一种连续生产2-溴-3,3,3-三氟丙烯的生产装置的制作方法

本实用新型涉及溴氟烯烃生产
技术领域：
，特别是涉及一种连续生产2-溴-3,3,3-三氟丙烯的生产装置。
背景技术：
：2-溴-3,3,3-三氟丙烯(btp)为可降解溴烃，是一种新型洁净高效灭火剂。2-溴-3,3,3-三氟丙烯作为灭火剂、制冷剂等材料有着优越的性能，相比目前广泛使用的三氟甲烷、七氟丙烷等灭火材料，其性能要优越得多，其臭氧消耗潜能值(0.0028)和全球变暖潜能值(0.005)均远低于哈龙系列灭火剂(7.1和1890)，在环境中容易降解，作为灭火剂使用时具有灭火迅速、清洁、高效、不导电等优点，特别是与惰性气体混合使用灭火时，可使惰性气体用量降低50％，灭火时间降至2-7s，并且灭火后不会在物体表面留下痕迹，是传统哈龙灭火剂的更新换代品。另外，2-溴-3,3,3-三氟丙烯作为重要的含氟砌块，在有机合成领域也有广泛的应用，比如日本人oshimaiwao等用2,-溴-3,3,3-三氟丙烯合成了2-三氟甲基丙烯酸，该化合物是含氟医药、含氟农药和含氟涂料的中间体，也是含氟聚合物的重要原料。总之，2-溴-3,3,3-三氟丙烯是一个具有广泛应用前景的化合物，无论作为灭火材料、制冷材料还是作为含氟医药、农药、染料等的合成原料，都将产生巨大的经济价值和社会价值。目前，2-溴-3,3,3-三氟丙烯的合成方法有以下几种：《化工新型材料》，33(7)，27～30(2005)中发表的2-溴-3,3,3-三氟丙烯的合成与应用公开了一种2-溴-3,3,3-三氟丙烯的合成方法，该方法使用三氯化铁为催化剂，避光条件下将3,3,3-三氟丙烯通入液溴中，通入时间为15.3h，得1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷，收率为95.2％，然后1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷在碱性条件下脱溴化氢，得到2-溴-3,3,3-三氟丙烯，收率为98％，两步反应的总收率为93.3％。但该方法反应时间周期较长，溴化反应的三氯化铁催化剂无法回收再利用，需碱洗水洗处理去除，导致废水较多。专利文件cn102206134a提出以固体酸为催化剂制备1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷，在naoh溶液中消去溴化氢得到2-溴-3,3,3-三氟丙烯，但该方法同样涉及固体酸催化剂的分离问题。专利文件cn101186556a提出将三氟丙烯与液溴在光照条件下，反应生成1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷；将氢氧化钾的乙醇溶液与三氟二溴丙烷反应，生成2-溴-3,3,3-三氟丙烯，精馏得2-溴-3,3,3-三氟丙烯产品。产品得率达90％以上，纯度99.4％以上，该方法用光照代替固体酸等催化剂，克服催化剂回收的问题，但反应操作为间歇式，操作繁琐，劳动强度大，生产效率低。专利文件cn102964207a提出将三氟丙烯与液溴在光照条件下反应生成1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷，然后向碱液和相转移催化剂中滴加1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷，消去反应采用相转移催化剂，影响溴化钠质量，溴化钠只能做危废处理。通常生产方法产品精馏过程温度高接触空气易变质、酸值增加等因素而影响产品质量和稳定性，不利于其工业化连续大规模生产。综上所述，目前现有的2-溴-3,3,3-三氟丙烯制备设备，大部分是采用间歇式搅拌反应釜，后处理采用普通粗蒸釜粗蒸及间歇式精馏塔精馏提纯。生产效率低、影响产品质量和稳定性，难以实现工业化连续大规模生产等问题。