一种二氟甲烷反应气中HF的分离设备及其工艺.pdf

本发明公开了一种二氟甲烷反应气中HF的分离设备，该设备包括氟化氢吸收塔、降膜吸收器、水洗塔、碱洗塔以及各塔安装的循环泵。本发明还公开了一种二氟甲烷反应气中HF的分离工艺，将经过回流塔的二氟甲烷反应气通入氟化氢吸收塔，高位槽质量浓度98%浓硫酸从氟化氢吸收塔塔顶进入，经氟化氢吸收塔吸收后的混合气进入降膜吸收器，然后混合气进入水洗塔水洗，盐酸浓度循环至32%左右收集，氟化氢吸收塔塔釜浓硫酸回收至无水氟化氢生产装置。脱除氟化氢所用氟化氢吸收塔结构简单，常温常压下进行，能耗小，氟化氢吸收塔所得含一定量氟化氢的浓硫酸送至无水氟化氢生产装置再利用，降低的原料的浪费，工艺得到的盐酸品质较高，氟离子含量在50ppm以下，减少了环境污染。

权利要求书
1.  一种二氟甲烷反应气中HF的分离设备，其特征在于：该设备包括氟化氢吸收塔、降膜吸收器、水洗塔、碱洗塔以及各塔安装的循环泵，所述氟化氢吸收塔顶部连接浓硫酸高位槽，所述氟化氢吸收塔顶部出来混合气进入降膜吸收器，所述降膜吸收器之后依次设置水洗塔和碱洗塔，所述碱洗塔底部出口与碱洗循环槽连接。

2.  根据权利要求1所述的一种二氟甲烷反应气中HF的分离设备，其特征在于：所述氟化氢吸收塔底部连接浓硫酸贮槽，通过浓硫酸循环泵将浓硫酸泵入氟化氢吸收塔内。

3.  根据权利要求1所述的一种二氟甲烷反应气中HF的分离设备，其特征在于：所述水洗塔底部通过水洗循环泵将水洗液泵至水洗塔。

4.  根据权利要求1所述的一种二氟甲烷反应气中HF的分离设备，其特征在于：所述碱洗塔底部连接碱洗循环槽，所述碱洗循环槽通过碱洗循环泵将碱洗液泵至碱洗塔内。

5.  根据权利要求1-4任一项所述的一种二氟甲烷反应气中HF的分离工艺，其特征在于：二氟甲烷反应气经过回流塔之后，在水洗塔和碱洗塔之前增加一个氟化氢吸收塔，氟化氢吸收塔顶部连接一个质量浓度98%浓硫酸高位槽，反应气从回流塔出来后，带着共沸组分氟化氢从氟化氢吸收塔底部进入，高位槽中的质量浓度98%浓硫酸从氟化氢吸收塔顶部进入，质量浓度98%浓硫酸将混合气中的HF萃取出来，萃取温度10℃～40℃，经过氟化氢吸收塔的混合气进入降膜吸收器，降膜吸收器吸收混合气中的氯化氢气体得到较高浓度、较高品质的盐酸，盐酸浓度可以达到32-34%，所含氟离子在50ppm以下，混合气经水洗、碱洗之后经脱水精馏得到所需的高品质二氟甲烷，氟化氢吸收塔氟中含0.05～2%（wt）的浓硫酸送至HF生产装置反应再利用。

