KR102610981B1 - Apparatus and method for manufacturing vinylidene fluoride - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비닐리덴 플루오라이드 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로 구체적으로는 800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여, 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하여 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 생성하는 열분해 장치; 및 제1 증류탑 및 상기 제1 증류탑과 연결된 제2 증류탑을 포함하며, 상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 정제 장치;를 포함하고, 상기 반응혼합물은 상기 제1 증류탑의 상부로 투입되어 하부로 배출되고, 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입되어 상부로 배출되어 정제되는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for producing vinylidene fluoride, and specifically, to thermally decompose 1-chloro-1,1-difluoroethane compound using water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ as a heat source to produce vinylidene. A pyrolysis device that produces fluoride (Vinylidene Fluoride, VDF); And a first distillation column and a second distillation column connected to the first distillation column, wherein the reaction mixture containing vinylidene fluoride (VDF) obtained by thermal decomposition is purified to obtain vinylidene fluoride (VDF). A vinylidene fluoride (VDF) production device comprising a purification device, wherein the reaction mixture is introduced into the top of the first distillation column and discharged from the bottom, and is introduced into the center of the second distillation column and discharged from the top to be purified. It's about.
Description
본 발명은 비닐리덴 플루오라이드 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for producing vinylidene fluoride.
불소계 수지 및 고분자 소재는 내오염성, 내후성, 내열성, 광학특성 등에서 타 소재가 구현할 수 없는 우수한 성능을 발휘하기 때문에 첨단산업인 광통신, 광전자, 반도체, 자동차 및 컴퓨터 분야 등에서 차세대 기술의 핵심소재로서 다양하게 사용되고 있다. 특히 비닐리덴 플루오라이드 중합체 (PVDF, Polyvinylidene fluoride)는 불소계 수지 중에서 타 불소계 수지와 비교하여 다양한 전자기적 물성을 나타내며 차단성이 우수하고 특히 유일하게 가공이 용이하여 태양전지 백쉬트, 2차전지 바인더 등 국가 최첨단 산업에 다양하게 활용되고 있어 그 사용량이 전 세계적으로 급증하고 있다. 따라서, 그 단량체인 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene fluoride, VDF)의 제조기술은 이러한 모든 소재들을 제조하기 위한 기초 단량체로써 그 중요성이 날로 증가하고 있다.Fluorine resins and polymer materials exhibit excellent performance that other materials cannot achieve in terms of contamination resistance, weather resistance, heat resistance, and optical properties, so they are widely used as core materials for next-generation technologies in the high-tech industries of optical communications, optoelectronics, semiconductors, automobiles, and computers. It is being used. In particular, vinylidene fluoride polymer (PVDF, Polyvinylidene fluoride) exhibits various electromagnetic properties compared to other fluorine-based resins, has excellent barrier properties, and is particularly easy to process, so it is used as a solar cell backsheet, secondary battery binder, etc. It is used in a variety of national cutting-edge industries, and its usage is rapidly increasing worldwide. Therefore, the importance of the manufacturing technology of vinylidene fluoride (VDF), a monomer, as a basic monomer for manufacturing all these materials is increasing day by day.
VDF를 제조하기 위해 현재까지 개발된 기술을 살펴보면, CFC-152의 염소화 반응에 의해 1-클로로-1,1-디플루오로에탄(HCFC-142b)을 제조하고 700~900 ℃에서 열분해에 의한 탈염산 반응에 의해 VDF를 제조할 수 있다. HCFC-142b는 아세틸렌, 비닐 클로라이드, 1,1,1-트리클로로에탄 등의 물질의 하이드로플루오르화(Hydrofluorination)에 의해 얻어질 수 있다 (특허문헌 1, 특허문헌 2, 특허문헌 3, 특허문헌 4) 이러한 열분해 반응은 매우 고온 반응이거나, 구리 촉매하의 촉매반응, 그리고 수증기를 이용한 저온 열분해 반응 방법 등이 있다 (특허문헌 5, 특허문헌 6) 기타 방법으로 1,1,1-트리플루오로에탄을 특정조건에서 CrF2 촉매를 사용하고 400 ℃ 반응하여 높은 순도와 수율을 얻을 수 있다. 또한 1-브로모-1,1-디플루오로에탄의 탈 브롬산 반응이나, 1,2-디클로로-1,1-디플루오로에탄의 탈 염소 반응 등도 대체반응 경로로써 검토되었다(특허문헌 7, 특허문헌 8, 특허문헌 9).Looking at the technologies developed to date to produce VDF, 1-chloro-1,1-difluoroethane (HCFC-142b) is manufactured through the chlorination reaction of CFC-152 and deionized by thermal decomposition at 700~900 ℃. VDF can be produced by a hydrochloric acid reaction. HCFC-142b can be obtained by hydrofluorination of substances such as acetylene, vinyl chloride, and 1,1,1-trichloroethane (Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4 ) These thermal decomposition reactions include very high temperature reactions, catalytic reactions under copper catalysts, and low-temperature thermal decomposition reaction methods using water vapor (Patent Document 5, Patent Document 6). Other methods include 1,1,1-trifluoroethane. High purity and yield can be obtained by using a CrF2 catalyst and reacting at 400°C under specific conditions. In addition, debromic acid reaction of 1-bromo-1,1-difluoroethane and dechlorination reaction of 1,2-dichloro-1,1-difluoroethane were also examined as alternative reaction routes (Patent Document 7 , Patent Document 8, Patent Document 9).
상기 방법 중 HCFC-142b를 촉매하에서 혹은 촉매 없이 열분해하여 VDF를 제조하는 방법은 상업적으로 가장 유용한 방법으로 대다수의 생산기업들이 채택하는 방법이다. 동 방법은 HCFC-142b를 600 ℃ 이상의 고온에서 가열하여 열분해에 의해 VDF를 얻는 방법으로 반응조건에 따라 최대 98 % 이상의 매우 높은 전환율과 95 % 이상의 높은 순도를 나타낸다(특허문헌 10). 이때 얻어지는 반응혼합물은 원료인 미반응 HCFC-142b, 주요반응물인 VDF 이외에 CH2=CFCl, CF3-CH3, CF3H 등 HCFC-142b 고온 열분해에 따라 생성되는 것으로 추정되는 다양한 형태의 중간생성 라디칼들의 재결합(Recombination)에 의해 다양한 불화탄소화합물인 부 생성물이 생성된다. Among the above methods, the method of producing VDF by thermal decomposition of HCFC-142b with or without a catalyst is the most commercially useful method and is adopted by the majority of production companies. This method obtains VDF by thermal decomposition by heating HCFC-142b at a high temperature of 600°C or higher. Depending on the reaction conditions, it exhibits a very high conversion rate of up to 98% or more and a high purity of more than 95% (Patent Document 10). The reaction mixture obtained at this time is the recombination of various types of intermediate radicals, such as CH2=CFCl, CF3-CH3, and CF3H, which are presumed to be generated during high-temperature thermal decomposition of HCFC-142b, in addition to unreacted HCFC-142b as the raw material and VDF as the main reactant. ) produces side products that are various fluorocarbon compounds.
따라서 VDF의 주요 사용처인 PVDF 중합에 필요한 고순도의 VDF를 얻기 위해서는 열분해 조건에 따른 반응 생성물의 종류 및 조성을 조절하는 것이 매우 중요하며, 특히 얻어진 조성 조건에서 정제 공정을 최적화하여 분리가 어려운 부생성물을 제거하는 것이 매우 중요하다. 또한, VDF를 포함하는 반응 생성물은 매우 낮은 비점과 높은 증기압을 가지므로(예, VDF = -85 ℃ at atmospheric pressure), VDF 정제시 첫번째로 선택할 수 있는 정제방법인 증류정제를 위해서는 통상적으로 가압저온 증류를 실시하게 된다. 따라서 일반적인 가열증류에 비해 많은 에너지를 소모하게 되며, 전처리 공정, 증류 컬럼의 높이 및 단수, 증류횟수 등 분리공정의 구성에 따라 에너지 비용에서 많은 차이를 보여 전체공정의 최적화된 구성이 매우 중요하며, VDF 단량체 제조공정의 경제성에 큰 영항을 미친다.Therefore, in order to obtain high purity VDF required for PVDF polymerization, which is the main use of VDF, it is very important to control the type and composition of the reaction product according to the thermal decomposition conditions. In particular, by optimizing the purification process under the obtained composition conditions, by-products that are difficult to separate are removed. It is very important to do. In addition, the reaction product containing VDF has a very low boiling point and high vapor pressure (e.g., VDF = -85 ℃ at atmospheric pressure), so distillation purification, which is the first choice for VDF purification, is usually performed under pressure and low temperature. Distillation is carried out. Therefore, it consumes a lot of energy compared to general heated distillation, and the energy cost varies greatly depending on the composition of the separation process, such as the pretreatment process, the height and number of stages of the distillation column, and the number of distillations, so the optimized configuration of the entire process is very important. It has a significant impact on the economics of the VDF monomer manufacturing process.
한편, HCFC-142b 의 고온 열분해는 통상 700~900 ℃에서 반응이 일어난다. 이때 저온에서부터 서서히 가열하면 HCFC-142b의 열분해가 일어나기 시작하여 다양한 라디칼이 생성되어 불순물 함량이 증가한다. 이를 방지하기 위해서 순간적인 반응온도 상승이 필요하며, 반응영역에서 빠른 속도의 열원이 공급되어 반응온도까지 가열되어야 한다. 이를 위해서 HCFC-142b의 자체 가열뿐만 아니라, 주요한 열원이 필요하며, 이를 위해서 고온으로 가열된 질소 등의 inert 가스 혹은 수증기를 사용한다. Inert 가스로 질소 등을 열원으로 사용하는 경우, 현열(N2, heat capacity 1.04 KJ/Kg·K)이 작은 문제 때문에 효과적인 가열이 어렵다. 또한 가격이 비싸며, 증류공정을 통해 제거가 어렵기 때문에 후속 분리공정을 구성하는데 어려움이 있다. 반면에 수증기를 열원으로 사용하는 경우 매우 높은 현열(Cp, 1000 ℃ = 2.288 KJ/Kg·K) 때문에 급속한 가열에 매우 효과적이고, inert 가스에 비해 후속 분리공정이 용이한 편이며 매우 경제적이다. 수증기를 열원으로 사용하는 경우, 상기 반응 혼합물에서 다양한 가스 뿐 만 아니라, HCl 및 HF 등의 700 ℃ 이상의 고온 산성가스도 같이 발생한다. 따라서 이러한 산성가스를 포함한 전체 불순물을 제거하고 고순도의 VDF를 생산하는 공정 구성이 필요하다.Meanwhile, high-temperature thermal decomposition of HCFC-142b usually occurs at 700 to 900 °C. At this time, when heated slowly from low temperature, thermal decomposition of HCFC-142b begins to occur, various radicals are generated, and the impurity content increases. To prevent this, an instantaneous increase in the reaction temperature is required, and a high-speed heat source must be supplied from the reaction area to heat the reaction temperature. For this purpose, in addition to the self-heating of HCFC-142b, a major heat source is required, and for this purpose, inert gas such as nitrogen or water vapor heated to high temperature is used. When using nitrogen as an inert gas as a heat source, effective heating is difficult due to the small sensible heat (N2, heat capacity 1.04 KJ/Kg·K). In addition, it is expensive and difficult to remove through the distillation process, making it difficult to construct a subsequent separation process. On the other hand, when water vapor is used as a heat source, it is very effective in rapid heating due to its very high sensible heat (Cp, 1000 ℃ = 2.288 KJ/Kg·K), and the subsequent separation process is easier and very economical compared to inert gas. When water vapor is used as a heat source, not only various gases but also high-temperature acid gases of over 700°C, such as HCl and HF, are generated from the reaction mixture. Therefore, a process configuration that removes all impurities, including acidic gases, and produces high-purity VDF is necessary.
