CN107188779B - 一种五氟乙烷的提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五氟乙烷的提纯方法，包括如下步骤：(a)预备反应装置；(b)萃取精馏；(c)蒸馏纯化；(d)副产物利用。本发明工艺简单，易于控制，采用萃取精馏再蒸馏的方式，分离效率高，将粗产物有效分离，分离后的成品五氟乙烷纯度可达99.9％以上，纯度高，品质好，分离后的副产物五氟一氯乙烷则进行回收利用，再转化为产品五氟乙烷，提高了副产物的利用率，变废为宝。

Description

一种五氟乙烷的提纯方法

技术领域

本发明属于五氟乙烷提纯技术领域，尤其涉及一种五氟乙烷的提纯方法。

背景技术

五氟乙烷(HFC-125)已被作为新一代的消耗臭氧层物质(ODS)替代品而广泛应用于制冷剂、发泡剂、推进剂和灭火剂。在生产过程的粗产品中常含有其他的卤代烃杂质，唯有CFC-115具有与HFC-125接近的沸点(CFC-115的沸点-38.7℃，HFC-125的沸点-48.5℃)，而且这两种化合物的相对挥发度接近于1，仅靠普通的分馏技术无法将它们彻底分离而达到提纯HFC-125的目的。萃取精馏法是解决这一问题的有效途径，但普遍存在萃取分离效率不够高、萃取剂价格昂贵或HFC-125产品中萃取剂的残留量较高等问题，造成HFC-125产品纯度难有提高。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种五氟乙烷的提纯方法，工艺简单，易于控制，采用萃取精馏再蒸馏的方式，分离效率高，将粗产物有效分离，分离后的成品五氟乙烷纯度可达99.9％以上，纯度高，品质好，分离后的副产物五氟一氯乙烷则进行回收利用，再转化为产品五氟乙烷，提高了副产物的利用率，变废为宝。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种五氟乙烷的提纯方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)预备反应装置：首先利用常规方法检查精馏塔、蒸馏塔、回流罐及固定床反应器的气密性，在精馏塔内安装液体分布器，均匀布置精馏塔和蒸馏塔内的填料，再预热精馏塔和蒸馏塔，避免操作过程中装置出现漏气现象而影响产物的收率，布置填料分布均匀，可有效提高粗品精馏分离的效果，从而提高成品的纯度，提前预热装置可有效减少萃取时间，加快分离效率，降低能耗；

(b)萃取精馏：将五氟乙烷粗产物从精馏塔中部的入料口打入，同时将萃取剂从精馏塔上部的入液口加入，萃取剂经进液管顺势流入液体分布器中，导流管将萃取剂引流入分配管中，再依次流向各支布液管，经排液孔喷淋而下，五氟乙烷粗产物气流上升，在折流板的引导下，两者进入填料中接触，形成连续逆流萃取，控制塔底温度为110～140℃，塔顶温度为35～65℃，压力控制在1.2～1.5MPa，粗产物为五氟乙烷和五氟一氯乙烷的混合共沸物，将两者与萃取剂接触，增加它们之间的相对挥发度，以达到分离提纯的目的，液体分布器将萃取剂喷淋均匀，配合均匀布置的填料，有效增加液相萃取剂与气相粗产物的接触面积和接触时间，从而提高萃取效果，经萃取分离后的五氟一氯乙烷继续上升至精馏塔塔顶，溶解了五氟乙烷的萃取液则靠重力下流至塔底，实现萃取分离；

(c)蒸馏纯化：精馏塔塔顶排出的气相产物进入第一冷凝器，冷凝后的液体一部分经回流管回流入精馏塔中，剩余液体在回流罐中储存起来，精馏塔塔底排出五氟乙烷和萃取剂的混合液，将该混合液送入到蒸馏塔中，控制蒸馏塔塔釜温度为40～45℃，萃取剂和五氟乙烷分离，五氟乙烷从蒸馏塔塔顶排出，经第二冷凝器冷凝后作为成品送入贮藏罐中，萃取剂则从蒸馏塔塔底排出，经循环泵重新打入至精馏塔的入液口中，五氟一氯乙烷从精馏塔塔顶收集，冷凝后的回流液继续参与萃取精馏过程，形成一个萃取循环过程，从而提高分离后各产物的纯度，在蒸馏塔内将萃取剂和五氟乙烷分离，分离后的萃取剂继续打回到精馏塔中循环利用，提高了萃取剂的利用率，浪费率低，贮藏罐中收集的五氟乙烷纯度高，可达99.9％以上，符合使用要求；

