CN218529878U - 一种HCFC-142b的制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种HCFC‑142b的制备装置，装置包括萃取塔、与萃取塔相连的酸分离塔，与酸分离塔上部相连的回流罐，萃取塔与酸分离塔之间设置有热回收换热器，萃取塔的底部出口通过管道连至热回收换热器，换热器通过管道连至酸分离塔中部入口内；酸分离塔的底部出口通过管道连至热回收换热器，换热器通过管道连至萃取塔上部入口。本实用新型流程简单、运行成本低、废水少、装置腐蚀小及设备占地少，投资小。

Description

一种HCFC-142b的制备装置

技术领域

本实用新型涉及从含有氟化氢(HF)的HCFC-142b(1,1-二氟-1-氯乙烷)混合物中分离出HF并得到高纯度的HCFC-142b和HF的方法，是一种HCFC-142b的制备装置。

背景技术

HCFC-142b(1，1-二氟-1-氯乙烷)，主要用于聚苯乙烯发泡、高温环境下的制冷系统、恒温控制开关及航空推进剂的中间体；还用作为化工原料，主要用于生产PVDF(聚偏氟乙烯)和氟橡胶。

HCFC-142b的生产原理：将1,1-二氯乙烯(VDC)、氟化氢(HF)和催化剂加入反应釜并加热，VDC和HF在催化剂的作用下发生氟化反应。反应产物为 HCFC-142b；副产物为一氟二氯乙烷(HCFC-141b)和1,1,1-三氟乙烷(HFC-143a)。反应釜出料中通常还有未反应完全的HF。

由于HF会和HCFC-142b、HCFC-141b、HFC-143a三种物质的一种或多种形成共沸物，因此通过常规精馏方法无法分离。

现有生产装置大多采用水碱洗方法来分离这些混合物中的HF，水碱洗方法形成的有水HF再通过精馏的方法来回收HF。图1为水碱洗方法装置的流程图，该方法的装置和流程简述如下：

1)有机物和HF的混合物首先送入汽化器(1)，在汽化器(1)中用热媒将液体加热成气体；混合物气体从水洗塔(2)下部进入水洗塔(2)，水洗塔(2)塔釜的有水HF经过泵(4)循环加压后送至冷却器(3)，经过冷媒冷却后的有水 HF从水洗塔(2)顶部喷淋下来；在水洗塔(2)中混合物气体和有水酸逆流接触，在此过程中混合物中大部分的HF被有水HF吸收下来，水洗塔(2)顶部得到含少量HF的有机物气体，水洗塔(2)底部得到有水酸产品。水洗塔(2)底部的有水HF产品经泵(4)加压后送至HF溶液罐(5)。

2)HF溶液罐中的有水HF经过泵(4)加压后从中部进入HF回收塔(10)，塔顶得到的无水HF气体进入冷凝器(11)，在冷凝器(11)中用冷媒冷凝成无水HF液体送至回流罐(12)，回流罐(12)液体经过泵(4)加压后一部分回流至回收塔(10)，一部分送回反应釜循环使用，HF回收塔(10)精馏所需的热量通过再沸器(13)的热媒提供，HF回收塔(10)底部得到低浓度的有水HF产品，送至其他装置处理。

3)水洗塔(2)顶部的有机物仍含有少量HF，该物料从底部进入碱洗塔(6)，碱洗塔(6)塔釜中的碱液经泵(4)加压后从碱洗塔顶部喷淋；在碱洗塔(6) 中混合物气体和有水酸逆流接触，在此过程中混合物中剩余的HF被碱液完全吸收下来，碱洗塔(6)顶部得到含少量水的有机物气体，碱洗塔(6)底部得到的废碱送至其他装置处理。

4)碱洗塔(6)顶部出来的有机物中含有少量的水，因此需送入干燥塔(7) 进行干燥，干燥塔(7)通常采用浓硫酸作为干燥剂。有机物气体从干燥塔(7) 下部进入干燥塔(7)，浓硫酸从干燥塔(7)上部进入干燥塔(7)，在干燥塔(7) 中混合物气体和浓硫酸逆流接触，在此过程中有机物中的水分被浓硫酸吸收下来，干燥塔(7)顶部得到干净的有机物，干燥塔(7)底部得到的稀硫酸送至其他装置处理。

