CN113754513A - 一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法及其去除装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法，首先将高纯氧气通入带有少量含氟烯烃的八氟环丁烷的光氧化反应釜中，在一定温度和压力的搅拌速度下，通过紫外光进行照射反应后，将含氟烯烃的杂质转变为聚醚酰氟，八氟环丁烷由于性质稳定不参与反应；将含有聚醚酰氟的八氟环丁烷溶液经过汽化后通过碱洗、水洗、吸附脱水后精馏提纯，得到提纯后含氟烯烃杂质小于10ppm的八氟环丁烷溶液。本发明还公开一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的装置，它主要包括反应釜（1）、汽化器（2）、碱洗塔（3）、水洗塔（4）、吸附装置和精馏塔（5），本发使得含氟烯烃杂质被氧化为聚醚酰氟，通脱碱洗水洗脱水精馏，从而达到提纯八氟环丁烷的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种以四氟乙烯热裂解生产八氟环丁烷工艺中脱除含氟烯烃杂质的新工艺，特别是一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法。
背景技术
八氟环丁烷(英文名Octafluorocyclobutane，简称C318)，分子式CF2CF2CF2CF2。性质稳定、无毒且消耗臭氧潜能值(ODP)为零、拥有良好的绝缘性等，近年来在高压绝缘、清洗蚀刻、等离子处理等技术领域得到广泛应用。用作等离子蚀刻剂的C318要求极高的纯度，至少达到99.999%(摩尔)纯度，一般该纯度的气体称为电子级气体，极少量的杂质也可能会提高制造高密度集成电路的缺陷率。它的工艺流程及原理如下：四氟乙烯进入管式反应器裂解转化成粗裂解气，其主要组份为八氟环丁烷、六氟丙烯、四氟乙烯、八氟正丁烯及少量其他副产物。裂解气脱酸后，通过普通精馏可以分离绝大部分的物质，得到99.95%纯度的八氟环丁烷，剩下杂质主要是和C318共沸或者沸点相近的物质，经过分析后杂质为全氟烯烃类。由于八氟环丁烷脱除含氟烯烃杂质，针对四氟乙烯热裂解生产的八氟环丁烷，不适用于回收二氟一氯甲烷裂解制四氟乙烯过程中得到的八氟环丁烷。
发明内容
本发明提供了一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法及其去除装置，它使得含氟烯烃杂质被氧化为聚醚酰氟，通脱碱洗水洗脱水精馏，从而达到提纯八氟环丁烷的效果。
本发明采用了以下技术方案：一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法，它包括以下步骤：
步骤一，首先将高纯氧气通入带有少量含氟烯烃的八氟环丁烷的光氧化反应釜中，在一定温度和压力的搅拌速度下，通过紫外光进行照射反应后，将含氟烯烃的杂质转变为聚醚酰氟，八氟环丁烷由于性质稳定不参与反应；
步骤二，将含有聚醚酰氟的八氟环丁烷溶液经过汽化后通过碱洗、水洗、吸附脱水后精馏提纯，得到提纯后的八氟环丁烷溶液，八氟环丁烷溶液中含氟烯烃杂质小于10ppm。
所述的含氟烯烃为八氟-2-丁烯、八氟-1-丁烯、六氟丙烯、全氟异丁烯、四氟乙烯、六氟环丁烯的一种或多种组合，八氟-2-丁烯为顺式或反式CF3CF=CFCF3，八氟-1-丁烯为CF3CF2CF=CF2，六氟丙烯为CF3CF=CF2，全氟异丁烯为CF2=C(CF3)2，四氟乙烯为CF2=CF2，六氟环丁烯为C4F6。
本发明步骤一中的高纯氧气通入时的流速为3~30kg/h，八氟环丁烷的液相体积为50~500L。
本发明步骤一中照射反应的反应温度为-30~0℃，反应的压力为0.1~0.3MPa，照射反应中所用紫外光的波长为300~500nm，紫外光的强度在为5~25KW，照射反应时的搅拌速度为60~400rpm，照射反应的反应时间为1~8h。
