一种用于连续生产1,1-二氟乙烷的装置和生产方法与流程

本发明涉及化学品生产，具体涉及一种用于连续生产1,1-二氟乙烷的装置和生产方法。

背景技术：

1、1,1-二氟乙烷，可以称为hfc-152a或者r152a，是一种用途广泛的氟代烷烃，可作为制冷剂、发泡剂、清洗剂等，破坏臭氧潜能值(odp)为0，全球变暖潜能值(gwp)为0.02。hfc-152a用于生产偏氟乙烯的原料，偏氟乙烯可用于生产聚偏氟乙烯，氟橡胶等。

2、生产1,1-二氟乙烷的方法主要有乙炔法和氯乙烯法，乙炔法因生产乙炔时会副产大量的电石渣，乙炔与氟化氢反应副反应较多，目前已慢慢被淘汰；氯乙烯法生产1,1-二氟乙烷的原料是氯乙烯和无水氢氟酸，反应条件较温和、副产较少，对环境更加友好，氯乙烯法制备1,1-二氟乙烷可以采用连续化或者间歇化的生产方法，连续化的生产方法可以实现更高的生产效率、缩短生产周期，氯乙烯法连续化生产1,1-二氟乙烷存在的最为突出的问题是，氯乙烯在反应过程中，容易聚合生成焦油状物质，焦油状会使得催化剂活性大大降低，且焦油状物质会占据反应釜体积使反应器有效反应体积下降，导致反应的连续性较差。同时，该方法制备的粗品中未转化完全的氯乙烯易与1,1-二氟乙烷形成共沸导致分离较难，不利于后续精馏得到高纯度的1,1-二氟乙烷。基于现有技术的上述缺陷，提供一种不易产生焦油状物质、粗品中氯乙烯含量低的1,1-二氟乙烷连续化生产的装置和工艺非常重要。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的在于提供一种用于连续生产1,1-二氟乙烷的装置，该装置用于生产1,1-二氟乙烷，反应稳定可控，生产过程中不易产生焦油，且粗品中氯乙烯含量低。

2、本发明的第二个目的在于提供一种用于连续生产1,1-二氟乙烷的方法，该方法反应稳定可控，生产过程中不易产生焦油，且粗品中氯乙烯含量低。

3、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

4、本发明的第一个方面是提供一种用于连续生产1,1-二氟乙烷的装置，包括反应釜、液相物料循环单元和气相物料循环单元；

5、其中，反应釜，配置为氯乙烯法合成1,1-二氟乙烷的高温反应区，所述反应釜的底部设置有液体出口，所述反应釜的上端设置气体出口、冷凝物回流口和液体入口；

6、所述液相物料循环单元按照液相物料流动的先后顺序依次包括回流泵、第一混合器、第一换热器、第二混合器和第二换热器；

7、其中，第一混合器，配置为液体出口排出的液相混合物i与新鲜氢氟酸进行混合反应得到液相混合物ii的中温反应区；第一换热器，配置为对液相混合物ii进行冷却；第二混合器，配置为冷却后的液相混合物ii与新鲜氯乙烯进行混合反应得到液相混合物iii的低温反应区；第二换热器，配置为对液相混合物iii进行升温，升温后的液相混合物iii通过管道与所述液体入口相连。

8、进一步地，所述回流泵进料端与所述液体出口通过管道相连通，所述回流泵出料端与所述第一混合器进料端通过管道相连通，所述第一混合器另一进料端与第二氢氟酸加料管相连通，所述第一混合器出料端与所述第一换热器进料端通过管道相连通，所述第一换热器出料端与所述第二混合器进料端通过管道相连通，所述第二混合器另一进料端与氯乙烯加料管相连通，所述第二混合器出料端与所述第二换热器进料端通过管道相连通，所述第二换热器出料端与所述反应釜液体入口通过管道相连通。

9、进一步地，所述液体入口上设置有延伸至反应釜中下部的进料管，所述进料管上并列连接有第一氢氟酸加料管、催化剂加料管、溶剂加料管，以及第二换热器出料端连接管。

10、进一步地，所述气相物料循环单元包括回流塔和第一冷凝器；

11、其中，所述回流塔底部进料端与所述反应釜的气体出口通过管道相连，所述回流塔顶部的气体出口端与所述第一冷凝器的进料端通过管道相连；所述第一冷凝器底部出料端与所述反应釜的冷凝物回流口通过管道相连。

