RU2211210C1 - Method for preparing tetrafluoromethane and device for its realization - Google Patents

Method for preparing tetrafluoromethane and device for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2211210C1
RU2211210C1 RU2002110725A RU2002110725A RU2211210C1 RU 2211210 C1 RU2211210 C1 RU 2211210C1 RU 2002110725 A RU2002110725 A RU 2002110725A RU 2002110725 A RU2002110725 A RU 2002110725A RU 2211210 C1 RU2211210 C1 RU 2211210C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon material
temperature
gas
reaction zone
fluorine
Prior art date
Application number
RU2002110725A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002110725A (en
Inventor
Л.И. Варфоломеев
А.А. Кошман
В.А. Кытманов
Ю.А. Макеев
Р.Л. Рабинович
А.И. Струшляк
Н.Л. Шинкаркин
В.М. Юрочкин
Original Assignee
ФГУП "Ангарский электролизный химический комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФГУП "Ангарский электролизный химический комбинат" filed Critical ФГУП "Ангарский электролизный химический комбинат"
Priority to RU2002110725A priority Critical patent/RU2211210C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2211210C1 publication Critical patent/RU2211210C1/en
Publication of RU2002110725A publication Critical patent/RU2002110725A/en

Links

Images

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: invention relates to preparing tetrafluoromethane used as a solvent, foaming agent, in production of plastics, as dry etching agent of electronic circuits. Method is performed by interaction of carbon material with fluorinating gas at temperature 700-1200 C. Powder-like graphite with granulometric composition 0.8-2.5 mm is used as carbon material. Process is carried out in continuous regimen at constant control of temperature in the point on distance from center of reaction zone equal to 1.5-2.0 diameter of the reaction zone. Feeding fluorinating gas is ceased at temperature in this point 100-150 C. Then all mass of carbon material is subjected for stirring and process is restored at decrease of the carbon material temperature to 60-70 C. Process is carried out into reactor fitted with cooling jacket and nipple for the carbon material charge, connecting pipes for addition of fluorine and gas self- igniting from contact with fluorine, nipple for removal of technological gas and the dust trap. Reactor is fitted also with agitator of carbon material and the thermocouple pocket. Lower end of the thermocouple pocket is installed on the distance from center of reaction zone equal to 1.5-2.0 diameter of the reaction zone. Invention provides reducing consumption of reagents and liquid nitrogen, enhanced output, stabilized content of limited impurities in the end product. EFFECT: improved preparing method. 6 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии получения фторорганических соединений, а конкретно, к получению тетрафторметана путем взаимодействия углеродного материала с фтором. The invention relates to a technology for the production of organofluorine compounds, and specifically, to the production of tetrafluoromethane by reacting a carbon material with fluorine.

Тетрафторметан (CF4, R-14 )- газообразное вещество, широко используется в качестве растворителя, пенообразователя, в производстве пенопластов, в качестве сухого травителя электронных схем.Tetrafluoromethane (CF 4 , R-14) is a gaseous substance, widely used as a solvent, foaming agent, in the production of foams, as a dry etchant of electronic circuits.

Известно, что при взаимодействии углеродного материала с фтором при температуре до 630oС образуются в основном твердые фторированные углероды, выше 630oС - только газообразные продукты CF4, C2F6 и т.д. (J. of Fluorine Chemistry, 46, 1990, 461-477, F. Nakajima и др. "Приготовление, структура и восстановление некоторых соединений интерколяции в графит").It is known that the interaction of a carbon material with fluorine at temperatures up to 630 o С forms mainly solid fluorinated carbons, above 630 o С - only gaseous products CF 4 , C 2 F 6 , etc. (J. of Fluorine Chemistry, 46, 1990, 461-477, F. Nakajima et al. "Preparation, structure and reduction of certain intercolation compounds to graphite").

Известен способ получения CF4 путем сжигания обезгаженной сажи в токе фтора, далее сырой CF4 конденсируют при минус 183oС, откачивают насосом для удаления растворенных газов, затем пропускают через несколько промывалок, заполненных 20% КОН. При этом освобождаются от примесей F2CО, SiF4 и HF, далее освобождаются от влаги над Р2О5, вновь конденсируют и фракционируют для отделения от гомологов (С1F6, C3F8), затем несколько часов откачивают при температуре жидкого азота - удаляют растворенный воздух (Руководство по неорганическому синтезу. Редактор Г. Брауэр, т.1, M., "Мир", 1985 г.). Способ лабораторный.There is a known method of producing CF 4 by burning degassed soot in a fluorine stream, then crude CF 4 is condensed at minus 183 ° C, pumped out to remove dissolved gases, then passed through several washes filled with 20% KOH. At the same time they are freed from impurities F 2 CO, SiF 4 and HF, then they are freed from moisture over P 2 O 5 , condensed and fractionated again to separate from homologues (C 1 F 6 , C 3 F 8 ), then pumped for several hours at a temperature liquid nitrogen - remove dissolved air (Guide to inorganic synthesis. Editor G. Brower, t.1, M., Mir, 1985). Laboratory method.