6.  根据权利要求1所述的一种二氟甲烷反应气中HF的分离工艺，其特征在于：98%浓硫酸吸收氟化氢后氟化氢的含量控制在0.05～1%（wt）。

7.  根据权利要求1所述的一种二氟甲烷反应气中HF的分离工艺，其特征在于：氟化氢吸收塔压力控制在0.1～1.5MPa。

说明书一种二氟甲烷反应气中HF的分离设备及其工艺
技术领域
本发明涉及一种二氟甲烷反应气中HF的分离设备。
本发明还涉及一种HF的分离工艺，尤其涉及二氯甲烷氟化制备二氟甲烷的过程中，对反应气所包含的HF进行分离,得到一种高品质的二氟甲烷和盐酸的方法。
背景技术
二氟甲烷生产以二氯甲烷和氟化氢为原料，在反应釜中经过氟化催化反应制备得到，同时产生大量的氯化氢副产品。为分离反应气中的氯化氢，目前国内外的传统工艺中，以水洗工艺居多，即反应产物经过水洗、碱洗脱除氯化氢后，再经脱水精馏得到高纯二氟甲烷。然而反应气中，由于二氟甲烷和氟化氢的共沸，反应气不可避免的带出一部分氟化氢，占2～3%（wt），因此水洗得到的盐酸含有较多的氟离子而成为废酸。以年产10000t二氟甲烷装置为例，每年将产生45000t含氟盐酸（其中含HCL占30%左右），因无法利用而成为废酸，造成极大的环境污染。目前有一种比较先进的干法分离法，即将二氟甲烷反应气首先经过初馏塔将氯化氢分离，基本上不产生含氟化氢废酸稀溶液，但是初馏塔增加了设备和能耗，使二氟甲烷的制备成本增加。
美国霍尼韦尔国际公司，专利号200480026391.9提供了包含氟化氢和至少一种卤代烃的混合物接触低于93%重量的硫酸水溶液，从混合物中萃取氟化氢的方法，其特点是硫酸浓度优选为50%～90%。回收后含有氟化氢的硫酸水溶液，通过无水氟化氢回收装置循环使用。如使用上述工艺由于硫酸含水量较多，不可避免的会吸收一部分混合气中的氯化氢。
因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种二氟甲烷反应气中HF的分离设备。
本发明还要解决的技术问题是提供一种二氟甲烷反应气中HF的分离工艺。是在经济有效的前提下，有效分离氟化氢和氯化氢，制备高品质的二氟甲烷和盐酸。
为解决上述技术问题，本发明采用的的技术方案：
一种二氟甲烷反应气中HF的分离设备，该设备包括氟化氢吸收塔、降膜吸收器、水洗塔、碱洗塔以及各塔安装的循环泵，所述氟化氢吸收塔顶部连接浓硫酸高位槽，所述氟化氢吸收塔顶部出来混合气进入降膜吸收器，所述降膜吸收器之后依次设置水洗塔和碱洗塔，所述碱洗塔底部出口与碱洗循环槽连接。
进一步的，所述氟化氢吸收塔底部连接浓硫酸贮槽，通过浓硫酸循环泵将浓硫酸泵入氟化氢吸收塔内。
进一步的，所述水洗塔底部通过水洗循环泵将水洗液泵至水洗塔。
进一步的，所述碱洗塔底部连接碱洗循环槽，所述碱洗循环槽通过碱洗循环泵将碱洗液泵至碱洗塔内。
一种二氟甲烷反应气中HF的分离工艺，二氟甲烷反应气经过回流塔之后，在水洗塔和碱洗塔之前增加一个氟化氢吸收塔，氟化氢吸收塔顶部连接一个质量浓度98%浓硫酸高位槽，反应气从回流塔出来后，带着共沸组分氟化氢从氟化氢吸收塔底部进入，高位槽中的质量浓度98%浓硫酸从氟化氢吸收塔顶部进入，质量浓度98%浓硫酸将混合气中的HF萃取出来，萃取温度10℃～40℃，经过氟化氢吸收塔的混合气进入降膜吸收器，降膜吸收器吸收混合气中的氯化氢气体得到较高浓度、较高品质的盐酸，盐酸浓度可以达到32-34%，所含氟离子在50ppm以下，混合气经水洗、碱洗之后经脱水精馏得到所需的高品质二氟甲烷，氟化氢吸收塔氟中含0.05～2%（wt）的浓硫酸送至HF生产装置反应再利用。