技术实现要素：针对现有技术的不足，尤其是目前2-溴-3,3,3-三氟丙烯制备设备无法连续化生产导致效收率低、品质欠佳的问题，本实用新型提供一种工艺环保、制备效率高、产品质量稳定的可工业化连续大规模生产2-溴-3,3,3-三氟丙烯的生产装置。本实用新型的技术方案如下：一种连续生产2-溴-3,3,3-三氟丙烯的装置，该装置包括加成反应系统、消去反应系统、粗分离系统及精馏提纯系统；所述的加成反应系统包括加成反应器、文丘里喷射器、内置光源、加成反应循环泵，所述的文丘里喷射器设置在加成反应器的上端，所述的内置光源设置在加成反应器内；加成反应器下端出料口通过加成反应循环泵与文丘里喷射器进口连通，形成喷射循环反应回路；所述的消去反应系统包括静态混合器、消去反应器，静态混合器进料口与处于加成反应循环泵和文丘里喷射器进口之间的管道连通，静态混合器出料口与消去反应器进料口连通；所述的粗分离系统包括闪蒸釜、闪蒸釜冷凝器、闪蒸釜底冷却器、相分离器、有机相计量泵，消去反应器出料口与闪蒸釜进料口连通，闪蒸釜顶部与闪蒸釜冷凝器连通，闪蒸釜底部通过闪蒸釜底冷却器与相分离器中部进料口连通，相分离器底部出料口通过有机相计量泵与静态混合器进料口连通；所述的精馏提纯系统包括原料回收塔、产品精馏塔，闪蒸釜冷凝器与原料回收塔中部进料口连通，原料回收塔塔顶部气相采出口与文丘里喷射器吸入口连通，原料回收塔塔底部液相采出口与产品精馏塔塔中部进料口连通，产品精馏塔塔底部液相采出口经釜底计量泵与静态混合器进料口的管道连通。根据本实用新型，优选的，所述的加成反应器顶端与文丘里喷射器吸入口之间设置有循环回路管，使得加成反应器与文丘里喷射器之间形成另一循环回路。这样设置可以使得加成反应器顶部气体吸入到文丘里喷射器中，有利于提高气液混合效率，加快反应速率。根据本实用新型，优选的，所述的加成反应系统还包括溴素计量罐、三氟丙烯计量罐，溴素计量罐、三氟丙烯计量罐分别与文丘里喷射器吸入口连通。根据本实用新型，优选的，所述的消去反应系统还包括液碱计量罐、液碱计量泵，液碱计量罐通过液碱计量泵与静态混合器进料口连通。根据本实用新型，优选的，所述的粗分离系统还包括溴化钠溶液罐，相分离器顶部出料口与溴化钠溶液罐连通。根据本实用新型，优选的，所述的精馏提纯系统还包括产品接收罐、稳定剂计量罐、稳定剂计量泵，稳定剂计量罐通过稳定剂计量泵与产品精馏塔塔顶回流管连通，产品精馏塔塔顶液相采出口与产品接收罐连通。根据本实用新型，优选的，所述的加成反应器内部设置的内置光源数量为2-6个，优选的，所述的内置光源的功率在1000w以上；所述的内置光源所发光线的波长范围为200nm～700nm。文丘里喷射器设置在加成反应器的上端，构成了文丘里喷射反应器。根据本实用新型，优选的，所述的加成反应器外侧设置有加热或冷却夹套。可通入加热蒸汽或冷却循环水对加成反应器进行加热或降温。根据本实用新型，优选的，所述的消去反应器为管式反应器、塔式反应器或列管反应器，反应器采用蒸汽加热，进一步优选的，所述的管式反应器、塔式反应器或列管反应器内置扰流构件，提高液液两相混合效果。根据本实用新型，所述的加成反应系统为喷射回路反应系统，循环反应的溶剂为加成产物1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷。所述的粗分离系统采用闪蒸的分离方式。所述的精馏提纯系统采用原料回收塔和产品精馏塔两塔加压连续精馏方式，而且在产品精馏塔顶回流管入口处通过稳定剂计量罐和稳定剂计量泵连续计量加入稳定剂，确保产品精制过程产品不易变质，质量稳定。