Известен также способ получения CF4 взаимодействием углерода с фтором при температуре 700-1200oС, которую создают и поддерживают, подавая в зону реакции газ, самовоспламеняющийся при контакте с фтором (патент РФ 2117652, 1997 г.) - прототип.There is also known a method of producing CF 4 by the interaction of carbon with fluorine at a temperature of 700-1200 o C, which is created and maintained by supplying a gas self-igniting in contact with fluorine to the reaction zone (RF patent 2117652, 1997) - prototype.

По данному способу процесс осуществляют следующим образом. According to this method, the process is as follows.

В никелевый реактор, снабженный рубашкой охлаждения, патрубком загрузки углеродного материала, штуцерами подвода фтора и самовоспламеняющегося от контакта с фтором газа, штуцером вывода реакционного газа, загружают углеродный материал - порошкообразный графит (до 1,5 т), открывают подачу фтора и пропана. Через 3-5 мин подачу пропана прекращают. Образующийся технологический газ проходит через углеродный материал из реактора в пылеуловитель и направляется в систему улавливания примесей (давление в системе не превышает 0,6 ати), включающую адсорберы с ХПИ и с цеолитом, и далее на конденсацию при температуре минус 150-160oС. Заполненный конденсатор выводят из схемы, технологический газ подают в резервный конденсатор. Сконденсированный газ из заполненного конденсатора подвергают "тpeниpoвкe" (откачке) при температуре минус 150-160oС от растворенных в нем газов (азот, кислород, окись углерода и другие), которые сбрасывают в вентиляционную систему, после чего освобожденный от примесей тетрафторметан затаривают в приемные емкости - транспортные контейнеры. Процесс ведут непрерывно с остановкой подачи фтора на 1-2 часа в сутки для охлаждения содержимого реактора. Способ обеспечивает получение CF4 с содержанием основного вещества не ниже 99 об.%, но обладает следующими недостатками.In a nickel reactor equipped with a cooling jacket, a pipe for loading carbon material, fittings for supplying fluorine and gas self-igniting from contact with fluorine, a fitting for discharging reaction gas, carbon material is loaded - powdered graphite (up to 1.5 tons), the supply of fluorine and propane is opened. After 3-5 minutes, the propane supply is stopped. The resulting process gas passes through the carbon material from the reactor to the dust collector and is sent to the impurity capture system (pressure in the system does not exceed 0.6 atm), including adsorbers with CPI and zeolite, and then to condensation at a temperature of minus 150-160 o С. The filled capacitor is removed from the circuit, the process gas is supplied to the backup capacitor. Condensed gas from the filled condenser is subjected to “training” (pumping) at a temperature of minus 150-160 o С from the gases dissolved in it (nitrogen, oxygen, carbon monoxide and others), which are discharged into the ventilation system, after which tetrafluoromethane freed from impurities is packed into receiving containers - transport containers. The process is conducted continuously with a stop of fluorine supply for 1-2 hours per day to cool the contents of the reactor. The method provides for the production of CF 4 with a basic substance content of not less than 99 vol.%, But has the following disadvantages.

Большой пылеунос раскаленных мелких частиц углеродного материала, сопровождающийся забивкой пылеулавливающих устройств и коммуникаций; проскок фтора в систему очистки технологического газа от примесей; периодические обрушения массы графита в зону реакции, приводящие к остановке процесса и к выгрузке содержимого реактора для очистки забитых штуцеров подачи газов в реактор; значительный интервал содержания лимитируемых примесей в конечном продукте, вплоть до содержания вышетехнических требований; повышенный расход реактивов (фтор, ХПИ, цеолиты) и жидкого азота; повышенная скорость коррозии оборудования вплоть до его прогара; повышенные потери CF4 при "тренировке" сконденсированного технологического газа, низкая скорость удаления примесей из конденсата; низкая производительность.Large dust collector of incandescent small particles of carbon material, accompanied by clogging of dust collecting devices and communications; fluorine slip into the process gas purification system from impurities; periodic collapse of the mass of graphite in the reaction zone, leading to the shutdown of the process and to the unloading of the contents of the reactor to clean clogged gas supply fittings in the reactor; a significant range of content of limited impurities in the final product, up to the content of the above technical requirements; increased consumption of reagents (fluorine, CPI, zeolites) and liquid nitrogen; increased corrosion rate of equipment up to burnout; increased losses of CF 4 during the "training" of the condensed process gas, low rate of removal of impurities from the condensate; low productivity.

Технической задачей изобретения является стабилизация технологического процесса, снижение затрат реагентов и жидкого азота, повышение производительности, стабилизация содержания лимитируемых примесей в конечном продукте - техническом хладоне R14. An object of the invention is to stabilize the process, reduce the cost of reagents and liquid nitrogen, increase productivity, stabilize the content of limited impurities in the final product - technical refrigerant R14.

