專利名稱：六氟丙烯的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)中的一種生產(chǎn)六氟丙烯(HFP)的方法。特別是一種采用四氟乙烯(TFE)與八氟環(huán)丁烷(C-318)混合裂解以生產(chǎn)六氟丙烯的方法。
背景技術(shù)：
六氟丙烯(亦稱全氟丙烯)是有機(jī)氟工業(yè)的基礎(chǔ)原料之一，廣泛用于氟橡膠、氟塑料、全氟環(huán)氧丙烷、七氟丙烷、氟表面活性劑等的生產(chǎn)。但傳統(tǒng)的采用純四氟乙烯為原料，通過管式反應(yīng)器加熱高溫裂解生產(chǎn)六氟丙烯的方法，由于在進(jìn)管口部位易自聚、在出管部位易結(jié)碳，而在高溫下反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)又會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)，生成碳和四氟化碳，同時(shí)亦會(huì)引起反應(yīng)溫度失控。因而該方法存在原料消耗高、副產(chǎn)物多，生成的自聚物和碳易堵塞反應(yīng)器，且產(chǎn)率較低、生產(chǎn)成本較高等缺陷。為了克服上述缺陷，在申請(qǐng)?zhí)枮?7104471的專利文獻(xiàn)所公開的《全氟丙烯的制備方法》中，首先將作為反應(yīng)物的四氟乙烯或四氟乙烯與八氟環(huán)丁烷在一釜式反應(yīng)器中進(jìn)行可逆反應(yīng)，待其中的八氟環(huán)丁烷的量增多之后，再將該混合物輸入管式反應(yīng)器，以期降低在進(jìn)管口部位的自聚現(xiàn)象并最終將其轉(zhuǎn)化為全氟丙烯。該工藝方法由于在裂解過程中采用同一加熱溫度，因而進(jìn)口處因處于吸熱反應(yīng)，其反應(yīng)溫度較低，約600℃，在高溫反應(yīng)區(qū)內(nèi)才被加熱到700℃以上，而在出口處附近的轉(zhuǎn)化溫度則高達(dá)800-950℃。因而仍存在四氟乙烯容易在進(jìn)口端自聚，在出口端造成飛溫現(xiàn)象、發(fā)生碳化和生成大量副產(chǎn)物、防礙產(chǎn)率的提高等弊病。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述背景技術(shù)存在的缺陷，改進(jìn)設(shè)計(jì)一種六氟丙烯的生產(chǎn)方法，以達(dá)到防止反應(yīng)過程中四氟乙烯自聚和結(jié)碳、抑制不良副反應(yīng)的發(fā)生，延長(zhǎng)管式反應(yīng)器的使用壽命、有效提高產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本等目的。
本發(fā)明的解決方案是首先將四氟乙烯與八氟環(huán)丁烷按一定比例混合、預(yù)熱后再進(jìn)入管式反應(yīng)器裂解反應(yīng)，以改善裂解氣的傳熱條件，其中八氟環(huán)丁烷既是反應(yīng)物，也是稀釋劑；同時(shí)根據(jù)聚四氟乙烯與八氟環(huán)丁烷混合裂解的基本原理，對(duì)管式反應(yīng)器采取分段加熱，以便有效降低管式反應(yīng)器軸向的溫度梯度，將整個(gè)反應(yīng)過程的溫度控制在生成六氟丙烯最佳范圍之內(nèi)，以有效防止四氟乙烯自聚和結(jié)碳及抑制不良副反應(yīng)的發(fā)生等，從而實(shí)現(xiàn)其目的。因此，本發(fā)明方法包括A.配制混合氣體將四氟乙烯與八氟環(huán)丁烷按摩爾比為0.1-10∶1的比例，在壓力為10-60KPa的條件下混合均勻；B.預(yù)熱將上述混合氣輸入預(yù)熱裝置，預(yù)熱至300-700℃后直接輸入管式反應(yīng)器；C.加熱裂解輸入的混合氣進(jìn)入反應(yīng)器后，按反應(yīng)過程所需加熱溫度，分段加熱裂解；各段加熱溫度為650-900℃，以將反應(yīng)溫度控制在750±30℃范圍內(nèi)；各溫度段爐管長(zhǎng)為0.5-16.0m；D.急冷、除酸、干燥將經(jīng)C裂解反應(yīng)后的產(chǎn)物輸入冷卻裝置急冷至25-60℃，并采用吸附劑除去其中生成的微量氟化氫和水份；E.精餾分離將經(jīng)上述處理后的裂解產(chǎn)物輸入精餾裝置，在0.1-0.8MPa壓力下精餾分離，得純度≥99.98％的六氟丙烯；而分離出的八氟環(huán)丁烷和四氟乙烯反回混合器進(jìn)入下一循環(huán)。
