專利名稱：光催化制備二氟一氯乙烷的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光催化法生產二氟一氯乙烷的設備及生產工藝。
背景技術：
二氟一氯乙烷(CH3CF2C1，俗稱142b)是一種無色無臭、有麻醉性的氣 體，沸點-0.96。C,在空氣中能燃燒，可以用作制冷劑和氣霧劑，由于對臭 氧層的破壞小，是氟利昂的替代用品。二氟一氯一烷的生產過程如下
CH3CHF2 + Cl2 ~^CH3CF2C1 + HC1
即二氟乙烷與等摩爾的氯氣混合后經光催化發生化學反應生成目標 物二氟一氯乙烷及氯化氬，混合氣體經除去氯化氬并提純后得到高純度的 成品。由于氯氣是一種強氧化劑，如果反應時間長，反應過程中就會產生 較多的副產物，影響目標物的收率，因而需要采取一定的措施提高單程轉 化率。公開號為CN1556083A的專利文獻公開了一種生產二氟一氯乙烷的 釜式光催化反應器。它由多個反應器串聯而成，以減少物料在釜內的停留 時間。顯然，釜式光化反應器內物料返混嚴重，副產物多。并且設備占地 面積大，如果一個設備有問題，就必需全部停產。顯然不是一種好的方法。 另外，目前國內所采取的生產工藝能耗往往較高，沒有合理對工藝進行優 化。
發明內容
本發明提供一種單程轉化率高，副產物少，反應過程的選擇性高，設 備維護方便且故障率少的制備二氟一氯乙烷的方法。
一種光催化反應器制備二氟一氯乙烷方法，包括以下步驟 (1)液態氯氣和二氟乙烷在氣化器內氣化，在混合器內進行混合， 混合器內壁村聚四氟乙烯，上部有瓷質填料；
(2 )混合后氣體進入光催化反應器，光催化反應器內壓力為 0.1-0.12MPa，溫度80-100。C;進入的氣體中，氯氣和二氟乙烷的摩爾流量比為1:1;
氯氣和二氟乙烷的混合氣體在光催化反應器內流速為0.085-0.09m/s, 反應時間85-105s。
(3)反應后氣體經水洗、堿洗吸收未反應的氯氣和反應生成的氯化 氫之后，再經脫氣、精餾、干燥后得到成品。
步驟(3)中，脫氣、精餾、干燥的過程的具體l喿作為
A、 氣體經水洗和堿洗除去未反應的氯氣和反應生成的氯化氫之后進 入氣拒。氣拒壓強為104 106Kpa，水流量和堿液流量才艮據生產要求調整。 堿液濃度為20~25%
B、 氣拒中的氣體經壓縮、冷卻之后進入中間槽。
C、 物料在脫氣塔脫除未反應的二氟乙烷。1號脫氣塔釜溫55~60°C， 釜壓:l.l-1.25Mpa，頂溫50°C,頂壓1.15Mpa。 2號脫氣塔爸溫45-55 。C，釜壓:0.9-0.95Mpa，頂溫40-40.5，頂壓0.89-0.92Mpa
D、 塔頂產品冷凝后送到回收槽，然后再進光化反應器參與反應。塔 釜產品進入精餾塔。
E、 精餾i荅釜溫53-63。C，釜壓:0.65-0.75Mpa,頂溫49.5-50.5,頂壓 0.7Mpa。
F、 精餾i荅塔頂產品經冷凝、干燥后成為成品二氟一氯乙烷，干燥時 采用的干燥劑為分子篩。
本發明還提供一種占地面積小，結構緊湊，物料返混少，單程轉化率 高的制備二氟一氯乙烷的光催化反應器。
一種制備二氟一氯乙烷的光催化反應器，包括外壁帶換熱夾套、內壁 襯防腐材料的筒體，所述的筒體頂端和底部i殳有物料口，筒體內頂部設有 噴淋裝置，噴淋裝置以下部分由四段塔節上下連通組裝而成，每個塔節均 設有上下布置的四個紫外燈；上下布置的三個測溫口和一個液態二氟乙烷 進料口。