Поставленная задача решается тем, что при получении тетрафторметана способом, включающим взаимодействие углеродного материала с фтором при температуре от 700 до 1200oС, которую создают подачей в реакционную зону горючего газа, и очистку технологического газа от примесей с использованием процессов сорбции, конденсации и отгонки примесей из конденсированного технологического газа, с последующим затариванием готового продукта в приемные транспортные контейнеры, в качестве углеродного материала используют порошкообразный углеродный материал (преимущественно графит) с размером частиц 0,8-2,5 мм, процесс ведут при непрерывном контроле температуры углеродного материала на расстоянии от центра реакционной зоны, равном 1,5-2,0 диаметра реакционной зоны, процесс прекращают при достижении температуры в этой точке 100-150oС, после чего производят ворошение углеродного материала в реакторе и возобновляют процесс при снижении температуры в точке контроля до 60-70oС; для обработки углеродного материала используют анодный газ фторного среднетемпературного электролизера, для очистки технологического газа от HF используют водную и водно-щелочную ловушки, после которых газ охлаждают до температуры минус 30oС и направляют в адсорбер с цеолитом; сброс растворимых в конденсированном газе примесей осуществляют при температуре минус 130oС в рабочий конденсатор основной технологической схемы, отбор готового продукта из конденсатора осуществляют через колонку, заполненную адсорбентом (цеолит).The problem is solved in that when receiving tetrafluoromethane by a method involving the interaction of a carbon material with fluorine at a temperature of from 700 to 1200 o C, which is created by supplying combustible gas to the reaction zone, and purification of the process gas from impurities using sorption, condensation and distillation of impurities from condensed process gas, followed by packaging of the finished product in receiving transport containers, a carbonaceous powder mate is used as a carbon material rial (mainly graphite) with a particle size of 0.8-2.5 mm, the process is conducted with continuous monitoring of the temperature of the carbon material at a distance from the center of the reaction zone equal to 1.5-2.0 diameter of the reaction zone, the process is stopped when the temperature reaches this point is 100-150 o С, after which the carbon material is turned in the reactor and the process is resumed when the temperature at the control point drops to 60-70 o С; anode gas of a fluorine medium-temperature electrolyzer is used to process the carbon material, water and water-alkaline traps are used to purify the process gas from HF, after which the gas is cooled to a temperature of minus 30 o C and sent to an adsorber with zeolite; the solubility of soluble in condensed gas impurities is carried out at a temperature of minus 130 o C in the working capacitor of the main technological scheme, the selection of the finished product from the condenser is carried out through a column filled with adsorbent (zeolite).

Обоснование предложенного способа следующее. The rationale for the proposed method is as follows.

1. В углеродном материале, находящемся в реакционной зоне реактора, образуется полая сфера, диаметр которой зависит от геометрических размеров реактора, от сопротивления слоя углеродного материала отходящим из зоны реакции газам и от скорости поступления фтора в зону реакции. Рассчитанный нами диаметр полой сферы оказался равным 0,15-0,20 м и примерно соответствовал реальному размеру, установленному в ходе неоднократных ручных разгрузок графита из реактора при аварийных остановках процесса. При оптимальном ходе процесса фторирования постоянство размера реакционной зоны обеспечивается непрерывным поступлением графита в зону горения. Процесс идет по уравнению
С+2F2=CF4 (1)
В прилегающих к реакционной зоне слоях углеродного материала температура снижается и достигает значений ниже 700oС. Реакционные газы отходят из реакционной зоны (а это остаточный фтор, разбавленный тетрафторметаном и примесями, в числе которых находится и HF) через углеродный материал и начинают взаимодействовать с ним с образованием твердых фторуглеродов типа (CFx)n:
2nC+nxF2=2(CFx)n (2)
и их термического разложения по реакции (3):
(CFx)n=C*+CF2F6+и др. (3)
с образованием активной сажи (С*, которая сразу же энергично взаимодействует с фтором) и фторуглеродов различного состава. Одновременно имеет место разбухание частиц образующихся твердых фторидов графита относительно исходного углеродного материала не менее чем в два раза.
1. A hollow sphere is formed in the carbon material located in the reaction zone of the reactor, the diameter of which depends on the geometric dimensions of the reactor, on the resistance of the layer of carbon material to the gases leaving the reaction zone, and on the rate of fluorine entering the reaction zone. The diameter of the hollow sphere calculated by us turned out to be 0.15-0.20 m and approximately corresponded to the actual size established during repeated manual unloading of graphite from the reactor during emergency shutdowns of the process. With the optimal course of the fluorination process, the constancy of the size of the reaction zone is ensured by the continuous flow of graphite into the combustion zone. The process goes by the equation
C + 2F 2 = CF 4 (1)
In the layers of carbon material adjacent to the reaction zone, the temperature decreases and reaches values below 700 ° C. The reaction gases leave the reaction zone (and this is residual fluorine diluted with tetrafluoromethane and impurities, including HF) through the carbon material and begin to interact with it with the formation of solid fluorocarbons of the type (CF x ) n :
2nC + nxF 2 = 2 (CF x ) n (2)
and their thermal decomposition by reaction (3):
(CF x ) n = C * + CF 2 F 6 + et al. (3)
with the formation of active carbon black (C *, which immediately interacts vigorously with fluorine) and fluorocarbons of various compositions. At the same time, there is a swelling of the particles of the formed solid graphite fluorides with respect to the starting carbon material not less than twice.