使用本实用新型连续生产2-溴-3,3,3-三氟丙烯的过程，包括步骤如下：(1)采用加成反应产物1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷为反应循环溶剂，由加成反应循环泵循环形成喷射反应回路，溴素通过氮气加压由溴素计量罐导出，三氟丙烯由三氟丙烯计量罐加热汽化后导出，溴素与三氟丙烯通过文丘里喷射器高速混合分散进入加成反应器，通过内置光源催化进行加成反应，通过加成反应循环泵进行物料反复循环，形成喷射回路反应，并连续将部分加成产物1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷输出至消去反应系统；(2)将碱液通过液碱计量泵由液碱计量罐泵出，与1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷经由静态混合器混合后，连续进入消去反应器，采用蒸汽加热进行消去反应，得到的消去产物进入闪蒸釜进行粗分离；(3)闪蒸釜闪蒸出低沸点的三氟丙烯及2-溴-3,3,3-三氟丙烯经闪蒸釜冷凝器冷凝后，进入原料回收塔精馏，闪蒸釜底物料经闪蒸釜底冷却器降温进入相分离器静置分层，上层水相进溴化钠溶液罐去蒸发浓缩处理，得到副产物溴化钠，下层有机相经有机相计量泵泵回消去反应系统反应套用；(4)原料回收塔采用蒸汽加热加压连续精馏，塔顶气相三氟丙烯返回至加成反应系统反应套用，塔底物料连续进入产品精馏塔中部，产品精馏塔采用蒸汽加热加压连续精馏，塔顶连续采出产品2-溴-3,3,3-三氟丙烯进产品接收罐，产品精馏塔底物料经釜底计量泵连续泵回消去反应系统套用。根据本实用新型，优选的，步骤(1)中控制加成反应的温度为40～50℃，加成反应的压力0～0.1mpa，进一步优选0.02～0.05mpa；优选的，加成反应溶剂为三氟丙烯与溴素的加成产物1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷。根据本实用新型，优选的，步骤(1)中所述的三氟丙烯与溴素摩尔比为1：0.5～0.9，进一步优选1:0.72～0.75。三氟丙烯过量，确保溴素反应完全，提高溴素利用率。根据本实用新型，优选的，步骤(2)中所述的碱液为20wt％氢氧化钠水溶液；优选的，所述的消去反应的压力0.1～0.6mpa，优选0.2～0.3mpa；消去反应的反应温度70～80℃。根据本实用新型，优选的，消去反应过程中氢氧化钠与1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷的摩尔比为1:1.1～1.2。1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷过量，确保氢氧化钠完全反应生成溴化钠，提高副产物溴化钠的品质。根据本实用新型，优选的，步骤(4)中在产品精馏塔顶回流管入口处，通过稳定剂计量泵将稳定剂计量罐中的稳定剂连续计量加入精馏塔内，提高了产品质量和稳定性。优选的，所述的稳定剂为自由基清除剂类、酸清除剂类、除氧剂类，进一步优选的稳定剂用2-溴-3,3,3-三氟丙烯溶解配成溶液，溶液浓度为100-1000ppm。本实用新型未详尽说明的，均按本领域常规技术处理。本实用新型的有益效果：1、本实用新型的加成反应器采用文丘里喷射回路反应器，相较于传统搅拌反应釜，三氟丙烯与溴素混合更充分，反应速度得到有效提高。同时，加成反应器顶端与文丘里喷射器吸入口之间设置有循环回路管，使得加成反应器与文丘里喷射器之间形成循环回路。这样设置可以使得加成反应器顶部气体吸入到文丘里喷射器中，有利于提高气液混合效率，加快反应速率。加成反应采用喷射回路反应器，以加成产物1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷为溶剂，使溶于流动相中的溴和三氟丙烯反应更完全，提高了反应速度和溴素利用率。以溴素计，产品收率可达到98％以上。2、本实用新型的消去反应采用管式反应器、塔式反应器或列管反应器中的一种或多种组成，并内置扰流构件，增强了氢氧化钠水溶液与1,2—二溴-3,3,3-三氟丙烷的溶液分散混合效果，提高了消去反应速度，明显缩短了生产周期。同时1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷过量，确保氢氧化钠反应完全，有效提高副产物溴化钠的品质。3、本实用新型采用闪蒸的粗分离方式，并结合两塔加压连续精馏的产品精制方法，稳定剂溶液从产品精馏塔顶回流管入口处连续加入，提高了产品质量和稳定性，且对反应原料三氟丙烯进行回收利用，降低了生产成本。