上述預(yù)熱裝置可為管式預(yù)熱器。而所述分段加熱裂解，可將管式反應(yīng)器分為2-7個(gè)相對(duì)獨(dú)立的加熱段；各加熱段分別設(shè)1-4個(gè)溫度監(jiān)控點(diǎn)，以調(diào)節(jié)和控制該段的加熱溫度。而所述各加熱段既可采用間接加熱，亦可采用直接加熱，而當(dāng)各加熱段所設(shè)溫度監(jiān)控點(diǎn)為2-4個(gè)點(diǎn)時(shí)，其輸入調(diào)節(jié)、控制加熱裝置的溫度參數(shù)為各監(jiān)控點(diǎn)溫度的平均值。而所述吸附劑為硅膠(SiO2)或氧化鈣(CaO)、氧化鋁(Al2O3)、氯化鈣(CaCl2)。
本發(fā)明由于將八氟環(huán)丁烷既作為反應(yīng)物、又作為烯釋劑與四氟乙烯混合、預(yù)熱后再輸入分段加熱的管式反應(yīng)器中裂解反應(yīng)，不但改善了裂解氣的傳熱性，而且有效地降低了管式反應(yīng)器軸向的溫度梯度，從而使整個(gè)裂解反應(yīng)過程均可在生成六氟丙烯的最佳溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，防止了反應(yīng)過程中四氟乙烯自聚和結(jié)碳及飛溫現(xiàn)象的產(chǎn)生，抑制不良副反應(yīng)的發(fā)生，六氟丙烯的產(chǎn)率可提高到87.0-92.5％。因而，本發(fā)明具有工藝先進(jìn)、可靠，反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)準(zhǔn)確、副產(chǎn)物少，產(chǎn)率高，管式反應(yīng)器(裂解管)使用壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。
實(shí)施例1本實(shí)施例管式反應(yīng)器采用3段加熱，混合氣中四氟乙烯(TFE)73.67％、八氟環(huán)丁烷(C-318)26.33％(其中含全氟丁烯6.1％)。管式反應(yīng)器為φ32×3mm、長(zhǎng)13.0m.的不銹鋼管；各段均采用間接加熱，第一、二段長(zhǎng)均為1.5m，各設(shè)一溫度監(jiān)控點(diǎn)；第三段長(zhǎng)11.5m，設(shè)三個(gè)溫度監(jiān)控點(diǎn)。其生產(chǎn)方法為A.首先將TFE以25.0Nm3/h、C-318以7.1Nm3/h的流量輸入混合器，在15KPa壓力下混合均勻；B.將上述混合均勻的裂解氣輸入管式預(yù)熱器，預(yù)熱至450℃后直接輸入管式反應(yīng)器；C.輸入的經(jīng)預(yù)熱后的混合裂解氣，在第一段加熱溫度為851℃(反應(yīng)器外管壁溫度，以下同)，第二段660℃，第三段3個(gè)溫度監(jiān)控點(diǎn)溫度分別為706℃、684℃及777℃的條件下裂解反應(yīng)，反應(yīng)停留時(shí)間0.9秒；D.將上述反應(yīng)物輸入列管式冷卻器急冷至40℃，并采用硅膠吸附以除去其中的氟化氫和水份；E.將經(jīng)D處理后的裂解產(chǎn)物輸入高效填料式精餾塔，在0.6MPa壓力下精餾分離，得純度為99.99％的六氟丙烯，分離出的TFE及C-318返回混合器進(jìn)入下一循環(huán)，殘質(zhì)作焚燒處理。
本實(shí)施例反應(yīng)結(jié)果經(jīng)檢測(cè)TFE37.20％、HFP31.16％，C-31825.41％、全氟丁烯3.07％，殘留物全氟異丁烯3.16％。TFE+C-318轉(zhuǎn)化率36.35％，HFP(六氟丙烯)產(chǎn)率87.05％。
實(shí)施例2本實(shí)施例混合氣中TFE70.92％，C-318為29.08％(其中含全氟丁烯12.0％)；管式反應(yīng)器分6段直接加熱，1-5加熱段每段長(zhǎng)均為3.0m，各設(shè)一溫度監(jiān)控點(diǎn)，第6段長(zhǎng)11.5m，設(shè)3個(gè)溫度監(jiān)控點(diǎn)。本實(shí)施例方法為A.TFE以25.1Nm3/h、C-318以7.6Nm3/h的流量輸入混合器，在11.0KPa壓力下混合均勻；
