CN113563154A - 一种1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物的分离方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种1‑氯‑3,3,3‑三氟丙烯和1,1,1,3,3‑五氟丙烷混合物的分离方法,属于化工技术领域。所述分离方法包括:将1‑氯‑3,3,3‑三氟丙烯和1,1,1,3,3‑五氟丙烷混合物加入萃取剂进行萃取;其中,所述萃取剂选自丙酮、环戊烷、正戊烷、四氯化碳中的一种或多种。本发明的分离方法通过选用高效、价廉易得的萃取剂,实现1‑氯‑3,3,3‑三氟丙烯和1,1,1,3,3‑五氟丙烷有效分离。
Description
技术领域
本申请涉及一种1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物的分离方法,属于化工技术领域。
背景技术
氯氟烃对地球臭氧层有害,用于代替氯氟烃的许多氢氟烃会造成全球气候变暖。然而,氢氟烯烃不会破坏臭氧层,也不会引起全球气候变暖,正被推广用于制冷剂、清洗剂、发泡剂、气溶胶喷射剂等。1-氯-3,3,3-三氟丙烯(HCFO-1233zd)是适用于生产1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)的一种原料,同时它也是在泡沫发泡应用中替换1,1,1,3,3-五氟丙烷的主要候选物之一,该化合物还具有作为制冷剂、溶剂或脱脂剂的潜在用途。
工业上一般以氟化氢(HF)和1,1,1,3,3-五氯丙烷(HCC-240fa)为原料,经气相氟化或者液相氟化合成1-氯-3,3,3-三氟丙烯。此类方法往往会引起原料1,1,1,3,3-五氯丙烷过氟化而产生副产物1,1,1,3,3-五氟丙烷,副产物1,1,1,3,3-五氟丙烷与1-氯-3,3,3-三氟丙烯的沸点相近(1,1,1,3,3-五氟丙烷的沸点为15.3℃,1-氯-3,3,3-三氟丙烯的沸点为18.7℃),而且这两种化合物的相对挥发度接近1,存在共沸现象,因此采用常规的精馏手段难以将1-氯-3,3,3-三氟丙烯进行提纯。
目前,萃取精馏法是解决这一问题的有效途径,该方法的关键是萃取剂的选择。本发明通过选取合适的萃取剂,把1,1,1,3,3-五氟丙烷从1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物中分离出来,进而获得了高纯度的1-氯-3,3,3-三氟丙烯。
发明内容
本发明的目的是提供一种1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物的分离方法,通过选用高效、价廉易得的萃取剂,实现1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷有效分离。
为了实现上述目的,本发明提供了一种1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物的分离方法,包括:
将1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物加入萃取剂进行萃取;
其中,所述萃取剂选自丙酮、环戊烷、正戊烷、四氯化碳中的一种或多种。
优选地,所述萃取剂为质量比为1:1:1:1的环戊烷、正戊烷、四氯化碳、丙酮的混合物。
优选地,所述萃取剂与1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物的质量比为(1~15):1。
优选地,所述萃取剂与1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物的质量比为(2~15):1,更优选(3~15):1。
优选地,1,1,1,3,3-五氯丙烷和氟化氢反应得到所述1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物,所述1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合中1-氯-3,3,3-三氟丙烯的含量为80.0~95.0wt%,1,1,1,3,3-五氟丙烷的含量为5.0~20.0wt%。
优选地,所述萃取分离出的1-氯-3,3,3-三氟丙烯的纯度为99.9%以上。
优选地,所述萃取分离出的1,1,1,3,3-五氟丙烷的含量大于90wt%。
优选地,所述分离方法包括如下步骤:
(1)将1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物以及萃取剂引入萃取精馏塔,塔顶分离出1-氯-3,3,3-三氟丙烯,塔釜得到1,1,1,3,3-五氟丙烷和萃取剂混合物;
