專利名稱：一種五氟乙烷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工產(chǎn)品的制備方法，具體涉及五氟乙烷(HFC125)的制備方法。
技術(shù)背景五氟乙垸(HFC125)的臭氧破壞系數(shù)為0，是目前用作二氟一氯甲垸(HCFC22) 的替代品，廣泛應(yīng)用于制冷領(lǐng)域的氟化合物。目前全球年產(chǎn)量為6萬(wàn)噸左右，主要生產(chǎn) 路線以四氟乙烯或四氯乙烯為主要原料。如文獻(xiàn)US5399549、 CN1035812 、 CN1308596、 CN1273577、 US5300711、 US5300710等均為以四氯乙烯或四氟乙烯為主要原料的工 藝路線。由于四氟乙烯的制造成本較高，故由四氟乙烯路線制造的五氟乙烷在市場(chǎng)上幾 乎沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但遺憾的是國(guó)內(nèi)幾乎都是采用該工藝路線。以四氯乙烯為原料直接氣 相氟化生產(chǎn)五氟乙垸的工藝路線，由于烯烴直接進(jìn)入氣相催化劑，導(dǎo)致催化劑容易失效， 而且在氣相氟化的溫度下，四氯乙烯很容易結(jié)碳，這樣進(jìn)一步加速了催化劑的失效。故 雖然四氯乙烯的原料成本較低，但其操作成本較高，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。到目前為止也只有 國(guó)外少數(shù)幾家制造商采用該工藝路線。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低成本的五氟乙垸的制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 一種五氟乙垸的制備方法，該方法包括如下步驟1、 五氯乙垸的制備在50 150。C，紫外光催化下，三氯乙烯與氯氣按l : 1.0~1.5 的摩爾比，加成反應(yīng)制備五氯乙烷；加成反應(yīng)通式如下HCC1=CC12+C12 == HCC12CC132、 三氟二氯乙垸的制備在250 450°C，催化劑催化下，五氯乙垸與氟化氫按 1 : 10~25的摩爾比，反應(yīng)制備三氟二氯乙垸；反應(yīng)通式如下HCC12CC13+ 3HF== HCC12CF3 + 3HC13、 五氟乙烷的制備:在200 35(TC，催化劑催化下，三氟二氯乙烷與氟化氫按1 : 3~9 的摩爾比，氟化反應(yīng)生成五氟乙垸。反應(yīng)通式如下HCC12CF3 +2HF = HCF2CF3 (HFC 125) + 2HC1其中，步驟l的反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)停留時(shí)間為5 7秒。其中，步驟2的反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)停留時(shí)間為0.5 1.2秒。其中，步驟3的反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)停留時(shí)間為1.5 2.5秒。其中，步驟2所述的催化劑包括如下重量百分比的組份氟化鋁45~52%、氟化鉀3~5%、氟化鉻20~40%、氟化鈷3~25%。其中，步驟3所述的催化劑包括如下重量百分比的組份氟化鋁30~35%、氟化鈣15~25%、氟化鉻12~20%、氟化鈷30~35%。其中，步驟1的優(yōu)選反應(yīng)溫度為100 150°C，三氯乙烯與氯氣優(yōu)選摩爾比為1:1.2~1.4。其中，步驟2的優(yōu)選反應(yīng)溫度為300 350°C，五氯乙烷與氟化氫優(yōu)選摩爾比為1: 15 25。其中，步驟3的優(yōu)選反應(yīng)溫度為300 350°C,三氟二氯乙烷與氟化氫優(yōu)選摩爾比為 1:5~7。有益效果本發(fā)明的五氟乙垸的制備方法，從三氯乙烯出發(fā)，然后生成五氯乙垸，五氯乙垸進(jìn)入氣相氟化得到五氟乙垸，避免了烯烴直接進(jìn)入氣相氟化所產(chǎn)生的不良影 響，從根本上解決了原有五氟乙烷工藝中原料成本和操作成本偏高的難題，為五氟乙烷 的制備提供了新的工藝路線。
