本發(fā)明屬于有機(jī)合成，涉及多氟烯烴，具體涉及一種分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法。

背景技術(shù)：

1、1,1,1,3,3-五氟丙烷(hfc-245fa)是合成1,3,3,3-四氟丙烯(hfo-1234ze)的原料。hfo-1234ze臭氧損耗潛值為零，溫室效應(yīng)潛值為6，具有優(yōu)良的環(huán)境性能，被認(rèn)為是1,1,1,2-四氟乙烷(hfc-134a)的理想替代品。

2、hfc-245fa可以由氟化氫和1,1,1,3,3-五氯丙烷(hcc-240fa)為原料液相氟化合成得到。受制于催化劑活性和反應(yīng)自身特點(diǎn)，反應(yīng)器出口一般為hfc-245fa和氟化氫的混合物，典型的產(chǎn)物組成是hfc-245fa質(zhì)量百分含量為40～50％。hfc-245fa(沸點(diǎn)為15.3℃)與氟化氫(沸點(diǎn)為19.5℃)沸點(diǎn)接近，常規(guī)分離技術(shù)難以將兩者分開。

3、授權(quán)公告號(hào)為cn101952229b的中國(guó)專利報(bào)道了通過向hfc-245fa與氟化氫的混合物中添加1,3,3,3-四氟丙烯(hfo-1234ze)，形成三元共沸，從而在塔釜富集hfc-245fa的方法，塔頂餾出物進(jìn)行二、三次精餾從而分離出較純氟化氫。由于該方法在塔頂?shù)玫降氖莌fo-1234ze、hfc-245fa和氟化氫的三元共沸物，二次精餾塔頂為較純的hfo-1234ze，hfc-245fa與氟化氫共沸物從塔底流出，對(duì)共沸物進(jìn)行三次精餾得到純度較高的氟化氫，操作成本高，設(shè)備投資大，萃取劑用量多。

4、申請(qǐng)公布號(hào)為cn107074541a的中國(guó)專利報(bào)道了將含鹵素陰離子的離子液體作為萃取劑，從hfc-245fa與氟化氫的混合物氟化氫的方法，其主要途徑為通過萃取劑與hf形成均相體系，從而分離純化hf。由于該方法在吸收相里存留一定量的hfc-245fa，需進(jìn)行多次循環(huán)操作，且萃取劑用量大，不易回收，分離成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)采用離子液體萃取劑進(jìn)行行分離時(shí)閃蒸器的釜內(nèi)操作溫度有待進(jìn)一步降低的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中采用離子液體萃取劑進(jìn)行分離時(shí)萃取劑用量大的技術(shù)問題。

3、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

4、一種分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，該方法采用離子液體為萃取劑，通過萃取精餾從1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的混合物中分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫。

5、所述的離子液體為含雙(三氟甲磺酰)亞胺陰離子的離子液體。

6、本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征：

7、優(yōu)選的，所述的萃取劑采用閃蒸器進(jìn)行回收，所述的閃蒸器的操作條件：釜內(nèi)操作壓力為1～5kpa，釜內(nèi)操作溫度為305～329℃。

8、優(yōu)選的，所述的雙(三氟甲磺酰)亞胺類離子液體與所述的1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的混合物的質(zhì)量比為(0.8～1.4):1。

9、優(yōu)選的，所述的離子液體使得1,1,1,3,3-五氟丙烷相對(duì)于氟化氫的相對(duì)揮發(fā)度α提升至27.62～27.95；所述的離子液體的沸點(diǎn)在10℃～250℃范圍內(nèi)。

10、優(yōu)選的，所述的離子液體的沸點(diǎn)在113.5℃～131.7℃范圍內(nèi)。

11、優(yōu)選的，所述的雙(三氟甲磺酰)亞胺類離子液體為1,3-二甲基咪唑雙(三氟甲磺酰)亞胺([c1mim][tf2n])、1-甲基吡啶雙(三氟甲磺酰)亞胺([c1py][tf2n])、三丁基(乙基)鏻雙(三氟甲磺酰)亞胺([p4442][tf2n])或三乙基(甲基)銨雙(三氟甲磺酰)亞胺([n2111][tf2n])。

12、優(yōu)選的，所述的1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的混合物中，以重量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成：1,1,1,3,3-五氟丙烷為40％～50％，氟化氫為50％～60％，原料的重量份數(shù)之和為100％。

13、優(yōu)選的，所述的萃取精餾采用萃取精餾塔；將所述的雙(三氟甲磺酰)亞胺類離子液體萃取劑從萃取精餾塔的上部進(jìn)料，將原料1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的混合物從萃取精餾塔的底部進(jìn)料；所述的萃取精餾塔的塔頂餾分為1,1,1,3,3-五氟丙烷產(chǎn)品，萃取精餾塔的塔釜餾分為氟化氫和萃取劑。

14、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的萃取精餾塔的操作條件為：塔器操作壓力為90～110kpa，塔頂溫度為15～20℃，塔釜溫度為186～272℃，回流比為0.0005～0.06。

15、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的閃蒸器的釜底餾分為萃取劑，萃取劑循環(huán)至萃取精餾塔。

16、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

17、(ⅰ)本發(fā)明的分離方法在回收萃取劑時(shí)，閃蒸器的釜內(nèi)操作溫度低；能夠?qū)崿F(xiàn)1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的高效分離，降低萃取劑用量，減少生產(chǎn)成本。

