四氟乙烯制六氟丙烯裂解反应中积碳的影响与控制_程伟.pdf
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1、2022 年 第 12 期 化学工程与装备 2022 年 12 月 Chemical Engineering&Equipment 35 四氟乙烯制六氟丙烯裂解反应中四氟乙烯制六氟丙烯裂解反应中 积碳的影响与控制积碳的影响与控制 程 伟(福建三农新材料有限责任公司,福建 三明 365000)摘摘 要要:介绍了四氟乙烯制六氟丙烯生产合成路线及碳粉在反应中的形成过程,通过对裂解工艺优化,反应温度控制,反应器加热形式调整,减少副产积碳,提高产品转化率。通过新增设备对积碳进行有效捕集并回收利用,提高装置长周期连续稳定运行,解决生产堵塞等技术瓶颈。关键词关键词:四氟乙烯;六氟丙烯;裂解;合成;碳粉 前前
2、言言 六氟丙烯(HFP)是一种有机化合物,结构式为CF3CF=CF2,常压下为无色无味气体,熔点-156.2,沸点-29.1,相对密度 1.37(-10/4)。其具备烯烃类化合物的特性,不仅可制备多种含氟精细化学品(如六氟环氧丙烷、六氟丙烯二聚体、三聚体、全氟醚等)、医药中间体(吸入性麻醉剂七氟烷)、灭火剂(R227),还可作为合成含氟高分子聚合物(如氟橡胶、氟塑料 F46 等)的单体之一,还能用作全氟磺酸离子交换膜、氟碳油等的原料,具有广泛的应用价值,是有机氟工业非常重要的基础原料之一。六氟丙烯的合成工业上较普遍的是由碳氟烃类原料四氟乙烯(TFE)在高温下进行裂解反应制得,其裂解反应过程中会
3、发生歧化反应产生碳粉并聚集,碳粉为裂解反应副产物,其产生过多会导致反应转化率低,生产成本高,且碳粉会聚集在整个反应系统内,影响后续的精制、精馏等单元操作,积累到一定程度就会造成系统堵塞停车,影响装置的连续稳定运行,这是目前氟化工企业普遍存在的现象,如何控制副产物碳粉的产生量、使其及时从系统中分离,提高装置长周期连续稳定运行就显得十分重要。1 1 四氟乙烯热裂解制六氟丙烯的工艺合成四氟乙烯热裂解制六氟丙烯的工艺合成 由四氟乙烯热解制六氟丙烯是目前广泛采用的生产工艺,四氟乙烯原料首先经过预热至 200左右,再进入镍铬合金反应器高温裂解,裂解反应器温度控制在 700850,反应生成物经过急冷降温、脱
4、酸、干燥脱水、精馏分离提纯得到 99.98%以上高纯度六氟丙烯。主反应:CF2=CF2 CF3CF=CF2 原料四氟乙烯含双键烯烃,化学性质较活泼,具有易自聚的特性,在高温裂解过程中常常发生自聚,同时伴随有反应热积累引发系列的歧化反应,该歧化反应是四氟乙烯制备六氟丙烯生产过程中比较突出的问题之一,裂解过程中会产 生副产物碳粉、全氟异丁烯(PFIB)和八氟环丁烷(C-318)等杂质,其中碳粉杂质大约消耗占原料的 2%3%,碳粉聚集会导致热解管和系统设备堵塞等问题。副反应:CF2=CF2 C +CF4 CF2=CF2 (CF3)2=CF2(PFIB)+C4F8(C-318)2 2 碳粉含量的控制碳
5、粉含量的控制 2.1 C-318 共热解工艺 四氟乙烯高温裂解时会生成八氟环丁烷副产物,八氟环丁烷裂解也可以生产四氟乙烯和六氟丙烯,C-318 的热解反应是吸热反应,将原料 TFE 与 C-318 按照一定的比例混合共热解可以改善反应过程的热量平衡,C-318 发挥稀释热解的作用,既是反应物也是稀释剂,大大减少 TFE 自聚和发生歧化反应生成碳粉的比例。控制反应器裂解温度在 750,将单独通入四氟乙烯和按照一定配比(2:1)的四氟乙烯和八氟环丁烷混合气体通入管式反应器,表 1 为采用 C-318稀释剂共热解前后反应物的含量数据。表表 1 1 采用采用 C C-318318 稀释剂共热解前后反应
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