CN108997080B - 一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于五氟乙烷制备技术领域，具体涉及一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺。该生产工艺包括如下步骤：1)以HF、PCE为原料，在一级反应器中发生一级氟化催化反应，得第一气体混合物；2)所述第一气体混合物经过1号分离塔分离，塔釜高沸物返回至一级反应器继续反应；塔顶排出的低沸物进入2号分离塔；3)2号分离塔塔釜高沸物经3号分离塔进入二级反应器进行二级氟化催化反应得HFC‑125粗产品；2号分离塔塔顶排出的低沸物经纯化系统纯化后得纯品五氟乙烷。本发明提供的两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺克服了现有技术中目标产品HFC‑125纯度低、纯化难的问题，可以提高HFC‑125的纯度至99.99％。

Description

一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺
技术领域
本发明属于五氟乙烷制备技术领域，具体涉及一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺。
背景技术
随着《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》和《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质的国家方案》的进一步实施，各国的相关企业都加快开发消耗臭氧层物质(ODS)替代品的步伐。五氟乙烷(CF3CHF2，俗称HFC-125)因不会破坏地球臭氧层或对地球臭氧层的破坏轻微，而被作广泛应用于R402A、R404A、R410A、R407C和R507，作为破坏地球臭氧层严重的二氟一氯甲烷(HCF2Cl)的替代品，此外，还广泛用作发泡剂、溶剂、喷射剂、灭火剂和干蚀刻剂。
目前五氟乙烷的制备工艺中应用最多的是两步法，第一步是PCE和HF反应，生产1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷(HCFC-123)和1,2,2-三氯-1,1-二氯乙烷(HCFC-122)，这一步反应是液相氟化反应，反应温度110℃、压力1.2MPa，氟化催化剂为SbF5和SbF3的混合物。第二步为HCFC-123、HCFC-122和HF反应生成HFC-125，这一步反应是气相氟化反应，反应温度320℃、压力0.2MPa，氟化催化剂为氧氟化铬催化剂。这个反应工艺的特点是液相反应产物经除去HCl和PCE后再进入第2步气相反应，除去PCE可以延长气相氟化催化剂的寿命，除去HCl更有利于反应平衡向产物的方向移动，可以减少反应的副产物，此工艺的成本较低、工艺简单，但反应选择性不高，副产物较多，且第一步液相反应存在腐蚀问题，当氟化氢和氟氯化锑达到一定比例时，将会形成HF-SbF5的超强酸，对反应设备具有强腐蚀性，反应中过量的氟化氢也会使设备被腐蚀。
还有一种以四氟乙烯和氟化氢为原料，经加成反应一步就可以生成HFC-125，此反应流程较短，对HFC-125的选择性高，反应产物经过简单的处理即可得到纯度很高的产品。但由于四氟乙烯成本较高，采用这一路线经济上并不适宜，且合成路线是以TFE为原料，存储和运输都相当困难，会有爆炸危险和产生聚合物等安全问题，所以此路线在实际工业生产中无法得到广泛采用。
专利申请CN200680043472.9公开了一种在催化剂存在下使全氯乙烯与HF在气相中以单阶段制备五氟乙烷的方法，但该方法制得的五氟乙烷纯度较低，无法满足实际生产的需要，而且催化剂寿命短、选择性低，无法重复利用，生产成本高。
