluorpropen und 30 Molprozent Wasserdampf das hochtoxische Perfluorisobuten. im Reaktionsgemisch 87,4 0
fluorcyclobutan durch Pyrolyse in Tetrafluorethylen
überführt werden kann. Das in dieser Patentschrift
beschriebene Verfahren zeigt jedoch — sowohl vom
wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen als auch
von seiten seiner technischen Durchführung — ver- 25
schiedene Nachteile. Sie beruhen vornehmlich auf
der mangelnden Selektivität der Pyrolyse. Insbesondere bei hohen Umsätzen von Octafluorcyclobutan
entstehen größere Mengen unerwünschter Nebenprodukte, wie beispielsweise Hexafluorpropen und 30 Molprozent Wasserdampf das hochtoxische Perfluorisobuten. im Reaktionsgemisch 87,4 0
Zur Erzielung guter Tetrafluoräthylen-Ausbeuten
und zur Vermeidung größerer Mengen an Nebenpro- Der Hauptvorteil der Erfindung ist darin zu sehen,
dukten mußte bisher eine Beschränkung des Octa- daß es durch Zusatz von Wasserdampf während der
fluorcyclobutan-Umsatzes in Kauf genommen werden. 35 Pyrolyse gelingt, den Umsatz an Octafluorcyclobutan
In der US-PS 36 52 691 wird dargelegt, daß der Um- bei einmaligem Durchgang durch den Ofen bis auf
satz an Octafluorcyclobutan bei vorgegebener Reak- 90% zu steigern, ohne einen merklichen Rückgang
tionstemperatur einen genau definierten Grenzwert in der Tetrafluoräthylen-Ausbeute in Kauf nehmen
nicht überschreiten darf, wenn Tetrafluoräthylen-Aus- zu müssen. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit der
beuten von 90% und mehr erreicht werden sollen. 4° Octafluorcyclobutan-Pyrolyse im Hinblick auf eine
Danach müssen beispielsweise bei 800° C die Pyro- Tetrafluoräthylen-Herstellung beträchtlich erhöht, da
lysebedingungen so gewählt werden, daß der Umsatz die sonst erforderliche Rückgewinnung unumgesetzan
Octafluorcyclobutan 43% nicht übersteigt, wenn ten Octafluorcyclobutans aus den Pyrolyseprodukten
man Tetrafluoräthylen-Ausbeuten von 90% erzielen und deren Rückführung in di& Pyrolyse um so mehr
will. 45 Kosten verursacht, je geringer der Octafluorcyclo-
Ein weiterer Nachteil des oben beschriebenen butan-Umsatz ist.
Verfahrens besteht darin, daß — selbst unter Ein- Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung
haltung der für den Umsatz geforderten Beschrän- besteht darin, daß das stark toxische Perfluiorisobuten
kung — hochmolekulare, feste Produkte im Reaktor überhaupt nicht oder nur in sehr geringer Menge
entstehen, deren Ausschleusung bei einem kontinu- 50 gebildet wird. Die Konzentration dieser äußerst
ierlich arbeitenden Prozeß Schwierigkeiten bereiten unerwünschten Verbindungen in den Pyrolysekann
und einen hohen Aufwand an technischer Aus- produkten wird bei dem erfindungsgemäßen Verrüstung
erfordert. fahren in der Regel 0,1 Gewichtsprozent nicht über-
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von steigen. Darüber hinaus zeigte sich, daß feste poly-Tetrafluoräthylen
durch Pyrolyse von Octafluor- 55 mere Reaktionsprodukte praktisch nicht anfallen,
cyclobutan gefunden, welches dadurch gekennzeich- wenn man Octafluorcyclobutan in Gegenwart von
net ist, daß die Pyrolyse in Gegenwart von Wasser- Wasserdampf pyrolysiert. Dies bringt den Vorteil
dampf bei einer Temperatur von 750 bis 950° C, mit sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren
und einem Druck im Reaktor von 0,1 bis 2 kg/cm2 problemlos in Pyrolyseeinrichtungen durchgeführt
und einer Verweilzeit von 0,05 bis 2 Sekunden 60 werden kann, wie sie z. B. zur Herstellung von
durchführt, wobei das molare Verhältnis von Octa- Tetrafluoräthylen aus Difluorchlormethan seit vielen
fluorcyclobutan zu Wasserdampf mindestens 1:4 Jahren Verwendung finden und somit die Abtren'
beträgt. nung der Festprodukte nicht erforderlich ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Das Verfahren kann bei Temperaturen zwischen
bei Umsätzen von etwa 60 bis 90% Tetrafluoräthy- 65 750 und 950° C, vorzugsweise zwischen 800 und
len-Ausbeuten von 90 % und darüber erhalten. 850° C, durchgeführt werden. Die Verweilzeiten im
Bei der erfindungsgemäß benötigten hohen Ofen sollen im Bereich von 0,05 bis 2 Sekunden,
Wasserdampf konzentration treten keine wesentlicheri vorzugsweise bei 0,1 bis 1,5 Sekunden, liegen. Der
Druck im Reaktor beträgt 0,1 bis 2 kg/cm2, vorzugsweise
1,0 bis 1,2 kg/cm2.
