一种聚四氟乙烯热裂解制备四氟乙烯的方法技术

本发明专利技术涉及一种聚四氟乙烯热裂解制备四氟乙烯的方法，所述热裂解在温度４００℃～９００℃、真空度１０～１０１ｋＰａ的裂解釜中进行，特别是，在进行所述热裂解反应之前，将作为原料的聚四氟乙烯与固体颗粒按质量比１∶０．１～５混合均匀。选用一定量的固体颗粒与聚四氟乙烯混合，固体颗粒在聚四氟乙烯中相当于一个个小的加热器，可有效地促进颗粒间的热量传递，显著地提高传热效果；同时，固体颗粒还可以吸附少量聚四氟乙烯热裂解产生的二氟卡宾，有效地避免过多二氟卡宾的碰撞而引起副反应，避免毒副产物八氟异丁烯的生成，提高产物纯度。另外，本发明专利技术安全、简单、生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以聚四氟乙烯为原料制备四氟乙烯的方法。
技术介绍
四氟乙烯(TFE),无色无臭气体，熔点-142.5'C,沸点-76.3'C，是合成 聚四氟乙烯树脂的重要单体，也是合成其它氟塑料、氟橡胶、全氟丙烯的单体， 在氟表面活性剂、精细化工及医药上均有着广泛的应用。目前，国内外四氟乙烯的制备主要以二氟一氯甲烷(F22)为原料在高温 下热解反应制得，具体有空管裂解和水蒸气稀释裂解两种方法。二氟一氯甲垸 可由氯仿制得的，具有原料易得的优势，但是这种工艺较繁琐。美国专利 US3832411报道了使用405X: 760"的高温蒸汽加热聚四氟乙烯，并作为产 物四氟乙烯的载气，得到纯度90。/。左右的四氟乙烯，由于产物纯度较低而必 须进行分离。专利CN1398839采用单独 一根镍合金管作为产生过热蒸汽的热 源来加热聚四氟乙烯，镍合金管的加热电极用导电性与散热性较佳的金属制成 较大面积，来延长镍合金管的使用寿命，但是设备成本较高。专利号为 ZL96193012.8的中国专利技术专利将金属氟化物和碳加入到 一个等离子火焰中， 以形成一种气体混合物，然后将之急冷得到四氟乙烯。等离子火焰可以从非反 应性气体或者其中的一种原料形成，但反应条件较髙，不利于推广应用。 US5432259通过蒸汽带入流化的聚四氟乙烯颗粒，并将之加热裂解，得到了 85。/。左右的四氟乙烯，但由于使用了大量蒸汽，产物需要后处理分离。公开号 为US2006/0020106的美国专利申请釆用旋转炉为裂解反应器，通过加热蒸汽 来加热聚四氟乙烯并使其裂解，四氟乙烯的最髙含量为67%，设备制作上比 较复杂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种聚四氟 乙烯高温热裂解制备四氟乙烯的方法，该方法简单、传热效果好，所得四氟乙 烯纯度高。为解决以上技术问题，本专利技术采取如下技术方案，所述热裂解在温度400'C 3900'C、真空度10 101kPa的裂解釜中进行，特别是，在进行所述热裂解反应 之前，将作为原料的聚四氟乙烯与固体颗粒按质量比1:0.1 5混合均匀。本专利技术采用的固体颗粒具有较髙的熔点UOO'C以上)和热导率(大于 40W/(m2 ，K)),颗粒大小在2.5 500目之间。固体颗粒优选金属、金属氧化物 及沙子的一种或者它们的混合物，其中金属可以是铜、铁、镁、铝、金、银、 铂、镍中的一种或多种的合金，金属氧化物可以是指氧化铜、氧化铁、氧化镁、 氧化铝、氧化银、氧化钙、氧化锰、氧化锌及氧化镍中的一种或多种。当固体 颗粒为金属氧化物或者沙子时，可以吸收裂解过程中产生的少量氟化氢(HF)， 防止四氟乙烯存在于酸性条件。聚四氟乙烯与固体颗粒的质量比优选为1:0.1~2。聚四氟乙烯的热裂解在 高温下进行，优选的温度为500'C 800'C之间。加热方式可以是电加热、蒸汽 间接加热或者远红外加热。所述的热裂解优选在真空度80 101kPa下进行，可以有效地避免热解产物 的积聚而引起的副反应。常压下四氟乙烯的沸点为-76iC,在真空条件下更低。采用液氮冷凝收集裂 解产物可提高四氟乙烯收率。对于聚四氟乙烯原料的选择，可以是纯净的聚四氟乙烯，也可以是废旧的 聚四氟乙烯，形态为颗粒或者粉末。以废旧的聚四氟乙烯为原料，有利于废旧 聚四氟乙烯的回收和利用以及降低生产成本。