(2)将步骤(1)所述塔釜得到的1,1,1,3,3-五氟丙烷和萃取剂混合物引入萃取剂回收塔,塔顶分离出1,1,1,3,3-五氟丙烷,塔釜得到萃取剂,所述萃取剂返回至所述萃取精馏塔。
优选地,所述萃取精馏塔的操作条件:操作压力为0.1~1.2MPa,塔顶温度为10~30℃,塔釜温度为30~70℃,回流比为0.5~5;
所述萃取剂回收塔的操作条件:操作压力为0.1~1.0MPa,塔顶温度为30~50℃,塔釜温度为70~100℃,回流比为5~15。
优选地,所述萃取精馏塔和萃取剂回收塔为板式塔、筛板塔或填料塔;更优选填料塔。
本申请的有益效果包括但不限于:
本发明实现了1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷有效分离,得到纯度为99.9%以上的1-氯-3,3,3-三氟丙烯和含量大于90wt%的1,1,1,3,3-五氟丙烷,萃取剂回收后可直接返回至萃取精馏塔循环利用,无需特别处理,操作方便,成本低廉;当选用的萃取剂为环戊烷时,其可与HFC-245fa一起作为发泡剂使用,无需进行萃取剂回收步骤,经济实用,适用于不同的生产需求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请分离方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请,但本申请并不局限于这些实施例。如图1所示,为了更清楚的阐释本申请的整体构思,下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
图1为本申请的流程示意图。图1中的附图标记中1为萃取精馏塔,2为萃取剂回收塔,a为HCFO-1233zd和HFC-245fa混合物,b为萃取精馏塔塔顶得到的HCFO-1233zd,c为萃取精馏塔塔釜的HFC-245fa与萃取剂混合物,d为萃取剂回收塔塔釜的萃取剂,e为萃取剂回收塔塔顶得到的HFC-245fa。
本申请的实施例中的1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物,通过1,1,1,3,3-五氯丙烷和氟化氢反应并预处理后得到,其中1-氯-3,3,3-三氟丙烯的含量为80.0~95.0wt%,1,1,1,3,3-五氟丙烷的含量为5.0~20.0wt%。
本申请的实施例中分析方法如下:
1、萃取精馏的原理为:通过加入萃取剂,显著改变HCFO-1233zd与HFC-245fa的相对挥发度,从而将两者分离。此处,HCFO-1233zd与HFC-245fa的相对挥发度(α)定义如下:
为了获得加入萃取剂后各组分的相对挥发度,本发明采用500ml带气相和液相取样阀的反应釜进行测定,具体步骤如下:向反应釜中加入80g萃取剂和20gHCFO-1233zd与HFC-245fa混合物(HCFO-1233zd的含量为85.0wt%),通过调节反应釜内温度使压力保持在绝对压力1.2MPa,运用磁力搅拌激烈搅拌半小时,使物料充分混合,然后静置待釜内气液相达到平衡,开启液相取样阀和气体取样阀,分别抽取液相样品和气相样品,用气相色谱分析仪分析各相的组成含量。按上述相对挥发度定义公式,计算出相对挥发度α值,相关实验结果见表1。
表1加入萃取剂后的α值
从表1可以看出,加入萃取剂后,HCFO-1233zd和HFC-245fa混合物的相对挥发度由接近1变成明显大于1,使得HCFO-1233zd更易挥发,浓缩于气相,萃取精馏时从萃取精馏塔塔顶采出;当选用的萃取剂为环戊烷时,其可与HFC-245fa一起作为发泡剂使用,无需进行萃取剂回收步骤,经济实用,适用于不同的生产需求。
2、一种1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物的分离方法,包括如下步骤:
(1)将含量为85wt%HCFO-1233zd和15wt%HFC-245fa的混合物从萃取精馏塔中部进料,萃取剂从塔上部进料,萃取剂选自丙酮、环戊烷、正戊烷、四氯化碳中的一种或多种,萃取剂与HCFO-1233zd和HFC-245fa混合物的质量比为(1~15):1,塔顶分离出HCFO-1233zd,塔釜为HFC-245fa和萃取剂;萃取精馏塔的操作条件:操作压力为0.6MPa,塔釜温度为65℃,回流比为5;
(2)萃取精馏塔塔釜物料进入萃取剂回收塔,塔顶得到HFC-245fa,塔釜为萃取剂,返回至萃取精馏塔循环利用;萃取剂回收塔的操作条件:操作压力为0.5MPa,塔釜温度为80℃,回流比为10;
