JPS6035172B2 - Hydrogen fluoride removal from gas mixtures by absorption on alkaline earth metal fluorides - Google Patents
Hydrogen fluoride removal from gas mixtures by absorption on alkaline earth metal fluoridesInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガス混合物の重量を基に約20%までのふつ
化水素(HF)とそして、アルカリ士類金属ふつ化物に
対し不活性な他のガスとを含有するガス混合物から、水
の不在でHFを除去することに係る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides hydrogen fluoride (HF) containing up to about 20% by weight of the gas mixture and other gases that are inert to alkali metal fluorides. It concerns the removal of HF from gas mixtures in the absence of water.
ガス混合物は、水の不在下粒状無水アルカリ土類金属塩
化物との接触関係で通される。好ましくは、この無水ア
ルカリ士類金属塩化物と、含有する少割合のHFを除い
ては該塩化物に対し不活性な乾燥ガス混合物とを接触さ
せることによって、無水アルカリ土類金属塩化物はふつ
素化される。別法として、少くとも多劉合のHFを含有
する乾燥ガス又は乾燥ふつ素ガスを使用することによっ
て、本発明方法に用いられる粒状無水アルカリ士類金属
ふつ化物が得られうる。HFガスが、特定された無水ア
ルカリ士類金属ふっ化水素の吸収容量までおよぶ量で吸
収された後、ガス混合物の流れと停止し又は稀路転換す
る。The gas mixture is passed in contact with the granular anhydrous alkaline earth metal chloride in the absence of water. Preferably, the anhydrous alkaline earth metal chloride is purified by contacting the anhydrous alkaline earth metal chloride with a dry gas mixture that is inert to the chloride except for a small proportion of HF. Be stripped down. Alternatively, the granular anhydrous alkali metal fluoride used in the process of the invention can be obtained by using a dry gas or dry fluorine gas containing at least a large amount of HF. After the HF gas has been absorbed in an amount up to the absorption capacity of the specified anhydrous alkali metal hydrogen fluoride, the flow of the gas mixture is stopped or diverted.
吸収されたHFは、好ましくは加熱による脱着によって
アルカリ±類金属ふつ化物から取除く。しかして、再生
されたアルカリ土類金属ふつ化物は再びHF除去プロセ
スで使用される。水性液以外の液体は、それが吸収材の
表面積の有意量をおおうに十分な量でプロセス容器に集
まらない限りガス混合物中に許容されうる。本明細書中
で用語「吸収」を用いるとき、それは、吸収のみならず
吸着および化学吸着をも包含する。The absorbed HF is removed from the alkali metal fluoride, preferably by thermal desorption. The regenerated alkaline earth metal fluoride is then used again in the HF removal process. Liquids other than aqueous liquids may be tolerated in the gas mixture as long as they do not collect in the process vessel in sufficient quantities to cover a significant amount of the surface area of the absorbent material. When the term "absorption" is used herein, it encompasses not only absorption but also adsorption and chemisorption.
本発明に使用されるアルカリ士頚金属化合物は、カルシ
ウム、バリウム又はストロンチウムの塩化物およびふつ
化物であって且つ無水形である。The alkali metal compounds used in the present invention are chlorides and fluorides of calcium, barium or strontium, and are in anhydrous form.
カルシウムは好ましいアルカリ士類金属であり、しかし
て本発明を更に例証するのに以下主としてカルシウムを
使用する。アルカリ士類金属塩化物の無水形は、その水
和水を、水和水の除去に通した温度で乾燥することによ
り論調される。本発明に包含されるガス混合物は、該混
合物の重量を基に約20%までの星のHFとそして、ア
ルカリ士類金属ふつ化物に対し不活性な他のガスとを含
有するが、斯かるガス混合物としては、例えば、種々の
製造プロセスから得られるHF、塩化水素(HCで)お
よび揮発性有機ガスの混合物:HFとHCその混合物に
して他のガスを実質上含まない混合物;他の不活性ガス
を含有し又は含有しないHFとふつ素のガス混合物;痕
跡のHFを含有する乾燥空気;石油ァルキル化プロセス
からの、無水HFを含む廃ガス;アルミニウム金属工業
および窯業における、痕跡のHrを含有する廃ガス等が
挙げられる。本発明の方法は、ふつ素化された炭化水素
を合成する際副生物として遭遇されるHF汚染された塩
化水素ガススを処理するのに特に有用である。Calcium is the preferred alkali metal and will therefore be used primarily below to further illustrate the invention. The anhydrous form of the alkali metal chloride is prepared by drying its water of hydration at a temperature that leads to removal of the water of hydration. The gas mixtures encompassed by the present invention contain up to about 20% by weight of the mixture of star HF and other gases that are inert to alkali metal fluorides, but such Gas mixtures include, for example, mixtures of HF, hydrogen chloride (in HC) and volatile organic gases obtained from various production processes: HF and HC mixtures thereof substantially free of other gases; Gas mixtures of HF and fluorine with or without active gases; dry air containing traces of HF; waste gases containing anhydrous HF from petroleum alkylation processes; Examples include the contained waste gas. The method of the present invention is particularly useful for treating HF-contaminated hydrogen chloride gases encountered as a by-product in the synthesis of fluorinated hydrocarbons.
