CN203007173U - 一种超高纯度二氟一氯乙烷的制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种超高纯度二氟一氯乙烷的制备装置及方法，包括可换热光氯化反应器、脱HCl塔、脱氯塔、干式缓冲罐、单级无油压缩机、脱气塔、精馏塔、分子筛干燥器、成品槽，该装置及方法使二氟一氯乙烷生产流程短，反应转化率高，副产物少，精馏效率高，降低了原料和能源消耗，产品纯度高，整套装置的生产安全经济。

Description

一种超高纯度二氟一氯乙烷的制备装置

技术领域

本实用新型属于氟化工领域，具体涉及一种超高纯度二氟一氯乙烷的制备装置。

技术背景

随着国内外厂商要求不断提高，原有优级品的二氟一氯乙烷已不能满足市场需求，特别是对一些小指标的要求极严，高纯级的二氟一氯乙烷才能满足市场要求，下表为二氟一氯乙烷质量指标对比：

目前国内二氟一氯乙烷的制备方法主要为光氯化法制备二氟一氯乙烷，受生产设备等因素的制约，所制备的二氟一氯乙烷只能达到优级品指标要求，且生产成本高，污染重，无法满足现今多数厂商的要求。如中国专利201010108206.8公开了一种二氟一氯乙烷的制备方法，该方法通过原料气化预热、光氯化反应、压缩、多级脱轻分离、液相水洗、液相中和、精馏和干燥得到纯度≥ 99.9%的二氟一氯乙烷，存在原料反应不完全、HCl和氯气吸收不彻底、产品纯度不高等缺点；中国专利200410015778.6公开了一种二氟一氯乙烷的制取方法，该方法通过原料混合、光化反应器反应、二级反应釜反应、分离处理得到纯度≥ 99.9%的二氟一氯乙烷，存在操作工艺复杂、原料浪费、能耗大、污染重、产品纯度不高且成本高等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种原料消耗低，转化率高，反应选择性强，副产物含量少，工艺流程简单，安全系数高，污染小，产品纯度达到高纯级的制备超高纯度二氟一氯乙烷的装置。

为实现上述目的，本实用新型的具体实施方案是：

一种超高纯度二氟一氯乙烷制备装置，由可换热光氯化反应器、脱HCl塔、脱氯塔、干式缓冲罐、单级无油压缩机、脱气塔、精馏塔、分子筛干燥器和成品槽依次相连组成，所述可换热光氯化反应器由多节反应段由下至上依次串接而成，最下节反应段的下端设有进料口，最上节反应段的上端设有出料口，所述反应段包括反应器和换热器，所述反应器设置于换热器下端且相互连通，反应器内中下部设有光源系统；所述脱HCl塔为双级水吸收HCl塔，所述双级水吸收HCl塔为内回流不锈钢铸造填料塔；所述脱氯塔为双级碱液吸收氯气塔，所述双级碱液吸收氯气塔为碳钢填料塔；所述单级无油压缩机为单级无油氟压机；所述脱气塔、精馏塔均为丝网填料塔。

所述换热器为管壳式换热器，换热器的管程与反应器连通，换热器的壳程上、下分别连接有带阀门的出水管和进水管。

所述多节反应段的反应器内中上部均设有连接各节反应段换热器的温度感应器。

所述光源系统为紫外灯管。

所述反应器为石墨管反应器或钢衬PO管反应器，所述换热器为石墨管换热器或钢衬PO管换热器。

采用上述方案后，本实用新型达到的有益效果是：

（1）本装置主反应器为可换热光氯化反应器，该反应器采用多级光照段和换热段，能有效控制反应平稳进行，抑制副产物的生成，又保证了设备的安全运行，延长其使用寿命，使单套反应能力可达1Kt/a，而传统的光氯化反应器是空塔结构，反应热移不走，反应温度高，副产物多，设备故障多，单套反应能力只有500t/a，更有一些反应器采用喷淋二氟乙烷法，该法打乱了反应配比，转化率低，规模化生产不具备操作性；

