1.本发明涉及一种高纯度的二氟甲烷的制备方法及其制备装置。
背景技术：
2.目前的二氟甲烷（r32）是一种热力学性能良好的第二代消耗臭氧层物质（ods）理想替代品。r32的臭氧层破坏潜能（odp）为0，全球变暖潜能值（gwp）很低，只有650，大气寿命也只有6年，r32与其他组份形成的共沸物、近共沸混合物（如r407c、r410a等）被看作是最具潜力的r22的替代品。目前r32生产工艺大多数是采用液相氟化法，这种方法以及采用的设备制备的反应混合气中除主反应生成的hcl和r32外，还有副反应生成的r31、r23、h2o、不凝性气体等，以及夹带的少量原料r30和hf，这些副产物不但影响了二氟甲烷制备的纯度，导致二氟甲烷制备的纯度大大降低，影响制备，而且目前也没有能够处理和回收该副产物的设备和方法，导致很大的浪费。
技术实现要素：
3.本发明提供了一种高纯度的二氟甲烷的制备方法及其制备装置，它可以有效地处理二氟甲烷粗品中的副产物，将副产物回收再利用，从而以获取高纯度的二氟甲烷。
4.本发明采用了以下技术方案：一种高纯度的二氟甲烷的制备方法，它包括以下步骤：步骤一，将氟化反应器内的二氟甲烷反应粗品气输送到反应回流塔内，二氟甲烷反应粗品气中含有二氟甲烷、hcl、hf和一氟一氯甲烷，反应回流塔内部的二氟甲烷反应粗品气中含有的氟化氢、ch2cl2和塔顶回流的液体逆流接触后，做为重组分的一部分通过回流口ⅰ和回流口ⅱ返回至氟化反应器继续反应，其余的二氟甲烷反应粗品气经过反应回流塔内的冷凝器ⅰ冷凝后经过减压以后进入缓冲罐ⅰ，反应回流塔压力控制在1.0-1.4mpa，塔顶温度控制20-40℃之间，反应回流塔内的冷凝器顶温控制-5-5℃之间；步骤二，从缓冲罐ⅰ流出的反应粗品气依次经过一级降膜吸收器、二级降膜吸收器和尾气吸收塔的吸收处理，在吸收处理的过程中需要通入工艺水或10-12%稀酸逆流接触吸收反应粗品气中的酸性物质，酸性物质为hcl、hf和cl2，一级降膜吸收器底部通过盐酸排放管排出31%的盐酸，再经盐酸冷却器冷却送至盐酸储藏槽，尾气吸收塔顶部出口出来的粗品气，再经水洗塔和碱洗塔进一步洗涤二氟甲烷粗品气中含有的酸性物质hcl、hf和cl2，由碱洗塔塔顶出来的二氟甲烷粗品气送至缓冲罐ⅱ进行稳压；步骤三，二氟甲烷粗品气由缓冲罐ⅱ进入氟压机压缩后通过中间冷凝器ⅱ和尾气冷凝器ⅲ进行冷凝，冷凝后的液体贮存于中间槽，尾气冷凝器ⅲ内产生的尾气通过顶部的尾气排放后输送至废气焚烧炉进行焚烧处理，中间槽内冷凝后的液体通过中间槽的出料泵由dcs系统调节后控制一定的流量连续向脱气塔进料；步骤四，脱气塔的塔顶经过冷凝器ⅳ冷凝后的低沸物经手动调节阀调节后通过回流管和回流口ⅲ进入缓冲罐ⅱ内，脱气塔压力控制在1.2-1.7mpa，脱气塔塔顶温度控制15-40℃，回流比控制在50-100之间，脱气塔塔釜ⅰ内的合格料由dcs系统液位自控调节装置连续向精馏塔进料，进入到精馏塔内部的合格料中二氟甲烷经过冷凝器
ⅴ
的处理后经过成品出口输出后贮存至成品计
量槽内，经过经硅胶干燥器或分子筛干燥器干燥后去干燥缓冲罐内贮存，最后通过产品输送泵输送至二氟甲烷贮槽内存放，精馏塔的压力控制在1.1-1.6mpa，精馏塔塔顶的温度控制15-30℃，回流比控制在3-5之间，到精馏塔塔釜ⅱ内的塔釜液体经过进料槽去回收塔，在回收塔回收的塔釜液体中产生的少量二氟甲烷经过塔顶的排放口返回缓冲罐ⅱ内，回收塔回收的塔釜液体排出回收塔后依次经过冷凝器ⅵ的冷凝以及冷冻脱水器的冷冻脱水后，通过气体输送泵将一氟一氯甲烷气体返回至氟化反应器继续参与反应。