4、本实用新型通过上述特定结构及连接关系的生产装置实现了2-溴-3,3,3-三氟丙烯产品的连续化工业生产，具有工艺简单，制备效率高等优点，并且能够实现全流程自动控制，节省人工。附图说明图1为本实用新型连续生产2-溴-3,3,3-三氟丙烯的生产装置示意图。其中：1-溴素计量罐，2-三氟丙烯计量罐，3-加成反应器，4-文丘里喷射器，5-内置光源，6-加成反应循环泵，7-液碱计量罐，8-液碱计量泵，9-静态混合器，10-消去反应器，11-闪蒸釜，12-闪蒸釜冷凝器，13-闪蒸釜底冷却器，14-相分离器，15-有机相计量泵，16-溴化钠溶液罐，17-原料回收塔，18-产品精馏塔，19-产品接收罐，20-釜底计量泵，21-稳定剂计量罐，22-稳定剂计量泵。具体实施方式为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。实施例1一种连续生产2-溴-3,3,3-三氟丙烯的装置，该装置包括加成反应系统、消去反应系统、粗分离系统及精馏提纯系统；所述的加成反应系统包括加成反应器3、文丘里喷射器4、内置光源5、加成反应循环泵6，所述的文丘里喷射器4设置在加成反应器3的上端，所述的内置光源5设置在加成反应器3内；加成反应器3下端出料口通过加成反应循环泵6与文丘里喷射器4进口连通，形成喷射循环反应回路；所述的消去反应系统包括静态混合器9、消去反应器10，静态混合器9进料口与处于加成反应循环泵6和文丘里喷射器4进口之间的管道连通，静态混合器9出料口与消去反应器10进料口连通；所述的粗分离系统包括闪蒸釜11、闪蒸釜冷凝器12、闪蒸釜底冷却器13、相分离器14、有机相计量泵15，消去反应器10出料口与闪蒸釜11进料口连通，闪蒸釜11顶部与闪蒸釜冷凝器12连通，闪蒸釜11底部通过闪蒸釜底冷却器13与相分离器14中部进料口连通，相分离器14底部出料口通过有机相计量泵15与静态混合器9进料口连通；所述的精馏提纯系统包括原料回收塔17、产品精馏塔18、釜底计量泵20，闪蒸釜冷凝器12与原料回收塔17中部进料口连通，原料回收塔17塔顶部气相采出口与文丘里喷射器4吸入口连通，原料回收塔17塔底部液相采出口与产品精馏塔18塔中部进料口连通，产品精馏塔18塔底部液相采出口经釜底计量泵20与静态混合器9进料口的管道连通。本实施例中，所述的加成反应器3内部设置的内置光源5数量为2个，所述的内置光源5的功率在2000w；所述的内置光源5所发光线的波长范围为200nm～700nm。文丘里喷射器4设置在加成反应器3的上端，构成了文丘里喷射反应器。所述的加成反应器3外侧设置有加热或冷却夹套。可通入加热蒸汽或冷却循环水对加成反应器3进行加热或降温。所述的消去反应器10由一个列管反应器组成，壳程采用蒸汽加热，列管内置扰流构件。实施例2如实施例1所述，不同的是：所述的加成反应系统还包括溴素计量罐1、三氟丙烯计量罐2，溴素计量罐1、三氟丙烯计量罐2分别与文丘里喷射器4吸入口连通。实施例3如实施例2所述，不同的是：所述的消去反应系统还包括液碱计量罐7、液碱计量泵8，液碱计量罐7通过液碱计量泵8与静态混合器9进料口连通。实施例4如实施例3所述，不同的是：所述的粗分离系统还包括溴化钠溶液罐16，相分离器14顶部出料口与溴化钠溶液罐16连通。实施例5如实施例4所述，不同的是：所述的精馏提纯系统还包括产品接收罐19、稳定剂计量罐21、稳定剂计量泵22，稳定剂计量罐21通过稳定剂计量泵22与产品精馏塔18塔顶回流管连通，产品精馏塔18塔顶液相采出口与产品接收罐19连通。实施例6如实施例5所述的一种连续生产2-溴-3,3,3-三氟丙烯的装置，不同的是：所述的消去反应器10由一个塔式反应器组成，并内置扰流构件。所述的加成反应器3内部设置的内置光源5数量为3个，所述的内置光源5的功率在2000w。实施例7如实施例5所述的一种连续的2-溴-3,3,3-三氟丙烯的生产装置，不同的是：所述的消去反应器10由管式反应器组成，并内置扰流构件。