氟化氢和二氟甲烷的分离方法技术

本发明专利技术涉及通过一或多步分馏和／或冷凝而使氟化氢（ＨＦ）和二氟甲烷（Ｆ３２）分离的方法，其中包括至少一个可得到其ＨＦ和Ｆ３２含量基本上对应于共沸组合物含量的物流的步骤，该步骤依据预期分离目的进行，其中压力使该物流中ＨＦ＋Ｆ３２混合物的分压（Ｐａ，示为绝对压力巴）和该混合物中ＨＦ含量（ｘ，为ｗｔ％）符合下列关系式： Ｐａ＝１７－２２. ９（ｘ＋０. ８２１）１ｎ（ｘ＋０. ６０８）＋５６. ６［１ｎ（ｘ＋０. ６０８）］↑［２］。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氟化氢(HF)和二氟甲烷(F32)的分离方法，其中二氟甲烷是对臭氧层无影响的氟化合物，因此可用作氯氟烃(CFC)的替代产品。更具体地讲，本专利技术方法旨在分离二氯甲烷经HF氟化而制成F32时所得混合物中存在的未转化的HF。事实上，从经济角度看，在该制备过程中，一方面需要以无水状态回收未转化的HF以将其循环到氟化反应器，另一方面又需要回收尽可能无HF的F32以使其后续的最终提纯工艺容易进行。大多数氯氟烃或氟代烃可与HF形成共沸物，因此难于将HF与这些化合物分离。已说明了各种可进行这一分离操作的工艺。例如，可以举出US 2 640 086专利涉及HF和氯二氟甲烷的分离方法，其中应用氯仿进行分离而得到两相，即富含HF的相和贫HF的相。US 3 873 629专利涉及连续分离HF和氯二氟甲烷的方法，其中将这两种组分的气态混合物与硫酸逆流接触。US 3 976 447专利提出用钙，钡或锶的氯化物颗粒进行吸收-解吸而将HF与气态流出物分开。US 4 209 470专利用1-氯-1，1-二氟乙烷将HF与其混合物分离的方法，其中为了改进相分离操作，加入完全或主要由1，1-二氯-1-氟乙烷组成的辅助液体。US 5 094 773专利涉及用2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷和/或2-氯-1，1，1，2-四氟乙烷经过相分离和蒸馏而将HF与其混合物分离的方法。EP 0 467 531专利申请说明了用HF和/或1-氯-2，2-二氟乙烯经双蒸馏并经过或不经过相分离而将1，1，1，2-四氟乙烷与其混合物分离的方法。JP 51-78768说明了用HF经双蒸馏将1，1，1，2-四氟乙烷与其混合物分离的方法。但是，就分离HF和F32而言，这些方法不经济或者不适用。考查HF与各种氯氟烃或氟代烃的共沸物组成随压力变化的已知数据表明这些共沸物中HF含量(wt%(重量百分比))随压力变化相对来说较小。而且已发现在F22和F134a情况下，HF含量在高压下倾向于达到限定值(分别为2.4和2.8%)。(表Ⅰ) 参考文献1.M.A.ZAPOL′SKAYA et coll.，Teor Osnovy Khim.Tekh.，1975，pp3-102.Azeotropic Data，1973，III，Horsley LeeH.，American Chemical Society，Advances in Chemistry Series n°116，page 113.Donnees internes de la Demanderesse4.Brevet US 5 094 7735.Demande de brevet EP 0 467 5316.Demande de brevet JP 51-78 768现已发现，尽管HF和F32的确象大多数氯氟烃和氟代烃那样会形成共沸物，但这种HF-F32共沸物的特征仅单一地表现为随着压力升高，HF含量会明显下降，并且在20巴绝对压力以后HF含量很底(低于3000ppm，以重量计)(参见下表Ⅱ)。从表Ⅱ所列数据可从看出，该共沸混合物的压力Pa(示为绝对压力，巴)可按以下关系式表示为该混合物中HF含量x的函数Pa＝17-22.9(x+0.821)ln(x+0.608)+56.62(表Ⅱ) 这种HF-F32共沸物的特殊表现完全是出人预料的并且可有利地按本专利技术用于工业上将HF和F32有效地进行分离，尤其是可用于回收二氯甲烷用HF氟化而制成F32时得到的混合物中存在的未转化HF和/或得到基本上无HF的F32。