5.本发明还提供了一种高纯度的二氟甲烷的制备装置，它包括氟化反应器、反应回流塔、缓冲罐ⅰ、多级盐酸吸收装置、水洗塔、碱洗塔、缓冲罐ⅱ、氟压机、中间冷凝器ⅱ、尾气冷凝器ⅲ、中间槽、脱气塔、精馏塔和回收塔，氟化反应器上部的物料出口ⅰ与反应回流塔侧面的物料进口ⅱ相连通，反应回流塔下部的回流口ⅰ与氟化反应器底部的回流口ⅱ相连通，在反应回流塔内腔的顶部设有冷凝器ⅰ，冷凝器ⅰ的出口与反应回流塔顶部的物料出口ⅱ相对应，反应回流塔顶部的物料出口ⅱ依次经过缓冲罐ⅰ和多级盐酸吸收装置与水洗塔侧面的物料进口ⅲ相连通，水洗塔的物料出口ⅲ与碱洗塔侧面的物料进口ⅳ相连通，碱洗塔塔顶的物料出口ⅳ与缓冲罐ⅱ顶部的进口相连通，缓冲罐ⅱ侧面的出口与氟压机的物料进口
ⅴ
相连通，氟压机的物料出口
ⅴ
依次经过中间冷凝器ⅱ和尾气冷凝器ⅲ后与中间槽的物料进口
ⅸ
相连通，在中间槽内安装有出料泵，出料泵安装在中间槽的物料进口
ⅸ
处，出料泵的进口位于中间槽内，出料泵的出口与中间槽的物料出口
ⅸ
相对应连通，中间槽的出口与脱气塔侧面的物料进口ⅵ相连通，在脱气塔的顶部设有排放口ⅰ，在脱气塔内腔的上部设有冷凝器ⅳ，脱气塔内腔的中部和下部设置为塔釜ⅰ，冷凝器ⅳ位于排放口ⅰ处，在排放口ⅰ处设有手动调节阀，排放口ⅰ通过回流管与缓冲罐ⅱ的回流口ⅲ相连通，塔釜ⅰ侧面设有的物料出口ⅳ与精馏塔侧面的物料进口ⅶ相连通，精馏塔的上部设有冷凝器
ⅴ
，在精馏塔的中部和下部设置为塔釜ⅱ，精馏塔的顶部设有成品出口，冷凝器
ⅴ
的出口与成品出口相对应，精馏塔顶部的成品出口通过输送管路与成品计量槽的进口相连通，成品计量槽的出口依次经过干燥装置与干燥缓冲罐的进口相连通，干燥缓冲罐的出口与产品输送泵的进口相连通，产品输送泵的出口与二氟甲烷贮槽的进口相连通，塔釜ⅱ侧面设有的物料出口ⅶ通过进料槽与回收塔的物料进口
ⅷ
相连通，回收塔顶部设有的排放口ⅱ与缓冲罐ⅱ相连通，回收塔侧面设有的物料出口
ⅷ
依次经过冷凝器ⅵ和冷冻脱水器与气体输送泵的进口相连通，气体输送泵的出口与氟化反应器的物料进口ⅰ相连通。
6.所述的多级盐酸吸收装置主要包括一级降膜吸收器、二级降膜吸收器和尾气吸收塔，缓冲罐ⅰ的输出口依次与一级降膜吸收器、二级降膜吸收器和尾气吸收塔连接，尾气吸收塔顶部的出口与水洗塔侧面的物料进口ⅲ相连通，在一级降膜吸收器的底部设有盐酸排放管，盐酸排放管的顶部与一级降膜吸收器的底部相连通，盐酸排放管的底部通过盐酸冷却器与盐酸储藏槽连通，一级降膜吸收器和二级降膜吸收器都设置为石墨吸收器。
7.所述的缓冲罐ⅰ和缓冲罐ⅱ设置为一级入口缓冲罐。所述尾气冷凝器ⅲ的顶部设有废气焚烧炉，废气焚烧炉的进口与尾气冷凝器ⅲ顶部的尾气排放口相连通。所述的出料泵设置为带有dcs调节的出料泵。所述的进料槽与精馏塔的物料进口ⅶ之间设有dcs系统液位自控调节器。所述的干燥装置设置为分子筛干燥器、硅胶干燥器或氯化钙干燥器。所述的碱洗塔的侧面连接有废液水处理器。
8.本发明具有以下有益效果：采用了以上技术方案后，本发明制备的二氟甲烷反应
的副产物得到回收利用；而且在制备的过程中可以降低了原料消耗，减少了二氟甲烷损失，二氟甲烷的纯度能达到99.999%，水份含量低于5ppm；最终得到了高纯度的二氟甲烷。本发明采用氟化反应器、反应回流塔、缓冲罐ⅰ、多级盐酸吸收装置、水洗塔、碱洗塔、缓冲罐ⅱ、氟压机、中间冷凝器ⅱ、尾气冷凝器ⅲ、中间槽、脱气塔、精馏塔和回收塔，这样可以分步处理二氟甲烷粗品中的副产物，从而有效地处理二氟甲烷粗品中的副产物，将副产物回收再利用，从而以获取高纯度的二氟甲烷。