Таким образом, в прилегающих к реакционной зоне слоях углеродного материала реализуются практически все процессы, изложенные в патентах, касающихся способов получения твердых фторуглеродов (например, патент США 2770660-1956 г.. патент Японии-заявка 61-35122В, публ. 11.08.86, патенты РФ 2119448, 1998 г. и 21707001, 2001 г.). Thus, practically all the processes described in the patents concerning the methods for producing solid fluorocarbons are realized in the layers of carbon material adjacent to the reaction zone (for example, US Pat. No. 2,770,660-1,956; Japanese Patent Application No. 61-35122B, publ. 11.08.86, RF patents 2119448, 1998 and 21707001, 2001).

Реакционные газы с высокой температурой находят себе путь по отдельным каналам в слое углеродного материала. Происходит уплотнение углеродного материала в примыкающем к реакционной зоне слое (и в стенках каналов), препятствующее поступлению углерода в зону реакции. Недостаток графита в реакционной зоне приводит к увеличению размера реакционной полости за счет выгорания углерода по ее периметру, к снижению температуры в реакционной зоне. В газе на выходе из реактора возможно появление непрореагировавшего фтора, что вызывает ускоренную отработку ХПИ с сильными местными перегревами (и коррозию оборудования вплоть до прогара), отравление адсорбентов в системе улавливания примесей из технологического газа. Подача пропана не помогает, а ведет к резкому увеличению содержания летучих фторуглеродов с молекулярной массой выше, чем у CF4. Внутренняя полость реакционной зоны выгорает до критических размеров, происходит обрушение свода реакционной зоны массой углеродного материала (порядка 1-1,5 т), находящегося в реакторе, с закупориванием штуцеров подачи газов в реактор и вывода реакционного газа. Единственный выход в таком случае: остановка процесса, длительное охлаждение, выгрузка из реактора полупрореагировавшего углеродного материала - очень тяжелый ручной труд, приходится долбить ломом спекшуюся массу типа пластилина. Анализ такого материала показал содержание фтора от 14 до 50 мас.%.High temperature reaction gases find their way through separate channels in a layer of carbon material. The carbon material is densified in the layer adjacent to the reaction zone (and in the walls of the channels), which prevents carbon from entering the reaction zone. The lack of graphite in the reaction zone leads to an increase in the size of the reaction cavity due to the burning of carbon along its perimeter, to a decrease in temperature in the reaction zone. Unreacted fluorine may appear in the gas at the outlet of the reactor, which causes accelerated production of CPI with strong local overheating (and equipment corrosion up to burnout), poisoning of adsorbents in the system for trapping impurities from the process gas. The propane supply does not help, but leads to a sharp increase in the content of volatile fluorocarbons with a molecular weight higher than that of CF 4 . The internal cavity of the reaction zone burns out to critical sizes, the arch of the reaction zone collapses with a mass of carbon material (of the order of 1-1.5 t) located in the reactor, with clogging of the gas supply fittings to the reactor and the reaction gas outlet. The only way out in this case: stopping the process, long-term cooling, unloading of the semi-reacted carbon material from the reactor is very difficult manual labor, it is necessary to hammer a sintered mass like plasticine with a crowbar. Analysis of such a material showed a fluorine content of from 14 to 50 wt.%.

2. Чтобы предотвратить обрушение, необходимо стабилизировать поступление углеродного материала в зону реакции и тем самым уменьшить выгорание углеродного материала вокруг реакционной зоны до критических размеров, вызывающих обрушение. Это достигается использованием графитового порошка с размером частиц 0,8-2,5 мм и анодного газа фторного среднетемпературного электролизера с содержанием в нем HF не более 5-7 об.%, а также действием ворошителя в новом устройстве. 2. To prevent collapse, it is necessary to stabilize the flow of carbon material into the reaction zone and thereby reduce the burnout of carbon material around the reaction zone to a critical size that causes collapse. This is achieved by using graphite powder with a particle size of 0.8-2.5 mm and an anode gas of a fluorine medium temperature electrolyzer with an HF content of not more than 5-7 vol.%, As well as the action of a tedder in a new device.