更に特定するならば、CC夕4 ,CHC夕3 ,CH
3CCそ3 およびCCそ2 =CC夕2 の如き塩素
化炭化水素のHFによるふっ素化を包含するふつ素化炭
化水素(これにはCCそ3F、CCそ2F2、CC〆F
3、CHC〆2F、CHCクF2、CHF3、CH3C
CそF2、CH3CC夕2F、CH3CF3、CC〆2
FCC〆F2、CCそF2CC〆F2等が包含され、そ
してこれら製品は冷媒、発泡剤およびエアゾール噴射剤
として有用)の工業的な製造方法では、ふっ化水素を変
動量でしかし有意な割合で含有する大量の塩化水素が副
生物として得られる。そして、この塩化水素創生物は、
明らかに経済上の理由と生態学上の理由から廃棄するこ
とはできない。しかしながら、この汚染された塩化水素
は、HFの存在を許容しない、例えば、オキシクロリネ
ーション、食品加工、鋼の酸洗いおよび、電解塩素製造
で用いられるブラィン処理の如き工業的用途で使用でき
るように精製しなければならない。F.R.ローダミル
ク(山wdermilk)の米国特許第3140916
号には、HF汚染物を除去するための一つの方法が示唆
されている。To be more specific, CC 4, CHC 3, CH
Fluorinated hydrocarbons include HF fluorination of chlorinated hydrocarbons such as 3CCSO3 and CCSO2 = CCSO2 (this includes CCSO3F, CCSO2F2, CC〆F
3.CHC〆2F,CHC〆F2,CHF3,CH3C
Cso F2, CH3CC evening 2F, CH3CF3, CC〆2
Industrial methods of manufacturing FCC〆F2, CC〆F2, CC〆F2, CC〆F2, etc., and these products are useful as refrigerants, blowing agents, and aerosol propellants) contain hydrogen fluoride in varying amounts but in significant proportions. Large amounts of hydrogen chloride are obtained as a by-product. And this hydrogen chloride creation creature is
It cannot be disposed of for obvious economic and ecological reasons. However, this contaminated hydrogen chloride can be used in industrial applications that do not tolerate the presence of HF, such as oxychlorination, food processing, steel pickling, and brine treatments used in electrolytic chlorine production. Must be refined. F. R. U.S. Patent No. 3140916 for Rhodermilk
No. 1, 2003, suggests one method for removing HF contaminants.
そこでは、塩化水素とふつ化水素のガス混合物を塩化カ
ルシウムの水溶液に通し、それによってふつ化水素を溶
液形の塩化カルシウムと反応させて、ふつ化カルシウム
を、炉過回収しうる固体沈澱物として形成している。こ
の多工程水性技術には、HC〆、CaCそ2およびCa
F2を含む水性系の処理問題から生ずるいくつかの重大
な欠点がある。この混合物は非常に腐食性であり、しか
も水中に沈澱せるCaF2(すなわちCaF2−水混合
物)は研摩性スラリーを構成する。しかして、斯かる腐
食性および研摩性の両性質はいずれもプラント装置にき
わめて有害である。ローダミルクはまた、酸化アルミニ
ウムがHC夕からHFを除去するための吸収剤として使
用されている旨記述している。本発明者の1人D.R.
マーチャントは、1973年4月26日付けの米国出願
第354715号に、塩化水素のガス混合物からHF不
純物を簡単に且つ経済的に除去する方法について開示し
ている。There, a gaseous mixture of hydrogen chloride and hydrogen fluoride is passed through an aqueous solution of calcium chloride, thereby causing the hydrogen fluoride to react with the calcium chloride in solution form and converting the calcium fluoride into a solid precipitate that can be recovered by furnace. is forming. This multi-step aqueous technology includes HC〆, CaCso2 and Ca
There are several significant drawbacks resulting from treatment problems of aqueous systems containing F2. This mixture is highly corrosive, and the CaF2 precipitated in the water (ie, the CaF2-water mixture) constitutes an abrasive slurry. Both such corrosive and abrasive properties are therefore highly detrimental to plant equipment. Rodermilk also describes that aluminum oxide has been used as an absorbent to remove HF from HC. One of the inventors, D. R.
Merchant, in U.S. Application No. 354,715, filed April 26, 1973, discloses a simple and economical method for removing HF impurities from hydrogen chloride gas mixtures.
この出願発明は、HFを含有するHCそガスを、実質上
無水の粒状固体塩化カルシウムに接触関係で通す方法に
係わる。しかして、この方法を行った際、CaC〆2の
転化によってその場に得られたふっ化カルシウムが、そ
の重量の50%を若干上回る量までf『を吸収する能力
があることに注目された。その上、このふつ化カルシウ
ムは、先駆物質である塩化カルシウムの大きさ、形、外
観、易流動性および他の取扱い容易性を保持する。W.
L.コルヴイン(Colvin)は、AECリポートK
II17に、硫酸カルシウムの直接ふつ素化によって
製造されるふっ化カルシウムをふつ化水素の吸収剤とし
て使用することを開示している。The present invention relates to a process in which HC gas containing HF is passed in contact with substantially anhydrous granular solid calcium chloride. However, when this method was carried out, it was noted that the calcium fluoride obtained in situ by the conversion of CaC〆2 had the ability to absorb f' up to slightly more than 50% of its weight. . Moreover, the calcium fluoride retains the size, shape, appearance, free-flowing properties, and other handling properties of the precursor calcium chloride. W.
L. Colvin is AEC Report K
II17 discloses the use of calcium fluoride produced by direct fluorination of calcium sulfate as an absorbent for hydrogen fluoride.
しかしながら、彼は、HFのしベル破過点できわめて低
い積載量を観察したにすぎなかった。本発明によるとき
、標準作業下でCaF2上に平均して約20%のHF積
載量が得られる。同じく、コルヴインは、彼の吸収剤に
ついて129淋/gという表面積を報告している。この
ふつ化カルシウムが本発明で使用されるとき、それは約
12〜17の/gの表面積を有する。斯くして、本発明
の方法は、相当低い表面積を以て吸収剤単位重量当り従
来技術よりも多量のIJFを除去するという自明でない
しかして予期されない結果をもたらす。実験室試験では
、天然産出のふつ化カルシウムが有意量のHFを吸収す
る能力を有さないことが示された。However, he only observed a very low payload at the HF breakthrough point. According to the invention, an average HF loading of about 20% on CaF2 is obtained under standard operating conditions. Similarly, Corvin reports a surface area of 129 g/g for his absorbent. When this calcium fluoride is used in the present invention, it has a surface area of about 12-17/g. Thus, the method of the present invention has the unobvious but unexpected result of removing more IJF per unit weight of absorbent than the prior art with a significantly lower surface area. Laboratory tests have shown that naturally occurring calcium fluoride does not have the ability to absorb significant amounts of HF.
