MX2014003393A - Metodo para la produccion de soluciones acuosas de hf de alta concentracion. - Google Patents

Abstract

Se describen métodos usados para eliminar HF partir de una corriente que contiene fluorocarburos, formando así una solución de HF acuosa final que tiene tanto una concentración alta de HF y un bajo contenido de compuestos orgánicos disueltos.

Description

MÉTODO PARA LA PRODUCCIÓN DE SOLUCIONES ACUOSAS DE HF DE ALTA CONCENTRACIÓN CAMPO Y ANTECEDENTE DE LA INVENCIÓN En procesos de fluorocarburos donde el fluoruro de hidrogeno (HF) está presente en las corrientes del proceso usado para hacer los componentes de fluorocarburos, la eliminación de HF de la corriente del proceso por la depuración con agua frecuentemente resulta en una solución acuosa de HF que contiene una cantidad sustancial de orgánicos disueltos. La venta subsecuente de tales soluciones acuosas de HF se puede limitar debido a la presencia de los orgánicos disueltos. Igualmente, la transportación especial de contenedores pueden ser requeridos para acomodar el ácido y el contenido orgánico de tales soluciones. En orden para encontrar los puntos de venta más amplios para tales soluciones, una alta concentración de ácido, por ejemplo, mayor que el 35 % en peso de HF también es deseable.

La presente invención encuentra estas necesidades para producir (1) una solución acuosa de HF con bajo contenido de disolvente orgánico, tan bien como (2) una solución altamente concentrada de HF, también con bajo contenido de disolvente orgánico .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a métodos y sistemas usados para remover HF de una corriente de proceso que contiene fluorocarburos, y de este modo una solución acuosa de HF se aisla teniendo tanto una alta concentración de HFcomo bajo contenido orgánico. La corriente de proceso se depura con una solución acuosa de HF caliente, donde la temperatura se mantiene por encima del punto de roció de los materiales orgánicos en la corriente de proceso, de este modo previene la disolución de los materiales orgánicos en la solución de HF aislada.

Como se usa aqui, el término "bajo contenido orgánico" se refiere a la cantidad de material orgánico restante en la solución acuosa de HF aislada como se procesó de acuerdo a la presente invención. Típicamente el bajo contenido orgánico de la solución de HF es menos que casi 500 partes por millón, preferentemente menos que 250 partes por millón (ppm) , mas preferentemente menor que unas 150 ppm, y todavía más preferentemente menos que las 100 ppm de los componentes orgánicos .

En una modalidad, la presente invención proporciona métodos y sistemas que se usan para eliminar de la corriente del proceso orgánico de HF por medio de un sistema de depuración diseñado para operar en una zona de temperatura inferior mayor que el ponto de rocío que condensa a temperatura de la mezcla orgánica. En esta modalidad, el sistema de depuración comprende dos secciones; donde la sección inferior se depura con una solución acuosa de HF que contiene una concentración preseleccionada de HF, y la sección superior se depura con una solución acuosa de HF que tiene una concentración inferior de HF menor que la sección de la solución inferior de HF. En adición, la sección de fondo se opera a una temperatura que está por encima de la temperatura de condensación de punto de roció de los componentes orgánicos en la corriente del proceso que se depura .

En otra modalidad, la presente invención comprende un método y sistema en el cual la solución acuosa de HF reciclada (por ejemplo casi del 38 % en peso de HF) se contacta con una corriente orgánica de liquido cargado de HF para extraer el contenido de HF de la corriente orgánica. El resultado de la solución de HF típicamente alcanza en contenido de HF mayor que la composición del azeotropo de 38 % en peso.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 muestra un sistema de depuración de dos etapas en un proceso de la presente invención.

La figura 2 muestra una operación de unidad de extracción de líquido útil en un proceso de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como se ilustró en la figura 1, una modalidad de esta invención está dirigida a un método y sistema usado para eliminar HF de u'na corriente de producto orgánico, usando un sistema depurador diseñado para operar a una zona de temperatura inferior la cual es mayor que la temperatura de condensación de punto de rocío de la mezcla orgánica.

El sistema depurador comprende dos secciones; donde la sección inferior (1) se depura con solución acuosa de HF que opera a una temperatura mayor que la temperatura de condensación de punto rocío de la mezcla orgánica, y donde la sección superior (2) opera con una solución acuosa de HF que tiene menor concentración que la solución de HF de la sección inferior .

Este método y sistema proporciona una solución acuosa de HF resultante la cual esta substancialmente libre de disolventes orgánicos, mientras se mantenga una alta eficiencia total de eliminación de HF. La solución acuosa de HF resultante tendrá una salida de mercado significativa y puede ser transportada usando contenedores convencionales empleados para el servicio acido acuoso.

En un típico proceso de manufactura de fluorocarburos donde la corriente orgánica contiene menos que el 15% de concentración molar de HF, el presente método y sistema generalmente limitara el resultado de solución de HF acuoso no más que el 38% en peso de HF, debido a la formación de una composición de HF/agua en alrededor de este nivel de concentración .