因此通过新的合成工艺提高HFC-125的纯度以及提高催化剂的反应选择性、延长使用寿命，以此提高产量和工业连续化生产势在必行。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本申请的发明目的在于提供一种五氟乙烷的纯度高、催化剂实现再生利用的、通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺。
为了实现上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：
一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺，其包括如下步骤：
1)以HF、PCE为原料，在一级反应器中发生一级氟化反应，得第一气体混合物；
2)所述第一气体混合物经过1号分离塔分离，塔釜高沸物HCFC-123、PCE和HF返回至一级反应器继续反应；塔顶排出的低沸物进入2号分离塔；
3)2号分离塔塔釜高沸物HCFC-123、HCFC-124和HF经3号分离塔进入二级反应器进行二级氟化反应得HFC-125粗产品；2号分离塔塔顶排出的低沸物HCl、HFC-125、HFC-134a和CFC-115经纯化后得纯品五氟乙烷。
优选地，所述步骤1)中第一气体混合物是由HCFC-123、HCFC-124、HCl、少量HFC-125及未反应的HF和PCE组成。
优选地，所述步骤2)中1号分离塔塔顶排出的低沸物为HCl、HCFC-123、HCFC-124和HFC-125。
优选地，所述步骤2)中的HFC-125粗产品从二级反应器排出后进入2号分离塔。
本发明的上述生产工艺，气相催化氟化反应的化学反应式如下:
(1)主反应：
CCl2＝CCl2+3HF→CF3CHCl2+2HCl(HCFC-123)
CF3CHCl2+HF→CF3CHFCl+HCl(HCFC-124)
CF3CHFCl+HF→CF3CHF2+HCl(HFC-125)
(2)副反应：
2CCl2＝CCl2+8HF→CF3CH2Cl+CF3CF2Cl+6HCl(CFC-115)
CF3CH2Cl+HF→CF3CH2F+HCl(HFC-134a)。
优选地，步骤1)和3)中所述的氟化反应采用的氟化催化剂是以氧化铝、氟化铝为载体原料，含有金属铬、钴和镁氟化物的金属氧化物复合催化剂。
进一步优选地，所述金属氧化物复合催化剂是将铬、钴、镁的可溶性盐和氟化铝与氨水溶液经共沉淀反应、焙烧、氟化制备而成。
所述金属氧化物复合催化剂的制备原理为：
以氧化铝和氟化铝为骨架和载体原料，铬、钴、镁的可溶性盐，通过和氨水溶液发生反应生成氢氧化铬、氢氧化钴和氢氧化镁以及氯化铵，生成的氢氧化物和氧化铝、氟化铝形成共沉淀，所得共沉淀物在氮气环境中焙烧得氧化物，氧化物再与HF发生氟化反应，即制得金属氟化物催化剂。
优选地，所述氟化催化剂共沉反应包括如下步骤：
在溶解釜中加入氨水溶液，再加入六水氯化铬CrCl3·6H2O﹑六水氯化钴CoCl2·6H2O和六水氯化镁MgCl2·6H2O，搅拌40-60min使氯化盐完全溶解；再加入氟化铝，搅拌0.5-2min后用泵打入沉淀釜中，在搅拌的条件下进行反应，并慢慢补加少量质量浓度15-25％的氨水溶液NH3·H2O，调节pH值至7.0-9.0之间，反应20-40min后，用泵打至压滤机进行过滤，用回收的蒸汽冷凝水将滤饼洗涤至中性，烘干，在100-120℃条件下烘8-10h，得到催化剂共沉淀物。
进一步优选地，所述焙烧过程步骤如下：
将经过共沉淀反应得到的催化剂共沉淀物在氮气环境中电加热至330-360℃条件下，焙烧16-18h后，降温，用粉碎机粉碎至一定数目的粉末后，送至成型机。
优选地，所述催化剂共沉淀物可以粉碎至60-80目。
进一步优选地，所述铬、钴、镁的可溶性盐的摩尔比为2-10:0.2-0.8:1。
进一步优选地，所述氟化铝与镁可溶盐的摩尔比为4-10:1。
