關(guān)于R22精餾提純的工藝設(shè)計(jì)研究

仰建新　鄭超　劇偉良　嚴(yán)麟

摘 要：R22作為聚四氟乙烯合成原料，純度要求極高。在此以Aspen Plus為工具，設(shè)計(jì)提純R22的化工裝置，從而將其純度提升至滿足聚四氟乙烯合成要求。

關(guān)鍵詞： R22；精餾；提純

一、緒論

聚四氟乙烯（Poly tetra fluoroethylene，簡寫為PTFE），號(hào)稱“塑料王”，具有抗酸抗堿、抗各種有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，幾乎不溶于所有的溶劑。同時(shí)，聚四氟乙烯具有耐高溫的特點(diǎn)，它的摩擦系數(shù)極低，所以可作潤滑作用之余，亦成為了易清潔水管內(nèi)層的理想涂料。聚四氟乙烯在氟樹脂行業(yè)占比50%以上，其性能穩(wěn)定，是一種耐高溫、耐老化、抗腐蝕的絕緣高分子材料，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在石油、化工、電子電器、醫(yī)療、機(jī)械等領(lǐng)域，近些年需求呈逐漸擴(kuò)大趨勢(shì)。聚四氟乙烯的供給受原材料供給影響顯著，其中R22作為重要原料，其純度高低直接影響最終聚四氟乙烯的產(chǎn)量。

本公司生產(chǎn)R22原作為制冷劑直接出售，含量最高在9995%，然而一旦作為聚四氟乙烯合成原料，其含量相對(duì)偏低，無法產(chǎn)出預(yù)期的產(chǎn)品。對(duì)此，需要通過精餾等手段對(duì)R22進(jìn)一步提純，使其含量達(dá)到99.98%，從而滿足聚四氟乙烯生產(chǎn)要求。

二、工藝設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

（二）相平衡關(guān)系分析

各組分的常壓沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如上所示，其中O2、R23、R32沸點(diǎn)皆低于R22，并且從氣液平衡關(guān)系上也表現(xiàn)為輕組分。R12沸點(diǎn)雖然高于R22，但是它和R12在1.0MPaG（操作條件）下會(huì)形成共沸物，對(duì)應(yīng)氣液平衡關(guān)系如下：

由上圖可知，R22和R12形成了共沸物，在R22的高濃區(qū)（操作條件下）R12傾向于向塔頂富集，但此時(shí)相對(duì)揮發(fā)度很小，富集效應(yīng)也極有限。

根據(jù)以上分析，對(duì)粗品進(jìn)行精餾時(shí)O2、R23、R32將向塔頂富集，R22則向塔底富集，R12和R22的分離則不明顯，總體來講此時(shí)R21和R12基本不可分離，故產(chǎn)品達(dá)不到R12小于50ppm的要求。

（三）回收工藝流程

根據(jù)上述分析，建議采用工藝流程如下：

粗品連續(xù)進(jìn)入精餾塔，精餾塔冷凝器尾部排出少量尾氣帶出輕組分（預(yù)留液相采出管線作為備用），塔底得到含輕組分較少的R22精制品。

（四）物料平衡

根據(jù)上述流程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬計(jì)算，得到物料平衡如下：

（五）換熱器熱量衡算

根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果，再沸器和冷凝器計(jì)算結(jié)果如下：

三、結(jié)論

通過Aspen Plus的模擬運(yùn)算，我們發(fā)現(xiàn)根據(jù)上述參數(shù)，采取精餾的方式可以得到滿足聚四氟乙烯合成要求的R22。之后在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的生產(chǎn)裝置提存出的R22，很好契合模擬運(yùn)算結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]“塑料王”聚四氟乙烯2018市場(chǎng)解析.