天然産出のふつ化カルシウムが破過点前日Fをおよそ5
〜6重量%しか吸収できなかったのに対し、塩化カルシ
ウムとHFとの反応から製造されたふつ化カルシウムは
、同じ流れ、温度および圧力条件下で、破過点前約2の
重量%のHFを吸収することができる。用語「破過点(
breakthrough)」を本明細書中で使用する
とき、それは次の如く説明される。Naturally occurring calcium fluoride has a breakthrough point of F of approximately 5
Calcium fluoride produced from the reaction of calcium chloride with HF could only absorb ~2% by weight of HF before breakthrough under the same flow, temperature and pressure conditions. can be absorbed. The term “breakthrough point (
When "breakthrough" is used herein, it is explained as follows.
すなわち、HFが、該HFを含有するガスを吸収媒体に
通すことによって吸収されているとき、出口のガス中の
HF濃度は、低い流量では概ねかなり一様であり、或は
増加しつつある。That is, when HF is being absorbed by passing the HF-containing gas through an absorption medium, the HF concentration in the outlet gas is generally fairly uniform or increasing at low flow rates.
出口のガス中のHF濃度が(先の流量に比べ)高い流量
で増加し始めたときに、既に「破過点」に達している。
水の不在下無水塩化カルシウム(CaC夕2)層「に、
該CaCそ2がCaF2に転化するまで(これは固形分
の分析によって決定される)無水のHFを通すことによ
って製造せるふつ化カルシウム(CaF2)の表面積お
よび該ふつ化カルシウム上でのHF吸収に関して測定を
行った。The "breakthrough point" has already been reached when the HF concentration in the outlet gas begins to increase at a high flow rate (compared to the previous flow rate).
In the absence of water anhydrous calcium chloride (CaC) layer
Regarding the surface area of calcium fluoride (CaF2) prepared by passing anhydrous HF through it until the CaC2 is converted to CaF2 (this is determined by solids content analysis) and the HF absorption on the calcium fluoride. Measurements were taken.
その結果を下記表1に要約する。なお、吸収されたHF
は加熱とエアーパージによって脱着した。表1
* アメリカン・ケミカル・ソサイエテイーズBETメ
ソド〔ブルナウア(Br肌auer)、エメツト(Em
met)およびテラー(Teller)〕によって測定
。The results are summarized in Table 1 below. In addition, the absorbed HF
was desorbed by heating and air purge. Table 1 * American Chemical Society BET method [Brunauer (Brhada auer), Emmett (Em
Met) and Teller].
これらの結果は、化合物CaCぐ2 をHFと反応させ
たCaF2を形成させたときに該化合物が物理的構造に
著しい変化をきたしたことを示している。These results indicate that the compound CaC2 underwent a significant change in physical structure when it was reacted with HF to form CaF2.
また、試料mとして天然蛍石CaF2が示されているが
、その表面積はCcC夕2のそれとほぼ同じ程度である
。それは、試料1および試料ロと同じ条件下でわずか1
0%のHFしか吸収しなかった。上述の如く製造せる「
合成」ふつ化カルシウムによって吸収されたHFは適当
な加熱手段により脱離され得、またこのようにして再生
されたCaF2は、ガス混合物中に存在する別のHFを
吸収する媒体として再び役立つ。Natural fluorite CaF2 is shown as sample m, and its surface area is approximately the same as that of CcC2. It is only 1 under the same conditions as sample 1 and sample LO.
Only 0% HF was absorbed. It can be manufactured as described above.
The HF absorbed by the synthetic calcium fluoride can be desorbed by suitable heating means, and the CaF2 thus regenerated serves again as a medium for absorbing further HF present in the gas mixture.
HFを除去すべ〈本発明に従って処理されるHF含有ガ
ス混合物は、該混合物の全重量を基に0.3〜約20重
量%のHFを含有しうる。しかしながら、本発明で具体
化される再生−再循環系は、適度に大量の例えば0.5
〜約6.の重量%のHFを含有する混合物に特に適して
いる。本方法の更に有用な適用では、1種又は2種以上
の揮発性ハロゲン化炭化水素すなわちクロロフルオロ炭
化水素、クロロ炭化水素およびフルオロ炭化水素例えば
CC〆4 、CC夕3F、CC夕2F2、CCそF3、
CHCそ2F、CHCそF2、CHF3、CHCそ3
、CH3CCそF2、CH3CCそ2F、CCそ2FC
CとF2、CCそF2CCクF2、CC〆2CCそ2
および類似物が、HF含有塩化水素ガス混合物との混合
態様で、該ガス混合物の全軍量を基に約70重量%まで
好ましくは約6の重量%まで存在しうる。斯かる揮発性
ハロゲン化炭化水素はHF吸収を妨げず、またCaF2
と接触しても認めうる変化を示さない。HCそ製品と斯
かる有機成分との分離は「無水のHC〆ガスを得るとき
は蒸留によって、またHCその水溶液を得るときは水に
吸収させることによって成就されうる。後者の方法にお
いて、水性酸に吸収された少量の有機物質は、空気若し
くは他のガスの吹込みにより又は活性炭若しくはモレキ
ュラーシーブ上での吸収により容易に除去することがで
きる。本発明方法の実施に際し使用される吸収塔には先
ず、既述の如く実質上無水の塩化カルシウムから製造せ
る適当な粒状CaF2層が装入されうるが、好ましい具
体例では無水のCaCそ2が装填される。HF Must Be Removed The HF-containing gas mixture treated in accordance with the present invention may contain from 0.3 to about 20% by weight HF, based on the total weight of the mixture. However, the regeneration-recirculation system embodied in the present invention is suitable for use with moderately large amounts of e.g.