本发明步骤二中的汽化温度为0~1000℃，碱洗用的碱液为10~20%的氢氧化钾或氢氧化钠溶液，吸附用的吸附剂为硅胶、分子筛、固碱、浓硫酸的一种或多种组合。
所述的精馏提纯用的精馏压力为0.1~0.3MPa，精馏塔的塔顶温度为-10~35℃，精馏塔的塔底温度为-10~100℃，精馏填料为金属狄克松填料、金属鲍尔环填料或金属规整填料，填料高度为5~30m。
本发明还公开了一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的装置，它主要包括反应釜、汽化器、碱洗塔、水洗塔、吸附装置和精馏塔，所述的反应釜的顶部设有进口Ⅰ，氧气输送管通过进口Ⅰ伸入到反应釜内，在反应釜的底部设有出口Ⅰ，汽化器的底部设有进口Ⅱ，在出口Ⅰ与进口Ⅱ之间通过输送管Ⅰ相连通，在汽化器的顶部设有出口Ⅱ，碱洗塔的侧面设有进口Ⅲ，在出口Ⅱ与进口Ⅲ之间通过输送管Ⅱ相连通，碱洗塔的顶部设有出口Ⅲ，水洗塔的侧面设有进口Ⅳ，在出口Ⅲ与进口Ⅳ之间通过输送管Ⅲ相连通，水洗塔的顶部设有出口Ⅳ，出口Ⅳ经过吸附装置与精馏塔塔体侧面进口Ⅴ相连通，精馏塔塔体的底部设有再分布器，再分布器的侧面设有出口Ⅴ。
所述的反应釜设置为光氧化反应釜。所述的汽化器设置为压力式汽化器或浮动式汽化器。所述的吸附装置包括吸附柱Ⅰ、吸附柱Ⅱ、吸附柱Ⅲ和吸附柱Ⅳ，出口Ⅳ与吸附柱Ⅰ的进料口相连通，吸附柱Ⅰ依次与吸附柱Ⅱ、吸附柱Ⅲ和吸附柱Ⅳ之间通过吸附管串接在一起，吸附柱Ⅳ的出料口与进口Ⅴ相连通，所述的精馏塔设置为填料精馏塔。
本发明具有以下有益效果：采用了以上技术方案后，本发明使得含氟烯烃杂质被氧化为聚醚酰氟，通脱碱洗水洗脱水精馏，从而达到提纯八氟环丁烷的效果。采用本发明的设备后不但可以提高去除效率，而且去除效果好，减少了损耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明的去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法。
实施例一，本发明提供了一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法，它包括以下步骤：
步骤一，首先将高纯氧气通入带有少量含氟烯烃的八氟环丁烷的光氧化反应釜中，含氟烯烃为八氟-2-丁烯，八氟-2-丁烯为顺式或反式的CF3CF=CFCF3，高纯氧气通入时的流速为10kg/h，八氟环丁烷的液相体积为100L，在反应温度为-30℃和反应压力为0.1MPa的搅拌速度下，通过紫外光进行照射反应后，紫外光的波长为300nm，照射反应时的搅拌速度为100rpm，紫外光的强度为10KW，照射反应的反应时间2h，将含氟烯烃的杂质转变为聚醚酰氟，八氟环丁烷由于性质稳定不参与反应；
步骤二，将含有聚醚酰氟的八氟环丁烷溶液经过汽化后通过碱洗、水洗、吸附脱水后精馏提纯，汽化温度为100℃，碱洗用的碱液为10%的氢氧化钾溶液，吸附用的吸附剂为硅胶，精馏提纯用的精馏压力为0.1MPa，精馏塔5的塔顶温度为0℃，精馏塔5的塔底温度为5℃，精馏填料为金属狄克松填料、金属鲍尔环填料或金属规整填料，填料高度为5m，得到提纯后的八氟环丁烷溶液，八氟环丁烷溶液中含氟烯烃杂质小于10ppm。
实施例二，本发明提供了一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法，它包括以下步骤：
步骤一，首先将高纯氧气通入带有少量含氟烯烃的八氟环丁烷的光氧化反应釜中，含氟烯烃为含氟烯烃为八氟-1-丁烯，八氟-1-丁烯为CF3CF2CF=CF2，高纯氧气通入时的流速为20kg/h，八氟环丁烷的液相体积为250L，在反应温度为-15℃和反应压力为0.2MPa的搅拌速度下，通过紫外光进行照射反应后，紫外光的波长为400nm，照射反应时的搅拌速度为200rpm，紫外光的强度为15KW，照射反应的反应时间为5h，将含氟烯烃的杂质转变为聚醚酰氟，八氟环丁烷由于性质稳定不参与反应；