进一步优选地，氨水溶液中氨分子是铬、钴、镁的可溶盐和氟化铝的总摩尔数的量3-8倍。
进一步优选地，所述共沉淀反应的pH值为7-9。
进一步优选地，所述焙烧在在氮气环境中电加热至330-360℃条件下，焙烧16-18h。
所述金属氧化物复合催化剂中各金属元素的比例对其催化性能有较大影响。
优选地，步骤1)和3)中所述催化氟化反应采用的氟化催化剂的铬、钴、镁、铝的摩尔比不同。
优选地，氟化催化剂在用前需进行氟化实现对催化剂的活化，所述氟化的温度为260-330℃，0.2-0.3MPa，时间以测系统中水分小于0.5％作为终点。
优选地，所述一级反应器中压力为0.2-0.6MPa，温度为260-310℃。一级反应用金属管转子流量计的测量值来控制调节阀的开度，调节从1号分离塔塔釜返回一级反应器的HF和PCE量；通过投料计量泵变频调节，结合电子称显示值控制HF、PCE投料量。
优选地，所述二级反应器的反应温度为320-340℃，反应压力小于0.5MPa。二级反应通过气动调节阀和流量计调节3号塔液相返回HF、HCFC-123和气相返回二级反应HCFC-123、HCFC-124、HF的量。
本发明所述氟化催化剂可以再生后循环使用，所述催化剂的再生过程包括如下步骤：
在氮气氛围下连续或周期性通入一定量的空气，空气中的氧气与催化剂表面发生脱碳反应生成CO2气体，脱碳后的催化剂在氮气氛围中通入无水HF氟化，氟化完毕后再生完毕，其中，通入空气发生脱碳反应的温度为200-250℃，反应时间为20-48h，氟化反应温度为280-330℃，氟化时间为5-20h。经过再生的催化剂仍可重新用于氟化催化反应，从而延长了催化剂的使用寿命，降低了生产成本。
优选地，本发明的氟化催化剂共沉淀物制备过程中用到的氨水溶液和蒸汽冷凝水为回收液，其回收过程如下：
将压滤机压滤得到的压滤液、洗涤用到的洗涤液经收集后，泵入中和反应釜，慢慢加入片碱，当pH值达到10-11时，停止反应；用蒸汽夹套加热进行蒸氨，含氨的水蒸汽经冷凝后，用去离子水或上一批的蒸汽冷凝水吸收，得回收氨水溶液；当蒸汽pH约为7，切换至蒸汽冷凝水回收系统得回收冷凝水。
本发明中原料进料通过原料贮存计量系统实现，HF从界区外送至HF计量槽，经HF计量泵，送至一级反应汽化器；采用计量槽配计量泵的投料方式可有效的防止倒料。PCE从PCE原料罐区经循环干燥后送至PCE计量槽，然后采用计量泵投料。
优选地，所述无水HF和PCE的摩尔比4-16:1；进一步优选为4-12:1；
更进一步优选为4-10:1。
优选地，所述1号分离塔的中上部温度为15-35℃，塔釜温50-70℃；压力为0.4-0.5MPa；
优选地，2号分离塔的中上部温度为5-25℃，塔釜温度为70-90℃；压力为1.02-1.2MPa；
优选地，3号分离塔塔釜温度为60-70℃；压力为0.6-0.9MPa。合理控制分离塔的温度压力，以控制从塔釜和塔顶排出的气体的成分，促进中间产物继续进入反应器发生氟化反应，进而降低目标产物中杂质的含量。
优选地，步骤3)所述2号分离塔塔顶排出的低沸物HCl、HFC-125、HFC-134a和CFC-115进行如下纯化操作：
低沸物气体经盐酸分离塔除盐酸，净化系统除烯烃，水洗塔吸收HF，碱洗塔中和微量酸性物质后经脱气塔除低沸物、精馏塔除副产品HFC-134a、萃取塔除副产品CFC-115、萃取剂分馏塔分离萃取后，从塔顶得到纯品五氟乙烷。
作为一种优选实施方式，原料PCE、HF经过汽化器加热汽化后，混合通入装有氟化催化剂的一级反应器发生气相催化氟化反应，一级氟化反应得到由中间产物HCFC-123、HCFC-124、副产物HCl、少量HFC-125及未反应的无水HF和PCE组成的第一气体混合物，所述氟化催化剂以氧化铝、氟化铝为载体原料，含有金属铬、钴和镁氟化物的金属氧化物复合催化剂；