~about 6. It is particularly suitable for mixtures containing % by weight of HF. In a further useful application of the method, one or more volatile halogenated hydrocarbons, ie chlorofluorohydrocarbons, chlorohydrocarbons and fluorohydrocarbons, such as CC4, CC3F, CC2F2, CC etc. F3,
CHC So2F, CHC SoF2, CHF3, CHC So3
, CH3CC SoF2, CH3CC So2F, CC So2FC
C and F2, CC so F2 CC Ku F2, CC〆2CC so2
and the like may be present in admixture with the HF-containing hydrogen chloride gas mixture up to about 70% by weight, preferably up to about 6% by weight, based on the total amount of the gas mixture. Such volatile halogenated hydrocarbons do not interfere with HF absorption, and CaF2
No appreciable change occurs upon contact with. Separation of the HC product from such organic components can be accomplished by distillation to obtain anhydrous HC gas or by absorption in water to obtain an aqueous solution of HC. Small amounts of organic substances absorbed in the can be easily removed by blowing air or other gases or by absorption over activated carbon or molecular sieves.The absorption columns used in carrying out the process of the invention include First, a layer of suitable granular CaF2 made from substantially anhydrous calcium chloride as previously described may be charged, but in a preferred embodiment an anhydrous CaC layer is charged.
この場合、装填されたCaC〆2は、このものに接触す
る形でHF含有HCそガスの供給流れが通されたとき通
常CaF2に転化する。この粒状ふつ化カルシウムは、
粉末大のものからグラニュールないしべレツト大のもの
であることができる。すなわち、該ふつ化カルシウムは
、0.025〜0.375in(0.0625〜0.9
37肌)という広い範囲にわたる平均粒度を有しうる。
しかしながら、好ましい具体例では、ふつ化カルシウム
は、例えば約0.25〜約0.375in(0.062
5〜0.937肌)の粒度を有するべレツト形である。
塩化水素ガス混合物と粒状CaF2とが接触する温度は
約600F(15.500)〜約1300F(54.5
qo)好ましくは約700F(2ro)〜1150F(
4500)の範囲でありうる。In this case, the loaded CaC2 is usually converted to CaF2 when a feed stream of HF-containing HC gas is passed in contact with it. This granular calcium fluoride is
It can be from the size of a powder to the size of granules or stamens. That is, the calcium fluoride
They can have average particle sizes over a wide range (37 skins).
However, in preferred embodiments, the calcium fluoride is
It is pellet-shaped with a particle size of 5 to 0.937 mm).
The temperature at which the hydrogen chloride gas mixture and particulate CaF2 contact is between about 600F (15.500F) and about 1300F (54.5F).
qo) Preferably about 700F (2ro) to 1150F (
4500).
接触温度をガス混合物の霧点より高く保持して、該混合
物中に存在するいかなる有機物をも反応塔内で凝集させ
ないようにすることが望ましい。圧力は、他のプロセス
条件によって本質上大気圧から約250psig(18
気圧)まで変化しうる。系は本質上無水であるので、外
来の構造材料は必要でなく、また吸収塔ならびに補助的
な配管および付帯設備は通常の炭素鋼であることができ
、しかしてその腐食も異常な問題ではない。用語「無水
」を本明細書中で使用するとき、それは、物質が該物質
100万部当り水を1000重量部(ppm)以下好ま
しくは20増重量部(ppm)以下で含有することを意
味する。同様に、用語「水の不在で」というのは、或る
プロセスが、含水量1000ppm以下のガスを以て実
施されることを意味する。本発明によってもたらされる
利益は、作業が簡単で且つ作業コストが低いということ
に加えて、処理量が比較的低いときでさえHFに関する
総吸収率が高いということとである。It is desirable to maintain the contact temperature above the fog point of the gas mixture to prevent any organics present in the mixture from condensing within the reaction column. Pressures range from approximately atmospheric to approximately 250 psig depending on other process conditions.
atmospheric pressure). Because the system is essentially anhydrous, no foreign structural materials are required, and the absorption tower and ancillary piping and appurtenances can be conventional carbon steel, so corrosion is not an unusual problem. . When the term "anhydrous" is used herein, it means that the material contains no more than 1000 parts by weight (ppm), preferably no more than 20 parts by weight (ppm) of water per million parts of the material. . Similarly, the term "in the absence of water" means that a process is carried out with a gas having a water content of 1000 ppm or less. The advantages offered by the invention are simplicity of operation and low operating costs, as well as a high overall absorption rate for HF even at relatively low throughputs.
例えば、HFの初期含量が約18%であるHCそ−有機
ガス混合物を本発明に従って処理した後では、生成ガス
のHF含量は通常0.05重量%以下であるが、この供
給ガスの流量を圧力15psja、温度700Fの標準
条件で測定するとき、それは約1.0〜約100〆bノ
トr/ft2(粒状CaF2)という範囲にわたって変
動しうる。別の云いかたをすれば、HF吸収に関する上
記結果は、HC〆ガス混合物と粒状ふ、つ化カルシウム
との接触時間(これは滞留時間とも呼称される)を約2
0〜約600秒の範囲で変化させても得られるというこ
とである。無論、生成ガスの品質(1印汚染量)は、こ
れらの流量によって或る程度は影響される。粒状のCa
F2層に適当量のHFが吸収されるまで、該層に乾燥ガ
ス混合物を供給し続ける。HFが吸収される量は、最高
で、CaF2の重量の約50%程度でありうる。しかし
ながら、吸収効率における一つの要素が、CaF2固体
に残留する自由表面の量であることは明らかである。そ
れ故、比較的純粋なHCそ製品が所望されるときは、作
業者は、CaF2が最大量のHFを吸収しないうちにH
Cそガスの供給を停止し得、或はガスの供給を新しい塔
にふり向けることができる。然るに、いわゆる「消耗さ
れた(spent)」CaF2固体は、脱着によって、
すなわち該固体から、吸収されたHFをストリッピング
除去することによって再生される。これは、種種の慣用
方法、すなわち、0}吸収塔ないし吸収カラムをおよそ
225〜3500F‘こ外部加熱すること、(2)該カ
ラムを2000F又はそれ以上に加熱し且つその中のC
aF2固体に窒素、空気又は無水HFの如き不活性ガス
を通すこと、或は{3’3500F又はそれ以上に加熱
した不活性ガスを該CaF2固体に通すことのいずれに
よっても好都合に達成される。脱着されたHFは回収さ
れて、ふつ化水素化に使用することができる。「再生さ
れた」CaF2層は冷却後、HF含有ガス混合物を処理
する別のサイクルに用いられ、また、既述の如く、HF
吸収が所望レベルに達した後は再生サイクルが反復され
