專利名稱：外加熱式f的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油化工領(lǐng)域中采用加熱裂解F22(二氟一氯甲烷)以制備四氟乙烯中間體的方法及采用該方法所用加熱裝置。該方法和裝置亦可用于其它烷烴的裂解制烯烴。
目前，通過F22(二氟一氯甲烷)裂解制四氟乙烯單體是工業(yè)生產(chǎn)四氟乙烯的主要方法。其工藝路線一般為其一采用空管裂解F22法生產(chǎn)四氟乙烯單體，該法F22轉(zhuǎn)化率低，僅20～25％，生產(chǎn)能力低，物料循環(huán)量大，高沸點產(chǎn)物隨轉(zhuǎn)化率提高顯著增多；其二，采用水蒸汽裂解法，該法是將水蒸汽加熱至900～1000℃形成過熱蒸汽，然后將該蒸汽與F22直接混合裂解。該方法的優(yōu)點是轉(zhuǎn)化率可達60～70％，物料選擇性可達95％以上，就反應(yīng)器而言為絕熱反應(yīng)，提高水蒸汽溫度便可提高F22的轉(zhuǎn)化率。目前國內(nèi)外如國內(nèi)的阜新氟化學(xué)總廠、濟南化工廠、梅蘭公司等，國外的日本大金公司，英國ICI公司，德國的Hoechst公司等均采用這種絕熱式F22水蒸汽稀釋裂解技術(shù)。但該技術(shù)卻存在由于反應(yīng)過程中不能補充熱量，因此需要將水蒸汽(過熱蒸汽)加熱至較高溫度才能提高和確保F22的轉(zhuǎn)化率達到較為理想的程度，但水蒸汽溫度越高對爐管材質(zhì)及水蒸汽的品質(zhì)要求越高，爐管的壽命亦將隨工作溫度的提高明顯縮短；由于受爐管的最高工作溫度限制，欲提高F22的轉(zhuǎn)化率則必須靠增大過熱蒸汽的流量以提高反應(yīng)所需的溫度及熱量，而過熱蒸汽用量的增大，亦即增大了稀釋比，加之同一套裝置過熱蒸汽量的增大是有限的，因而其生產(chǎn)能力的提高也就受到限制；此外，采用較高的稀釋比，又存在副產(chǎn)物鹽酸的濃度低，僅7～9％(重量百分比)，而無工業(yè)利用價值，從而又加重了企業(yè)三廢處理的負擔(dān)等弊端。
本發(fā)明的目的是針對上述背景技術(shù)存在的缺陷，研究、設(shè)計一種外加熱式F22與水蒸汽混合裂解的方法及裝置，以達到降低過熱蒸汽的輸入溫度、用量和裂解反應(yīng)的稀釋比，延長爐管的使用壽命，提高F22的轉(zhuǎn)化率及副產(chǎn)鹽酸的濃度，以便綜合利用，減少三廢排放量，提高熱效率，節(jié)約能源等目的。
本發(fā)明的解決方案是將輸入混合器的過熱蒸汽溫度降至780℃～920℃，同時采用外加熱式反應(yīng)器，對反應(yīng)器爐管通過外加熱并根據(jù)反應(yīng)要求調(diào)節(jié)加熱溫度，以提高其效率。外加熱的方式既可采用電能直接對爐管進行加熱，亦可將爐管直接設(shè)置于加熱爐內(nèi)通過燃氣、燃油或燃煤(粉煤)對其加熱，從而達到其目的。因此，本發(fā)明方法包括
A．將水蒸汽輸入過熱蒸汽加熱裝置并加熱至780℃～920℃；同時將F22預(yù)熱至300～500℃；B．將上述過熱蒸汽及預(yù)熱后的F22，按過熱蒸汽與F22之摩爾比為6～10∶1的比例，經(jīng)混合器混合均勻后，輸入外加熱式反應(yīng)器中；C．加熱裂解通過電能加熱或燃料加熱爐對反應(yīng)器加熱，使反應(yīng)器內(nèi)溫度維持在700℃～900℃，加熱裂解；D．冷卻將經(jīng)C裂解反應(yīng)后的產(chǎn)物急冷至150～200℃；E．精餾分離將冷卻后的裂解產(chǎn)物精餾分離，從而制得純四氟乙烯單體。
