CN114276208B - 一种1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种1,1,1,2,3,3,3‑七氟丙烷的生产设备及生产方法，该方法以无水氟化氢与六氟丙烯为反应原料，采用本发明的1,1,1,2,3,3,3‑七氟丙烷的生产设备进行合成反应，合成反应使用氟化复合催化剂进行催化，制得1,1,1,2,3,3,3‑七氟丙烷粗产物，将1,1,1,2,3,3,3‑七氟丙烷粗产物经过水洗、碱洗和精馏分离后，制得1,1,1,2,3,3,3‑七氟丙烷纯净产物。本发明的1,1,1,2,3,3,3‑七氟丙烷的生产方法，在合成反应中采用氟化复合催化剂进行催化，能够在温和的反应条件下将反应原料的转化率提高至95％以上，实现了反应原料的高转化率，同时，产物的选择性大于等于99％，实现了产物的高选择性。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，涉及1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产，具体涉及一种1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备及生产方法。
背景技术
1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷(HFC-227ea)是无色、无味、不导电、无二次污染的气体，具有清洁、低毒、电绝缘性好，灭火效率高的特点，特别是它对臭氧层无破坏，在大气中的残留时间比较短，其环保性能明显优于卤代烷，是目前为止研究开发比较成功的一种洁净气体灭火剂，被认为是替代卤代烷1301、1211的最理想的产品之一。目前1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的工业合成主要采用六氟丙烯与氟化氢催化加成制得。
USP6281395发明了一种使用铬等金属改性活性炭作为催化剂的工艺，CN1594250A发明了一种使用稀土金属盐改性的活性炭催化剂。使用上述合成工艺的转化率和选择性较高，但反应的温度较高，往往会生成剧毒物质：八氟异丁烯，对环境和安全生产带来隐患。USP5689019发明了一种使用氟氯化锑催化剂的工艺过程，该工艺存在的问题是反应压力较高、设备腐蚀较重、难以适合工业化生产。氟化氢(HF)和六氟丙烯(HFP)的加成反应为高放热反应，需要将反应热及时移出，以避免反应床层局部过热，形成副产物并减少催化剂的使用寿命。此外，过量的HF易与反应生成的HFC-227ea形成共沸物使产物不易分离。CN1310858提供一种将HF与HFC-227ea共沸物循环到合成反应器作为稀释剂的方法，以助于高放热反应的合成反应器温度控制。但该方法反应物料在系统内大量循环，分离负荷大，产生的反应热无法得到利用，不利于节能减排。
综合上述分析可知，现有技术进行1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷生产时难以在温和的反应条件下实现原料的高转化率和产物的高选择性，同时还存在环境不友好、反应热难以回收利用等一系列亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备及生产方法，解决现有技术中生产1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷时难以在温和反应条件下实现反应原料的高转化率和产物的高选择性的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产方法，该方法以无水氟化氢与六氟丙烯为反应原料，合成反应使用氟化复合催化剂进行催化，制得1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷粗产物，将1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷粗产物经过水洗、碱洗和精馏分离后，制得1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷纯净产物；
所述的氟化复合催化剂的制备过程如下：
将第一金属盐和第二金属盐溶于溶剂中，制得原料液，原料液经过两次老化反应和第一次焙烧后，制得复合氧化物；
将第三金属盐溶于水中制得浸渍液，将浸渍液均匀浸渍于复合氧化物上后进行第二次焙烧，再经打片成型制得催化剂前驱体；
所述的催化剂前驱体经过两次氟化反应后，制得氟化复合催化剂；
所述的第一金属盐为铝盐、钴盐、镍盐和锌盐中的一种或几种；所述的第二金属盐为钙盐和镁盐中的一种或几种；所述的第三金属盐为镧盐或铈盐的一种或几种。
