F142b裂解制备VDF技术方案

11主要内容1.1概述偏氟乙烯是氟化工行业重要的单体之一，主要用于生产聚偏氟乙烯和氟橡胶。聚偏氟乙烯是一种综合性能优良、用途广泛的热塑性工程塑料，主要用于化工设备、电子电气、压电材料、锂电池和建筑涂料等领域。偏氟乙烯、六氟丙烯、四氟乙烯共聚得到的氟橡胶因其出色的耐高温性、耐油性、耐溶剂性和物理力学性能而成为现代工业尤其是高技术领域中不可缺少和替代的基础材料。偏氟乙烯的制备方法颇多，国内最早以1.1-二氟乙烷为原料经光氯化得到粗制的1-氯-l.1-二氟乙烷(HCFC-142b)，产物不经提纯直接裂解，该工艺副产物多，偏氟乙烯的选择性低，裂解时裂解管内容易产生局部过热现象，严重时甚至烧穿炉管。目前工业上以HCFC-142b为原料通过高温裂解制备偏氟乙烯，该工艺操作简单、副反应较少、原料转化率较高、设备使用寿命较长。1.2技术方案在惰性材料制造的Ф32×1200mm裂解管中均匀安装具有催化作用的金属内构件，其装填量为每立方米裂解管体积内内构件提供的表面积为100~500m2；将裂解管放到电加热炉中，控制裂解管的温度为500~580℃，通入1.1.1-二氟一氯乙烷，使其在裂解管反应段内的停留时间为20~400秒；裂解管出口的反应产物气体经水冷却器急冷至100℃以下，然后经二级水洗吸收塔和一级碱洗吸收塔吸收其中的氯化氢等酸性气体，再经冷冻干燥，得到裂解产物。21.3工艺技术、工艺流程及设备清单1.3.1工艺技术在本方案中为保证产品质量、减少结碳结焦现象、降低能耗，主要采用了以下先进工艺技术。1）在惰性材料制造的裂解管中均匀安装具有催化作用的金属内构件，其装填量为每立方米裂解管体积内内构件提供的表面积为100~500m2。2）控制裂解管的温度为500~580℃，通入1.1.1-二氟一氯乙烷，使其在裂解管反应段内的停留时间为20~400秒。3）裂解管出口的反应产物气体经水冷却器快速冷却至100℃以下，然后经二级水洗吸收塔和一级碱洗吸收塔吸收其中的氯化氢、氟化氢酸性气体，再经冷冻干燥，得到裂解产物。4）所述惰性材料是指石英或内衬铂的镍制裂解管。所述具有催化作用的金属内构件由含铁、铬、镍的金属材料制造，可选择单一的金属材料，也可以选择任意二种金属形成的合金或由三种金属形成的合金。内构件组成：镍含量70~100%、铁含量10~30%、铬含量0~10%。5）内构件金属材料中铁的存在可以提高1.1.1-二氟一氯乙烷转化率，但过高的铁含量会影响1.1-二氟乙烯选择性。6）内构件构型无特定要求，以能加剧裂解管内流体湍动程度的构型为宜。附图中结构所示的内构件为可采用的构型，但绝不仅限于此。37）本方案所采用的内构件材料能在裂解条件下产生具有催化作用的金属卤化物表面，催化剂的活性组分可由内构件表面不断产生，因而不会随反应时间的延长而活性下降。8）本工艺采用特定金属材料制造的内构件作为催化剂，能明显降低反应温度，提高反应转化率和1,1-二氟乙烯选择性。同时，内构件的加入改善了裂解管内气体流动和热量分布状况，气体湍动程度高，消除了局部过热现象，减少了结碳、结焦现象的发生，从而可以大幅度延长裂解反应器的使用周期。本技术的优点是：裂解反应所需温度低，原料转化率高，反应选择性好，裂解管使用寿命长，适合工业化生产。1.3.2工艺流程HCFC-142b经预热器预热后通入装填内构件的石英裂解管或内衬铂的镍制裂解管中；电加热炉通电加热，将裂解管预热至500~580℃。维持裂解管温度为500℃，控制原料HCFC-142b的流量，使其在裂解管有效恒温加热段中（长度570mm）的停留时间为20~400s；将反应后的混合气体经水冷却器急冷至100℃以下，再通过二级水洗塔和一级碱洗塔洗去裂解产生的酸性气体，再通过冷冻干燥除去其中的水分，气体经收集后通过气相色谱检测组成。在反应装置连续运行200、400、600、800、1000小时时取样分析，反应产物组成无明显变化。观察裂解管内无结碳、结焦现象。本方案流程简图：4本方案内构件简图：共有四种结构。图1：结构一?193232图2：结构二?193232图3：结构三5图4：结构四1.3.3设备清单主要设备：一台Ф32×1200mm石英裂解管（内装金属内构件），一台电加热炉，一台冷却器，两台水洗塔，一台碱洗塔和一台干燥器。详见设备一览表（见表一）。表一主要设备一览表序号设备名称规格数量材质1石英裂解管Ф32×12001石英或内衬铂的Ni管2电加热炉1组合件3冷却器120#4水洗塔2钢衬PP5碱洗塔1Q235B6干燥器1Q235B67干燥冷却器120#1.4公用配套设施1.4.1给水排水本方案所需循环水由本厂循环水管网供给。本方案产生盐酸接入盐酸贮槽；清洗设备等污水送公司废水处理站处理后排入城市污水管网。1.4.2电气依托VDF车间现有供电设备。1.4.3供热所需蒸汽由VDF车间（蒸汽管网经减温减压后压力0.5MPa）供给。1.4.4土建工程利用VDF车间现有厂房。1.4.5其他设施气相色谱检测利用现VDF车间检测设备。2投资估算2.1投资估算经测算，方案一总投资约为万元，使用如下：（1）设备及安装投资：万元（2）电气、仪表及安装：万元（3）公用工程及管道安装：万元（4）不可预见费：万元72.2资金来源：本方案新增投资较高，资金来源自备。3项目用能及环保节能、安全分析3.1能源消耗种类和数量分析3.1.1能源消耗种类有原材料与动力消耗主要用的原料为：HCFC-142b、碱液、H2O。3.1.2动力主要为水、电、汽原材料与动力消耗（见表二）表二原辅材料及动力消耗表序号名称规格消耗量（吨/吨产品）1F-142b99.5%2碱液30%3氯化钙4蒸汽5水电3.2主要能耗设备及分析主要能耗设备有电加热炉及泵等。3.3安全生产与措施本方案使用介质为易燃、易爆、有毒、腐蚀性物质，主要有F-142b、PVDF、碱液与盐酸等。根据物质特性及危害因素分析，本工程采取以下防护措施：（1）在工艺、设备、电气、控制等设计中，严格采用国家现行8各种标准规范的规定。（2）系统采用DCS控制技术，提高系统安全性。（3）采用安全可靠的生产工艺技术和设备，防止泄漏。（4）加强车间通风，防止有毒气体积聚。配备相应的防护器具，以备紧急事故急需之用。（5）设置防雷、防静电系统，降低爆炸危险性。（6）加强职工的职业卫生、安全教育，严格执行操作规程，文明生产。