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一种一氯五氟乙烷和五氟乙烷的分离方法.pdf

  • 上传人:小***
  • 文档编号:8684892
  • 上传时间:2020-12-02
  • 格式:PDF
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201310262676.3

    申请日:

    20130627

    公开号:

    CN103396289B

    公开日:

    20150325

    当前法律状态:

    有效性:

    有效

    法律详情:

    IPC分类号:

    C07C19/12,C07C19/08,C07C17/386

    主分类号:

    C07C19/12,C07C19/08,C07C17/386

    申请人:

    太仓中化环保化工有限公司

    发明人:

    卢志勇,王军,付亚国,顾鑫,虞贤波,黄海生

    地址:

    215433 江苏省苏州市太仓市港口开发区石化区滨江南路18号

    优先权:

    CN201310262676A

    专利代理机构:

    苏州创元专利商标事务所有限公司

    代理人:

    孙仿卫;汪青

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    内容摘要

    本发明涉及一种分离一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物同时得到质量含量大于等于99.0%的高纯度一氯五氟乙烷和质量含量大于等于99.8%的高纯度五氟乙烷的方法,该方法首先使包含有一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物经过本发明的多级萃取精馏系统获得高纯度五氟乙烷和含有五氟乙烷和一氯无氟乙烷的混合物,然后将含有五氟乙烷和一氯无氟乙烷的混合物通入到本发明的共沸精馏系统中进行分离,获得高纯度一氯五氟乙烷和一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物,该一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物循环回本发明的多级萃取精馏系统中。与现有技术相比,本发明设备投资和运营成本降低,生产稳定。

    权利要求书

    1.一种分离一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物同时得到质量含量大于等于99.0%的高纯度一氯五氟乙烷和质量含量大于等于99.8%的高纯度五氟乙烷的方法,其特征在于:所述方法采取多级萃取精馏系统和共沸精馏系统进行所述分离,所述的多级萃取精馏系统包括一级萃取精馏塔、二级萃取精馏塔、一级闪蒸器、二级闪蒸器,所述多级萃取精馏系统只采用一种萃取剂,所述共沸精馏系统包括多级共沸精馏塔,所述分离的流程如下:第一步:使待分离的一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物在一级萃取精馏塔中进行一次萃取,得到高纯度五氟乙烷组分和含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷以及萃取剂的第一混合物组分,其中含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷以及萃取剂的第一混合物组分继续进入到一级闪蒸器中进行一次闪蒸,得到含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第一混合物组分和高纯度萃取剂组分,含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第一混合物组分再进入二级萃取精馏塔进行第二次萃取,得到较高纯度的五氟乙烷组分和含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷以及萃取剂的第二混合物组分,其中较高纯度的五氟乙烷组分返回到一级萃取精馏塔中,含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷以及萃取剂的第二混合物组分进入到二级闪蒸器中进行第二次闪蒸,得到含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第二混合物组分和高纯度萃取剂组分;第二步:使第二次闪蒸后得到的含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第二混合物组分依次经过多级共沸精馏塔进行多级共沸分离,其中,每一级共沸分离产生一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物组分和一氯五氟乙烷含量相对较高的混合物组分,第一级共沸分离所产生的一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物组分返回到所述二级萃取精馏塔中,除了第一级共沸分离,其余级共沸分离所产生的一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物组分返回到前一级共沸精馏塔中,除了最后一级共沸分离,其余共沸分离所产生的一氯五氟乙烷含量相对较高的混合物组分进入到下一级共沸精馏塔中,最后一级共沸分离所产生的一氯五氟乙烷含量相对较高的混合物组分即为所述高纯度一氯五氟乙烷;所述的待分离的一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物中四氟乙烷及其同系物的质量分率<0.02%;所述的萃取剂为能够使一氯五氟乙烷与五氟乙烷的相对挥发度α<1的萃取剂,其中α=(一氯五氟乙烷在气相中的摩尔分率/ 五氟乙烷在气相中的摩尔分率)/(一氯五氟乙烷在液相中的摩尔分率/ 五氟乙烷在液相中的摩尔分率),控制进入所述共沸精馏系统中的含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第二混合物组分中,一氯五氟乙烷的质量含量≥10%。 2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的萃取剂为石油烃或石油醚,萃取剂与萃取精馏塔的进料重量比为2~5:1。 3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述一级萃取精馏塔、二级萃取精馏塔的操作压力独立地为0.8~1.4MPa。 4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述多级共沸精馏塔的操作压力独立地为1.3~1.6MPa。 5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的多级萃取精馏系统还包括五氟乙烷萃取精馏塔,所述方法还将所述一次萃取所得高纯度五氟乙烷组分通入到所述五氟乙烷萃取精馏塔中进行萃取,获得质量含量大于等于99.9%的高纯度五氟乙烷组分和含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷和萃取剂的组分,其中含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷和萃取剂的组分通入到一级闪蒸器中。 6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的多级萃取精馏系统还包括更多级萃取精馏塔和闪蒸器,第二次闪蒸后所得含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第二混合物组分经所述更多级萃取精馏塔和闪蒸器分离后,再进入到所述共沸精馏系统中。 7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:控制进入所述共沸精馏系统中的含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第二混合物组分中,一氯五氟乙烷的质量含量≥20%。 8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述第一级共沸分离所产生的一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物组分中,一氯五氟乙烷的质量分数≤5%。