本发明还具有如下技术特征：
具体的，所述的第一金属盐中金属元素为第一金属元素，第一金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的80％～90％；
所述的第二金属盐中金属元素为第二金属元素，第二金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的10％～20％；
所述的第三金属盐中金属元素为第三金属元素，第三金属元素的质量为复合氧化物质量的1％～6％。
优选的，所述的第一金属元素为Al、Co、Ni和Zn，所述的Al、Co、Ni、Zn的摩尔比为(0.3～0.5)：(0.2～0.3)：(0.1～0.2)：(0.1～0.3)；
所述的第二金属元素为Mg；或所述的第二金属元素为Ca和Mg，且所述的Ca和Mg摩尔比为1:1；
所述的第三金属元素为Ce；或所述的第三金属元素为La和Ce，且所述的La和Ce的质量比为1:3。
最优选的，所述的第一金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的80％，所述的第一金属元素为Al、Co、Ni和Zn，Al、Co、Ni和Zn的摩尔比为0.5:0.2:0.2:0.1；且所述的第二金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的20％，所述的第二金属元素为Mg和Ca，Mg和Ca摩尔比为1:1；且所述的第三金属元素的质量为复合氧化物质量的4％，所述的第三金属元素为La和Ce，La和Ce的质量比为1:3；
或所述的第一金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的90％，所述的第一金属元素为Al、Co、Ni和Zn，Al、Co、Ni和Zn的摩尔比为0.3:0.3:0.1:0.3；且所述的第二金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的10％，第二金属元素为Mg；所述的第三金属元素的质量为复合氧化物质量的3％，所述的第三金属元素为Ce。
具体的，该方法采用1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备制备1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷；所述的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备，包括六氟丙烯进料管道，六氟丙烯进料管道的出料端与六氟丙烯预热器的进料端相连通；还包括无水氟化氢进料管道，无水氟化氢进料管道出料端与无水氟化氢预热器的进料端相连通；所述的六氟丙烯预热器的出料端和无水氟化氢预热器的出料端均与合成反应器的进料端相连通；
所述的合成反应器的出料端与水洗塔的进料端相连通，所述的水洗塔的出料端与碱洗塔的进料端相连通，所述的碱洗塔的出料端与干燥塔的进料端相连通，所述的干燥塔的出料端与精馏塔的进料端相连通，所述的精馏塔的出料端与七氟丙烷出料管道相连通；
所述的精馏塔和六氟丙烯预热器之间设置有反应物回收管道，反应物回收管道的回收进料端与精馏塔的回收出料端相连通，反应物回收管道的回收出料端与六氟丙烯预热器的回收进料端相连通；
所述的合成反应器和六氟丙烯预热器之间设置有反应热回收管道，所述的合成反应器和无水氟化氢预热器之间设置有反应热回收管道；所述的反应热回收管道的进导热介质端与合成反应器的出导热介质端相连通，反应热回收管道的出导热介质端与六氟丙烯预热器的进导热介质端和无水氟化氢预热器的进导热介质端均相连通。
具体的，该生产方法具体包括如下步骤：
步骤一，制备氟化复合催化剂；
步骤1.1，制备复合氧化物；
将第一金属盐和第二金属盐溶于溶剂中，制得原料液，将原料液加热并将原料液的pH值调至所需pH值后，进行第一次老化反应；第一次老化反应结束后，再次加热后进行第二次老化反应并制得混合物B，混合物B经过过滤后制得固体沉淀C，固体沉淀C依次经过洗涤和干燥后制得固体D，固体D进行第一次焙烧后制得复合氧化物；
步骤1.2，制备催化剂前驱体；
将第三金属盐溶于水中制得浸渍液，将浸渍液均匀浸渍于步骤1.1制得的复合氧化物上后进行第二次焙烧，第二次焙烧后经打片成型制得催化剂前驱体；
步骤1.3，制备氟化复合催化剂；
将步骤1.2制得的催化剂前驱体置于氟化反应装置中，将氟化氢气体通入氟化反应装置中，进行第一次氟化反应；第一次氟化反应结束后，进行升温后再进行第二次氟化反应，第二次氟化反应结束后制得氟化复合催化剂；
步骤二，制备1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷粗产物；