Como se ilustro en la figura 2, otra modalidad de esta invención realza la concentración de HF, mientras todavía se mantiene a un bajo nivel de disolvente orgánico. Esta solución de producto mejorado todavía tendrá una salida de mercado significativa.

Esta modalidad de la invención comprende un método y sistema en el cual una solución acuosa de HF reciclada (ejemplo, arriba de casi el 38% en peso de HF) se contacta con una corriente orgánica de líquido cargado para extraer el contenido de HF de la corriente orgánica. El resultado de la solución de HF típicamente alcanza un contenido de HF mayor que la composición del azeotropo de 38% en peso.

En este método y sistema, el HF se alimenta al separador de equilibrio liquido-vapor de etapa múltiple. Este dispositivo separa la mezcla de HF y agua en dos corrientes de vapor, una primer corriente tiene un contenido de HF mayor que el 38 % en peso de la composición del azeotropo de HF y agua (ejemplo, mayor que el 50% en peso de HF) y una segunda corriente de HF acuosa tiene un contenido de HF cerca, pero todavía encima del 38% en peso de HF de la composición del azeotropo (ejemplo, mayor que casi el 40% en peso de HF) .

La segunda corriente acuosa de HF (cerca pero sobre el 38% en peso de HF de la composición del azeotropo) se recicla para extraer más HF como se describe arriba. La primer corriente de vapor, rica en contenido de HF y por encima de la composición del azeotropo de 38% en peso de HF (ejemplo, mayor que el 50% en peso de HF) , se condensa o se absorbe con agua o se absorbe con vapor condensado para formar una solución de HF acuosa comercialmente deseable, altamente concentrada, que tiene una concentración, por ejemplo, mayor que casi el 40% en peso de HF.

La etapa de absorción se lleva a cabo en un absorbedor de etapa múltiple donde la solución de HF que emerge se mantiene caliente (ejemplo, cerca o por encima del punto de roció de los orgánicos) para eliminar el disolvente orgánico en el producto de la solución de HF. El vapor que deja el absorbedor de etapa múltiple contendrá contenido orgánico y una cantidad significante de HF. Esta corriente orgánica se puede recapturar y reciclar para extraer el contenido de HF como se describió arriba.

Este método brindará un resultado de solución acuosa de HF la cual substancialmente está libre de disolventes orgánicos y tiene una mayor concentración de HF, mientras se mantenga una alta eficiencia general de HF removible de la corriente orgánica. El resultado de la solución acuosa de HF tendrá una mayor salida comercial y puede ser transportada con contenedor convencional para el servicio ácido acuoso.

EJEMPLO PARA LA PRIMERA MODALIDAD Como se ilustra en la figura 1, alrededor de 907.2 kg/h (2,000 lb/h) de mezcla orgánica de fluorocarburos, que tiene una temperatura de condensación de punto de roció de 32.22°C (90°F) contiene alrededor de 90.72 kg/h (200 lb/h) de HF, se alimenta en la sección inferior de la segunda etapa del sistema de depuración de dos etapas.

Una solución de HF al 38% a aproximadamente 65.55°C (150°F) se hace circular en la sección superior de la segunda etapa del sistema de depuración de dos etapas. La mayoría del HF en la corriente orgánica se elimina para esta solución de HF que circula caliente. La solución de HF caliente, resultante, contiene un bajo nivel, por ejemplo, menos que 500 ppm, preferentemente menos que 250 ppm, más preferentemente menos que 150 ppm, y más preferentemente menos que 100 ppm de disolventes orgánicos. Este material se puede aislar de esta etapa del sistema de depuración de dos etapas y es adecuado para venta u otro uso como se desee.

El componente orgánico deja la sección superior de la segunda etapa del depurador de dos etapas, que contiene algo de HF residual que no se depuró, fluye a la sección inferior de la primera etapa del sistema de depuración de dos etapas. En esta sección, agua o solución acuosa de HF tiene una concentración de HF inferior que la solución del producto que se usa para depurar el HF residual del componente orgánico. Estos dos materiales se pueden aislar de esta etapa del sistema de depuración de dos etapas y son adecuados para vender o para otros usos como se desee.

EJEMPLO DE LA SEGUNDA MODALIDAD Como se ilustró en la figura 2, aproximadamente de 901.2 kg/h (2,000 lb/h) de la mezcla (3) orgánica de fluorocarburos liquido, tiene una temperatura condensada de punto de roció de 32.22°C (90 °F) y contiene 90.12 kg/h (200 lb/h) de HF, se combina con una pequeña corriente de reciclo de orgánicos y HF (27). La corriente resultante (20) se mezcla con 680.4 kg/h (1,500 lb/h) con 39 % en peso del reciclo de la solución HF (25) . Entonces la fase se separa por debajo de 10°C (50°F) . Comúnmente este sistema se conoce como una operación de unidad de extracción de liquido. La extracción puede conducir como una etapa individual como se describió, o puede ser de contactores de etapa múltiple para mejorar la eficiencia de extracción.