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点选用一定量的固体颗粒与聚四氟乙烯混合，固体颗粒在聚四氟乙烯中相当 于一个个小的加热器，可有效地促进颗粒间的热量传递，显著地提高传热效果； 同时，固体颗粒还可以吸附少量聚四氟乙烯热裂解产生的二氟卡宾，有效避免 过多二氟卡宾的碰撞而引起副反应，抑制毒副产物八氟异丁烯的生成，提高产 物纯度。另外，本专利技术安全、简单、生产成本低。具体实施例方式下面对本专利技术的具体实施方式进行说明，但不限于这些实施例。实施例1将3kg聚四氟乙烯粉末与1.5kg铜粉混合均匀，加入10L不锈钢裂解反应 釜中，密封后抽真空并用氮气置换，至釜内氧含量小于20ppm，然后抽真空至-101kPa。升温至550'C开始裂解，液氮冷凝收集产物。当釜内压力不再变 化，结束反应，时间为1.8h,色谱分析测得四氟乙烯质量百分含量95.3%， 未检测到八氟异丁烯。实施例2将3kg聚四氟乙烯粉末与1.5kg氧化铝混合均匀，加入IOL不锈钢裂解反 应釜中，密封后抽真空并用氮气置换，至釜内氧含量小于20ppm,然后抽真 空至-80kPa。升温至550'C开始裂解，液氮冷凝收集产物。当釜内压力不再变 化，结束反应，时间为2.0h,色谱分析测得四氟乙烯质量百分含量为90.7%, 未检测到八氟异丁烯。实施例3将3kg聚四氟乙烯粉末与0.3kg铁镍合金粉混合均匀，加入IOL不锈钢裂 解反应釜中，密封后抽真空并用氮气置换，至釜内氧含量小于20ppm，然后 抽真空至-80kPa。升温至550'C开始裂解，冷凝收集产物。当釜内压力不再变 化，结束反应，时间为2.2h，色谱分析测得四氟乙烯质量百分含量为89.2%, 未检测到八氟异丁烯。实施例4将3kg聚四氟乙烯粉末与1.5kg的氧化铜、氧化钙混合均匀，加入10L不 锈钢裂解反应釜中，密封后抽真空并用氮气置换，至釜内氧含量小于20ppm, 然后抽真空至-101kPa。升温至8001C开始裂解，液氮冷凝收集产物。当釜内 压力不再变化，结束反应，时间为1.5h,色谱分析测得四氟乙烯98.8%，未 检测到八氟异丁烯。实施例5将3kg聚四氟乙烯粉末与6kg细沙混合均匀，加入10L不锈钢裂解反应 釜中，密封后抽真空并用氮气置换，至釜内氧含量小于20ppm，然后抽真空 至-101kPa。升温至800C开始裂解，液氮冷凝收集产物。当釜内压力不再变 化，结束反应，时间为0.7h，色谱分析测得四氟乙烯含量为98.3%，未检测到 八氟异丁烯。实施例6将3kg聚四氟乙烯粉末与1.5kg的铝、氧化锌和沙子的混合物混合均匀， 加入10L不锈钢裂解反应釜中，密封后抽真空并用氮气置换，至釜内氧含量 小于20ppm，然后抽真空至-101kPa。升温至800'C开始裂解，液氮冷凝收集 产物。当釜内压力不再变化，结束反应，时间为1.6h，色谱分析测得四氟乙 烯98.9%,未检测到八氟异丁烯。对比例将3kg聚四氟乙烯粉末加入10L不锈钢裂解反应釜中，密封后抽真空并 用氮气置换，至釜内氧含量小于20ppm,然后抽真空至-101kPa。升温至550 'C开始裂解，冷凝收集产物。当釜内压力不再变化，结束反应，时间为2.5h， 色谱分析测得TFE 80.8%,含微量八氟异丁烯。从实施例1 6及对比例可以看出，将聚四氟乙烯与一定量的固体颗粒混 合后再进行热裂解反应，能够提高产物四氟乙烯的纯度和避免毒副产物八氟异 丁烯的生成。另外，本专利技术为间歇反应，操作简单而安全，生产成本较低。权利要求1、，所述热裂解在温度400℃～900℃、真空度10～101kPa的裂解釜中进行，其特征在于在进行所述热裂解反应之前，将作为原料的聚四氟乙烯与固体颗粒按质量比1∶0.1～5混合均匀。2、 根据权利要求1所述的，其 特征在于所述固体颗粒熔点在400'C以上，热导率大于40W/(m2 K)。3、 根据权本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚四氟乙烯热裂解制备四氟乙烯的方法，所述热裂解在温度４００℃～９００℃、真空度１０～１０１ｋＰａ的裂解釜中进行，其特征在于：在进行所述热裂解反应之前，将作为原料的聚四氟乙烯与固体颗粒按质量比１∶０．１～５混合均匀。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡开达，吴克安，梁成锋，郭艳红，
申请(专利权)人：中化国际苏州新材料研发有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]