将步骤一制得氟化复合催化剂加入合成反应器中，将六氟丙烯通入六氟丙烯预热器中，将无水氟化氢通入无水氟化氢预热器中，将六氟丙烯和无水氟化氢预热至预设温度后，再将六氟丙烯和无水氟化氢一起通入合成反应器中，在氟化复合催化剂的催化下进行合成反应，合成反应结束后制得1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷粗产物；
步骤三，制备1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷纯净产物；
将步骤二制得1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷粗产物依次通入水洗塔和碱洗塔中，经过水洗和碱洗后，制得除去氟化氢的产物E；将产物E通入精馏塔中，经过精馏分离后制得1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷纯净产物；将1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷纯净产物通过七氟丙烷出料管道取出；
步骤四，反应物回收；
步骤三中所述的精馏分离结束后，通过反应物回收管道将精馏塔中反应物通入六氟丙烯预热器中，完成反应物回收；
步骤五，反应热回收；
步骤二中所述的反应过程中产生的热量，通过反应热回收管道输送至六氟丙烯预热器和无水氟化氢预热器中，完成反应热回收。
具体的，步骤1.1中，所述的溶剂为水或无水乙醇；所述的第一次老化反应的反应时间为2h，反应温度为40℃，所述的第二次老化反应的反应时间为12h，反应温度为90℃；所述的第一次焙烧的焙烧温度为500℃，焙烧时间为6h。
具体的，步骤1.1中，所述的干燥的干燥温度为120℃。
具体的，步骤1.1中，所需pH值为8.5～9.5。
具体的，步骤1.1中，所述的原料液的pH值采用氨水、氢氧化钠、尿素、碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或者几种进行调节。
具体的，步骤1.2中，所述的第二次焙烧的焙烧温度为350～450℃，焙烧时间为8h。
具体的，步骤1.3中，所述的第一次的氟化反应的反应温度为200℃，反应时间为1h；所述的升温时的升温速率为1℃/min，所述的第二次氟化反应的反应温度为400℃，反应时间为8h。
具体的，步骤二中，所述的合成反应器中的无水氟化氢与六氟丙烯的摩尔比为(0.8～1.1):(1.0～1.1)；所述的合成反应的反应条件为：反应温度为150～250℃，反应压力为0.02～0.2MPa，平均反应接触时间为15～90s。
具体的，步骤二中，所述的预设温度为150～250℃。
本发明还保护一种如上所述的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
(Ⅰ)本发明的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产方法，在合成反应中采用氟化复合催化剂进行催化，能够在温和的反应条件下将反应原料的转化率提高至95％以上，实现了反应原料的高转化率，同时，产物的选择性大于等于99％，实现了产物的高选择性。
(Ⅱ)本发明的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产方法中，在进行合成反应时，原料六氟丙烯和无水氟化氢的摩尔比低，合成反应结束后只需要少量吸收就能够去除无水氟化氢，避免了因产物与无水氟化氢的共沸导致分离困难的现象。
(Ⅲ)本发明的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产方法，采用的合成条件温和，反应压力低，原料更易于气化，能够降低能耗，同时减少设备投资；此外，合成反应产生的反应热易于回收利用，反应热循环利用能够进一步降低能耗，易于工业化生产。
(Ⅳ)本发明的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产方法，合成时使用的氟化复合催化剂中不含Cr盐，与传统催化剂相比，能够避免由Cr盐使用导致的环境污染，实现了绿色环保。
(Ⅴ)本发明的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备，采用水洗塔和碱洗塔除去无水氟化氢，有利于产物的分离，提高了原料利用率。
(Ⅵ)本发明的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备，在合成反应器和六氟丙烯预热器之间以及合成反应器和无水氟化氢预热器之间设置有反应热回收管道，通过导热介质的循环将热量循环利用，并解决了高放热反应合成反应器内局部热量累计的问题，达到节能减排的目的。
