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2021-02-01 09:02:07|
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起点商标网 专利名称：四氟乙烯的安全处理的制作方法
背景技术：
本发明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。
发明概述本发明提供单相的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。
本发明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。在本发明中，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％。
本发明通过将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，通常纵距更大一些。一般地，在温度范围为-50—+55℃时，容器内的蒸气压变化为115-4015磅/英寸2(790-27677KPa)，容器内充填液体混合物的变化范围为容器内水容量的50-90％。以液体混合物充填容器的容量百分比应使得在温度范围为-50—+55℃时于容器内产生的最大压力为1615磅/英寸2(11131KPa)，或略小一点。
本专利发明人已测定在温度范围为-50—+55℃，最高压力为1615磅/英寸2(11131KPa)时，容器蒸气空间内不低于30％(mol)的CO2将抑制TFE的爆炸。甚至容器内80％(重量)的TFE/CO2液体混合物从容器内蒸发以后，在温度超过液体混合物的临界温度时，在液体里同样的浓度将保证该蒸气浓度。因而，更优选的液体组成为30-99％(mol)的CO2和1-70％(mol)的TFE，总计为100％(mol)。这在温度为临界温度或临界温度以上，最高达55℃，甚至压力为115磅/英寸2(790KPa)和该压力以上时，保护了TFE/CO2蒸气混合物。
在较少涉及易爆性的应用中，液体中含有较少比例的CO2也可使用，比如，较低的引燃可能性，或在较低的温度下贮存或运输，或贮存时，其中使该容器破裂的事件不存在。在液体中10％(mol)的CO2能够在蒸气空间内提供足够的CO2(约15％(mol))以抑制一个密闭系统内温度至多达+10℃时的爆炸。把这种保护扩展到一个温度至多达+20℃时的密闭系统时，液体中应该含有15％(mol)的CO2。在温度至多达到+20℃时，以至少20％(mol)CO2提供蒸气空间。在这一段里描述的液体组成如下10-99％(mol)的CO2和1-90％(mol)的TFE，15-99％(mol)的CO2和1-85％(mol)的TFE，20-99％(mol)的CO2和1-80％(mol)的TFE，总计100％(mol)。
抑制爆炸所需CO2的量规定为爆炸条件。这里TFE/CO2蒸气暴露在通有足够电流的电阻丝中，电流使电阻丝发热，在达到1350℃时熔化，截断电路，因而停止了蒸气在这种强热源下的暴露。通常用的镍铬电阻丝有达到1350℃的性能，当强电流通过时在该温度下熔化。在这种引燃试验中暴露时间是不重要的，但有时电阻丝中的电流在几秒内增大，以探测在达到融化温度以前是否发生爆炸。对于较快的试验，在最高试验温度下达到电阻丝熔化时间可以仅1秒，以观察是否发生爆炸。实施该试验的蒸气温度可以是具体TFE/CO2混合物所述范围内的任何温度。在引燃试验中，电阻丝发热之快使得蒸气体积温度变化不明显(除非蒸气要爆炸)。25℃是蒸气引燃试验中优先选用的温度，因为该温度是运输或贮存TFE/CO2液体混合物时最常达到的温度。这是实施例7中使用的温度条件。而在实施例8中使用更高的温度，在实施例8中较高温度下没有爆炸意味着该实施例中试验的混合物在25℃也不爆炸。关于压力，蒸气压力越高，爆炸倾向越明显，这是因为在火源附近存在着更多的TFE分子。这样，引燃试验压力的选择应使在CO2不存在的试验条件下发生爆炸。实施例8表明在最高达1664磅/英寸2(11469KPa)的压力下未爆炸。
在-35℃下，在液体中96％(mol)浓度的CO2和TFE形成真恒沸物。
液体中CO2的比例越高，TFE蒸气暴露在空气中时的耐燃性及从容器中泄露时的可燃条件越大，蒸气空间内CO2和TFE保护性的结合在混合蒸气进入空气中后继续存在。为抑制可燃性，液体中最好至少含有60％(mol)的CO2，它甚至在最高达80％(重量)的液体从容器内蒸发以后，为蒸气提供至少60％(mol)的CO2。
含有TFE和CO2的容器可有各种各样的形状和功用。例如，简单地容器可以是管子，贮存罐或者可以是卡车运输罐，缸或运输管等可运输形式，比如通过卡车，船或铁路油罐车。容器也可能是化学反应或工艺设备。贮存期可能是较短的一段时间，比如至少一小时，也可能是较长的一段时间，比如几星期或几个月。容器除要求其结构或材料在可能遭受的内压下能贮存液体外没有特殊要求，本领域技术人员也应该认识到在实施本发明安全处理TFE，比如贮存和运输时，应该小心谨慎，这也是在本发明范围内的。