(d)副产物利用：将回流罐中收集的五氟一氯乙烷与氢气、氮气的混合气体混合后一起通入到固定床反应器中，固定床反应器中的反应温度为250～300℃，反应压力为常压，催化剂为采用浸渍法得到的Pd/活性炭，反应结束后收集终产物，采用加氢脱氯的方法将原粗产物中分离出来的五氟一氯乙烷转化为五氟乙烷，既解决了五氟一氯乙烷的处理问题，又方便合成了产品五氟乙烷，提高了副产物的利用率。

进一步，步骤(b)中萃取剂为丙酮和环已酮的混合液，丙酮与环已酮的质量比为5～8：1，采用以丙酮为主环已酮为辅的萃取剂组合，五氟乙烷易于溶解在萃取剂中，而五氟一氯乙烷难溶于萃取中，易于挥发，使相对挥发度增大，有效提高萃取分离效率，从而有效提高五氟乙烷的产品质量优级品率，组合型萃取剂存在协同效应，对相对挥发度的提高程度大于相应的单一萃取剂，价格低廉易得、选择性高，且可回收循环使用，合理控制萃取剂用量，可减少动力消耗和操作成本。

进一步，步骤(b)中通过旋涡泵接流量计的方式将萃取剂加入到精馏塔中，旋涡泵通过多次连续做功的方式把能量传递给萃取剂，使丙酮和环已酮混合均匀，流动性强，以旋流的方式送入精馏塔中。

进一步，步骤(a)中精馏塔内设有支撑栅板，支撑栅板位于液体分布器的下方，支撑栅板之间设有不锈钢波纹丝网规整填料，该填料由若干平行直列的不锈钢波纹网片排列组成的圆盘状填料，具备较高的分离能力，增大了气、液两相的接触面积，并为提高气相的湍动程度创造条件，以利于传质，支撑栅板用于隔断、保护填料，以防被上升气流吹动，使填料分布均匀，防止填料散乱分布在精馏塔内，方便控制空隙率，减小气体通过阻力，提高传质效果。

进一步，支撑栅板上设有折流板，相邻折流板等距分布，折流板呈曲线型，有效引导粗产物上升气流与下流的萃取剂进入填料，相互接触，从而提高萃取分离效率。

进一步，精馏塔内设有滤网，滤网位于支撑栅板与液体分布器之间，在萃取精馏过程中，气流上升，滤网起到吸附、阻止气流中杂质通过的作用，降低杂质堵塞液体分布器的风险，以确保液体分布器可在长时间内有效运行。

进一步，步骤(b)中液体分布器包括分配管、导流管和布液管，导流管设于分配管上，导流管连通分配管，布液管设于分配管的两侧，布液管连通分配管，相邻布液管等距分布，布液管的底面上均匀分布有排液孔，进液管连通导流管，萃取剂经进液管顺势流入导流管中，在重力作用下，导流管将萃取剂引流入分配管中，再依次流向各支布液管，经排液孔喷淋而下，相邻布液管等距分布，保证各喷淋点位置对称、排列均匀、单位面积流率均匀，气体通过的截面积大，提高了气相和液相的接触面积，从而提高萃取效果，该液体分布器结构紧凑空间小，制造容易，不易堵塞，操作弹性大。

进一步，导流管与进液管之间设有密封套，密封套包括上卡套与下夹套，上卡套与下夹套为一体结构，上卡套设于进液管的下端，下夹套设于导流管的顶端，密封套提高了导流管与进液管之间的连接紧密性，不会出现漏气、漏液的现象，密封套具有弹性，抗压、抗冲击能力强，结构简单，实用性强。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明工艺简单，易于控制，采用萃取精馏再蒸馏的方式，分离效率高，将粗产物有效分离，分离后的成品五氟乙烷纯度可达99.9％以上，纯度高，品质好，分离后的副产物五氟一氯乙烷则进行回收利用，再转化为产品五氟乙烷，提高了副产物的利用率，变废为宝，并精简萃取流程，极大减少了萃取分馏的开车时间，并为五氟乙烷优级品率的提升创造了条件，整个流程形成一个萃取循环过程，分离后的萃取剂再次循环利用，价廉，浪费率低，有效减少成本。