5)干燥后的有机物送入压缩机(8)，通过压缩机(8)将有机物气体的压力升压至一定压力后送至冷凝器(9)冷凝成有机物液体，液体有机物送至后续系统中。

综上，水碱洗方法方法存在以下缺点。

1、流程复杂

水碱洗方法需要汽化、水洗、碱洗、压缩、干燥、冷凝、有水HF精馏等多个方法单元，流程复杂，设备台套数多，装置占地面积广，设备投资大。

2、能耗大

1)由于进料有机物是液体，因此有机物在水碱洗方法过程中首先需要将液体加热汽化成气体，水碱洗结束后又需要将有机物气体压缩冷凝成液体。该过程中，汽化器需要消耗热媒、冷凝器需要消耗冷媒、压缩机和泵需要消耗大量电能； 2)HF回收塔中需要从有水HF中回收HF，该过程需要精馏分离HF和水，由于HF和水性质相近，很难分离，需要较高的回流比(通常在4～6)，因此HF回收塔的再沸器和冷凝器需要消耗大量的热媒和冷媒。

该方法需要消耗大量的公用工程及电耗，装置生产运行成本较高。

3、废水多

水碱洗过程会产生大量废水(废碱)，废水处理成本较高。

4、HF利用率低

水碱洗过程中部分HF会被碱液吸收产生废水并损失部分HF；有水HF精馏塔中HF收率也较低，塔釜中有水HF中的HF浓度还有40％左右，这部分低浓度的HF难以直接回收利用。因此整个方法中HF综合利用率较低，通常不超过 80％。

5、装置腐蚀严重

水碱洗过程中由于加入了水和碱液，水和无水HF会生成水HF，碱液和HF 会生成无机盐。而有水酸和无机盐会对装置造成严重腐蚀，因此该方法对生产装置的腐蚀很严重。

实用新型内容

针对现有技术的不足之处，本实用新型提供了一种HCFC-142b的制备装置，是一种从含有氟化氢(HF)的HCFC-142b(1，1-二氟-1-氯乙烷)混合物中分离HF，得到高纯度的HCFC-142b和HF的装置及方法，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型公开了一种HCFC-142b的制备装置，装置包括萃取塔、与萃取塔相连的酸分离塔，与酸分离塔上部相连的回流罐，萃取塔与酸分离塔之间设置有热回收换热器，萃取塔的底部出口通过管道连至热回收换热器，换热器通过管道连至酸分离塔中部入口内；酸分离塔的底部出口通过管道连至热回收换热器，换热器通过管道连至萃取塔上部入口。

作为进一步地改进，本实用新型热回收换热器与萃取塔上部入口之间设置有冷却器。

作为进一步地改进，本实用新型酸分离塔底部出口与热回收换热器之间设置有泵。

作为进一步地改进，本实用新型萃取塔为转盘萃取塔，塔内设有搅拌装置，搅拌装置上有多个搅拌器，搅拌装置的搅拌轴连至萃取塔顶部的电机。

作为进一步地改进，本实用新型酸分离塔的底部还连接有再沸器，再沸器一端与酸分离塔的底部出口连接，另一端与酸分离塔的塔釜入口连接。

作为进一步地改进，本实用新型酸分离塔的顶部与回流罐之间设置有冷凝器。

作为进一步地改进，本实用新型回流罐的底部与酸分离塔的上部之间设置有泵，通过泵泵出无水HF至酸分离塔的上部。

作为进一步地改进，本实用新型送入萃取塔的HF的质量浓度2％～35％。

作为进一步地改进，本实用新型所述的酸分离塔为在常压或者负压下操作，回流比是0.8～1.2。

作为进一步地改进，本实用新型所述的搅拌装置的转速为20～30rpm。

具体地，本实用新型的有益效果如下：

1)流程简单

本实用新型的目的是提供一种从HCFC-142b的反应产物中分离及回收HF 的装置。在该方法中，HCFC-142b的反应产物中的HF分离及回收可精简为萃取和酸分离两个方法单元，相比原水碱洗方法流程，本方法流程更简单，装置设备台套数少，占地面积也小，因此可节约占地面积和项目投资。

2)运行成本低

本实用新型中HCFC-142b的反应产物中有机物和HF的分离采用液液萃取的方式，省去了液体汽化、有机物压缩和有机物气体冷凝的装置，可节约公用工程和电消耗；酸分离塔中浓硫酸和HF沸点相差很大，容易分离，酸分离塔可以取较小的回流比(为0.8～1.2)，因此酸分离塔的热媒和冷媒消耗较小。