步骤二，将含有聚醚酰氟的八氟环丁烷溶液经过汽化后通过碱洗、水洗、吸附脱水后精馏提纯，汽化温度为500℃，碱洗用的碱液为20%的氢氧化钾溶液，吸附用的吸附剂为固碱，精馏提纯用的精馏压力为0.2MPa，精馏塔5的塔顶温度为5℃，精馏塔5的塔底温度为10℃，精馏填料为金属狄克松填料、金属鲍尔环填料或金属规整填料，填料高度为10m，得到提纯后的八氟环丁烷溶液，八氟环丁烷溶液中含氟烯烃杂质小于10ppm。
实施例三，本发明提供了一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法，它包括以下步骤：
步骤一，首先将高纯氧气通入带有少量含氟烯烃的八氟环丁烷的光氧化反应釜中，所述的含氟烯烃为八氟-2-丁烯、八氟-1-丁烯和六氟丙烯的组合，八氟-2-丁烯为顺式或反式CF3CF=CFCF3，八氟-1-丁烯为CF3CF2CF=CF2，六氟丙烯为CF3CF=CF2，高纯氧气通入时的流速为30kg/h，八氟环丁烷的液相体积为300L，在反应温度为0℃和反应压力为0.3MPa的搅拌速度下，通过紫外光进行照射反应后，紫外光的波长为500nm，照射反应时的搅拌速度为400rpm，紫外光的强度为25KW，照射反应的反应时间为8h，将含氟烯烃的杂质转变为聚醚酰氟，八氟环丁烷由于性质稳定不参与反应；
步骤二，将含有聚醚酰氟的八氟环丁烷溶液经过汽化后通过碱洗、水洗、吸附脱水后精馏提纯，汽化温度为1000℃，碱洗用的碱液为20%的氢氧化钠溶液，吸附用的吸附剂为硅胶和分子筛的组合，精馏提纯用的精馏压力为0.3MPa，精馏塔5的塔顶温度为35℃，精馏塔5的塔底温度为100℃，精馏填料为金属狄克松填料、金属鲍尔环填料或金属规整填料，填料高度为30m，得到提纯后的八氟环丁烷溶液，八氟环丁烷溶液中含氟烯烃杂质小于10ppm。
在图1中，本发明公开了一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的装置，它主要包括反应釜1、汽化器2、碱洗塔3、水洗塔4、吸附装置和精馏塔5，反应釜1设置为光氧化反应釜，汽化器2设置为压力式汽化器，所述的反应釜1的顶部设有进口Ⅰ6，氧气输送管7通过进口Ⅰ6伸入到反应釜1内，在反应釜1的底部设有出口Ⅰ8，汽化器2的底部设有进口Ⅱ9，在出口Ⅰ8与进口Ⅱ9之间通过输送管Ⅰ10相连通，在汽化器2的顶部设有出口Ⅱ11，碱洗塔3的侧面设有进口Ⅲ12，在出口Ⅱ11与进口Ⅲ12之间通过输送管Ⅱ13相连通，碱洗塔3的顶部设有出口Ⅲ14，水洗塔4的侧面设有进口Ⅳ15，在出口Ⅲ14与进口Ⅳ15之间通过输送管Ⅲ16相连通，水洗塔4的顶部设有出口Ⅳ17，出口Ⅳ17经过吸附装置与精馏塔5塔体侧面进口Ⅴ18相连通，所述的吸附装置包括吸附柱Ⅰ21、吸附柱Ⅱ22、吸附柱Ⅲ23和吸附柱Ⅳ24，出口Ⅳ17与吸附柱Ⅰ21的进料口相连通，吸附柱Ⅰ21依次与吸附柱Ⅱ22、吸附柱Ⅲ23和吸附柱Ⅳ24之间通过吸附管25串接在一起，吸附柱Ⅳ24的出料口与进口Ⅴ18相连通，所述的精馏塔5设置为填料精馏塔，精馏塔5塔体的底部设有再分布器19，再分布器19的侧面设有出口Ⅴ20。
Claims (10)
1.一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法，其特征是它包括以下步骤：
步骤一，首先将高纯氧气通入带有少量含氟烯烃的八氟环丁烷的光氧化反应釜中，在一定温度和压力的搅拌速度下，通过紫外光进行照射反应后，将含氟烯烃的杂质转变为聚醚酰氟，八氟环丁烷由于性质稳定不参与反应；
步骤二，将含有聚醚酰氟的八氟环丁烷溶液经过汽化后通过碱洗、水洗、吸附脱水后精馏提纯，得到提纯后的八氟环丁烷溶液，八氟环丁烷溶液中含氟烯烃杂质小于10ppm。