이에, 본 발명자들은 HCFC-142b의 고온 열분해를 통해 VDF를 제조하되, 열분해시 800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 사용하여 반영 영역에 빠른 속도의 열원을 공급함으로써 반응생성물의 불순물 생성을 최소화하고, 2개의 증류탑 구성을 사용하여 고순도의 VDF를 수득하기 위한 정제 단계에서의 에너지비용을 효과적으로 낮춘 VDF 제조방법을 개발하고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors manufactured VDF through high-temperature pyrolysis of HCFC-142b, and used water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ during pyrolysis to supply a high-speed heat source to the reflection area to minimize the generation of impurities in the reaction product, We developed a VDF production method that effectively reduced energy costs in the purification step to obtain high-purity VDF using a two-distillation tower configuration, and completed the present invention.
일 측면에서의 목적은 비닐리덴 플루오라이드를 고순도로 제조하기 위한 제조장치가 제공된다.The object of one aspect is to provide a production apparatus for producing vinylidene fluoride with high purity.
다른 일 측면에서의 목적은 비닐리덴 플루오라이드를 고순도로 제조하기 위한 제조방법을 제공하는 데 있다.In another aspect, the purpose is to provide a production method for producing vinylidene fluoride with high purity.
상기 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above purpose,
일 측면에서는In terms of work
800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여, 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하여 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 생성하는 열분해 장치; 및A thermal decomposition device that uses water vapor at a temperature of 800°C to 1000°C as a heat source to thermally decompose 1-chloro-1,1-difluoroethane compound to produce vinylidene fluoride (VDF); and
제1 증류탑 및 상기 제1 증류탑과 연결된 제2 증류탑을 포함하며, 상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 정제 장치;를 포함하고,It includes a first distillation column and a second distillation column connected to the first distillation column, and purifies the reaction mixture containing vinylidene fluoride (VDF) obtained by thermal decomposition to obtain vinylidene fluoride (VDF). including a device;
상기 반응혼합물은 상기 제1 증류탑의 상부로 투입되어 하부로 배출되고, 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입되어 상부로 배출되어 정제되는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치가 제공된다.The reaction mixture is introduced into the top of the first distillation column and discharged from the bottom, and is introduced into the center of the second distillation column and discharged from the top to be purified. An apparatus for producing vinylidene fluoride (VDF) is provided.
이때 상기 제1 증류탑 및 제2 증류탑은 15 내지 30개의 단수를 갖는다.At this time, the first distillation column and the second distillation column have 15 to 30 stages.
또한, 상기 제1 증류탑은 정제 공정 시 압력이 4 atm 내지 11 atm이고, 온도가 -70 ℃ 내지 -20 ℃이다.In addition, the first distillation column has a pressure of 4 atm to 11 atm and a temperature of -70 ℃ to -20 ℃ during the purification process.
또한, 상기 제2 증류탑은 정제 공정 시 압력이 4 atm 내지 11 atm이고, 온도가 -50 ℃ 내지 20 ℃이다.In addition, the second distillation column has a pressure of 4 atm to 11 atm and a temperature of -50 ℃ to 20 ℃ during the purification process.
또한, 상기 열분해 장치는In addition, the pyrolysis device is
1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해 직전온도로 가열하는 고온 가열기;A high-temperature heater that heats the 1-chloro-1,1-difluoroethane compound to the temperature immediately before thermal decomposition;
1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물의 열분해를 유도할 수 있는 온도로 수증기를 가열하는 수증기 고온 가열기; 및A steam high-temperature heater that heats steam to a temperature that can induce thermal decomposition of 1-chloro-1,1-difluoroethane compound; and
상기 고온 가열기 및 수증기 고온 가열기와 연동되는 열분해 반응기;를 포함한다.It includes a pyrolysis reactor linked to the high-temperature heater and the high-temperature steam heater.
또한, 상기 열분해 장치는 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물이 고온 가열기로 주입되기 전, 상기 화합물을 50-150 ℃로 가열하여 기체 상으로 유지하는 예비 가열기;를 더 포함할 수 있다.In addition, the thermal decomposition device may further include a pre-heater that heats the 1-chloro-1,1-difluoroethane compound to 50-150° C. and maintains it in a gas phase before the compound is injected into the high-temperature heater. there is.
또한, 상기 열분해 반응기는 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물 및 수증기의 접촉시간을 0.001초 내지 8초로 유지한다.Additionally, the thermal decomposition reactor maintains the contact time between the 1-chloro-1,1-difluoroethane compound and water vapor at 0.001 to 8 seconds.
또한, 상기 열분해 반응기의 표면 온도는 800~900 ℃이다.Additionally, the surface temperature of the thermal decomposition reactor is 800 to 900 °C.
다른 일 측면에서는,On another note,
상기 VDF 제조장치를 이용한 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조방법으로,A method for producing vinylidene fluoride (VDF) using the VDF production device,
800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 생성하는 열분해 단계; 및A thermal decomposition step of thermally decomposing 1-chloro-1,1-difluoroethane compound to produce vinylidene fluoride (VDF) using water vapor at a temperature of 800°C to 1000°C as a heat source; and
상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 정제 단계;를 포함하고,A purification step of purifying the reaction mixture containing vinylidene fluoride (VDF) obtained by thermal decomposition to obtain vinylidene fluoride (VDF),
상기 정제 단계는 상기 반응혼합물을 정제 장치의 제1 증류탑의 상부로 투입하여 하부로 이동시키고, 상기 제1 증류탑과 연결된 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입하여 상부로 이동시켜 정제하는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조방법이 제공된다.In the purification step, the reaction mixture is introduced into the upper part of the first distillation column of the purification device and moved to the lower part, and the vinylidene fluoride is purified by introducing the reaction mixture into the center of the second distillation tower connected to the first distillation tower and moving it to the upper part. (VDF) manufacturing method is provided.
또 다른 일 측면에서는In another aspect
액상의 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해가 일어나기 전의 온도인 400-650 ℃로 가열하여 기체 상으로 준비하는 단계;Preparing a liquid 1-chloro-1,1-difluoroethane compound into a gas phase by heating it to 400-650° C., which is the temperature before thermal decomposition occurs;
기체 상의 상기 화합물 및 800 ℃ 내지 1000 ℃로 가열한 수증기를 혼합하는 단계;Mixing the above compound in gas phase and water vapor heated to 800°C to 1000°C;
상기 혼합된 가스를 800 ℃ 내지 1000 ℃로 유지되는 반응기에 주입하여, 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 생성하는 단계; 및Injecting the mixed gas into a reactor maintained at 800°C to 1000°C to thermally decompose 1-chloro-1,1-difluoroethane compound to produce vinylidene fluoride (VDF); and
상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 단계;를 포함하되,Purifying the reaction mixture containing vinylidene fluoride (VDF) obtained by thermal decomposition to obtain vinylidene fluoride (VDF),
상기 정제는 제1 증류탑 및 상기 제1 증류탑과 연결된 제2 증류탑을 포함하는 정제 장치에서 수행되며, 상기 반응혼합물을 정제 장치의 제1 증류탑의 상부로 투입하여 하부로 배출하고, 상기 제1 증류탑과 연결된 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입하여 상부로 배출하여 정제하는 것인, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조방법이 제공된다.The purification is performed in a purification device including a first distillation column and a second distillation column connected to the first distillation column, and the reaction mixture is introduced into the upper part of the first distillation tower of the purification device and discharged from the lower part, A method for producing vinylidene fluoride (VDF) is provided, which involves purifying the substance by injecting it into the central part of the connected second distillation column and discharging it to the top.
또 다른 일 측면에서는In another aspect
800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하는 반응으로 얻어진 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 정제 장치로서,A purification device for obtaining vinylidene fluoride (VDF) by purifying the reaction mixture obtained by thermal decomposition of 1-chloro-1,1-difluoroethane compound using water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ as a heat source. ,
제1 증류탑 및 상기 제1 증류탑과 연결된 제2 증류탑을 포함하며,It includes a first distillation column and a second distillation column connected to the first distillation column,
상기 반응혼합물은 상기 제1 증류탑의 상부에 투입되어 하부로 배출되고, 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입되어 상부로 배출되어 정제되는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조용 정제 장치가 제공된다.A purification device for producing vinylidene fluoride (VDF) is provided, wherein the reaction mixture is introduced into the top of the first distillation column and discharged from the bottom, and is introduced into the center of the second distillation column and discharged from the top to be purified.
또 다른 일 측면에서는In another aspect
상기 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조용 정제 장치를 이용한 정제방법으로,A purification method using the purification device for producing vinylidene fluoride (VDF),
800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하는 반응으로 얻어진 반응혼합물을 상기 정제 장치의 제1 증류탑의 상부로 투입하여 하부로 배출하고, 상기 제1 증류탑과 연결된 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입하여 상부로 배출하여 정제하는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조용 정제 장치가 제공된다.The reaction mixture obtained by thermally decomposing the 1-chloro-1,1-difluoroethane compound using water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ as a heat source is input into the upper part of the first distillation column of the purification device and discharged from the lower part. In addition, a purification device for producing vinylidene fluoride (VDF) is provided, which purifies by injecting into the center of the second distillation column connected to the first distillation column and discharging to the top.
일 측면에 따른 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조 장치 및 제조방법은 800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하고, 이로인해 생성된 반응 혼합물을 정제함으로써 99.9%이상의 순도 및 95%이상의 수율로, VDF를 제조할 수 있다. 특히, VDF와 분리가 어려운 CF2=CF2 및 CH3F의 생성율이 0.1 % 이하로 현저히 낮출 수 있어, 고순도 VDF를 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.According to one aspect, an apparatus and method for producing vinylidene fluoride (VDF) use water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ as a heat source to thermally decompose 1-chloro-1,1-difluoroethane compound, thereby producing By purifying the reaction mixture, VDF can be produced with a purity of more than 99.9% and a yield of more than 95%. In particular, the production rate of CF 2 =CF 2 and CH 3 F, which are difficult to separate from VDF, can be significantly reduced to 0.1% or less, which has the effect of easily producing high-purity VDF.
도 1 및 도 2는 실시 예에 따른 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조 장치 공정도를 나타낸 도면이다.Figures 1 and 2 are diagrams showing a process diagram of a vinylidene fluoride (VDF) manufacturing apparatus according to an embodiment.
이하, 본 발명의 실시 예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 특정 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the specific embodiments below, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 이에 본 발명이 한정되지 않는다.The terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and the present invention is not limited thereto.