Нами установлено время непрерывной работы реактора, снабженного ворошителем, в оптимальном режиме. Оно определяется температурой углеродного материала, замеряемой в точке, отстоящей от центра реакционной зоны на 1,5-2,0 диаметра реакционной зоны. И составляет 100-150oС. При большем значении температуры возрастает концентрация более тяжелых летучих фторуглеродных соединений (CnF2n+2 с n=2, 3, 4 и более) в отходящих из реактора газах, при этом возможно возникновение взрывов (хлопков) в коммуникациях отвода газов из реактора, создаются условия для обрушения графита в зону реакции.We have established the time of continuous operation of the reactor equipped with the agitator in the optimal mode. It is determined by the temperature of the carbon material, measured at a point which is 1.5-2.0 times the diameter of the reaction zone from the center of the reaction zone. And it is 100-150 o С. At a higher temperature, the concentration of heavier volatile fluorocarbon compounds (C n F 2n + 2 with n = 2, 3, 4 or more) in the gases leaving the reactor increases, and explosions (pops) may occur ) in communications for the removal of gases from the reactor, conditions are created for the collapse of graphite in the reaction zone.

Остановка процесса и ворошение углеродного материала способствуют охлаждению и выравниванию температуры углеродного материала, разрушению уплотненных слоев углеродного материала по периметру газоотводных каналов и реакционной полости. При температуре 60-70oС возобновляют подачу фтора. Процесс в этом случае возобновляется без подачи пропана. При температуре ниже указанной для запуска необходима подача пропана, что увеличивает содержание С2F6, С3Р8, CO2 в технологическом газе.Stopping the process and tedding the carbon material contribute to the cooling and equalization of the temperature of the carbon material, the destruction of the compacted layers of carbon material around the perimeter of the vent channels and the reaction cavity. At a temperature of 60-70 o With resume the flow of fluoride. The process in this case resumes without propane. At a temperature below that specified, a propane supply is necessary for starting, which increases the content of C 2 F 6 , C 3 P 8 , CO 2 in the process gas.

Гранулометрический состав углеродного сырья (0,8-2,5 мм) имеет существенное значение. При меньшем размере частиц имеем значительный пылеунос мельчайшей фракции в раскаленном состоянии, забивки коммуникаций технологического газа. В системе пылеулавливания при повышенной температуре продолжаются реакции образования и разложения примесных соединений, увеличивается содержание их в газе. При большем размере частиц снижается скорость гетерогенной реакции фтора с углеродом из-за уменьшения поверхности контакта газ-твердое в единице объема твердого. The particle size distribution of carbon raw materials (0.8-2.5 mm) is essential. With a smaller particle size, we have significant pulverization of the smallest fraction in a hot state, clogging of the communications of the process gas. In the dust collection system at elevated temperatures, the reactions of formation and decomposition of impurity compounds continue, their content in the gas increases. With a larger particle size, the heterogeneous reaction of fluorine with carbon decreases due to a decrease in the gas-solid contact surface per unit volume of solid.

3. Состав фтор-газа, подаваемого в реактор, имеет большое значение для стабилизации процесса горения. Анодный газ фторного среднетемпературного электролизера содержит (при нормальном режиме) 5-7 об.% HF. Известно (патент США 3872032, 1975 г. ), что при содержании HF в фторирующем углерод газе более 5 об. % резко замедляется скорость образования твердых фторидов графита. Максимальный выход фторидов графита имеет место при содержании HF на уровне 3-5%. В ходе реакций взаимодействия в реакционной зоне имеем потребление фтора, за счет чего объемные доли фторсодержащих примесей (в том числе и HF) возрастают не менее чем в 2 раза. Повышенная концентрация HF в отходящих газах имеет два положительных момента: а) снижается температура фторирования углеродного материала в прилегающих к реакционной зоне слоях, что способствует реакции образования преимущественно дикарбонофторида углерода (C2F)n, легко разлагающегося (Тразл.375oС), б) замедляется скорость образования монофторида углерода, разложение которого происходит при более высокой температуре (580-600oС) с выходом летучих фторуглеродов в несколько раз по объему больше, чем при разложении дикарбонофторида. При содержании в анодном газе HF более 7 об.% снижается скорость основной реакции (1) образования CF4.3. The composition of the fluorine gas supplied to the reactor is of great importance for stabilizing the combustion process. The anode gas of the fluorine medium temperature electrolyzer contains (under normal conditions) 5-7 vol.% HF. It is known (US patent 3872032, 1975) that when the HF content in the fluorinating carbon gas is more than 5 vol. % sharply slows down the rate of formation of solid graphite fluorides. The maximum yield of graphite fluorides occurs when the HF content is at the level of 3-5%. During interaction reactions in the reaction zone, we have fluorine consumption, due to which the volume fractions of fluorine-containing impurities (including HF) increase by at least 2 times. The increased concentration of HF in the exhaust gases has two positive aspects: a) the fluorination temperature of the carbon material in the layers adjacent to the reaction zone decreases, which contributes to the formation of predominantly carbon dicarbonyl fluoride (C 2 F) n , which decomposes readily (T decomp. 375 o С), b) the rate of formation of carbon monofluoride slows down, the decomposition of which occurs at a higher temperature (580-600 o C) with the release of volatile fluorocarbons several times more in volume than the decomposition of dicarbonofluoride. When the content of HF in the anode gas is more than 7 vol.%, The rate of the main reaction (1) of the formation of CF 4 decreases.