所述的加成反应器3内部设置的内置光源5数量为6个，所述的内置光源5的功率在1500w。实施例8如实施例5所述的一种连续的2-溴-3,3,3-三氟丙烯的生产装置，不同的是：所述的加成反应器3顶端与文丘里喷射器4吸入口之间设置有循环回路管，使得加成反应器3与文丘里喷射器4之间形成另一循环回路。这样设置可以使得加成反应器3顶部气体吸入到文丘里喷射器4中，有利于提高气液混合效率，加快反应速率。对比例1如实施例1所述，不同的是：加成反应器3及消去反应器10均采用传统搅拌反应釜，间歇反应。后处理采用普通粗蒸釜粗蒸及间歇式精馏塔精馏提纯。试验例利用实施例6和对比例1的生产装置制备2-溴-3,3,3-三氟丙烯，包括步骤如下：(1)采用溴素和三氟丙烯的加成反应产物1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷为反应循环溶剂，由加成反应循环泵6循环形成喷射反应回路，溴素通过氮气加压由溴素计量罐1导出，三氟丙烯由三氟丙烯计量罐2加热汽化后导出，三氟丙烯与溴素按摩尔比1:0.72～0.75，通过文丘里喷射器4混合后，进入加成反应器3，加成反应器3夹套通蒸汽加热至40～50℃，反应压力控制在0.02～0.05mpa，通过内置的两个功率2000w，波长范围为200nm～700nm的内置光源5催化，进行加成反应，以加成产物1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷作为反应溶剂，通过加成反应循环泵6进行物料循环，形成回路反应，并连续将部分加成产物1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷输出至消去反应工段；(2)20wt％氢氧化钠水溶液由液碱计量罐7经液碱计量泵8连续泵出，与1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷按摩尔比1:1.1～1.2，经由静态混合器9混合后，连续进入消去反应器10，进行消去反应，反应压力控制在0.2～0.3mpa，反应温度70～80℃，得到的消去产物进入闪蒸釜11；(3)粗分离系统采用闪蒸的连续分离方式，闪蒸釜11闪蒸出低沸点的三氟丙烯及2-溴-3,3,3-三氟丙烯经闪蒸釜冷凝器12冷凝后，到原料回收塔17加压连续精馏，闪蒸釜底物由釜底放出经闪蒸釜底冷却器13降温后，进入相分离器14静置分层，上层水相进溴化钠溶液罐16去蒸发浓缩处理，得到副产物溴化钠，下层有机相经有机相计量泵15连续泵回至消去反应系统反应套用；(4)精馏提纯系统采用二塔连续加压精馏装置，原料回收塔17采用蒸汽加热，加压连续精馏，塔顶采出气相三氟丙烯返回至加成反应系统套用，塔底物料进入产品精馏塔18，产品精馏塔18采用蒸汽加热，加压连续精馏，塔顶连续采出液体产品2-溴-3,3,3-三氟丙烯进产品接收罐19，产品精馏塔19釜底物料经釜底计量泵20连续泵回消去反应系统套用，在产品精馏塔18塔顶回流管入口处，通过稳定剂计量泵22将稳定剂计量罐21中的稳定剂连续计量加入精馏塔内，提高了产品质量和稳定性。所述的稳定剂用2-溴-3,3,3-三氟丙烯溶解配成溶液，溶液浓度为100-1000ppm。分别测试产品2-溴-3,3,3-三氟丙烯的反应收率、酸值及副产物溴化钠纯度，结果如表1所示。表1编号/项目收率％酸值ppm溴化钠含量％实施例698.3％≤298.8％对比例190.2％1078.5％由表1可知，采用本实用新型连续生产2-溴-3,3,3-三氟丙烯的装置，2-溴-3,3,3-三氟丙烯的反应收率明显提高，产品酸值小、质量稳定性好，副产物溴化钠纯度大幅度提高。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型保护范围并不局限于此。任何本实用新型所属
技术领域：
内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。当前第1页12