附图说明
图1为1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备的示意图。
图中各个标号的含义为：1-六氟丙烯进料管道，2-六氟丙烯预热器，3-无水氟化氢进料管道，4-无水氟化氢预热器，5-合成反应器，6-水洗塔，7-碱洗塔，8-干燥塔，9-精馏塔，10-七氟丙烷出料管道，11-反应物回收管道，12-反应热回收管道。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
需要说明的是，本发明中的所有用到的装置和设备，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的装置和设备，例如在本发明中：制备氟化复合催化剂时采用的氟化反应装置为现有技术中已知的氟化反应装置。
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例提供一种1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备，如图1所示，包括六氟丙烯进料管道1，六氟丙烯进料管道1的出料端与六氟丙烯预热器2的进料端相连通；还包括无水氟化氢进料管道3，无水氟化氢进料管道3出料端与无水氟化氢预热器4的进料端相连通；所述的六氟丙烯预热器2的出料端和无水氟化氢预热器4的出料端均与合成反应器5的进料端相连通；
所述的合成反应器5的出料端与水洗塔6的进料端相连通，所述的水洗塔6的出料端与碱洗塔7的进料端相连通，所述的碱洗塔7的出料端与干燥塔8的进料端相连通，所述的干燥塔8的出料端与精馏塔9的进料端相连通，所述的精馏塔9的出料端与七氟丙烷出料管道10相连通；
所述的合成反应器5和六氟丙烯预热器2之间设置有反应热回收管道12，所述的合成反应器5和无水氟化氢预热器4之间设置有反应热回收管道12，所述的反应热回收管道12的进导热介质端与合成反应器5的出导热介质端相连通，反应热回收管道12的出导热介质端与六氟丙烯预热器2的进导热介质端和无水氟化氢预热器4的进导热介质端均相连通；
所述的精馏塔9和六氟丙烯预热器2之间设置有反应物回收管道11，反应物回收管道11的回收进料端与精馏塔9的回收出料端相连通，反应物回收管道11的回收出料端与六氟丙烯预热器2的回收进料端相连通。
实施例2：
本实施例提供一种1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产方法，该生产方法采用实施例1中的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备；该方法具体包括如下步骤：
步骤一，制备氟化复合催化剂；
步骤1.1，制备复合氧化物；
将第一金属盐和第二金属盐溶于无水乙醇中，制得原料液，将原料液加热至40℃后，向原料液中滴加尿素和氨水并将原料液的pH值调至8.5～9.5，进行第一次老化反应2h；第一次老化反应结束后，将温度升高至90℃，进行第二次老化反应12h并制得混合物B，混合物B经过过滤后制得固体沉淀C，将固体沉淀C洗涤至中性后，再在120℃下干燥后制得固体D；将固体D在500℃下进行第一次焙烧6h后，制得复合氧化物。
第一金属盐为Al(NO3)3、CoCl2、NiCl2和ZnCl2，第一金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的80％，第一金属元素为Al、Co、Ni和Zn，Al、Co、Ni、Zn的摩尔比为0.5:0.2:0.2:0.1；第二金属盐为MgCl2和CaCl2，第二金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的20％，第二金属元素为Mg和Ca，Mg和Ca摩尔比为1:1。
步骤1.2，制备催化剂前驱体；
取第三金属盐溶于水，制得浸渍液，将浸渍液均匀浸渍于步骤1.1制得的复合氧化物上，在马弗炉中以450℃的温度进行第二次焙烧8h，经打片成型后制得催化剂前驱体。第三金属盐为LaCl3和Ce(NO3)3，第三金属元素的质量为复合氧化物质量的4％，第三金属元素为La与Ce，La与Ce的质量比为1:3。
步骤1.3，制备氟化复合催化剂；
将步骤1.2制得的催化剂前驱体置于氟化反应装置中，在200℃的温度下，将氟化氢气体通入氟化反应装置，通入氟化氢气体的过程中控制反应放热升温小于20℃，待温度稳定至200℃后进行第一次氟化反应1h；第一次氟化反应结束后，以1℃/min的升温速率将温度升至400℃后，进行第二次氟化反应8h，制得氟化复合催化剂。本实施例中，氟化反应装置为管式合成反应器。
