[发明专利]裂解二氟一氯甲烷制备四氟乙烯和六氟丙烯的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及四氟乙烯和六氟丙烯制备领域，特别是指一种裂解二氟一氯甲烷制备四氟乙烯和六氟丙烯的装置及方法。

背景技术

二氟一氯甲烷，分子式CHClF2，别名氟利昂-22，简写为R22。无色，近乎无臭气体；不可燃；微溶于水。用作致冷剂、聚四氟乙烯树脂原料和灭火剂等。

四氟乙烯，化学品英文名称：tetrafluoroethylene；中文名称2：全氟乙烯；英文名称2：TFE；分子式：C2F4；结构简式：CF2=CF2；分子量：100.01；CAS号：116-14-3。性质：无色无臭气体。熔点-142.5℃，沸点-76.3℃，不溶于水。比空气重。相对密度1.519，临界温度33.3℃，临界压力3.92MPa，燃点620℃。溶于丙酮、乙醇。自燃极限为11%-60%（体积），引燃温度只有180℃。有氧存在时，易形成不稳定易爆炸的过氧化物。用途：制造聚四氟乙烯及其他氟塑料、氟橡胶和全氟丙烯的单体。可用作制造新型的热塑料、工程塑料、耐油耐低温橡胶、新型灭火剂和抑雾剂的原料。

现有技术中制备方法：由二氟一氯甲烷（R22）经热裂解，脱去氯化氢即得四氟乙烯。热裂解时，二氟一氯甲烷预热到400℃后，与950℃～1000℃的过热蒸汽以1.5～10的摩尔比混合，进入用抗腐蚀材料（如镀铂的镍管）制成的绝热反应器，温度700℃～900℃，压力0.01～0.2MPa，停留时间0.05～1s，转化率为75%～80%，四氟乙烯选择性可达90%～95%。副产物是六氟丙烯及链状或环状烃类全氟化物。裂化气经水洗、碱洗、压缩、冷冻脱水、干燥，分馏等工序，最后精馏得四氟乙烯成品。

六氟丙烯，化学品英文名称：hexafluoropropylene；英文名称缩写：HFP；中文名称2：全氟丙烯；英文名称2：perfluoropropylene；分子式：C₃F₆；分子量：150.02；用途：可制备多种含氟精细化工产品、药物中间体、灭火剂等，还可制得含氟高分子材料。也可作为制备氟磺酸离子交换膜、氟碳油和全氟环氧丙烷等的原料。

现有技术中的制备方法：由四氟乙烯热裂解而得。将四氟乙烯通入高温裂解炉在650℃～820℃裂化，裂化气经除酸、干燥、压缩后进行粗馏，馏出物经过冷冻、脱气，最后精馏得到六氟丙烯成品。

通过上述介绍可知：四氟乙烯是由R22裂解产生的；六氟丙烯是由四氟乙烯裂解产生的。它们在不同的装置内生产。四氟乙烯生产时也产生少量六氟丙烯，但都当作杂气去除。其缺点：a.能耗大，R22裂解为四氟乙烯是吸热，四氟乙烯裂解为六氟丙烯是放热，而二者的裂解都需要在高温时才能进行。现有技术需要对二者加热。b.生产六氟丙烯时，四氟乙烯常常会在裂解管内自聚，影响生产顺利进行。c.需要投资二套装置才能产出二种产品，投资大。d.四氟乙烯比较危险，现有技术在二套装置中均存在危险性；特别是在六氟丙烯装置中，危险性更大。

发明内容

本发明提出一种裂解二氟一氯甲烷制备四氟乙烯和六氟丙烯的装置及方法，解决了现有技术中制备四氟乙烯和六氟丙烯需要2套设备以及能耗大、操作难度大的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种裂解二氟一氯甲烷制备四氟乙烯和六氟丙烯的装置，包括：

进气腔，该进气腔位于装置的上端；

反应腔，该反应腔与所述进气腔的下部连通；

冷却腔，该冷却腔与所述反应腔的下部连通；以及

出气腔，该出气腔与所述冷却腔的下部连通；

所述进气腔的宽度大于所述反应腔的宽度；所述出气腔的宽度大于所述反应腔的宽度；

所述反应腔的宽度为F为0.2mm-10mm；所述反应腔的外部设有供热体；所述供热体用于给所述反应腔升温并使温度保持恒温。

作为优选的技术方案，所述进气腔、反应腔、冷却腔以及出气腔为一体成型；具体为两块侧板形成的反应空腔，一块所述侧板的上端和下端分别向外折弯形成所述进气腔和所述出气腔。另一种方案，进气腔、反应腔、冷却腔以及出气腔分别是独立的空腔，它们之间互相连通。由于裂解反应时会产生少量固体物，主要成分是碳，碳比较容易在非光面的内壁上沉积，达到一定条件时，会被引燃并产生3000℃以上的高温，把设备烧坏。因此，为了不积碳，内壁越光滑越好。

作为优选的技术方案，一块所述侧板是一个内径为D1的外圆管，两端扩大至D，形成进气腔和出气腔；另一块所述侧板是一个外径为d1的内圆管；外圆管与内圆管之间形成缝隙F，其中缝隙F=D1-d1。