る。For example, after treating an HC-organic gas mixture with an initial HF content of about 18% according to the present invention, the HF content of the product gas is typically less than 0.05% by weight, but the flow rate of this feed gas is When measured under standard conditions of 15 psja pressure and 700 F. temperature, it can vary over a range of about 1.0 to about 100 kN/ft2 (granular CaF2). Stated another way, the above results for HF absorption indicate that the contact time (also referred to as residence time) between the HC gas mixture and the granular calcium fluoride is approximately 2
This means that it can be obtained even if the time is varied within the range of 0 to about 600 seconds. Of course, the quality of the produced gas (the amount of contamination per mark) is influenced to some extent by these flow rates. Granular Ca
Continue feeding the dry gas mixture to the F2 layer until the appropriate amount of HF has been absorbed into the layer. The amount of HF absorbed can be up to about 50% of the weight of CaF2. However, it is clear that one factor in absorption efficiency is the amount of free surface remaining in the CaF2 solid. Therefore, when a relatively pure HC product is desired, the operator should
The gas supply can be stopped or the gas supply can be redirected to a new column. However, the so-called "spent" CaF2 solids, by desorption,
That is, it is regenerated by stripping off the absorbed HF from the solid. This can be accomplished using a variety of conventional methods: (2) externally heating the absorption column to approximately 225-3500F; (2) heating the column to 2000F or more and reducing the carbon content therein;
This is conveniently accomplished either by passing an inert gas such as nitrogen, air, or anhydrous HF through the aF2 solid, or by passing an inert gas heated to {3'3500 F. or higher] through the CaF2 solid. The desorbed HF can be recovered and used for hydrofluorination. After cooling, the "regenerated" CaF2 layer is used in another cycle of processing the HF-containing gas mixture and, as previously described, is
After absorption reaches the desired level, the regeneration cycle is repeated.
特定のCaF2装填材料が使用されるとき、加熱および
冷却サイクルによるその実際上の物理的分解によって、
完全なサイクルの数は制限される。それ故、系の許容圧
力降下によってサイクル数を制限する。しかして、その
時点で、吸収剤CaF2を、類似の新しい層と又は好ま
しくは実質上無水の粒状CaCそ2 の新しい層と取換
えるべきである。消耗されたCaF2固体(このものは
、物理的分野の故にその良好な物理的性質を既に失って
いるかもしれない)は塔の底部から回収される。これは
日2S04−反応キルン内でふつ化水素酸を製造する原
料として使用されうる。下記の例は、本発明の方法を一
層明らかにし且つ例示するものである。When certain CaF2-loaded materials are used, their actual physical decomposition through heating and cooling cycles
The number of complete cycles is limited. Therefore, the number of cycles is limited by the allowable pressure drop of the system. At that point, the absorbent CaF2 should be replaced with a similar new layer or preferably with a new layer of substantially anhydrous granular CaC2. The depleted CaF2 solids, which may have already lost their good physical properties due to the physical field, are recovered from the bottom of the column. This can be used as a raw material for producing hydrofluoric acid in a reaction kiln. The following examples further clarify and illustrate the method of the invention.
例1
クロロホルムのふっ化水素化プロセスから得られた副生
ガス混合物は、存在するHCその重量を基とする約60
%の有機物〔ハロゲン化炭化水素(主としてCHCそF
2)と少量のCHCそ2F、CHC〆3 およびCHF
3〕および10.3%のふつ化水素を含有する塩化水素
よりなった。Example 1 The by-product gas mixture obtained from the chloroform hydrofluorination process has approximately 60% HC based on the weight of the HC present.
% of organic matter [halogenated hydrocarbons (mainly CHC SOF)
2) and small amounts of CHC So2F, CHC〆3 and CHF
3] and hydrogen chloride containing 10.3% hydrogen fluoride.
粒状のふつ化カルシウムを3.atの深さにまで充填し
たlin蓬鋼カラムに、上記のガス混合物を15psi
aおよび900Fで通した。このときの表面ガス速度は
0.1500.5ft/分範囲であった。これは110
〜33頂砂程度の滞留時間に相当する。CaF2は3/
16in〜1/4jnの粒度を有した。しかして、この
ものは、該粒度範囲の無水CaC夕2と、実質上上記ガ
ス混合物と同じ組成のガス流れとを水の不在で接触させ
るプロセスから得られた。HCクガス混合物のHF含量
か、HCそ含量を基とする10.3%から0.38%に
低下した。3. Granular calcium fluoride. The above gas mixture was charged at 15 psi into a lin steel column packed to a depth of at.
a and 900F. The surface gas velocity at this time was in the range of 0.1500.5 ft/min. This is 110
This corresponds to a residence time of about 33 top sands. CaF2 is 3/
It had a particle size of 16 inches to 1/4 inch. It was thus obtained from a process in which anhydrous CaC particles in the particle size range were contacted with a gas stream of substantially the same composition as the gas mixture described above, in the absence of water. The HF content of the HC gas mixture decreased from 10.3% to 0.38% based on the HC gas content.
これは96.4%のHF除去効率に相当する。CaF2
層に吸収されたHF量が14重量%になるまで、全0.
36ft3量の供給ガスを該層に通した。斯かるカラム
を電熱テープで3500Fに加熱することによって、ふ
つ化カルシウムを再生した。(すなわち、吸収されたH
Fを取除いた)。しかして、再生されたCaF2はその
まま、同じようにして、造量の供給日Cそガス混合物を
処理することができた。例ロ
メチルクロロホルムのふつ化水素化より取得された副生
ガス混合物は、HCその重量を基とする約54%の揮発
性ハロゲン化炭化水素(主にCH3CC〆F2と少量の
CH3CC〆2FおよびCH3CF3)および18%の
HFを含有するHCメからなった。This corresponds to an HF removal efficiency of 96.4%. CaF2
Total 0.5% until the amount of HF absorbed in the layer is 14% by weight.
