[发明专利]六氟乙烷的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种氢氟烃的生产工艺，尤其是涉及一种生产六氟乙烷的工艺。

背景技术

[0002] 六氟乙烷可作为半导体的清洁或刻蚀气体。对于其制备方法，目前报道有以下几种：

（1）无水氟化氢在氟化催化剂存在下氟化氢氯氟烃如二氯四氟乙烷或氯五氟乙烷；

（2）将四氟乙烷和/或五氟乙烷与氟气直接氟化。

当采用第（1）种方法时，由于各工艺中氢氯氟烃的来源不同，所以从原料中带入的有机杂质不同。要得到较高纯度的六氟乙烷，必须对原料进行提纯。原料提纯工艺包括简单地蒸馏、精馏，还包括活性炭和分子筛的吸附。

一般工艺中，由原料带入的氯化物中，氯三氟甲烷沸点-81.4℃,六氟乙烷沸点-78℃，两者沸点比较接近。在工业生产中氯三氟甲烷与六氟乙烷共沸是被得到验证的。所以在打破氯三氟甲烷与六氟乙烷的共沸方面，选择不同的吸附剂和吸附剂再生切换，并摸索实验条件等方面付出很大的努力。但也有人在使用含氯氟烃做共沸剂来提纯六氟乙烷，但在操作中会带入痕量的共沸剂。公开的中国专利CN200410101217.8中所述的方法是将氯三氟甲烷和六氟乙烷通过氟化催化剂，氯三氟甲烷与氟化氢反应产生四氟化碳，然后将四氟化碳与六氟乙烷分离。

当采用第（2）种方法时，四氟乙烷和五氟乙烷与氟气反应生产六氟乙烷，四氟乙烷和五氟乙烷中所含的任何氯化物都会与氟气进行反应，产生各种含氯氟烃。在进行六氟乙烷提纯精制过程中，又会产生类似氯三氟甲烷和六氟乙烷共沸的问题。因此，当选择此路线进行六氟乙烷生产，优选含最少量的含氯化合物原料，如氯甲烷、氯二氟甲烷等杂质存在于所选择的四氟乙烷或五氟乙烷。

作为首选原料五氟一氯乙烷（HCFC-115）进行生产六氟乙烷。在分离五氟一氯乙烷和六氟乙烷的过程中需要选择很高的压力。日本专利JP9-508626号加入萃取剂，使用萃取蒸馏的方法进行提纯。在萃取精馏中，需要设置萃取塔和萃取剂回收塔。这样往往复杂了工艺流程，增加了设备的投入。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以氢氯氟烃为原料制备六氟乙烷的生产工艺路线，此生产路线的设计，简化了常规的工艺流程，节省设备投资、并使反应平稳，提高生产效率。

    为达到发明目的本发明采用的技术方案是：

一种六氟乙烷的生产工艺，包括以下步骤：

（1）在反应器（1）中，在氟化催化剂作用下，原料氟化氢和含有两个碳原子的氢氯氟烃气相反应制备六氟乙烷，氟化氢与氢氯氟烃的摩尔比为1:1～10:1，反应温度350～480℃，反应接触时间20～120s，反应压力为0.05MPa～0.5MPa；

（2）将反应产物物流（6）引入分离一塔（2）分离，分离一塔（2）的操作压力略小于反应器（1）的反应压力，控制在0.02MPa～0.48MPa，塔顶温度控制在-10～30℃，塔釜温度控制在50～80℃，塔釜处形成以氟化氢为主的物料流（8）循环至反应器（1），塔顶处形成以六氟乙烷和氢氯氟烃的物料流（7）；

（3）物料流（7）由压缩机（3）进入分离二塔（4）分离，分离二塔（4）的操作压力高于分离一塔，控制在1.0～2.5 MPa，塔顶温度控制在-20～20℃，塔釜温度控制在20～60℃，塔釜处形成以氢氯氟烃为主的物料流（10）循环至反应器（1），塔顶处形成含有六氟乙烷和氯化氢的物料流（9）；

（4）物料流（9）经过降膜吸收器、水洗、碱洗、冷冻脱水和精制，得到六氟乙烷。

本发明以氢氯氟烃为原料制备六氟乙烷的生产工艺，所述的工艺原料氢氯氟烃是具有两个碳原子的含氯氟化物，优选自一氯五氟乙烷、二氯四氟乙烷和一氯四氟乙烷中的一种、两种或三种。此氢氯氟烃与氟化氢在氟化催化剂存在下发生氟氯交换反应生成全氟乙烷。

本发明使用的氟化催化剂为铬基催化剂。为了提高催化剂的性能，可选择性的添加第二金属，所述第二金属优选自Al、Mg和Zn中的一种、两种或三种金属，当然，第二金属也可以选自其他有助于提供催化剂性能的金属。本发明所选择的催化剂具有耐高温性能，不易流失。在反应时，将催化剂装填在反应器内。

本发明所述步骤（1）原料氟化氢和含有两个碳原子的氢氯氟烃气相反应制备六氟乙烷过程中，为了使反应有很高的转化率和选择性，不要选择过高的反应温度，过高的反应温度会是催化剂劣化，更高的代价可能是对设备的要求更高，反应器材料的选择会更苛刻，合适的反应温度为350～480℃，优选为370～450，进一步优选为410～430℃。