18、(ⅱ)本發(fā)明通過量子化學(xué)計(jì)算、氣液平衡實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的離子液體中，含離子位點(diǎn)的雙(三氟甲磺酰)亞胺陰離子與氟化氫間存在較強(qiáng)的氫鍵作用，并輔以咪唑、吡啶、季鏻、季銨等陽離子對(duì)該分子間相互作用的精準(zhǔn)調(diào)控，可提高氟化氫在本發(fā)明的離子液體中的溶解度，從而使得在相同條件下，hfc-245fa逸出難度更低，以達(dá)到顯著改善氟化氫與hfc-245fa共沸系統(tǒng)的相對(duì)揮發(fā)度的目的。

19、(ⅲ)本發(fā)明利用所選萃取劑的加入可以顯著改變hfc-245fa與氟化氫的相對(duì)揮發(fā)度的特點(diǎn)，采用萃取精餾塔和萃取劑回收閃蒸器兩個(gè)裝置分離hfc-245fa混合物，可以高效地分離出hfc-245fa和氟化氫。整個(gè)提純過程采用工業(yè)上成熟的精餾技術(shù)，操作過程簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，使用的萃取劑為常規(guī)、無高腐蝕性的有機(jī)溶劑，提純過程綠色安全。

技術(shù)特征：

1.一種分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，該方法采用離子液體為萃取劑，通過萃取精餾從1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的混合物中分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫；其特征在于：

2.如權(quán)利要求1所述的分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，其特征在于，所述的萃取劑采用閃蒸器進(jìn)行回收，所述的閃蒸器的操作條件：釜內(nèi)操作壓力為1～5kpa，釜內(nèi)操作溫度為305～329℃。

3.如權(quán)利要求1所述的分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，其特征在于，所述的雙(三氟甲磺酰)亞胺類離子液體與所述的1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的混合物的質(zhì)量比為(0.8～1.4):1。

4.如權(quán)利要求1所述的分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，其特征在于，所述的離子液體使得1,1,1,3,3-五氟丙烷相對(duì)于氟化氫的相對(duì)揮發(fā)度α提升至18.39～27.95；所述的離子液體的沸點(diǎn)在10℃～250℃范圍內(nèi)。

5.如權(quán)利要求4所述的分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，其特征在于，所述的離子液體的沸點(diǎn)在110℃～135℃范圍內(nèi)。

6.如權(quán)利要求1所述的分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，其特征在于，所述的雙(三氟甲磺酰)亞胺類離子液體為1,3-二甲基咪唑雙(三氟甲磺酰)亞胺、1-甲基吡啶雙(三氟甲磺酰)亞胺、三丁基(乙基)鏻雙(三氟甲磺酰)亞胺或三乙基(甲基)銨雙(三氟甲磺酰)亞胺。

7.如權(quán)利要求1所述的分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，其特征在于，所述的1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的混合物中，以重量份數(shù)計(jì)，由以下原料組成：1,1,1,3,3-五氟丙烷為40％～50％，氟化氫為50％～60％。

8.如權(quán)利要求1所述的分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，其特征在于，所述的萃取精餾采用萃取精餾塔；將所述的雙(三氟甲磺酰)亞胺類離子液體萃取劑從萃取精餾塔的上部進(jìn)料，將原料1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的混合物從萃取精餾塔的底部進(jìn)料；所述的萃取精餾塔的塔頂餾分為1,1,1,3,3-五氟丙烷產(chǎn)品，萃取精餾塔的塔釜餾分為氟化氫和萃取劑。

9.如權(quán)利要求8所述的分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，其特征在于，所述的萃取精餾塔的操作條件為：塔器操作壓力為90～110kpa，塔頂溫度為15～20℃，塔釜溫度為186～272℃，回流比為0.0005～0.06。

10.如權(quán)利要求8所述的分離1,1,1,3,3-五氟丙烷與氟化氫的方法，其特征在于，所述的閃蒸器的釜底餾分為萃取劑，萃取劑循環(huán)至萃取精餾塔。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種分離1,1,1,3,3?五氟丙烷與氟化氫的方法，該方法采用離子液體為萃取劑，通過萃取精餾從1,1,1,3,3?五氟丙烷與氟化氫的混合物中分離1,1,1,3,3?五氟丙烷與氟化氫；離子液體為含雙(三氟甲磺酰)亞胺陰離子的離子液體。本發(fā)明的分離方法在回收萃取劑時(shí)，閃蒸器的釜內(nèi)操作溫度低；能夠?qū)崿F(xiàn)1,1,1,3,3?五氟丙烷與氟化氫的高效分離，降低萃取劑用量，減少生產(chǎn)成本。本發(fā)明可提高氟化氫在本發(fā)明的離子液體中的溶解度，從而使得在相同條件下，HFC?245fa逸出難度更低，以達(dá)到顯著改善氟化氫與HFC?245fa共沸系統(tǒng)的相對(duì)揮發(fā)度的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：張偉,呂劍,廖袁淏,韓升,唐曉博,趙波,曾紀(jì)珺,劉澤鵬,安宇,楊志強(qiáng),亢建平,李鳳仙
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安近代化學(xué)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17