实施例实施例1在该实验中，本发明人测定了从TFE/CO2相互混溶液体混合物中蒸发出来的气体CO2的摩尔分数。
相平衡室(容器)，由一个高为2″(5.1cm)，直径为6″(15.2cm)的圆柱状玻璃缸构成。固定在不锈钢法兰盘之间。从由水银控温的各自缸体里取出已知量的高纯度的TFE(99.8％)和CO2(99.99％)液体，放入相平衡室。由蜗轮式磁力搅拌器搅拌该室，将相平衡室完全浸泡在油浴中来控制温度。
通过使差动压力换能器与氮气达到平衡，从数字式压力计上读出压力测定值，由在气相计算的量对液体组成校正。通过将液体组成和室压力数据与Wilson方程相联系得出活度系数和Peng-Robinson状态方程相联系得出压缩因子和逃逸系数来计算蒸气组成。也可从相平衡室中选取气态样品通过气相色谱分析校核计算结果。
本发明人通过液气界面可见的观察和没有检测到等压层作为组成函数，发现TFE/CO2在整个范围内完全互溶。不存在等压层意味着不存在两个液相，表明TFE和CO2完全互溶。
在+15℃下的测量值如下表1蒸气中CO2容器内液体中蒸气压 的摩尔分数CO2的摩尔分数 (KPa)1计算实测.898 4989 .909.911.789 4823 .820 --.693 4643 .736 --.556 4319 .620 --.494 4153 .566.575.406 3903 .486 --.297 3596 .379 --.196 3272 .269 --.098 2952 .146 --.038 2749 .060.038注1在本表或其他表中的数据是在磅/英寸2单位下测得的，通过磅/英寸2乘以6.895得出表中KPa值。
实施例2在-35℃下进行与实施例1相同的实验，结果表明在该温度下液体TFE和CO2也完全混溶，但也令人惊奇的是，在约96％(mol)的CO2存在时形成恒沸物。-35℃下恒沸物存在时的蒸气压约为1205KPa。
表2蒸气中CO2容器内液体中 蒸气压的摩尔分数CO2的摩尔分数 (KPa) 计算 实测.979 1203 .978 .980.950 1204 .950 --.898 1201 .908 --.748 1164 .808 --.670 1136 .761 --.602 1112 .719 --.487 1043 .642 .638.385 975.563 --.300 907.485 --.198 816.367 --.099 717.215 --.029 640.071 .070实施例3在与实施例1相同的装置中，在所述室内加入238.8cc的含有34％(mol)CO2和66％(mol)TFE的液体混合物，在+25℃下达到平衡。在等温条件下，缓慢地从所述室内排出蒸气，收集在容积为1加仑(0.0038m3)的缸内，直到看到10％体积的原始液消失以后为止，该变化由测高仪测定。从1加仑(0.0038m3)缸中已知的体积及缸内气体的温度和压力测定排出物的量。重复这一步骤，以10％为间隔直到看到全部液体已经消失和压力减少曲线斜率的变化表明所述室内没有液体时为止。
表3排出TFE＋CO2除去液体 除去液体 蒸气压 压力减少克数 的体积％ 的重量％ (KPa) ％0 0 0 4631 08.82 9.5 8.8 4613 0.418.07 20.018.14596 0.727.05 29.427.14583 1.037.93 40.738.04560 1.547.65 50.847.84529 2.258.09 61.258.24505 2.799.74 99.099.04349 6.1110.02 100 100 4211 9.1在整个排气过程中所述室内相对恒定的蒸气压(较低的压力减少百分比)表明在饱和蒸气中CO2和TFE相对恒定的比例。
实施例4因为在本实施例中进行一系列高压试验，所以玻璃室改为金属室。除不能通过观察测定体积变化外，试验方案与实施例3相似。根据相平衡室内已知TFE和CO2的量，排出的量及预先测定的蒸气和液体的密度来计算液体体积的减少，在25℃时，获得如下结果
表4a液体组成＝68.9％(mol)的CO2排出TFE＋CO2除去液体 除去液体 蒸气压 压力减少克数 的体积％ 的重量％ (KPa)％0 005881 034.95 45.1 44.1 5837 0.842.02 54.2 53.0 5830 0.963.03 80.8 79.5 5796 1.569.96 89.2 88.3 5766 2.076.96 97.1 97.1 5713 2.990.98 100 100 5519 6.2表4b液体组成＝94.6％(mol)的CO2排出TFE＋CO2除去液体 除去液体 蒸气压 压力减少克数 的体积％ 的重量％ (KPa) ％00 06373 046.4644.5 44.3 6363 0.257.8555.4 55.2 6363 0.280.8377.4 77.1 6359 0.292.4388.5 88.1 6354 0.3115.85100 100 6050 5.1在4a和4b两个实验中，由相对恒定的蒸气压(较低的压力减少百分比)表明在TFE/CO2蒸气中CO2的量基本恒定。实施例3和4表明在+25℃和约4000-6500KPa压力下，组成约为30-99％(mol)的CO2和70-1％(mol)的TFE形成类恒沸物，表明当最高达50％(重量)，甚至达80％(重量)的液体蒸发时，蒸气压的减少均不到10％。
