CN116351443A - 二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,所述方法包括:将废催化剂进行预分离后,将含有锑化物的氯仿相进行精馏,精馏所得锑化物进行再活化。本发明通过采用分离、精馏、再活化的方法将废催化剂再次生成具有催化活性的五氯化锑;同时设置冷凝回收,回收精制再活化废催化剂过程中产生的氯仿、氟化氢等物质。通过该种工艺方案,废催化剂的再活化比例约80%,实现了减少三废排放、降低生产成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及有机氟化工领域,尤其涉及二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法。
背景技术
二氟一氯甲烷,又名一氯二氟甲烷、氟里昂-22,简称为HCFC-22,化学式为CHClF2,是一种含氢的氟氯代烃,为无色有轻微发甜气味的气体。主要用作制取四氟乙烯的原料和制冷剂、喷雾剂、农药生产原料等。其作为有机氟产业中重要的化工中间体,目前一般使用氟化氢和氯仿在五氯化锑的催化下生成二氟一氯甲烷及其他副产物。
HF+SbCl5=SbCl4F+HCl ①
HF+SbCl4F=SbCl3F2+HCl ②
CHCl3+SbCl4F=CHCl2F+SbCl5 ③
CHCl2F+SbCl4F=CHClF2+SbCl5 ④
CHCl3+SbCl3F2=CHCl2F+SbCl4F ⑤
CHCl2F+SbCl3F2=CHClF2+SbCl4F ⑥
五氯化锑在这个反应过程中会以氟锑酸SbClxFy,x+y=5的形式作为中间体存在,但由于以下原因:
1、五氯化锑本身属于过氯化物,存在不稳定;
2、当五氯化锑以氟锑酸的形式参与反应时,会有部分氟锑酸与氟化氢过度反应变为氟化锑导致催化剂失活;
3、反应物中引入微量水的累计效应导致的催化剂变性失活;
4、反应过程中,碳正离子之间的交互反应作用,生成长链烃类致使反应体系粘度增大,降低反应物之间的交互作用导致反应能力降低。
故在反应过程中需要间歇通入氯气保证催化剂的活性,同时定期清理反应釜,排放釜内的废催化剂(主要组成为氯仿、氟化氢、氟化锑、三氯化锑、五氯化锑)。
目前,行业内对于该类废催化剂的处置方法主要为通过水碱洗、氧化干燥的方法生成氧化锑,将液态的、属于危险废物的废催化剂转化为固体粉末。但受限于水碱洗氧化工艺,产生的固体氧化锑存在着以下缺点:
1、产物不纯,存在杂盐,颜色多为灰黑色,这是由于反应过程中的产生的长链烃类进入氧化干燥系统导致的;
2、晶型不纯,产物中同时存在五氧化二锑和三氧化二锑。
导致产生的固体粉末大多只能作为固体危废处理。同时这条工艺路线产生的废水量较多,废水中金属锑离子含量高,转化效率低。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法。
本发明提供一种二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,包括:将废催化剂进行预分离后,将含有锑化物的氯仿相进行精馏,精馏所得锑化物进行再活化。
本发明通过采用分离、精馏、再活化的方法将废催化剂再次生成具有催化活性的五氯化锑,其纯度较高,可循环利用,降低生产成本,且该方法三废排放少,优于传统的水碱洗氧化工艺。
进一步地,精馏时塔釜进料,塔釜温度控制在70-75℃,塔釜压力控制在3-10kPa,全塔压差控制在1.5-2kPa。
进一步地,精馏时塔顶设置冷凝器,回收氯仿和氯化氢。
进一步地,所述冷凝器为全凝器,出料温度控制在-27~-23℃。本发明可高回收率回收氯仿,其可直接送回氟化反应釜使用,即实现资源最大化利用,又减少环境污染。
进一步地,所述再活化工序中,通入氯气,控制温度在30-80℃,压力为10-50kPa。
在本发明一个具体实施方式中,所述预分离采用过滤方式,将低密度、高粘度的长链烃以及难溶的氟化锑与富含锑化物和氟化氢的氯仿溶液分离。
进一步地,使用100-10000目的四氟乙烯滤膜进行过滤。
优选地,该具体实施方式包括以下步骤:
(1)将废催化剂使用100-10000目的四氟乙烯滤膜进行过滤,将低密度、高粘度的长链烃以及难溶的氟化锑与富含锑化物和氟化氢的氯仿溶液分离;
(2)将步骤(1)中分离得到的氯仿相进入精馏塔中进行分离,控制塔釜温度70-75℃,压力3-10kPa,全塔压差控制在1.5-2kPa,塔顶分离出的氯仿和氟化氢使用冷媒冷却后变为液相氯仿和气相氟化氢,塔釜的锑化物再进入下级工序;
(3)将步骤(2)中的锑化物相送入再活化系统,在30-80℃,10-50kPa的工况下通入氯气,进行再活化。
其中,步骤(1)中过滤时优选采用负压抽滤,抽滤会得到含氯废气和氯仿气。
在本发明另一个具体实施方式中,所述预分离采用加热方式,在30-50℃,-200~-50Pa的条件下进行加热,蒸除废催化剂中部分氯仿、氯气,将废催化剂中残余的五氯化锑部分转化为三氯化锑。
进一步地,所述方法还包括:将精制提纯过程中产生的不溶性固体采用传统的水碱洗氧化还原方式处理。
进一步地,所述方法还包括:将精制提纯过程中产生的废气送入VOCs(挥发性有机物)处理系统。例如,第一个实施方式中,步骤(1)中负压抽滤时产生的含氯废气和氯仿气即可送入VOCs处理系统。
进一步地,采用所述方法使废催化剂的回收率达到80%。
本发明提供了一种二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,通过采用分离、精馏、再活化的方法将废催化剂再次生成具有催化活性的五氯化锑;同时设置冷凝回收,回收精制再活化废催化剂过程中产生的氯仿、氟化氢等物质。通过该种工艺方案,废催化剂的再活化比例约80%,实现了减少三废排放、降低生产成本的目的。
附图说明
图1为本发明实施例1中二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯方法的流程示意图;
