[发明专利]四氯乙烯法生产三氟二氯乙烷和四氟一氯乙烷的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及由四氯乙烯和氟化氢为原料液相法生产三氟二氯乙烷和四氟一氯乙烷的系统及方法，属于有机化工技术领域。

背景技术

在空调制冷系统中，以五氟乙烷(R125)和二氟甲烷(R32)混配工质为代表的氢氟烃(HFC)制冷剂，其消耗臭氧层潜能值ODP＝0。三氟二氯乙烷(R123)和四氟一氯乙烷(R124)作为制备R125的原料，在生产过程中，存在设备投资大，能源消耗高、维修费用高等缺点。在生产过程中如何提高反应效率，减小反应设备，精简工艺流程，降低设备投资成本是R123和R124生产工艺追求的目标。

美国专利文件US4258225A公开了利用TAF₅和NBF₅液相法制备R121、R122和R123的方法，该方法公开了反应温度为75-200℃，接触时间为1-10s的反应条件，但使用的催化剂稀缺，且没有给出产物的分离方法，难以工业化应用。中国专利文件CN 1182413A公开了液相法制备R122和R123的制备方法，该方法公开了反应温度在60℃-150℃，反应压力0.1-3.0MPa，但没有说明液相反应器的型式和进料处理方式，也没有说明该反应的收率情况。中国专利文件CN 102260135A公开了利用四氯乙烯和氟化氢两步法来制备R124和R125的方法，该方法公开了第一步液相反应制备R124的催化剂为SbF₃或SbF₅或SbF₃和SbF₅两者的混合物，同样未给出液相反应器型式及进料处理方式，也没有说明反应热的处理方法。

上述专利文件公开的方法，反应效率不高，分离能耗大以及设备投资高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供四氯乙烯法生产三氟二氯乙烷和四氟一氯乙烷的系统及方法。

本发明的技术方案如下：

一种四氯乙烯法生产三氟二氯乙烷和四氟一氯乙烷的系统，包括四氯乙烯预热器、氟化氢预热器、反应器、回流塔和HCl分离塔，所述的反应器设置有四氯乙烯进料管和氟化氢进料管，所述的四氯乙烯预热器的出料口和氟化氢预热器的出料口分别与四氯乙烯进料管和氟化氢进料管连接，所述的反应器内部侧壁均匀设置有盘管，所述的反应器外部侧壁设置有加热夹套，所述的反应器内部底部设置有分布器，所述的分布器与所述的氟化氢进料管连接；

所述的反应器的出料口与所述的回流塔的进料口连接，所述的回流塔外侧下部设置有回流塔再沸器，所述的回流塔外侧上部顺次连接设置有回流塔第一冷凝器和回流塔第二冷凝器，所述的回流塔再沸器与回流塔底端连接，所述的回流塔底端与反应器的进料口连接，所述的回流塔第一冷凝器底端的出料口和回流塔第二冷凝器底端的出料口与回流塔顶端的进料口连接；

所述的回流塔第二冷凝器顶端的出料口与HCl分离塔的进料口连接，所述的HCl分离塔的下部设置有HCl分离塔再沸器。

根据本发明，优选的，所述的回流塔的理论板数为20-100块，更优选30-50块；所述的HCl分离塔的理论板数为30-120块，更优选50-80块。

根据本发明，所述的四氯乙烯预热器、氟化氢预热器、回流塔第一冷凝器和回流塔第二冷凝器均为本领域常规换热器，所述的回流塔和HCl分离塔均为本领域常规精馏塔。

根据本发明，所述的四氯乙烯预热器和氟化氢预热器分别对反应原料四氯乙烯和氟化氢进行加热，所述的盘管可对反应器进行加热或冷凝，加热夹套对反应器进行加热，更有利于降低物料对设备的腐蚀，以及对反应温度灵活的调节。回流塔对反应后的物料进行初步分离，经过回流塔第一冷凝器和回流塔第二冷凝器对反应后的物料进行再次分离；回流塔第一冷凝器和回流塔第二冷凝器冷却下来的液相包含R122、R123、R124、HCL、HF等的混合物，返回回流塔循环分离；回流塔第二冷凝器未冷凝下来的组分包括R123、R124、HCL和HF，进入HCl分离塔分离HCl。

根据本发明，一种四氯乙烯法生产三氟二氯乙烷和四氟一氯乙烷的方法，包括步骤如下：

(1)将氟化氢和四氯乙烯混合，于20-200℃，0-1.2MPa(G)，催化剂作用下，反应5-60min，所述的氟化氢和四氯乙烯的摩尔比为(3-15)：(1-1.5)，所述的催化剂为VClxFy(x+y＝5)、氯化锑、氯化锌、氯化铝、氯化铋、XSO₃H中的两种或两种以上的混合，X＝Cl、F、Br或I，所述的催化剂与四氯乙烯的摩尔比为(1-2)：(5.5-12)；