RU2155743C1 - Способ получения тетрафторметана - Google Patents
Способ получения тетрафторметана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2155743C1 RU2155743C1 RU99119003A RU99119003A RU2155743C1 RU 2155743 C1 RU2155743 C1 RU 2155743C1 RU 99119003 A RU99119003 A RU 99119003A RU 99119003 A RU99119003 A RU 99119003A RU 2155743 C1 RU2155743 C1 RU 2155743C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- tetrafluoromethane
- mpa
- fluorine
- pressure
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению тетрафторметана высокой степени чистоты. Процесс фторирования проводят при температуре 1200 - 1600°С. В реактор подают фтор и горючий газ - пропан-бутановую смесь. После достижения температуры более 1200°С подачу горючего газа прекращают, продолжая пропускать только фтор. Полученную смесь продуктов, содержащую тетрафторметан и не содержащую хлорпроизводных и непредельных фторуглеродов, подвергают последующей обработке пентоксидом фосфора, дистиллируют в две стадии под давлением 3-4 МПа и 2-4 МПа. Дистиллат со второй стадии перегонки очищают на цеолите NaA или СаА при температуре 50-60°С. В результате получают тетрафторметан с содержанием основного вещества не менее 99,9999%. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к химии фторуглеродов, а именно - к способам получения тетрафторметана особой чистоты.
Тетрафторметан (ТФМ) особой чистоты используется в микроэлектронике, где требуются реагенты с содержанием основного вещества не менее 99,999%. Для достижения такой степени чистоты ТФМ, который может быть синтезирован различными способами, подвергается очистке дистилляцией, абсорбцией, а также с помощью некоторых химических способов [Журнал ВХО им.Менделеева, 1984, т.29, N 6, с.606].
Известен способ [патент США 4365102, НКИ 570-163, з.29.09.80, оп. 21.12.82] , по которому получают тетрафторметан и перфторэтан без примесей хлорсодержащих соединений путем взаимодействия тетрафторэтилена с диоксидом углерода. Исходные реагенты в соотношении тетрафторэтилен: диоксид углерода 3: 1 до 1: 10 моль пропускают через реактор при температуре 1100oC, в результате получают смесь продуктов, содержащую CF4, C2F6, COF2, которую необходимо подвергать дополнительным стадиям разделения и очистки.
Известен способ [Вылож. заявка Японии 55-113728, кл. C 07 C 19/08, з. 26.02.79, оп. 02.09.80] получения чистого тетрафторметана (ТФМ) двукратным последовательным гидрофторированием CClF3 при температуре 380-420oC над CrO2F2. В результате получают тетрафторметан с содержанием исходного трифторхлоруглерода 0,0002% и некоторым количеством непрореагировавшего HF. Осушку продукта проводят с помощью CaCl2.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является способ получения ТФМ [Патент РФ 2117652, кл. C 07 C 19/08, оп. 28.08.1998], по которому продукт чистотой до 99,9% получают фторированием углерода. Процесс проводят при температуре 700-1200oC. Реакционную смесь, полученную на стадии фторирования, разделяют известными методами. В результате получают ТФМ без примесей других галогенпроизводных и практически без содержания оксидов углерода, однако с содержанием некоторого количества других перфторуглеродов и непредельных производных.
Задачей, стоящей перед разработчиками данного технического решения, было создание процесса получения ТФМ высокой чистоты - не менее 99,999% (здесь и далее приведены мас. %) Поставленная задача решается комплексным путем - проведением стадии синтеза, обеспечивающей получение такой продуктовой смеси, которая при соответствующей дальнейшей обработке обеспечивает получение ТФМ высокой чистоты.