步骤二，制备1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷粗产物；
将步骤一制得氟化复合催化剂加入合成反应器5中，将六氟丙烯通入六氟丙烯预热器2中，将无水氟化氢通入无水氟化氢预热器4中，将六氟丙烯和无水氟化氢预热至250℃后，再将六氟丙烯和无水氟化氢一起通入合成反应器5中，合成反应器5中的无水氟化氢与六氟丙烯的摩尔比为1.1:1；在氟化复合催化剂的催化下进行合成反应，合成反应的反应温度为250℃，反应压力为0.2MPa，平均反应接触时间15s，合成反应结束后制得1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷粗产物；
步骤三，制备1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷纯净产物；
将步骤二制得1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷粗产物依次通入水洗塔6和碱洗塔7中，经过水洗和碱洗后，制得除去氟化氢的产物E；将产物E通入精馏塔9中，经过精馏分离后制得1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷纯净产物，将1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷纯净产物通过七氟丙烷出料管道10取出。
步骤四，反应物回收；
步骤三中所述的精馏分离结束后，通过反应物回收管道11将精馏塔9中反应物通入六氟丙烯预热器2中，完成反应物回收。本实施例中，合成反应器5中的六氟丙烯一部分是通过六氟丙烯进料管道1通入，另一部分是通过反应物回收管道11通入。
步骤五，反应热回收；
步骤二中所述的合成反应过程中产生的热量被合成反应器5中的导热介质所吸收，将吸收热量后的导热介质通过反应热回收管道12输送至六氟丙烯预热器2和无水氟化氢预热器4中，完成反应热回收，导热介质采用现有技术中已知的导热介质。
实施例2效果验证：
本实施例中，对步骤二至步骤五中各物料组分的摩尔流量进行了统计，结果如表1所示。
表1中：a代表进入无水氟化氢预热器4的总摩尔流量，b代表通过六氟丙烯进料管道1进入六氟丙烯预热器2的总摩尔流量，c代表进入水洗塔6的总摩尔流量，d代表进入精馏塔9的总摩尔流量，e代表通过反应物回收管道11进入六氟丙烯预热器2的总摩尔流量，f代表从七氟丙烷出料管道10流出的总摩尔流量。
表1实施例2中各物料组分的摩尔流量(单位：mol/h)
本实施例中，原料六氟丙烯的转化率为97.5％，原料转化率高；产物1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的选择性为99.99％，产物选择性高。
实施例3：
本实施例提供一种1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产方法，该生产方法采用实施例1中的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备；该方法具体包括如下步骤：
本实施例中，步骤一与实施例2的步骤一基本相同，区别如下：
本实施例中，步骤1.1与实施例2的步骤1.1基本相同，区别在于：第一金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的90％，Al、Co、Ni、Zn的摩尔比为0.3:0.3:0.1:0.3；第二金属盐为Mg(CH3COO)2，第二金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的10％；采用尿素和氢氧化钠调节原料液的pH值。
本实施例中，步骤1.2与实施例2的步骤1.2基本相同，区别在于：第三金属盐为Ce(NO3)3，第三金属元素的质量为复合氧化物质量的3％。
本实施例中，步骤1.3与实施例2的步骤1.3相同。
本实施例中，步骤二与实施例2的步骤2基本相同，区别在于：无水氟化氢与六氟丙烯的摩尔比为0.8:1.0，合成反应的反应温度为150℃，反应压力为0.02MPa，平均反应接触时间90s。
本实施例中，步骤三与实施例2的步骤三相同。
本实施例中，步骤四与实施例2的步骤四相同。
本实施例中，步骤五与实施例2的步骤五相同。
实施例3效果验证：
本实施例中，对步骤二至步骤五中各物料组分的摩尔流量进行了统计，结果如表2所示。
表2中：a代表进入无水氟化氢预热器4的总摩尔流量，b代表通过六氟丙烯进料管道1进入六氟丙烯预热器2的总摩尔流量，c代表进入水洗塔6的总摩尔流量，d代表进入精馏塔9的总摩尔流量，e代表通过反应物回收管道11进入六氟丙烯预热器2的总摩尔流量，f代表从七氟丙烷出料管道10流出的总摩尔流量。