    说明书

    技术领域

    本发明涉及一种一氯五氟乙烷和五氟乙烷的分离方法。

    背景技术

    五氟乙烷(R125)属于ODS(消耗臭氧层物质)替代品,ODP(臭氧消耗潜值)为0,属于绿色环保新型制冷剂。但在其生产过程中,同时也会生成ODS类物质,随着环保要求的日益严格,五氟乙烷产品中ODS类物质的含量受到越来越严格的限制,因此如何在五氟乙烷产品中深度分离ODS类物质,正受到越来越多的关注。

    五氟乙烷产品中ODS类物质随着生产工艺的不同而不同,其中最常见的主要是一氯五氟乙烷(R115),由于R115与R125能形成共沸混合物,因此难以通过常规的精馏方法进行分离。根据化工分离领域的基本原理,对于共沸类物质,可以加入萃取剂改变它们的相对挥发度α,从而再通过精馏的方法进行分离,也就是萃取精馏方法。因此最初的研究主要集中于萃取剂的选择。

    专利CN1065228C公开了一种由五氟乙烷和一氯五氟乙烷混合物分离出五氟乙烷的方法,该方法采用碳数1-4的醇类、碳数3-7的酮类、碳数2-6的醚类、硝基甲烷、碳数3-8的烃、三氯乙烯及四氯化碳的中的至少一种物质作为萃取剂,在萃取精馏塔镏出物或者塔釜中得到R125产品。但是采用该方法,当塔釜为萃取剂和R125的混合液时,需通过再次蒸馏提纯,且塔顶镏出物中R115浓度较低,需要在系统内再循环富集,能耗较大。

    专利CN101225015B公开了一种一氯五氟乙烷和五氟乙烷二次萃取工艺,通过采用两种萃取剂在得到五氟乙烷产品的同时,得到了高纯度的一氯五氟乙烷。但采用该方法,由于采用了不同的萃取剂,需要两套独立的萃取精馏系统来分离萃取剂进行再循环,并不经济。

    发明内容

    本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种设备投资和运营成本降低,且可同时获得高纯度一氯五氟乙烷和高纯度五氟乙烷的分离方法。

    为解决以上技术问题,本发明采取如下技术方案:

    一种分离一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物同时得到质量含量大于等于99.0%的高纯度一氯五氟乙烷和质量含量大于等于99.8%的高纯度五氟乙烷的方法,特别是,所述方法采取多级萃取精馏系统和共沸精馏系统进行所述分离,所述的多级萃取精馏系统包括一级萃取精馏塔、二级萃取精馏塔、一级闪蒸器、二级闪蒸器,所述多级萃取精馏系统只采用一种萃取剂,所述共沸精馏系统包括多级共沸精馏塔,所述分离的流程如下:

    第一步:使待分离的一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物在一级萃取精馏塔中进行一次萃取,得到高纯度五氟乙烷组分和含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷以及萃取剂的第一混合物组分,其中含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷以及萃取剂的第一混合物组分继续进入到一级闪蒸器中进行一次闪蒸,得到含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第一混合物组分和高纯度萃取剂组分,含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第一混合物组分再进入二级萃取精馏塔进行第二次萃取,得到较高纯度的五氟乙烷组分和含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷以及萃取剂的第二混合物组分,其中较高纯度的五氟乙烷组分返回到一级萃取精馏塔中,含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷以及萃取剂的第二混合物组分进入到二级闪蒸器中进行第二次闪蒸,得到含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第二混合物组分和高纯度萃取剂组分;

    第二步:使第二次闪蒸后得到的含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第二混合物组分依次经过多级共沸精馏塔进行多级共沸分离,其中,每一级共沸分离产生一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物组分和一氯五氟乙烷含量相对较高的混合物组分,第一级共沸分离所产生的一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物组分返回到所述二级萃取精馏塔中,除了第一级共沸分离,其余级共沸分离所产生的一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物组分返回到前一级共沸精馏塔中,除了最后一级共沸分离,其余共沸分离所产生的一氯五氟乙烷含量相对较高的混合物组分进入到下一级共沸精馏塔中,最后一级共沸分离所产生的一氯五氟乙烷含量相对较高的混合物组分即为所述高纯度一氯五氟乙烷;

    所述的待分离的一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物中四氟乙烷及其同系物的质量分率<0.02%;

    所述的萃取剂为能够使一氯五氟乙烷与五氟乙烷的相对挥发度α<1的萃取剂,其中α=(一氯五氟乙烷在气相中的摩尔分率/ 五氟乙烷在气相中的摩尔分率)/(一氯五氟乙烷在液相中的摩尔分率/ 五氟乙烷在液相中的摩尔分率)。

    根据本发明,所述的萃取剂可以为石油烃或石油醚,萃取剂与萃取精馏塔的进料重量比通常为2~5:1。

    优选地,所述一级萃取精馏塔、二级萃取精馏塔的操作压力独立地为0.8~1.4MPa。

    优选地,所述多级共沸精馏塔的操作压力独立地为1.3~1.6MPa。

    优选地,所述的多级萃取精馏系统还包括五氟乙烷萃取精馏塔,所述方法还将一次萃取所得高纯度五氟乙烷组分通入到五氟乙烷萃取精馏塔中进行萃取,获得质量含量大于等于99.9%的高纯度五氟乙烷组分和含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷和萃取剂的组分,其中含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷和萃取剂的组分通入到一级闪蒸器中。

    根据本发明,所述的多级萃取精馏系统还可进一步包括更多级萃取精馏塔和闪蒸器,第二次闪蒸后所得含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第二混合物组分经所述更多级萃取精馏塔和闪蒸器分离后,再进入到所述共沸精馏系统中。

    优选地,控制进入所述共沸精馏系统中的含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第二混合物组分中,一氯五氟乙烷的质量含量≥10%。更优选地,控制进入所述共沸精馏系统中的含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷的第二混合物组分中,一氯五氟乙烷的质量含量≥20%。

    优选地,所述第一级共沸分离所产生的一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物组分中,一氯五氟乙烷的质量分数≤10%。更优选地,所述第一级共沸分离所产生的一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物组分中,一氯五氟乙烷的质量分数≤5%。

    根据本发明的一个具体方面,所述共沸精馏系统包括共2级共沸精馏塔。

    由于以上技术方案的实施,本发明与现有技术相比具有如下优点:

    本发明方法可同时得到高纯度的五氟乙烷与一氯五氟乙烷,可满足不同纯度的产品要求;采用闪蒸器分离萃取剂和目标产品,缓解了萃取精馏系统能耗过大的问题;多级萃取精馏系统采用一种萃取剂,优化了工艺流程,降低了设备投资和运营成本;采用优化设计的萃取精馏及共沸精馏复合流程,可最大限度地降低能耗,稳定生产。

    附图说明

    图1为显示了本发明的工艺流程的示意图;

    图2为本发明所采用的装置的示意图;

    其中:A、一级萃取精馏塔;B、一级闪蒸器;C、二级萃取精馏塔;D、二级闪蒸器;E、一级共沸精馏塔;F、二级共沸精馏塔;G、五氟乙烷萃取精馏塔;1、包含有一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物;2、高纯度五氟乙烷(R 125 );3、二级闪蒸器的塔顶物料 (R 125 + R 115 );4、二级共沸精馏塔的塔釜物料 (R 115 );5、一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物;6、一级萃取精馏塔的塔釜物料;7、一级闪蒸器的塔顶物料;8、二级萃取精馏塔的塔顶物料;9、二级萃取精馏塔的塔釜物料;10、一级共沸精馏塔的塔釜物料;11、二级共沸精馏塔的塔顶物料;12、五氟乙烷萃取精馏塔的塔釜物料;13、一级闪蒸器的塔釜物料;14、萃取剂;15、一级萃取精馏塔的塔顶物料。

    具体实施方式

    本发明提供一种改进的分离一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物的方法,参见图1,该方法首先使包含有一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物1经过本发明的多级萃取精馏系统获得高纯度五氟乙烷(质量含量大于99.8%,优选大于99.9%,更优选大于99.9%)和含有五氟乙烷和一氯无氟乙烷的混合物3,然后将含有五氟乙烷和一氯无氟乙烷的混合物3通入到本发明的共沸精馏系统中进行分离,获得高纯度一氯五氟乙烷(质量含量大于99.0%)和一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物5,该一氯五氟乙烷含量相对较低的混合物5循环回本发明的多级萃取精馏系统中。

    以下给出采取本发明方法的一个具体工艺。参见图2,该工艺包括如下步骤:

    (1)、包含有一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物1在一级萃取精馏塔A中,经一次萃取,得到塔顶物料15和塔釜物料6,其中,塔顶物料15为高纯度五氟乙烷,塔釜物料6为含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷以及萃取剂的混合物;

    (2)、一级萃取精馏塔的塔釜物料6进入到一级闪蒸器B中,经一次闪蒸,获得塔顶物料7和塔釜物料13,其中,塔顶物料7为含一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物,塔釜物料13为高纯度萃取剂,通入到萃取剂存储系统中;

    (3)、一级闪蒸器的塔顶物料7进入到二级萃取精馏塔C中,进行第二次萃取,获得塔顶物料8和塔釜物料9,其中,塔顶物料8为较高纯度五氟乙烷,塔釜物料9为含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷以及萃取剂的混合物;

    (4)、二级萃取精馏塔C的塔顶物料8进入到一级萃取精馏塔A,二级萃取精馏塔C的塔釜物料9进入二级闪蒸器D中,进行第二次闪蒸,获得塔顶物料3和塔釜物料13,塔顶物料3为含一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物,塔釜物料13为高纯度萃取剂,通入到萃取剂存储系统中;

    (5)、二级闪蒸器D的塔顶物料3进入到一级共沸精馏塔E中,经一次共沸精馏后,获得塔顶物料5和塔釜物料10,其中,塔顶物料5为一氯五氟乙烷含量较低的混合物,塔釜物料10为一氯五氟乙烷含量较高的混合物;

    (6)、一级共沸精馏塔E的塔顶物料5进入到二级萃取精馏塔C中,一级共沸精馏塔E的塔釜物料10进入到二级共沸精馏塔F中,进行第二次共沸精馏,获得塔顶物料11和塔釜物料4,其中,塔顶物料11为一氯五氟乙烷含量较低的混合物,返回到一级共沸精馏塔E中,塔釜物料4为高纯度一氯五氟乙烷;