4. Использование водной промывки технологического газа с последующей промывкой в водно-щелочном растворе полностью очищает технологический газ от HF и в значительной степени от СО2. Ликвидируются операции разгрузки и загрузки ХПИ.4. The use of water washing of the process gas followed by washing in an aqueous alkaline solution completely purifies the process gas from HF and, to a large extent, from CO 2 . The operations of unloading and loading of KhPI are eliminated.

5. Охлаждение технологического газа до минус 30oС способствует удалению влаги из него и повышению эффективности очистки от примесей на цеолите.5. Cooling the process gas to minus 30 o C helps to remove moisture from it and increase the efficiency of purification from impurities on the zeolite.

6. "Тренировка" при температуре минус 130-135oС сконденсированного технологического газа (со сбросом газов в рабочий конденсатор) значительно ускоряет процесс отгонки растворимых в конденсате примесей N2, О2, СО и позволяет снизить потери тетрафторметана на 5-6%.6. "Training" at a temperature of minus 130-135 o С of the condensed process gas (with the discharge of gases into the working condenser) significantly accelerates the process of distillation of N 2 , O 2 , СО impurities soluble in the condensate and allows reducing tetrafluoromethane losses by 5-6%.

7. Подача очищенного (после "тренировки") тетрафторметана в приемные емкости через колонку с цеолитом обеспечивает дополнительную очистку его от примесей влаги, оксида углерода и гексафгорэтана. 7. The supply of purified (after "training") tetrafluoromethane to the receiving containers through a column of zeolite provides additional purification from moisture, carbon monoxide and hexaforetan.

Для осуществления нового способа предлагается устройство (см. чертеж), представляющее собой реактор (1), оборудованный рубашкой охлаждения и снабженный патрубком (2) загрузки углеродного материала, штуцерами подачи фторирующего газа (3) и пропана (4), патрубком (5) отвода продуктов реакции, точкой (6) контроля температуры (в качестве которой можно использовать термопару, помещенную в защитный карман), ворошителем (7) и нижним патрубком разгрузки реактора. To implement the new method, a device is proposed (see the drawing), which is a reactor (1) equipped with a cooling jacket and equipped with a pipe (2) for loading carbon material, fittings for supplying fluorinating gas (3) and propane (4), and a branch pipe (5) for removal reaction products, temperature control point (6) (which can be used as a thermocouple placed in a protective pocket), agitator (7) and lower reactor discharge pipe.

Исходя из вышеизложенного новый процесс осуществляют следующим образом (см. чертеж). В реактор (1) загружают через патрубок (2) графитовый порошок, предварительно подвергнутый просеиванию. Через подводящие штуцеры открывают подачу анодного газа фторного электролизера (3) и пропана (4). Через 3-5 мин закрывают подачу пропана. Образующаяся зона реакции поддерживается непрерывным поступлением графита (самотеком) и отводом образующегося технологического газа через патрубок (5) и пылеуловитель в систему очистки и выделения технического хладона R-14. Процесс ведут при постоянном контроле температуры углеродного материала в точке (6) реактора и содержания СО2, С2F6, C3F8 в газе. При температуре в указанной точке 100-150oС и сумме CO2, С2F6, С3F8 в газе выше 0,06 об.% процесс останавливают (закрывают подачу фтора в реактор). Ворошителем (7) разрушают образующийся свод в зоне горения графита, а также сформированные и запекшиеся каналы в углеродном материале, и при охлаждении углеродного материала до 60-70oС снова запускают реактор в работу путем подачи анодного газа фторного электролизера в работу. Для данного конкретного реактора снижение до такой температуры происходит за 8 часов. Исходя из этого установлен оптимальный режим работы реактора: 16 часов непрерывной работы, остановка процесса, 8 часов - охлаждение реактора, в том числе 1 час - ворошение углеродного материала. При остановке 1-го реактора в схему запускают резервный реактор. Таким образом в схеме задействовано три реактора: два из них в работе, третий - на охлаждении. Отходящие из ректора газы направляют последовательно на водный, водно-щелочной (10% КОН) абсорберы, далее в теплообменник с охлаждением до минус 25-30oС, адсорбер с цеолитом, конденсатор (температура минус 150-160oС), после которого отходящие газы направляют в вентсистему. По заполнении продуктом рабочего конденсатора технологические газы направляют в резервный, который становится рабочим, а заполненный продуктом конденсатор нагревают до минус 130oС и подвергают откачке со сбросом откачиваемых газов в рабочий конденсатор. Готовый продукт (после откачки примесей) испаряют и подают через адсорбер с цеолитом на заполнение в приемные транспортные емкости. При работе в оптимальном режиме имеет место относительно прототипа снижение расхода фтора на 12%, углеродного материала на 7-8%, жидкого азота на 12-13%, возрастание производительности на 33%.Based on the foregoing, a new process is as follows (see drawing). Graphite powder, previously subjected to sieving, is loaded into the reactor (1) through a pipe (2). Through the supply fittings, the anode gas supply of the fluorine electrolyzer (3) and propane (4) are opened. After 3-5 minutes, the propane supply is closed. The resulting reaction zone is supported by the continuous flow of graphite (by gravity) and the discharge of the resulting process gas through the pipe (5) and the dust collector into the purification and separation system of technical R-14 refrigerant. The process is carried out with constant monitoring of the temperature of the carbon material at the point (6) of the reactor and the content of CO 2 , C 2 F 6 , C 3 F 8 in the gas. At a temperature at the indicated point of 100-150 o C and the sum of CO 2 , C 2 F 6 , C 3 F 8 in a gas above 0.06 vol.%, The process is stopped (the flow of fluorine to the reactor is closed). With the agitator (7), the resulting arch in the combustion zone of graphite is destroyed, as well as the formed and caked channels in the carbon material, and when the carbon material is cooled to 60-70 ° C, the reactor is started again by supplying the anode gas of the fluorine electrolyzer to work. For this particular reactor, a reduction to this temperature occurs in 8 hours. Based on this, the optimal operating mode of the reactor was established: 16 hours of continuous operation, process shutdown, 8 hours — reactor cooling, including 1 hour — tedding of carbon material. When the 1st reactor is stopped, a standby reactor is launched into the circuit. Thus, three reactors are involved in the circuit: two of them are in operation, the third is for cooling. The gases leaving the rector are sent sequentially to water, water-alkaline (10% KOH) absorbers, then to a heat exchanger with cooling to minus 25-30 o С, an adsorber with zeolite, a condenser (temperature minus 150-160 o С), after which the exhaust gases are sent to the ventilation system. Upon filling the product with a working condenser, the process gases are sent to the reserve one, which becomes working, and the condenser filled with the product is heated to minus 130 o C and pumped out with the discharge of the pumped gases into the working condenser. The finished product (after pumping out impurities) is evaporated and fed through an adsorber with zeolite for filling into receiving transport tanks. When working in optimal mode, relative to the prototype, there is a decrease in fluorine consumption by 12%, carbon material by 7-8%, liquid nitrogen by 12-13%, and productivity increase by 33%.