表2实施例3中各物料组分的摩尔流量(单位：mol/h)
| a | b | c | d | e | f | |
| 无水氟化氢 | 0.8 | 0 | 0.010 | 0 | 0 | 0 |
| 六氟丙烯 | 0 | 0.790 | 0.210 | 0.210 | 0.210 | 2.15×10-5 |
| 1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷 | 0 | 0 | 0.790 | 0.790 | 0.0001 | 0.790 |
| 其他物料组分 | 0 | 0 | 1.28×10-5 | 1.28×10-5 | 1.28×10-5 | 1.28×10-5 |
本实施例中，原料无水氟化氢的转化率为98.75％，原料转化率高；产物1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的选择性为99.99％，产物选择性高。
实施例3中氟化复合催化剂效果验证：
本实施例中，采用催化剂性能试验对氟化复合催化剂的催化效果进行了测试，该性能试验的过程和条件为：
将在合成反应器中加入50mL氟化复合催化剂，将反应物氟化氢和六氟丙烯加入合成反应器中，进行合成反应；所述的合成反应器中的无水氟化氢与六氟丙烯的摩尔比为1.0:1.0；所述的合成反应的反应温度为150℃，平均反应接触时间为90s，反应时间为20h。采用的合成反应器为内径为38mm的镍管固定床管式反应器。
采用气相色谱对六氟丙烯的转化率和七氟丙烷的选择性进行了分析，分析结果为，六氟丙烯的转化率100％，说明反应原料的转化率极高；七氟丙烷的选择性99.9％，说明产物的选择性极高。
Claims (5)
1.一种1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产方法，该方法以无水氟化氢与六氟丙烯为反应原料，其特征在于；该方法采用1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备制备1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷纯净产物；
所述的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产设备，包括六氟丙烯进料管道（1），六氟丙烯进料管道（1）的出料端与六氟丙烯预热器（2）的进料端相连通；还包括无水氟化氢进料管道（3），无水氟化氢进料管道（3）出料端与无水氟化氢预热器（4）的进料端相连通；所述的六氟丙烯预热器（2）的出料端和无水氟化氢预热器（4）的出料端均与合成反应器（5）的进料端相连通；
所述的合成反应器（5）的出料端与水洗塔（6）的进料端相连通，所述的水洗塔（6）的出料端与碱洗塔（7）的进料端相连通，所述的碱洗塔（7）的出料端与干燥塔（8）的进料端相连通，所述的干燥塔（8）的出料端与精馏塔（9）的进料端相连通，所述的精馏塔（9）的出料端与七氟丙烷出料管道（10）相连通；
所述的精馏塔（9）和六氟丙烯预热器（2）之间设置有反应物回收管道（11），反应物回收管道（11）的回收进料端与精馏塔（9）的回收出料端相连通，反应物回收管道（11）的回收出料端与六氟丙烯预热器（2）的回收进料端相连通；
所述的合成反应器（5）和六氟丙烯预热器（2）之间设置有反应热回收管道（12），所述的合成反应器（5）和无水氟化氢预热器（4）之间设置有反应热回收管道（12）；所述的反应热回收管道（12）的进导热介质端与合成反应器（5）的出导热介质端相连通，反应热回收管道（12）的出导热介质端与六氟丙烯预热器（2）的进导热介质端和无水氟化氢预热器（4）的进导热介质端均相连通；
该生产方法具体包括如下步骤：
步骤一，制备氟化复合催化剂；
步骤1.1，制备复合氧化物；
将第一金属盐和第二金属盐溶于溶剂中，制得原料液，将原料液加热并将原料液的pH值调至所需pH值后，进行第一次老化反应；第一次老化反应结束后，再次加热后进行第二次老化反应并制得混合物B，混合物B经过过滤后制得固体沉淀C，固体沉淀C依次经过洗涤和干燥后制得固体D，固体D进行第一次焙烧后制得复合氧化物；
步骤1.2，制备催化剂前驱体；
将第三金属盐溶于水中制得浸渍液，将浸渍液均匀浸渍在步骤1.1制得的复合氧化物上后进行第二次焙烧，第二次焙烧后经打片成型制得催化剂前驱体；
步骤1.3，制备氟化复合催化剂；
将步骤1.2制得的催化剂前驱体置于氟化反应装置中，将氟化氢气体通入氟化反应装置中，进行第一次氟化反应；第一次氟化反应结束后，进行升温后再进行第二次氟化反应，第二次氟化反应结束后制得氟化复合催化剂；
