一种四氟化碳精馏纯化系统技术方案

实用新型专利技术公开了一种四氟化碳精馏纯化系统，低温精馏系统通过脱重精馏塔的塔顶冷凝器、脱轻精馏塔的塔顶冷凝器与制冷循环系统耦合，通过换热箱与以循环泵为动力的载热剂循环加热系统耦合；制氟单元依次连接氟碳反应器

【技术实现步骤摘要】
一种四氟化碳精馏纯化系统


[0001]本技术涉及四氟化碳制备工艺，具体涉及一种四氟化碳精馏纯化系统。

技术介绍

[0002]现有技术中，脱轻精馏塔塔顶尾气包括氮气、氧气等，脱重精馏塔塔底物料是以六氟乙烷等一系列碳氟烃为主的精馏重组分。一般是深冷控制脱轻精馏塔塔顶尾气中四氟化碳含量小于10ppmV。脱重精馏塔塔釜的重组分六氟乙烷则使用间歇精馏工艺回收，由于六氟乙烷量含量少，精馏设备利用率不高。八氟丙烷以上氟碳化合物以及其他杂质，由于种类多、含量低则不回收，转成固态后委外处理。随着技术水平的提高，合成阶段六氟乙烷的含量已不足2％，八氟丙烷以上的碳氟烃含量更少，现有的回收处理方式有待改进。
[0003]现有四氟化碳精馏工艺主要采用中低压低温精馏，压力≤1.0MPa，冷源为液氮或者是液化甲烷的回收冷量，存在液氮运输成本、损耗、换热效率、能耗等缺点。液氮最大的产能来自空分的副产品，需求则来自于钢铁和煤化工行业，国家宏观上限制或淘汰落后产能，在此背景下液氮价格回落的空间不大。如果采用制冷温度大于
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120℃的超低温工业制冷机组，精馏的操作压力需要大于3.0MPa，缺点就是高压气体压缩设备和高压精馏设备的投入大，操作压力高时，分离组分之间的相对挥发度小，操作成本也会增加，且仍可能需要液氮这样的低温回收精馏尾气中的四氟化碳。
[0004]实施带预冷的氮气膨胀液化循环工艺装置可替代液氮。一般情况下，四氟化碳产能在一定规模之上，如1000吨/年，采用氮气膨胀液化循环装置提供四氟化碳低温精馏的冷源可以在2年左右的时间内收回成本。缺点是需要从空分行业整套引进液化设备，初期投资大，运行成本高，运行过程中氮气日损耗为5％，即20天左右仍然需要充装一次液氮。使用液化空气的装置则过于复杂，液氧的存在也具有一定的危险性。
[0005]与常规精馏不同，深冷分离中将精馏塔与制冷循环结合起来，使塔顶热量传给塔底，包括热泵系统在气体精馏中都有使用。评价新式精馏系统是否适用于四氟化碳精馏工艺的主要依据是经济可行性。之前，由于电子特气产品有较高的附加值，生产企业并不在意设备和工艺的优化。如今，节能减排是我国能源发展的国策，对于一套需要长期稳定运行的低温精馏系统，提高能量效率，减少功耗，尽可能回收副产品是生产企业追求的目标，也是本专利的目的。
[0006]现有技术中，副产物或精馏尾气中有价值的组分是以六氟乙烷等一系列碳氟烃为主的精馏重组分。一般方法是使用间歇精馏工艺回收六氟乙烷，由于六氟乙烷量含量少，所用精馏设备利用率不高。八氟丙烷以上氟碳化合物以及其他杂质，由于种类多、含量低则不回收，转成固态后委外处理。随着技术水平的提高，合成阶段六氟乙烷的含量已不足2％，其回收价值已经不高，八氟丙烷以上的碳氟烃更少，转化成固体委外处理最终效果是没有回收。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术存在的问题，本专利的目的是提供一种四氟化碳精馏纯化系统，该纯化系统节能、环保。
[0008]为实现上述目的，本技术的技术方案是，一种四氟化碳精馏纯化系统，包括精馏系统、制冷循环系统和载热剂循环加热系统；精馏系统包括：脱重精馏塔5，脱轻精馏塔6，以及各自的塔顶冷凝器和塔釜再沸器；制冷循环系统包括循环压缩机15、第二预冷器19、增压透平膨胀机16、第一气化器13、第二缓冲罐14、换热箱17；载热剂循环加热系统包括：循环泵18、脱重精馏塔5和脱轻精馏塔6的塔釜再沸器和换热箱17；低温精馏系统通过脱重精馏塔5的塔顶冷凝器、脱轻精馏塔6的塔顶冷凝器与制冷循环系统耦合，通过换热箱17与以循环泵18为动力的载热剂循环加热系统耦合；制氟单元9依次连接氟碳反应器10
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裂解器11
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净化单元12
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第一缓冲罐1
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工艺压缩机20
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第一吸附塔2
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第二吸附塔3