上述電能加熱，是指通過對耐熱合金管式反應(yīng)器直接短路加熱或通過電阻絲加熱，亦或采用高頻加熱爐加熱。而所述燃料加熱爐對反應(yīng)器加熱則指通過燃氣、燃油或噴粉式燃煤管式爐對反應(yīng)器加熱。
本發(fā)明外加熱式F22與水蒸汽混合裂解方法所用加熱裝置，包括管式反應(yīng)器，關(guān)鍵在于該加熱裝置為反應(yīng)器或反應(yīng)器、混合器及過熱蒸汽裝置共用外加熱裝置，該外加熱裝置可以是電熱裝置，亦可以是燃料加熱爐。上述電熱裝置可以是低電壓大電流電源裝置及作為負載電阻的反應(yīng)器爐管本身，爐管兩端外壁分別與電源兩極聯(lián)接；還可以是電阻絲或高頻爐；而當(dāng)采用電阻絲加熱時，將電阻絲繞于反應(yīng)器爐管外壁并在兩者之間增設(shè)絕緣層。所述燃料加熱爐則包括燃氣或燃油、噴粉式燃煤管式爐。而所述低電壓大電流電源裝置為可將動力電源降至20～36V，電流可達16KA的調(diào)壓器及低電壓大電流變壓器組。
本發(fā)明由于采用外加熱式F22與水蒸汽混合裂解的方法和加熱裝置，有效地降低了絕熱式反應(yīng)中所要求的相對較高的過熱蒸汽溫度及蒸汽用量，從而既可降低對反應(yīng)器爐管的性能要求，延長使用壽命3～5倍；并可將副產(chǎn)鹽酸濃度提高到12～20％(重量百分比計)，可實現(xiàn)綜合利用，變廢為寶，有利于環(huán)境保護；同時可較絕熱反應(yīng)節(jié)能15～30％，運行成本下降10％左右，且可在蒸汽量衡定的條件下根據(jù)要求調(diào)節(jié)其裂解反應(yīng)溫度。因此本發(fā)明具有對爐管性能要求較低、使用壽命長，裂解反應(yīng)溫度控制、調(diào)節(jié)方便，副產(chǎn)鹽酸濃度高而便于綜合利用，F(xiàn)22轉(zhuǎn)化率高，并可有效降低能耗和運行成本等優(yōu)點。從而克服了絕熱反應(yīng)技術(shù)所存在的爐管使用壽命短，成本高，蒸汽用量大、能耗高及副產(chǎn)鹽酸濃度低、不便綜合利用，污染環(huán)境等弊病。
附圖及


圖1、為本發(fā)明直接短路加熱反應(yīng)器爐管與電源連接示意圖；圖2、本發(fā)明流程示意圖。
圖中1．反應(yīng)器爐管，2．電源接頭，3．低電壓大電流電源裝置，4．保溫層；Ⅰ．過熱蒸汽裝置，Ⅱ．F22預(yù)熱裝置，Ⅲ．混合器，Ⅳ．外加熱式反應(yīng)器。
實施例1本實施例直接短路加熱反應(yīng)器爐管為例爐管1.長7.0m，直徑Φ80mm，厚6mm，材質(zhì)為高鎳鉻合金管，其中Ni百分比含量為73％，鉻25％，其余為Fe。前后流程裝置及保溫層的設(shè)置均與背景技術(shù)同，即反應(yīng)器爐管1.A端與混合器連接，而B端則與蛇管式冷卻裝置連接。A、B兩端的電源接頭2均緊固于爐管1上，接通電源后使兩者之間的爐管1成為一負載電阻器而被加熱，進而對混合氣加熱，促進其裂解反應(yīng)的進行；本實施例電源裝置3.由調(diào)壓器和變壓器組成，其中調(diào)壓器型號TDJA-100/0.5，調(diào)壓范圍0～650V，變壓器為DDJ-100/0.5，輸出電壓6～48V、最大輸出電流16KA；混合器Ⅲ采用文丘里混合器。本實施例的裂解方法包括首先將水蒸汽按800kg/h輸入過熱蒸汽裝置Ⅰ加熱至820℃，同時將F22按427kg/h輸入其預(yù)熱裝置預(yù)熱至400℃；然后將兩者通過文丘里混合器混合后，(稀釋比9)，送入反應(yīng)器爐管1.內(nèi)在780℃溫度下反應(yīng)，反應(yīng)停留時間控制在0.10S左右；反應(yīng)器爐管1，輸入功率為30KW；裂解反應(yīng)后的物料輸入蛇管式冷卻器急冷至170℃，最后經(jīng)精餾分離獲得純度為99.99％以上的純單體。本實施例F22轉(zhuǎn)化率76.0％,C2F4選擇性＞97.4％，副產(chǎn)鹽酸濃度14％。