명세서 및 청구범위 전체에서, "제 1"및 "제 2"라는 용어는 본 명세서에서 구별 목적으로서 사용되며, 어떠한 방식으로도 서열 또는 우선 순위를 나타내거나 예상하는 것을 의미하지 않으며, 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다.Throughout the specification and claims, the terms “first” and “second” are used herein for purposes of distinction and are not meant to indicate or anticipate order or priority in any way, but rather refer to various elements. Although used in description, the components are not limited by the terms.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. Additionally, when a component is said to be “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected to or connected to the other component, but other components may also exist in between. It must be understood. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는다.In addition, terms such as “include” or “have” are only intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and may not include one or more other features or The existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof is not excluded.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Additionally, unless otherwise defined, all terms used in this specification, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in this specification, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense. No.
일 측면에서는,In terms of work,
800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여, 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하여 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 생성하는 열분해 장치(100); 및A thermal decomposition device (100) that uses water vapor at a temperature of 800°C to 1000°C as a heat source to thermally decompose 1-chloro-1,1-difluoroethane compound to produce vinylidene fluoride (VDF); and
제1 증류탑(310) 및 상기 제1 증류탑(310)과 연결된 제2 증류탑(320)을 포함하며, 상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 정제 장치(300);를 포함하고,It includes a first distillation column 310 and a second distillation column 320 connected to the first distillation column 310, and purifies the reaction mixture containing vinylidene fluoride (VDF) obtained by thermal decomposition to vinylidene. It includes a purification device 300 for obtaining fluoride (VDF),
상기 반응혼합물은 상기 제1 증류탑의 상부로 투입되어 하부로 배출되고, 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입되어 상부로 배출되어 정제되는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치가 제공된다.The reaction mixture is introduced into the top of the first distillation column and discharged from the bottom, and is introduced into the center of the second distillation column and discharged from the top to be purified. An apparatus for producing vinylidene fluoride (VDF) is provided.
이하, 일 측면에 따른 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치를 각 구성별로 상세히 설명한다.Hereinafter, a vinylidene fluoride (VDF) manufacturing apparatus according to one aspect will be described in detail for each component.
도 1은 일 실시 예에 따른 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치 공정도이다.Figure 1 is a process diagram of a vinylidene fluoride (VDF) manufacturing apparatus according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치는 800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기 존재 하에서 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하여 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 생성하는 열분해 장치(100)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a vinylidene fluoride (VDF) production apparatus according to an embodiment thermally decomposes 1-chloro-1,1-difluoroethane compound in the presence of water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ to produce vinylidene fluoride. It includes a pyrolysis device 100 that generates Vinylidene Fluoride (VDF).
이때 상기 열분해 장치(100)는 800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여 열분해 반응을 일으키는 온도에서 빠르게 열분해함으로써 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물(이하, HCFC-142b)의 열분해시 VDF 이외의 불순물의 생성을 최소화할 수 있다.At this time, the thermal decomposition device 100 uses water vapor at a temperature of 800°C to 1000°C as a heat source to rapidly thermally decompose the 1-chloro-1,1-difluoroethane compound (hereinafter referred to as HCFC-142b) at a temperature that causes a thermal decomposition reaction. During thermal decomposition, the production of impurities other than VDF can be minimized.
구체적으로, 하기 반응식 1에 HCFC-142b의 열분해를 통한 VDF 제조공정에서 발생할 수 있는 모든 반응을 나타내었으며 [1]은 목적 화합물인 VDF, [2] 내지 [5]는 부 생성물을 나타낸다. 반응식 1에서와 같이, HCFC-142b의 열분해를 통해 VDF 제조를 제조할 때 VDF 이외에 CH2=CFCl, CH3-CF3, CH3F, CF3H 등 HCFC-142b 고온 열분해에 따라 생성되는 것으로 추정되는 다양한 형태의 중간생성 라디칼들의 재결합(Recombination)에 의해 다양한 불화탄소화합물인 부 반응물이 생성된다. Specifically, Scheme 1 below shows all reactions that can occur in the VDF manufacturing process through thermal decomposition of HCFC-142b, where [1] represents VDF, the target compound, and [2] to [5] represent side products. As shown in Scheme 1, when manufacturing VDF through thermal decomposition of HCFC-142b, in addition to VDF, various types of intermediates are estimated to be produced by high-temperature thermal decomposition of HCFC-142b, such as CH2=CFCl, CH3-CF3, CH3F, and CF3H. Recombination of radicals produces side reactants, which are various fluorocarbon compounds.
[반응식 1][Scheme 1]
상기 열분해 반응시 HCFC-142b의 전환율은 일정온도 이상의 반응온도와 관련성이 있고, 이러한 부 반응물(불순물)의 생성 정도는 반응온도에서의 체류시간과 관련성이 있다. The conversion rate of HCFC-142b during the thermal decomposition reaction is related to the reaction temperature above a certain temperature, and the degree of generation of these side reactants (impurities) is related to the residence time at the reaction temperature.
일 실시 예에 따른 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치는 800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여 열분해 반응기에 열을 빠르게 전달하고, 반응온도에서의 체류 시간을 조절함으로써 상기와 같은 부 반응물(불순물)의 생성을 최소화할 수 있다.The vinylidene fluoride (VDF) manufacturing apparatus according to one embodiment uses water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ as a heat source to quickly transfer heat to the pyrolysis reactor and adjust the residence time at the reaction temperature to produce the above parts. The production of reactants (impurities) can be minimized.
이때, 상기 열분해 반응 온도는 750-950 ℃, 바람직하게는 800-900 ℃이고, 상기 반응 온도에서의 체류 시간은 0.001-8초로 유지하는 것이 바람직하고, 0.01-4초로 유지하는 것이 더욱 바람직하고, 0.1-2초로 유지하는 것이 더욱 더 바람직하고, 1초로 유지하는 것이 가장 바람직하다.At this time, the thermal decomposition reaction temperature is 750-950 ℃, preferably 800-900 ℃, and the residence time at the reaction temperature is preferably maintained at 0.001-8 seconds, more preferably maintained at 0.01-4 seconds, It is even more preferable to keep it at 0.1-2 seconds, and most preferably at 1 second.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치는 제1 증류탑(310) 및 상기 제1 증류탑(310)과 연결된 제2 증류탑(320)을 포함하며, 상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 정제 장치(300);를 포함한다.Referring to FIG. 1, an apparatus for producing vinylidene fluoride (VDF) according to an embodiment includes a first distillation column 310 and a second distillation column 320 connected to the first distillation column 310, and the thermal decomposition furnace It includes a purification device 300 for purifying the reaction mixture containing the obtained vinylidene fluoride (VDF) to obtain vinylidene fluoride (VDF).
상기 정제 장치(300)는 2개의 증류 컬럼 즉, 제1 증류탑(310) 및 제2 증류탑(320)으로 구성된다. 상기 제1 및 제2 증류탑(310, 320)은 내부 환류응축기 및 외부 재비기를 포함할 수 있다.The purification device 300 consists of two distillation columns, that is, a first distillation column 310 and a second distillation column 320. The first and second distillation columns 310 and 320 may include an internal reflux condenser and an external reboiler.
상기 정제 장치(300)는 상기 반응혼합물을 상기 제1 증류탑(310)의 상부로 투입하여 하부로 배출함으로써, 상기 제1 증류탑(310)을 통해 반응혼합물 중 VDF 보다 낮은 비점을 갖는 불순물 가스를 제거할 수 있다.The purification device 300 injects the reaction mixture into the upper part of the first distillation tower 310 and discharges it from the lower part, thereby removing impurity gases with a boiling point lower than the VDF in the reaction mixture through the first distillation tower 310. can do.
이때, 상기 제1 증류탑(310)의 이론 단수는 15 내지 30개일 수 있고, 보다 바람직하게는 18 내지 22개일 수 있다.At this time, the theoretical number of stages of the first distillation column 310 may be 15 to 30, and more preferably 18 to 22.
또한, 정제 공정시 상기 제1 증류탑(310)의 공정 압력은 4 atm 내지 11 atm인 것이 바람직하고, 온도는 -70 ℃ 내지 -20 ℃인 것이 바람직하다.In addition, during the purification process, the process pressure of the first distillation tower 310 is preferably 4 atm to 11 atm, and the temperature is preferably -70 ℃ to -20 ℃.
만약, 상기 압력 및 온도 범위를 벗어나는 상태에서 정제 공정 수행 시, VDF 보다 낮은 비점을 갖는 불순물 가스의 제거율이 낮아지는 문제가 발생될 수 있다.If the purification process is performed outside the above pressure and temperature ranges, a problem may occur in which the removal rate of impurity gases with a boiling point lower than the VDF is lowered.
또한, 상기 제1 증류탑(310)의 잔류물을 상기 제2 증류탑(320)의 중앙부로 투입하여 상부로 배출함으로써, 상기 제2 증류탑(320)을 통해 반응혼합물 중 VDF 보다 높은 비점을 갖는 불순물 가스를 제거할 수 있다.In addition, the residue of the first distillation column 310 is introduced into the center of the second distillation column 320 and discharged from the top, so that an impurity gas having a higher boiling point than VDF in the reaction mixture passes through the second distillation column 320. can be removed.
이때, 상기 제2 증류탑(320)의 이론 단수는 15 내지 30개일 수 있고, 보다 바람직하게는 18 내지 22개일 수 있다.At this time, the theoretical number of stages of the second distillation column 320 may be 15 to 30, and more preferably 18 to 22.
또한, 정제 공정시 상기 제2 증류탑(320)의 공정 압력은 4 atm 내지 11 atm인 것이 바람직하고, 온도는 -50 ℃ 내지 20 ℃인 것이 바람직하고, -30℃ 내지 10℃인 것이 보다 바람직하다.In addition, during the purification process, the process pressure of the second distillation tower 320 is preferably 4 atm to 11 atm, and the temperature is preferably -50 ℃ to 20 ℃, and more preferably -30 ℃ to 10 ℃. .
만약, 상기 압력 및 온도 범위를 벗어나는 상태에서 정제 공정 수행 시, VDF 보다 낮은 비점을 갖는 불순물 가스의 제거율이 낮아지는 문제가 발생될 수 있다.If the purification process is performed outside the above pressure and temperature ranges, a problem may occur in which the removal rate of impurity gases with a boiling point lower than the VDF is lowered.
일 실시 예에 따른 VDF 제조장치는 상기 정제 장치(300)를 통해 반응혼합물 중 VDF를 제외한 불순물 가스를 제거함으로써 99.9%이상의 순도를 갖는 고순도 VDF 가스를 수득할 수 있다.The VDF production device according to one embodiment can obtain high-purity VDF gas with a purity of 99.9% or more by removing impurity gases other than VDF from the reaction mixture through the purification device 300.
이에 일 측면에 따른 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치는 2개의 증류탑을 이용한 용이하고 에너지적으로 효율적인 정제 공정을 통해 고순도의 VDF 가스를 회수할 수 있다. Accordingly, the vinylidene fluoride (VDF) manufacturing apparatus according to one aspect can recover high-purity VDF gas through an easy and energy-efficient purification process using two distillation columns.
도 2는 다른 실시 예에 따른 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치 공정도이다.Figure 2 is a process diagram of a vinylidene fluoride (VDF) manufacturing apparatus according to another embodiment.