具體實(shí)施例方式下面給出的實(shí)例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例的產(chǎn)物的檢測(cè)工具采用安捷倫 6890N/5937(GC/MS)氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀。 實(shí)施例h在04Ox4OOO石英管式反應(yīng)器至紫外光下，管內(nèi)升溫至100'C，準(zhǔn)備開(kāi)始投料反應(yīng)。 三氯乙烯與氯氣混合后，投入管式反應(yīng)器，三氯乙烯投料速率為3945克/小時(shí)，氯氣的 投料速率為2343克/小時(shí)。三氯乙烯與氯氣在管式反應(yīng)器中的生成物直接經(jīng)過(guò)水堿洗后， 精餾得到純度為99.0%五氯乙烷。五氯乙垸每小時(shí)的收料量為5908克，五氯乙垸的收 率為97.25%。在04Ox4OOO不銹鋼管式反應(yīng)器內(nèi)裝填5千克催化劑，其中含有氟化鋁2550克，氟 化鉀250克，氟化鉻2000克，氟化鈷200克。升溫至400'C ，用N2活化催化劑10小時(shí)， 然后降溫至30(TC。五氯乙烷與氟化氫混合后，投入管式反應(yīng)器，五氯乙垸的投料速率 為5062.5克/小時(shí)，氟化氫的投料速率為7500克/小時(shí)。五氯乙烷和氟化氫在管式反應(yīng) 器中的生成物經(jīng)過(guò)冷卻分層，水堿洗干燥后，精餾得到純度為99.3%三氟二氯乙垸。三 氟二氯乙垸每小時(shí)的收料量為3212克，三氟二氯乙垸的收率為83.97%。在04Ox4OOO不銹鋼管式反應(yīng)器內(nèi)裝填5千克催化劑，其中含有氟化鋁1550克，氟 化鈣750克，氟化鉻1000克，氟化鈷1700克。升溫至40(TC，用N2活化催化劑10小 時(shí)，然后降溫至35(TC。三氟二氯乙烷與氟化氫混合后，投入管式反應(yīng)器，三氟二氯乙 烷的投料速率為3060克/小時(shí)，氟化氫的投料速率為2400克/小時(shí)。三氟二氯乙烷和氟 化氫在管式反應(yīng)器中的生成物經(jīng)過(guò)冷卻分層，水堿洗干燥后，精餾得到純度為99.7%五 氟乙垸。五氟乙烷每小時(shí)的收料量為2303克，五氟乙垸的收率為95.96%。 實(shí)施例2:在04Ox4OOO石英管式反應(yīng)器至紫外光下，管內(nèi)升溫至12(TC，準(zhǔn)備開(kāi)始投料反應(yīng)。 三氯乙烯與氯氣混合后，投入管式反應(yīng)器，三氯乙烯投料速率為3945克/小時(shí)，氯氣的 投料速率為2556克/小時(shí)。三氯乙烯與氯氣在管式反應(yīng)器中的生成物直接經(jīng)過(guò)水堿洗后， 精餾得到純度為99.4%五氯乙烷。五氯乙浣每小時(shí)的收料量為6001克，五氯乙烷的收 率為98.78%。在04Ox4OOO不銹鋼管式反應(yīng)器內(nèi)裝填5千克催化劑，其中含有氟化鋁2400克，氟 化鉀150克，氟化鉻1200克，氟化鈷1250克。升溫至400°C，用N2活化催化劑10小 時(shí)，然后降溫至320'C。五氯乙烷與氟化氫混合后，投入管式反應(yīng)器，五氯乙垸的投料 速率為5062.5克/小時(shí)，氟化氫的投料速率為10000克/小時(shí)。五氯乙烷和氟化氫在管式 反應(yīng)器中的生成物經(jīng)過(guò)冷卻分層，水堿洗干燥后，精餾得到純度為99.5%三氟二氯乙垸。 