所述第一气体混合物经过1号分离塔分离，塔釜高沸物HCFC-123、PCE、HF等返回一级反应器继续反应，塔顶排出的低沸物HCl、HCFC-123、HCFC-124、HFC-125等气体进入2号分离塔，然后2号分离塔塔釜高沸物HCFC-123、HCFC-124、HF经3号分离塔分离进入二级反应器进行二级反应得到粗产品HFC-125，其中，1号分离塔塔顶排出的低沸物HCl、HCFC-123、HCFC-124、HFC-125等气体与二级反应器获得的粗产品混合后进入2号分离塔。
2号分离塔塔顶排出的低沸物HCl、HFC-125、HFC-134a、CFC-115等气体经盐酸分离塔除盐酸,净化系统除烯烃，水洗塔吸收HF，碱洗塔中和微量酸性物质后，再经脱气塔除低沸物、精馏塔分离副产品HFC-134a、萃取塔分离副产品CFC-115、萃取剂分馏塔分馏萃取后，从塔顶得到高纯度的产品五氟乙烷。
经检测，粗产物HFC-125中CFC-115的含量小于2％。
纯品五氟乙烷的纯度大于99.10％，优选大于99.5％，其中CFC-115的含量小于0.1％。
与现有技术相比，由于本发明提供的通过气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺具有如下有益效果：
(1)本发明提供的两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺克服了现有技术中目标产品HFC-125纯度低、纯化难的问题，可以提高HFC-125的纯度至99.1以上％。
(2)本发明气相氟化催化反应中所用的催化剂可以再生后重复利用，克服了现有技术中催化剂寿命短、无法重复利用等问题，降低了生产成本。
(3)本发明中的氟化催化剂的选择性高，对五氟乙烷的选择性大于等于99％；PCE的转化率大于等于99％。
(4)本发明的优选方式中将氨水和蒸汽冷凝回收后用于氟化催化剂的再生反应，减少了废液排放，实现了节能环保。
附图说明
附图1为本发明实施例中通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺流程。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺，包括如下步骤：
1)原料PCE以500kg/h的速率经过套管加热器预热至80℃，HF以300kg/h的速率经过一反初始加热器(壳程)预热至80℃，经预热的PCE和HF的气液混合物再依次经过一反汽化器、一反余热回收换热器(壳程)、一反热油加热器加热至280℃，同时通入一级反应器中，控制一级反应器中HF和PCE的摩尔比为4：1；在一级反应器中经氟化催化剂催化氟化后排出第一混合气体；所述第一气体混合物为HCFC-123、HCFC-124、副产物HCl、少量HFC-125及未反应的无水HF和PCE；
氟化催化剂的制备方法如下：
S1在溶解釜中加入回收的浓度为20％的氨水溶液，再加入六水氯化铬CrCl3·6H2O﹑六水氯化钴CoCl2·6H2O和六水氯化镁MgCl2·6H2O，搅拌45min使氯化盐完全溶解；再加入氟化铝，搅拌1min后用泵打入沉淀釜中，在搅拌的条件下进行反应，慢慢补加少量质量浓度20％的氨水溶液NH3·H2O，调节pH值至7.5，反应25min后，用泵打至压滤机进行过滤，用回收的蒸汽冷凝水将滤饼洗涤至中性，烘干，在120℃条件下烘8h，得到催化剂共沉淀物；
S2将S1步骤得到的催化剂共沉淀物在氮气环境中加热至350℃条件下，焙烧16.5h后，降温，用粉碎机粉碎至60目的粉末后，送至成型机；
S3用氮气稀释后的无水HF气体在260℃、0.2MPa的条件下对催化剂进行氟化活化，当系统中水份小于0.5％时氟化结束；
2)第一混合气体经一反余热回收换热器(管程)、一反初始加热器(管程)、一级反应冷却器冷却后进入1号分离塔；
塔釜高沸物HCFC-123、PCE、HF返回一级反应器继续反应，塔顶排出的低沸物HCl、HCFC-123、HCFC-124、HFC-125进入2号分离塔；