Для решения поставленной задачи изменены условия проведения фторирования углерода: процесс ведут при более высокой температуре, которую создают, подавая перед началом синтеза в реактор фтор и горючий газ - пропан-бутановую смесь. После достижения температуры более 1200oC подачу горючего газа прекращают, продолжая пропускать только фтор. Полученную смесь продуктов, не содержащую хлопроизводных и практически не содержащую непредельных фторуглеродов, подвергают последующей обработке пентоксидом фосфора, дистиллируют в специально разработанных условиях и пропускают через цеолиты. Данный способ позволяет использовать в качестве исходного реагента технический фтор, полученный непосредственно со стадии электролиза (содержание основного вещества 93-95%). Все опыты проведены с использованием такого фтора.
Изобретение поясняется чертежом.
В реактор (поз.1), заполненный углеродом, перед началом процесса пропускают смесь фтора и горючего газа. Последний представляет собой природную смесь газов (пропан-бутан) и подается в течение 2-5 минут для достижения заданной температуры взаимодействия (не ниже 1200oC). После того как в реакторе установилась температура в интервале 1200-1600oC, подачу горючего газа прекращают и поддерживают заданный уровень температуры в течение всего процесса подачей фтора в слой графита. При этой температуре продуктовая смесь газов содержит не более 0,1% фторированных примесей, состоящих в основном из C2F6 и SF6. Проведение синтеза в этих условиях обеспечивает отсутствие хлорпроизводных; полученная реакционная смесь состоит практически из ТФМ и не содержит непредельных и более высокомолекулярных фторуглеродов. Следы фторида водорода, содержащегося во фторе, отделяют в аппарате (поз.2), затем продуктовую смесь направляют на стадию нейтрализации (поз.3) и осушки (поз. 4). После предварительной осушки (поз. 4) реакционную смесь обрабатывают пентоксидом фосфора (поз. 5) при температуре от +20 до + 50oC. После этой стадии содержание воды в продуктовой смеси составляет не более 0,1 ppm. После обработки пентоксидом фосфора продукты реакции компримируют до давления 2,5-3,5 МПа и охлаждают до температуры от -65 до -75 С, после чего направляют в систему ректификации. Эта система состоит из двух колонн, причем из первой колонны в качестве дистиллата извлекают азот, кислород, оксид углерода, содержащиеся во фторе; в качестве кубового продукта - тетрафторметан, с примесями гексафторида серы, гексафторэтана, диоксида углерода.
После отгонки примесей из этого кубового продукта, которую проводят во второй колонне, получают тетрафторметан с содержанием диоксида углерода менее 0,2%, а других примесей - менее 10 ppm. Дистиллат второй колонны направляется на абсорбционную очистку (поз.7) от диоксида углерода, которую осуществляют на цеолитах NaA и/или CaA при температуре от минус 50 до минус 60oC и давлении 1,0-5,0 МПа.
В результате проведения такого способа получения ТФМ получают целевой продукт с содержанием основного вещества 99,9999% и выше.
Отличиями предлагаемого способа от известного являются:
- проведение стадии синтеза при более высокой температуре - от 1200 до 1600oC, в результате чего получают продуктовую смесь иного состава - с увеличенным содержанием целевого продукта и сниженным содержанием высокомолекулярных фторуглеродов;
- обработка этой продуктовой смеси с помощью таких приемов, как нейтрализация, осушка и обработка пентоксидом фосфора, компримирование с охлаждением, двухстадийная ректификация и обработка цеолитами NaA и/или CaA.
- проведение стадии синтеза при более высокой температуре - от 1200 до 1600oC, в результате чего получают продуктовую смесь иного состава - с увеличенным содержанием целевого продукта и сниженным содержанием высокомолекулярных фторуглеродов;
- обработка этой продуктовой смеси с помощью таких приемов, как нейтрализация, осушка и обработка пентоксидом фосфора, компримирование с охлаждением, двухстадийная ректификация и обработка цеолитами NaA и/или CaA.
Способ позволяет получать целевой продукт высокой степени чистоты при использовании в качестве исходного реагента технического фтора.
Примеры проведения процесса.
Пример 1.