三氟二氯乙烷每小時(shí)的收料量為3657克，三氟二氯乙垸的收率為95.61%。在04Ox4OOO不銹鋼管式反應(yīng)器內(nèi)裝填5千克催化劑，其中含有氟化鋁1550克，氟 化鈣750克，氟化鉻1000克，氟化鈷1700克。升溫至400'C，用N2活化催化劑10小 時(shí)，然后降溫至32(TC。三氟二氯乙烷與氟化氫混合后，投入管式反應(yīng)器，三氟二氯乙 垸的投料速率為3060克/小時(shí)，氟化氫的投料速率為3600克/小時(shí)。三氟二氯乙烷和氟 化氫在管式反應(yīng)器中的生成物經(jīng)過(guò)冷卻分層，水堿洗干燥后，精餾得到純度為99.7%五 氟乙垸。五氟乙垸每小時(shí)的收料量為2281克，五氟乙垸的收率為95.04%。 實(shí)施例3:在04Ox4OOO石英管式反應(yīng)器至紫外光下，管內(nèi)升溫至13(TC，準(zhǔn)備開(kāi)始投料反應(yīng)。 三氯乙烯與氯氣混合后，投入管式反應(yīng)器，三氯乙烯投料速率為3945克/小時(shí)，氯氣的 投料速率為2769克/小時(shí)。三氯乙烯與氯氣在管式反應(yīng)器中的生成物直接經(jīng)過(guò)水堿洗后， 精餾得到純度為99.0%五氯乙垸。五氯乙烷每小時(shí)的收料量為5413克，五氯乙垸的收 率為89.10%。在04Ox4OOO不銹鋼管式反應(yīng)器內(nèi)裝填5千克催化劑，其中含有氟化鋁2550克，氟 化鉀250克，氟化鉻2000克，氟化鈷200克。升溫至400°C，用N2活化催化劑10小時(shí)，然后降溫至33(TC。五氯乙烷與氟化氫混合后，投入管式反應(yīng)器，五氯乙烷的投料速率 為5062.5克/小時(shí)，氟化氫的投料速率為5000克/小時(shí)。五氯乙烷和氟化氫在管式反應(yīng) 器中的生成物經(jīng)過(guò)冷卻分層，水堿洗干燥后，精餾得到純度為99.2%三氟二氯乙烷。三 氟二氯乙垸每小時(shí)的收料量為3623克，三氟二氯乙烷的收率為94.72%。在04Ox4OOO不銹鋼管式反應(yīng)器內(nèi)裝填5千克催化劑，其中含有氟化鋁1750克，氟 化鈣1050克，氟化鉻600克，氟化鈷1600克。升溫至400°C，用N2活化催化劑10小 時(shí)，然后降溫至330'C。三氟二氯乙烷與氟化氫混合后，投入管式反應(yīng)器，三氟二氯乙 烷的投料速率為3060克/小時(shí)，氟化氫的投料速率為2800克/小時(shí)。三氟二氯乙垸和氟 化氫在管式反應(yīng)器中的生成物經(jīng)過(guò)冷卻分層，水堿洗干燥后，精餾得到純度為99.7%五 氟乙烷。五氟乙垸每小時(shí)的收料量為2199克，五氟乙烷的收率為91.63%。 實(shí)施例4:在04Ox4OOO石英管式反應(yīng)器至紫外光下，管內(nèi)升溫至15(TC，準(zhǔn)備開(kāi)始投料反應(yīng)。 三氯乙烯與氯氣混合后，投入管式反應(yīng)器，三氯乙烯投料速率為3945克/小時(shí)，氯氣的 投料速率為3195克/小時(shí)。三氯乙烯與氯氣在管式反應(yīng)器中的生成物直接經(jīng)過(guò)水堿洗后， 精餾得到純度為99.0%五氯乙烷。五氯乙烷每小時(shí)的收料量為5382克，五氯乙垸的收 率為88.59%。在04Ox4OOO不銹鋼管式反應(yīng)器內(nèi)裝填5千克催化劑，其中含有氟化鋁2400克，氟 化鉀150克，氟化鉻1200克，氟化鈷1250克。升溫至400°C,用N2活化催化劑10小 時(shí)，然后降溫至35(TC。五氯乙垸與氟化氫混合后，投入管式反應(yīng)器，五氯乙垸的投料 速率為5062.5克/小時(shí)，氟化氫的投料速率為7000克/小時(shí)。五氯乙烷和氟化氫在管式 反應(yīng)器中的生成物經(jīng)過(guò)冷卻分層，水堿洗干燥后，精餾得到純度為99.4%三氟二氯乙烷。 