3)2号分离塔塔顶排出混合气体HCl、HFC-125及少量HCFC-123、HCFC-124、HF进入后续纯化系统，
2号分离塔塔釜高沸物HCFC-123、HCFC-124、HF经3号分离塔分离进入装有氟化催化剂的二级反应器进行二级氟化催化反应得粗产品HFC-125，3号塔塔釜排出的HF经二反初始加热器(壳程)、二反汽化器预热至90℃，与3号塔塔顶排出的HCFC-123、HCFC-124混合后依次经过二反余热回收换热器(壳程)、二反热油加热器、电加热器加热至330℃，同时通入二级反应器中；二级反应器获得的粗产品HFC-125与1号塔塔顶排出的低沸物HCl、HCFC-123、HCFC-124、HFC-125气体混合后进入2号分离塔；
2号分离塔塔顶排出的低沸物HCl、HFC-125、HFC-134a和CFC-115经盐酸分离塔除盐酸，净化系统除烯烃，水洗塔吸收HF，碱洗塔中和微量酸性物质后，经脱气塔除低沸物、精馏塔分享副产品HFC-134a、萃取塔分离副产品CFC-115、萃取剂分馏塔分馏萃取(萃取剂为丙酮)后，从萃取剂分馏塔塔顶得到纯品五氟乙烷；
其中，一级反应器中温度为280℃，压力为0.4MPa；
二级反应器中温度为330℃，压力为0.4MPa；
一级氟化催化剂的原料六水氯化铬﹑六水氯化钴、六水氯化镁、氟化铝、氨分子的摩尔比为2:0.5:1:4:23；
二级氟化催化剂的原料六水氯化铬﹑六水氯化钴、六水氯化镁、氟化铝、氨分子的摩尔比为10:0.5:1:10:172；
1号分离塔中上部温度为30℃，塔釜温度为70℃；压力为0.4MPa；
2号分离塔的中上部温度为10℃，塔釜温度为70℃；压力为1.05MPa；
3号分离塔塔身温度为60℃；压力为0.6MPa；
经检测，粗产物HFC-125中CFC-115的含量为0.8％；纯品五氟乙烷的纯度为99.9％，其中CFC-115的含量为0.02％，五氟乙烷的选择性为99.8％，四氯乙烯的转化率为99.6％。
实施例2
一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺，其与实施例1的区别仅在于：
1)原料PCE以500kg/h的速率经过套管加热器预热至80℃，HF以300kg/h的速率经过一反初始加热器(壳程)预热至80℃，经预热的PCE和HF的气液混合物再依次经过一反汽化器、一反余热回收换热器(壳程)、一反热油加热器加热至280℃，同时通入一级反应器中；控制一级反应器中HF和PCE的摩尔比为16:1；在一级反应器中经氟化催化剂催化氟化后排出第一混合气体；所述第一气体混合物为HCFC-123、HCFC-124、副产物HCl、少量HFC-125及未反应的无水HF和PCE；
氟化催化剂的制备方法如下：
S1在溶解釜中加入回收的氨水溶液，再加入六水氯化铬CrCl3·6H2O﹑六水氯化钴CoCl2·6H2O和六水氯化镁MgCl2·6H2O，搅拌45min使氯化盐完全溶解；再加入氟化铝，搅拌1min后用泵打入沉淀釜中，在搅拌的条件下进行反应，慢慢补加少量质量浓度20％的氨水溶液NH3·H2O，调节pH值至7.5，反应25min后，用泵打至压滤机进行过滤，用回收的蒸汽冷凝水将滤饼洗涤至中性，烘干，在120℃条件下烘8h，得到催化剂共沉淀物；
S2将S1步骤得到的催化剂共沉淀物在氮气环境中加热至350℃条件下，焙烧16.5h后，降温，用粉碎机粉碎至60目的粉末后，送至成型机；
S3用氮气稀释后的无水HF气体在260℃、0.2MPa的条件下对催化剂进行氟化活化，当系统中水份小于0.5％时氟化结束。
经检测，粗产物HFC-125中CFC-115的含量为1.5％；纯品五氟乙烷的纯度为99.8％，其中CFC-115的含量为0.05％，五氟乙烷的选择性为99.4％，四氯乙烯的转化率为99.1％。
实施例3
一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺，其与实施例1的区别仅在于：