В реакторе, заполненном графитом, создают, а затем при подаче газообразного фтора поддерживают температуру 1500oC. Образующийся поток газообразного продукта содержит ТФМ, 0,01% гексафторида серы SF6, 0,019% C2F6 и другие примеси, содержащиеся во фторе (CO, CO2, N2, HF). После отделения фтористого водорода, нейтрализации и осушки смесь содержала 99,76% ТФМ, 0,02% гексафторэтана и кроме того 0,4% кислорода, 1,3% азота, 0,3% CO, 0,01% SF6, 0,21% CO2 и 10 ppm H2O. Эту смесь обрабатывают пентоксидом фосфора - P2O5 при температуре 18oC, после чего содержание воды в продуктах фторирования составляет 0,1 ppm.
Далее продукты реакции компримируют и охлаждают, затем направляют на ректификацию.
В первой колонне при температуре куба минус 50,0oC и давлении 4,0 МПа в качестве кубового продукта отделяется ТФМ с содержанием 99,73%; C2F6 0,05%; SF6 0,01%, CO2 0,21%. В качестве дистиллата из первой колонны при температуре минус 53oC выводится смесь, содержащая 81,85% ТФМ; 3,70% кислорода; 11,70% азота; 2,70% оксида углерода и 0,05% диоксида углерода.
На второй колонне при температуре куба минус 53,6oC и давлении 3,8 МПа в качестве кубового продукта выводят 96,57% ТФМ, 2,04% гексафторэтана, 0,42% гексафторида серы и 0,97% диоксида углерода.
В качестве дистиллата из второй колонны при температуре -50,5oC и давлении 3,8 МПа выводится ТФМ с содержанием основного вещества 99,80% и 0,20% диоксида углерода. Этот дистиллат направляется на адсорбционную очистку от CO2, для чего он охлаждается до минус 60oC при давлении 1,5 МПа и пропускается через цеолит NaA. Полученный продукт представляет собой тетрафторметан чистотой 99,9999%.
Остальные примеры проводились на той же установке и в той же последовательности, как описано в примере 1 и указано на схеме.
Пример 2.
В реакторе, заполненном графитом, при подаче газообразного фтора поддерживают температуру 1200oC. Образующийся поток газообразного продукта содержит ТФМ, 0,01% гексафторида серы SF6, 0,05% C2F6 и примеси, содержащиеся во фторе. После отделения фтористого водорода, нейтрализации и осушки смесь содержала 96,94% ТФМ, 0,51% тетрафторэтилена и кроме того 0,50% кислорода, 1,43% азота, 0,40% CO, 0,01% SF6, 0,21% CO2 и 15 ppm H2O. Эту смесь обрабатывают пентоксидом фосфора P2O5 при температуре 20oC, после чего содержание воды в продуктах фторирования составляет 0,12 ppm.
Далее продукты реакции компримируют до давления 3,0 МПа и охлаждают до минус 70oC, после чего направляют на ректификацию.
В первой колонне при температуре куба минус 70oC и давлении 3,5 МПа в качестве кубового продукта отделяется ТФМ с содержанием 99,69%; C2F6 0,09%; SF6 0,01%, CO2 0,21%. В качестве дистиллата из первой колонны при температуре минус 68oC выводится смесь, содержащая 81,64% ТФМ; 3,70% кислорода; 11,80% азота; 2,80% оксида углерода и 0,06% диоксида углерода.
На второй колонне при температуре куба минус 68oC и давлении 3,4 МПа в качестве кубового продукта выводят 96,51 ТФМ, 2,1% гексафторэтилена, 0,43% гексафторида серы и 0,96% диоксида углерода.
В качестве дистиллата из второй колонны при температуре -66,0oC и давлении 3,0 МПа выводится ТФМ с содержанием основного вещества 99,75% и 0,25% диоксида углерода. Этот дистиллат направляется на адсорбционную очистку от CO2, для чего охлаждается до минус 58oC при давлении 2,0 МПа, и пропускается через цеолит CaA. Полученный продукт представляет собой тетрафторметан чистотой 99,9999%.
Пример 3.