Das Verhältnis von Octafluorcyclobutan zu Wasserdampf soll mindestens 1:4 betragen. Besonders
gute Umsätze bei gleichzeitig hoher Tetrafluoräthylen-Ausbeute werden bei molaren Verhältnissen
von 1: 6 bis 1: 20 erhalten.
Dem Octafluorcyclobutan-Wasserdampf-Gemisch können zusätzlich weitere Gase zugemischt werden,
die sich entweder bei der Pyrolyse inert verhalten oder unter den gegebenen Reaktionsbedingungen
ebenfalls zu Tetrafluoräthylen reagieren, wie DiHuorchlormethan
und l-Chlor-^ljZ^-tetranuorätha.i.
Unter Pyrolyse wird ein Prozeß Im weitesten Sinne
verstanden, bei dem die zur Herstellung des Reaktionsproduktes erforderliche Wärmeenergie an das
umzusetzende Gas herangeführt wird. Dies kann mittels einer geeigneten Heizvorrichtung oder durch
ein entsprechend hohes Erhitzen des Wasserdampfes allein vor dessen Zuführung zur Reaktionskomponente
geschehen. Vorzugsweise führt man das Verfahren in einem Reaktionsrohr durch, dessen Verhältnis
von Oberfläche zu Volumen möglichst groß ist, um einen guten Wärmeübergang bei kurzer Verweilzeit
zu gewährleisten.
Als Werkstoffe dienen Materialien, die dem chemischen Angriff der Reaktionsprodukte bei den
erforderlichen Temperaturen widerstehen. In der Praxis haben sich Edelmetalle als Werkstoff gut
bewährt.
Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren dient Octafluorcyclobutan, das bei der
Herstellung von Tetrafluoräthylen als unerwünschtes Nebenprodukt anfällt. Obwohl Üctafluorcyclobutan
verschiedene Anwendungsgebiete, z. B. als Kältemittel oder Treibmittel, gefunden hat. übersteigt die
bei der Tetrafluoräthylen-Herstellung zwangsweise anfallende Menge bei weitem die Absatzmöglichkeiten
für dieses Produkt. Daher kommt dem erfindungsgemäßen Verfahren der Umwandlung von
Octafluorcyclobutan in Tetiafluoräthylen aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten größte Bedeutung zu.
Gegebenenfalls können die bei der Pyrolyse von Octafluorcyclobutan anfallenden Spaltprodukte mit
den Reaktionsprodukten der thermischen Spaltung von Difluorchlormethan vereinigt und gemeinsam in
einer Anlage aufgearbeitet werden.
Die Versuche wurden in einem 22,1 m langen Reaktionsrohr mit einem Innendurchmesser von
36,2 mm bei Normaldruck durchgeführt. Das Reaktionsrohr bestand aus einer Platin-Iridium-Legierung
(9O°/o Pt, 10% Ir) und befand sich in einem elektrisch
beheizten, gut isolierten Ofen. Octafluorcyclobutan und Wasserdampf wurden vor Eintritt in das
Reaktionsrohr in definierten Verhältnissen gemischt und im Rohr auf die gewünschte Temperatur gebracht.
Die den Reaktor verlassenden Gase wurden sofort in einem Quenchkühler auf Temperaturen
< 500C abgekühlt. Ein kleiner Teilstrom der aus der
Pyrolyse von Octafluorcyclobutan entstammenden Reaktionsprodukte wurde direkt hinter dem Quenchkühler
zu analytischen Zwecken abgenommen. Der Hauptstrcm wurde anschließend zur Gewinnung des
entstandenen Tetrafluoräthylens gemeinsam mit anderen Reaktionsprodukten, die durch thermische
Spaltung von Difluorchlormethan erhalten wurden, aufgearbeitet.
Aus dem kleinen Teilstrom konnten Gasproben in bestimmten Zeitabständen automatisch auf einen
Gaschromatographen aufgegeben und analysiert werden. Die Korrekturfaktoren für die gaschromatographische
Säule waren unter gleichen Bedingungen mit den reinen, im Reaktionsgemisch auftretenden
Substanzen ermittelt worden, um eine quantitative Bestimmung dieser Verbindungen im Pyrolysegas zu
ermöglichen. Die Ergebnisse der gaschromatographischen Analyse wurden außerdem durch fraktionierte
Destillation überprüft. ·
Nach Durchsatz von etwa 21 Octafluorcyclobutan
durch den Reaktor wurde kontrolliert, inwieweit sich Festprodukte im Reaktionsrohr oder im Quenchkühler
während der Versuche abgelagert hatten. Die Untersuchung zeigt, daß weder Rußbildung noch
Bildung fester polymerer Verbindungen in störendem Ausmaß eingetreten war.