도 2를 참조하여 실시 예에 따른 열분해 장치는,Referring to Figure 2, the pyrolysis device according to the embodiment is,
HCFC-142b을 열분해 직전온도로 가열하는 고온 가열기(123);A high-temperature heater (123) that heats HCFC-142b to the temperature immediately before pyrolysis;
HCFC-142b의 열분해를 유도할 수 있는 온도로 수증기를 가열하는 수증기 고온 가열기(132); 및A steam high-temperature heater 132 that heats steam to a temperature that can induce thermal decomposition of HCFC-142b; and
상기 고온 가열기 및 수증기 고온 가열기와 연동되는 열분해 반응기(140);를 포함한다.It includes a pyrolysis reactor 140 linked to the high-temperature heater and the high-temperature steam heater.
실시 예에 따른 열분해 장치를 이하에서 상세히 설명한다.The thermal decomposition device according to the embodiment will be described in detail below.
실시 예에 따른 열분해 장치는 CFC-142b을 열분해 직전온도로 가열하는 고온 가열기(123)를 포함한다.The pyrolysis device according to the embodiment includes a high-temperature heater 123 that heats CFC-142b to the temperature immediately before pyrolysis.
상기 고온 가열기(123)는 HCFC-142b을 자체 분해반응이 일어자기 전의 최대 온도까지 가열하는 역할을 수행하며, 상기 고온 가열기(123)로 인한 가열 온도는 400-650 ℃, 더욱 바람직하게는 560-650 ℃이다.The high-temperature heater 123 serves to heat HCFC-142b to the maximum temperature before self-decomposition reaction occurs, and the heating temperature due to the high-temperature heater 123 is 400-650 ℃, more preferably 560-560 ℃. It is 650℃.
이때, 상기 고온 가열기(123)로 인한 가열 온도가 400 ℃ 미만인 경우 HCFC-142b가 충분히 가열되지 않아 열분해 반응기 초입에서 반응온도를 맞추기 힘들고 이에 따라 전환율이 저하되는 문제점이 있고, 상기 고온 가열기(123)로 인한 가열 온도가 650 ℃ 초과인 경우, HCFC-142b의 열분해가 시작되어 전환율은 상승하지만 전체적인 체류시간이 증가하여 보다 많은 불순물이 생성되는 문제점이 있다.At this time, when the heating temperature caused by the high-temperature heater 123 is less than 400° C., HCFC-142b is not heated sufficiently, making it difficult to set the reaction temperature at the beginning of the pyrolysis reactor, and thus the conversion rate is reduced, and the high-temperature heater 123 When the heating temperature exceeds 650°C, thermal decomposition of HCFC-142b begins and the conversion rate increases, but there is a problem in that the overall residence time increases and more impurities are generated.
상기 고온 가열기(123)는 전기 가열기, 마이크로파 가열기, 고주파 가열기, 온수 가열기, 급수 가열기, 가스 가열기, 태양열 가열기, 적외선 가열기 등을 사용할 수 있으며, 전기 가열기 또는 마이크로파 가열기를 사용하는 것이 바람직하다.The high-temperature heater 123 may be an electric heater, a microwave heater, a high-frequency heater, a hot water heater, a water heater, a gas heater, a solar heater, an infrared heater, etc., and it is preferable to use an electric heater or a microwave heater.
실시 예에 따른 VDF 제조장치는 HCFC-142b가 상기 고온 가열기(23)로 주입되기 이전에 액상의 HCFC-142b를 증발시키는 역할을 수행하는 증발기(121) 및 HCFC-142b를 가열하여 기체 상으로 유지하는 역할을 수행하는 예비 가열기(122)를 더 포함할 수 있다. The VDF manufacturing device according to the embodiment heats the HCFC-142b and maintains it in a gaseous phase through an evaporator 121 that serves to evaporate the liquid HCFC-142b before the HCFC-142b is injected into the high temperature heater 23. It may further include a preliminary heater 122 that performs the role of.
이때, 상기 증발기(121)로 주입되는 화합물은 상온 3기압 이상의 액상이 주입되며, 상기 증발기(121)는 주입되는 HCFC-142b의 온도와 압력을 일정하게 유지하기 위해 액위(Liquid Level)를 제어한다.At this time, the compound injected into the evaporator 121 is a liquid at room temperature and pressure of 3 atm or more, and the evaporator 121 controls the liquid level to keep the temperature and pressure of the injected HCFC-142b constant. .
또한, 상기 예비 가열기(122)는 상기 증발기(121)로 인하여 증발된 기체 상d의 HCFC-142b를 충분한 온도로 상승시키는 장치로, HCFC-142b 가스의 이송중 응축 등의 문제가 발생하지 않도록 충분한 온도로 가열한다.In addition, the pre-heater 122 is a device that raises the HCFC-142b in the gas phase d evaporated by the evaporator 121 to a sufficient temperature, and is sufficient to prevent problems such as condensation during transport of the HCFC-142b gas. Heat to temperature.
이때 상기 예비 가열기(122)에서 배출되는 HCFC-142b 가스의 출구 온도는 50-150 ℃, 바람직하게는 60-90 ℃, 더욱 바람직하게는 75-80 ℃이다. 상기 예비 가열기(122)로 인한 가열 온도가 50 ℃ 미만인 경우 가스의 이송 중 기체 상 화합물의 응축이 발생할 수 있는 문제점이 있고, 상기 예비 가열기(122)로 인한 가열 온도가 150 ℃ 초과일 경우 기체 상 화합물의 응축을 방지하기 위한 온도 범위를 초과하여 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.At this time, the outlet temperature of the HCFC-142b gas discharged from the preheater 122 is 50-150°C, preferably 60-90°C, and more preferably 75-80°C. If the heating temperature due to the preheater 122 is less than 50°C, there is a problem that condensation of gaseous compounds may occur during gas transport, and if the heating temperature due to the preheater 122 is more than 150°C, gaseous compounds may occur. There is a problem that efficiency is reduced by exceeding the temperature range to prevent condensation of the compound.
실시 예에 따른 열분해 장치는 기체 상 화합물을 열분해 반응기(140)에 주입하는 질량 및 속도를 제어하기 위한 질량유량제어기(Mass Flow Controller)를 더 포함할 수 있다.The pyrolysis device according to the embodiment may further include a mass flow controller for controlling the mass and speed of injecting the gaseous compound into the pyrolysis reactor 140.
실시 예에 따른 열분해 장치는 HCFC-142b의 열분해를 유도할 수 있는 온도로 수증기를 가열하는 수증기 고온 가열기(132)를 포함한다.The thermal decomposition device according to the embodiment includes a steam high-temperature heater 132 that heats steam to a temperature that can induce thermal decomposition of HCFC-142b.
상기 수증기 고온 가열기(132)는 상기 고온 가열기(123)로 인하여 가열된 기체 상의 HCFC-142b에 수증기를 공급하여 화합물 및 수증기의 혼합가스를 제조하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 수증기 고온 가열기(132)는 고온 열분해 반응에 필요한 열원을 수증기로써 제공하기 위한 것이다. 수증기를 이용한 간접가열 열분해 방법은 반응에 참여하지 않는 수증기를 사용함으로써 열분해 반응기 초입부터 순간적으로 온도를 상승시킴으로써 열분해 반응기(140) 내에서 큰 온도편차 없이 원료인 HCFC-142b의 분해온도를 원하는 적정 온도에서 균일하게 반응을 진행시킬 수 있다.The high-temperature steam heater 132 supplies water vapor to the HCFC-142b gas phase heated by the high-temperature heater 123 to produce a mixed gas of a compound and water vapor. At this time, the high-temperature steam heater 132 is used to provide the heat source necessary for the high-temperature pyrolysis reaction in the form of steam. The indirect heating pyrolysis method using water vapor uses water vapor that does not participate in the reaction to instantly increase the temperature from the beginning of the pyrolysis reactor, thereby increasing the decomposition temperature of HCFC-142b, the raw material, to the desired appropriate temperature without a large temperature deviation within the pyrolysis reactor 140. The reaction can proceed uniformly.
상기 수증기 고온 가열기(132)의 온도는 크게 한정하지는 않지만 3-5개의 구역으로 나누어 제어하는 것이 바람직하다. 상기 수증기 고온 가열기(132)를 3개의 구역으로 나누어 제어하는 경우, 400-600 ℃, 600-800 ℃, 800-1000 ℃로 점진적으로 상승시키는 것이 바람직하고, 550-600 ℃, 750-800 ℃, 950-1000 ℃로 점진적으로 상승시키는 것이 더욱 바람직하다.The temperature of the high-temperature steam heater 132 is not greatly limited, but is preferably divided into 3-5 zones and controlled. When controlling the steam high temperature heater 132 by dividing it into three zones, it is preferable to gradually increase the temperature to 400-600 ℃, 600-800 ℃, 800-1000 ℃, 550-600 ℃, 750-800 ℃, It is more preferable to gradually increase the temperature to 950-1000 °C.
상기 HCFC-142b와 혼합되기 직전 최종적인 수증기의 가열 온도는 800-1000 ℃, 바람직하게는 900-980 ℃, 더욱 바람직하게는 930-970 ℃, 가장 바람직하게는 950 ℃이다. 이때, 상기 수증기의 가열 온도가 800 ℃ 미만인 경우 열분해를 유도하는 수증기의 열원이 원활하게 공급되지 못하여 열분해 반응이 충분히 유도되지 못하는 문제점이 있고, 상기 수증기의 가열 온도가 1000 ℃ 초과인 경우 열분해 반응을 유도하기에 충분한 수증기의 열원이 제공되지만, 많은 에너지 소모가 이루어져 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.The final heating temperature of water vapor immediately before mixing with the HCFC-142b is 800-1000°C, preferably 900-980°C, more preferably 930-970°C, and most preferably 950°C. At this time, if the heating temperature of the steam is less than 800 ℃, there is a problem in that the heat source of the steam that induces thermal decomposition is not supplied smoothly, so the thermal decomposition reaction cannot be sufficiently induced. If the heating temperature of the steam is higher than 1000 ℃, the thermal decomposition reaction is not carried out. Although a heat source of water vapor sufficient for induction is provided, there is a problem in that a lot of energy is consumed, resulting in low efficiency.
한편, 상기 HCFC-142b와 수증기는 1:1-10 몰 비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하고, 1:2-8 몰 비가 더욱 바람직하다. 상기 수증기 몰 비가 상기 HCFC-142b의 1 몰에 대하여 1 몰 미만인 경우 원하는 열량이 수증기로써 공급되기 어려워 원하는 반응온도로 제어하기 어려워지는 문제점이 있고, 상기 수증기 몰 비가 상기 화합물의 1 몰에 대하여 10 몰 초과인 경우 반응온도 유지는 용이하지만 많은 에너지 소모가 이루어져 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.Meanwhile, it is preferable to mix the HCFC-142b and water vapor at a molar ratio of 1:1-10, and more preferably at a molar ratio of 1:2-8. If the water vapor molar ratio is less than 1 mole per 1 mole of the HCFC-142b, there is a problem in that the desired amount of heat is difficult to supply as water vapor, making it difficult to control the desired reaction temperature, and the water vapor molar ratio is 10 mole per 1 mole of the compound. If it is exceeded, it is easy to maintain the reaction temperature, but there is a problem in that it consumes a lot of energy and reduces efficiency.
실시 예에 따른 열분해 장치는 수증기를 제공하기 위해, 물을 수증기 고온 가열기(132)에 주입하는 역할을 수행하는 수증기 보일러 시스템(131)을 더 포함할 수 있다.The pyrolysis device according to the embodiment may further include a steam boiler system 131 that injects water into the high-temperature steam heater 132 to provide steam.
