Способ очистки октафторциклобутана

 

Изобретение относится к способу очистки октафторциклобутана от непредельных примесей, включающих контактирование с модифицированным оксидом алюминия в газовой фазе при повышенной температуре с последующей конденсацией. Причем октафторциклобутан предварительно смешивают с водородом. В качестве модификатора оксида алюминия используют палладий, а сконденсированный продукт ректифицируют. В результате увеличивается срок работы оксида алюминия и сокращается его расход. 3 з.п.ф-лы, 1 тaбл.

Изобретение относится к химической промышленности и предназначено для использования в производстве октафторциклобутана (хладона C318) - перспективного изонобезопасного хладагента, применяемого в качестве рабочего вещества в кондиционерах, тепловых насосах и энергетических установках.

Октафторциклобутан, получаемый в промышленности путем димеризации тетрафторэтилена, как правило, загрязнен непредельными примесями, в частности перфторбутенами и перфторизобутиленом, с трудом отделяемыми от октафторциклобутана ректификацией вследствие близости температур кипения. Необходимость тщательной очистки октафторциклобутана от непредельных примесей обусловлена высокой токсичностью последних.

Известен способ очистки октафторциклобутана от непредельных примесей, в частности перфторизобутилена, путем контактирования с водным раствором перманганата калия (пат. США N 2999885, опубл. 23.05.62, кл. 260-648). Недостаток способа - низкая производительность, обусловленная осуществлением процесса в автоклаве в периодических условиях. Кроме того, способ характеризуется наличием большого количества отработанного раствора перманганата калия, что приводит к загрязнению окружающей среды.

Известен другой способ очистки октафторциклобутана от непредельных примесей, который частично позволяет устранить недостаток предыдущего и по совокупности существенных признаков наиболее близок к предлагаемому. Этот способ включает контактирование октафторциклобутана в газовой фазе с модифицированным оксидом алюминия при повышенной температуре (180-250^oC) с последующей конденсацией. В качестве модификатора используют щелочь в количестве 0,1-5 мас.% (пат. США N 3696156, опубл. 03.10.72, кл. 260-648F). Способ характеризуется более высокой производительностью (объемная скорость газа около 60 ч^-1) и снижением количества отходов, загрязняющих окружающую среду.

Недостаток известного способа - необходимость периодической замены отработанного оксида алюминия на свежеприготовленный и большой расход модифицированного оксида алюминия при высокой концентрации непредельных примесей в исходном продукте.

Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в увеличении срока работы оксида алюминия и сокращении его расхода.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе очистки октафторциклобутана от непредельных примесей, включающем контактирование с модифицированным оксидом алюминия в газовой фазе при повышенной температуре с последующей конденсацией, октафторциклобутан предварительно смешивают с водородом, в качестве модификатора оксида алюминия используют палладий, а сконденсированный продукт ректифицируют.

В качестве модифицированного оксида алюминия используют альфа-оксид алюминия, содержащий 2 мас.% палладия.

Контактирование проводят при температуре 50- 200^oC.

Водород на смешение с октафторциклобутаном берут в количестве 1-2 моль на 1 моль содержащихся в октафторциклобутане непредельных примесей.

Пример 1. Очистку октафторциклобутана проводили на лабораторной установке, включающей реактор в виде трубки из никеля, снабженный наружным электрообогревом. Диаметр реактора 18 мм, высота обогреваемой части 150 мм. В реактор загружали альфа-оксид алюминия, модифицированный палладием (2 мас. %), в количестве 30 см³. Модифицированный оксид алюминия предварительно дегидратировали в токе азота при 300-400^oC и обрабатывали водородом при 200-300^oC. Исходный октафторциклобутан отбирали из баллона со скоростью 4 л/ч, смешивали с водородом, подаваемым со скоростью 1 л/ч, и направляли в реактор, где поддерживали температуру 50^oC. Газы из реактора направляли в конденсацию в ловушку, охлаждаемую смесью твердой углекислоты с этанолом (-70^oC). Сконденсированный продукт подвергли низкотемпературной ректификации на стеклянной лабораторной колонке эффективностью 40 т.т. В течение 5 ч в реактор подано 167 г октафторциклобутана с содержанием непредельных примесей, преимущественно перфторбутенов, 14,5 мол.%. Сконденсировано в ловушке 165 г, выделено ректификацией 140 г очищенного октафторциклобутана с содержанием основного вещества более 99,99%.

Примеры 2-8. Опыты проведены на установке, описанной в примере 1. Конкретные условия и результаты всех опытов приведены в таблице. Продолжительность каждого опыта - 5 ч.

Как видно из таблицы, проведение очистки в оптимальных условиях (примеры 1-6) характеризуется высокой эффективностью. При снижении температуры контактирования ниже 50^oC (пример 7), а также при уменьшении мольного отношения количества добавляемого водорода к количеству непредельных примесей ниже 1 (пример 8), эффективность очистки снижается.

По совокупности в примерах 1-8 подвергнуто очистке более 2 кг октафторциклобутана, значительно загрязненного непредельными соединениями, при этом снижения активности модифицированного оксида алюминия замечено не было. Таким образом, ресурс работы оксида алюминия в предлагаемом способе практически неограничен. Предлагаемый способ характеризуется высокой производительностью: контактирование осуществляется при объемной скорости 170-270 ч^-1.

Положительный эффект изобретения объясняется гидрированием непредельных примесей с образованием дигидроперфторбутанов, имеющих более высокую температуру кипения и легко отделяющихся ректификацией. Указанные дигидроперфторбутаны, как и октафторциклобутан, являются озонобезопасными хладонами и могут быть использованы в качестве растворителей, вспенивателей.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить производительность очистки и снизить количество неутилизируемых отходов.

Формула изобретения

1. Способ очистки октафторциклобутана от непредельных примесей, включающих контактирование с модифицированным оксидом алюминия в газовой фазе при повышенной температуре с последующей конденсацией, отличающийся тем, что октафторциклобутан предварительно смешивают с водородом, в качестве модификатора оксида алюминия используют палладий, а сконденсированный продукт ректифицируют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве модифицированного оксида алюминия используют альфа-оксид алюминия, содержащий 2 мас.% палладия.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что контактирование проводят при температуре 50 - 200^oC.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что водород на смешение с октафторциклобутаном берут в количестве 1 - 2 моль на 1 моль содержащихся в октафторциклобутане непредельных примесей.

РИСУНКИ

Рисунок 1