[其他]全氟丙烯反应装置

说明书

本实用新型涉及一种制备烯烃类化合物的反应装置，特别是涉及一种制备全氟丙烯的反应装置。

全氟丙烯是合成氟材料的基本原料之一，尤其是制造氟橡胶的主要原料，其来源的容易与否以及价格是否低廉直接关系到氟橡胶工业的发展前景。

目前，生产全氟丙烯大都采用空管（管式反应器）热裂解四氟乙烯，这类装置在生产中主要存在以下缺点：一是四氟乙烯在热解管进口处容易自聚，二是热解气在热解管出口处容易结碳，三是全氟丙烯的选择性差。为了提高全氟丙烯的产率并延长连续生产周期，国外先后提出了低压热解（美国专利2758138）、在四氟乙烯中掺入氟碳高沸物混合热解（美国专利2970176）、F₂₂一步法制备全氟丙烯（美国专利3306940）、在热解管进口处注入F₂₂和HC1（美国专利3578721）以及用水蒸汽或二氧化碳稀释热解（美国专利1016016和1384036）的方法。这些方法的特点都是在制备全氟丙烯的过程中通过降低四氟乙烯的浓度来消除自聚和结碳现象进而提高全氟丙烯的产率。尽管这些方法都能或多或少地改善热解条件，但由于没有同时从反应装置上着手改进（仍然保留着原来单一的管式反应器之形式），因此没有能从根本上解决问题。事实已经证明，这些方法都带来了能耗的增大和分离的困难等弊病。

本实用新型的目的是要提供一种能克服上述缺点的、改进了的全氟丙烯反应装置，以便在不引入任何稀释剂的前提下消除反应物的自聚、热解气的结碳等现象，进而提高全氟丙烯的产率。

本实用新型是这样构成的，它是一种制备全氟丙烯的反应装置，包括一个使四氟乙烯转化成全氟丙烯的管式反应器，其特征是在该管式反应器前还串联着一个为进行四氟乙烯与八氟环丁烷之间可逆反应的釜式反应器。

以下结合附图和全氟丙烯的制备过程来对本实用新型的反应装置作更详细的描述。

附图是本实用新型反应装置的剖面图。

根据化学反应工程之基本原理，设计了由二个不同类型的反应器组合而成的反应装置，第一反应器为釜式反应器A，第二反应器为管式反应器B，二反应器为串联连结。釜式反应器A是进行四氟乙烯与八氟环丁烷之间可逆反应的反应器，管式反应器B是使四氟乙烯转化成全氟丙烯的反应器，同时也是使八氟环丁烷转化成全氟丙烯的反应装置。这里釜式反应器A的直径约等于高度，最好呈球型，该釜式反应器A与管式反应器B的体积比为（47～70）：（0.67～1）。釜式反应器A的顶部设有一反应气体进入时所使用的喷嘴3，其外部包覆有一用于对釜中反应气体进行加热的包覆形电炉4。管式反应器B的外部也包覆着一加热用电炉5。

作为反应物的四氟乙烯或四氟乙烯与八氟环丁烷的混合物1（均为气体状态）经转子流量计2和喷嘴3以100米／秒左右的速度被引入釜式反应器A。釜式反应器A中进行的是四氟乙烯与八氟环丁烷之间的可逆反应，但反应的趋势是促使八氟环丁烷增多，其目的是利用八氟环丁烷来降低反应体系中四氟乙烯的分压，从而通过降低四氟乙烯的浓度来抑制四氟乙烯的自聚。另外八氟环丁烷本身也可转化成全氟丙烯。釜式反应器A中的反应温度为300～500℃，反应气体在釜中的停留时间为40～80秒。当温度上升至300℃以上时，四氟乙烯会二聚成八氟环丁烷。该二聚反应是个强放热反应，当八氟环丁烷达到一定量之后，该强放热反应所放出的反应热就足以把常温下的原料气温度提高至反应温度。四氟乙烯二聚反应的这个特点以及原料气进入反应釜时的高流速给釜式反应器A内达到全混工况创造了条件（釜式反应器A的直径约等于高度及最好呈球型这一设计则更有利于釜内混合）。