萃取精馏塔和萃取剂回收塔均采用填料塔,内装有阶梯环填料,塔直径为100mm,采用气相色谱对收集的HCFO-1233zd和HFC-245fa进行分析,分别测定其含量,结果如表2所示。
表2分离后HCFO-1233zd和HFC-245fa的含量
从表2可以看出,萃取剂选取质量比为1:1:1:1的环戊烷、正戊烷、四氯化碳、丙酮混合物时,分离之后HCFO-1233zd和HFC-245fa含量均达到较高水平,实现了HCFO-1233zd和HFC-245fa有效分离。实施例8和对比例1相比,当萃取剂选取甲醇时,分离之后HCFO-1233zd和HFC-245fa含量相对较低,说明分离过程有损失;同样,实施例和对比例2的分离结果表面,与甲醇相比,环戊烷、正戊烷、四氯化碳和丙酮更适用于分离HCFO-1233zd和HFC-245fa。
以上所述,仅为本申请的实施例而已,本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制,而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物的分离方法,其特征在于,包括:
将1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物加入萃取剂进行萃取;
其中,所述萃取剂选自丙酮、环戊烷、正戊烷、四氯化碳中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的分离方法,其特征在于,所述萃取剂为质量比为1:1:1:1的环戊烷、正戊烷、四氯化碳、丙酮的混合物。
3.根据权利要求1所述的分离方法,其特征在于,所述萃取剂与1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物的质量比为(1~15):1。
4.根据权利要求3所述的分离方法,其特征在于,所述萃取剂与1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物的质量比为(2~15):1。
5.根据权利要求1所述的分离方法,其特征在于,1,1,1,3,3-五氯丙烷和氟化氢反应得到所述1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物,所述1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合中1-氯-3,3,3-三氟丙烯的含量为80.0~95.0wt%,1,1,1,3,3-五氟丙烷的含量为5.0~20.0wt%。
6.根据权利要求1所述的分离方法,其特征在于,所述萃取分离出的1-氯-3,3,3-三氟丙烯的纯度为99.9%以上。
7.根据权利要求1所述的分离方法,其特征在于,所述萃取分离出的1,1,1,3,3-五氟丙烷的含量大于90wt%。
8.根据权利要求1所述的分离方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物以及萃取剂引入萃取精馏塔,塔顶分离出1-氯-3,3,3-三氟丙烯,塔釜得到1,1,1,3,3-五氟丙烷和萃取剂混合物;
(2)将步骤(1)所述塔釜得到的1,1,1,3,3-五氟丙烷和萃取剂混合物引入萃取剂回收塔,塔顶分离出1,1,1,3,3-五氟丙烷,塔釜得到萃取剂,所述萃取剂返回至所述萃取精馏塔。
9.根据权利要求8所述的分离方法,其特征在于,所述萃取精馏塔的操作条件:操作压力为0.1~1.2MPa,塔顶温度为10~30℃,塔釜温度为30~70℃,回流比为0.5~5;
所述萃取剂回收塔的操作条件:操作压力为0.1~1.0MPa,塔顶温度为30~50℃,塔釜温度为70~100℃,回流比为5~15。
10.根据权利要求9所述的分离方法,其特征在于,所述萃取精馏塔和萃取剂回收塔为板式塔、筛板塔或填料塔。
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CN116199560A (zh) * | 2023-04-28 | 2023-06-02 | 山东澳帆新材料有限公司 | 一种反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯与1,1,1,3,3-五氟丙烷混合物的分离方法 |
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CN113563154B (zh) | 2024-03-29 |
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