Стадия фторирования проводится при температуре 1600oC. Полученную смесь подвергают обработке в последовательности, описанной в примерах 1 и 2. После отделения фтористого водорода и нейтрализации продукты направляют на стадию обработки пентоксидом фосфора. После снижения содержания воды до 0,09 ppm продуктовую смесь компримируют до давления 3,0 МПа, охлаждают до минус 80oC и направляют на ректификацию. Первую стадию проводят при температуре минус 80oC и давлении 3,0 МПа, вторую - при той же температуре и давлении 2,5 МПа.
Дистиллат из второй колонны направляется на адсорбционную очистку, проводимую при температуре минус 60oC и давлении 1,2 МПа. Получен ТФМ чистотой 99,9999%.
Claims (3)
1. Способ получения тетрафторметана из углерода и фтора, отличающийся тем, что фторирование проводят при температуре 1200 - 1600oC, затем продукты подвергают обработке пентоксидом фосфора, двухстадийной низкотемпературной ректификации под давлением и обработке цеолитами типа NaA и/или CaA.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую стадию ректификации проводят при температуре (-50) - (-80)oC и давлении 3,0 - 4,0 МПа, а вторую - при той же температуре и давлении 2,0 - 4,0 МПа.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дистиллат, полученный на второй стадии ректификации, подвергают очистке на цеолитах NaA и/или CaA при температуре (-50) - (-60)oC и давлении 1,0 - 1,5 МПа.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99119003A RU2155743C1 (ru) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Способ получения тетрафторметана |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99119003A RU2155743C1 (ru) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Способ получения тетрафторметана |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2155743C1 true RU2155743C1 (ru) | 2000-09-10 |
Family
ID=20224611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99119003A RU2155743C1 (ru) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Способ получения тетрафторметана |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2155743C1 (ru) |
-
1999
- 1999-09-01 RU RU99119003A patent/RU2155743C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3260059A (en) | Purification of hydrogen chloride | |
EP0630362B1 (en) | Purification of hexafluoroethane products | |
CA2049236A1 (en) | Method and apparatus to start-up a controlled freezing zone process and purify the product stream | |
JP2009534182A (ja) | 酸含有ガス混合物を分離するための可逆的無水方法 | |
US4421536A (en) | Process for producing krypton and xenon | |
US4797141A (en) | Method for obtaining CO2 and N2 from internal combustion engine or turbine generated gases | |
JPH10245210A (ja) | クリプトン・キセノン製造法 | |
JP3537472B2 (ja) | Hfおよびヒドロクロロフルオロカーボン123および/または124の混合物からhfを分離する方法 | |
KR101121758B1 (ko) | 플루오르화 수소의 정제방법 | |
US5858066A (en) | Process for separating and recovering fluorocarbons and HCI from gaseous mixtures thereof | |
US5276225A (en) | Process for separating hydrogen fluoride from its mixtures with 1,1,1-trifluoro-2-chloroethane | |
RU2155743C1 (ru) | Способ получения тетрафторметана | |
AU650333B2 (en) | Process for separating hydrogen fluoride from its mixtures with 1,1,1-trifluoro-2-chloroethane | |
JP2509144B2 (ja) | フッ化水素と1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタンとの混合物からのフッ化水素分離方法 | |
US5626023A (en) | Cryogenic rectification system for fluorine compound recovery using additive liquid | |
US5611840A (en) | Process for separating out hydrogen chloride | |
WO1989010783A1 (en) | Improved process for recovering acidic gases | |
KR100488229B1 (ko) | 디플루오로메탄의 제조방법 | |
US8692038B2 (en) | Fluorine-containing compound purification method | |
US5648569A (en) | Purifaction of pentafluoroethanes | |
EP0898135A1 (en) | Cryogenic rectification system for recovery of fluorine compounds | |
CA2345873C (en) | Purification of nitrogen trifluoride by continuous cryogenic distillation | |
CN1220663C (zh) | 二氟甲烷的回收方法 | |
KR100420544B1 (ko) | 플루오르 화합물의 농축 방법 | |
US3230692A (en) | Separation of vinyl fluoride and acetylene |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100902 |