一種製備五氟乙烷的方法

2024-01-30 13:13:15 1

專利名稱：一種製備五氟乙烷的方法
技術領域：
本發明涉及一種製備五氟乙烷的方法。
背景技術：
五氟乙烷，商品名稱為HFC-125，化合物五氟乙烷(CF3CHF2或HFC-125)是一種有 用的起泡劑、推進劑、製冷劑、滅火劑、或殺菌承載氣，它具有理想的零ODP值。隨著《關於消耗臭氧層物質的蒙特婁議定書》和《中國逐步淘汰消耗臭氧層物質 的國家方案》的進一步實施，各國的相關企業都加快開發消耗臭氧層物質(0此)替代品的 步伐。目前，在全氟氯烴(CFCQ製冷劑替代品研究方面，可分為三個階段第一代替代品 是以氫氟氯烴(HCFCs)系列為主，這些物質相對於CFCs的消耗臭氧潛能(ODP)值有較大降 低；第二代是氫氟烴(HFCQ系列的單一工質或HFCs為基礎的混合工質製冷劑，其ODP為0， 全球變暖潛能(GWP)值較高；第三階段是開發以氟代醚類(HFE)系列為主。國內還處在以 HFCs開發階段，而五氟乙烷作為環保型混合製冷劑的重要組分，廣泛應用於R402A、R404A、 R410A、R407C和R507，主要是替代R502和二氟氯甲烷(HCFC-22)，其市場前景非常樂觀。五 氟乙烷是一種對大氣臭氧層安全的氟化烴化合物，目前主要被用作二氟氯甲烷(HCFC-22) 製冷劑的替代品，此外，還廣泛用作發泡劑、溶劑、噴射劑、滅火劑和幹蝕刻劑。目前五氟乙 烷在國內外已成了開發的熱點，各種生產工藝日趨成熟，產品規模逐漸增加，產品應用範圍 日漸拓寬，各種新技術的研究也在不斷深入。目前已有五氟乙烷的各種製備方法公布。美國專利US375M77敘述了一種制 備氟化烴的方法，它採用膏狀氫氧化鉻在其乾燥或煅燒前與水或蒸汽進行處理製成含正 3價鉻催化劑。實施例23說明了四氯乙烯轉化為含CF3CHC12(20% )、CF3CHC1F(20% )、 CF3CHF2 (30 % ),和CF3CClF2 (20 % )的混合產物；而實施例25說明了 CF3CHCl2轉化為含 CF3CHClF(21 % )、CF3CHF2 (67% )和 CF3CClF2 (2. 5% )的混合產物。氯代五氟乙烷(CF3CClF2 或CFC-115)的生成是有害的，因為會使收率降低，並難於經蒸餾從五氟乙烷中分離。美國專利US3258500敘述了一種採用本質上含一種活化無水氧化鉻作催化劑對 某些滷烴類進行催化氣相氟化反應的方法。實施例17說明了四氯乙烯在400°C時易於轉化 為含 CF3CHCl2 (3. 5% ), CF3CHClF (9. 2% )禾Π CF3CHF2 (35. 0 % )的混合產物。在 300°C 時易 於轉化為含 CF3CHCl2 (16. 0% )、CF3CHClF(38. 3% )禾口 CF3CHF2 (25. 4% )的混合產物。實施 例20說明了在400°C時氯代三氟乙烯易於轉化為含CF3CHF28% )的混合產物。加拿大專利8490M和1196345也公布了採用含鉻催化劑製備五氟乙烷的方法。美國專利US4843181公布了以(NH4)2Cr2O7熱殘解製備成的Cr2O3為催化劑，以四滷 代乙烯和/或五滷代乙烷、HF等為本配原料進行催化氣相接觸制CF3CHCl2和/或CF3CHClF 的方法，反應控制在以生成最少量氯代五氟乙烷(CF3CClF2或CFC-115)的條件下進行。因此，仍需要研究其它有用的、副產物氯代五氟乙烷較少的五氟乙烷(CF3CHF2)的 製備方法。