실시 예에 따른 열분해 장치는 상기 고온 가열기 및 수증기 고온 가열기와 연동되는 열분해 반응기(140)를 포함한다.The pyrolysis device according to the embodiment includes a pyrolysis reactor 140 linked to the high-temperature heater and the high-temperature steam heater.
상기 열분해 반응기(140)는 상기 제조된 혼합가스의 열분해 반응을 유도하는 역할을 수행한다.The thermal decomposition reactor 140 serves to induce a thermal decomposition reaction of the prepared mixed gas.
HCFC-142b의 열분해 반응은 매우 짧은 체류시간에 일어난다. 이에, 상기 열분해 반응기(140)에서 추가적으로 가열하는 것은 매우 어렵고, 열분해 반응기(140)에서는 HCFC-142b의 흡열 열분해 반응시 반응온도를 유지하기 위해 소량의 열을 보전해주는 역할을 한다. 이때 혼합된 수증기과 HCFC-142b의 혼합가스의 반응온도는 750~950 ℃가 적합하며, 더욱 좋게는 800~900 ℃가 적합하다.The thermal decomposition reaction of HCFC-142b occurs in a very short residence time. Accordingly, it is very difficult to perform additional heating in the thermal decomposition reactor 140, and the thermal decomposition reactor 140 serves to preserve a small amount of heat to maintain the reaction temperature during the endothermic thermal decomposition reaction of HCFC-142b. At this time, the reaction temperature of the mixed gas of mixed water vapor and HCFC-142b is suitably 750 to 950 ℃, and more preferably 800 to 900 ℃.
상기 열분해 반응기(140)의 온도가 750 ℃ 미만인 경우 반응속도가 늦어져 전환율이 낮아져 긴 반응기가 필요하게 되는 문제점이 있고, 상기 열분해 반응기(140)의 온도가 950 ℃ 초과인 경우 급속한 반응에 의하여 코킹(coking)이 활발해져 부 생성물의 발생 가능성이 증가하고, 높은 온도를 유지하기 위한 에너지 비용의 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.If the temperature of the pyrolysis reactor 140 is less than 750°C, the reaction rate slows down, resulting in a lower conversion rate, which requires a long reactor. If the temperature of the pyrolysis reactor 140 is higher than 950°C, coking occurs due to a rapid reaction. As coking becomes more active, the possibility of generating by-products increases, and there is a problem in that the efficiency of energy costs to maintain a high temperature decreases.
한편, 상기 반응기에서 혼합가스의 접촉시간은 0.001-8초로 유지하는 것이 바람직하고, 0.01-4초로 유지하는 것이 더욱 바람직하고, 0.1-2초로 유지하는 것이 더욱 더 바람직하고, 1초로 유지하는 것이 가장 바람직하다. Meanwhile, the contact time of the mixed gas in the reactor is preferably maintained at 0.001-8 seconds, more preferably at 0.01-4 seconds, even more preferably at 0.1-2 seconds, and most preferably at 1 second. desirable.
상기 혼합가스와 반응기의 접촉시간이 0.001초 미만일 경우, 열분해 반응이 충분히 일어나지 못하는 문제점이 있고, 상기 혼합가스와 반응기의 접촉시간이 8초 초과인 경우 부 생성물의 발생 가능성이 증가하는 문제점이 있다. 여기서, 상기 접촉시간은 반응기의 부피를 혼합가스의 주입속도로 나누어 산출할 수 있다.If the contact time between the mixed gas and the reactor is less than 0.001 seconds, there is a problem that the thermal decomposition reaction does not sufficiently occur, and if the contact time between the mixed gas and the reactor is more than 8 seconds, there is a problem that the possibility of generating by-products increases. Here, the contact time can be calculated by dividing the volume of the reactor by the injection rate of the mixed gas.
도 2를 참조하면 실시 예에 따른 정제 장치(300)는 제1 증류탑(310) 및 제2 증류탑(320)에 의해 정제 되기 전 수행되는, 세정탑(330), 중화탑(340), 수분 건조탑(350) 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the purification apparatus 300 according to the embodiment includes a washing tower 330, a neutralization tower 340, and moisture drying, which are performed before purification by the first distillation tower 310 and the second distillation tower 320. It may further include at least one of the towers 350.
상기 세정탑(330)은 상기 열분해 반응 후 생성된 반응혼합물에 포함된 염산 및 불산을 포함하는 산성 성분을 세정하는 역할을 수행한다.The cleaning tower 330 serves to clean acidic components including hydrochloric acid and hydrofluoric acid contained in the reaction mixture generated after the thermal decomposition reaction.
구체적으로 일 실시 예에 따른 VDF 제조장치는 수증기를 열원으로 사용하기 때문에 전술한 반응식 1에 의해 생성되는 생성물 이외에 HCl 및 HF 등의 700 ℃ 이상의 고온 산성가스도 함께 발생될 수 있다.Specifically, since the VDF manufacturing device according to one embodiment uses water vapor as a heat source, in addition to the products generated by the above-mentioned Scheme 1, high-temperature acid gases such as HCl and HF at a temperature of 700 ° C. or higher may also be generated.
실시 예에 따른 정제 장치(300)는 상기 세정탑(330)을 통해 반응혼합물 중 염산 및 불산을 포함하는 산성 성분을 제거할 수 있다.The purification device 300 according to the embodiment can remove acidic components including hydrochloric acid and hydrofluoric acid from the reaction mixture through the washing tower 330.
상기 세정탑(300)으로 충전탑을 사용할 수 있고, 상기 충전탑은 Hastelloy 재질 혹은 테프론 라이닝된 장치를 사용하며, 내부 충진물은 PTFE, PFA, PVDF 등의 불소수지 혹은 PP, PE 등의 고분자 수지 재질의 충진물을 사용한다. 상기 세정탑을 통과한 가스 성분은 순수한 물을 통해 세정된다.A packed tower can be used as the washing tower 300, and the packed tower uses a device lined with Hastelloy or Teflon, and the internal filling is made of fluoropolymer such as PTFE, PFA, PVDF, or polymer resin such as PP and PE. Use fillers of The gas components that have passed through the washing tower are washed with pure water.
상기 중화탑(340)은 상기 세정 후 잔류 산성 물질을 제거하는 역할을 수행한다.The neutralization tower 340 serves to remove acidic substances remaining after the cleaning.
상기 중화탑(340)은 상기 세정탑(330)과 동일한 형태 및 재질일 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다. 상기 중화탑(340)은 잔류 염산 및 불산을 제거하기 위해 NaOH 혹은 Ca(OH)2 용액 등의 알카리 수용액을 사용할 수 있다. 농도는 특별히 한정하지 않지만, 순환 폄프 양정과 점도 등을 감안하여 2~20 wt% 범위에서 사용가능하다. The neutralization tower 340 may have the same shape and material as the washing tower 330, but is not limited thereto. The neutralization tower 340 may use an aqueous alkaline solution such as NaOH or Ca(OH) 2 solution to remove residual hydrochloric acid and hydrofluoric acid. The concentration is not particularly limited, but can be used in the range of 2 to 20 wt%, taking into account the circulation pump head and viscosity, etc.
상기 수분 건조탑(350)은 상기 중화탑(340)에서 중화되어 생성된 가스 혼합물에서 수분을 제거하는 역할을 수행한다. 이를 위해 상기 수분 건조탑(350)의 내부 충전물은 분자체(molecular sieve), 활성탄 등을 사용할 수 있다. The moisture drying tower 350 serves to remove moisture from the gas mixture generated by neutralization in the neutralization tower 340. For this purpose, molecular sieve, activated carbon, etc. may be used as the internal filling of the moisture drying tower 350.
도 2를 참조하면 실시 예에 따른 정제 장치는 상기 정제 장치(300)로부터 수득한 VDF가스를 저장하는 저장탱크(400)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the purification device according to the embodiment may further include a storage tank 400 for storing VDF gas obtained from the purification device 300.
일 측면에 따른 VDF 제조장치는 HCFC-142b 열분해에 의한 VDF 제조 뿐 만 아니라, 유사한 단량체 들인 TFE (tetrafluoroethylene), VF (vinyl fluoride), CTFE (chlorotrifluoroethylene) 등에도 동일하게 적용될 수 있다. The VDF production device according to one aspect can be equally applied not only to VDF production by pyrolysis of HCFC-142b, but also to similar monomers such as TFE (tetrafluoroethylene), VF (vinyl fluoride), and CTFE (chlorotrifluoroethylene).
다른 일 측면에서는,On another note,
상기 VDF 제조장치를 이용한 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조방법으로,A method for producing vinylidene fluoride (VDF) using the VDF production device,
1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 생성하는 열분해 단계; 및A thermal decomposition step of thermally decomposing a 1-chloro-1,1-difluoroethane compound to produce vinylidene fluoride (VDF); and
상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 정제 단계;를 포함하고,A purification step of purifying the reaction mixture containing vinylidene fluoride (VDF) obtained by thermal decomposition to obtain vinylidene fluoride (VDF),
상기 정제 단계는 상기 반응혼합물을 정제 장치의 제1 증류탑의 상부로 투입하여 하부로 이동시키고, 상기 제1 증류탑과 연결된 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입하여 상부로 이동시켜 정제하는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조방법이 제공된다.In the purification step, the reaction mixture is introduced into the upper part of the first distillation column of the purification device and moved to the lower part, and the vinylidene fluoride is purified by introducing the reaction mixture into the central part of the second distillation tower connected to the first distillation tower and moving it to the upper part. (VDF) manufacturing method is provided.
이하, 일 측면엔 따른 VDF 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the VDF manufacturing method according to one aspect will be described in detail step by step.
일 측면엔 따른 VDF 제조방법에 있어서, 상기 열분해 단계는 800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물(HCFC-142b)을 열분해하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 생성하는 단계이다.In the VDF manufacturing method according to one aspect, the pyrolysis step uses water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ as a heat source to thermally decompose 1-chloro-1,1-difluoroethane compound (HCFC-142b) to produce vinylidene. This is the step of generating fluoride (VDF).
상기 단계는 상기 VDF 제조장치의 열분해 장치를 통해 수행되는 단계로서, 800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여 열분해 반응을 일으키는 온도에서 빠르게 열분해함으로써 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물(이하, HCFC-142b)의 열분해시 VDF 이외의 불순물의 생성을 최소화할 수 있다.This step is performed through the pyrolysis device of the VDF manufacturing device, and 1-chloro-1,1-difluoro is produced by rapid pyrolysis at a temperature that causes a pyrolysis reaction using water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ as a heat source. During thermal decomposition of ethane compounds (hereinafter referred to as HCFC-142b), the production of impurities other than VDF can be minimized.
이때, 상기 열분해 반응 온도는 750-950 ℃바람직하게는 800-900 ℃이고, 상기 반응 온도에서의 체류 시간은 0.001-8초로 유지하는 것이 바람직하고, 0.01-4초로 유지하는 것이 더욱 바람직하고, 0.1-2초로 유지하는 것이 더욱 더 바람직하고, 1초로 유지하는 것이 가장 바람직하다.At this time, the thermal decomposition reaction temperature is 750-950°C, preferably 800-900°C, and the residence time at the reaction temperature is preferably maintained at 0.001-8 seconds, more preferably maintained at 0.01-4 seconds, and 0.1 It is even more preferable to keep it at -2 seconds, and it is most preferable to keep it at 1 second.
