一种提纯七氟异丁腈的方法与流程

本发明涉及七氟异丁腈的提纯方法。
背景技术：
：七氟异丁腈是一类新型环保的绝缘气体材料，具有低沸点，高挥发性，电绝缘特性优异及环保性能好等特点，可做为电气设备绝缘体的电介质组合物。七氟异丁腈的温室效应指数(gwp)仅2210，远低于六氟化硫(gwp＝23500)，可用于替代传统六氟化硫绝缘气体，极大减少大气温室效应问题。七氟异丁腈已受到全球电气行业的广泛关注并开始得到应用。us2015/0083979a1公开了以电解氟化法制备工艺：以异丁酸酐为起始原料，与氟化氢在电化学反应器中经过电解氟化制备得到七氟异丁酰氟，经过精馏分离纯化后，与甲醇进行酯化反应得到七氟异丁酸甲酯，再制备七氟异丁腈。该方法的关键步骤在于电解氟化制备七氟异丁酰氟，不可避免产生一定量的异构化副产物七氟正丁酰氟，从而在七氟异丁腈中引入异构体七氟正丁腈、七氟乙腈、七氟丙腈等杂质。cn108395382a、cn108424375a、cn108863847a等专利文献报道了以六氟丙烯为原料进行酰化加成制备七氟异丁腈的工艺，制备过程中同样会引入少量的六氟丙烯、异构体七氟正丁腈等杂质。七氟正丁腈与七氟异丁腈沸点接近、性质相似，分离难度较大且4小时吸入50％致死浓度(lc-50)为七氟异丁腈的2.5倍，毒性较大，此外七氟异丁腈制备过程中引入的氮气、氧气、二氧化碳、六氟丙烯、水份等杂质的存在对电气绝缘和安全使用有着重要影响。七氟异丁腈中上述杂质的去除方法未见报道。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种提纯七氟异丁腈的方法。为达上述目的，本发明的技术方案是：一种提纯七氟异丁腈的方法，将七氟异丁腈粗气经吸附、精馏、深度吸附后得到七氟异丁腈产品，包括以下步骤：(1)将七氟异丁腈粗气通入一级吸附柱，除去水及部分有机杂质。(2)吸附后的七氟异丁腈进入到除轻精馏塔进行连续精馏除去轻组分杂质，除轻之后气体进入除重精馏塔除去重组分杂质。除轻精馏塔塔顶除去的是氮气、氧气、二氧化碳、六氟丙烯、c1-c3低氟化物等杂质；除重精馏塔除去的是大部分异构体七氟正丁腈、三氟乙酸甲酯等重组分。(3)除重后的七氟异丁腈气体经过二级吸附柱，深度吸附去除余量异构体七氟正丁腈，收集七氟异丁腈产品。本发明所述七氟异丁腈粗气中七氟异丁腈体积含量一般不低于80％，最好在90％以上，其中杂质主要是：(a)o2、n2、co2、全氟乙腈、全氟丙腈、六氟丙烯等轻组分；(b)七氟正丁腈、三氟乙酸甲酯等重组分；(c)h2o。所述步骤(1)中一级吸附柱中吸附剂为优选硅胶、活性氧化铝、a型分子筛，优选为3a型分子筛。所述步骤(1)中吸附工艺条件一般为：温度为40～100℃，优选40～70℃，可保证粗气以连续气流方式进入精馏塔；压力为0.3～0.6mpa，优选为0.4mpa；气体流量为0.1～10kg/h，空速为10～1000h-1，优选为气体流量0.1～2kg/h，空速为10～500h-1。所述步骤(2)中除轻精馏塔，塔压为0.15～0.3mpa，塔釜温度20～30℃，塔顶温度15～25℃。塔顶轻组分进入尾气捕集器，当塔釜中轻组分含量小于0.2％时釜底液相转移至除重精馏塔。所述步骤(2)中除重精馏塔，塔压为0.05～0.15mpa，塔釜温度10～20℃，塔顶温度5～15℃，富含七氟正丁腈、三氟乙酸甲酯等高沸点杂质从釜底排出，分析塔顶重组分含量，当含量＜0.2％，塔顶组分气相进入二级吸附柱。所述步骤(3)中二级吸附柱，其中吸附剂为活性炭、分子筛等。优选为椰壳活性炭、f03分子筛。吸附温度为20～30℃，压力为0～0.15mpa，气体流量为10～1000g/h，空速为10～300h-1，监测二级吸附柱出口中异构体七氟正丁腈的含量小于0.1％时，收集成品。七氟正丁腈低温储罐温度一般为-10～-30℃。