实施例5实施例1和2及在温度为-10℃时所测数据关联成Soave-Redlich-Kwong状态方程，分析预测的恒沸物与实施例2不同。分析表明，在实施例2中在-35℃在约含96％(mol)的CO2时形成的恒沸物，预测在含93％(mol)的CO2时形成。测定值与计算值之间有很好的关联。如表5所示，随温度的降低，恒沸物的组成向富含TFE的方向移动。
表5温度 CO2在液体中的CO2在蒸气中的 蒸气压 预测恒沸物(℃) 摩尔分数 摩尔分数(KPa) ％(mol)CO2-35～931.000 1.0001196.950 .9471205.900 .9061205.850 .871119845～921.000 1.000827.950 .945836.900 .903838.850 .869835-55～901.000 1.000552.950 .941560.900 .899563.850 .865562实施例6实施例5导出的模型常用来预测在不同(较低)温度下，TFE/CO2液体系统不同组成下的蒸气行为。表6a给出的数据表明，甚至达80％(重量)的原始液蒸发以后，预计在蒸气空间内至少含有60％(mol)的CO2。
表6a蒸发液体＞ 0％(重量)50％(重量)80％(重量)压力 M％CO2压力 压力变化 M％CO2压力 压力变化 M％CO2(KPa) 蒸气 (KPa)％ .蒸气 (KPa) ％ .蒸气饱和温度＝-50℃液体中CO2的％(mol)184.1687 86.26860.285.4 6850.4 84.769.4666 78.16522.174.9 6384.1 72.061.2645 73.26184.268.1 5938.0 63.6饱和温度＝+20℃84.15571 85.55557 0.384.9 5550 0.4 84.469.45233 72.55185 0.971.1 5151 1.6 70.161.24964 64.44895 1.462.4 4847 2.4 61.1注184.1，69.4，和61.2％(mol)的CO2分别相当于70，50和40％(重量)的CO2。
用上面实施例6中的模型预测80％(重量)的原始液蒸发以后，CO2的蒸气浓度超过20％(mol)时的行为。
表6b蒸发液体＞ 0％(重量) 50％(重量) 80％(重量)压力 M％CO2压力 压力变化 M％CO2压力 压力变化 M％CO2(KPa) .蒸气 (KPa) ％ 蒸气 (KPa) ％ 蒸气饱和温度＝-50℃液体中CO2的％(mol)120.2 473 40.2 423 10.8 27.6 405 14.6 22.736.2 558 57.1 501 10.3 46.0 472 15.3 39.849.3 611 66.7 568 7.2 58.8 536 12.2 53.2饱和温度＝+20℃20.2 3628 26.0 3530 2.7 22.9 3482 4.0 21.236.2 4185 42.5 4068 2.8 39.3 4006 4.3 37.549.3 4620 54.7 4523 2.1 52.1 4461 3.4 50.5注120.2，36.2，和49.3％(mol)的CO2分别相当于10，20和30％(重量)的CO2。
在表6a和表6b中，蒸气中CO2的摩尔百分浓度的数据表明，在较宽的温度范围和蒸气组成下蒸气中确定的CO2的最低含量，甚至大多数液体从原容器内以蒸气排出以后也是如此。例如，-50℃时，液体组成中含有69.4％(mol)CO2的TFE/CO2液体排出80％以后，蒸气中CO2含量仅仅从初始的78.1％(mol)减小为72％(mol)(表6a)。+20℃时，同样组成下，蒸气压仅仅减少1.6％(5233-5151KPa)(表6a)。在-50℃或+20℃下，在TFE最高浓度为79.8％(mol)时，80％(重量)的液体排出以后，蒸气中CO2的摩尔百分含量也超过20％(mol)(表6b)。
实施例7引燃试验系列#1室温下(20℃)，TFE装入250cc的镍铬铜耐蚀合金压力气体贮罐里达到165磅/英寸2(1138KPa)压力。已经知道该压力和温度组合在压力气体贮罐中央放置红热的(1350℃)2英寸长的No.28镍铬引燃丝时足以导致TFE分解(引燃)。接着在该压力气体贮罐内加入CO2达到期望的压力值，电通于引燃丝。TFE/CO2系统的引燃主要通过附着在瓶上的气压计压力的升高来检测。该系统(试验)模拟在任何特定的时间和-50—+55℃范围内的特定温度下液体TFE/CO2混合物容器内存在的蒸气混合物暴露在易爆性条件的情况，不管其蒸气混合物是留在容器内还是从容器内蒸发(逃逸)。