일 측면엔 따른 VDF 제조방법에 있어서, 상기 정제 단계는 상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 단계로서, 상기 반응혼합물을 정제 장치의 제1 증류탑의 상부로 투입하여 하부로 이동시키고, 상기 제1 증류탑과 연결된 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입하여 상부로 이동시켜 정제하는 것을 특징으로 한다.In the VDF production method according to one aspect, the purification step is a step of purifying the reaction mixture containing vinylidene fluoride (VDF) obtained by thermal decomposition to obtain vinylidene fluoride (VDF), The reaction mixture is introduced into the upper part of the first distillation column of the purification device and moved to the lower part, and then purified by being introduced into the center of the second distillation tower connected to the first distillation tower and moved to the upper part.
상기 단계는 상기 VDF 제조장치의 정제 장치를 통해 수행되는 단계로서, 상기 반응혼합물을 상기 제1 증류탑(310)의 상부로 투입하여 하부로 배출함으로써, 상기 제1 증류탑(310)을 통해 반응혼합물 중 VDF 보다 낮은 비점을 갖는 불순물 가스를 제거할 수 있고, 상기 제1 증류탑(310)의 잔류물을 상기 제2 증류탑(320)의 중앙부로 투입하여 상부로 배출함으로써, 상기 제2 증류탑(320)을 통해 반응혼합물 중 VDF 보다 높은 비점을 갖는 불순물 가스를 제거할 수 있어 99.9%이상의 순도를 갖는 고순도 VDF 가스를 수득할 수 있다.This step is performed through the purification device of the VDF production device, and the reaction mixture is introduced into the upper part of the first distillation tower 310 and discharged from the lower part, so that the reaction mixture is purified through the first distillation tower 310. Impurity gases with a boiling point lower than VDF can be removed, and the residue of the first distillation column 310 is introduced into the center of the second distillation column 320 and discharged to the top, thereby forming the second distillation column 320. Through this, impurity gases with a higher boiling point than VDF can be removed from the reaction mixture, and high-purity VDF gas with a purity of 99.9% or more can be obtained.
또 다른 일 측면에서는,In another aspect,
액상의 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물(HCFC-142b)을 열분해가 일어나기 전의 온도인 400-650 ℃로 가열하여 기체 상으로 준비하는 단계;Preparing a liquid 1-chloro-1,1-difluoroethane compound (HCFC-142b) into a gas phase by heating it to 400-650°C, which is the temperature before thermal decomposition occurs;
기체 상의 상기 화합물 및 800 ℃ 내지 1000 ℃로 가열한 수증기를 혼합하는 단계;Mixing the above compound in gas phase and water vapor heated to 800°C to 1000°C;
상기 혼합된 가스를 800 ℃ 내지 1000 ℃로 유지되는 반응기에 주입하여, 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물(HCFC-142b)을 열분해하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 생성하는 단계; 및Injecting the mixed gas into a reactor maintained at 800°C to 1000°C to thermally decompose 1-chloro-1,1-difluoroethane compound (HCFC-142b) to produce vinylidene fluoride (VDF) ; and
상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 단계;를 포함하되,Purifying the reaction mixture containing vinylidene fluoride (VDF) obtained by thermal decomposition to obtain vinylidene fluoride (VDF),
상기 정제는 제1 증류탑 및 상기 제1 증류탑과 연결된 제2 증류탑을 포함하는 정제 장치에서 수행되며, 상기 반응혼합물을 정제 장치의 제1 증류탑의 상부로 투입하여 하부로 배출하고, 상기 제1 증류탑과 연결된 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입하여 상부로 배출하여 정제하는 것인, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조방법이 제공된다.The purification is performed in a purification device including a first distillation column and a second distillation column connected to the first distillation column, and the reaction mixture is introduced into the upper part of the first distillation tower of the purification device and discharged from the lower part, A method for producing vinylidene fluoride (VDF) is provided, which involves purifying the substance by injecting it into the center of the connected second distillation column and discharging it to the top.
이하, 일 측면에 따른 VDF 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, a VDF manufacturing method according to one aspect will be described in detail step by step.
일 측면에 따른 VDF 제조방법은 액상의 HCFC-142b을 열분해가 일어나기 전의 온도인 400-650 ℃로 가열하여 기체 상으로 준비하는 단계;를 포함한다.The VDF manufacturing method according to one aspect includes preparing the gas phase by heating the liquid HCFC-142b to 400-650° C., which is the temperature before thermal decomposition occurs.
상기 단계는 액상의 HCFC-142b을 가열하여 기체 상의 HCFC-142b으로 형성하는 단계로, 400-650 ℃로 가열하는 것이 바람직하다.The above step is to heat liquid HCFC-142b to form gaseous HCFC-142b, and is preferably heated to 400-650°C.
이때 상기 가열 온도가 400 ℃ 미만인 경우 상기 화합물이 충분히 가열되지 않아 열분해 반응기 초입에서 반응온도를 맞추기 힘들고 이에 따라 전환율이 하락하게 되는 문제가 있고, 상기 가열 온도가 650 ℃ 초과인 경우, 상기 화합물의 열분해가 시작되어 전환율은 상승하지만 전체적인 체류시간이 증가하여 불순물이 생성되는 문제점이 있다.At this time, if the heating temperature is less than 400 ℃, the compound is not heated sufficiently, making it difficult to set the reaction temperature at the beginning of the thermal decomposition reactor, and the conversion rate decreases accordingly. If the heating temperature is more than 650 ℃, the compound is not heated sufficiently and the reaction temperature is difficult to set at the beginning of the thermal decomposition reactor. begins and the conversion rate increases, but there is a problem in that the overall residence time increases and impurities are generated.
일 측면에 따른 VDF 제조방법은 기체 상의 상기 화합물 및 800 ℃ 내지 1000 ℃로 가열한 수증기를 혼합하는 단계;를 포함한다.A VDF manufacturing method according to one aspect includes mixing the compound in a gas phase with water vapor heated to 800°C to 1000°C.
상기 단계는 기체 상의 HCFC-142b와 가열한 수증기를 혼합하는 단계로, 상기 수증기는 800-1000 ℃, 바람직하게는 900-980 ℃, 더욱 바람직하게는 930-970 ℃, 가장 바람직하게는 950 ℃로 가열되는 것이 바람직하다.The step is a step of mixing gaseous HCFC-142b with heated steam, and the steam is heated to 800-1000°C, preferably 900-980°C, more preferably 930-970°C, and most preferably 950°C. Preferably heated.
이때, 상기 수증기의 가열 온도가 800 ℃ 미만인 경우 열분해를 유도하는 수증기의 열원이 원활하게 공급되지 못하여 열분해 반응이 충분히 유도되지 못하는 문제점이 있고, 상기 수증기의 가열 온도가 1000 ℃ 초과인 경우 열분해 반응을 유도하기에 충분한 수증기의 열원이 제공되지만, 많은 에너지 소모가 이루어져 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.At this time, if the heating temperature of the steam is less than 800 ℃, there is a problem in that the heat source of the steam that induces thermal decomposition is not supplied smoothly, so the thermal decomposition reaction cannot be sufficiently induced. If the heating temperature of the steam is higher than 1000 ℃, the thermal decomposition reaction is not carried out. Although a heat source of water vapor sufficient for induction is provided, there is a problem in that a lot of energy is consumed, resulting in low efficiency.
또한, 상기 CFC-142b와 수증기는 1:1-10 몰 비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하고, 1:2-8 몰 비가 더욱 바람직하다.In addition, it is preferable to mix the CFC-142b and water vapor at a molar ratio of 1:1-10, and more preferably at a molar ratio of 1:2-8.
상기 수증기 몰 비가 상기 CFC-142b의 1 몰에 대하여 1 몰 미만인 경우 원하는 열량이 수증기로써 공급되기 어려워 원하는 반응온도로 제어하기 어려워지는 문제점이 있고, 상기 수증기 몰 비가 상기 CFC-142b의 1 몰에 대하여 10 몰 초과인 경우 반응온도 유지는 용이하지만 많은 에너지 소모가 이루어져 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.If the water vapor molar ratio is less than 1 mole per mole of CFC-142b, it is difficult to supply the desired amount of heat as water vapor, making it difficult to control the desired reaction temperature, and the water vapor molar ratio is less than 1 mole per mole of CFC-142b. If it exceeds 10 mol, it is easy to maintain the reaction temperature, but there is a problem in that it consumes a lot of energy and reduces efficiency.
일 측면에 따른 VDF 제조방법은 상기 혼합된 가스를 800 ℃ 내지 1000 ℃로 유지되는 반응기에 주입하여, 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물(HCFC-142b)을 열분해하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 생성하는 단계;를 포함한다.The VDF production method according to one aspect is to inject the mixed gas into a reactor maintained at 800 ℃ to 1000 ℃, pyrolyze 1-chloro-1,1-difluoroethane compound (HCFC-142b) to produce vinylidene fluoride. Includes: generating a ride (VDF).
상기 단계는 HCFC-142b를 열분해하여 VDF를 생성하는 단계로, 상기 반응기의 온도는 800-1000 ℃, 바람직하게는 860-990 ℃, 더욱 바람직하게는 880-980 ℃이다.The step is to generate VDF by thermally decomposing HCFC-142b, and the temperature of the reactor is 800-1000 ℃, preferably 860-990 ℃, more preferably 880-980 ℃.
이때, 상기 반응기의 온도가 800 ℃ 미만인 경우 반응속도가 늦어져 전환율이 낮아져 긴 반응기가 필요하게 되는 문제점이 있고, 상기 반응기의 온도가 1000 ℃ 초과인 경우 급속한 반응에 의하여 부 생성물의 발생 가능성이 증가하고, 높은 온도를 유지하기 위한 에너지 비용의 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.At this time, if the temperature of the reactor is less than 800 ℃, the reaction rate is slow and the conversion rate is lowered, which requires a long reactor. If the temperature of the reactor is more than 1000 ℃, the possibility of generating by-products increases due to the rapid reaction. Additionally, there is a problem of low energy cost efficiency for maintaining high temperatures.
또한, 상기 반응기에서 혼합가스의 접촉시간은 0.001-8초로 유지하는 것이 바람직하고, 0.01-4초로 유지하는 것이 더욱 바람직하고, 0.1-2초로 유지하는 것이 더욱 더 바람직하고, 1초로 유지하는 것이 가장 바람직하다.In addition, the contact time of the mixed gas in the reactor is preferably maintained at 0.001-8 seconds, more preferably at 0.01-4 seconds, even more preferably at 0.1-2 seconds, and most preferably at 1 second. desirable.
상기 혼합가스와 반응기의 접촉시간이 0.001초 미만일 경우, 열분해 반응이 충분히 일어나지 못하는 문제점이 있고, 상기 혼합가스와 반응기의 접촉시간이 8초 초과인 경우 부 생성물의 발생 가능성이 증가하는 문제점이 있다. If the contact time between the mixed gas and the reactor is less than 0.001 seconds, there is a problem that the thermal decomposition reaction does not sufficiently occur, and if the contact time between the mixed gas and the reactor is more than 8 seconds, there is a problem that the possibility of generating by-products increases.