A 36 ft3 volume of feed gas was passed through the bed. Calcium fluoride was regenerated by heating the column to 3500F with electric heating tape. (i.e. absorbed H
F was removed). Thus, the regenerated CaF2 could be directly used to process the same gas mixture as it was supplied. Example The by-product gas mixture obtained from the hydrofluorination of lomethylchloroform consists of about 54% volatile halogenated hydrocarbons (mainly CH3CC〆F2 and small amounts of CH3CC〆2F and CH3CF3) based on the weight of HC. ) and HC rice containing 18% HF.
本発明で具体化されるときCaF2層を内包せる2jn
蚤鋼カラムに、上記ガス混合物を通した。CaF2は、
上記のガス混合物を粒度1/8in〜1/4in蚤べレ
ットの無水CaCそ2 に通すことによって製造された
。しかして、このCaC〆2が完全にCaF2に転化し
た後で、吸収されたHFを適当な手段よって進出したと
ころ、CaF2はそのまま、吸収剤として再使用できた
。代表的な作業条件は、圧力が2psigで且つ接触温
度が約1000Fであった。系を4回の作業サイクルに
付した。その際、先行例の方法よって、CaF2を各サ
イクル毎に再生した。これらの結果を次表に掲載する。
表 ○
4回目のサイクル終了時に、カラムから、CaF2が易
流動性ないしさらさらした固体として、大きさ、形又は
外観に何ら目立った変化を示すことな〈取出された。2jn that can include two layers of CaF when embodied in the present invention
The above gas mixture was passed through a steel column. CaF2 is
The above gas mixture was made by passing the above gas mixture through anhydrous CaC solution of 1/8 inch to 1/4 inch particle size flea pellets. After this CaC〆2 was completely converted to CaF2, the absorbed HF was released by an appropriate means, and the CaF2 could be reused as it was as an absorbent. Typical operating conditions were a pressure of 2 psig and a contact temperature of about 1000F. The system was subjected to four work cycles. At that time, CaF2 was regenerated in each cycle by the method of the previous example. These results are listed in the table below.
Table o At the end of the fourth cycle, CaF2 was removed from the column as a free-flowing to free-flowing solid without any noticeable change in size, shape or appearance.
例m
4.5ftの粒状CaF2層を有するがt蓬カラムに、
例ロと同様のHCタガス混合物を通した。Example M has 2 layers of granular CaF of 4.5 ft.
The same HC tagas mixture as in Example B was passed through.
このCaF2は、同じく例0と同機のHCでガス混合物
を無水のCaCそ2に、該CaC夕2が完全にCaF2
に転化するまで通し、次いで吸収されたHFを適当な手
段によって迫出して、その後にCaF2が残るようにす
ることによって製造された。作業条件は1000Fおよ
び155psigであった。ガス流れを次FMとした。
しかして、速度は約0.8t/分であり、接触時間は4
50秒であった。本試験では、2サイクル実施し、そし
て1回目のサイクル終了時にはCaF2を再生した。こ
の再生は、カラムを4000F‘こ外部加熱し、且つ3
500Fの熱い窒素パージをCaF2に通して、吸収さ
れたHFを造出すことにより達成された。これらの結果
を次表に要約する:表 m例W
CaF2層が5.5ft長さで内包される6jn怪力ラ
ムを用いて、HF、HC夕、CH3CC〆F2および他
の塩素化フルオロカーボン(少量ずつ)の混合物、或#
けHF、HCそ、CHCクF2および他の塩素化フルオ
ロカーボン(少量ずつ)の混合物に関し一連の吸収実験
を行った。This CaF2 was prepared by converting the gas mixture into anhydrous CaC2 using the same HC as in Example 0, so that the CaC2 was completely converted to CaF2.
CaF2 was produced by passing it through until it was converted to CaF2 and then extruding the absorbed HF by suitable means, leaving CaF2 behind. Operating conditions were 1000F and 155 psig. The gas flow was set to FM.
Therefore, the speed is about 0.8 t/min and the contact time is 4
It was 50 seconds. In this test, two cycles were performed, and CaF2 was regenerated at the end of the first cycle. This regeneration involves externally heating the column to 4000F' and
This was achieved by passing a 500F hot nitrogen purge through the CaF2 to create absorbed HF. These results are summarized in the following table: Table m Example W Using a 6JN power ram containing two layers of CaF in a 5.5 ft length, HF, HC, CH3CC, F2 and other chlorinated fluorocarbons (in small amounts) ), or #
A series of absorption experiments were conducted on mixtures of HF, HC, CHC, and other chlorinated fluorocarbons (in small quantities).
これらの結果を次表に示す。表 Wガスおよび固体のH
F舎量に関する本例データ一は標準分析方法によって得
られた。These results are shown in the table below. Table W gas and solid H
The data in this example regarding the amount of F was obtained by standard analytical methods.
層試料は、層の「コアリング(coring)」によっ
て得られた。例VCaF2層を4.5ftの深さにまで
内包せる2t蓬カラムを用いて、上記例Wに記載のガス
類に関し行った一連の吸収実験の結果を次表に示す。Layer samples were obtained by "coring" the layer. EXAMPLE The following table shows the results of a series of absorption experiments conducted on the gases described in Example W above using a 2 ton column that can contain two layers of VCaF to a depth of 4.5 feet.
全ての吸収試験は、同じCaF2装填物に対して行われ
た。表 V例の
例Vの一連の実験で使用したCaF2の再生を次のよう
にして行った。All absorption tests were performed on the same CaF2 loading. Regeneration of CaF2 used in the series of experiments in Example V of Table V was carried out as follows.
1.2t径カラムの外側を加熱することによって、が径
の層を3500Fに熱した。The diameter bed was heated to 3500F by heating the outside of the 1.2t diameter column.