实验一，加入CO2增加压力40磅/英寸2(270KPa)(系统总压力205磅/英寸2(1413KPa))，每一次(总共6次)混合物的引燃均告失败。由瓶内加入约20％摩尔体积的CO2产生270KPa的压力。
实验二，增加20磅/英寸2(138KPa)压力(系统总压力185磅/英寸2(1275KPa))，九次引燃混合物试验五次成功。由瓶内加入约10％摩尔体积的CO2产生该压力。
实验三，增加30磅/英寸2(207KPa)压力(约15％摩尔体积的CO2)，七次引燃混合物，六次失败。
实施例8引燃试验系列2#通用方法在0.5升带有双阀的不锈钢缸(混合器)内形成CO2和TFE混合物。CO2由输送液体的浸入管从液化CO供应器中取出。混合容器包含在顶部装有一根金属管作为浸入管(距缸底部约2.54cm)有助于TFE分散。混合器缠有加热带，抽真空，用干冰预冷，然后放在标定好的重量天平上。加入一定量的CO2液体，然后加入一定量的-20℃下的TFE液体，估计总加入体积不超过缸容积的85％。将缸从天平上取下，在水平和倾斜位置摇动使CO2和TFE进一步混合，将缸竖直固定在预先抽真空的1.64升的试验容器(压力气体贮罐)中，通过混合器顶部和底部的阀使其与压力气体贮罐连通。这样混合器被绝热，它的内含物少量排出到压力气体贮罐里。然后加热混合器和压力气体贮罐到刚好在液体混合物的临界温度以上，在两个容器内形成均匀单一的气相。典型填充在低压填充为例，在混合器里加入15克CO2(0.34摩尔)，140克TFE(1.40摩尔)得到在TFE中含有19.5％(mol)的CO2混合物，它在与压力气体贮罐连通时，在59℃时达到290磅/英寸2(1997KPa)试验压力。由气相色谱分析压力气体贮罐顶部和底部组成CO2含量分别为19.9％和19.6％(mol)。
以高压填充为例，在1加仑的缸里加入667克CO2(15.2摩尔)，3442克TFE(34.4摩尔)，得到在TFE中含有30.6％(mol)的CO2混合物，在与压力气体贮罐连通时，在66℃时达到1664磅/英寸2(11469KPa)试验压力。由气相色谱分析压力气体贮罐顶部和底部的CO2含量，结果分别为29.9％和29.5％(mol)。
爆炸试验达到试验温度以后，混合器通过阀与压力气体贮罐隔离。将压力气体贮罐固定在水平位置，然后将直径—20，长度为2.5英寸的镍铬热金属引燃丝沿压力气体贮罐的水平中心线放置在它的一端。同时装有与适当的信号记录仪连接的应变仪压力传感器和铠装热电偶。
触发镍铬金属引燃丝。如没有明显的反应发生，增加引燃丝的电力直到引燃丝在它的熔点(1350℃)熔化时为止。
在含有20％(mol)的CO2及59℃，1997KPa下的低压填充实验和在含有30％(mol)的CO2及66℃，11469KPa下的高压填充实验中没有观察到混合物的引燃，即附着在压力气体贮罐上的气压计压力没有升高。
权利要求
1.四氢呋喃和二氧化碳液体混合物的压力容器。
2.权利要求1的容器，其中所述液体混合物未充满所述容器的整个体积从而在其中形成蒸气空间，所述蒸气空间由从所述的液体混合物蒸发的TFE和CO2蒸气混合物充满。
3.权利要求1的容器，其中所述液体混合物含有所述1-99％(mol)的TFE和99-1％(mol)的CO2。
4.权利要求3的容器，其中在所述液体混合物中CO2的比例至少为20％(mol)。
5.权利要求3的容器，其中在所述液体混合物中CO2的比例至少为60％(mol)。
6.权利要求2的容器，其中在温度为-50—+55℃范围内，在所述液体混合物中CO2的量足以提供在所述蒸气混合物中至少30％(mol)的CO2。
7.权利要求1的容器，其中其内容物在所述液体混合物的临界温度—55℃范围内的温度。
8.权利要求1的容器，其中所述压力至少690KPa。
9.运输压力容器内液体TFE方法，改进之处包括液体CO2和所述液体TFE彼此结合，所述CO2存在的量有效地阻止由所得液体混合物蒸发的TFE在温度最高达到+25℃时发生爆炸。
10.权利要求9的方法，其中当50％(wt)的所述液体从容器内蒸发以后，在所述容器内CO2和TFE所得蒸气混合物蒸气压的变化小于10％。
11.权利要求9的方法，其中所述CO2存在的量能有效地阻止由所得液体混合物蒸发的TFE在温度最高达到+55℃时爆炸。
12.TFE和CO2液体混合物。
13.权利要求12的液体混合物作为类恒沸物，主要由约30-99％(mol)的CO2和70-1％(mol)的TFE组成，当压力调整为约4000—6600KPa时所述组合物的沸点为+25℃。
14.权利要求12的液体混合物作为恒沸物，主要由约96％(mol)的CO2和4％(mol)的TFE组成，当压力调整为约1205KPa时所述组合物的沸点为-35℃
全文摘要
本文通过四氟乙烯和二氧化碳，在压力容器内相互形成液体溶液来安全处理四氟乙烯(不爆炸)。
文档编号C07C21/185GK1124951SQ94192389
公开日1996年6月19日 申请日期1994年5月25日 优先权日1993年6月10日