所述的液態二氟乙烷進料口處設有末端為蓮蓬噴頭的進料管伸入筒 體內，末端為蓮蓬噴頭的進料管材質為聚四氟乙烯，當某段塔節反應溫度 較高時，該塔節會自動噴入液態二氟乙烷降溫，不僅可以吸收一部分反應 熱，使溫度迅速下降。而且過量的二氟乙烷可以提高反應的選擇性。
所述的筒體內頂部的噴淋裝置材質為聚四氟乙烯。
4所述的內壁村防腐材料，可以是內襯聚四氟乙烯等常用的化學惰性材料。
所述的紫外燈外面套有起保護作用的石英玻璃管，石英玻璃管厚度
3~4mm。所述的石英玻璃管沿筒體徑向貫穿筒體，石英玻璃管一端封閉， 一端開口，紫外燈從開口端放入或取出石英玻璃管，石英玻璃管與筒體接
觸部位氣、液密封，以保證物料不泄露。
紫外燈所選紫外光波波長為300 400nrn，中心波長為365nm，紫外燈 為單端引線。
每個塔節上的四個紫外燈平行布置，四個塔節中任意兩個塔節的的紫 外燈互不平行，夾角為45或90度。四個塔節間紫外燈交錯布置更有利于 光照射的均勻性。
所述的四個塔節，相鄰塔節間法蘭連接。
每個塔節中上下布置的三個測溫口基本處于該塔節的上、中、下部位， 便于精密控制塔節中各個部位的反應溫度。
利用本發明的光催化反應器制備二氟一 氯乙烷可以在光催化反應器的 每一段噴入少量液態二氟乙烷，二氟乙烷既是冷卻介質，也是反應物。夾 套內冷卻水為輔助控溫手段。這種方法不僅熱量利用率高，也能提高物料 的轉化率。用壓縮機后物料的對二氟乙烷進行預熱，提高了熱量利用效率。
本發明方法單程轉化率高，副產物少，反應過程的選擇性高于95%， 光催化反應器設備占地面積小，結構緊湊，物料返混少，。
圖l為本發明光催化反應器結構示意圖(圖中只表示一個塔節，其余三節 省略)；
圖2為本發明光催化反應器俯視結構示意圖3為本發明光催化反應器制備二氟一氯乙烷的流程圖，圖中標號還以如 下
1光催化反應器； 2水洗塔； 3堿洗塔；
4一號脫氣塔； 5二號脫氣塔； 6精餾塔；
7二氟乙烷貯槽； 8氯氣貯槽； 9混合器；
10熱交換器； ll氣拒； 12冷凝冷卻器；13壓縮才幾。
圖4為本發明光催化反應器相鄰塔節配合時的示意圖。
具體實施方式
實施例1
參見圖1,本發明光催化反應器，包括外壁帶換熱夾套20、內壁襯聚 四氟乙烯的筒體。
筒體頂端設有物料出口 21,筒體底部設有物料進口 22,筒體內頂部 設有聚四氟乙烯材質的噴淋裝置23，噴淋裝置23以下部分由四段塔節上 下連通組裝而成(為方便表示，圖1只畫出一個塔節，其余三節省略)， 圖1中塔節24設有上下布置的四個紫外燈，紫外燈外面套有起保護作用 的石英玻璃管，如圖中的石英玻璃管25、石英玻璃管26、石英玻璃管27 和石英玻璃管28。
反應器四個塔節，每個高2m,反應器內徑lm。
石英玻璃管厚度3mm。石英玻璃管沿筒體徑向貫穿筒體，石英玻璃 管一端封閉， 一端開口，紫外燈從開口端放入或取出石英玻璃管，石英玻 璃管與筒體接觸部位氣、液密封，以保證物料不泄露。
石英玻璃管25、石英玻璃管26、石英玻璃管27和石英玻璃管28中 放置的紫外燈光波波長為300 400rnn,中心波長為365nm,紫外燈為單端 引線。