일 측면에 따른 VDF 제조방법은 상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 단계;를 포함한다.A method for producing VDF according to one aspect includes purifying a reaction mixture containing vinylidene fluoride (VDF) obtained by thermal decomposition to obtain vinylidene fluoride (VDF).
이때 상기 정제는 상기 정제는 제1 증류탑 및 상기 제1 증류탑과 연결된 제2 증류탑을 포함하는 정제 장치에서 수행되며, 상기 반응혼합물을 정제 장치의 제1 증류탑의 상부로 투입하여 하부로 배출하고, 상기 제1 증류탑과 연결된 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입하여 상부로 배출하여 정제하는 것을 특징으로 한다.At this time, the purification is performed in a purification device including a first distillation column and a second distillation column connected to the first distillation column, and the reaction mixture is introduced into the upper part of the first distillation column of the purification device and discharged from the lower side. It is characterized in that it is purified by injecting it into the center of the second distillation column connected to the first distillation column and discharging it to the top.
이때 상기 정제 장치는 반응혼합물을 상기 제1 증류탑의 상부로 투입하여 하부로 배출함으로써, 상기 제1 증류탑을 통해 반응혼합물 중 VDF 보다 낮은 비점을 갖는 불순물 가스를 제거할 수 있고, 또한, 상기 제1 증류탑의 잔류물을 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입하여 상부로 배출함으로써, 상기 제2 증류탑을 통해 반응혼합물 중 VDF 보다 높은 비점을 갖는 불순물 가스를 제거할 수 있다.At this time, the purification device injects the reaction mixture into the upper part of the first distillation column and discharges it from the lower part, thereby removing impurity gases with a boiling point lower than the VDF in the reaction mixture through the first distillation tower. By injecting the residue from the distillation tower into the center of the second distillation tower and discharging it from the top, impurity gases with a boiling point higher than VDF can be removed from the reaction mixture through the second distillation tower.
일 측면에 따른 VDF 제조방법은 상기 정제를 통해 반응혼합물 중 VDF를 제외한 불순물 가스를 제거함으로써 99.9%이상의 순도를 갖는 고순도 VDF 가스를 수득할 수 있다.The VDF production method according to one aspect can obtain high-purity VDF gas with a purity of 99.9% or more by removing impurity gases other than VDF from the reaction mixture through the purification.
또 다른 일 측면에서는,In another aspect,
800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기 존재 하에서 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하여 얻어진 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 정제 장치로서,A purification device for obtaining vinylidene fluoride (VDF) by purifying the reaction mixture obtained by thermally decomposing a 1-chloro-1,1-difluoroethane compound in the presence of water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃,
제1 증류탑 및 상기 제1 증류탑과 연결된 제2 증류탑을 포함하며,It includes a first distillation column and a second distillation column connected to the first distillation column,
상기 반응혼합물은 상기 제1 증류탑의 상부에 투입되어 하부로 배출되고, 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입되어 상부로 배출되어 정제되는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조용 정제 장치가 제공된다.A purification device for producing vinylidene fluoride (VDF) is provided, wherein the reaction mixture is introduced into the top of the first distillation column and discharged from the bottom, and is introduced into the center of the second distillation column and discharged from the top to be purified.
또 다른 일 측면에서는,In another aspect,
상기 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조용 정제 장치를 이용한 정제방법으로,A purification method using the purification device for producing vinylidene fluoride (VDF),
800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기 존재 하에서 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하여 얻어진 반응혼합물을 상기 정제 장치의 제1 증류탑의 상부로 투입하여 하부로 배출하고, 상기 제1 증류탑과 연결된 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입하여 상부로 배출하여 정제하는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조용 정제방법이 제공된다.The reaction mixture obtained by thermally decomposing the 1-chloro-1,1-difluoroethane compound in the presence of water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ is introduced into the upper part of the first distillation column of the purification device and discharged from the lower part, and the first distillation column is discharged from the lower part. A purification method for producing vinylidene fluoride (VDF) is provided, which is purified by injecting it into the center of the second distillation column connected to the distillation column and discharging it to the top.
이하, 본 발명을 실시 예 및 [0062] 실험예에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples and experimental examples.
단, 하기 실시 예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples and experimental examples only illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited thereto.
<실시 예 1> VDF를 제조<Example 1> Manufacturing VDF
단계 1: 면적 0.5 m2의 스테인리스(stainless)316으로 각각 제작된 증발기(121) 및 예비 가열기(122)와 면적 0.5 m2, 인코넬(inconel)로 제작 고온 가열기(123)을 통해 HCFC-142b를 5 kg/h의 속도로 주입한다. 동시에 수증기 보일러(131)에서 발생한 수증기를 3단 직렬로 구성된 면적 2 m2의 인코넬(inconel)로 제작된 수증기 고온 가열기(132)를 통해 수증기를 가열한 후에 2개의 가스를 인코넬(inconel)로 제작된 내경 1 인치 길이 3 m의 열분해 반응기(140)에 동시에 주입하여 열분해 반응을 실시하였다.Step 1: HCFC-142b is produced through an evaporator (121) and a pre-heater (122) each made of stainless steel 316 with an area of 0.5 m 2 and a high-temperature heater (123) with an area of 0.5 m 2 made of inconel. Inject at a rate of 5 kg/h. At the same time, the steam generated from the steam boiler (131) is heated through a three-stage high-temperature steam heater (132) made of inconel with an area of 2 m 2 , and then two gases are made of inconel. Thermal decomposition reaction was performed by simultaneously injecting it into a thermal decomposition reactor (140) with an inner diameter of 1 inch and a length of 3 m.
단계 2: 얻어진 반응혼합물은 냉각 후 직경 6인치, 길이 4m 인 세정탑(330) 및 중화탑(340)을 통과시켜 염산 및 불산을 제거하고 수분 건조탑(350) 분자체(molecular sieve)층을 통과시켜 수분을 제거하였다.Step 2: After cooling, the obtained reaction mixture passes through a washing tower (330) and a neutralization tower (340) with a diameter of 6 inches and a length of 4 m to remove hydrochloric acid and hydrofluoric acid, and then passes through a molecular sieve layer in the moisture drying tower (350). Moisture was removed through passage.
단계 3: 상기 수분이 제거된 가스를 ASEPN PLUS 프로그램을 이용하여 제1 및 제2 증류탑(310,320)를 직경 5인치, 길이 8m인 20단으로 이루어진 증류탑으로 설계하고, 아래의 운전조건으로 시뮬레이션을 수행하였다.Step 3: Design the first and second distillation columns (310, 320) as a 20-stage distillation column with a diameter of 5 inches and a length of 8 m using the ASEPN PLUS program for the gas from which the moisture has been removed, and perform a simulation under the following operating conditions. did.
이때, 상기 수분이 제거된 가스를 제1 증류탑(310)의 최상부 즉 1단으로 투입하며 1차 증류하여 저비점 불순물을 제거하였다. 이때 첫 번째 증류탑 상부온도는 -49.7℃, 압력은 5.06 bar 였으며, 상부 배출량은 약 0.3 kg/h 였다.At this time, the gas from which the moisture was removed was introduced into the uppermost stage, i.e., the first stage, of the first distillation tower 310 and subjected to primary distillation to remove low-boiling point impurities. At this time, the temperature at the top of the first distillation tower was -49.7°C, the pressure was 5.06 bar, and the discharge at the top was about 0.3 kg/h.
제1 증류탑(310) 하부물질을 제2 증류탑의 중앙부 즉 11단으로 투입하여 상부로 순수한 VDF를 얻고, 잔여 불순물을 제거하였다. 이때 제2 증류탑(320)의 상부온도는 -49.8℃, 압력은 5.06 bar 였으며, 상부로 배출량은 8.55 kg/h 였다.The bottom material of the first distillation tower (310) was introduced into the central part of the second distillation tower, that is, stage 11, to obtain pure VDF at the top, and to remove remaining impurities. At this time, the temperature at the top of the second distillation tower (320) was -49.8°C, the pressure was 5.06 bar, and the discharge to the top was 8.55 kg/h. It was.
<비교 예 1> VDF를 제조<Comparative Example 1> Manufacturing VDF
상기 실시 예 1의 단계 3에서, 제1 증류탑(310) 하부물질을 제2 증류탑의 하부 즉 20단으로 투입하는 것으로 달리한 것을 제외하고 실시 예 1과 동일한 방법을 수행하여 VDF를 제조하였다.In step 3 of Example 1, VDF was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the bottom material of the first distillation column 310 was introduced into the lower part of the second distillation column, i.e., stage 20.
<비교 예 2> VDF를 제조<Comparative Example 2> Manufacturing VDF
상기 실시 예 1의 단계 3에서, 상기 수분이 제거된 가스를 제1 증류탑(310)의 중앙부 즉 11단으로 투입하고 제1 증류탑(310) 하부물질을 제2 증류탑의 하부 즉 20단으로 투입하는 것으로 달리한 것을 제외하고 실시 예 1과 동일한 방법을 수행하여 VDF를 제조하였다.In step 3 of Example 1, the gas from which the moisture has been removed is introduced into the central part of the first distillation column 310, i.e., stage 11, and the bottom material of the first distillation tower 310 is introduced into the lower part of the second distillation tower, i.e., stage 20. VDF was manufactured in the same manner as in Example 1, except that it was different.
<비교 예 3> VDF를 제조<Comparative Example 3> Manufacturing VDF
상기 실시 예 1의 단계 3에서, 상기 수분이 제거된 가스를 제1 증류탑(310)의 하부 즉 20단으로 투입하고 제1 증류탑(310) 하부물질을 제2 증류탑의 하부 즉 20단으로 투입하는 것으로 달리한느 것을 제외하고 실시 예 1과 동일한 방법을 수행하여 VDF를 제조하였다.In step 3 of Example 1, the gas from which the moisture has been removed is introduced into the lower part of the first distillation tower 310, that is, the 20th stage, and the lower material of the first distillation tower 310 is introduced into the lower part of the second distillation tower, that is, the 20th stage. VDF was manufactured in the same manner as in Example 1 except that it was different.
<비교예 4> VDF를 제조<Comparative Example 4> Manufacturing VDF
상기 실시 예 1의 단계 3에서, 제1 증류탑(310) 하부물질을 제2 증류탑의 상부 즉 1단으로 투입하는 것으로 달리한 것을 제외하고 실시 예 1과 동일한 방법을 수행하여 VDF를 제조하였다.In step 3 of Example 1, VDF was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the bottom material of the first distillation column 310 was introduced into the upper part of the second distillation column, i.e., the first stage.
<비교 예 5> VDF를 제조<Comparative Example 5> Manufacturing VDF
상기 실시 예 1의 단계 3에서, 제1 증류탑(310) 하부물질을 제2 증류탑의 하부 즉 20단으로 투입하는 것으로 달리한 것을 제외하고 실시 예 1과 동일한 방법을 수행하여 VDF를 제조하였다.In step 3 of Example 1, VDF was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the bottom material of the first distillation column 310 was introduced into the lower part of the second distillation column, i.e., stage 20.