（2）可换热光氯化反应器所采用的原料二氟乙烷和氯气的摩尔比为1.15:1，保证了氯气尽可能反应掉，转化率高，同时可抑制过氯化反应进行，减少副产物生成；可换热光氯化反应器同时过量二氟乙烷可分离回收后再回反应系统反应，少量氯气因价格低、量少，可采用先水碱洗后压缩法，在碱洗系统中直接除去；

（3）本装置采用双级水吸收HCl塔吸收所应气体中的HCl，通过双级降膜吸收，吸收完全，吸收生成的盐酸浓度完全可控，防止了HCl的二次挥发；双级碱吸收氯气塔采用循环碱液加换热器冷却碱液，保证了吸收氯气过程中碱液温度始终在40℃以下，保证了吸收生成的次氯酸钠循稳定性，节约了原材料，防止了环境污染，降低了成本；（4）单级无油压缩机采用高压缩比，密封性能好，压缩气体不受润滑油污染，同时工艺简单，操作方便，而传统工艺采用二级压缩（1.6MPa），还需加油水分离器分离多级压缩带到物料里的润滑油，增加了生产的复杂性；

（5）精馏系统采用脱气塔与精馏塔，两塔填料均采用不锈钢丝网填料，填料高度20米以上，保证了脱气、精馏过程的充分，降低了脱气、精馏过程中产品的损耗，有效避免了产品对传统填料不锈钢鲍尔环散堆的腐蚀，降低了维护和生产成本；

（6）本方法采用先水碱洗，再单级压缩，后脱气精馏，冷媒采用循环水，流程短能耗极低，而传统工艺采用二级压缩（1.6MPa），经脱HCl塔、脱氯塔回收HCl、氯气，再经液相水碱洗法使反应气达中性，脱HCl塔、脱氯塔操作压力在1.0MPa ～1.8MPa，塔顶需-35℃冷冻盐水作冷媒，操作复杂，成本高；

（7）本方法采用单级脱气精馏法，采用低塔顶温度、高回流比的方法，单级脱气塔采用塔顶全回流脱去未反应的二氟乙烷等低沸物，再经精馏塔并从塔顶收集纯度≥ 99.99%二氟一氯乙烷，且塔釜残液（主要成分为二氯二氟乙烷）可从精馏塔釜采出，极限浓度控制在﹤3%,能保持精馏塔组份基本不变，采出的塔釜残液通过分离、回收，减少了污染，降低了消耗；而传统工艺采用二级脱气，一级精馏，效率低，产品纯度达不到高纯级； 

（8）本方法所制备的二氟一氯乙烷中二氟一氯乙烷的含量≥99.99%，水份≤10PPm，蒸发残留≤10PPm，酸度≤0.5PPm，不凝气≤0.8%，达到了高纯级的标准。

    综上，本实用新型设备操作简单，工艺流程短，能耗低，环境污染小，所制备的二氟一氯乙烷纯度高、成本低。

附图说明

    图1是本实用新型光氯化反应器结构示意图；

图2是本实用新型双级水吸收HCl塔结构示意图；

图3是本实用新型双级碱吸收氯气塔结构示意图；

图4是本实用新型脱气塔结构示意图；

图5是本实用新型精馏塔结构示意图；

图6是本实用新型的制备装置示意图。

   图中，光氯化反应器1，进料口101，反应段102，反应器103，换热器104，紫外灯管105，温度传感器106，进水管107，阀门108，出水管109，出料口110，双级水吸收HCl塔2，盐酸储罐201，一级水洗罐202，二级水洗罐203，喷淋塔204，总进气口205，一级水洗罐气体出口206，二级水洗罐进气口207，二级水洗罐气体出口208，喷淋塔进气口209，喷淋塔液体出口210，二级水洗罐液体进口211，二级水洗罐液体出口212，一级水洗罐液体进口213，一级水洗罐液体出口214，盐酸储罐进口215，脱HCl后的气体出口216，双级碱液吸收氯气塔3，一级碱液吸收氯气塔301，二级碱液吸收氯气塔302，一级碱液循环换热器303，二级碱液循环换热器304，一级碱液吸收氯气塔进气口305，一级碱液吸收氯气塔出气口306，二级碱液吸收氯气塔进气口307，二级碱液吸收氯气塔出气口308，二干式缓冲罐4，单级无油氟压机5，脱气塔6，脱气塔蒸气加热再沸器601，脱气塔身602，脱气塔冷凝器603，进气口604，半成品出气口605，二氟乙烷出气口606，压力检测装置607，温度检测装置608，丝网填料609，精馏塔7，精馏塔蒸气加热再沸器701，精馏塔塔身702，精馏塔冷凝器703，精馏塔进气口704，精馏塔丝网填料705，温度检测装置706，压力检测装置707，含水气的二氟一氯乙烷出口708，分子筛干燥器8，成品槽9。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明。