本发明方法各过程的气体成分均可通过气相色谱仪进行在线监控分析。本发明提供的方法，可制得纯度大于99.5％(面积百分比含量)的七氟异丁腈产品，水分含量低于10ppmv，异构体其氟正丁腈含量不高于0.05％(面积百分比含量)。本发明提供的方法工艺简单，操作连续，易于实现工业化。附图说明图1是提纯七氟异丁腈的工艺流程图。其中：1.一级吸附柱，2.除轻精馏塔，3.除重精馏塔，4.二级吸附柱，5.低温储罐，6.尾气捕集器具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，但本发明不仅仅局限于以下实施例。以下百分含量均为面积百分比含量。七氟异丁粗气经过气相色谱分析，其中七氟异丁腈纯度为92.2％，氧氮总量为2.7％，二氧化碳含量0.1％，全氟乙腈含量0.3％，全氟丙腈含量0.6％，六氟丙烯含量1.3％，全氟正丁腈含量2.5％，三氟乙酸甲酯0.3％。实施例1将七氟异丁粗气粗气加热至40℃，压力为0.5mpa，气体流量为1kg/h，空速为300h-1，进入一级吸附柱(填料为活性氧化铝)，吸附后的七氟异丁腈气体进入除轻精馏塔，除轻精馏塔内压力为0.21mpa，塔釜温度27.5℃，塔顶温度22.5℃。采样分析塔釜低沸点杂质含量，其中氧氮总含量0.1％，六氟丙烯含量0.04％，其他低沸点杂质均未检出。塔釜采出产物进入除重精馏塔，除重精馏塔内压力为0.12mpa，塔釜温度19.0℃，塔顶温度13.5℃。采样分析塔顶高沸点杂质含量，其中七氟正丁腈含量0.15％，其他高沸点杂质均未检出，塔顶气相采出进入二级吸附柱(吸附剂为椰壳活性炭)，采样分析吸附柱出口七氟正丁腈含量未检出，吸附柱出口采出产物进入低温储罐冷却储存，温度-10℃，完成产品灌装。产品分析结果见表1。实施例2其他同实施例1，七氟异丁粗气粗气压力为0.3mpa，气体流量为2kg/h，空速为500h-1，进入一级吸附柱(填料为硅胶)，吸附后的七氟异丁腈气体进入除轻精馏塔，除轻精馏塔内压力为0.17mpa，塔釜温度25.5℃，塔顶温度21.0℃。采样分析塔釜低沸点杂质含量，其中氧氮总含量0.16％，六氟丙烯含量0.22％，co2含量0.03％，其他低沸点杂质均未检出。塔釜采出产物进入除重塔，除重精馏塔内压力为0.10mpa，塔釜温度17.0℃，塔顶温度12.5℃。采样分析塔顶高沸点杂质含量，其中七氟正丁腈含量0.13％，其他高沸点杂质均未检出，塔顶气相采出进入二级吸附柱(吸附剂为f03分子筛)，采样分析吸附柱出口七氟正丁腈含量0.05％，吸附柱出口采出产物经低温储罐冷却储存，温度-30℃，完成产品灌装。产品分析结果见表1。实施例3其他同实施例1，七氟异丁粗气粗气压力为0.4mpa，气体流量为0.5kg/h，空速为100h-1，进入一级吸附柱(填料为3a分子筛)，吸附后的七氟异丁腈气体进入除轻精馏塔，除轻精馏塔内压力为0.11mpa，塔釜温度20.8℃，塔顶温度18.5℃。采样分析塔釜低沸点杂质含量，其中氧氮总含量0.02％，六氟丙烯含量0.06％，。塔釜采出产物进入除重精馏塔，除重精馏塔内压力为0.08mpa，塔釜温度17.3℃，塔顶温度13.5℃。采样分析塔顶高沸点杂质含量，其中七氟正丁腈含量0.10％，其他高沸点杂质均为检出，塔顶气相采出进入二级吸附柱(吸附剂为椰壳活性炭)，采样分析吸附柱出口七氟正丁腈含量未检出，吸附柱出口采出产物经低温储罐冷却储存，温度-20℃，完成产品灌装。产品分析结果见表1。表1产品检测结果检测项目实施例1实施例2实施例3七氟异丁腈含量/％99.899.699.9氧气+氮气/％0.100.160.02co2/％0.010.03未检出六氟丙烯/％0.040.120.06七氟正丁腈/％未检出0.05未检出h2o/ppmv3.64.23.2当前第1页12