發明內容
本發明的目的是提供一種製備五氯乙烷的方法。一種製備五氟乙烷的方法，其特徵在於採用原料I與原料II反應製備五氟乙烷， 所述原料I為1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷或1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷與其結構異構體 的組合物，原料I的質量百分比含量大於99. 8%，原料II為氟化鉀水溶液，原料II的質量 百分比含量為20% 30%，其製備方法包括如下步驟步驟一，用一臺高壓計量泵將原料II打進盤管式預熱器，用另一臺高壓計量泵將 原料I打進另外一根盤管式預熱器，預熱器溫度控制在180°C 200°C ；步驟二，原料II經過預熱後，再進入盤管式過熱器，盤管式過熱器溫度控制在 310°C 320°C，過熱後的原料II與預熱後的原料I進入管道反應器底部混合反應，反應溫 度控制在310°C 320°C，反應壓力為12MPa 13MPa ；步驟三，步驟二中的反應後的物料由反應器出口進入盤管式預冷器，盤管式預冷 器的溫度控制在180°C 200°C，預冷後的物料經過三級卸壓進入粗餾塔，粗餾塔頂部出氣 相物料，氣相物料的組份為70 % 80 %的五氟乙烷，5 % 8 %的1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙 烷及其結構異構體，10% 12%的1，1，1，2-四氟-2-氯乙烷及其結構異構體和5% 10% 的水；氣相物料經鹼洗後得精餾物料，精餾物料的組份為五氟乙烷、1，1，1，2-四氟-2-氯乙 烷及其結構異構體和1，1，1-三氟_2，2- 二氯乙烷及其結構異構體，經精餾系統精餾得五 氟乙烷，精餾液相出料的組份為1，1，1-三氟_2，2- 二氯乙烷及其結構異構體、1，1，1，2-四 氟-2-氯乙烷及其結構異構體；步驟四，第三步中精餾液相出料返回到原料系統繼續使用；步驟五，第三步中粗餾塔塔釜為液相出料，液相出料經脫水後，取出氯化鉀晶體， 剩餘氟化鉀水溶液經配製合格後返回到反應中繼續使用。進一步，所述原料I為1，1，1-三氟-2，2_二氯乙烷。進一步，所述原料I為1，1，1_三氟-2，2_ 二氯乙烷與其結構異構體的組合物，其 中1，1，1_三氟-2，2-二氯乙烷的質量百分比含量在 99%。進一步，所述步驟二中的管道反應器的長度為20m 30m。本發明的有益效果主要體現在採用本發明方法製備五氟乙烷，所使用的原料I 為1，1，1-三氟-2，2-二氯乙烷或者1，1，1-三氟_2，2-二氯乙烷與其結構異構體的組合物， 原料Π為氟化鉀水溶液，在整個反應過程中不會產生副產物氯代五氟乙烷，也沒有有害物 的排放，所用原料都可以循環使用，同時，還解決了如何使反應原料高選擇性、高轉化率地 轉化為五氟乙烷的問題，提高了產品純度。
具體實施例方式本發明揭示了一種五氟乙烷的製備方法，使用1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷或1， 1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷與其結構異構體的組合物與氟化鉀水溶液在溫度280 330°C之 間、壓力在12 13MI^之間進行反應產生五氟乙烷，其反應方程式如下
權利要求
1.一種製備五氟乙烷的方法，其特徵在於採用原料I與原料II反應製備五氟乙烷， 所述原料I為1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷或1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷與其結構異構體 的組合物，原料I的質量百分比含量大於99. 8%，原料II為氟化鉀水溶液，原料II的質量 百分比含量為20% 30%，其製備方法包括如下步驟步驟一，用一臺高壓計量泵將原料II打進盤管式預熱器，用另一臺高壓計量泵將原料 I打進另外一根盤管式預熱器，預熱器溫度控制在180°c 200°C ；步驟二，原料II經過預熱後，再進入盤管式過熱器，盤管式過熱器溫度控制在310°c 320°C，過熱後的原料II與預熱後的原料I進入管道反應器底部混合反應，反應溫度控制在 310°C 320°C，反應壓力為 12MPa 13MPa ；步驟三，步驟二中的反應後物料由反應器出口進入盤管式預冷器，盤管式預冷器的溫 度控制在180°C 200°C，預冷後的物料經過三級卸壓進入粗餾塔，粗餾塔頂部出氣相物 料，氣相物料的組份為70 % 80 %的五氟乙烷，5 % 8 %的1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷 及其結構異構體，10% 12%的1，1，1，2_四氟-2-氯乙烷及其結構異構體和5% 10% 的水；氣相物料經鹼洗後得精餾物料，精餾物料的組份為五氟乙烷、1，1，1，2-四氟-2-氯乙 烷及其結構異構體和1，1，1-三氟_2，2- 二氯乙烷及其結構異構體，經精餾系統精餾得五 氟乙烷，精餾液相出料的組份為1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷及其結構異構體、1，1，1，2-四 氟-2-氯乙烷及其結構異構體；步驟四，第三步中精餾液相出料返回到原料系統繼續使用；步驟五，第三步中粗餾塔塔釜為液相出料，液相出料經脫水後，取出氯化鉀晶體，剩餘 氟化鉀水溶液經配製合格後返回到反應中繼續使用。
2.根據權利要求1所述製備五氟乙烷的方法，其特徵在於所述原料I為1，1，1-三 氣_2，2_ 二氣乙焼。
3.根據權利要求1所述製備五氟乙烷的方法，其特徵在於所述原料I為1，1，1-三 氟-2，2- 二氯乙烷與其結構異構體的組合物，其中1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷的質量百分 比含量在 99%。
4.根據權利要求1所述製備五氟乙烷的方法，其特徵在於所述步驟二中的管道反應 器的長度為20m 30m。
全文摘要
本發明提供了一種製備五氟乙烷的方法，採用原料I與原料II反應製備五氟乙烷，所述原料I為1，1，1-三氟-2，2-二氯乙烷或1，1，1-三氟-2，2-二氯乙烷與其結構異構體的組合物，原料I的質量百分比含量大於99.8％，原料II為氟化鉀水溶液的質量百分比含量為20％～30％，並公開了其具體的製備方法，採用本發明在整個反應過程中不會產生副產物氯代五氟乙烷，也沒有有害物的排放，所用原料都可以循環使用，同時，還解決了如何使反應原料高選擇性、高轉化率地轉化為五氟乙烷的問題，提高了產品純度。
文檔編號C07C17/35GK102120714SQ20111003544
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月28日 優先權日2011年1月28日
發明者吳建軍, 張偉華, 李建明, 陳建海 申請人:江蘇康泰氟化工有限公司