有機氟化工中的特種分離技術及其效果分析

王珂

【摘 要】作為氟化工的重要部分，有機氟化工對于我國化工工業的發展有著重要的意義，其涉及內容涵蓋氟農藥、氟醫藥及氟燃料等，發展前景巨大，但市場會因為副產物的出現影響其效用。本文中通過綜述調研，分類說明常見的幾種有機氟化工特種分離技術，并通過相關實例探究其應用效果，希望對有機氟化工產業的發展有所裨益。

【關鍵詞】有機氟化工；特種分離技術；效果分析

近年來，我國對于化工產業的研究從未懈怠，已經研發出含氟醫藥氣霧劑拋射劑、含氟電子化學品等產品，為民生發展和產業進步做出了貢獻，隨之產生的是產品純度問題對研究進度的制約越來越大，亟須解決高純氟烴的制備問題，研究者提出可以將特種分離技術運用到分離中，取得更好的效果。常見的分離技術分為物理法與化學法兩大類，前者包括物理吸附、精餾及膜分離等，后者包括化學氧化、化學吸收及吸附等，下面將對其進行分類介紹。

一、吸附法

（一）吸附法的概念

吸附，從定義上說是指流體接觸多孔固體，流體中某個或多個組分積蓄從固體表面吸出，在HCFCs和HFCs的精制工藝中非常常見[1]，包括物理吸附和化學吸附，前者是指通過分子間引力作用，使吸附劑與吸附質間產生吸附，整個過程都不會出現性質改變的情況，但吸附力和持續時間有限，以活性炭吸附氣體為例，會因高溫而還原；后者是指吸附過程中因化學反應而生成化學鍵，物質性質產生了變化，吸附力較大。

（二）吸附法的應用實例

通過分子篩可以講一些烯烴進行分離，對于物理吸附法的運用有研究者發現可借助分子篩AW500去除飽和氟烴中的1-氯-2，2-二氟乙烯和1-氯-2-氟乙烯，還可采用γ活性氧化鋁作為吸附劑，在一定的工藝條件下達到良好的吸附效果；運用化學吸附法的實例有：當使用Ag X分子篩作為吸附劑吸附R123中不飽和烯烴雜質時發現效果頗好，吸附產品中R1326含量控制在1.9×10-5，可再通過添加活性 Al2O3得到復合吸附劑的方式增加吸附效果[2]。

二、萃取精餾

（一）萃取精餾法的概念

物質分餾工藝中會出現共沸混合物，即氣液相和沸點固定的混合物，其沸點被稱為共沸點。萃取精餾技術流程為：將原料液添加至第三組分中，改變不同組分的相對揮發度，與各組分形成共沸液的萃取劑沸點最高，回收過程簡單，因此可用于各組分揮發度差別極小的溶液中，是一種特種分離技術，其流程圖如下圖1所示。

（二）萃取精餾法的應用實例

研究者發現在純化三氟二氯乙烷萃取精餾方法可將其中的雜質物質，如六氟氯丁烯有效清除，將其含量控制在1×10-6以下，其萃取劑要求沸點在55-160 ℃范圍內[3]，可以是醇類、

酯類或者是混配物，在試驗中發現丁酮、環己酮等非常適用于此工藝中，但是整個工藝需要較長的操作時間，消耗較高，回收分離劑時也需要蒸餾操作。

三、變壓精餾

（一）變壓精餾法的概念

變壓精餾法可有效分離二元共沸液體混合物，其基礎在于壓力變化，會對共沸物組成變化造成影響，相對于其他公益來說，操作較為簡單，耗能少，分離效果佳，其步驟包括：首先，進行第一次精餾后可在頂部取得組分1，此部分所占比例較大，在底部取得組分2，此部分經過濃縮；其次將上步中得到的組分1結果壓力不同的另一個精餾過程，去除其中的組分2，與底部得到濃度較高的組分1。

（二）變壓精餾法的應用實例

五氯丙烷現階段在工業中得到了大量應用，可用于制冷劑、清洗劑及發泡劑等，滿足性能的同時不會產生較大的污染問題，但是在氟化形成過程中，難以避免與HF形成二元共沸物，分離較為不易，而使用變壓精餾法可明顯改變兩種物質的共沸組成，通過改變壓力進行分離，分離工藝簡單，所需成本低、時間快，無需進行回收萃取劑操作。

四、亞沸精餾

（一）亞沸精餾法的概念

高精度晶片生產是非常精細的，會因為微量雜質而對產品性能造成非常大的影響，甚至在普通純度試劑中含有雜質也會產生嚴重影響，如堿金屬雜質出現在氧化膜中，會使得耐絕緣電壓受到影響，很容易造成化學故障，因此需要亞沸精餾技術得到超凈高純試劑，去掉液體中存在的金屬離子及固體中微粒，在分離中需要將溫度控制在被提純液體沸點以下，5-20℃的范圍內為最佳，將液體轉變為蒸汽分子，存在于氣相空間，通過冷凝管壁轉化為液體，此項工藝后其中的金屬離子含量會控制在1×10-10。

（二）亞沸精餾法的應用實例

在清潔集成電路時，常常將1，1，1-三氯乙烷作為清潔劑，會在高溫條件下物能分解，并使金屬雜質離子以化學反應的方式變為氯化物，達到清洗效果。但是其中所需要的1，1，1-三氯乙烷具有超高純度的要求，其中金屬離子濃度含量需要嚴格把控，而亞沸精餾技術就是最為合適的1，1，1-三氯乙烷特種分離技術。

五、膜分離

（一）膜分離法的概念

此技術在20 世紀初便開始出現，其主要通過選擇性分離功能半透膜進行分離，在膜兩側存在能量差，混合物中的一部分組分可以透過其中，通過組分間遷移率差異進行分離、純化及濃縮，其方法主要包括滲透、反滲透及透析等，造成能量差的原因可能時壓力、濃度或者電位差，使用的膜包括微濾膜、超濾膜及反滲透膜，可以高效、快速的分離液體或氣體，無需添加助劑，也不會帶來污染，屬于節能環保的綠色分離技術。

（二）膜分離法的應用實例

提到此法的應用，首先要說的是回收含氟有機蒸汽，對于冷凍劑制造廠中排放的副產物中，含有大量全氯氟烴及氫氯氟烴，可通過膜分離法回收其中的鹵代烴，比如CFCs、HCFC-123等，不僅使得資源的利用率得到了提升，也減少了含氟有機蒸汽帶來的臭氧層破壞，其處理能力在發展中不斷進步，現如今已經出現多級膜分離組件新技術，更好的完成有機氟化工的分離工作。

六、總結

對于有機氟化工分離技術來說，是化工生產中不可缺少的一部分，其特種分離技術也包含多種，不同的技術存在不同的優缺點，適合的有機氟化工產品也各有區別，詳細的了解有機氟化工中特種分離技術的分類、概念，并結合相關實例了解其應用效果有助于物質分離提純技術的發展。

【參考文獻】

[1] 應韻進.有機氟化工中的特種分離技術及其效果探討[J].當代化工，2016，12（ 12） ： 112-114

[2] 田端正，王桃燕，吳江平.有機氟化工中的特種分離技術[J].浙江化工，2010，37（ 38） ： 247-248

[3] 傅建根.有機氟化工生產中的危險因素與預防對策[J].石化技術，2017，30（ 16） ： 196-198endprint