图2为本发明实施例2中二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
若未特别指明,本发明实施例中所用的实验试剂和材料等均可市购获得。
若未具体指明,本发明实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
本实施例提供一种二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,具体流程如图1所示,步骤如下:
使用800目的特种四氟乙烯滤膜,在负压抽滤(~100Pa)下对废催化剂(Liquid 1)在过滤器(F)中进行过滤,抽滤得到的含氯废气和氯仿气(Gas 1)进入VOCs处理系统,液相(富含锑化物和氟化氢的氯仿溶液)(Liquid 2)进入精馏塔(T)。
精馏塔设置为板式塔,进料温度50℃,进料压力5-10kPa,塔釜进料,塔釜温度控制在70-75℃,塔釜压力控制在3-10kPa,全塔压差控制在1.5-2kPa,塔顶冷凝器为全凝器,出料温度控制在-23~-27℃。塔釜出料产物中,氯化锑的回收率可达98%,塔顶氯仿(Liquid4)回收率达82%,可直接送回氟化反应釜使用。
含有微量氯仿的氯化锑(Liquid 3)再送入活化反应器(R),在30-80℃,10-50kPa的工况下通入氯气(Gas 2)进行再活化。
废催化剂的综合回收率约为80%。其中,综合回收率=活化后的锑化物含量(折锑单质)/进入精馏塔中的锑化物含量(折锑单质)。
第一次过滤得到的滤渣再通过传统的水碱洗氧化还原方式进行处理(此部分回收得到的催化剂未计入前面综合回收率中)。
实施例2
本实施例提供一种二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,具体流程如图2所示,步骤如下:
废催化剂(Liquid 1)进入预热器(E-H),在30-50℃,-200~-50Pa的条件下进行加热,将废催化剂中含有的大量氯仿、氯气缓慢蒸除,气相(Gas 1)进入VOCs处理系统;同时将废催化剂中残余的大部分五氯化锑转化为三氯化锑;当预热器中氯仿含量低于一定值后(业内废催化剂中氯仿:催化剂重量比经典值为2:1;这里需要将氯仿占总物料的比值降低至10-30%左右,避免氯仿过多导致的能耗高,以及避免氯仿过少导致的塔结焦与设备损坏),将残余液相(Liquid 2)送至精馏塔(T)。精馏塔进料压力5-10kPa,塔釜进料,塔釜温度控制在70-75℃,塔釜压力控制在3-10kPa,全塔压差控制在1.5-2kPa,塔顶冷凝器为全凝器,出料温度控制在-23~-27℃。精馏完成后,从塔釜中部采出物料;塔顶氯仿(Liquid 4)可直接送回氟化反应釜使用,回收率达82%;塔釜部的长链烃和底部的不溶性固体使用传统的水碱洗氧化还原方式处理;塔釜中部采出的物料(Liquid 3)再送入活化反应器(R),在30-80℃,10-50kPa的工况下通入氯气(Gas 2)进行再活化。
废催化剂的综合回收率约为78%。
本实施例采用了塔釜中部出料,对于操作控制要求更严格,同时,后期对于塔釜的清理更为复杂。因此,两个实施例中优选采用实施例1中的方法,只需对过滤器更换滤膜处理,无需对设备整体清理。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本g发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,其特征在于,包括:将废催化剂进行预分离后,将含有锑化物的氯仿相进行精馏,精馏所得锑化物进行再活化。
2.根据权利要求1所述的二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,其特征在于,精馏时塔釜进料,塔釜温度控制在70-75℃,塔釜压力控制在3-10kPa,全塔压差控制在1.5-2kPa。
3.根据权利要求2所述的二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,其特征在于,精馏时塔顶设置冷凝器,回收氯仿和氯化氢。
4.根据权利要求3所述的二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,其特征在于,所述冷凝器为全凝器,出料温度控制在-27~-23℃。
5.根据权利要求1所述的二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,其特征在于,所述再活化工序中,通入氯气,控制温度在30-80℃,压力为10-50kPa。
6.根据权利要求1所述的二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,其特征在于,所述预分离采用过滤方式,将低密度、高粘度的长链烃以及难溶的氟化锑与富含锑化物和氟化氢的氯仿溶液分离。
7.根据权利要求6所述的二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,其特征在于,使用100-10000目的四氟乙烯滤膜进行过滤。
8.根据权利要求1所述的二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,其特征在于,所述预分离采用加热方式,在30-50℃,-200~-50Pa的条件下进行加热,蒸除废催化剂中部分氯仿、氯气,将废催化剂中残余的五氯化锑部分转化为三氯化锑。
9.根据权利要求1-8任一项所述的二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,其特征在于,所述方法还包括:将精制提纯过程中产生的不溶性固体采用传统的水碱洗氧化还原方式处理。
10.根据权利要求9所述的二氟一氯甲烷生产过程中产生的废催化剂精制提纯的方法,其特征在于,采用所述方法使废催化剂的回收率达到80%。
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