》荅節24 i殳有上下布置的三個測溫口，分別為測溫口 29、測溫口 30 和測溫口31，三個測溫口基本處于塔節24的上、中、下部位，便于精密 控制塔節中各個部位的反應溫度。
塔節24設有一個液態二氟乙烷進料口，位置高度基本與測溫口 30 — 致，由于在圖1中塔節24的另一側，圖中未表示。
液態二氟乙烷進料口處設有末端為蓮蓬噴頭的進料管伸入塔節24內， 末端為蓮蓬噴頭的進料管材質為聚四氟乙烯，當塔節24反應溫度較高時， 會自動噴入液態二氟乙烷降溫，不僅可以吸收一部分反應熱，使溫度迅速 下降。而且過量的二氟乙烷可以提高反應的選擇性。
參見圖2，每個塔節中的紫外燈平行布置，但四個塔節中任意兩個塔 節的的紫外燈互不平行，夾角為45或90度。四個塔節間紫外燈交錯布置更有利于光照射的均勻性。
參見圖4，四個塔節相互連接時，相鄰塔節間法蘭連接。
參見圖3，利用本發明光催化反應器制備二氟一氯乙烷時，二氟乙烷 由二氟乙烷貯槽7放出后進入熱交換器IO,再進入混合器9與來自氯氣貯 槽8的氯氣混合后，混合氣體進入光催化反應器1進行光催化反應。
反應后混合氣體經水洗塔2水洗、堿洗塔3堿洗后進入氣拒11,再通 過壓縮機13進行壓縮，然后進入冷凝冷卻器12冷卻成為液體，再進入一 號脫氣塔4和二號脫氣塔5脫除二氟乙烷， 一號脫氣塔4和二號脫氣塔5 塔頂脫出的二氟乙烷氣體返回混合器9循環利用，脫氣后的產品進入精餾 塔6進行精餾得到純度較高的二氟一氯乙烷。
根據以上流程制備二氟一氯乙烷，氯氣與二氟乙烷按摩爾比1:1的比 例，氣化之后經混合器混合，加熱到40。C進入光催化反應器進行反應，氯 氣和二氟乙烷的混合氣體在光化反應器內流速為0.09m/s，反應時間85s， 光催化反應器內壓力為O.lMPa,溫度80°C;反應時各i荅節再噴入部分液 態二氟乙烷，噴入塔內的物料量為進入混合器的二氟乙烷量的15%。反應 器頂部噴入的冷水流量為2m3/h。
在光催化反應器塔頂取樣，經堿洗、干燥之后再經氣相色語分析，成 分為二氟一氯乙烷85.95%, 二氟一烷12.68%,未知組分1: 0.74%， 未知組分2: 0.5%，其它0.13%， ^說明利用本發明方法及反應器單程轉 化率高，副產物少。
光催化反應器塔頂氣相產物經水洗、堿洗除去未反應的氯氣和反應生 成的氯化氫之后，經脫氣、精餾、干燥后得到純度99.99%以上的成品。
實施例2:
按照實施例的流程及設備制備二氟一氯乙烷，氯氣與二氟乙烷按摩爾 比l:l的比例，氣化之后經混合器混合，加熱到40。C進入光催化反應器進 行反應，氯氣和二氟乙烷的混合氣體在光化反應器內流速為0.085m/s，反 應時間100s,光催化反應器內壓力為0.12MPa，溫度100°C;反應時各塔 節再噴入部分液態二氟乙烷，噴入塔內的物料量為進入混合器的二氟乙烷 量的10%。反應器頂部噴入的冷水流量為2mVh。在光催化反應器塔頂取樣，經堿洗、干燥處理之后再經氣相色i普分析， 成分為二氟一氯乙烷89.55%， 二氟一烷8.08%,未知組分1: 1.34%, 未知組分2: 0.8%，其它0.23%,說明利用本發明方法及反應器單程轉 化率高，副產物少。
光催化反應器塔頂氣相產物經水洗、堿洗除去未反應的氯氣和反應生 成的氯化氫之后，經脫氣、精餾、干燥后得到純度99.99%以上的成品。
實施例3:
按照實施例的流程及設備制備二氟一氯乙烷，氯氣與二氟乙烷按摩爾 比l:l的比例，氣化之后經混合器混合，加熱到55。C進入光催化反應器進 行反應，氯氣和二氟乙烷的混合氣體在光化反應器內流速為0.085m/s，反 應時間90s，光催化反應器內壓力為O.lMPa,溫度IO(TC;反應時各塔節 再噴入部分液態二氟乙烷，噴入塔內的物料量為進入混合器的二氟乙烷量 的10%。反應器頂部噴入的冷水流量為2m3/h。
在光催化反應器塔頂取樣，經堿洗、干燥處理之后再經氣相色鐠分析， 成分為二氟一氯乙烷85.95%， 二氟一烷10.64%,未知組分1: 1.74%, 未知組分2: 1.67%,說明利用本發明方法及反應器單程轉化率高，副產 物少。
光催化反應器塔頂氣相產物經水洗、堿洗除去未反應的氯氣和反應生 成的氯化氫之后，經脫氣、精餾、干燥后得到純度99.99%以上的成品。
8
權利要求
1、一種光催化反應器制備二氟一氯乙烷方法，包括以下步驟(1)氯氣和二氟乙烷經混合后進入光催化反應器，氯氣和二氟乙烷的摩爾流量比為1:1；(2)氯氣和二氟乙烷在光催化反應器內進行反應生成二氟一氯乙烷粗品，反應時光催化反應器內壓力為0.1～0.12MPa，溫度80～100℃；(3)二氟一氯乙烷粗品經水洗、堿洗、脫氣、精餾、干燥后得到成品二氟一氯乙烷。
2、 一種制備二氟一氯乙烷的光催化反應器，包括外壁帶換熱夾套、 內壁村防腐材料的筒體，其特征在于所述的筒體頂端和底部設有物料口 ， 筒體內頂部設有噴淋裝置，噴淋裝置以下部分由四段塔節上下連通組裝而 成，每個塔節均設有上下布置的四個紫外燈；上下布置的三個測溫口和一 個液態二氟乙烷進料口 。
3、 如權利要求2所述的光催化反應器，其特征在于所述的液態二 氟乙烷進料口處設有末端為蓮蓬噴頭的進料管伸入筒體內，進料管材質為 聚四氟乙烯。
4、 如權利要求2所述的光催化反應器，其特征在于所述的筒體內 頂部的噴淋裝置材質為聚四氟乙烯。
5、 如權利要求2所述的光催化反應器，其特征在于所述的紫外燈 外面套有起保護作用的石英玻璃管，石英玻璃管厚度3 4mm。所述的石 英玻璃管沿筒體徑向貫穿筒體，石英玻璃管一端封閉， 一端開口。
6、 如權利要求2所述的光催化反應器，其特征在于所述的紫外燈 所選紫外光波波長為300 400nrn。
7、 如權利要求2所述的光催化反應器，其特征在于每個塔節上的 四個紫外燈平行布置，四個塔節中任意兩個塔節的的紫外燈互不平行，夾 角為45或90度。
全文摘要
本發明公開了一種光催化反應器制備二氟一氯乙烷方法，包括氯氣和二氟乙烷經混合后進入光催化反應器進行反應生成二氟一氯乙烷粗品；再經水洗、堿洗、脫氣、精餾、干燥后得到成品二氟一氯乙烷。反應時采用的光催化反應器，包括外壁帶換熱夾套、內壁襯防腐材料的筒體，所述的筒體頂端和底部設有物料口，筒體內頂部設有噴淋裝置，噴淋裝置以下部分由四段塔節上下連通組裝而成，每個塔節均設有上下布置的四個紫外燈；上下布置的三個測溫口和一個液態二氟乙烷進料口。本發明方法單程轉化率高，副產物少，反應過程的選擇性高于95％。光催化反應器設備占地面積小，結構緊湊，物料返混少。
文檔編號C07C19/00GK101456788SQ200810120170
公開日2009年6月17日 申請日期2008年7月31日 優先權日2008年7月31日
發明者陳德釗, 陳惜明 申請人:浙江大學