进一步的，98%浓硫酸吸收氟化氢后氟化氢的含量控制在0.05～1%（wt）。
进一步的，氟化氢吸收塔压力控制在0.1～1.5MPa。
本发明的有益效果：二氟甲烷反应气中首先脱除氟化氢，脱除氟化氢所用的氟化氢吸收塔结构简单，且在常温常压下进行，能耗小，经济有效，氟化氢吸收塔所得含一定量氟化氢的浓硫酸送至无水氟化氢生产装置再利用，降低的原料的浪费，工艺得到的盐酸品质较高，氟离子含量在50ppm以下，减少了环境污染。
附图说明
图1为本发明氟化氢分离设备的结构示意图。
其中：1、氟化氢吸收塔，2、浓硫酸循环泵，3、降膜吸收器，4、水洗塔，5、水洗循环泵，6、碱洗塔，7、碱洗循环泵，8、碱洗循环泵，9、浓硫酸贮槽，10、浓硫酸高位槽。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
图1所示，一种二氟甲烷反应气中HF的分离设备，该设备包括氟化氢吸收塔1、降膜吸收器3、水洗塔4、碱洗塔6以及各塔安装的循环泵，氟化氢吸收塔1顶部连接浓硫酸高位槽10，氟化氢吸收塔1顶部出来混合气进入降膜吸收器3，降膜吸收器3之后依次设置水洗塔4和碱洗塔6，碱洗塔6底部出口与碱洗循环槽7连接。
其中，氟化氢吸收塔1底部连接浓硫酸贮槽9，通过浓硫酸循环泵2将浓硫酸泵入氟化氢吸收塔1内。
其中，水洗塔4底部通过水洗循环泵5将水洗液泵至水洗塔4。
其中，碱洗塔6底部连接碱洗循环槽11，碱洗循环槽11通过碱洗循环泵8将碱洗液泵至碱洗塔6内。
一种二氟甲烷反应气中HF的分离工艺，二氟甲烷反应气经过回流塔之后，在水洗塔4和碱洗塔6之前增加一个氟化氢吸收塔1，氟化氢吸收塔1顶部连接一个质量浓度98%浓硫酸高位槽10，反应气从回流塔出来后，带着共沸组分氟化氢从氟化氢吸收塔1底部进入，高位槽中的质量浓度98%浓硫酸从氟化氢吸收塔1顶部进入，质量浓度98%浓硫酸将混合气中的HF萃取出来，萃取温度10℃～40℃，经过氟化氢吸收塔1的混合气进入降膜吸收器3，降膜吸收器3吸收混合气中的氯化氢气体得到较高浓度、较高品质的盐酸，盐酸浓度可以达到32-34%，所含氟离子在50ppm以下，混合气经水洗、碱洗之后经脱水精馏得到所需的高品质二氟甲烷，氟化氢吸收塔1氟中含0.05～2%（wt）的浓硫酸送至HF生产装置反应再利用。
其中，98%浓硫酸吸收氟化氢后氟化氢的含量控制在0.05～1%（wt）。吸收塔压力控制在0.1～1.5MPa。
实施例1
将经过回流塔的二氟甲烷反应气通入氟化氢吸收塔，高位槽质量浓度98%浓硫酸从氟化氢吸收塔塔顶进入，氟化氢吸收塔温度控制在20℃，压力控制在1.0MPa,经氟化氢吸收塔吸收后的混合气进入降膜吸收器，降膜吸收器吸收混合气中的绝大部分氯化氢气体，然后混合气进入水洗塔水洗，盐酸浓度循环至32%左右收集，氟化氢吸收塔塔釜浓硫酸回收至无水氟化氢生产装置。分别检测浓硫酸萃取的氟化氢不同浓度时，盐酸中氟离子含量，如表1所示。
表1