采用本装置与水碱洗装置相比，可以节约大量的公用工程和电耗，装置生产运行成本低。

3)废水少

本实用新型方法在操作过程中不需要用碱来吸收HF，因此不会产生废水(废碱)，可节约三废处理成本，因此省略了碱洗塔等相应的装置，装置设置更简单。

4)装置腐蚀小

采用该装置提纯，不需要加入水和碱液，过程中不会产生有水HF和无机盐，会降低生产装置的腐蚀。省略了碱洗塔，汽化器等相应装置，简化装备。

5)设备占地少，投资小

a)萃取塔中有机物的吸收是在液相中进行的，同气相水碱洗方法相比，相同处理能力下，萃取塔设备体积可以更小；相比于现有技术，省去了汽化器、水洗塔、冷却器、干燥塔、压缩机等装备，成本低且设备简单；b)萃取塔中引入了搅拌装置，与传统萃取方法相比增强了液液传质分离效果，可缩短萃取塔中的液体停留时间，因此萃取塔尺寸较小。

附图说明

图1为水碱洗方法装置的流程示意图；

图2为本实用新型装置的连接和流程示意图；

图1中，1是汽化器，2是水洗塔，3是冷却器，4是泵，5是HF溶液罐，6 是碱洗塔，7是干燥塔，8是压缩机，9是冷凝器，10是HF回收塔，11是冷凝器，12是回流罐，13是再沸器；

图2中，14是萃取塔，15是热回收换热器，16是冷却器，17是酸分离塔， 18是冷凝器，19是回流罐，20是再沸器，21是泵。

具体实施方式

下面根据结合说明书附图和通过优选实施例详细描述本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。图2为本实用新型装置的连接和流程示意图；本实用新型公开了一种HCFC-142b的制备装置，装置包括萃取塔14、与萃取塔14相连的酸分离塔17，与酸分离塔17上部相连的回流罐19，萃取塔 14与酸分离塔17之间设置有热回收换热器15，萃取塔14的底部出口通过管道连至热回收换热器15，换热器通过管道连至酸分离塔17中部入口内；酸分离塔 17的底部出口通过管道连至热回收换热器15，换热器通过管道连至萃取塔14上部入口。热回收换热器15与萃取塔14上部入口之间设置有冷却器16。酸分离塔17底部出口与热回收换热器15之间设置有泵21。萃取塔14为转盘萃取塔 14，塔内设有搅拌装置，搅拌装置上有多个搅拌器，搅拌装置的搅拌轴连至萃取塔14顶部的电机。酸分离塔17的底部还连接有再沸器20，再沸器20一端与酸分离塔17的底部出口连接，另一端与酸分离塔17的塔釜入口连接。酸分离塔 17的顶部与回流罐19之间设置有冷凝器18。回流罐19的底部与酸分离塔17 的上部之间设置有泵21，通过泵21泵出无水HF至酸分离塔17的上部。

通过本实用新型的装置、采用液液萃取的方式从HCFC-142b的反应产物中分离HF，萃取层中的HF再通过闪蒸技术回收HF和萃取剂，具体步骤如下：

1)HCFC-142b的反应产物和HF混合物(HF质量浓度2％～35％)从萃取塔 14下部进入萃取塔14，浓硫酸(硫酸质量浓度：85％～95％)从上部进入萃取塔 14。由于有机物密度比浓硫酸低，因此有机物在萃取塔14中向上流动，浓硫酸在萃取塔14中向下流动。在萃取塔14两者接触过程中浓硫酸不断将有机物中的 HF萃取出来，萃取塔14顶部采出有机物，底部采出浓硫酸和HF的混酸。

2)萃取塔14底部的混酸温度较低，同酸分离塔17底部的高温浓硫酸经过热回收换热器15回收热量后送入酸分离塔17进行闪蒸，酸分离塔17可在常压或者负压下操作，酸分离塔17顶部的气相通过冷凝器18冷凝后得到无水HF液体，无水HF液体送至回收罐，回收罐液体经泵21加压后一部分回流至酸分离塔17，一部分送回反应器循环使用。酸分离塔17所需的热量由底部再沸器20 的热媒来提供。酸回收塔底部得到的浓硫酸经过热回收换热器15回收部分热能后，送至冷却器16，经冷媒冷却后继续返回萃取塔14进行萃取。

使用该装置的方法实施例1

将由80％重量的HCFC-142b和20％重量的HF的混合物以10t/h的加料速率从下部加入到萃取塔14中，将90％重量的浓硫酸以8t/h的加料速率从上部加入到萃取塔14中。萃取塔14在10℃条件下工作，萃取过程中萃取塔14搅拌速率为20转/分钟。萃取塔14顶部得到的HCFC-142b中含HF量约100ppm；萃取塔 14底部的浓硫酸中含HF约20％，另外还含约90ppm的氯离子。