发明者D·J·范布雷默, M·B·希夫莱特, 横关昭道 申请人:纳幕尔杜邦公司
背景技术：
本发明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。
发明概述本发明提供单相的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。
本发明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。在本发明中，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％。
本发明通过将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，通常纵距更大一些。一般地，在温度范围为-50—+55℃时，容器内的蒸气压变化为115-4015磅/英寸2(790-27677KPa)，容器内充填液体混合物的变化范围为容器内水容量的50-90％。以液体混合物充填容器的容量百分比应使得在温度范围为-50—+55℃时于容器内产生的最大压力为1615磅/英寸2(11131KPa)，或略小一点。
本专利发明人已测定在温度范围为-50—+55℃，最高压力为1615磅/英寸2(11131KPa)时，容器蒸气空间内不低于30％(mol)的CO2将抑制TFE的爆炸。甚至容器内80％(重量)的TFE/CO2液体混合物从容器内蒸发以后，在温度超过液体混合物的临界温度时，在液体里同样的浓度将保证该蒸气浓度。因而，更优选的液体组成为30-99％(mol)的CO2和1-70％(mol)的TFE，总计为100％(mol)。这在温度为临界温度或临界温度以上，最高达55℃，甚至压力为115磅/英寸2(790KPa)和该压力以上时，保护了TFE/CO2蒸气混合物。
在较少涉及易爆性的应用中，液体中含有较少比例的CO2也可使用，比如，较低的引燃可能性，或在较低的温度下贮存或运输，或贮存时，其中使该容器破裂的事件不存在。在液体中10％(mol)的CO2能够在蒸气空间内提供足够的CO2(约15％(mol))以抑制一个密闭系统内温度至多达+10℃时的爆炸。把这种保护扩展到一个温度至多达+20℃时的密闭系统时，液体中应该含有15％(mol)的CO2。在温度至多达到+20℃时，以至少20％(mol)CO2提供蒸气空间。在这一段里描述的液体组成如下10-99％(mol)的CO2和1-90％(mol)的TFE，15-99％(mol)的CO2和1-85％(mol)的TFE，20-99％(mol)的CO2和1-80％(mol)的TFE，总计100％(mol)。
抑制爆炸所需CO2的量规定为爆炸条件。这里TFE/CO2蒸气暴露在通有足够电流的电阻丝中，电流使电阻丝发热，在达到1350℃时熔化，截断电路，因而停止了蒸气在这种强热源下的暴露。通常用的镍铬电阻丝有达到1350℃的性能，当强电流通过时在该温度下熔化。在这种引燃试验中暴露时间是不重要的，但有时电阻丝中的电流在几秒内增大，以探测在达到融化温度以前是否发生爆炸。对于较快的试验，在最高试验温度下达到电阻丝熔化时间可以仅1秒，以观察是否发生爆炸。实施该试验的蒸气温度可以是具体TFE/CO2混合物所述范围内的任何温度。在引燃试验中，电阻丝发热之快使得蒸气体积温度变化不明显(除非蒸气要爆炸)。25℃是蒸气引燃试验中优先选用的温度，因为该温度是运输或贮存TFE/CO2液体混合物时最常达到的温度。这是实施例7中使用的温度条件。而在实施例8中使用更高的温度，在实施例8中较高温度下没有爆炸意味着该实施例中试验的混合物在25℃也不爆炸。关于压力，蒸气压力越高，爆炸倾向越明显，这是因为在火源附近存在着更多的TFE分子。这样，引燃试验压力的选择应使在CO2不存在的试验条件下发生爆炸。实施例8表明在最高达1664磅/英寸2(11469KPa)的压力下未爆炸。
在-35℃下，在液体中96％(mol)浓度的CO2和TFE形成真恒沸物。
液体中CO2的比例越高，TFE蒸气暴露在空气中时的耐燃性及从容器中泄露时的可燃条件越大，蒸气空间内CO2和TFE保护性的结合在混合蒸气进入空气中后继续存在。为抑制可燃性，液体中最好至少含有60％(mol)的CO2，它甚至在最高达80％(重量)的液体从容器内蒸发以后，为蒸气提供至少60％(mol)的CO2。
含有TFE和CO2的容器可有各种各样的形状和功用。例如，简单地容器可以是管子，贮存罐或者可以是卡车运输罐，缸或运输管等可运输形式，比如通过卡车，船或铁路油罐车。容器也可能是化学反应或工艺设备。贮存期可能是较短的一段时间，比如至少一小时，也可能是较长的一段时间，比如几星期或几个月。容器除要求其结构或材料在可能遭受的内压下能贮存液体外没有特殊要求，本领域技术人员也应该认识到在实施本发明安全处理TFE，比如贮存和运输时，应该小心谨慎，这也是在本发明范围内的。
实施例实施例1在该实验中，本发明人测定了从TFE/CO2相互混溶液体混合物中蒸发出来的气体CO2的摩尔分数。