三氟二氯乙烷每小時(shí)的收料量為3342克，三氟二氯乙烷的收率為87.37%。在04Ox4000不銹鋼管式反應(yīng)器內(nèi)裝填5千克催化劑，其中含有氟化鋁1550克，氟 化鈣750克，氟化鉻1000克，氟化鈷1700克。升溫至400'C，用N2活化催化劑10小 時(shí)，然后降溫至350'C。三氟二氯乙垸與氟化氫混合后，投入管式反應(yīng)器，三氟二氯乙 烷的投料速率為3060克/小時(shí)，氟化氫的投料速率為2000克/小時(shí)。三氟二氯乙烷和氟 化氫在管式反應(yīng)器中的生成物經(jīng)過(guò)冷卻分層，水堿洗干燥后，精餾得到純度為99.7%五 氟乙垸。五氟乙烷每小時(shí)的收料量為2293克，五氟乙烷的收率為95.54%。
權(quán)利要求
1、一種五氟乙烷的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)五氯乙烷的制備在50～150℃，紫外光催化下，三氯乙烯與氯氣按1∶1.0～1.5的摩爾比，加成反應(yīng)制備五氯乙烷；(2)三氟二氯乙烷的制備在250～450℃，催化劑催化下，五氯乙烷與氟化氫按1∶10～25的摩爾比，反應(yīng)制備三氟二氯乙烷；(3)五氟乙烷的制備在200～350℃，催化劑催化下，三氟二氯乙烷與氟化氫按1∶3～9的摩爾比，氟化反應(yīng)生成五氟乙烷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的五氟乙烷的制備方法，其特征在于步驟(1)的反應(yīng)壓力 為常壓，反應(yīng)停留時(shí)間為5 7秒。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的五氟乙烷的制備方法，其特征在于步驟(2)的反應(yīng)壓力 為常壓，反應(yīng)停留時(shí)間為0.5-1.2秒。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的五氟乙垸的制備方法，其特征在于步驟(3)的反應(yīng)壓力 為常壓，反應(yīng)停留時(shí)間為1.5~2.5秒。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的五氟乙垸的制備方法，其特征在于步驟(2)所述的催化 劑包括如下重量百分比的組份氟化鋁45~52%、氟化鉀3~5%、氟化鉻20~40%、氟化 鈷3~25%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的五氟乙烷的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的催化 劑包括如下重量百分比的組份氟化鋁30~35%、氟化鈣15~25%、氟化鉻12~20%、氟 化鈷30~35%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種五氟乙烷的制備方法，由三氯乙烯與氯氣在紫外光催化下加成反應(yīng)制備五氯乙烷，五氯乙烷在催化劑催化下與氟化氫反應(yīng)制備三氟二氯乙烷，三氟二氯乙烷在催化劑催化下與氟化氫反應(yīng)生成五氟乙烷。本發(fā)明的五氟乙烷的制備方法，從三氯乙烯出發(fā)，然后生成五氯乙烷，五氯乙烷進(jìn)入氣相氟化得到五氟乙烷，避免了烯烴直接進(jìn)入氣相氟化所產(chǎn)生的不良影響，從根本上解決了原有五氟乙烷工藝中原料成本和操作成本偏高的難題，為五氟乙烷的制備提供了新的工藝路線。
文檔編號(hào)C07C17/00GK101265154SQ20081002458
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日
發(fā)明者司林旭, 張平忠, 張建平, 徐建林 申請(qǐng)人:常熟三愛(ài)富氟化工有限責(zé)任公司