CN101003460B - 用R142b裂解制备偏氟乙烯的方法和设备 - Google Patents
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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
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:
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 (4)
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。
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