本发明中液体分布器结构紧凑空间小，制造容易，不易堵塞，操作弹性大，各喷淋点位置对称、排列均匀、单位面积流率均匀，萃取剂从排液孔喷淋而出，范围大，提高了萃取剂和粗产物上升气流的接触面积，从而提高萃取效果，有效提高萃取分离效果，从而提高后续收集的五氟乙烷纯度。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种五氟乙烷的提纯方法的结构示意图；

图2为本发明中液体分布器的结构示意图；

图3为本发明中液体分布器和进液管连接的结构示意图。

图中：1-精馏塔；2-蒸馏塔；3-回流罐；4-液体分布器；5-支撑栅板；6-入料口；7-入液口；8-分配管；9-导流管；10-布液管；11-排液孔；12-进液管；13-密封套；14-上卡套；15-下夹套；16-折流板；17-滤网；18-第一冷凝器；19-回流管；20-第二冷凝器；21-贮藏罐；22-循环泵。

具体实施方式

如图1至图3所示，为本发明一种五氟乙烷的提纯方法，包括如下步骤：

(a)预备反应装置：首先利用常规方法检查精馏塔1、蒸馏塔2、回流罐3及固定床反应器的气密性，在精馏塔1内安装液体分布器4，均匀布置精馏塔1和蒸馏塔2内的填料，再预热精馏塔1和蒸馏塔2，避免操作过程中装置出现漏气现象而影响产物的收率，布置填料分布均匀，可有效提高粗品精馏分离的效果，从而提高成品的纯度，提前预热装置可有效减少萃取时间，加快分离效率，降低能耗。精馏塔1内设有支撑栅板5，支撑栅板5位于液体分布器4的下方，支撑栅板5之间设有不锈钢波纹丝网规整填料，该填料由若干平行直列的不锈钢波纹网片排列组成的圆盘状填料，具备较高的分离能力，增大了气、液两相的接触面积，并为提高气相的湍动程度创造条件，以利于传质，支撑栅板5用于隔断、保护填料，以防被上升气流吹动，使填料分布均匀，防止填料散乱分布在精馏塔1内，方便控制空隙率，减小气体通过阻力，提高传质效果。

(b)萃取精馏：将五氟乙烷粗产物从精馏塔1中部的入料口6打入，同时通过旋涡泵接流量计的方式将萃取剂从精馏塔1上部的入液口7加入，萃取剂为丙酮和环已酮的混合液，丙酮与环已酮的质量比为5～8：1，采用以丙酮为主环已酮为辅的萃取剂组合，五氟乙烷易于溶解在萃取剂中，而五氟一氯乙烷难溶于萃取中，易于挥发，使相对挥发度增大，有效提高萃取分离效率，从而有效提高五氟乙烷的产品质量优级品率，组合型萃取剂存在协同效应，对相对挥发度的提高程度大于相应的单一萃取剂，价格低廉易得、选择性高，且可回收循环使用，合理控制萃取剂用量，可减少动力消耗和操作成本。旋涡泵通过多次连续做功的方式把能量传递给萃取剂，使丙酮和环已酮混合均匀，流动性强，以旋流的方式送入精馏塔1中。