Die nun in der folgenden Tabelle 2 angegebenen Verweilzeiten wurden aus Reaktorvolumen und
Gesamtvolumen (Octafluorcyclobutan + Wasserdampf) bei den entsprechenden Temperaturen berechnet.
Die durch die Reaktion bedingte Volumenzunahme im Reaktor wurde nicht berücksichtigt.
Beispiel Nr. | 24 | 2 | 24 | 3 | 24 | 4 | 32 | S | 32 | 6 | 50 | |
1 | 80 | 60 | 40 | 40 | 20 | 20 | ||||||
Pro Zeiteinheit | 1:37 | 1:28 | 1: 18,5 | 1: 13,9 | 1: 6,9 | 1:4,4 | ||||||
durchgesetzte Mengen | 850 | 850 | 850 | 850 | 805 | 830 | ||||||
C4F8C (kg/h) | 0,19 | 0,26 | 0,38 | 0,37 | 0,73 | 0,66 | ||||||
H3O (kg/h) | 62 | 70,5 | 86 | 78 | 59,4 | 60,3 | ||||||
Molverhältnis C4F8CZH2O | ||||||||||||
Temperatur (° C) | ||||||||||||
Verweilzeit (see) | ||||||||||||
Umsatz an C4F8C (%>) | ||||||||||||
Zusammensetzung | 91,9 | 93,2 | 91,4 | 91,0 | 96,5 | 87,6 | ||||||
der Reaktionsprodukte | 0,8 | 0,8 | 2,3 | 4,6 | 1,2 | 9,6 | ||||||
(Gewichtsprozent, bezogen | ||||||||||||
auf umgesetztes C4F8C) | ||||||||||||
C2F4 | ||||||||||||
Λ |
7.3
6,0 6,3
4,4
2,3
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Tetrafluor- 40- bis SOfache molare Menge des eingesetzten Octaäthylen
durch Pyrolyse von Octafluorcyclobutan, fluorcyclobutans ist die durch Hydrolyse bedmgte
dadurch gekennzeichnet, daB man die S Bildung von Fluorwasserstoff und Kohlenmonoxid
Pyrolyse in Gegenwart von Wasserdampf bei nur sehr gering, so daß man bei Wahl geeigneter
einer Temperatur von 750 bis 950° C und einem Reaktionsbedingungen auch bei diesen hohen
Druck im Reaktor von 0,1 bis 2 kg/citf und einer Wasserdampfkonzentrationen Tetrafluorathylen-Aus-Verweilzeit
von 0,05 bis 2 Sekunden durchführt, beuten von 90 % und darüber erreichen kann,
wobei das molare Verhältnis von Octafluorcyclo- xo Aus der nun folgenden Tabelle 1 ist zu ersehen,
butan zu Wasserdampf mindestens 1:4 beträgt. daß bei vergleichbarem Umsatz von Octafluorcyclo-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- buten die Bildung von hohermolekularen Fluorkennzeichnet,
daß man die Pyrolyse bei einem verbindungen — insbesondere von Hexafluorpromolaren
Verhältnis von Octafluorcyclobutan zu pen — bei Zusatz von Wasserdampf stark zugunsten
Wasserdampf gleich 1: 6 bis 1:20 durchführt. 15 der Tetrafluoräthylen-Ausbeute zurückgeht.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732309630 DE2309630C3 (de) | 1973-02-27 | Verfahren zur Herstellung von Tetrafluoräthylen | |
NL7402451A NL7402451A (de) | 1973-02-27 | 1974-02-22 | |
CA193,212A CA1010067A (en) | 1973-02-27 | 1974-02-22 | Process for the manufacture of tetrafluoroethylene |
IT4872674A IT1008945B (it) | 1973-02-27 | 1974-02-25 | Processo per la preparazione di tetrafluoroetilene |
CH263574A CH591408A5 (de) | 1973-02-27 | 1974-02-25 | |
GB862474A GB1438460A (en) | 1973-02-27 | 1974-02-26 | Process for the manufacture of tetrafluoroethylene |
FR7406600A FR2219137B1 (de) | 1973-02-27 | 1974-02-27 | |
BE141454A BE811646A (fr) | 1973-02-27 | 1974-02-27 | Procede de preparation du tetrafluoro-ethylene |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732309630 DE2309630C3 (de) | 1973-02-27 | Verfahren zur Herstellung von Tetrafluoräthylen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2309630A1 DE2309630A1 (de) | 1974-08-29 |
DE2309630B2 DE2309630B2 (de) | 1975-07-24 |
DE2309630C3 true DE2309630C3 (de) | 1976-03-04 |
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