層面積lft2当りISCFM速度の乾燥した窒素をチ
ューフヒーターによって4000Fに加熱し、且つこれ
を層に通した。CaF2上のHFを脱着し、そしてこれ
を冷し、容器に集めた。CaF2はほぼ完全に脱看され
、しかしてCaF2上に残留せるHFは0.5%以下で
あった。この再生方法は実験の大半で使用した。別の再
生方法は次の如くである。2.邪淫カラムの外側を加熱
することによって、公t径の層を3500Fに熱した。
次いで、この公t径層を25他日gに減圧した。CaF
2からHFを脱着し、そしてこれを冷し・受器内に回収
した。CaF2上の残留f『は0.5重量%以下であっ
た。この方法は例Vの最後の二つの実験で用いた。この
二つの場合において、脱着は、HFが当初CaF2に吸
収されたと同じ方法ですなわち吸着流れと並流で実施さ
れた。例血 ,
6in律カラムに内包されたCaF2の再生を次のよう
に行った:6in怪力ラムに180psigの蒸気を外
部適用しうるように該カラム容器にジャケットを付した
。Dry nitrogen at ISCFM rates per lft2 of bed area was heated to 4000F by a tube heater and passed through the bed. The HF on CaF2 was desorbed and it was cooled and collected in a container. CaF2 was almost completely removed, and less than 0.5% of HF remained on CaF2. This regeneration method was used in most of the experiments. Another reproduction method is as follows. 2. By heating the outside of the column, the diameter layer was heated to 3500F.
This normal diameter layer was then depressurized to 25 g. CaF
HF was desorbed from No. 2 and collected in a cooled receiver. The residual f' on CaF2 was less than 0.5% by weight. This method was used in the last two experiments of Example V. In these two cases, the desorption was carried out in the same way as the HF was originally adsorbed onto CaF2, ie in co-current with the adsorption stream. Example: Regeneration of CaF2 contained in a 6-inch column was performed as follows: The column vessel was jacketed to allow external application of 180 psig steam to a 6-inch ram.
HFを吸着含有せるCaF2層を約3500F‘こ加熱
し、次いでこれに約1500Fの空気を、CaF2層面
積山2当り0.25〜1.庇CFM範囲の速度で導入し
た。この空気の流れは、HFの吸収方向とは反対の流れ
であった。すなわち、有機物流れをCaF2層の底部か
らCaF2層の頂部へと通すことによって、HFが有機
物流れからCaF2に吸収させたならば、そのときは脱
着用空気をCaF2層の頂部から底部へと通した。Ca
F2層は脱着されて、HF残留はCaF2の重量を基に
0.5%となった。例脚
塩化バリウム二水塩(鞠C夕2・2日20)と塩化カル
シウム二水塩(CaC〆2 ・2日20)とを母Cそ2
・2日20野部対CaC夕2・2日201部の比で混合
した。The CaF2 layer adsorbing and containing HF is heated to about 3500F', and then air at about 1500F is added to the CaF2 layer with an area of 0.25 to 1.2% per 2 piles of CaF2 layer area. It was introduced at a speed in the eaves CFM range. This air flow was opposite to the direction of HF absorption. That is, if HF was adsorbed from the organic stream into CaF2 by passing the organic stream from the bottom of the CaF2 layer to the top of the CaF2 layer, then the desorption air was passed from the top of the CaF2 layer to the bottom. . Ca
The F2 layer was desorbed leaving 0.5% HF remaining based on the weight of CaF2. Example: Barium chloride dihydrate (Mari C 2nd day, 2nd day 20) and calcium chloride dihydrate (CaC〆2, 2nd day 20th) are combined with mother Cso2
・Mixed at a ratio of 20 parts of Nobe on 2nd day to 201 parts of CaC on 2nd day and 2nd day.
この混合物の湿潤ケーキを300psi液圧下でプレス
してビレットに成形した。次いで、このビレットを30
00Fで1脚寺間乾燥した。該ビレットを次いで破砕し
且つ節別して、1′4inより微細なものは廃棄した。
サンプリングが8jnの長さと16;nの長さ、それに
出口において行えるように修正した内径2n、長さ24
inの鋼パイプ内に、上記の1′4il・片を装入した
。The wet cake of this mixture was pressed into a billet under 300 psi hydraulic pressure. Next, this billet was made into 30
One leg was dried at 00F. The billet was then crushed and sectioned, and those finer than 1'4 inches were discarded.
Inner diameter 2n, length 24 modified so that sampling can be carried out at the outlet of 8jn length and 16;n length.
The above 1'4 il piece was charged into a steel pipe.
この2n内径×24in長さの管内には、655g量の
上記混合物が入った。この管を、HF約3容量%、HC
そ約3筋容量%および有機物約61容量%を含有するク
ロロホルムカーボンガス流れに入れた。4即時間後、管
を取出して分析に付した。This 2n inner diameter x 24 inch long tube contained 655 g of the above mixture. This tube was mixed with about 3% by volume of HF and HC.
A chloroform carbon gas stream containing about 3% by volume of organic matter and about 61% by volume of organic matter was introduced. After 4 hours, the tubes were removed for analysis.
滞留時間は約200秒であった。4虫時間後の分析によ
って、HFが固体上に29.母重量%吸収されたことが
示された。The residence time was approximately 200 seconds. Analysis after 4 hours showed that HF was on the solid at 29. It was shown that % of the mother weight was absorbed.
固体を分析したが、団体に残留する塩素は示されなかっ
た。(すなわち完全転化であった)。次表に、2時間〜
4別寺間までの種々の時間においてガス流れから除去し
たふっ化水素の%量を示す。Analysis of the solid showed no residual chlorine in the mass. (In other words, it was a complete transformation). In the table below, 2 hours ~
4 shows the % amount of hydrogen fluoride removed from the gas stream at various times.
表 の
滞留時間:20$eC
試料:655g(BaC夕2 十CaC夕2として)試
料:546.3g(BaF2十CaF2として)吸収さ
れたHF:161.7g除かれたHF:301.6g(
総量)
上述の如く調製したふっ化バリウムのべレットは、例W
又は例肌の製造方法のいずれかに従って再生することが
できた。Table Residence time: 20$eC Sample: 655g (as BaC 2 + CaC 2) Sample: 546.3g (as BaF2 + CaF2) Absorbed HF: 161.7g Removed HF: 301.6g (
Total amount) The barium fluoride pellets prepared as described above were prepared in Example W.