相平衡室(容器)，由一个高为2″(5.1cm)，直径为6″(15.2cm)的圆柱状玻璃缸构成。固定在不锈钢法兰盘之间。从由水银控温的各自缸体里取出已知量的高纯度的TFE(99.8％)和CO2(99.99％)液体，放入相平衡室。由蜗轮式磁力搅拌器搅拌该室，将相平衡室完全浸泡在油浴中来控制温度。
通过使差动压力换能器与氮气达到平衡，从数字式压力计上读出压力测定值，由在气相计算的量对液体组成校正。通过将液体组成和室压力数据与Wilson方程相联系得出活度系数和Peng-Robinson状态方程相联系得出压缩因子和逃逸系数来计算蒸气组成。也可从相平衡室中选取气态样品通过气相色谱分析校核计算结果。
本发明人通过液气界面可见的观察和没有检测到等压层作为组成函数，发现TFE/CO2在整个范围内完全互溶。不存在等压层意味着不存在两个液相，表明TFE和CO2完全互溶。
在+15℃下的测量值如下表1蒸气中CO2容器内液体中蒸气压 的摩尔分数CO2的摩尔分数 (KPa)1计算实测.898 4989 .909.911.789 4823 .820 --.693 4643 .736 --.556 4319 .620 --.494 4153 .566.575.406 3903 .486 --.297 3596 .379 --.196 3272 .269 --.098 2952 .146 --.038 2749 .060.038注1在本表或其他表中的数据是在磅/英寸2单位下测得的，通过磅/英寸2乘以6.895得出表中KPa值。
实施例2在-35℃下进行与实施例1相同的实验，结果表明在该温度下液体TFE和CO2也完全混溶，但也令人惊奇的是，在约96％(mol)的CO2存在时形成恒沸物。-35℃下恒沸物存在时的蒸气压约为1205KPa。
表2蒸气中CO2容器内液体中 蒸气压的摩尔分数CO2的摩尔分数 (KPa) 计算 实测.979 1203 .978 .980.950 1204 .950 --.898 1201 .908 --.748 1164 .808 --.670 1136 .761 --.602 1112 .719 --.487 1043 .642 .638.385 975.563 --.300 907.485 --.198 816.367 --.099 717.215 --.029 640.071 .070实施例3在与实施例1相同的装置中，在所述室内加入238.8cc的含有34％(mol)CO2和66％(mol)TFE的液体混合物，在+25℃下达到平衡。在等温条件下，缓慢地从所述室内排出蒸气，收集在容积为1加仑(0.0038m3)的缸内，直到看到10％体积的原始液消失以后为止，该变化由测高仪测定。从1加仑(0.0038m3)缸中已知的体积及缸内气体的温度和压力测定排出物的量。重复这一步骤，以10％为间隔直到看到全部液体已经消失和压力减少曲线斜率的变化表明所述室内没有液体时为止。
表3排出TFE＋CO2除去液体 除去液体 蒸气压 压力减少克数 的体积％ 的重量％ (KPa) ％0 0 0 4631 08.82 9.5 8.8 4613 0.418.07 20.018.14596 0.727.05 29.427.14583 1.037.93 40.738.04560 1.547.65 50.847.84529 2.258.09 61.258.24505 2.799.74 99.099.04349 6.1110.02 100 100 4211 9.1在整个排气过程中所述室内相对恒定的蒸气压(较低的压力减少百分比)表明在饱和蒸气中CO2和TFE相对恒定的比例。
实施例4因为在本实施例中进行一系列高压试验，所以玻璃室改为金属室。除不能通过观察测定体积变化外，试验方案与实施例3相似。根据相平衡室内已知TFE和CO2的量，排出的量及预先测定的蒸气和液体的密度来计算液体体积的减少，在25℃时，获得如下结果
表4a液体组成＝68.9％(mol)的CO2排出TFE＋CO2除去液体 除去液体 蒸气压 压力减少克数 的体积％ 的重量％ (KPa)％0 005881 034.95 45.1 44.1 5837 0.842.02 54.2 53.0 5830 0.963.03 80.8 79.5 5796 1.569.96 89.2 88.3 5766 2.076.96 97.1 97.1 5713 2.990.98 100 100 5519 6.2表4b液体组成＝94.6％(mol)的CO2排出TFE＋CO2除去液体 除去液体 蒸气压 压力减少克数 的体积％ 的重量％ (KPa) ％00 06373 046.4644.5 44.3 6363 0.257.8555.4 55.2 6363 0.280.8377.4 77.1 6359 0.292.4388.5 88.1 6354 0.3115.85100 100 6050 5.1在4a和4b两个实验中，由相对恒定的蒸气压(较低的压力减少百分比)表明在TFE/CO2蒸气中CO2的量基本恒定。实施例3和4表明在+25℃和约4000-6500KPa压力下，组成约为30-99％(mol)的CO2和70-1％(mol)的TFE形成类恒沸物，表明当最高达50％(重量)，甚至达80％(重量)的液体蒸发时，蒸气压的减少均不到10％。