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低温过滤器4
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脱重精馏塔5
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第三吸附7
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脱轻精馏塔6；重精馏塔5的塔釜连接在制氟单元9和氟碳反应器10之间；脱重精馏塔5塔釜再沸器加热介质通过载热剂循环泵18与换热箱17形成回路；脱轻精馏塔6的塔釜也通过载热剂循环泵18与换热箱17形成回路；脱轻精馏塔6塔顶管线接有两个气体分离膜8，连到第一缓冲罐1。
[0009]换热箱17制冷剂压缩过程产生热量为精馏系统间接提供热量，制冷剂膨胀过程为精馏系统提供冷量。
[0010]该精馏纯化系统所述的气体分离膜优选无机分子筛类型，用于回收脱轻精馏塔塔顶尾气中的四氟化碳。
[0011]该精馏纯化系统脱重精馏塔塔底重组分返至氟碳反应器10后再进入裂解器11，采用催化热裂解方式回收重组分。
[0012]本专利精馏系统包含两个工艺物料的循环：
[0013](1)脱轻精馏塔6塔顶物料减压，经气体分离膜分离后，精馏轻组分氮气从该循环工艺中脱除，四氟化碳则回到第一缓冲罐前，之后经第一吸附塔2、第二吸附塔3纯化、经低温过滤器4冷冻过滤后进入脱重精馏塔5，经第三吸附塔7后进入脱轻精馏塔6，完成此循环；
[0014](2)脱重精馏塔5塔底的重组分回到合成阶段的制氟单元9、氟碳反应器10、裂解器11分解生成四氟化碳为主的物料，经净化单元12，第一缓冲罐1、第一吸附塔2、第二吸附塔3、低温过滤器4后进入脱重精馏塔完成此循环。重组分通过降解成四氟化碳的方式从循环中脱除。
[0015]本专利使用气体分离膜与精馏设备的结合方式，精馏塔操作压力1.5～1.7MPa，脱轻精馏塔塔顶尾气减压后，分离脱轻精馏塔塔顶尾气中的氮气。四氟化碳和少量氮气返回低压端，即工艺压缩机20前的第一缓冲罐1。
[0016]本专利使用无机分子筛型气体分离膜，与高分子有机膜相比，具有寿命长、无污染、性能稳定的优点。本专利中所用气体分离膜的特征是四氟化碳为截留组分，氮气为透过组分，一级气体分离膜的四氟化碳回收率95％，二级气体分离膜分离实现了99.9％回收率。气体分离膜耦合精馏工艺可以减轻精馏段负荷和提高塔顶换热器的效率，从节能角度减少了1/3的能耗，以液氮消耗量评价，则减少40％的液氮用量。与液氮直接制冷或者间接制冷的方式相比，本技术方案的能耗小，没有装卸液氮的人工成本和损耗，适用于中等规模的四氟化碳生产工艺。
[0017]利用气体分离膜回收四氟化碳的有益效果还包括：提高了制冷循环系统的适应性，运行更稳定。
[0018]本专利提供一种处理精馏重组分的方法，以六氟乙烷为代表的精馏重组分回到反应阶段，以催化热裂解方式回收，其特征包括：
[0019](1)除重精馏塔重组分包括六氟乙烷、八氟丙烷、六氟化硫、三氟化氮、氧化亚氮等；
[0020](2)六氟乙烷在700℃条件下的热分解效率为80％，500℃以下则没有热分解。本专利中重组分返回到制氟单元9之后的管路中，进入氟碳反应器10，参与氟气与碳源的主反应，并在裂解器11中与高活性碳源反应，在少量氟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四氟化碳精馏纯化系统，其特征在于包括精馏系统、制冷循环系统和载热剂循环加热系统；精馏系统包括：脱重精馏塔(5)，脱轻精馏塔(6)，以及各自的塔顶冷凝器和塔釜再沸器；制冷循环系统包括循环压缩机(15)、第二预冷器(19)、增压透平膨胀机(16)、第一气化器(13)、第二缓冲罐(14)、换热箱(17)；载热剂循环加热系统包括：循环泵(18)、脱重精馏塔(5)和脱轻精馏塔(6)的塔釜再沸器和换热箱(17)；低温精馏系统通过脱重精馏塔(5)的塔顶冷凝器、脱轻精馏塔(6)的塔顶冷凝器与制冷循环系统耦合，通过换热箱(17)与以循环泵(18)为动力的载热剂循环加热系统耦合；制氟单元(9)依次连接氟碳反应器(10)
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裂解器(11)
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净化单元(12)
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第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冰，张怀，刘辰，魏磊，李梅，李贤武，
申请(专利权)人：昊华气体有限公司，
类型：新型
国别省市：