DE2309630C3 - Verfahren zur Herstellung von Tetrafluoräthylen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Tetrafluoräthylen

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DE2309630C3
DE2309630C3 DE19732309630 DE2309630A DE2309630C3 DE 2309630 C3 DE2309630 C3 DE 2309630C3 DE 19732309630 DE19732309630 DE 19732309630 DE 2309630 A DE2309630 A DE 2309630A DE 2309630 C3 DE2309630 C3 DE 2309630C3
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Reinhard Albert Dr. 8263 Burghausen Sulzbach
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Description

Tabelle 1
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
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.
Tabelle 2 Beispiele
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)

BeispieleUS-PSErfindungsgemäße36 52 691Verfahren57,8Umsatz an C4F8C (%)59,4Reaktionsprodukte(Gewichtsprozent)83,9C F,96,515,7C3F01,20,4ο U Rest2,3843,0Temperatur (° C)805,00,35Verweilzeit (see)0,73 Ausbsuteverluste durch Hydrolyse auf. Selbst bei Patentansprüche: einf>r steigerung des Wasserdampfzusatzes auf die
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.
DE19732309630 1973-02-27 1973-02-27 Verfahren zur Herstellung von Tetrafluoräthylen Expired DE2309630C3 (de)

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