12、进一步地，所述气相物料循环单元还包括第二冷凝器和1,1-二氟乙烷粗品储罐；

13、其中，所述第二冷凝器中下部进料端与所述第一冷凝器顶部出料端通过管道相连，所述第二冷凝器底部出料端与所述1,1-二氟乙烷粗品储罐通过管道相连。

14、本发明的第二个方面是提供一种利用上述装置连续生产1,1-二氟乙烷的方法，包括以下步骤：

15、s1、向反应釜中加入反应溶剂和催化剂，升温至50℃～60℃，控制釜内小于0.5mpa；

16、s2、启动回流泵使得反应釜内液相混合物i从反应釜的液体出口流出，经回流泵进入到第一混合器，在第一混合器中液相混合器i与新鲜加入的氟化氢进行混合反应和降温得到液相混合物ii，液相混合物ii采用第一换热器进行降温得到降温后的液相混合物ii，降温后的液相混合物ii在第二混合器中与新鲜加入的氯乙烯混合，氢氟酸与氯乙烯发生加成反应得到液相混合物iii，液相混合物iii经第二换热器进行升温处理后，通过液体入口通入反应釜液面以下，液体持续循环；其中，所述第一混合器出料口温度控制在38℃～48℃，所述第一换热器的出料口温度控制在20℃～30℃；所述第二换热器的出料口温度控制在50℃～60℃；

17、s3、通过第一氢氟酸加料管持续向所述反应釜中加入氟化氢，进行反应生成1,1-二氟乙烷，控制反应温度为50℃～60℃，压力为0.3mpa～0.5mpa；

18、s4、反应釜上方形成的含1,1-二氟乙烷的蒸汽通过气体出口流出，依次流经回流塔和第一冷凝器，实现高沸点物质和含1,1-二氟乙烷蒸汽的分离，高沸点物质返回至所述反应釜。

19、进一步地，s1中所述反应溶剂为二氯甲烷；所述反应溶剂的加入量为所述反应釜容积的40％～70％。

20、进一步地，s1中所述的催化剂选自氯化钒、氯化铬、氯化锡、氯化锑和氯化钼中至少一种；所述催化剂的加入量为所述反应溶剂质量的20％～80％。

21、进一步地，s2中所述氟化氢和所述氯乙烯的摩尔比为1.1～1.3：1；

22、和/或，s3中加入的氟化氢与s2中加入的氯乙烯的摩尔比为1.1～1.5：1。

23、进一步地，s4还包括对所述含1,1-二氟乙烷的蒸汽通入第二冷凝器中实现1,1-二氟乙烷与低沸点物料的分离，第二冷凝器上方排出的气体经过水和碱的吸收处理，第二冷凝器底部流出的物料即为1,1-二氟乙烷的粗品；

24、优选地，第二冷凝器底部流出的1,1-二氟乙烷的粗品中氯乙烯含量小于5ppm。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、(1)本发明提供的1,1-二氟乙烷生产装置，在反应釜外设置了液相物料循环单元，该结构的设计能够提高聚乙烯的转化情况，降低1,1-二氟乙烷粗品中氯乙烯含量有利于后续精馏得到高纯度1,1-二氟乙烷，该装置还能大大减少氯乙烯自聚产生焦油。该结构的设计能够实现液体物料在该循环单元下各步骤工艺处理时间较短，在反应釜中的反应耗时短，有利于实现1,1-二氟乙烷的连续化生成。通过气相物料循环单元，实现高沸点料液冷凝回流至反应釜中继续参与反应或循环。由此，通过上述装置能够实现能够1,1-二氟乙烷稳定高效、连续化生产的目的，且大大减少反应过程中的焦油产生，催化剂寿命长，生产稳定可靠。

27、(2)本发明提供利用上述装置实现1,1-二氟乙烷连续化生产方法，能够实现1,1-二氟乙烷的稳定、高效、连续化生产，氯乙烯转化率可以达到99.9％以上，可以实现1,1-二氟乙烷工业化连续生产。所生产的1,1-二氟乙烷粗品品质良好，粗品中氯乙烯含量低于5ppm，有利于后续精馏处理的进行。