[發明專利]催化劑氟化工藝及延長催化劑使用壽命的氣相反應器及工藝技術

無效

• 申請號: 201310086276.1
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103495438A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 文乃建
• 申請（專利權）人: 文乃建化學工程公司
• 主分類號: B01J37/26
• 分類號: B01J37/26;B01J27/132;C07C19/08;C07C19/12;C07C17/35;B01J8/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 吳培善

技術領域

催化劑氟化工藝及延長催化劑使用壽命的氣相反應器及工藝，同時在低壓氟化催化劑，及在高壓氟化催化劑或者完全在高壓氟化催化劑的工藝,及延長氟化后的催化劑使用壽命（應用于生產HCF-125和/或HCFC-124）的氣相反應器及工藝。

背景技術

在環境保護這個重要課題上，現在世界各國都在加快開發消耗臭氧層（ODS）制冷劑替代品的工作，五氟乙烷（HCF-125）及四氟乙烯（HCF-134a）都是目前主要被用來做二氟甲烷（HCFC-22）制冷劑的替代品。四氟氯乙烷（HCFC-124）是生產HCF-134a的原料。

在生產五氟乙烷及四氟氯乙烷時，經過氟化的鉻基催化劑（Cr₂O_xF_y）是主要被普遍應用的催化劑。鉻基催化劑（Cr₂O_xF_y）通常是在工業化大型生產裝置上由粒狀的氧化鉻（Cr₂O₃）或氧化鉻（Cr₂O₃）及氧化鋁（Al₂O₃）的混合的催化劑在大型氣相反應器中先經過低壓（0.1-0.3MPa）下，后經過高壓（1.0-2.0MPa）下二段與氟化氫（HF）在200°C-400°C的高溫下反應而成。這種工藝有三大缺點：1）催化劑的氟化反應后生成水，水與未反應的氟化氫在高溫下，其腐蝕性極強。在此嚴重的腐蝕情況下，貴重的生產設備和管道及儀表都因為腐蝕而損害。2）為了回收在催化劑氟化反應中未反應的大量的氟化氫，因此要增加許多昂貴的氟化氫回收設備。3）因為生產裝置中的反應器很大，為了使催化劑的氟化反應均勻，因此，大生產裝置的氟化周期很長。為此，每次更換催化劑的所需要的停產時間很長（大約需要一到二個月），嚴重影響裝置的經濟效益。有些生產廠家為了減少停產時間，不得不采取增加設備的辦法，比如增加反應器系統。這樣，就增加了建設投資。但是，腐蝕問題仍然無法得到解決。

目前，工業上用來生產HCF-125和/或HCFC-124的氣相反應器是列管式的是固定填料床式的反應器。因此，大型生產裝置都需要多臺氣相反應器。氟化后的催化劑的使用周期很短，每兩個月左右就要停車，來使催化劑再生；其再生的方法是通過氧將催化劑表層的結碳燒掉后再使催化劑恢復活性。但是，催化劑的壽命因為經過了再生時高溫下破壞，所以壽命明顯縮短，不到一年就會失效。

發明內容

本發明提供了一個在生產裝置內安插一個獨立的催化劑氟化工藝，此工藝可以是由一個，兩個，或者三個小反應器組成的催化劑氟化系統。該系統排放出來的尾氣中含有極少的或者是痕量的氟化氫，因此，這個系統不需要氟化氫的回收裝置。本發明可以分區，使催化劑同時在低壓及高壓及不同溫度條件下氟化，從而保證了催化劑氟化的質量，并且縮短了氟化的周期。本發明的催化劑氟化系統是一個獨立裝置，因此不影響現代化大裝置的生產。

本發明氟化的催化劑在使用時，在生產HCF-125和/或HCFC-124的氣相反應器的進料中加入少量空氣或者氧氣，這樣可以使催化劑使用時不會因為表面結碳而失去活性。所以，大生產裝置上的反應器不需要因為催化劑的再生而停產。并且，催化劑的使用壽命可以長達一年到三年（根據不同的催化劑規格，壽命將有所不同）。

本發明使用的生產HCF-125和/或HCFC-124的氣相反應器是殼層催化劑固定床式的反應器。因此，一個反應器可以填裝足夠需要的經過氟化后的催化劑。大的生產裝置、只需要一個氣相反應器，因此，減少了投資成本。并且，簡化了生產HCF-125和/或HCFC-124的工藝流程。

本發明包括以下內容：

1.一種生產氟化催化劑的方法，其包括：

a).催化劑氟化工序1；和

b).催化劑氟化工序2，

其中，在工序1)中，使催化劑原料與氟化氫物流反應形成合格的氟化催化劑，同時產生含有未反應的氟化氫的氣體；以及

在工序2)中，使工序1)產生的含有未反應的氟化氫的氣體與過量的未氟化的催化劑反應，從而產生未氟化合格的催化劑和氟化氫含量降低的尾氣。這里的術語“氟化氫含量降低的”是指與進入工序2)的含有未反應的氟化氫的氣體的氟化氫含量相比，氟化氫含量降低。

2.實施方式1的方法，其中將來自工序2)的未氟化合格的催化劑送入工序1)中作為催化劑原料進行反應。

3.實施方式1或2的方法，其中所述尾氣中含有少于100ppm的氟化氫。