附图说明
9.图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
10.在图1中，本发明提供了一种高纯度的二氟甲烷的制备装置，它包括氟化反应器1、反应回流塔2、缓冲罐ⅰ3、多级盐酸吸收装置、水洗塔20、碱洗塔5、缓冲罐ⅱ6、氟压机7、中间冷凝器ⅱ8、尾气冷凝器ⅲ9、中间槽10、脱气塔11、精馏塔12和回收塔13，氟化反应器1上部的物料出口ⅰ14与反应回流塔2侧面的物料进口ⅱ15相连通，反应回流塔2下部的回流口ⅰ16与氟化反应器1底部的回流口ⅱ17相连通，在反应回流塔2内腔的顶部设有冷凝器ⅰ18，冷凝器ⅰ18的出口与反应回流塔2顶部的物料出口ⅱ19相对应，反应回流塔2顶部的物料出口ⅱ19依次经过缓冲罐ⅰ3和多级盐酸吸收装置与水洗塔20侧面的物料进口ⅲ21相连通，水洗塔20的物料出口ⅲ22与碱洗塔5侧面的物料进口ⅳ23相连通，碱洗塔5塔顶的物料出口ⅳ24与缓冲罐ⅱ6顶部的进口相连通，缓冲罐ⅱ6侧面的出口与氟压机7的物料进口
ⅴ
25相连通，氟压机7的物料出口
ⅴ
26依次经过中间冷凝器ⅱ8和尾气冷凝器ⅲ9后与中间槽10的物料进口
ⅸ
27相连通，在中间槽10内安装有出料泵28，出料泵28安装在中间槽10的物料进口
ⅸ
27处，出料泵28的进口位于中间槽10内，出料泵28的出口与中间槽的物料出口
ⅸ
29相对应连通，中间槽10的出口与脱气塔11侧面的物料进口ⅵ30相连通，在脱气塔11的顶部设有排放口ⅰ31，在脱气塔11内腔的上部设有冷凝器ⅳ32，脱气塔11内腔的中部和下部设置为塔釜ⅰ33，冷凝器ⅳ32位于排放口ⅰ31处，在排放口ⅰ31处设有手动调节阀34，排放口ⅰ31通过回流管与缓冲罐ⅱ6的回流口ⅲ35相连通，塔釜ⅰ33侧面设有的物料出口ⅳ36与精馏塔12侧面的物料进口ⅶ37相连通，精馏塔12的上部设有冷凝器
ⅴ
38，在精馏塔12的中部和下部设置为塔釜ⅱ39，精馏塔12的顶部设有成品出口40，冷凝器
ⅴ
38的出口与成品出口40相对应，精馏塔12顶部的成品出口40通过输送管路与成品计量槽41的进口相连通，成品计量槽41的出口依次经过干燥装置42与干燥缓冲罐43的进口相连通，干燥缓冲罐43的出口与产品输送泵44的进口相连通，产品输送泵44的出口与二氟甲烷贮槽45的进口相连通，塔釜ⅱ39侧面设有的物料出口ⅶ46通过进料槽61与回收塔13的物料进口
ⅷ
47相连通，回收塔13顶部设有的排放口ⅱ48与缓冲罐ⅱ6相连通，回收塔13侧面设有的物料出口
ⅷ
49依次经过冷凝器ⅵ50和冷冻脱水器51与气体输送泵52的进口相连通，气体输送泵52的出口与氟化反应器1的物料进口ⅰ53相连通，所述的多级盐酸吸收装置主要包括一级降膜吸收器54、二级降膜吸收器55和尾气吸收塔56，缓冲罐ⅰ3的输出口依次与一级降膜吸收器54、二级降膜吸收器55和尾气吸收塔56连接，尾气吸收塔56顶部的出口与水洗塔20侧面的物料进口ⅲ21相连通，在一级降膜吸收器54的底部设有盐酸排放管57，盐酸排放管57的顶部与一级降膜吸收器54的底部相连