液体分布器4包括分配管8、导流管9和布液管10，导流管9设于分配管8上，导流管9连通分配管8，布液管10设于分配管8的两侧，布液管10连通分配管8，相邻布液管10等距分布，布液管10的底面上均匀分布有排液孔11，排液孔11的孔径为10～15mm，保证各喷淋点位置对称、排列均匀、单位面积流率均匀，气体通过的截面积大，提高了气相和液相的接触面积，从而提高萃取效果。入液口7连通进液管12，进液管12为折型管，具有斜度，利于萃取剂下流。进液管12连通导流管9，导流管9与进液管12之间设有密封套13，密封套13包括上卡套14与下夹套15，上卡套14与下夹套15为一体结构，上卡套14设于进液管12的下端，下夹套15设于导流管9的顶端，密封套13提高了导流管9与进液管12之间的连接紧密性，不会出现漏气、漏液的现象，密封套13具有弹性，抗压、抗冲击能力强，结构简单，实用性强。该液体分布器4结构紧凑空间小，制造容易，不易堵塞，操作弹性大。支撑栅板5上设有折流板16，相邻折流板16等距分布，折流板16呈曲线型，有效引导粗产物上升气流与下流的萃取剂进入填料，相互接触，从而提高萃取分离效率。精馏塔1内设有滤网17，滤网17位于支撑栅板5与液体分布器4之间，在萃取精馏过程中，气流上升，滤网17起到吸附、阻止气流中杂质通过的作用，降低杂质堵塞排液孔11的风险，以确保液体分布器4可在长时间内有效运行。

萃取剂经进液管12顺势流入液体分布器4中，导流管9将萃取剂引流入分配管8中，再依次流向各支布液管10，经排液孔11喷淋而下，五氟乙烷粗产物气流上升，在折流板16的引导下，两者进入填料中接触，形成连续逆流萃取，控制塔底温度为110～140℃，塔顶温度为35～65℃，压力控制在1.2～1.5MPa，粗产物为五氟乙烷和五氟一氯乙烷的混合共沸物，将两者与萃取剂接触，增加它们之间的相对挥发度，以达到分离提纯的目的，液体分布器4将萃取剂喷淋均匀，配合均匀布置的填料，有效增加液相萃取剂与气相粗产物的接触面积和接触时间，从而提高萃取效果，经萃取分离后的五氟一氯乙烷继续上升至精馏塔1塔顶，溶解了五氟乙烷的萃取液则靠重力下流至塔底，实现萃取分离。

(c)蒸馏纯化：精馏塔1塔顶排出的气相产物进入第一冷凝器18，冷凝后的液体中一部分回流液经回流管19回流入精馏塔1中，剩余液体在回流罐3中储存起来，五氟一氯乙烷从精馏塔1塔顶收集，冷凝后的回流液继续参与萃取精馏过程，形成一个萃取循环过程，从而提高分离后各产物的纯度。精馏塔1塔底排出五氟乙烷和萃取剂的混合液，将该混合液送入到蒸馏塔2中，控制蒸馏塔2塔釜温度为40～45℃，五氟乙烷的沸点为-48.5℃，与萃取剂的沸点差异较大，分离简单，分离后的五氟乙烷从蒸馏塔2塔顶排出，经第二冷凝器20冷凝后作为成品送入贮藏罐21中，贮藏罐21中收集的五氟乙烷纯度高，可达99.9％以上，符合使用要求。萃取剂则从蒸馏塔2塔底排出，经循环泵22重新打入至精馏塔1的入液口7中，分离后的萃取剂继续打回到精馏塔1中循环利用，提高了萃取剂的利用率，浪费率低。可增设蒸馏塔2和循环泵22的数量，蒸馏塔2之间相互连接，采用多次蒸馏的方式将五氟乙烷中残留的萃取剂分离出来，从而提高最终成品五氟乙烷的纯度。

(d)副产物利用：将回流罐3中收集的五氟一氯乙烷与氢气、氮气的混合气体混合后一起通入到固定床反应器中，固定床反应器中的反应温度为250～300℃，反应压力为常压，催化剂为采用浸渍法得到的Pd/活性炭，采用氮气稀释氢气的条件下进行反应，可有效减少反应的热效应，提高五氟一氯乙烷的转化率，反应结束后收集终产物，采用加氢脱氯的方法将原粗产物中分离出来的五氟一氯乙烷转化为五氟乙烷，既解决了五氟一氯乙烷的处理问题，又方便合成了产品五氟乙烷，提高了副产物的利用率。