图6所示，本实用新型超高纯度二氟一氯乙烷制备装置示意图，包括可换热光氯化反应器1，双级水吸收HCl塔2，双级水吸收氯气塔3，干式缓冲罐4，单级无油压缩机5，脱气塔6，精馏塔7，，可换热光氯化反应器1经气体储罐与双级水吸收HCl塔2连通，双级水吸收HCl塔2的出气口与双级水吸收氯气塔3的进气口连通，在双级水吸收氯气塔3与单级无油压缩机5之间设有干式缓冲罐4，单级无油压缩机5经压缩储罐与脱气塔6的进气口连通，脱气塔6的出气口与精馏塔7的进气口连通，精馏塔7后依次设有分子筛干燥器8和成品槽9。

图1所示，本实用新型光氯化反应器包括进料口101、出料口110和多节反应段102，每节反应段102包括反应器103、换热器104，、紫外灯管105、温度传感器106、进水管107、阀门108和出水管109，反应器103设置于换热器104下方，反应器103内中下部设有紫外灯管105，反应器103内中上部设有温度传感器106，换热器104为管壳式换热器，反应器103连通换热器104管程，换热器104壳程上设有上、下排布的出水管109和进水管107，进水管107和出水管109上均设有连接温度传感器106的阀门108，最下一节反应段的底部连接进料口101，最上一节反应段的顶部连接出料口110。

图2所示，本实用新型双级水吸收HCl塔由下至上包括盐酸储罐201，一级水洗罐202，二级水洗罐203，喷淋塔204，喷淋塔204顶部设有喷淋塔气体出口216，喷淋塔204底部两侧分别设有喷淋塔进气口209和喷淋塔液体出口210，二级水洗罐203上部设有二级水洗罐液体进口211和二级水洗罐进气口207，中下部设有底部设有二级水洗罐液体出口212，一级水洗罐202上部设有总进气口205和一级水洗罐液体进口213，下部设有一级水洗罐液体出口214和一级水洗罐气体出口206，盐酸储罐201顶部设有盐酸进口215，一级水洗罐气体出口206与二级水洗罐进气口207连通，二级水洗罐气体出口208与喷淋塔进气口209连通，喷淋塔液体出口210与二级水洗罐液体进口211连通，二级水洗罐液体出口212与一级水洗罐液体进口213连通，一级水洗罐液体出口214与盐酸进口215连通。

图3所示，本实用新型双级碱液吸收氯气塔包括一级碱液吸收氯气塔301和二级碱液吸收氯气塔302；一级碱液吸收氯气塔301与二级碱液吸收氯气塔302分别设有一号进气口305、一号出气口306和二号进气口307、二号出气口308，一号出气口306与二号进气口307连通；一级碱液吸收氯气塔301与二级碱液吸收氯气塔302的底部分别经一级碱液循环换热器303和二级碱液循环换热器304与一级碱液吸收氯气塔301与二级碱液吸收氯气塔302的上部连通。

图4所示，本实用新型脱气塔自下而上依次设置有脱气塔蒸气加热再沸器601、脱气塔身602、脱气塔冷凝器603，脱气塔塔身中上部设有进气口604，脱气塔塔身上部设有压力检测装置607与温度检测装置608，脱气塔塔身内部设有丝网填料609，脱气塔蒸气加热再沸器601设有半成品出气口605，脱气塔冷凝器603上设有二氟乙烷出气口606。 

