加氢还原脱氯制备三氟氯乙烯工艺中精馏系统的模拟与优化.pdf

有机氟工业
６年第２期Ｏｒｇａｎｏ—ＦｌｕｏｒｉｎｅＩｎｄｕｓｔｒｙ

业业业业
鬻科学研究与技术开发

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加氢还原脱氯制备三氟氯乙烯工艺中
精馏系统的模拟与优化

李佳琦司林旭张建平
（１．常熟三爱富中吴化工新材料有限公司，江苏常熟２１５５２２；２．常熟三爱富氟化工有限责任公司，江苏常熟２１５５２２）

摘要：目前，制备三氟氯乙烯的工艺有三氟三氯乙烷锌粉还原脱氯法、加氢还原脱氯法和乙烯催化脱氯法等，其中锌粉
还原脱氯法在工业上已经比较成熟，而加氢还原脱氯法较于锌粉还原脱氯法具有反应速度快、反应污染少和生产成本低等优
点，工业潜力更为巨大。使用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ软件对加氢还原脱氯工艺制备三氟氯乙烯的精馏部分进行了模拟，在满足产品质量
的同时对其进行了优化，对该工艺今后的工业化具有一定的指导意义。
关键词：ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ；￣ｌ氢还原脱氯法；锌粉还原脱氯法

０前言ＣＦ２＝ＣＦＣ１＋Ｈ２ＣＦ２＝ＣＦＨ＋ＨＣ１（３）

三氟氯乙烯（ＣＴＦＥ）别名氯三氟乙烯，是合成含ＣＦ２Ｃ１一ＣＦＣ１２＋ＨＥＣＦ２＝ＣＣ１２＋ＨＣ１＋ＨＦ（４）
氟材料的重要单体之一，可通过均聚和共聚生成氟ＣＦ２Ｃ１一ＣＦＣ１２＋Ｈ２ＣＦ２＝ＣＣ１２＋ＨＣ１＋ＨＦ（５）
树脂、氟涂料、氟橡胶和氯氟润滑油，这些材料具有
ＣＦ２Ｃ１一ＣＦＣ１２＋２Ｈ２ＣＦ２＝ＣＨＣ１＋ＨＣｌ＋ＨＦ（６）
很好的化学惰性和耐高温性，广泛应用于尖端技术、
军事导航领域和电子工业等方面，因此，对三氟氯乙ＣＦ２Ｃ１一ＣＦＣ１２＋３Ｈ２ＣＦ２＝ＣＨ２＋３ＨＣ１＋ＨＦ（７）
烯工艺的开发研究具有十分重要的工业意义…。
ＣＦ２Ｃ１一ＣＦＣ１２＋Ｈ２ＣＦ２Ｃ１一ＣＦＣ１Ｈ＋ＨＣ１（８）
三氟三氯乙烷锌粉还原脱氯法是传统的生产三
ＣＦ２Ｃ１一ＣＦＣ１２＋Ｈ２ＣＦ２Ｃ１Ｈ＋ＣＦＣ１２Ｈ（９）
氟氯乙烯的工艺，在工业上发展已较为成熟，但还是
该工艺的主要目标产物为三氟氯乙烯，主要副
存在不少缺点：１）生产设备巨大，前期投资比较多；
产物为氯化氢，并伴随有一定量的三氟乙烯的生成，
２）反应选择性较低，副反应较多；３）锌粉使用量远
同时也会发生少量的氢解、歧化和脱氟等副反应，但
大于理论量，生成的氯化锌较难处理，而且溶剂甲醇
这些反应在通常条件下进行的程度不是很大。加氢
和乙醇回收比较困难，这些都会对环境产生比较大
还原脱氯法解决了溶剂回收和废氯化锌污染的问
的污染Ｊ。
题，而且副产物ＨＣ１和ＨＦ比较容易处理，三氟氯乙
为了克服锌粉还原脱氯法的缺点，近几十年来，
烯的生产成本预期比锌粉还原脱氯法要低２０％左
ＡｌｌｉｅｄＣｈｅｍ、ＰｈｉｌｌｉｐｓＰｅｔｒｏ、ＩＧ．Ｆａｒｔｅｎｉｎｄｕｓｔｉｅ、苏威、
大金和大连振邦等公司提出了采用氢气替代锌粉还右。
常熟三爱富氟化工有限责任公司在江苏省及常
原脱氯的新工艺，其可能发生的反应如下：
熟市科研创新基金的支持下，经过几年努力，现已成
ＣＦ２Ｃ１一ＣＦＣ１２＋Ｈ２—｝ＣＦ２＝ＣＦＣ１＋２ＨＣ１（１）
功开发出加氢还原三氟三氯乙烷的新型催化剂及相
ＣＦ２Ｃ１一ＣＦＣ１２＋２Ｈ２ＣＦ２＝ＣＦＨ＋３ＨＣ１（２）应的反应新工艺，完成了小试、单管及中间试验放大

项目：江苏省科技支撑计划项目资助（Ｎｏ．ＥＢ２０１３０６１）。
作者简介：李佳琦（１９８７一），男，工艺工程师，从事化工工艺过程计算与模拟等相关工作。
有机氟工业
２·Ｏｒｇａｎｏ—ＦｌｕｏｒｉｎｅＩｎｄｕｓｔｒｙ２０１６年第２期
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研究工作，建成了２０００ｔ／ａ高纯度三氟氯乙烯生产表１实验过程中脱轻塔和脱重塔的操作参数
装置，并申报了多项国家发明专利。使用Ａｓｐｅｎ
Ｐｌｕｓ软件对加氢还原三氟三氯乙烷新工艺的精馏部
分进行了模拟和优化，对今后该工艺的工业化具有
定的指导意义。
一
ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ是业内公认的集化工设计、稳态模
拟与优化等为一体的化工流程模拟软件。该软件提
供了多种化工单元操作模型，包括反应器、精馏塔和
换热器等，同时该软件拥有庞大的物性数据库，可以表２实验过程中脱轻塔进料组成
对很多化工工艺过程进行模拟与优化，其模拟结果物质质量分数／％
准确性较高。三氟氯乙烯９３．２０
三氟乙烯５．１０
１精馏工艺过程
二氟氯乙烯０．５Ｏ
加氢还原脱氯法的精馏部分由脱轻塔和脱重塔三氟三氯乙烷０．１１
组成，图１为加氢还原脱氯法精馏部分的Ａｓｐｅｎ氢气１．００
Ｐｌｕｓ工艺流程图。高沸０．０９
表３实验和模拟过程中脱轻塔塔顶出料组成
物质质量分数（实验）／％质量分数（模拟）／％

表４实验和模拟过程中脱轻塔塔釜出料各物质组成
物质质量分数（实验）／％质量分数（模拟）／％

图１加氢还原脱氯工艺精馏部分的ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ模拟流程
图１中Ｔ１为脱轻塔，ｒＩ１２为脱重塔，物流１为脱