所述的第一金属盐中金属元素为第一金属元素，所述的第二金属盐中金属元素为第二金属元素，所述的第三金属盐中金属元素为第三金属元素；
所述的第一金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的80%，所述的第一金属元素为Al、Co、Ni和Zn，Al、Co、Ni和Zn的摩尔比为0.5:0.2:0.2:0.1；且所述的第二金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的20%，所述的第二金属元素为Mg和Ca，Mg和Ca摩尔比为1:1；且所述的第三金属元素的质量为复合氧化物质量的4%，所述的第三金属元素为La和Ce，La和Ce的质量比为1:3；
或所述的第一金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的90%，所述的第一金属元素为Al、Co、Ni和Zn，Al、Co、Ni和Zn的摩尔比为0.3:0.3:0.1:0.3；且所述的第二金属元素的质量为复合氧化物中金属元素质量的10%，第二金属元素为Mg；且所述的第三金属元素的质量为复合氧化物质量的3%，所述的第三金属元素为Ce；
步骤二，制备1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷粗产物；
将步骤一制得氟化复合催化剂加入合成反应器（5）中，将六氟丙烯通入六氟丙烯预热器（2）中，将无水氟化氢通入无水氟化氢预热器（4）中，将六氟丙烯和无水氟化氢预热至预设温度后，再将六氟丙烯和无水氟化氢一起通入合成反应器（5）中，在氟化复合催化剂的催化下进行合成反应，合成反应结束后制得1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷粗产物；
步骤三，制备1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷纯净产物；
将步骤二制得1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷粗产物依次通入水洗塔（6）和碱洗塔（7）中，经过水洗和碱洗后，制得除去氟化氢的产物E；将产物E通入精馏塔（9）中，经过精馏分离后制得1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷纯净产物；将1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷纯净产物通过七氟丙烷出料管道（10）取出；
步骤四，反应物回收；
步骤三中所述的精馏分离结束后，通过反应物回收管道（11）将精馏塔（9）中反应物通入六氟丙烯预热器（2）中，完成反应物回收；
步骤五，反应热回收；
步骤二中所述的反应过程中产生的热量，通过反应热回收管道（12）输送至六氟丙烯预热器（2）和无水氟化氢预热器（4）中，完成反应热回收。
2.如权利要求1所述的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产方法，其特征在于，步骤1.1中，所述的溶剂为水或无水乙醇；所述的第一次老化反应的反应时间为2h，反应温度为40℃，所述的第二次老化反应的反应时间为12h，反应温度为90℃；所述的第一次焙烧的焙烧温度为500℃，焙烧时间为6h。
3.如权利要求1所述的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产方法，其特征在于，步骤1.2中，所述的第二次焙烧的焙烧温度为350～450℃，焙烧时间为8h。
4.如权利要求1所述的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产方法，其特征在于，步骤1.3中，所述的第一次的氟化反应的反应温度为200℃，反应时间为1 h；所述的升温时的升温速率为1℃ /min；所述的第二次氟化反应的反应温度为400℃，反应时间为8h。
5.如权利要求1所述的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷的生产方法，其特征在于，步骤二中，所述的合成反应器中的无水氟化氢与六氟丙烯的摩尔比为（0.8～1.1）:（1.0～1.1）；所述的合成反应的反应温度为150～250℃，反应压力为0.02~0.2 MPa，平均反应接触时间为15～90s。
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| CN114276208A (zh) | 2022-04-05 |
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