ВУЗ:
Составители:
Органические соединения, в которых при одном (или при нескольких) атоме углерода имеется по одному атому фтора,
обычно нестойки и легко разлагаются с отщеплением фтористого водорода; если к одному и тому же атому углерода при-
соединены два и более атомов фтора, вещество становится значительно более стойким.
Полностью замещенные насыщенные перфторуглероды (перфторпарафины) обладают исключительно высокой терми-
ческой и химической стойкостью. Большинство этих соединений выдерживает нагревание до 400 – 500 °С без разложения
даже в присутствии многих катализаторов; только при температуре красного каления (~ 1000 °С) происходит расщепление
молекулы на углерод и перфторметан CF
4
, а перфторметан начинает разлагаться лишь при температуре электрической дуги
(~ 3000 °С). Перфторуглероды очень стойки к действию минеральных кислот (азотной, серной, хромовой) и растворов пер-
манганата. Разбавленные и концентрированные щелочи при температурах до 100 °С не действуют на перфторуглероды, их
разрушает только концентрированная щелочь при высокой температуре.
Перфторолефины, у которых связи С–F так же прочны, как и у перфторпарафинов, сохраняют в то же время свойства
соединений с двойными связями, т.е. способны к реакциям присоединения. Они легко присоединяют бром, образуя бесцвет-
ные дибромиды, реагируют с серной кислотой с образованием алкилсерных кислот; подобно исходным углеводородам, мо-
гут полимеризоваться и т.д. Ассортимент перфторуглеродов непрерывно расширяется.
Технология процесса. В промышленности существует несколько способов фторирования.
Каталитическое фторирование осуществляют в аппарате с медной стружкой, покрытой слоем серебра: в аппарат по-
дают фтор и углеводород, разбавленные азотом. Роль меди обусловлена ее высокой теплопроводностью и состоит в аккуму-
лировании выделяющегося тепла. Серебро, видимо, переходит под действием фтора в AgF
2
, который достаточно мягко фто-
рирует углеводород:
2Ag + F
2
2AgF,
2AgF + F
2
2AgF
2,
C
7
H
16
+ 32AgF
2
C
7
F
16
+ 32AgF + 16HF и т.д.
Однако происходит и прямое взаимодействие последнего с фтором, вследствие чего выход целевого продукта относи-
тельно мал: от 40 до 80 – 90 %.
Технологическая схема процесса каталитического фторирования углеводородов в паровой фазе на медной посеребрен-
ной насадке изображена на рис. 22.
Рис. 22. Схема каталитического фторирования углеводородов:
1 – испаритель; 2 – реактор; 3 – адсорбер; 4, 6 – конденсаторы; 5, 7 – сепараторы
Азот, барботируя в испарителе 1 через слой жидкого углеводорода, насыщается его парами, и пapoгазовая смесь посту-
пает в реактор 2. Постоянство состава и объемной скорости парогазовой смеси имеет большое значение для нормального
протекания реакции. Поэтому количество подаваемого азота, уровень и температура жидкого углеводорода в испарителе и
давление в системе регулируются автоматическими приборами.
Реактор представляет собой обогреваемый электрическим током вертикальный конусообразный аппарат, изготовляе-
мый из латуни, никеля, монель-металла или даже из стали. Реактор целиком заполнен измельченной медной стружкой, на
которую нанесена тонкая пленка металлического серебра. Вместо стружки можно использовать медную сетку, проволоку,
ленту или дробь. Насадка является реакционной поверхностью, а также служит для отвода тепла. До начала процесса фтори-
рования через насадку пропускают фтор для превращения металлического серебра в AgF
2
.
Подаваемый в реактор фтор разбавляют азотом (объемное отношение N
2
: F
2
= 2 : 1). Реакцию фторирования проводят
при 200 – 325 °С; в начальный период процесса насадка нагревается электрическим током; при установившемся режиме
процесс протекает аутотермически – требуемая температура поддерживается за счет тепла, выделяющегося при экзотерми-
ческой реакции. Чтобы уменьшить образование не полностью фторированных соединений, реакцию проводят при неболь-
шом избытке фтора против теоретически требуемого количества. При смешении фтора и паров углеводорода в токе азота и
пропускании смеси через металлическую пористую насадку, обладающую высокой теплопроводностью, достигается быст-
рый отвод тепла из сферы реакции, благодаря чему реакция протекает плавно и спокойно.
Продукты реакции по выходе из реактора 2 проходят через адсорбер 3, заполненный шариками фторида натрия, который
полностью адсорбирует фтористый водород. Фракционная конденсация продуктов реакции производится в конденсаторах 4
и 6, охлаждаемых соответственно водой и жидким воздухом. Перфторуглероды, отделяющиеся в сепараторах 5 и 7, тща-
тельно разгоняют на индивидуальные продукты в ректификационных колоннах (на схеме не показаны).
В табл. 2 приведены примерные результаты каталитического фторирования некоторых органических соединений.
Углеводород
Отходящие
газы
Пар
N
2
N
2
N
2
F
2
Перфторуглероды
1
2
3
4
5
6
7
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
- …
- следующая ›
- последняя »