98%浓硫酸中氟化氢含量（wt）%32%盐酸氟离子含量（ppm）0.055.60.18.70.515.6125.5246.3
从实施例1可以看出，随着质量浓度98%浓硫酸中氟化氢含量的增加，所得盐酸氟离子含量逐渐升高，较优选的质量浓度98%浓硫酸中氟化氢含量控制在1（wt）%以下，更加优选的控制在0.5（wt）%以下。
实施例2
将经过回流塔的二氟甲烷反应气通入氟化氢吸收塔，高位槽质量浓度98%浓硫酸从氟化氢吸收塔塔顶进入，氟化氢吸收塔温度控制在10～40℃，压力控制在1.0MPa,经氟化氢吸收塔吸收后的混合气进入降膜吸收器，降膜吸收器吸收混合气中的绝大部分氯化氢气体，然后混合气进入水洗塔水洗，盐酸浓度循环至32%左右收集，氟化氢吸收塔塔釜浓硫酸回收至无水氟化氢生产装置。分别检测浓硫酸萃取的氟化氢含量在0.1（wt）%时，盐酸中氟离子含量，如表2所示。
表2
氟化氢吸收塔温度（℃）32%盐酸氟离子含量（ppm）106.6208.73015.34023.5
从实施例2可以看出，随着氟化氢吸收塔温度升高，质量浓度32%盐酸氟离子含量也随之升高，其温度优选的控制在10℃～20℃。
实施例3
将经过回流塔的二氟甲烷反应气通入氟化氢吸收塔，高位槽质量浓度98%浓硫酸从氟化氢吸收塔塔顶进入，氟化氢吸收塔温度控制在20℃，压力控制在0.1～1.5MPa,经氟化氢吸收塔吸收后的混合气进入降膜吸收器，降膜吸收器吸收混合气中的绝大部分氯化氢气体，然后混合气进入水洗塔水洗，盐酸浓度循环至32%左右收集，氟化氢吸收塔塔釜浓硫酸回收至无水氟化氢生产装置。分别检测浓硫酸萃取的氟化氢含量在0.1（wt）%时，盐酸中氟离子含量，如表3所示。
氟化氢吸收塔压力（MPa）32%盐酸氟离子含量（ppm）0.121.60.514.21.08.71.55.9
从实施例3可以发现随着氟化氢吸收塔压力升高，质量浓度32%盐酸氟离子含量随之降低，其压力优选的控制在1.0～1.5 MPa，但是一般以回流塔压力为标准，一般控制在比回流塔稍低的压力为佳。
以二氯甲烷和无水氟化氢制备二氟甲烷工艺中，本发明解决了如何有效分离反应气中所包含的氟化氢，反应气主要包括二氟甲烷、一氟一氯甲烷、氟化氢和氯化氢等。基于已建成的无水氟化氢生产装置，通过质量浓度98%浓硫酸吸收氟化氢的方法，回收后含有氟化氢的质量浓度98%浓硫酸溶液用于氟化氢生产装置。
质量浓度98%浓硫酸能够有效的萃取混合气中的氟化氢，而且几乎不含氯化氢。由于混合气中的氟化氢来源主要是因为与二氟甲烷共沸而混入混合气，因此含量较小，一般在2～3%（wt），当用于萃取氟化氢的质量浓度98%浓硫酸中氟化氢含量超过2%时，混合气中氟化氢的含量不减反升，浓硫酸中氟化氢的含量一般控制在0.05～2%（wt），优选的控制在0.05～1%（wt），而且用浓硫酸萃取氟化氢的工艺与控制温度和压力也有较大关系。
      本发明除去了二氟甲烷反应气中的氟化氢，且不需要经过精馏塔造成不必要的能耗，经过氟化氢吸收塔的混合气进入降膜吸收器，降膜吸收器吸收混合气中的氯化氢气体得到较高浓度、较高品质的盐酸，所含氟离子在50ppm以下，减少了环境污染，混合气再经水洗、碱洗之后经脱水精馏得到所需的高品质二氟甲烷，吸收塔氟中含0.05～2%（wt）的浓硫酸送至HF生产装置反应，再利用，降低的原料的浪费。