实施例5实施例1和2及在温度为-10℃时所测数据关联成Soave-Redlich-Kwong状态方程，分析预测的恒沸物与实施例2不同。分析表明，在实施例2中在-35℃在约含96％(mol)的CO2时形成的恒沸物，预测在含93％(mol)的CO2时形成。测定值与计算值之间有很好的关联。如表5所示，随温度的降低，恒沸物的组成向富含TFE的方向移动。
表5温度 CO2在液体中的CO2在蒸气中的 蒸气压 预测恒沸物(℃) 摩尔分数 摩尔分数(KPa) ％(mol)CO2-35～931.000 1.0001196.950 .9471205.900 .9061205.850 .871119845～921.000 1.000827.950 .945836.900 .903838.850 .869835-55～901.000 1.000552.950 .941560.900 .899563.850 .865562实施例6实施例5导出的模型常用来预测在不同(较低)温度下，TFE/CO2液体系统不同组成下的蒸气行为。表6a给出的数据表明，甚至达80％(重量)的原始液蒸发以后，预计在蒸气空间内至少含有60％(mol)的CO2。
表6a蒸发液体＞ 0％(重量)50％(重量)80％(重量)压力 M％CO2压力 压力变化 M％CO2压力 压力变化 M％CO2(KPa) 蒸气 (KPa)％ .蒸气 (KPa) ％ .蒸气饱和温度＝-50℃液体中CO2的％(mol)184.1687 86.26860.285.4 6850.4 84.769.4666 78.16522.174.9 6384.1 72.061.2645 73.26184.268.1 5938.0 63.6饱和温度＝+20℃84.15571 85.55557 0.384.9 5550 0.4 84.469.45233 72.55185 0.971.1 5151 1.6 70.161.24964 64.44895 1.462.4 4847 2.4 61.1注184.1，69.4，和61.2％(mol)的CO2分别相当于70，50和40％(重量)的CO2。
用上面实施例6中的模型预测80％(重量)的原始液蒸发以后，CO2的蒸气浓度超过20％(mol)时的行为。
表6b蒸发液体＞ 0％(重量) 50％(重量) 80％(重量)压力 M％CO2压力 压力变化 M％CO2压力 压力变化 M％CO2(KPa) .蒸气 (KPa) ％ 蒸气 (KPa) ％ 蒸气饱和温度＝-50℃液体中CO2的％(mol)120.2 473 40.2 423 10.8 27.6 405 14.6 22.736.2 558 57.1 501 10.3 46.0 472 15.3 39.849.3 611 66.7 568 7.2 58.8 536 12.2 53.2饱和温度＝+20℃20.2 3628 26.0 3530 2.7 22.9 3482 4.0 21.236.2 4185 42.5 4068 2.8 39.3 4006 4.3 37.549.3 4620 54.7 4523 2.1 52.1 4461 3.4 50.5注120.2，36.2，和49.3％(mol)的CO2分别相当于10，20和30％(重量)的CO2。
在表6a和表6b中，蒸气中CO2的摩尔百分浓度的数据表明，在较宽的温度范围和蒸气组成下蒸气中确定的CO2的最低含量，甚至大多数液体从原容器内以蒸气排出以后也是如此。例如，-50℃时，液体组成中含有69.4％(mol)CO2的TFE/CO2液体排出80％以后，蒸气中CO2含量仅仅从初始的78.1％(mol)减小为72％(mol)(表6a)。+20℃时，同样组成下，蒸气压仅仅减少1.6％(5233-5151KPa)(表6a)。在-50℃或+20℃下，在TFE最高浓度为79.8％(mol)时，80％(重量)的液体排出以后，蒸气中CO2的摩尔百分含量也超过20％(mol)(表6b)。
实施例7引燃试验系列#1室温下(20℃)，TFE装入250cc的镍铬铜耐蚀合金压力气体贮罐里达到165磅/英寸2(1138KPa)压力。已经知道该压力和温度组合在压力气体贮罐中央放置红热的(1350℃)2英寸长的No.28镍铬引燃丝时足以导致TFE分解(引燃)。接着在该压力气体贮罐内加入CO2达到期望的压力值，电通于引燃丝。TFE/CO2系统的引燃主要通过附着在瓶上的气压计压力的升高来检测。该系统(试验)模拟在任何特定的时间和-50—+55℃范围内的特定温度下液体TFE/CO2混合物容器内存在的蒸气混合物暴露在易爆性条件的情况，不管其蒸气混合物是留在容器内还是从容器内蒸发(逃逸)。
实验一，加入CO2增加压力40磅/英寸2(270KPa)(系统总压力205磅/英寸2(1413KPa))，每一次(总共6次)混合物的引燃均告失败。由瓶内加入约20％摩尔体积的CO2产生270KPa的压力。