<실험 예 1><Experiment Example 1>
실시 예 1의 단계 2 이후 및 단계 3 이후 얻어진 가스를 가스크로마토그라피, FID(Flame Ionized Detector)를 이용하여 분석하고 그 결과를 각각 아래의 표 2 및 3에 나타내었다.The gas obtained after step 2 and step 3 of Example 1 was analyzed using gas chromatography and FID (Flame Ionized Detector), and the results are shown in Tables 2 and 3 below, respectively.
상기 표 2 및 3에 나타난 바와 같이, 정제단계 수행 전 가스의 VDF함량은 약 89.87%인 반면 정제단계 후 얻어진 가스의 VDF함량은 99.96%로 정제단계를 통해 고순도의 VDF를 회수할 수 있음을 확인할 수 있다.As shown in Tables 2 and 3 above, the VDF content of the gas before the purification step was about 89.87%, while the VDF content of the gas obtained after the purification step was 99.96%, confirming that high purity VDF can be recovered through the purification step. You can.
또한, 정제공정 후 VDF와 분리가 어려운 CF2=CF2 및 CH3F의 생성율이 0.001 % 이하로, 본원발명의 정제장치를 통해 대부분 제거할 수 있음을 확인하였다.In addition, it was confirmed that the production rate of CF 2 =CF 2 and CH 3 F, which are difficult to separate from VDF after the purification process, was less than 0.001%, and that most of them could be removed through the purification device of the present invention.
<실험 예 2><Experiment Example 2>
본 발명의 VDF 제조방법의 정제장치(300)에 의한 효과를 확인하기 위해, 제1 및 제2 증류탑(310)의 정제 조건을 달리한 실시 예 1, 비교 예 1 내지 5에서 최종 얻은 가스 중 VDF의 함량(질량%), 즉 순도를 비교하여 아래의 표 4에 나타내었다.In order to confirm the effect of the purification device 300 of the VDF production method of the present invention, VDF among the gases finally obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 5 in which the purification conditions of the first and second distillation columns 310 were different The content (mass%), that is, purity, is compared and shown in Table 4 below.
상기 표 4에서 비교한 바와 같이, 다양한 정제 조건 중 실시 예 1의 조건 즉, 제1 증류탑의 상부로 투입되어 하부로 배출되고, 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입되어 상부로 배출되는 정제조건에서 99.96%이상으로 현저히 우수한 고순도의 VDF 가스를 얻을 수 있음을 알 수 있다. As compared in Table 4, among the various purification conditions, under the conditions of Example 1, that is, the purification conditions of being introduced into the top of the first distillation column and discharged from the bottom, and being introduced into the center of the second distillation column and discharged from the top, the purification condition was 99.96. It can be seen that it is possible to obtain VDF gas of significantly higher purity than %.
121: 증발기
122: 예열 가열기
123: 고온 가열기
131: 수증기 보일러 시스템
132: 수증기 고온 가열기
140: 열분해 반응기
330: 세정탑
340: 중화탑
350: 수분 건조탑
310: 제1 증류탑
320: 제2 증류탑
400: VDF 저장탱크121: Evaporator
122: Preheating heater
123: High temperature heater
131: Steam boiler system
132: Steam high temperature heater
140: Pyrolysis reactor
330: Cleaning tower
340: Neutralizing Tower
350: moisture drying tower
310: first distillation column
320: Second distillation column
400: VDF storage tank
Claims (12)
제1 증류탑 및 상기 제1 증류탑과 연결된 제2 증류탑을 포함하며, 상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 정제 장치;를 포함하고,
상기 반응혼합물은 상기 제1 증류탑의 상부로 투입되어 하부로 배출되고, 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입되어 상부로 배출되어 정제되는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치.
A thermal decomposition device that uses water vapor at a temperature of 800°C to 1000°C as a heat source to thermally decompose 1-chloro-1,1-difluoroethane compound to produce vinylidene fluoride (VDF); and
It includes a first distillation column and a second distillation column connected to the first distillation column, and purifies the reaction mixture containing vinylidene fluoride (VDF) obtained by thermal decomposition to obtain vinylidene fluoride (VDF). including a device;
The reaction mixture is introduced into the top of the first distillation column and discharged from the bottom, and is introduced into the center of the second distillation column and discharged from the top to be purified.
상기 제1 증류탑 및 제2 증류탑은 15 내지 30개의 단수를 갖는, VDF 제조장치.
According to paragraph 1,
The first distillation column and the second distillation column have 15 to 30 stages.
상기 제1 증류탑은 정제 공정 시 압력이 4 atm 내지 11 atm이고, 온도가 -70 ℃ 내지 -20 ℃인, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치.
According to paragraph 1,
The first distillation column has a pressure of 4 atm to 11 atm and a temperature of -70 ℃ to -20 ℃ during the purification process, a vinylidene fluoride (VDF) production device.
상기 제2 증류탑은 정제 공정 시 압력이 4 atm 내지 11 atm이고, 온도가 -50 ℃ 내지 20 ℃인, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치.
According to paragraph 1,
The second distillation column has a pressure of 4 atm to 11 atm and a temperature of -50 ℃ to 20 ℃ during the purification process, a vinylidene fluoride (VDF) production device.
상기 열분해 장치는
1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해 직전온도로 가열하는 고온 가열기;
1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물의 열분해를 유도할 수 있는 온도로 수증기를 가열하는 수증기 고온 가열기; 및
상기 고온 가열기 및 수증기 고온 가열기와 연동되는 열분해 반응기;를 포함하는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치.
According to paragraph 1,
The pyrolysis device is
A high-temperature heater that heats the 1-chloro-1,1-difluoroethane compound to the temperature immediately before thermal decomposition;
A steam high-temperature heater that heats steam to a temperature that can induce thermal decomposition of 1-chloro-1,1-difluoroethane compound; and
A vinylidene fluoride (VDF) production device comprising a pyrolysis reactor linked to the high-temperature heater and the high-temperature steam heater.
상기 열분해 장치는 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물이 고온 가열기로 주입되기 전, 상기 화합물을 50℃ 내지 150 ℃로 가열하여 기체 상으로 유지하는 예비 가열기;를 더 포함하는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치.
According to clause 5,
The pyrolysis device further includes a preheater that heats the 1-chloro-1,1-difluoroethane compound to 50°C to 150°C and maintains it in a gas phase before the compound is injected into the high temperature heater. Ridene fluoride (VDF) manufacturing equipment.
상기 열분해 반응기는 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물 및 수증기의 접촉시간을 0.001초 내지 8초로 유지하는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치.
According to clause 5,
The pyrolysis reactor is a vinylidene fluoride (VDF) production device in which the contact time of the 1-chloro-1,1-difluoroethane compound and water vapor is maintained at 0.001 to 8 seconds.
상기 열분해 반응기의 표면 온도는 800℃ 내지 900 ℃인, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조장치.
According to clause 5,
Vinylidene fluoride (VDF) production device, wherein the surface temperature of the thermal decomposition reactor is 800 ℃ to 900 ℃.
800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 생성하는 열분해 단계; 및
상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 정제 단계;를 포함하고,
상기 정제 단계는 상기 반응혼합물을 정제 장치의 제1 증류탑의 상부로 투입하여 하부로 이동시키고, 상기 제1 증류탑과 연결된 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입하여 상부로 이동시켜 정제하는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조방법.
A method for producing vinylidene fluoride (VDF) using the VDF production device of claim 1,
A thermal decomposition step of thermally decomposing 1-chloro-1,1-difluoroethane compound to produce vinylidene fluoride (VDF) using water vapor at a temperature of 800°C to 1000°C as a heat source; and
A purification step of purifying the reaction mixture containing vinylidene fluoride (VDF) obtained by thermal decomposition to obtain vinylidene fluoride (VDF),
In the purification step, the reaction mixture is introduced into the upper part of the first distillation column of the purification device and moved to the lower part, and the vinylidene fluoride is purified by introducing the reaction mixture into the center of the second distillation tower connected to the first distillation tower and moving it to the upper part. (VDF) Manufacturing method.
기체 상의 상기 화합물 및 800 ℃ 내지 1000 ℃로 가열한 수증기를 혼합하는 단계;
상기 혼합된 가스를 800 ℃ 내지 1000 ℃로 유지되는 반응기에 주입하여, 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 생성하는 단계; 및
상기 열분해로 얻어진 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride, VDF)를 포함하는 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 단계;를 포함하되,
상기 정제는 제1 증류탑 및 상기 제1 증류탑과 연결된 제2 증류탑을 포함하는 정제 장치에서 수행되며, 상기 반응혼합물을 정제 장치의 제1 증류탑의 상부로 투입하여 하부로 배출하고, 상기 제1 증류탑과 연결된 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입하여 상부로 배출하여 정제하는 것인, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조방법.
Preparing a liquid 1-chloro-1,1-difluoroethane compound into a gas phase by heating it to 400°C to 650°C, which is the temperature before thermal decomposition occurs;
Mixing the above compound in gas phase and water vapor heated to 800°C to 1000°C;
Injecting the mixed gas into a reactor maintained at 800°C to 1000°C to thermally decompose 1-chloro-1,1-difluoroethane compound to produce vinylidene fluoride (VDF); and
Purifying the reaction mixture containing vinylidene fluoride (VDF) obtained by thermal decomposition to obtain vinylidene fluoride (VDF),
The purification is performed in a purification device including a first distillation column and a second distillation column connected to the first distillation column, and the reaction mixture is introduced into the upper part of the first distillation tower of the purification device and discharged from the lower part, A method of producing vinylidene fluoride (VDF), which is purified by inputting it into the central part of the connected second distillation column and discharging it to the top.
상기 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조용 정제 장치는
800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하는 반응으로 얻어진 반응혼합물을 정제하여 비닐리덴 플루오라이드(VDF)를 수득하는 정제 장치로서,
제1 증류탑 및 상기 제1 증류탑과 연결된 제2 증류탑을 포함하며,
상기 반응혼합물은 상기 제1 증류탑의 상부에 투입되어 하부로 배출되고, 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입되어 상부로 배출되어 정제되는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조용 정제 장치이고,
800 ℃ 내지 1000 ℃온도의 수증기를 열원으로 사용하여 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 화합물을 열분해하는 반응으로 얻어진 반응혼합물을 상기 정제 장치의 제1 증류탑의 상부로 투입하여 하부로 배출하고, 상기 제1 증류탑과 연결된 상기 제2 증류탑의 중앙부로 투입하여 상부로 배출하여 정제하는, 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 제조용 정제방법.A purification method using a purification device for producing vinylidene fluoride (VDF),
The purification device for producing vinylidene fluoride (VDF) is
A purification device for obtaining vinylidene fluoride (VDF) by purifying the reaction mixture obtained by thermal decomposition of 1-chloro-1,1-difluoroethane compound using water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ as a heat source. ,
It includes a first distillation column and a second distillation column connected to the first distillation column,
The reaction mixture is injected into the upper part of the first distillation column and discharged to the bottom, and is introduced into the center of the second distillation column and discharged to the top to be purified. It is a purification device for producing vinylidene fluoride (VDF),
The reaction mixture obtained by thermally decomposing the 1-chloro-1,1-difluoroethane compound using water vapor at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃ as a heat source is input into the upper part of the first distillation column of the purification device and discharged from the lower part. A purification method for producing vinylidene fluoride (VDF), which is purified by inputting it into the center of the second distillation column connected to the first distillation column and discharging it to the top.
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