本发明工艺简单，易于控制，采用萃取精馏再蒸馏的方式，分离效率高，将粗产物有效分离，分离后的成品五氟乙烷纯度可达99.9％以上，纯度高，品质好，分离后的副产物五氟一氯乙烷则进行回收利用，再转化为产品五氟乙烷，提高了副产物的利用率，变废为宝，并精简萃取流程，极大减少了萃取分馏的开车时间，并为五氟乙烷优级品率的提升创造了条件，整个流程形成一个萃取循环过程，分离后的萃取剂再次循环利用，价廉，浪费率低，有效减少成本。

本发明中液体分布器4结构紧凑空间小，制造容易，不易堵塞，操作弹性大，各喷淋点位置对称、排列均匀、单位面积流率均匀，萃取剂从排液孔11喷淋而出，范围大，提高了萃取剂和粗产物上升气流的接触面积，从而提高萃取效果，有效提高萃取分离效果，从而提高后续收集的五氟乙烷纯度。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种五氟乙烷的提纯方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)预备反应装置：首先利用常规方法检查精馏塔、蒸馏塔、回流罐及固定床反应器的气密性，在精馏塔内安装液体分布器，均匀布置精馏塔和蒸馏塔内的填料，再预热精馏塔和蒸馏塔；

(b)萃取精馏：将五氟乙烷粗产物从精馏塔中部的入料口打入，同时将萃取剂从精馏塔上部的入液口加入，萃取剂经进液管顺势流入液体分布器中，导流管将萃取剂引流入分配管中，再依次流向各支布液管，经排液孔喷淋而下，五氟乙烷粗产物气流上升，在折流板的引导下，两者进入填料中接触，形成连续逆流萃取，控制塔底温度为110～140℃，塔顶温度为35～65℃，压力控制在1.2～1.5MPa；

所述液体分布器包括分配管、导流管和布液管，所述导流管设于所述分配管上，所述导流管连通所述分配管，所述布液管设于所述分配管的两侧，所述布液管连通所述分配管，相邻所述布液管等距分布，所述布液管的底面上均匀分布有排液孔，所述进液管连通所述导流管；

所述导流管与所述进液管之间设有密封套，所述密封套包括上卡套与下夹套，所述上卡套与所述下夹套为一体结构，所述上卡套设于所述进液管的下端，所述下夹套设于所述导流管的顶端；

(c)蒸馏纯化：精馏塔塔顶排出的气相产物进入第一冷凝器，冷凝后的液体一部分经回流管回流入精馏塔中，剩余液体在回流罐中储存起来，精馏塔塔底排出五氟乙烷和萃取剂的混合液，将该混合液送入到蒸馏塔中，控制蒸馏塔塔釜温度为40～45℃，萃取剂和五氟乙烷分离，五氟乙烷从蒸馏塔塔顶排出，经第二冷凝器冷凝后作为成品送入贮藏罐中，萃取剂则从蒸馏塔塔底排出，经循环泵重新打入至精馏塔的入液口中；

(d)副产物利用：将回流罐中收集的五氟一氯乙烷与氢气、氮气的混合气体混合后一起通入到固定床反应器中，固定床反应器中的反应温度为250～300℃，反应压力为常压，催化剂为采用浸渍法得到的Pd/活性炭，反应结束后收集终产物。

2.根据权利要求1所述的一种五氟乙烷的提纯方法，其特征在于：步骤(b)中萃取剂为丙酮和环已酮的混合液，丙酮与环已酮的质量比为5～8：1。

3.根据权利要求2所述的一种五氟乙烷的提纯方法，其特征在于：步骤(b)中通过旋涡泵接流量计的方式将萃取剂加入到所述精馏塔中。

4.根据权利要求1所述的一种五氟乙烷的提纯方法，其特征在于：步骤(a)中所述精馏塔内设有支撑栅板，所述支撑栅板位于所述液体分布器的下方，所述支撑栅板之间设有不锈钢波纹丝网规整填料。

5.根据权利要求4所述的一种五氟乙烷的提纯方法，其特征在于：所述支撑栅板上设有折流板，相邻所述折流板等距分布。

6.根据权利要求4所述的一种五氟乙烷的提纯方法，其特征在于：所述精馏塔内设有滤网，所述滤网位于所述支撑栅板与所述液体分布器之间。

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