2.根据权利要求1所述的去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法，其特征是所述的含氟烯烃为八氟-2-丁烯、八氟-1-丁烯、六氟丙烯、全氟异丁烯、四氟乙烯、六氟环丁烯的一种或多种组合，八氟-2-丁烯为顺式或反式CF3CF=CFCF3，八氟-1-丁烯为CF3CF2CF=CF2，六氟丙烯为CF3CF=CF2，全氟异丁烯为CF2=C(CF3)2，四氟乙烯为CF2=CF2，六氟环丁烯为C4F6。
3.根据权利要求1所述的去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法，其特征是步骤一中的高纯氧气通入时的流速为3~30kg/h，八氟环丁烷的液相体积为50~500L。
4.根据权利要求1所述的去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法，其特征是步骤一中照射反应的反应温度为-30~0℃，反应的压力为0.1~0.3MPa，照射反应中所用紫外光的波长为300~500nm，紫外光的强度为5~25KW，照射反应时的搅拌速度为60~400rpm，照射反应的反应时间为1~8h。
5.根据权利要求1所述的去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法，其特征是步骤二中的汽化温度为0~1000℃，碱洗用的碱液为10~20%的氢氧化钾或氢氧化钠溶液，吸附用的吸附剂为硅胶、分子筛、固碱、浓硫酸的一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的方法，其特征是所述的精馏提纯用的精馏压力为0.1~0.3MPa，精馏塔（5）的塔顶温度为-10~35℃，精馏塔（5）的塔底温度为-10~100℃，精馏填料为金属狄克松填料、金属鲍尔环填料或金属规整填料，填料高度为5~30m。
7.一种去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的装置，其特征是它主要包括反应釜（1）、汽化器（2）、碱洗塔（3）、水洗塔（4）、吸附装置和精馏塔（5），所述的反应釜（1）的顶部设有进口Ⅰ（6），氧气输送管（7）通过进口Ⅰ（6）伸入到反应釜（1）内，在反应釜（1）的底部设有出口Ⅰ（8），汽化器（2）的底部设有进口Ⅱ（9），在出口Ⅰ（8）与进口Ⅱ（9）之间通过输送管Ⅰ（10）相连通，在汽化器（2）的顶部设有出口Ⅱ（11），碱洗塔（3）的侧面设有进口Ⅲ（12），在出口Ⅱ（11）与进口Ⅲ（12）之间通过输送管Ⅱ（13）相连通，碱洗塔（3）的顶部设有出口Ⅲ（14），水洗塔（4）的侧面设有进口Ⅳ（15），在出口Ⅲ（14）与进口Ⅳ（15）之间通过输送管Ⅲ（16）相连通，水洗塔（4）的顶部设有出口Ⅳ（17），出口Ⅳ（17）经过吸附装置与精馏塔（5）塔体侧面进口Ⅴ（18）相连通，精馏塔（5）塔体的底部设有再分布器（19），再分布器（19）的侧面设有出口Ⅴ（20）。
8.根据权利要求7所述的去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的装置，其特征是所述的反应釜（1）设置为光氧化反应釜。
9.根据权利要求7所述的去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的装置，其特征是所述的汽化器（2）设置为压力式汽化器或浮动式汽化器。
10.根据权利要求7所述的去除八氟环丁烷中少量含氟烯烃的装置，其特征是所述的吸附装置包括吸附柱Ⅰ（21）、吸附柱Ⅱ（22）、吸附柱Ⅲ（23）和吸附柱Ⅳ（24），出口Ⅳ（17）与吸附柱Ⅰ（21）的进料口相连通，吸附柱Ⅰ（21）依次与吸附柱Ⅱ（22）、吸附柱Ⅲ（23）和吸附柱Ⅳ（24）之间通过吸附管（25）串接在一起，吸附柱Ⅳ（24）的出料口与进口Ⅴ（18）相连通，所述的精馏塔（5）设置为填料精馏塔。
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