Ниже представлены примеры осуществления способа на базовом и новом образцах промышленного реактора. Below are examples of the method on the base and new samples of an industrial reactor.

Базовый образец:
графит непросеянный, подача фтора 50 м3 в час.
Base sample:
non-sifted graphite, fluorine supply 50 m 3 per hour.

Опытный образец:
графит просеянный, грансостав 0,8-2,5 мм, подача фтора 50 м3 в час.
Prototype:
sieved graphite, granular composition 0.8-2.5 mm, fluorine supply 50 m 3 per hour.

Состав конечного продукта-хладона R-14 представлен в таблице. The composition of the final refrigerant product R-14 is presented in the table.

Из таблицы следует, что предложенный способ обеспечивает относительно прототипа снижение содержания в тетрафторметане примесей: СО2 - на два порядка, О2+N2,CO,C3F8 - на порядок, Н2О - в 5-7 раз, C2F6 - в два раза.From the table it follows that the proposed method provides a reduction in the content of impurities in tetrafluoromethane relative to the prototype: СО 2 - by two orders of magnitude, О 2 + N 2 , CO, C 3 F 8 - by an order of magnitude, Н 2 О - by 5-7 times, C 2 F 6 - twice.

Claims (5)

1. Способ получения тетрафторметана путем взаимодействия углеродного материала с фторирующим газом при температуре 700-1200oС с последующей очисткой технологического газа от примесей процессами адсорбции, конденсации и отгонки, отличающийся тем, что в качестве углеродного материала используют порошкообразный графит гранулометрического состава 0,8-2,5 мм, процесс ведут в непрерывном режиме при постоянном контроле температуры углеродного материала на расстоянии от рекционной зоны, равном 1,5-2,0 диаметра реакционной зоны, подачу фторирующего газа прекращают при температуре в этой точке 100-150oС, производят ворошение всей массы углеродного материала, и процесс возобновляют при снижении температуры углеродного материала до 60-70oС.1. A method of producing tetrafluoromethane by reacting a carbon material with a fluorinating gas at a temperature of 700-1200 o C followed by purification of the process gas from impurities by the processes of adsorption, condensation and distillation, characterized in that as a carbon material using powdered graphite with a particle size distribution of 0.8- 2.5 mm, the process is conducted in continuous mode with constant monitoring of the temperature of the carbon material at a distance from the reaction zone equal to 1.5-2.0 diameter of the reaction zone, the supply of fluorinating gas is stopped at a temperature at this point of 100-150 o C, produce the tedding of the entire mass of carbon material, and the process is resumed when the temperature of the carbon material is reduced to 60-70 o C. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фторирующего газа используют анодный газ фторного среднетемпературного электролизера с содержанием HF не более 5-7 об. %
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что технологический газ на выходе из реактора подвергают очистке от примесей последовательной сорбцией на воде, водном растворе гидроксида калия, с последующим предварительным вымораживанием влаги при температуре минус 25-30oС.
2. The method according to p. 1, characterized in that the anode gas of a fluorine medium temperature electrolyzer with an HF content of not more than 5-7 vol. %
3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that the process gas at the outlet of the reactor is subjected to purification from impurities by sequential sorption on water, an aqueous solution of potassium hydroxide, followed by preliminary freezing out of moisture at a temperature of minus 25-30 o C.
4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что технологический газ, сконденсированный при температуре минус 150-160oС, нагревают до температуры минус 130-135oС и подвергают откачке от растворимых в нем примесей с направлением сбросных газов в технологический газ, подвергаемый конденсации при температуре минус 150-160oС.4. The method according to PP. 1-3, characterized in that the process gas, condensed at a temperature of minus 150-160 o C, is heated to a temperature of minus 130-135 o C and pumped from soluble impurities in it with the direction of the exhaust gases into the process gas, subjected to condensation at a temperature minus 150-160 o C. 5. Способ по пп. 1-4, отличающийся тем, что отбор очищенного тетрафторметана в приемную емкость осуществляют через адсорбер, заполненный цеолитом. 