四氟乙烯的安全处理制造技术

四氢呋喃和二氧化碳液体混合物的压力容器。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及密闭情况下四氟乙烯的安全处理。四氟乙烯(TFE)在室温下(20℃)是气体，但在容器里加足够的压力可以液化，从而在该容器里可贮存大量的TFE。考虑到经济和节约空间的原因，最理想的是将TFE以液态来贮存或运输，因为这样能在给定的空间里贮存大量的TFE。在大气压下混合在空气里的TFE，与大约240℃的热界面接触是易燃的。然而，TFE存在带来更大的危险是在压力下从液态TFE中蒸发出来的TFE蒸气的爆炸性。该爆炸性起因于TFE分解为CF4和C。该爆炸性分解可能是由于TFE蒸气受高温作用引起的。爆炸的灵敏度也随TFE压力的增加而增加。氧气能够引发TFE自聚，这又使容器里局部过热引发容器里液面上TFE蒸气的爆炸。然而TFE的爆炸性可能不依赖于空气的存在，因为空气通常是被排除于液态TFE容器之外的。即使没有空气，容器里的TFE蒸气与火星接触，比如由静电荷放电引起；与一热金属面接触，比如由金属表面间摩擦引起；或与外界的火接触，均能引起TFE蒸气的爆炸。这样，例如，在-16℃或更高的温度下，在最低150磅/英寸2(1032KPa)压力下，饱和的THF蒸气能够爆炸，而在25℃和115磅/英寸2(790KPa)下，不饱和的TFE蒸气也能够爆炸。在此以前，人们通过将HCl加入贮有TFE的压力容器中解决了TFE在运输过程中的爆炸性问题，TFE和HCl的比例大约是33％(mol)的TFE和67％(mol)的HCl。该混合物形成恒沸物，这样当TFE蒸发时，HCl也以差不多同样的比例蒸发。在没有空气时，蒸气状态下HCl和TFE同时存在使TFE不可燃，因而不爆炸。当该溶液解决了TFE爆炸危险这一问题时，引入另外两方面的问题，当TFE要用于聚合成聚四氟乙烯或其它聚合物时必须除去TFE中存在的大量HCl，以及在意外泄露事件中HCl的毒性问题。对于三氟三氯乙烷或全氟烷烃分别与液体四氟乙烯混合用于安全贮存时也存在这种处理问题，除非所述三氟三氯乙烷或全氟烷烃是具体使用时所需的成份或载体溶剂，分别在日本Kokai45-39082(12,9,1970)和57-48096(10,14,1982)专利中公开。美国专利4,365,102公开TFE和CO2的气体混合物加热到950—1500℃以便制得CF4和C2F6。CO2作为TFE的稀释剂减少由于TFE在反应温度下分解(CO2分子浓度浓度大于20％mol％)的爆炸机会，并起到吸热作用调解因化学反应放热引起的温度升高。美国专利3,873,630公开了TFE/CO2(8-70％摩尔CO2)气体混合物在700-900℃时在约一个大气压下的热分解，制得六氟丙烯。它也公开了在约一大气压下为使TFE不爆炸，加入热解炉的气体进料中CO2加入量须大于8％(mol)，及在与大气连通情况下TFE/CO2混合气体不燃烧，气体进料中CO2加入量须大于60％(mol)。Asahi Garasu Kenkyu Hokoku 38 No.1115-22(1988)题为“稀释气体对TFE歧化反应的抑制作用。”公开了在引发压力为157-228磅/英寸2(1080-1569KPa)下，TFE和各种气体稀释剂包括惰性气体，特别是N2和CO2混合经过一小段时间，没有公开温度，然后点燃该混合物。结果是在气体稀释剂浓度较低时(15％摩尔CO2)，混合物爆炸，在较高浓度时(18％摩尔CO2)，混合物不爆炸。专利技术概述本专利技术提供单相的THF和CO2液体混合物。THF和CO2在整个可能的组成比例范围内相互完全混溶。本专利技术也提供加压下液体混合物的密封体。该密封体简单地称为容器，比如用于贮存或运输。