F142b裂解制備VDF技術(shù)方案

1、1主要內(nèi)容1.1概述偏氟乙烯是氟化工行業(yè)重要的單體之一，主要用于生產(chǎn)聚偏氟乙烯和氟橡膠。聚偏氟乙烯是一種綜合性能優(yōu)良、用途廣泛的熱塑性工程塑料，主要用于化工設(shè)備、電子電氣、壓電材料、鋰電池和建筑涂料等領(lǐng)域。偏氟乙烯、六氟丙烯、四氟乙烯共聚得到的氟橡膠因其出色的耐高溫性、耐油性、耐溶劑性和物理力學(xué)性能而成為現(xiàn)代工業(yè)尤其是高技術(shù)領(lǐng)域中不可缺少和替代的基礎(chǔ)材料。偏氟乙烯的制備方法頗多，國內(nèi)最早以1.1-二氟乙烷為原料經(jīng)光氯化得到粗制的1-氯-l.1-二氟乙烷 (HCFC-142b)，產(chǎn)物不經(jīng)提純直接裂解，該工藝副產(chǎn)物多，偏氟乙烯的選擇性低，裂解時裂解管內(nèi)容易產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至燒穿爐管。目前

2、工業(yè)上以HCFC-142b為原料通過高溫裂解制備偏氟乙烯，該工藝操作簡單、 副 反應(yīng)較少、原料轉(zhuǎn)化率較高、設(shè)備使用壽命較長。1.2技術(shù)方案在惰性材料制造的32×1200mm裂解管中均勻安裝具有催化作用的金屬內(nèi)構(gòu)件，其裝填量為每立方米裂解管體積內(nèi)內(nèi)構(gòu)件提供的表面積為 100500m2；將裂解管放到電加熱爐中，控制裂解管的溫度為 500580，通入1.1.1-二氟一氯乙烷，使其在裂解管反應(yīng)段內(nèi)的停留時間為20400秒；裂解管出口的反應(yīng)產(chǎn)物氣體經(jīng)水冷卻器急冷至100以下，然后經(jīng)二級水洗吸收塔和一級堿洗吸收塔吸收其中的氯化氫等酸性氣體，再經(jīng)冷凍干燥，得到裂解產(chǎn)物。1.3工藝技術(shù)、工藝流程及設(shè)

3、備清單1.3.1工藝技術(shù)在本方案中為保證產(chǎn)品質(zhì)量、減少結(jié)碳結(jié)焦現(xiàn)象、降低能耗，主要采用了以下先進工藝技術(shù)。1）在惰性材料制造的裂解管中均勻安裝具有催化作用的金屬內(nèi)構(gòu)件，其裝填量為每立方米裂解管體積內(nèi)內(nèi)構(gòu)件提供的表面積為 100500m2。2）控制裂解管的溫度為500580， 通入1.1.1-二氟一氯乙烷，使其在裂解管反應(yīng)段內(nèi)的停留時間為 20400秒。3）裂解管出口的反應(yīng)產(chǎn)物氣體經(jīng)水冷卻器快速冷卻至100以下，然后經(jīng)二級水洗吸收塔和一級堿洗吸收塔吸收其中的氯化氫、氟化氫酸性氣體，再經(jīng)冷凍干燥，得到裂解產(chǎn)物。4）所述惰性材料是指石英或內(nèi)襯鉑的鎳制裂解管。所述具有催化作用的金屬內(nèi)構(gòu)件由含鐵、鉻、鎳

4、的金屬材料制造，可選擇單一的金屬材料，也可以選擇任意二種金屬形成的合金或由三種金屬形成的合金。內(nèi)構(gòu)件組成：鎳含量 70100%、鐵含量 1030%、鉻含量010%。5）內(nèi)構(gòu)件金屬材料中鐵的存在可以提高 1.1.1-二氟一氯乙烷轉(zhuǎn)化率，但過高的鐵含量會影響 1.1-二氟乙烯選擇性。6）內(nèi)構(gòu)件構(gòu)型無特定要求，以能加劇裂解管內(nèi)流體湍動程度的構(gòu)型為宜。附圖中結(jié)構(gòu)所示的內(nèi)構(gòu)件為可采用的構(gòu)型，但絕不僅限于此。7）本方案所采用的內(nèi)構(gòu)件材料能在裂解條件下產(chǎn)生具有催化作用的金屬鹵化物表面，催化劑的活性組分可由內(nèi)構(gòu)件表面不斷產(chǎn)生， 因而不會隨反應(yīng)時間的延長而活性下降。8）本工藝采用特定金屬材料制造的內(nèi)構(gòu)件作為催化

