工业七氟丙烷制备思路整理

 常见问题     |      2020-07-08 10:03
工程项目中防火工作一直是重中之重,本文所述一种工艺简单、环保、经济效益好的七氟丙烷的生产方法。七氟丙烷虽然在室温下比较稳定,但在高温下会分解,并产生氟化氢,对人体有害。其他燃烧产物还包括一氧化碳和二氧化碳。由于七氟丙烷不含有氯或溴,不会对大气臭氧层发生破坏作用,所以被采用来替换对环境危害的哈龙1301和哈龙1211来作为灭火剂的原料。我们多年来一直从事于氟代烷烃的清洁生产工艺研究,以四氟乙烯和氟化氢进行加成反应,形成了一套国际先进 的五氟乙烷生产工艺技术。目前七氟丙烷的制备方法主要有全氟丙烯氟化法、丙烷(丙烯或其衍生物)生物电解法、七氟氯丙烷催化氢化法、丙烯、丙烷的催化氯氟化法等。其中直接用丙烷(丙烯或其衍生物)生物电解制HFC-227ea难度较大,而且副反应相当复杂,得率很低。以七氟氯丙烷催化氢化合成HFC-227ea是九十年代新开发的方法,此法打破了以全氟丙烯为原料的局限性,工艺上也较先进,但存在原料不能配套的问题,难以实现工业化生产。丙烯、丙烷的催化氯氟化法是用丙烯、丙烷为原料,与氟化氢及氯气同时催化氯氟化,合成系列较有价值的CF3CCl2CCl3^ CF3CCiFCF3中间产物,然后用这些中间产物氟化,直接制备HFC-227ea。但是,该法中的催化氯氟化法工艺比较复杂,原料的回收利用也很难工业化,技术难度较大。离子液体较传统的液态物质相比,离子液体具有以下几个优势①几乎没有蒸汽压,不易挥发,从而在使用过程中不会给环境造成很大污染具有较大的稳定温度范围和较好的化学稳定性;③通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性,并且其酸度可调至超酸性,因此可通过一定的阳离子的组合设计构筑功能化离子液体,在生产完成后完成后离子液体易于循环使用。
七氟丙烷
针对现有七氟丙烷药剂制备技术中存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种工艺简单、环保、经济效益好的七氟丙烷的生产方法。它由氟化氢与六氟丙烯在碱金属氟化物与酰胺离子液体的催化作用下直接液相反应合成七氟丙烷。所述的一种七氟丙烷的生产方法,其特征在于所述的方法为将氟化氢与六氟丙烯在催化剂的作用下直接液相反应得到七氟丙烷,所述的催化剂为氟化催化体系。所述的一种七氟丙烷的生产方法,其特征在于所述的氟化催化体系由碱金属氟化物与酰胺离子液体组成,所述的碱金属氟化物与酰胺离子液体投料质量比为I :1. 5 2. O。所述的一种七氟丙烷的生产方法,其特征在于所述的碱金属氟化物为氟化钠、氟化钾或氟化铯中的任意一种。所述的一种七氟丙烷的生产方法,其特征在于所述的酰胺离子液体为如式(I )所示的1,3_ 二 OV-苯基氨甲酰基乙基)咪唑六氟磷酸盐离子液体或如式(II)所示的四氟硼酸盐离子液体。

主要细节步骤如下:
1.一种七氟丙烷的生产方法,其特征在于所述的方法为将氟化氢与六氟丙烯在催化剂的作用下直接液相反应得到七氟丙烷,所述的催化剂为氟化催化体系。

2.根据权利要求I所述的一种七氟丙烷的生产方法,其特征在于所述的氟化催化体系由碱金属氟化物与酰胺离子液体组成,所述的碱金属氟化物与酰胺离子液体投料摩尔比为I :I. 5  2. O。

3.根据权利要求2所述的一种七氟丙烷的生产方法,其特征在于所述的碱金属氟化物为氟化钠、氟化钾或氟化铯中的任意一种。

4.根据权利要求2所述的一种七氟丙烷的生产方法,其特征在于所述的酰胺离子液体为如式(I)所示的1,3-二 OV-苯基氨甲酰基乙基)咪唑六氟磷酸盐离子液体或如式(II)所示的四氟硼酸盐离子液体

5.根据权利要求2所述的一种七氟丙烷的生产方法,其特征在于所述的1,3-二OV-苯基氨甲酰基乙基)咪唑六氟磷酸盐离子液体制备方法如下  1)将N-苯基-3-氯丙酰胺溶于乙腈中得到溶液,向该溶液中加入咪唑,加热回流20-28h后,蒸馏除去乙腈,用乙醇重结晶后得白色固体,所述的N-苯基-3-氯丙酰胺与咪唑的投料摩尔比为I. 8-2. 2:1;  2)将步骤I)得到的白色固体加入烧杯中,再加入KPF6的水溶液,室温下搅拌反应22-25h,过滤得白色固体,用乙醇重结晶后得1,3_ 二(N-苯基氨甲酰基乙基)咪唑六氟磷酸盐离子液体。

6.根据权利要求2所述的一种七氟丙烷的生产方法,其特征在于所述的四氟硼酸盐离子液体制备方法如下  1)将N-苯基-3-氯丙酰胺溶于乙腈中得到溶液,向该溶液中加入咪唑,加热回流20-28h后,蒸馏除去乙腈,用乙醇重结晶后得白色固体,所述的N-苯基-3-氯丙酰胺与咪唑的投料摩尔比为I. 8-2. 2:1;  2)将步骤I)得到的白色固体加入烧杯中,再加入NaBF4的水溶液,室温下搅拌反应22-25h,过滤得白色固体,用乙醇重结晶后得1,3_ 二(N-苯基氨甲酰基乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体。

7.根据权利要求2所述的一种七氟丙烷的生产方法,其特征在于所述的方法包括如下步骤  1)制备酰胺离子液体;  2)将步骤I)得到的酰胺离子液体与碱金属氟化物加入催化剂再生反应器内,不断循环流动,得到均匀的氟化催化体系;  3)将步骤2)得到的氟化催化体系用催化剂循环泵加入合成反应器中,不断循环流动下预热至120 180°C,反应温度控制在180°C,反应压力控制0. 2-0. 6Mpa,将氟化氢与六氟丙烯按投料比加入反应器内,连续反应得到七氟丙烷。

8.根据权利要求I所述的一种七氟丙烷的生产方法,其特征在于所述的六氟丙烯与氟化氢投料量比I :7 8。

该方法如下在催化剂反应器内加入碱金属氟化物与酰胺离子液体按摩尔比11.5~2.0配置好催化剂,通过催化剂循环泵打入合成反应器,使催化剂在反应装置中,呈内循环不断流动。在合成反应器预热至反应温度时,加入17~8摩尔比的六氟丙烯与氟化氢,在120~180℃反应至六氟丙烯消失。本发明所用的氟化催化体系由碱金属氟化物与酰胺离子液体组成,由于酰胺分子中含有能形成氢键的羰基和氨基,能溶解有机物、无机物等,溶解能力好,原料价廉易得,成本低,经济效益;制备工艺简单,对设备要求低,而且反应条件温和;产品转化率高,达89%以上。

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