    (7)、一级萃取精馏塔的塔顶物料15进入到五氟乙烷萃取精馏塔G中,经萃取后,获得塔顶物料和塔釜物料12,其中塔顶物料为高纯度五氟乙烷2,塔釜物料为含有五氟乙烷、一氯五氟乙烷和萃取剂的组分,通入到一级闪蒸器B中。

    下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明,但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整,未注明的实施条件为常规实验中的条件。

    实施例1

    本实施例提供一种按照上述工艺流程分离一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物的方法,原料及工艺条件如下:

    (1)待分离的一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物中:一氯五氟乙烷的含量为1wt%,五氟乙烷的含量为98.5wt%,四氟乙烷及其同系物含量<0.02wt%,混合物通入总量为2.4~2.6m 3 /h;

    (2)萃取剂:石油烃;

    (3)一级萃取精馏塔的参数设置:待分离的一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物的通入量2.4~2.6m 3 /h,萃取剂的通入量8~11 m 3 /h,压力0.8~1.2MPa,回流量4~7 m 3 /h;

    二级萃取精馏塔的参数设置:含一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物的通入量0.6~1.0 m 3 /h,萃取剂的通入量2.4~3.4 m 3 /h,压力1.0~1.5 MPa;

           五氟乙烷萃取精馏塔的参数设置:一级萃取精馏塔的塔顶物料的投料量0.2~0.4 m 3 /h,萃取剂的通入量0.8~2 m 3 /h,压力0.8~1.2MPa,回流量0.4~1 m 3 /h;

    (4)一级共沸精馏塔的参数设置:塔顶温度20~30℃,压力1.2~1.5 MPa,塔釜温度35~45℃;二级共沸精馏塔的参数设置:塔顶温度20~30℃,压力1.4~1.8 MPa;

    最终获得纯度99.9%wt的一氯五氟乙烷25~32kg/h和纯度99.9wt%的五氟乙烷2700~3000kg/h;

    计算总设备投入220-250万元,能耗为3.5928~3.8922t标煤/t。

    实施例2

    本实施例提供一种按照上述工艺流程分离一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物的方法,原料及工艺条件如下:

    (1)待分离的一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物中,一氯五氟乙烷的含量为1.5 wt%,五氟乙烷的含量为98wt%,四氟乙烷及其同系物含量<0.02%,混合物通入总量2.4~2.6m 3 /h;

    (2)萃取剂:石油醚(C 3 -C 6 醚类);

    (3)一级萃取精馏塔的参数设置:待分离的一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物的通入量2.4~2.6m 3 /h,萃取剂的通入量7~9m 3 /h,压力1.2~1.4 MPa,回流量5~8 m 3 /h ;

    二级萃取精馏塔的参数设置:含一氯五氟乙烷和五氟乙烷的混合物7的通入量0.8~1.2 m 3 /h,萃取剂的通入量2.5-4 m 3 /h,压力1.2~1.6 MPa,回流量1.5~3 m 3 /h;

           五氟乙烷萃取精馏塔的参数设置:一级萃取精馏塔的塔顶物料的投料量0.6~1.0 m 3 /h,萃取剂的通入量1.8~3m 3 /h,压力0.8~1.2MPa;

    (4)一级共沸精馏塔的参数设置:塔顶温度28~40℃,压力1.3~1.6MPa,塔釜温度38~50℃;二级共沸精馏塔的参数设置:塔顶温度35~45℃,压力1.4~1.8MPa;

    最终获得纯度99.9wt%的一氯五氟乙烷30~45kg/h和纯度99.9wt%的五氟乙烷2700-3000kg/h,能耗为3.77244~4.08681t标煤/t。

    以上对本发明做了详尽的描述,其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。

    关 键  词:
    一种 一氯五氟 乙烷 分离 方法
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