1号分离塔中上部温度为50℃，塔釜温度为70℃，压力为0.4MPa；
经检测，粗产物HFC-125中CFC-115的含量为1.8％；纯品五氟乙烷的纯度为99.2％，其中CFC-115的含量为0.1％，五氟乙烷的选择性为99％，四氯乙烯的转化率为99％。
实施例4
一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺，其与实施例1的区别仅在于：
一级反应器中温度为压力为0.6MPa,温度为280℃。
经检测，粗产物HFC-125中CFC-115的含量为0.85％；纯品五氟乙烷的纯度为99.85％，其中CFC-115的含量为0.03％，五氟乙烷的选择性为99.6％，四氯乙烯的转化率为99.5％。
实施例5
一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺，其与实施例1的区别仅在于：
其中，二级反应器中温度为330℃,压力为0.2MPa。
经检测，粗产物HFC-125中CFC-115的含量为0.95％；纯品五氟乙烷的纯度为99.83％，其中CFC-115的含量为0.04％，五氟乙烷的选择性为99.5％，四氯乙烯的转化率为99.3％。
实施例6
一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺，其与实施例1的区别仅在于：
所述二级氟化催化剂的原料六水氯化铬﹑六水氯化钴、六水氯化镁、氟化铝、氨分子的摩尔比为15:0.5:1:10:172。
经检测，粗产物HFC-125中CFC-115的含量为1.2％；纯品五氟乙烷的纯度为99.56％，其中CFC-115的含量为0.08％，五氟乙烷的选择性为99.3％，四氯乙烯的转化率为99％。
实施例7
一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺，其与实施例1的区别仅在于：
步骤1)中氟化催化剂的制备方法如下：
S1在溶解釜中加入回收的浓度为20％的氨水溶液，再加入六水氯化铬CrCl3·6H2O﹑六水氯化钴CoCl2·6H2O和六水氯化镁MgCl2·6H2O，搅拌45min使氯化盐完全溶解；再加入氟化铝，搅拌1min后用泵打入沉淀釜中，在搅拌的条件下进行反应，慢慢补加少量质量浓度20％的氨水溶液NH3·H2O，调节pH值至9，反应25min后，用泵打至压滤机进行过滤，用回收的蒸汽冷凝水将滤饼洗涤至中性，烘干，在120℃条件下烘8h，得到催化剂共沉淀物；
S2将S1步骤得到的催化剂共沉淀物在氮气环境中加热至350℃条件下，焙烧16.5h后，降温，用粉碎机粉碎至60目的粉末后，送至成型机；
S3用氮气稀释后的无水HF气体在260℃、0.2MPa的条件下对催化剂进行氟化活化，当系统中水份小于0.5％时氟化结束；
经检测，粗产物HFC-125中CFC-115的含量为0.95％；纯品五氟乙烷的纯度为99.87％，其中CFC-115的含量为0.03％，五氟乙烷的选择性为99.7％，四氯乙烯的转化率为99.5％。
实施例8
一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺，其与实施例1的区别仅在于：
1)原料PCE以500kg/h的速率经过套管加热器预热至80℃，HF以300kg/h的速率经过一反初始加热器(壳程)预热至80℃，经预热的PCE和HF的气液混合物再依次经过一反汽化器、一反余热回收换热器(壳程)、一反热油加热器加热至280℃，同时通入一级反应器中，控制一级反应器中HF和PCE的摩尔比为4：1；在一级反应器中经氟化催化剂催化氟化后排出第一混合气体；所述第一气体混合物为HCFC-123、HCFC-124、副产物HCl、少量HFC-125及未反应的无水HF和PCE；
所述氟化催化剂为再生催化剂，所述催化剂的再生过程包括如下步骤：