通，盐酸排放管57的底部通过盐酸冷却器58与盐酸储藏槽59连通，一级降膜吸收器54和二级降膜吸收器55都设置为石墨吸收器，所述的缓冲罐ⅰ3和缓冲罐ⅱ6设置为一级入口缓冲罐，所述尾气冷凝器ⅲ9的顶部设有废气焚烧炉60，废气焚烧炉60的进口与尾气冷凝器ⅲ9顶部的尾气排放口62相连通，所述的出料泵28设置为带有dcs调节的出料泵，所述的进料槽61与精馏塔12的物料进口ⅶ37之间设有dcs系统液位自控调节器4，所述的干燥装置42设置为分子筛干燥器、硅胶干燥器或氯化钙干燥器，本实施例如果采用为分子筛干燥器，其中分子筛干燥器可使用4a
°
分子筛、5a
°
分子筛或制冷剂脱水专用分子筛；本实施例如果采用为硅胶干燥器，硅胶干燥器的硅胶使用粗孔硅胶或微孔硅胶，粗孔硅胶的目数为50-150目，微孔硅胶的目数为10-30目，所述的碱洗塔5的侧面连接有废液水处理器63。
11.本发明还公开一种高纯度的二氟甲烷的制备方法，它包括以下步骤：步骤一，将氟化反应器1内的二氟甲烷反应粗品气输送到反应回流塔2内，二氟甲烷反应粗品气中含有二氟甲烷、hcl、hf和一氟一氯甲烷，反应回流塔2内部的二氟甲烷反应粗品气中含有的氟化氢、ch2cl2和塔顶回流的液体逆流接触后，做为重组分的一部分通过回流口ⅰ16和回流口ⅱ17返回至氟化反应器1继续反应，其余的二氟甲烷反应粗品气经过反应回流塔2内的冷凝器ⅰ18冷凝后经过减压以后进入缓冲罐ⅰ3，反应回流塔2压力控制在1.0-1.4mpa，塔顶温度控制20-40℃之间，反应回流塔2内的冷凝器顶温控制-5-5℃之间；步骤二，从缓冲罐ⅰ3流出的反应粗品气依次经过一级降膜吸收器54、二级降膜吸收器55和尾气吸收塔56的吸收处理，在吸收处理的过程中需要通入工艺水或10-12%稀酸逆流接触吸收反应粗品气中的酸性物质，酸性物质为hcl、hf和cl2，一级降膜吸收器54底部通过盐酸排放管57排出31%的盐酸，再经盐酸冷却器58冷却送至盐酸储藏槽59，尾气吸收塔56顶部出口出来的粗品气，再经水洗塔4和碱洗塔5进一步洗涤二氟甲烷粗品气中含有的酸性物质hcl、hf和cl2，由碱洗塔5塔顶出来的二氟甲烷粗品气送至缓冲罐ⅱ6进行稳压；步骤三，二氟甲烷粗品气由缓冲罐ⅱ6进入氟压机7压缩后通过中间冷凝器ⅱ8和尾气冷凝器ⅲ9进行冷凝，冷凝后的液体贮存于中间槽10，尾气冷凝器ⅲ9内产生的尾气通过顶部的尾气排放后输送至废气焚烧炉60进行焚烧处理，中间槽10内冷凝后的液体通过中间槽10的出料泵28由dcs系统调节后控制一定的流量连续向脱气塔11进料；步骤四，脱气塔11的塔顶经过冷凝器ⅳ32冷凝后的低沸物经手动调节阀34调节后通过回流管和回流口ⅲ35进入缓冲罐ⅱ6内，脱气塔11压力控制在1.2-1.7mpa，脱气塔11塔顶温度控制15-40℃，回流比控制在50-100之间，脱气塔塔釜ⅰ33内的合格料由dcs系统液位自控调节装置连续向精馏塔12进料，进入到精馏塔12内部的合格料中二氟甲烷经过冷凝器
ⅴ
38的处理后经过成品出口输出后贮存至成品计量槽41内，经过经硅胶干燥器或分子筛干燥器干燥后去干燥缓冲罐43内贮存，最后通过产品输送泵44输送至二氟甲烷贮槽45内存放，精馏塔12的压力控制在1.1-1.6mpa，精馏塔12塔顶的温度控制15-30℃，回流比控制在3-5之间，到精馏塔12塔釜ⅱ39内的塔釜液体经过进料槽61去回收塔13，在回收塔13回收的塔釜液体中产生的少量二氟甲烷经过塔顶的排放口返回缓冲罐ⅱ6内，回收塔13回收的塔釜液体排出回收塔后依次经过冷凝器ⅵ50的冷凝以及冷冻脱水器51的冷冻脱水后，通过气体输送泵52将一氟一氯甲烷气体返回至氟化反应器1继续参与反应。
12.产品过程控制和成品检测由气相色谱分析得到，成品二氟甲烷分析结果如表如示：表-产品质量分析结果：