B.將上述混合氣輸入管式預(yù)熱器中預(yù)熱至550℃后直接輸入管式反應(yīng)器；C.將預(yù)熱后的混合氣在第一段加熱溫度741℃、第二段754℃、第三段760℃、第四段767℃、第五段760℃、第六段三個(gè)監(jiān)控點(diǎn)平均溫度為776℃的條件下加熱裂解反應(yīng)，反應(yīng)停留時(shí)間1.5秒。
其余工序與實(shí)施例1同。
本實(shí)施例反應(yīng)結(jié)果經(jīng)檢測(cè)TFE38.88％，C-31822.84％，HFP31.95％，全氟丁烯4.91％，全氟異丁烯1.14％；TFE+C-318轉(zhuǎn)化率35.89％，HFP的產(chǎn)率92.47％、純度99.99％。
權(quán)利要求
1.一種六氟丙烯的生產(chǎn)方法，其特征在于該方法包括A.配制混合氣體將四氟乙烯與八氟環(huán)丁烷按摩爾比為0.1-10∶1的比例，在壓力為10-60KPa條件下混合均勻；B.預(yù)熱將上述混合氣輸入預(yù)熱裝置，預(yù)熱至300°-700℃后直接輸入管式反應(yīng)器；C.加熱裂解輸入的混合氣進(jìn)入反應(yīng)器后，按反應(yīng)過程所需加熱溫度，分段加熱裂解；各段加熱溫度為650-900℃，以將反應(yīng)溫度控制在750°±30°范圍內(nèi)；而各溫度段爐管長(zhǎng)為0.5-16.0m；D.急冷、除酸、干燥將經(jīng)C裂解反應(yīng)后的產(chǎn)物輸入冷卻裝置急冷至25°-60℃，并采用吸附劑除去其中生成的微量氟化氫和水份；E.精餾分離將經(jīng)上述處理后的裂解產(chǎn)物輸入精餾裝置，在0.1-0.8MPa壓力下精餾分離，得純度≥99.98％的六氟丙烯；而分離出的八氟環(huán)丁烷和四氟乙烯反回混合器進(jìn)入下一循環(huán)。
2.按權(quán)利要求1所述六氟丙烯的生產(chǎn)方法；其特征在于所述預(yù)熱裝置為管式預(yù)熱器。
3.按權(quán)利要求1所述六氟丙烯的生產(chǎn)方法；其特征在于所述分段加熱裂解，可將管式反應(yīng)器分為2-7個(gè)相對(duì)獨(dú)立的加熱段；各加熱段分別設(shè)1-4個(gè)溫度監(jiān)控點(diǎn)，以調(diào)節(jié)和控制該段的加熱溫度。
4.按權(quán)利要求1或3所述六氟丙烯的生產(chǎn)方法；其特征在于所述各加熱段既可采用間接加熱，亦可采用直接加熱；而當(dāng)各加熱段所設(shè)溫度監(jiān)控點(diǎn)為2-4點(diǎn)時(shí)，其輸入調(diào)節(jié)、控制加熱裝置的溫度參數(shù)為各監(jiān)控點(diǎn)溫度的平均值。
5.按權(quán)利要求1所述六氟丙烯的生產(chǎn)方法；其特征在于所述吸附劑為硅膠或氧化鈣、氧化鋁、氯化鈣。
全文摘要
該發(fā)明公開了一種六氟丙烯的生產(chǎn)方法。該方法包括將原料氣四氟乙烯和八氟環(huán)丁烷按一定比例混合均勻、預(yù)熱后輸入分段加熱的管式反應(yīng)器中裂解反應(yīng)，反應(yīng)物經(jīng)急冷、除酸、干燥，最后再經(jīng)精餾分離即得純度≥99.98％的六氟丙烯。本發(fā)明采用八氟環(huán)丁烷既作烯釋劑，又作反應(yīng)物，同時(shí)采用分段加熱裂解，不但改善了裂解氣的傳熱性，而且使整個(gè)反應(yīng)過程均可在最佳溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，抑制了不良副反應(yīng)的進(jìn)行。因而具有工藝先進(jìn)、可靠，反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)準(zhǔn)確、副產(chǎn)物少、產(chǎn)率高，反應(yīng)器使用壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。從而克服了背景技術(shù)反應(yīng)過程中四氟乙烯易自聚、結(jié)碳及飛溫現(xiàn)象的發(fā)生，反應(yīng)器易堵塞、使用壽命短，生產(chǎn)成本較高等弊病。
文檔編號(hào)C07C21/18GK1454883SQ03117869
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2003年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者張?jiān)诶? 曾子敏, 劉忠文, 吳常根, 喻崇權(quán), 賀譚瑞 申請(qǐng)人:中昊晨光化工研究院