图5所示，本实用新型精馏塔包括精馏塔蒸气加热再沸器701、精馏塔塔身702、精馏塔冷凝器703，精馏塔蒸气加热再沸器701与精馏塔塔身702自下而上连接，精馏塔塔身顶部通过管道与精馏塔冷凝器703连通，精馏塔塔身下部设有精馏塔进气口704，精馏塔塔身内设备丝网填料705，精馏塔塔身上部设有温度检测装置706，压力检测装置707，精馏塔冷凝器703底部设有含水气的二氟一氯乙烷出口708。

本实用新型制备超高纯度二氟一氯乙烷装置的使用过程为：

（1）反应：原料二氟乙烷和液氯气化后，进入光氯化反应器1进行光氯化反应，；

（2）水洗：经光氯化反应器反应后的气体经双级水吸收HCl塔吸收氯化氢，吸收的HCl溶解于水转变成盐酸；

（3）碱洗：脱除HCl后的气体经双级碱液吸收氯气塔除去氯气，并开启循环碱液换热器，氯气经碱液吸收后转变成次氯酸钠；经过脱HCl、脱氯气后的气体为中性二氟一氯乙烷和二氟乙烷的混合气（酸度≤0.5PPm），将该混合气体通入干式缓冲罐；

（4）压缩：脱HCl、脱氯气后所得的中性混合气体由干式缓冲罐进入单级无油氟压机提压；

（5）从单级无油氟压机压缩后的气体经冷媒为循环水的冷凝器冷凝液化后变成含二氟一氯乙烷和二氟乙烷等的混合液用泵增压从脱气塔中上部进入脱气塔，塔顶冷媒为循环水，塔顶二氟乙烷以气体形式再次进入光氯化反应器作为原材料进行反应，而塔釜中含有二氟一氯乙烷的液体用调节阀控制流量由精馏塔中下部进入精馏塔，从塔顶得到含有水气的二氟一氯乙烷气体，而主要成分为二氯二氟乙烷塔釜残液间断从精馏塔釜采出，极限浓度控制在﹤3%，保持精馏塔组份基本不变，采出的塔釜残液通过分离、回收；

（6）从精馏塔塔顶采出含有水气的二氟一氯乙烷经冷媒为循环水的冷凝器冷凝液化后，在压力0.2MPa下进入分子筛干燥器吸附干燥至含水量≤ 10 PPm后通入成品槽得到纯度≥99.99%的二氟一氯乙烷成品

以上实施例均是本实用新型的较佳实施例，对于本领域的技术人员来说，在上述实施例的基础上作出简单的替换均属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种超高纯度二氟一氯乙烷制备装置，由可换热光氯化反应器、脱HCl塔、脱氯塔、干式缓冲罐、单级无油压缩机、脱气塔、精馏塔、分子筛干燥器和成品槽依次相连组成，其特征在于：

所述可换热光氯化反应器由多节反应段由下至上依次串接而成，最下节反应段的下端设有进料口，最上节反应段的上端设有出料口，所述反应段包括反应器和换热器，所述反应器设置于换热器下端且相互连通，反应器内中下部设有光源系统；所述脱HCl塔为双级水吸收HCl塔，所述双级水吸收HCl塔为内回流不锈钢铸造填料塔；所述脱氯塔为双级碱液吸收氯气塔，所述双级碱液吸收氯气塔为碳钢填料塔；

所述单级无油压缩机为单级无油氟压机；所述脱气塔、精馏塔均为丝网填料塔。

2.根据权利要求1所述的一种超高纯度二氟一氯乙烷制备装置，其特征在于：所述换热器为管壳式换热器，换热器的管程与反应器连通，换热器的壳程上、下分别连接有带阀门的出水管和进水管。

3.根据权利要求1所述的一种超高纯度二氟一氯乙烷制备装置，其特征在于：所述多节反应段的反应器内中上部均设有连接各节反应段换热器的温度感应器。

4.根据权利要求1所述的一种超高纯度二氟一氯乙烷制备装置，其特征在于：所述光源系统为紫外灯管。

5.根据权利要求1所述的一种超高纯度二氟一氯乙烷制备装置，其特征在于：所述反应器为石墨管反应器或钢衬PO管反应器，所述换热器为石墨管换热器或钢衬PO管换热器。

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