5. The method according to PP. 1-4, characterized in that the selection of purified tetrafluoromethane in the receiving tank is carried out through an adsorber filled with zeolite. 6. Устройство для осуществления способа по пп. 1 и 2, включающее реактор, снабженный рубашкой охлаждения и патрубком загрузки углеродного материала, штуцерами ввода фтора и самовоспламеняющегося от контакта с фтором газа, патрубком вывода технологического газа и пылеуловителем, отличающееся тем, что реактор оборудуют ворошителем углеродного материала и карманом термопары нижний конец которого устанавливают на расстоянии от центра реакционной зоны равном 1,5-2,0 диаметра реакционной зоны. 6. A device for implementing the method according to PP. 1 and 2, comprising a reactor equipped with a cooling jacket and a nozzle for loading carbon material, fittings for introducing fluorine and gas self-igniting from contact with fluorine, a nozzle for discharging process gas and a dust collector, characterized in that the reactor is equipped with a tedder of carbon material and a thermocouple pocket, the lower end of which is installed at a distance from the center of the reaction zone equal to 1.5-2.0 diameter of the reaction zone.
RU2002110725A 2002-04-22 2002-04-22 Method for preparing tetrafluoromethane and device for its realization RU2211210C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002110725A RU2211210C1 (en) 2002-04-22 2002-04-22 Method for preparing tetrafluoromethane and device for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002110725A RU2211210C1 (en) 2002-04-22 2002-04-22 Method for preparing tetrafluoromethane and device for its realization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2211210C1 true RU2211210C1 (en) 2003-08-27
RU2002110725A RU2002110725A (en) 2004-01-20

Family

ID=29246595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002110725A RU2211210C1 (en) 2002-04-22 2002-04-22 Method for preparing tetrafluoromethane and device for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2211210C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002110725A (en) 2004-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3976447A (en) Removal of hydrogen fluoride from gaseous mixture by absorption on alkaline earth metal fluoride
CA2294622C (en) Thermal conversion of volatile fatty acid salts to ketones
EP0543009B1 (en) Process for purifying nitrogen trifluoride gas
EP1732669B1 (en) Method and apparatus for treating gas containing fluorine-containing compounds
EP2484631B1 (en) Method for reusing hydrogen
CA1318108C (en) Process for purifying nitrogen trifluoride gas
CN114054007B (en) Preparation method of adsorbent for fluorine gas purification
JP2015518510A (en) Apparatus and method for recovering higher amounts of pure terpenes and terpenoids from scrap polymers and elastomers
RU2404121C2 (en) Method of obtaining graphite-based theroexpandable compound
JPH062682B2 (en) Acetylene purification method and apparatus used therefor
RU2211210C1 (en) Method for preparing tetrafluoromethane and device for its realization
JP3989540B2 (en) Carbonization of halogenated carbon
JP2002012411A (en) Recovering method for hydrogen chloride gas
KR102029258B1 (en) Recovery apparatus and method of foaming gas emitted from foaming process
CN101412654B (en) Preparation of 1,1-difluoroethane and fluorating catalyst
JPH11246447A (en) Purification of tetrafluoroethylene
CA1052292A (en) Removal of hydrogen fluoride from gaseous mixture by absorption on alkaline earth metal fluoride
JPH0985046A (en) Removal of hydrogen chloride contained in thermal cracking gas of waste plastic material and oil forming treatment equipment of waste plastic material
JP3216868B2 (en) Decomposition method of halide gas
JP2002226625A (en) Method for thermally decomposing waste plastic of which the refined decomposed oil is to be recovered
CN116902922B (en) Device and method for preparing industrial grade chlorine pentafluoride
CN212334586U (en) Fluorine gas continuous recycling device
US2685505A (en) Manufacture of sodium
JP5399051B2 (en) Selective immobilization of chlorine and fluorine in flon destruction gas or dry etching exhaust gas and recycling of recovered materials
JPH07286063A (en) Production of oily matter by thermal decomposition of synthetic polymer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090423