CN101003460B

CN101003460B - 用R142b裂解制备偏氟乙烯的方法和设备

Info

Publication number: CN101003460B
Application number: CN2006101710183A
Authority: CN
Inventors: 荆海洋; 高洪光; 王兵; 刘晓寒
Original assignee: Shandong Dongyue Shenzhou New Material Co Ltd
Current assignee: Shandong Dongyue Shenzhou New Material Co Ltd
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2026-12-29
Also published as: CN101003460A

Abstract

用R142b裂解制备偏氟乙烯的方法和设备。R142b以与高纯氮气混合进入裂解炉，在裂解炉中加热至600～900℃，高温裂解生成偏氟乙烯，裂解后的混合气经急冷器急冷至30～80℃，随之进行脱氯化氢和脱水，再经过精馏得到高纯度的偏氟乙烯；未反应的R142b回收后重新返回裂解炉进行裂解。裂解炉炉管采用φ76×4.0较大口径金属管，突破了国内生产偏氟乙烯反应管直径不大于φ40的局限，炉管采用“U”型新型串联结构，压降小，不易积碳，检修操作方便。

Description

用R142b裂解制备偏氟乙烯的方法和设备

技术领域

本发明属于氟化工含氟单体生产领域，涉及偏氟乙烯(VDF)的制备方法和设备技术。

背景技术：

偏氟乙烯分子结构式为：

分子量64，

主要用途为：均聚生产聚偏氟乙烯，与其他烯烃共聚生产氟橡胶，作为化工原料，生产含氟精细化学品。

主要生产路线：

(1)以1，1-二氟乙烷(R152a)为原料，以氯(CL₂)为脱氢剂，高温裂解生产偏氟乙烯。这是我国从上世纪60年代就开始采用的方法，它主要经历了以下三个发展阶段：

a、用二氧化碳稀释裂解(或R12)；

CF₂HCH₃+CL₂+CO₂→CF₂＝CH₂+HCL+CO₂ 反应条件：(加热)

b、改善操作条件提高物料线速度后去除稀释剂CO₂，简化工艺。

c、两步法：

I、CF₂HCH₃+CL₂→CF₂＝CH₂+HCL 反应条件：(光)

II、光氯化产物不分离直接去裂解。

CF₂ClCH₃+HCl+CF₂HCH₃+Cl₂→CF₂＝CH₂+HCl反应条件：(加热)

(2)偏氯乙烯催化氯化：

CCl₂＝CH₂+2HF→CF₂＝CH₂+2HCl 反应条件：(加热)

以上生产方法具有反应副产物多，单耗高；管式反应炉管易结碳，使用周期不长，反应器放大较困难等缺点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种用R142b热裂解制备偏氟乙烯的方法。

本发明还提供一种用于上述方法的热裂解炉。

本发明的技术方案如下：

用1.1.1-二氟一氯乙烷(R142b)热裂解制备偏氟乙烯，反应式如下：

CF₂ClCH₃→CF₂＝CH₂+HCl 反应温度600～900℃

制备方法步骤如下：

R142b在裂解炉中加热至600～900℃，高温裂解生成偏氟乙烯，裂解后的混合气经急冷器急冷至30～80℃，随之进行脱氯化氢和脱水，再经过精馏得到高纯度的偏氟乙烯；未反应的R142b回收后重新返回裂解炉进行裂解。

本发明优选如下：

采用R142b热裂解制备偏氟乙烯，以高纯氮气作为稀释剂，与R142b混合进入裂解炉。高纯氮气一面使裂解炉中的物料均匀受热反应，防止局部过热积碳，同时又可以降低R142b分压，有利于裂解反应进行并有效控制副反应，使R142b转化率提高，偏氟乙烯收率增加。

