Экологические аспекты утилизации твердых отходов производства фторопласта Ф-4Д методами исчерпывающего фторирования и термодеструкции в среде водяного пара

• Автор: Филатов, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 197 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Современные представления об отходах фторполимеров, как экологическом факторе негативного воздействия на окружающую среду
1.2 Возможности технологии фторирования для переработки углеводородсодержащих отходов производства фторопласта

1.2 Л Прямое фторирование газообразным фтором

1.2.2 Электрохимическое фторирование

1.2.3 Заместительное фторирование

1.2.4 Фторирование высшими фторидами металлов

1.2.5 Фторирование трифторидом кобальта

1.2.6 Механизм фторирования трифторидом кобальта
1.2.7 Технологии фторирования трифторидом кобальта
1.3 Переработка отходов фторопласта с применением методов термодеструкции
1.4 Возможности применения продуктов, полученных на основе отходов фторопласта
1.4.1 Наполнители полярных композиционных материалов
1.4.2 Получение полимерных композиционных материалов и методы
их переработки
1.4.3 Композиционные материалы с фторполимерами
1.5. Экологическое состояние территорий в районе г. Кирово-Чепецка Кировской области
1.6 Выводы по аналитическому обзору
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Исходные вещества

2.2 Материалы для приготовления эластомерных композиций
2.3 Физико-химические методы исследований
2.4 Методы пробоотбора, биологического тестирования и математической обработки результатов
2.5 Методы получения и испытаний эластомерных композиций
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Экологическая оценка парафино-фторопластовых отходов, исследование их состава и мониторинг влияния отходов на окружающую
среду
3.1.1 Исследование токсикологических свойств парафинофторопластовых отходов Ф-4Д
3.1.2 Состав и физико-химические свойства парафиновой составляющей отходов производства фторопласта
3.1.3 Выделение и физико-химические свойства отходов фторопласта
3.2 Мониторинг влияния отходов получения фторопласта на окружающую среду и оценка способов их ликвидации
3.3 Изучение процесса получения фторуглеродов путем фторирования вторичных парафинов
3.3.1 Поиск основных оптимальных параметров процесса фторирования парафиновых отходов
3.3.2 Характеристики синтезированных фторуглеродов и принципиальная схема переработки фторичных парафинов
3.4 Изучение термодеструкции отходов политетрафторэтилен в присутствии водяного пара
3.4.1 Термическое разложение политетрафторэтилена с водным паром
3.4.2 Создание и оптимизация работы опытно-промышленной установки по термодеструкции отходов политетрафторэтилена
3.4.3 Характеристики тонкодисперсного политетрафторэтилена, полученного термодеструкцией отходов водяным паром

3.5 Перспективные пути применения продуктов переработки отходов синтеза фторуглеродов, политетрафторэтилена и тонкодисперсного политетрафторэтилена
3.5.1 Принципиальная схема комплексного использовани отходов производства политетрафторэтилена Ф-4Д
3.5.2 Получение смазочных композици с использованием продуктов переработки фторонласто-парафиновых отходов
3.5.2.1 Смазки на основе бутадиен нитрильных каучуков
3.5.2.2 Смазки на основе вторичных парафинов
3.5.2.3 Смазки на фторуглеродной основе
3.5.2.4 Композитные смазки на основе ультрдисперсного политетрафторэтилена и фторпарафинов
3.5.3 Возможности использования продуктов переработки отходов синтеза политетрафторэтилена в эластомерных композициях на основе изопренового и бутадиеннитрильного каучуков
3.5.3.1 Исследование мелкодисперсного вторичного политетрафторэтилена
3.5.3.2 Исследование фторированных парафинов
3.5.3.3 Модификация отходами поверхности композиционных материалов на основе эластомеров с добавками вторичного политетрафторэтилена
Заключение
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

°С, поскольку частично фторированные соединения обладают часто очень высокими температурами кипения. Степень фторирования плавно растет с температурой и достигает 90 % при 350-400 °С.
Степень разбавления паров углеводорода азотом мало влияет на степень замещения и выход фторированного продукта. Вероятной причиной этого можно считать то, что количество вводимого в опытах азота было заметно меньше выделяющегося в реакции фтористого водорода.
Значительное влияние оказывает увеличение нагрузки по углеводороду, которое вызывает уменьшение выхода продукта. Однако чрезмерное увеличение времени контакта не дает увеличения степени фторирования и более целесообразным оказывается повторное фторирование продукта [72].
Легкость, с которой углеводород поддается фторированию, падает с ростом числа атомов углерода. Максимальный выход наблюдается в случае углеводородов Сб-С8. Причиной меньших выходов в случае легких углеводородов следует считать неполную конденсацию. Тяжелые углеводороды могут давать очень высококипящие промежуточные продукты, остающиеся в реакторе.
Структура исходного углеводорода влияет на процесс более сложным образом. По данным [71] ароматические углеводороды дают более высокие выходы ПФУ, чем алициклические. Этилбензол неожиданно дает больший выход, чем ксилол, хотя можно было бы ожидать уменьшение стабильности заместителя с ростом длины цепи. Цетан подвергается симметричному распаду, давая ощутимые количества перфтороктана. Неустойчивой при фторировании оказывается циклическая система у диметиладамантана, хотя сам адамантан фторируется гладко, как и его бром-, дифтор- и бис-(трифторметил)-производные [73]. Вообще частично фторированные соединения показывают при фторировании лучшие результаты. Например, бис-(трифторметил)-бензол дает перфтордиметил-циклогексан с выходом 97 %.
Допустимая (для получения хороших результатов) степень срабатывания трифторида кобальта зависит от исходного углеводорода и, в случае легкого сырья, может достигать 85 %; при использовании в качестве сырья вы-сококипящих масел она падает до 30 %.
Реактор фторирования может быть выполнен и в вертикальном исполнении [71]. При этом можно ожидать лучшего контакта между парами углеводорода и фторидом кобальта, поскольку при горизонтальном исполнении, несмотря на перемешивание, распределение фаз неравномерно, что увеличивает вероятность проскока непрофторированных соединений. Контакт имеет большое значение для процесса, поскольку, как было показано выше, реакции должны протекать на поверхности фторидов кобальта, Активность трифторида кобальта растет с ростом степени его измельчения в процессе работы.
Имеются сведения о применимости для процесса реакторов с псевдо-ожиженным слоем [74]. Однако конкретные данные по его осуществлению отсутствуют. Псевдоожижение достигается с помощью турбинных мешалок.