Fluorine Notes, 2010, 73, 7-8
Fluorine notes, Номер 6(73) 2010
УДК 66.048.3-932.3
ОЧИСТКА ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПОНЕНТОВ РЕАКЦИОННОЙ СМЕСИ В КАЧЕСТВЕ РАЗДЕЛЯЮЩИХ АГЕНТОВ
В.С. Леонтьев
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия", 197198, Санкт-Петербург, проспект Добролюбова, дом 14
Аннотация. Изучено применение дифторхлорметана в качестве разделяющего агента в процессе разделения системы тетрафторэтилен – трифторэтилен методом ректификации. Дифторхлорметан выделяли из данной смеси и вводили в определенную зону ректификационной колонны.
Ключевые слова: тетрафторэтилен, трифторэтилен, ректификация, дифторхлорметан
Разделение системы тетрафторэтилен – трифторэтилен методом ректификации является одной из наиболее сложных задач технологии очистки тетрафторэтилена.
В разделяемой смеси трифторэтилен присутствует в незначительных количествах – 0,033…0,034 % масс. В то же время в товарном продукте его содержание не должно превышать 1 ppm. Температура кипения тетрафторэтилена при атмосферном давлении составляет минус 76°С, температура кипения трифторэтилена – минус 60°С. Система тетрафторэтилен – трифторэтилен является неазеотропной, однако характеризуется существенными положительными отклонениями от идеальности. В области высоких концентраций тетрафтрэтилена коэффициент относительной летучести в системе тетрафторэтилен – трифторэтилен составляет примерно 1,1.
В то же время в реакционной смеси присутствует дифторхлорметан в количестве ~ 37,5 %. Температура кипения дифторхлорметана составляет минус 40°С. Его отделение от тетрафторэтилена не представляет затруднений.
При ректификации на колонне эффективностью 63 т.т. с подачей питания на 11 тарелку, считая снизу, и флегмовом числе R=17,5 содержание трифторэтилена в товарном продукте снижается до величины менее 1 ppm [1]. Дихлорфторметан в товарном продукте не обнаруживается (см. рис. 1, табл. 1). Тепловая нагрузка на кипятильник при этом составляет 1,4 МДж/час на 1 кг разделяемой смеси.
Система тетрафторэтилен – дифторхлорметан характеризуется большими положительными отклонениями от идеальности, чем система трифторэтилен – дифторхлорметан, что обеспечивает результативность применения дифторхлорметана в качестве разделяющего агента. Введение данного разделяющего агента в разделяемую систему не вносит дополнительных загрязнений. Значительная разность температур разделяемых продуктов, с одной стороны, и разделяющего агента, с другой, обеспечивает незначительные затраты энергии на стадии его регенерации, несоизмеримые с затратами энергии на разделение тетрафторэтилена и трифторэтилена.
При организации процесса с использованием дифторхлорметана в качестве разделяющего агента (см. рис. 2 и таблицу 2) с его подачей на 46 тарелку, считая снизу, в количестве 1,7:1 по отношению к питанию содержание трифторэтилена в очищенном тетрафторэтилене также ниже 1 ppm. В то же время тепловая нагрузка на кипятильник колонны при этом составляет 0,64 МДж/час на 1 кг разделяемой смеси.
Тепловые затраты на регенерацию дифторхлорметана на колонне К2 составляют менее 0,1 МДж/час на 1 кг разделяемой смеси.
Рис.1. Схема очистки тетрафторэтилена без разделяющего агента: К1 - ректификационная колонна
Таблица 1. Наименование и составы потоков к рис. 1
РС-разделяемая смесь: |
КЖ1 – кубовая жидкость К1: |
Д1 – очищенный тетрафторэтилен |
Рис.2. Схема очистки тетрафторэтилена с использованием разделяющего агента: К1 – колонна очистки тетрафторэтилена; К2 – колонна регененерации дифторхлорметана
Таблица 2. Наименование и составы потоков к рис. 2
РС-разделяемая смесь: |
РА – разделяющий агент (очищенный дифторхлорметан): |
КЖ1 – кубовая жидкость К1 (смесь трифторэтилена и дифторхлорметана): |
КЖ2 – кубовая жидкость К2 (очищенный дифторхлорметан): |
Д1 – очищенный тетрафторэтилен |
Д2 – фракция трифторэтилена, выводимая из промышленного цикла: |
Таким образом, использование одного из компонентов ректифицируемой смеси (в нашем случае дифторхлорметана) в качестве разделяющего агента, который выделяется из данной смеси и вводится в определенную зону ректификационной колонны, снижает энергозатраты на очистку тетрафторэтилена (с учетом регенерации дифторхлорметана) почти в 2 раза.
Работа проводилась по государственному контракту № 02.513.12.3070 при финансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям.
Список литературы:
1. Леонтьев В.С., Никифоров Б.Л. Вопросы технико-экономической оптимизации установок экстрактивной ректификации на примере производств фторорганических соединений.: в Сб. Соединения фтора. Химия, технология, применение. Сборник научных трудов. – изд. "Теза", С-Пб., 2009, с. 343-351.
Fluorine notes, Номер 6(73) 2010
Fluorine Notes, 2010, 73, 7-8