如美国专利4,861,845中描述的一样，与TFE混合的CO2可以随后作为TFE聚合反应的介质，也可作为与TFE有关的化学反应的稀释剂或散热剂。TFE/CO2液体混合物装置作为一种安全处理TFE的方式，比如TFE的贮存和运输设备将在本文详细描述。在此应用中，当需要从容器中回收纯净的TFE时，通过传统的洗气工艺或膜分离工艺或者将二者结合可以容易地将CO2从TFE中分离出来，回到大气中，没有废物处理问题。详细说明当TFE在-75.6℃沸腾时，CO2在-78.5℃升华，在-56.6℃有一个三相点。在CO2和TFE是液态的情况下，令人惊奇的是，在全部组成范围内，如1-99％(mol)的CO2和99-1％(mol)的TFE，液态CO2和TFE在液体状态下互溶。在容器里贮存或运输液态TFE/CO2混合物大多数应用中，当容器暴露在例如-55℃—+55℃的常规温度范围内时，该容器因容器内TFE和CO2从液体混合物中蒸发而产生内压。当暴露在如上文所述的危险环境里时，液态CO2的存在能提供足够量的CO2蒸气防止TFE的爆炸。意外的是，TFE和CO2几乎以相同的速度从TFE/CO2液体混合物中蒸发，使得液体组成的变化及随之的蒸气的组成变化比想象的小得多。这意味着容器里的液体在蒸发的情况下，即在运输过程中出现事故，容器里的蒸气泄露，CO2随TFE从液体混合物中蒸发，抑制了THF蒸气的爆炸性。意想不到的是CO2挥发性大约比TFE高两倍，比如在-35℃时为2∶1，在15℃时为1.9∶1。如果CO2/TFE液体混合物中各组分按它们各自的挥发性挥发，首先蒸发掉更多易挥发的CO2，留下富含TFE的液体，该液体挥发的蒸气易于爆炸。而实际情况是，当液体挥发时蒸气中CO2的浓度基本保持恒定。它具有恒沸混合物的特性。只是这种现象发生在TFE/CO2整个液体混合物组成范围内和处理该液体混合物时的温度和压力下。尽管TFE和CO2蒸气的分压相互十分不同，但它们在容器里形成容器内的总蒸气压。当容器泄露时，随着越来越多的液体混合物蒸发，蒸气的组成基本恒定，这能便利地通过测量容器内的蒸气压来测定。在本专利技术中，当TFE/CO2液体混合物从容器里蒸发时，容器里发生的微小蒸气压的变化表征了该液体混合物具有类恒沸物的行为。比如，当该起始液体混合物蒸发掉50％(wt)，甚至80％(wt)时，蒸气压的变化不到原蒸气压(泄露前)的10％。本专利技术通过将CO2和TFE压缩成液体，然后将液体TFE按所需比例混合到液体CO2中来实施。最好，先将CO2液化，然后TFE在该液体中凝结形成混合物.在另一实施方案中，压缩的TFE和CO2气体混合在一起，毋需搅拌，通过降低温度形成液体混合物。液体混合物一经形成，然后将其装入预先除掉空气(氧气)的容器里。在装入液体混合物时的温度下，比如，在-50℃装入容器里的液体混合物的量通常不充满容器，以限制内压在温度超过临界温度时升高，CO2和TFE的临界温度分别为31℃和32.8℃。当液体混合物装入容器后，容器里蒸气空间很快因由液体里蒸发来的TFE和CO2蒸气而快速饱和。容器内液体混合物温度的增加促使更多的液体转变成气体状态，由此使压力增加。在运输过程中，世界范围内容器所处的最高环境温度一般约为55℃，但在大多数地区，最高温度约为46℃。容器的未充填量依赖于容器本身，比如容器是否有制冷装置，是为就地贮存还是运输。一方面，联邦法规指令在运输时容器不得充满，让容器里留下蒸气空间。这就将运输期间，当液体温度高于它的临界温度时，压力的升高减至最小。另一方面，制冷容器仅仅为贮存，通常纵距更大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·范布雷默，M·B·希夫莱特，横关昭道，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：