在氮气氛围下以5ml/min的速度持续通入空气，空气中的氧气与催化剂表面发生脱碳反应生成CO2气体，脱碳后的催化剂在氮气氛围中通入无水HF氟化，氟化完毕后再生完毕，其中，通入空气发生脱碳反应的温度为220℃，反应时间为36h，氟化反应温度为320℃，氟化时间为12h。
经检测，粗产物HFC-125中CFC-115的含量为1.62％；纯品五氟乙烷的纯度为99.5％，其中CFC-115的含量为0.08％，五氟乙烷的选择性为99.1％，四氯乙烯的转化率为99.1％。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种通过两步气相催化氟化合成五氟乙烷的生产工艺，其包括如下步骤：
1)以HF、PCE为原料，在一级反应器中发生一级氟化反应，得到第一气体混合物；
2)所述第一气体混合物经过1号分离塔分离，塔釜高沸物HCFC-123、PCE和HF返回至一级反应器继续反应；塔顶排出的低沸物进入2号分离塔；
3)2号分离塔塔釜高沸物HCFC-123、HCFC-124和HF经3号分离塔进入二级反应器进行二级氟化反应得HFC-125粗产品；2号分离塔塔顶排出的低沸物HCl、HFC-125、HFC-134a和CFC-115纯化后得纯品五氟乙烷；
步骤1)和3)所述的氟化反应采用的氟化催化剂是氟化铝为载体原料的金属氧化物复合催化剂；所述金属氧化物复合催化剂是将铬、钴、镁的可溶性盐和氟化铝与氨水溶液经共沉淀反应、焙烧、氟化制备而成；
所述氟化催化剂共沉淀反应包括如下步骤：
在溶解釜中加入氨水溶液，再加入六水氯化铬CrCl3·6H2O﹑六水氯化钴CoCl2·6H2O和六水氯化镁MgCl2·6H2O，搅拌40-60min使氯化盐完全溶解；再加入氟化铝，搅拌0.5-2min后用泵打入沉淀釜中，在搅拌的条件下进行反应，并慢慢补加少量质量浓度15-25％的氨水溶液NH3·H2O，调节pH值至7.0-9.0之间，反应20-40min后，用泵打至压滤机进行过滤，用回收的蒸汽冷凝水将滤饼洗涤至中性，烘干，在100-120℃条件下烘8-10h，得到催化剂共沉淀物；
所述焙烧过程步骤如下：
将经过共沉淀反应得到的催化剂共沉淀物在氮气环境中电加热至330-360℃条件下，焙烧16-18h后，降温，用粉碎机粉碎至60-80目的粉末后，送至成型机；
所述铬、钴、镁的可溶性盐的摩尔比为2-10:0.2-0.8:1；
所述氟化铝与镁可溶盐的摩尔比为4-10:1；
氨水溶液中氨分子是铬、钴、镁的可溶盐和氟化铝的总摩尔数的量3-8倍；
步骤3)所述2号分离塔塔顶排出的低沸物HCl、HFC-125、HFC-134a和CFC-115进行如下纯化操作：
低沸物气体经盐酸分离塔除盐酸，净化系统除烯烃，水洗塔吸收HF，碱洗塔中和微量酸性物质后经脱气塔除低沸物、精馏塔除副产品HFC-134a、萃取塔除副产品CFC-115、萃取剂分馏塔分离萃取后，从塔顶得到纯品五氟乙烷。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，所述步骤1)中第一气体混合物是由HCFC-123、HCFC-124、HCl、少量HFC-125及未反应的HF和PCE组成。
3.根据权利要求1所述的生产工艺，所述HF和PCE的摩尔比4-16:1。
4.根据权利要求3所述的生产工艺，所述HF和PCE的摩尔比为4-10:1。
5.根据权利要求1所述的生产工艺，所述1号分离塔中上部温度15-35℃，塔釜温50-70℃；压力为0.4-0.5MPa。
6.根据权利要求1所述的生产工艺，2号分离塔中上部温度为5-25℃，塔釜温70-90℃；压力为1.02-1.2MPa。
7.根据权利要求1所述的生产工艺，3号分离塔塔釜温度60-70℃；压力为0.6-0.9MPa。
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