5、劑， 能明顯降低反應(yīng)溫度，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和 1, 1-二氟乙烯選擇性。同時，內(nèi)構(gòu)件的加入改善了裂解管內(nèi)氣體流動和熱量分布狀況，氣體湍動程度高，消除了局部過熱現(xiàn)象，減少了結(jié)碳、結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生，從而可以 大幅度延長裂解反應(yīng)器的使用周期。本技術(shù)的優(yōu)點是：裂解反應(yīng)所需溫度低，原料轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)選擇性好，裂解管使用壽命長，適合工業(yè)化生產(chǎn)。1.3.2工藝流程 HCFC-142b經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后通入裝填內(nèi)構(gòu)件的石英裂解管或內(nèi)襯鉑的鎳制裂解管中；電加熱爐通電加熱，將裂解管預(yù)熱至500580。維持裂解管溫度為500，控制原料HCFC-142b的流量，使其在裂解管有效恒溫加熱段中（長度 570mm）的停留時間為20

6、400s；將反應(yīng)后的混合氣體經(jīng)水冷卻器急冷至100以下， 再通過二級水洗塔和一級堿洗塔洗去裂解產(chǎn)生的酸性氣體，再通過冷凍干燥除去其中的水分，氣體經(jīng)收集后通過氣相色譜檢測組成。在反應(yīng)裝置連續(xù)運行 200、400、600、800、1000小時時取樣分析，反應(yīng)產(chǎn)物組成無明顯變化。觀察裂解管內(nèi)無結(jié)碳、結(jié)焦現(xiàn)象。本方案流程簡圖：本方案內(nèi)構(gòu)件簡圖： 共有四種結(jié)構(gòu)。圖1：結(jié)構(gòu)一 圖2：結(jié)構(gòu)二圖3：結(jié)構(gòu)三圖4：結(jié)構(gòu)四 1.3.3設(shè)備清單 主要設(shè)備：一臺32×1200mm石英裂解管（內(nèi)裝金屬內(nèi)構(gòu)件），一臺電加熱爐，一臺冷卻器，兩臺水洗塔，一臺堿洗塔和一臺干燥器。詳見設(shè)備一覽表（見表一）。表一 主要設(shè)備

7、一覽表序號設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量材質(zhì)1石英裂解管32×12001石英或內(nèi)襯鉑的Ni管2電加熱爐1組合件3冷卻器120#4水洗塔2鋼襯PP5堿洗塔1Q235B6干燥器1Q235B7干燥冷卻器120#1.4公用配套設(shè)施1.4.1給水排水本方案所需循環(huán)水由本廠循環(huán)水管網(wǎng)供給。本方案產(chǎn)生鹽酸接入鹽酸貯槽；清洗設(shè)備等污水送公司廢水處理站處理后排入城市污水管網(wǎng)。1.4.2電氣依托VDF車間現(xiàn)有供電設(shè)備。1.4.3供熱所需蒸汽由VDF車間（蒸汽管網(wǎng)經(jīng)減溫減壓后壓力0.5 MPa）供給。1.4.4土建工程利用VDF車間現(xiàn)有廠房。1.4.5其他設(shè)施氣相色譜檢測利用現(xiàn)VDF車間檢測設(shè)備。2投資估算2.1投資估

8、算經(jīng)測算，方案一總投資約為萬元，使用如下：（1） 設(shè)備及安裝投資：萬元（2） 電氣、儀表及安裝：萬元（3） 公用工程及管道安裝：萬元（4） 不可預(yù)見費：萬元2.2資金來源：本方案新增投資較高，資金來源自備。3項目用能及環(huán)保節(jié)能、安全分析3.1能源消耗種類和數(shù)量分析3.1.1能源消耗種類有原材料與動力消耗主要用的原料為：HCFC-142b、堿液、H2O。3.1.2動力主要為水、電、汽原材料與動力消耗（見表二）表二 原輔材料及動力消耗表序號名稱規(guī)格消耗量（噸/噸產(chǎn)品）1F-142b99.5%2堿液30%3氯化鈣4蒸汽5水電3.2主要能耗設(shè)備及分析主要能耗設(shè)備有電加熱爐及泵等。3.3安全生產(chǎn)與措施本方案使用介質(zhì)為易燃、易爆、有毒、腐蝕性物質(zhì)，主要有F-142b、PVDF、堿液與鹽酸等。根據(jù)物質(zhì)特性及危害因素分析，本工程采取以下防護措施：（1）在工藝、設(shè)備、電氣、控制等設(shè)計中，嚴(yán)格采用國家現(xiàn)行各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定。（2）系統(tǒng)采用DCS控