实验二，增加20磅/英寸2(138KPa)压力(系统总压力185磅/英寸2(1275KPa))，九次引燃混合物试验五次成功。由瓶内加入约10％摩尔体积的CO2产生该压力。
实验三，增加30磅/英寸2(207KPa)压力(约15％摩尔体积的CO2)，七次引燃混合物，六次失败。
实施例8引燃试验系列2#通用方法在0.5升带有双阀的不锈钢缸(混合器)内形成CO2和TFE混合物。CO2由输送液体的浸入管从液化CO供应器中取出。混合容器包含在顶部装有一根金属管作为浸入管(距缸底部约2.54cm)有助于TFE分散。混合器缠有加热带，抽真空，用干冰预冷，然后放在标定好的重量天平上。加入一定量的CO2液体，然后加入一定量的-20℃下的TFE液体，估计总加入体积不超过缸容积的85％。将缸从天平上取下，在水平和倾斜位置摇动使CO2和TFE进一步混合，将缸竖直固定在预先抽真空的1.64升的试验容器(压力气体贮罐)中，通过混合器顶部和底部的阀使其与压力气体贮罐连通。这样混合器被绝热，它的内含物少量排出到压力气体贮罐里。然后加热混合器和压力气体贮罐到刚好在液体混合物的临界温度以上，在两个容器内形成均匀单一的气相。典型填充在低压填充为例，在混合器里加入15克CO2(0.34摩尔)，140克TFE(1.40摩尔)得到在TFE中含有19.5％(mol)的CO2混合物，它在与压力气体贮罐连通时，在59℃时达到290磅/英寸2(1997KPa)试验压力。由气相色谱分析压力气体贮罐顶部和底部组成CO2含量分别为19.9％和19.6％(mol)。
以高压填充为例，在1加仑的缸里加入667克CO2(15.2摩尔)，3442克TFE(34.4摩尔)，得到在TFE中含有30.6％(mol)的CO2混合物，在与压力气体贮罐连通时，在66℃时达到1664磅/英寸2(11469KPa)试验压力。由气相色谱分析压力气体贮罐顶部和底部的CO2含量，结果分别为29.9％和29.5％(mol)。
爆炸试验达到试验温度以后，混合器通过阀与压力气体贮罐隔离。将压力气体贮罐固定在水平位置，然后将直径—20，长度为2.5英寸的镍铬热金属引燃丝沿压力气体贮罐的水平中心线放置在它的一端。同时装有与适当的信号记录仪连接的应变仪压力传感器和铠装热电偶。
触发镍铬金属引燃丝。如没有明显的反应发生，增加引燃丝的电力直到引燃丝在它的熔点(1350℃)熔化时为止。
在含有20％(mol)的CO2及59℃，1997KPa下的低压填充实验和在含有30％(mol)的CO2及66℃，11469KPa下的高压填充实验中没有观察到混合物的引燃，即附着在压力气体贮罐上的气压计压力没有升高。
权利要求
1.四氢呋喃和二氧化碳液体混合物的压力容器。
2.权利要求1的容器，其中所述液体混合物未充满所述容器的整个体积从而在其中形成蒸气空间，所述蒸气空间由从所述的液体混合物蒸发的TFE和CO2蒸气混合物充满。
3.权利要求1的容器，其中所述液体混合物含有所述1-99％(mol)的TFE和99-1％(mol)的CO2。
4.权利要求3的容器，其中在所述液体混合物中CO2的比例至少为20％(mol)。
5.权利要求3的容器，其中在所述液体混合物中CO2的比例至少为60％(mol)。
6.权利要求2的容器，其中在温度为-50—+55℃范围内，在所述液体混合物中CO2的量足以提供在所述蒸气混合物中至少30％(mol)的CO2。
7.权利要求1的容器，其中其内容物在所述液体混合物的临界温度—55℃范围内的温度。
8.权利要求1的容器，其中所述压力至少690KPa。
9.运输压力容器内液体TFE方法，改进之处包括液体CO2和所述液体TFE彼此结合，所述CO2存在的量有效地阻止由所得液体混合物蒸发的TFE在温度最高达到+25℃时发生爆炸。
10.权利要求9的方法，其中当50％(wt)的所述液体从容器内蒸发以后，在所述容器内CO2和TFE所得蒸气混合物蒸气压的变化小于10％。
11.权利要求9的方法，其中所述CO2存在的量能有效地阻止由所得液体混合物蒸发的TFE在温度最高达到+55℃时爆炸。
12.TFE和CO2液体混合物。
13.权利要求12的液体混合物作为类恒沸物，主要由约30-99％(mol)的CO2和70-1％(mol)的TFE组成，当压力调整为约4000—6600KPa时所述组合物的沸点为+25℃。
14.权利要求12的液体混合物作为恒沸物，主要由约96％(mol)的CO2和4％(mol)的TFE组成，当压力调整为约1205KPa时所述组合物的沸点为-35℃
全文摘要
本文通过四氟乙烯和二氧化碳，在压力容器内相互形成液体溶液来安全处理四氟乙烯(不爆炸)。
文档编号C07C21/185GK1124951SQ94192389
公开日1996年6月19日 申请日期1994年5月25日 优先权日1993年6月10日
发明者D·J·范布雷默, M·B·希夫莱特, 横关昭道 申请人:纳幕尔杜邦公司
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