[发明专利]膜分离二氟一氯甲烷和三氟甲烷混合气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜分离二氟一氯甲烷和三氟甲烷混合气的方法，属于含氟有机蒸汽分离领域。特别是提供了一种用膜分离技术分离二氟一氯甲烷(HCFC-22或R22、F22)和三氟甲烷(HFC-23或F23)混合体系的方法。

背景技术

氟是第VII主族第一个元素，电负性最大，原子半径小，范德华半径为0.135nm，只比氢原子范德华半径0.12nm稍大。有机化合物中的氢原子大多可以被氟原子取代，形成数量众多的含氟有机化合物。由于氟电负性大、原子半径小、氟碳键极化率低而且分子间作用力弱，有机化合物引入氟后常伴有显著物理化学性质改变，具有各种特殊性质。因此，含氟有机化合物现已被广泛用于国民经济各个领域.目前大规模生产的有机氟产品有致冷剂、气雾剂、发泡剂、灭火剂等小分子含氟化合物和氟塑料、氟弹性体等高分子含氟化合物以及含氟农药与医药中间体。

含氟化合物是目前市场上制冷剂的主要来源。《蒙特利尔议定书》中规定我国的氟立昂产品从2016年1月1日起冻结在2015年的水平，至2040年1月1日起全部停产，而发达国家则在2000年禁止生产。而HCFC-22(简称F22)是一种“环保”氟里昂，对臭氧层的消耗较低.是空调致冷剂F11、F12比较理想的过渡替代产品，同时也是聚四氟乙烯及氟树脂和氟橡胶的主要原料，在工业中有着广泛应用，近年来国内对其需求量快速增长。

二氟一氯甲烷(HCFC-22)分子量86.47，无色气体，熔点-160℃，沸点-40.8℃，有轻微的香甜气体，与空气混合时，不燃且无爆炸危险，在通常使用条件下，对皮肤无刺激性，具有较高的热稳定性和化学稳定性。

目前工业上通常采用三氯甲烷(氯仿)为原料在催化剂SbCl₅的作用下，与氢氟酸反应，制备HCFC-22。在反应釜中反应生成的二氟一氯甲烷经除酸后再用冷冻盐水进行多级冷却提纯，最终获得合格的产品。其反应机理如下：

主反应：SbCl₅+HF→SbCl₄F+HCl

SbCl₄F+CHCl₃→SbCl₅+CHCl₂F(F21)

SbCl₄F+CHCl₂F→SbCl₅+CHClF₂(F22)

SbCl₄F+HF→SbCl₃F₂+HCl

SbCl₃F₂+CHCl₃→CHClF₂(F22)+SbCl₃+Cl₂

SbCl₃+Cl₂→SbCl₅

副反应：SbCl₃F₂+HF→SbCl₂F₃+HCl

SbCl₂F₃+CHCl₃→CHF₃(F23)+SbCl₃+Cl₂

工业生产HCFC-22过程中的副产物为HFC-23。HFC-23安全无毒，但其温室效应潜值是二氧化碳的1.17万倍。而根据《京都议定书》的规定，发达国家必须承担减排温室气体的义务，为了解决排放超标的问题，发达国家可以向无减排义务的发展中国家购买排放权。随之，清洁发展机制(CDM)成为一种国际间的贸易投资机制。随着《京都议定书》的正式生效，我国政府对环保产业的投入平均每年以18％的速度递增。据研究，中国具有每年减排1亿至2亿吨二氧化碳的潜力，可为全球提供一半以上的CDM项目，未来的几年将是CDM项目发展的黄金时期。因此，对氟化工企业来说，获得CDM项目将能带来非常可观的经济效益。

国内很多生产F22产品的工厂中，产品尾气中主要含F22和F23。将尾气焚烧既浪费F22产品，又增加焚烧负荷，而且，尾气F23含量不达标也无法获得CMD项目带来经济效益。

目前工厂中使用多级冷却法可以将尾气中F23质量分数提高到85％左右。因此，有必要进一步对其加以分离以达到CDM项目的要求，同时回收残余的F22。

发明内容