Or, it could be regenerated according to any of the methods for producing example skin.
Claims (1)
でのふつ化水素と、アルカリ土類金属ふつ化物に対し不
活性な他のガスとを含有するガス混合物からふつ化水素
を除去する方法であつて、該方法が、粒状無水アルカリ
土類金属塩化物を水の不在でふつ素化させることにより
製造された粒状無水アルカリ土類金属ふつ化物に接触関
係で前記ガス混合物を通すことを包含し、しかも該方法
を水の不在で実施し、それによつて、ふつ化水素を前記
無水アルカリ土類金属ふつ化物上に吸収させるようにし
てなる、ガス混合物からのふつ化水素除去方法。 2 アルカリ土類金属がカルシウムである特許請求の範
囲第1項記載の方法。 3 アルカリ土類金属がバリウムである特許請求の範囲
第1項記載の方法。 4 無水アルカリ土類金属塩化物のふつ素化が、該アル
カリ土類金属塩化物に対し不活性な他のガスとともに一
つの成分としてガス混合物中に存在するふつ化水素と無
水アルカリ土類金属塩化物との反応によつて得られる特
許請求の範囲第1項記載の方法。 5 ガス混合物が塩化水素を含む特許請求の範囲第4項
記載の方法。 6 ガス混合物が揮発性ハロゲン化炭化水素を含む特許
請求の範囲第5項記載の方法。 7 アルカリ土類金属がカルシウムである特許請求の範
囲第6項記載の方法。 8 ふつ化水素を表面に吸収せしめた無水アルカリ土類
金属ふつ化物が、該表面に吸収されたふつ化水素の除去
によつて定期的に再生され、そして再生された無水アル
カリ土類金属ふつ化物が、該無水アルカリ土類金属ふつ
化物と接触して通るガス混合物からふつ化水素を吸収す
べく再使用される特許請求の範囲第1項記載の方法。 9 ガス混合物が塩化水素を含む特許請求の範囲第8項
記載の方法。 10 ガス混合物が揮発性ハロゲン化炭化水素を含む特
許請求の範囲第9項記載の方法。 11 粒状無水アルカリ土類金属塩化物のふつ素化が、
該塩化物とガス混合物中に存在するふつ化水素との反応
によつて得られる特許請求の範囲第10項記載の方法。 12 アルカリ土類金属がカルシウムである特許請求の
範囲第8項、第9項、第10項又は第11項記載の方法
。13 アルカリ土類金属がカルシウムであり、また粒
状無水ふつ化カルシウムの最大範囲における平均粒度0
.025〜0.375inの範囲である特許請求の範囲
第10項記載の方法。 14 ガス混合物が無水ふつ化カルシウムと接触する温
度が約60°F〜約130°Fの範囲である特許請求の
範囲第13項記載の方法。 15 ガス混合物が無水ふつ化カルシウムと接触する周
囲圧力がおよその大気圧〜約250psiaの範囲であ
る特許請求の範囲第14項記載の方法。 16 無水アルカリ土類金属塩化物がアルカリ土類金属
塩化物の水和物を脱水することによつて製造され、そし
てそれがアルカリ土類金属ふつ化物へとふつ素化される
特許請求の範囲第1項記載の方法。[Scope of Claims] 1. Hydrogen fluoride containing up to about 20%, based on the weight of the gas mixture, and other gases that are inert to alkaline earth metal fluorides. A method for removing hydrogen hydride, the method comprising: applying said gas in contact with a granular anhydrous alkaline earth metal fluoride produced by fluorinating a granular anhydrous alkaline earth metal chloride in the absence of water. hydrogen fluoride from a gas mixture, and the method is carried out in the absence of water, thereby causing hydrogen fluoride to be absorbed onto said anhydrous alkaline earth metal fluoride. Hydrogen removal method. 2. The method according to claim 1, wherein the alkaline earth metal is calcium. 3. The method according to claim 1, wherein the alkaline earth metal is barium. 4 Fluorination of anhydrous alkaline earth metal chloride comprises hydrogen fluoride and anhydrous alkaline earth metal chloride present as one component in a gas mixture together with other gases inert to said alkaline earth metal chloride. The method according to claim 1, which is obtained by reaction with a substance. 5. The method of claim 4, wherein the gas mixture comprises hydrogen chloride. 6. The method of claim 5, wherein the gas mixture comprises a volatile halogenated hydrocarbon. 7. The method according to claim 6, wherein the alkaline earth metal is calcium. 8. An anhydrous alkaline earth metal fluoride having hydrogen fluoride adsorbed on its surface is periodically regenerated by removal of the hydrogen fluoride adsorbed on the surface, and the regenerated anhydrous alkaline earth metal fluoride 2. The method of claim 1, wherein the anhydrous alkaline earth metal fluoride is reused to absorb hydrogen fluoride from a gas mixture passed in contact with the anhydrous alkaline earth metal fluoride. 9. The method of claim 8, wherein the gas mixture comprises hydrogen chloride. 10. The method of claim 9, wherein the gas mixture comprises a volatile halogenated hydrocarbon. 11 Fluorination of granular anhydrous alkaline earth metal chloride is
11. Process according to claim 10, obtained by reaction of said chloride with hydrogen fluoride present in a gas mixture. 12. The method according to claim 8, 9, 10 or 11, wherein the alkaline earth metal is calcium. 13 The alkaline earth metal is calcium, and the average particle size in the maximum range of granular anhydrous calcium fluoride is 0.
.. 11. The method of claim 10, wherein the thickness ranges from 0.025 to 0.375 in. 14. The method of claim 13, wherein the temperature at which the gas mixture contacts the anhydrous calcium fluoride ranges from about 60<0>F to about 130<0>F. 15. The method of claim 14, wherein the ambient pressure at which the gas mixture contacts the anhydrous calcium fluoride ranges from about atmospheric pressure to about 250 psia. 16 Claim No. 1, wherein the anhydrous alkaline earth metal chloride is prepared by dehydrating an alkaline earth metal chloride hydrate, which is then fluorinated to an alkaline earth metal fluoride. The method described in Section 1.
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