优选的，高纯氮气与R142b的体积比为0.5∶1.0。压力为0.5～1.5Mpa。

优选的，将R142b以150-200Kg/h的流量，高纯氮气以50-100m³/h的流量混合进入裂解炉进行裂解反应。

优选的，R142b裂解反应温度700℃。

上述R142b裂解制备偏氟乙烯的方法的关键点还在于反应后高温气体的急冷，裂解后的混合气经急冷器急冷至30～80℃。

本发明用R142b热裂解制备偏氟乙烯的方法的优选设备是采用φ76×4.0较大口径金属炉管的裂解炉，炉管采用“U”型新型串联结构。

裂解炉炉管采用φ76×4.0较大口径金属管，突破了国内生产偏氟乙烯反应管直径不大于φ40的局限，炉管采用“U”型新型串联结构，压降小，不易积碳，检修操作方便。

裂解炉结构如下：

裂解炉主要由加热套管、反应炉管、导电铜板、耐火材料等组成，其中裂解炉中的炉管采用φ76×4.0较大口径金属管，炉管采用“U”型新型串联结构。如图1所示。

在不同温度下进行的化学反应得到的产品也是不一样的，由于气体的流速较快，为了保证气体可以达到裂解时的温度600～900℃，因此加热的炉管设计的也较长，一般要有30～40米的长度，相应的操作的平台以及***的基础建设也要达到相应的高度，而且管路采取的大都是φ32×2的管路，裂解的产量不易提高，产品的成本及维修费用居高不下，难以实现较大规模生产。如将炉管弯曲串联可减少生产成本，但由于材料的选型以及弯管连接存在着诸多问题难以解决。主要问题是：碳氢类化合物在高温下裂解易生成结碳，造成管路堵塞。现在我们用φ76×4.0的反应炉管，采用“U”型串联结构，弯管直焊连接，解决了反应管积碳，易断裂损坏，局部过热的问题。

本发明采用R142b热裂解制备偏氟乙烯，并使用新型结构的裂解炉得到偏氟乙烯的同时，副产物为盐酸。本工艺设备具有产品收率高、单耗低，裂解炉积炭少和急冷设备寿命长等优点。

附图说明

图1是热裂解炉的结构示意图，其中1、加热套管，2、反应炉管，3、导电铜板，4、弯管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例1-3中所述的裂解炉均采用φ76×4.0“U”型炉管。

实施例1

将R142b以150Kg/h的流量，高纯氮气(99.99％)以50m³/h的流量混合进入裂解炉进行裂解反应，高纯氮气与R142b体积比为0.5∶1.0，压力为1.0Mpa，反应温度700℃，从裂解炉出口取样分析，裂解气组成为：R142b：21％，偏氟乙烯：71％。偏氟乙烯转化率较以前增加5个百分点，说明以高纯氮气为稀释剂及采用φ76×4.0“U”型炉管增大了偏氟乙烯的转化率。

裂解后的混合气经急冷器急冷至30～80℃，随之进行脱氯化氢和脱水，再经过精馏得到高纯度的偏氟乙烯。

未反应的R142b回收后重新返回裂解炉进行裂解。

实施例2

如实施例1所述，所不同的是：

将R142b以200Kg/h的流量，高纯氮气以70m³/h的流量混合进入裂解炉进行裂解反应，反应温度800℃，从裂解炉出口取样分析，裂解气组成为：R142b：18％，偏氟乙烯：70％，偏氟乙烯转化率较以前增加4个百分点，说明以高纯氮气为稀释剂及采用φ76×4.0“U”型炉管增大了偏氟乙烯的转化率。

实施例3

如实施例1所述，所不同的是：

将R142b以250Kg/h的流量，高纯氮气以100m³/h的流量混合进入裂解炉进行裂解反应，反应温度900℃，从裂解炉出口取样分析，裂解气组成为：R142b：16％，偏氟乙烯：69％，偏氟乙烯转化率较以前增加3个百分点，说明以高纯氮气为稀释剂及采用φ76×4.0“U”型炉管增大了偏氟乙烯的转化率。

实施例4

裂解炉结构如图1所示，裂解炉由加热套管、反应炉管、导电铜板、耐火材料等组成，其中裂解炉炉管采用φ76×4.0较大口径金属管，炉管采用“U”型新型串联结构，弯头直焊连接炉管，裂解炉连续运行三个月未出现断裂损坏，积碳停车事故。较以前裂解炉运行两个月停车检修的周期延长。

Claims

1.用1-二氟一氯乙烷热裂解制备偏氟乙烯的方法，反应式如下：

CF₂ClCH₃→CF₂＝CH₂+HCl

以高纯氮气作为稀释剂，高纯氮气与1，1，1-二氟一氯乙烷体积比为0.5∶1.0，压力为0.5～1.5Mpa，高纯氮气与1，1，1-二氟一氯乙烷混合进入裂解炉进行裂解反应，裂解炉的炉管为φ76×4.0、“U”型串联结构，加热至600～900℃高温裂解生成偏氟乙烯，裂解后的混合气经急冷器急冷至30～80℃，随之进行脱氯化氢和脱水，再经过精馏得到高纯度的偏氟乙烯；未反应的1，1，1-二氟一氯乙烷回收后重新返回裂解炉进行裂解。

2.如权利要求1所述的用1，1，1-二氟一氯乙烷热裂解制备偏氟乙烯的方法，其特征在于，将1，1，1-二氟一氯乙烷以150～200Kg/h的流量，高纯氮气以50～100m³/h的流量混合进入裂解炉进行裂解反应。

3.如权利要求1所述的用1，1，1-二氟-氯乙烷热裂解制备偏氟乙烯的方法，其特征在于，1，1，1-二氟-氯乙烷裂解反应温度700℃。

4.一种用于实施权利要求1-3任一方法制备偏氟乙烯的裂解炉，主要由加热套管、反应管、导电铜板、耐火材料组成，特征在于裂解炉炉管采用φ76×4.0大口径金属管，炉管采用“U”型串联结构。