将萃取塔14底部含HF约20％的浓硫酸引入热回收换热器15，经过热回收换热器15后混酸升温至80℃，然后引入酸分离塔17中进行闪蒸，酸分离塔17 在常压下操作，酸分离塔17顶部的气相通过冷凝器18冷却至10℃后得到HF 液体，其中含约200ppm的水。无水HF液体送至回收罐，回收罐液体经泵21 加压后一部分回流至酸分离塔17，一部分送回反应器循环使用，回流比值为1。酸分离塔17塔釜温度通过底部再沸器20的热媒控制在120℃，酸分离塔17底部得到浓硫酸含HF约2％，该浓硫酸经过泵21加压后先送至热回收换热器15 降温，然后送至冷却器16冷却至10℃，继续返回萃取塔14进行萃取。

比较实施例1

本实例说明萃取塔14搅拌装置采用不同转速，萃取HCFC-142b和HF的混合物中的HF的情形。重复实例1的萃取操作，不同之处在于萃取塔14中搅拌装置的转速不同。萃取过程中对萃取塔14顶部有机物和萃取塔14底部浓硫酸进行采样分析。结果如下：

表一：浓硫酸浓度对萃取结果的影响

搅拌装置转速：转/分(rpm)	HCFC-142b中HF含量：ppm(重量)
		0	1000
10	115
		20	100
30	98
		40	98

由此结果可见，萃取塔14中搅拌装置运行与否对萃取结果影响很大，搅拌装置运行后，萃取塔14的萃取效果显著提高，搅拌装置转速达到一定转速20rpm 后，转速继续增加，萃取效果提高不再明显；可见，转速在0～40之间，20～30 效果最好。

本领域普通技术人员可以理解，以上仅为实用新型的优选实例而已，并不用于限制实用新型，尽管参照前述实例对实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例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。凡在实用新型的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种HCFC-142b的制备装置，其特征在于，所述装置包括萃取塔(14)、与萃取塔(14)相连的酸分离塔(17)，与酸分离塔(17)上部相连的回流罐(19)，所述的萃取塔(14)与酸分离塔(17)之间设置有热回收换热器(15)，所述的萃取塔(14)的底部出口通过管道连至热回收换热器(15)，所述的换热器通过管道连至酸分离塔(17)中部入口内；所述的酸分离塔(17)的底部出口通过管道连至热回收换热器(15)，所述的换热器(15)通过管道连至萃取塔(14)上部入口。

2.根据权利要求1所述的HCFC-142b的制备装置，其特征在于，所述的热回收换热器(15)与萃取塔(14)上部入口之间设置有冷却器(16)。

3.根据权利要求1所述的HCFC-142b的制备装置，其特征在于，所述的酸分离塔(17)底部出口与热回收换热器(15)之间设置有泵(21)。

4.根据权利要求1或2或3所述的HCFC-142b的制备装置，其特征在于，所述的萃取塔(14)为转盘萃取塔(14)，塔内设有搅拌装置，搅拌装置上有多个搅拌器，所述的搅拌装置的搅拌轴连至萃取塔(14)顶部的电机。

5.根据权利要求4所述的HCFC-142b的制备装置，其特征在于，所述的酸分离塔(17)的底部还连接有再沸器(20)，所述的再沸器(20)一端与酸分离塔(17)的底部出口连接，另一端与酸分离塔(17)的塔釜入口连接。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的HCFC-142b的制备装置，其特征在于，酸分离塔(17)的顶部与回流罐(19)之间设置有冷凝器(18)。

7.根据权利要求6所述的HCFC-142b的制备装置，其特征在于，所述的回流罐(19)的底部与酸分离塔(17)的上部之间设置有泵(21)，通过泵(21)泵出无水HF至酸分离塔(17)的上部。

8.根据权利要求6所述的HCFC-142b的制备装置，其特征在于，送入萃取塔的HF的质量浓度2％～35％。

9.根据权利要求1或2或3或5或7或8所述的HCFC-142b的制备装置，其特征在于，所述的酸分离塔为在常压或者负压下操作，回流比是0.8～1.2。

10.根据权利要求4所述的HCFC-142b的制备装置，其特征在于，所述的搅拌装置的转速为20～30rpm。

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