實施例2本實施例外加熱器采用管式天然氣燃氣爐，同時將過熱蒸汽裝置(爐管)Ⅰ、混合器Ⅲ及反應(yīng)器爐管1.均設(shè)于燃氣爐爐膛內(nèi)。其中過熱蒸汽爐管規(guī)格為Φ76×8mm，混合裝置Ⅲ仍采用文丘里混合器，反應(yīng)器爐管1.規(guī)格為Φ83×6mm；本實施例蒸汽流量600kg/h，輸入混合器的過熱蒸汽溫度850℃，F(xiàn)22流量320kg/h，預(yù)熱溫度420℃；裂解反應(yīng)溫度760℃；其余均與實施例1同。本實施例F22轉(zhuǎn)化率73％,C2F4選擇性＞97％，鹽酸濃度13.5％。
權(quán)利要求
1.一種外加熱式F22與水蒸汽混合裂解方法；其特征在于該方法包括A．將水蒸汽輸入過熱蒸汽加熱裝置并加熱至780℃～920℃；同時將F22預(yù)熱至300～500℃；B．將上述過熱蒸汽及預(yù)熱后的F22，按過熱蒸汽與F22之摩爾比為6～10∶1的比例經(jīng)混合器混合均勻后，輸入外加熱式反應(yīng)器中；C．加熱裂解通過電能加熱或燃料加熱爐對反應(yīng)器加熱，使反應(yīng)器內(nèi)溫度維持在700℃～900℃，加熱裂解；D．冷卻將經(jīng)C裂解反應(yīng)后的產(chǎn)物急冷至150～200℃；E．精餾分離將冷卻后的裂解產(chǎn)物精餾分離，從而制得純四氟乙烯單體。
2.按權(quán)利要求1所述外加熱式F22與水蒸汽混合裂解方法；其特征在于所述電能加熱是通過對耐熱合金管式反應(yīng)器直接短路加熱式通過電阻絲加熱，亦或采用高頻加熱爐加熱。
3.按權(quán)利要求1所述外加熱式F22與水蒸汽混合裂解方法；其特征在于所述燃料加熱爐對反應(yīng)器加熱是指通過燃氣、燃油或噴粉式燃煤管式爐對反應(yīng)器加熱。
4.按權(quán)利要求1所述混合裂解方法所用加熱裝置，包括管式反應(yīng)器；其特征在于所述加熱裝置為反應(yīng)器或反應(yīng)器、混合器及過熱蒸汽裝置共用外加熱裝置；該外加熱裝置可以是電熱裝置，亦可以是燃料加熱爐。
5.按權(quán)利要求1所述加熱裝置；其特征在于所述電熱裝置可以是低電壓大電流電源裝置及作為負載電阻的反應(yīng)器爐管本身，爐管兩端外壁分別與電源兩極聯(lián)接；還可以是電阻絲或高頻爐；而當(dāng)采用電阻絲加熱時，將電阻絲繞于反應(yīng)器爐管外壁并在兩者之間增設(shè)絕緣層。
6.按權(quán)利要求4所述加熱裝置；其特征在于所述燃料加熱爐包括燃氣或燃油、噴粉式燃煤管式爐。
7.按權(quán)利要求5所述加熱裝置；其特征在于所述低電壓大電流電源裝置為可將動力電源降至20～36V，電流可達16KA的調(diào)壓及低電壓大電流變壓器組。
全文摘要
該發(fā)明屬于外加熱式F
文檔編號C07C21/185GK1308045SQ0011611
公開日2001年8月15日 申請日期2000年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月23日
發(fā)明者張在利, 嚴建中, 曾本忠, 喻崇權(quán), 蔣錫章 申請人:化學(xué)工業(yè)部晨光化工研究院