因此，本专利技术的目的是经过一或多步通过分馏和/或冷凝而将氟化氢(HF)和二氟甲烷(F32)分离的方法，其特征在于该方法包括至少一个可得到其HF和F32含量基本上对应于共沸组合物含量的物流的步骤，该步骤依据预期分离目的进行，其中压力使物流中HF+F32混合物的分压(Pa，示为绝对压力巴)和该混合物中HF含量(x，为wt%)符合下列关系式Pa＝17-22.9(x+0.821)ln(x+0.608)+56.62本专利技术方法不仅适用于仅含HF和F32的混合物的分离，而且也适用于F32制备过程所得粗混合物的分离。这一制备过程可按已知方法进行，而这些已知方法可举出所谓的液相法，其中一般用氯氟化锑均相催化，或所谓的气相法，其中一般用基于各种金属如铬的固体催化剂多相催化。除了HF和F32而外，本专利技术待分离混合物也可包括不同比例的其它产品或杂质如盐酸，氯氟甲烷(F31)，氯二氟甲烷(F22)，三氟甲烷(F23)，氯气等。这种待处理混合物可以按各种压力得到，并可为气相或液相，而且可含不同比例的HF的F32。本专利技术方法可按各种方式进行，尤其是按附附图说明图1-4所示方案进行。制造商对某一种或另一种方案的选择取决于待处理混合物的性质和要达到的目标(回收大部分未转化的HF和/或获得基本上无HF的F32)。更具体地讲，图1所示实施方法适用于分离基本上由HF和F32组成的混合物，其中HF重量含量为数个百分点左右。该混合物在F32制造工艺下游蒸馏盐酸而得到。按该实施方案，待处理混合物经管(1)连续送入常见蒸馏塔并在6巴以上，优选10巴以上的绝对压力下进行蒸馏。在塔顶部得到HF-F32共沸物流(2)，其中HF重量含量低于2.2%(6巴绝对压力下的值)，但在更高压力下可更低。在塔底得到基本上由HF组成的物流(3)，其中HF相对共沸物而言是过量的并且基本上无F32。应该看到，根据上表Ⅱ所示，蒸馏压力(高于6巴绝对压力)可依据塔顶收集的F32要达到的纯度而进行选择，其中蒸馏压力越高，残留HF含量就成比例地降低。由于HF含量极低的HF-F32共沸物沸点与F32的沸点(-51.7℃)极其接近，所以按该方案进行的蒸馏极其容易并可在1左右或更低的回流比例下在塔顶部得到基本上无过量HF的共沸物，在塔底得到基本上无F32的HF。按该方案进行的蒸馏也可用于处理除HF和F32而外，还含其它产物或杂质如F31，二氯甲烷等的粗混合物。在这种情况下F31或CH2Cl2随HF到达塔底，而在塔顶得到HF含量低，甚至极低的F32。图2对应于上述实施方法的改进方案，也可应用于分离基本上由HF和F32组成的混合物而得到基本上纯净的F32并以无水状态回收HF。图2所示方法包括两个蒸馏段，其中不管什么原因(经济或其它)，经图1所示方法进行一次蒸馏而不能达到要求的F32纯度时，即可有效地应用图2所示方法。在图2所示方案中，待分离混合物首先在第一塔中于6巴以上，优选10巴以上的高绝对压力下进行蒸馏。在塔顶可得到HF含量仍极低(低于2.2wt%)的HF-F32混合物，而在塔底得到大部分无F32的过量HF。塔顶所得共沸物再经管(2)引入第二塔并在低于第一次蒸馏所用压力的较低压力下进行蒸馏。在第二蒸馏塔顶得到HF含量极高的HF-F32共沸物，然后经管(4)循环送到第一塔的原料中。在第二塔底得到基本上无HF的F32物流(5)。很显然，两次蒸馏间的压差越大，该体系就成比例地更为有效。在第二蒸馏塔中进行的HF-F32共沸物和F32间的分离比在第一塔中进行的该共沸物和HF间的分离更难。这种分本文档来自技高网...

【技术保护点】
经过一或多步通过分馏和／或冷凝而将氟化氢（ＨＦ）和二氟甲烷（Ｆ３２）分离的方法，其特征在于该方法包括至少一个可得到其ＨＦ和Ｆ３２含量基本上对应于共沸组合物含量的物流的步骤，该步骤依据预期分离目的进行，其中压力使该物流中ＨＦ＋Ｆ３２混合物的分压（Ｐａ，示为绝对压力巴）和该混合物中ＨＦ含量（ｘ，为ｗｔ％）符合下列关系式： Ｐａ＝１７－２２. ９（ｘ＋０. ８２１）ｌｎ（ｘ＋０. ６０８）＋５６. ６［ｌｎ（ｘ＋０. ６０８）］↑［２］。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM加兰德，D鲁齐斯，
申请(专利权)人：埃勒夫阿托化学有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]