CN103910332A - 一种采用无水氯硅烷提纯氯化氢的方法 - Google Patents

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庄田
谢坤
黄健翔
杨菲
李�杰
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Abstract

本发明公开了一种采用无水氯硅烷提纯氯化氢的方法，该方法采用氯硅烷RnSiCl（ 4 － n ）为HF吸附剂，利用如下化学反应提纯待处理的氯化氢气体：

Description

一种采用无水氯硅烷提纯氯化氢的方法
技术领域
本发明涉及提纯氯化氢的工艺，具体来说，涉及一种使用反应性氯硅烷去处氯化氢气体中氟化氢气体的方法，最终实现氟化氢气体的浓度小于10ppm，从而实现了高纯度氯化氢的回收和再利用。
背景技术
R-134a是一种替换R-12（二氟二氯甲烷）的HFC类制冷剂，其化学成份为四氟乙烷。R-134a可应用于新型中高温固定式商业制冷系统，如冷水机组及家用制冷器具。另外，还可以用于替换现有的R-12制冷系统及空调系统。同时也是新型移动式空调的全球标准，可用于替换现有的R-12移动式空调系统。R-134a作为使用最广泛的中低温环保制冷剂，由于其良好的综合性能：
（1） 不破坏臭氧层，其分子式中不含氯元素，故其臭氧层破坏潜能值（ODP）为0，全球变暖系数值（GWP）小于0.2；
（2） 毒性极低，容许浓度和R22（二氟一氯甲烷）同样，都是1000ppm；
（3） 不可燃，空气中的可燃极性为0；
（4） 化学和热稳定性高；
（5） 水分溶解性与R22几乎相同；
（6） 是混合制冷剂，由两种制冷剂组成；
（7） 不与矿物油或烷基苯油相溶，与酯润滑油POE（Poly Olefin Elastomer，聚烯烃类的弹性体）、醚润滑油PVE（Polyvinyl ether ，聚乙烯脂）相溶。
从而，使得R-134a成为一种非常有效和安全的CFC-12（即R12）的替代品，主要应用于在使用R12制冷剂的多数领域，包括：冰箱、冷柜、饮水机、汽车空调、中央空调、除湿机、冷库、商业制冷、冰水机、冰淇淋机、冷冻冷凝机组等制冷设备中，同时还可应用于气雾推进剂、医用气雾剂、杀虫药抛射剂、聚合物（塑料）物理发泡剂，以及镁合金保护气体等。
R-134a的生产通常采用三氯乙烯和无水氟化氢为原料，经过两步气相催化氟化反应，生成四氟乙烷（即R-134a，又作HFC-134a）。其生产过程中会产生大量的氯化氢气体，可回收再利用，但该过程中所得到的氯化氢气体中含有微量的氟化氢气体。众所周知，含有氟化物的氯化氢气体或盐酸，即使氟化物的含量极低，也会超过一定许可浓度标准，从而使氯化氢或盐酸失去经济价值。例如，氟化物浓度在50ppm及以上，盐酸就可能腐蚀玻璃和搪瓷。因此，将氟化物的含量降低到可接受的范围（如，低于50ppm）将解决潜在的生产问题并产生经济价值（例如可用于氯乙烯的生产）。然而，由于氟化氢和氯化氢形态相同，用通常的方法很难将其进行分离。
发明内容
本发明的目的是提供一种除去无水氯化氢气体中的氟化氢的工艺方法，能快速有效地除去氟化氢，使得其在氯化氢中的含量低于10ppm，使得氯化氢可应用于工业领域。 
为了达到上述目的，本发明提供了一种采用无水氯硅烷提纯氯化氢的方法，所述的方法采用氯硅烷RnSiCl（4－n）为HF吸附剂，利用如下化学反应提纯待处理的氯化氢气体：
RnSiCl（4－n） ＋ HF → RnSiF（4－n） ＋  HCl
其中，n为1或2或3，所述的R选择甲基、苯基、乙基、丁基中的任意一种或两种以上；反应温度为－80℃~150℃，优选为－40℃~50℃；反应压力为 0.1MPa~5Mpa，反应时间为5s~3h。进一步优选地，所述的反应温度为50℃，压力为5Mpa，反应时间为6min~3h。
上述的采用无水氯硅烷提纯氯化氢的方法，其中，所述的氯硅烷在使用前先进行蒸馏提纯处理。
上述的采用无水氯硅烷提纯氯化氢的方法，其中，所述待处理的氯化氢气体为含有100-10000ppm的氟化氢的氯化氢气体。
本发明通过含氯硅烷与氟化氢气体的化学反应提纯氯化氢气体，最终实现氟化氢气体的浓度小于10ppm，从而实现了高纯度氯化氢的回收和再利用，具有显著的环境和经济价值。 
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
实施例1-4
在500mL压力反应釜中加入100mL氯硅烷（甲基三氯硅烷），然后将氟化氢浓度为1000ppm的氯化氢气体通入反应釜，并控制反应釜压力0.1MPa~5Mpa，反应温度为－80℃~150℃，反应时间为5s~3h；具体如表1所示：
表1：实施例1-4的反应条件及结果
                                                 
其中，浓度的上标1表示反应 1min的HF的浓度；浓度的上标2表示反应 10min的HF的浓度。
实施例5-8
除了采用二甲基二氯硅烷作为HF吸附剂外，其他方法及步骤完全与实施例1-4相同，具体反应情况如表2所示：
表2：实施例5-8的反应条件及结果
 
其中，浓度的上标1表示反应 1min的HF的浓度；浓度的上标2表示反应 10min的HF的浓度。
实施例9-13
除了采用苯基三氯硅烷作为HF吸附剂外，其他方法及步骤完全与实施例1-4相同，具体反应情况如表3所示：
表3：实施例9-13的反应条件及结果
其中，浓度的上标1表示反应 1min的HF的浓度；浓度的上标2表示反应 10min的HF的浓度。
经上述实施例及表1-3，可以看出，反应釜压力0.1MPa~5Mpa，反应温度为－80℃~150℃（优选为－40℃~50℃），反应时间为5秒-3小时（优选为6分钟~3小时）的工艺条件下，可以将HF浓度在100-10000ppm左右的氯化氢提纯至HF浓度低至10ppm，使得提纯后的氯化氢可安全地应用于工业领域，特别适用于生产四氟乙烷等氟化物工艺中产生的副产物氯化氢的回收再利用，具有显著的经济价值和市场前景。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。 

Claims (5)

1.一种采用无水氯硅烷提纯氯化氢的方法，其特征在于，所述的方法采用氯硅烷RnSiCl（4－n）为HF吸附剂，利用如下化学反应提纯待处理的氯化氢气体：
                                                         
其中，n为1或2或3，所述的R选择甲基、苯基、乙基、丁基中的任意一种或两种以上；反应温度为－80℃~150℃；反应压力为 0.1MPa~5Mpa，反应时间为5s~3h。
2.如权利要求1所述的采用无水氯硅烷提纯氯化氢的方法，其特征在于，所述的氯硅烷在使用前先进行蒸馏提纯处理。
3.如权利要求1或2所述的采用无水氯硅烷提纯氯化氢的方法，其特征在于，反应温度为－40℃~50℃。
4.如权利要求3所述的采用无水氯硅烷提纯氯化氢的方法，其特征在于，所述的反应温度为50℃，压力为5Mpa，反应时间为6min~3h。
5.如权利要求1所述的采用无水氯硅烷提纯氯化氢的方法，其特征在于，所述待处理的氯化氢气体为含有100－10000ppm的氟化氢的氯化氢气体。
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