[發明專利]一種氟化氫與氯代烴混合汽化的方法

有效

• 申請號: 201811178791.1
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN109111338B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 曾紀珺;呂劍;韓升;張偉;郝志軍;趙波;唐曉博;楊志強;李鳳仙
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: C07C17/20
• 分類號: C07C17/20;C07C17/25;C07C21/18
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 徐茂梁

本發明公開了一種氟化氫與氯代烴混合汽化的方法，該方法包括如下步驟：(1)將氟化氫加熱至200～400℃后進入靜態混合器，將氯代烴預熱至50～100℃后進入靜態混合器，氟化氫與氯代烴的摩爾比為20:1～100:1；(2)靜態混合器出口物料進入汽化器汽化。本發明采用過量的高溫氟化氫汽化液體氯代烴的工藝，以及靜態混合器和文丘里管汽化器的組合汽化設備，實現了高沸點、熱敏性氯代烴的汽化。

技術領域

本發明涉及一種氟化氫與氯代烴混合汽化的方法，主要用于氫氟烴和氫氟烯烴的合成領域，特別用于實現氣相氟化反應中氟化氫與氯代烴的混合汽化。

背景技術

氟化氫與氯代烴的氣相氟化反應是制備含氟化物的一種重要方法，特別是在合成氫氟烴和氫氟烯烴中有著廣泛的應用。氣相氟化反應一般在固體催化劑存在下，將原料氟化氫和氯代烴以氣體的方式通過催化劑床層發生反應，也即該反應過程需要將液體氟化氫和氯代烴汽化并升溫至反應溫度后進入反應器。比如，在氣相氟化1,1,2,3-四氯丙烯(TCP)合成2-氯-1,1,1-三氟丙烯(HCFO-1233xf)的反應中，該反應需要的操作條件是反應溫度260℃、反應壓力1.0MPA，因此需要將原料TCP和氟化氫預熱汽化到260℃后進入反應器。常規氣相氟化工藝中的汽化方法是將氟化氫和氯代烴分別預熱后混合，再經過多次換熱，將氯代烴汽化并升到目標溫度后進入反應器。但是TCP屬于高沸點(沸點為167℃)、熱敏性物質，長時間高溫處理會導致TCP結焦聚合，常規汽化方法不僅無法實現TCP的有效汽化，而且極易造成TCP結焦碳化，堵塞管道，并加速催化劑積碳失活。此外氯代烴為中等或弱極性的有機物，而氟化氫為強極性的無機物，兩者混合困難。因此如何實現氟化氫與高沸點、熱敏性氯代烴的混合汽化是氣相氟化反應工藝的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于克服背景技術中存在的不足，提供一種氟化氫與氯代烴混合汽化的方法。

為了實現本發明的目的，本發明從工藝和設備兩方面考慮：工藝方面，采用過量的高溫氟化氫與低溫氯代烴混合、汽化，由高溫氟化氫直接將能量給予氯代烴，實現氯代烴的汽化，而過量的氟化氫降低了混合物的泡點，有助于混合物在較低的溫度下就完全汽化；設備方面，采用靜態混合器強化不互溶的氟化氫與氯代烴的混合，實現氯代烴的高效霧化，并在混合后加上一段汽化器，提供空間和時間使霧化的氯代烴繼續汽化，實現了氯代烴完全汽化。

本發明的氟化氫與氯代烴混合汽化的方法，包括以下步驟：

(1)將氟化氫加熱至200～400℃后進入靜態混合器，將氯代烴預熱至50～100℃后進入靜態混合器，氟化氫與氯代烴的摩爾比為20～100:1；

(2)靜態混合器出口物料進入汽化器汽化。

本發明將氟化氫加熱至200～400℃后進入靜態混合器，利用過熱的氟化氫將氯代烴汽化，因此需具體選擇合適的氟化氫加熱溫度，保證氯代烴可以汽化并升至反應溫度。理論上氟化氫與氯代烴的摩爾比即為化學計量的摩爾比，但是為了降低氯代烴和氟化氫混合物的泡點，保證氯代烴的完全汽化，本發明采用過量的低沸點氟化氫(沸點為19.5℃)，控制氟化氫與氯代烴的摩爾比為20～100:1。通過氣液平衡計算驗證，過量的高溫氟化氫與氯代烴混合后可以得到完全汽化的混合氣體。

本發明所述的靜態混合器是一種沒有運動部件的高效混合設備，通過固定在管內的混合單元內件，使高溫的氟化氫氣體與液體的氯代烴產生流體的切割、剪切、旋轉和重新混合，實現液體氯代烴良好分散和充分混合，達到混合霧化氯代烴的目的。靜態混合器生產廠商有多種類型的產品，不同的產品類型均可用于本發明。依據本發明混合的介質和混合要求，本發明具體所采用的靜態混合器是SV型、SK型或SX型靜態混合器，優選的混合器是SK型靜態混合器。

本發明所述的汽化器為改進型的文丘里管，利用文丘里效應，霧化的氯代烴液滴在文丘里管中繼續汽化。該文丘里管包括喉徑段和擴徑段，喉徑段和擴徑段的長度比為1：5～10，喉徑段的直徑與長度比為1：1～5，物料在喉徑段的氣速為30～150m/s。