La capa de la mezcla (22) orgánica liquida, que tiene la mayoría de su contenido de HF extraído, se envía a una depuración de baja presión (ejemplo, figura 1 ) para una mayor purificación. La capa de la solución acuosa de HF (21), ahora enriquecida a 44% en peso de HF la cual todavía puede contener algo de disolvente orgánico, se calienta para economizar con otra corriente de proceso para alcanzar la temperatura y enviarla a un intercambiador de película descendente de etapa múltiple donde separa la solución a un gas (23) superior que contiene 86% en peso de HF y el balance o resto de agua y vapor y pequeña cantidad de orgánico, y una solución acuosa inferior de 39% en peso de HF (24), la cual es cercana pero por encima del 38% en peso de la composición del azeotropo HF/agua. Esta solución (24) entonces economiza calor, se enfria, y recicla (25) para extraer más HF de la corriente orgánica de liquido que entra.

El vapor-gas (23) de la parte superior se envía a un absorbedor de etapa múltiple con condensador opcional. Agua o vapor (26) se introducen en varias locaciones del absorbedor para absorber o condensar HF en solución (28) al 50% en peso. Si se desea concentración más alta, entonces se agrega menos agua o vapor. El inferior del absorbedor se mantiene sobre los 65,55°C (150°F) para quitar los orgánicos. El resultado, es el producto (28) de la solución caliente de HF que contiene un bajo nivel de disolvente orgánico y se puede enviar para la venta después de enfriarse.

El vapor (27) que deja el absorbedor de etapa múltiple contendrá cantidad orgánica y cantidad significante de HF. Esta corriente orgánica (27) se puede recapturar y reciclar para extraer su contenido de HF.

Mientras la presente invención se ha mostrado particularmente y se ha descrito con respecto a las modalidades preferidas, será apreciado fácilmente por aquellos de habilidad ordinaria en la técnica que se pueden hacer varios cambios y modificaciones sin alejarse del alcance de la invención. Se entiende que las reivindicaciones se interpretan para cubrir la modalidad revelada, aquellas alternativas las cuales se han discutido arriba y en todos los equivalentes de los mismos.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la separación de HF de su mezcla en una corriente de procesos de fluorocarburos orgánicos para formar una solución de HF acuosa de bajo contenido orgánico, caracterizado en que comprende los pasos de: (a) depurar la corriente de proceso con una solución de depuración de HF acuosa, donde la temperatura de la solución de HF se mantiene por encima del punto de roció de los materiales orgánicos en la corriente de proceso de fluorocarburos, de este modo prevenir la disolución de los materiales orgánicos en la solución HF de bajo contenido orgánico; y (b) separar la solución de HF acuosa de bajo contenido orgánico formado en el paso (a) .

2. El proceso de la reivindicación 1, caracterizado en que la solución de HF de bajo contenido orgánico es de hasta aproximadamente el 38% en peso de HF.

3. El proceso de la reivindicación 1, caracterizado en que la solución de HF de bajo contenido orgánico es de al menos aproximadamente 40% en peso de HF.

4. El proceso de la reivindicación 1, caracterizado en que la solución de HF de bajo contenido orgánico es al menos aproximadamente 49% en peso de HF.

5. El proceso de reivindicación 1, caracterizado en que el contenido orgánico de la solución de HF separada es menos que alrededor de 500 ppm.

6. El proceso de reivindicación 1, caracterizado en que el contenido orgánico de la solución de HF separada es menos que aproximadamente 250 ppm.

7. El proceso de reivindicación 1, caracterizado en que el contenido orgánico de la solución de HF separada es menos que aproximadamente 150 ppm.

8. El proceso de reivindicación 1, caracterizado en que el contenido orgánico de la solución HF separada es menos que aproximadamente 100 ppm.

9. Un proceso para la eliminación de HF de una corriente de proceso de fluorocarburos para formar una solución HF acuosa, caracterizado en que comprende los pasos de : (a) hacer pasar una corriente de proceso de fluorocarburos que contiene HF a través de un sistema de depuración acuoso; (b) depurar la corriente de proceso de fluorocarburos que contiene HF con una solución de HF acuosa calentada a una temperatura mayor que la temperatura de condensación del punto de roció del fluorocarburo en la corriente del proceso; y (c) separar el HF y la corriente de proceso de fluorocarburos .

10. El proceso de reivindicación 9, caracterizado en que la depuración se lleva a cabo en un sistema de depuración que comprende dos secciones, donde la sección inferior se depura con solución HF acuosa que opera a una temperatura mayor que la temperatura condensada de punto de roció de la mezcla orgánica, y la sección superior que opera con una solución de HF acuosa que tiene menos concentración que la solución de HF de la sección inferior. RESUMEN DE XA INVENCIÓN Se describen métodos usados para eliminar HF partir de una corriente que contiene fluorocarburos , formando así una solución de HF acuosa final que tiene tanto una concentración alta de HF y un bajo contenido de compuestos orgánicos disueltos .