一种制备五氟乙烷的方法

摘要

本发明提供了一种制备五氟乙烷的方法，采用原料I与原料II反应制备五氟乙烷，所述原料I为1，1，1-三氟-2，2-二氯乙烷或1，1，1-三氟-2，2-二氯乙烷与其结构异构体的组合物，原料I的质量百分比含量大于99.8％，原料II为氟化钾水溶液的质量百分比含量为20％～30％，并公开了其具体的制备方法，采用本发明在整个反应过程中不会产生副产物氯代五氟乙烷，也没有有害物的排放，所用原料都可以循环使用，同时，还解决了如何使反应原料高选择性、高转化率地转化为五氟乙烷的问题，提高了产品纯度。

权利要求

1. 一种制备五氟乙烷的方法，其特征在于：采用原料I与原料II反应制备五氟乙烷， 所述原料I为1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷或1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷与其结构异构体的组合物，原料I的质量百分比含量大于99. 8%，原料II为氟化钾水溶液，原料II的质量百分比含量为20%〜30%，其制备方法包括如下步骤：步骤一，用一台高压计量泵将原料II打进盘管式预热器，用另一台高压计量泵将原料 I打进另外一根盘管式预热器，预热器温度控制在180°c〜200°C ；步骤二，原料II经过预热后，再进入盘管式过热器，盘管式过热器温度控制在310°c〜 320°C，过热后的原料II与预热后的原料I进入管道反应器底部混合反应，反应温度控制在 310°C〜320°C，反应压力为 12MPa 〜13MPa ；步骤三，步骤二中的反应后的物料由反应器出口进入盘管式预冷器，盘管式预冷器的温度控制在180°C〜200°C，预冷后的物料经过三级卸压进入粗馏塔，粗馏塔顶部出气相物料，气相物料的组份为70 %〜80 %的五氟乙烷，5 %〜8 %的1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷及其结构异构体，10%〜12%的1，1，1，2_四氟-2-氯乙烷及其结构异构体和5%〜10% 的水；气相物料经碱洗后得精馏物料，精馏物料的组份为五氟乙烷、1，1，1，2-四氟-2-氯乙烷及其结构异构体和1，1，1-三氟_2，2- 二氯乙烷及其结构异构体，经精馏系统精馏得五氟乙烷，精馏液相出料的组份为1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷及其结构异构体、1，1，1，2-四氟-2-氯乙烷及其结构异构体；步骤四，第三步中精馏液相出料返回到原料系统继续使用；步骤五，第三步中粗馏塔塔釜为液相出料，液相出料经脱水后，取出氯化钾晶体，剩余氟化钾水溶液经配制合格后返回到反应中继续使用。

2.根据权利要求1所述制备五氟乙烷的方法，其特征在于：所述原料I为1，1，1-三氣_2，2_ 二氣乙焼。

3.根据权利要求1所述制备五氟乙烷的方法，其特征在于：所述原料I为1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷与其结构异构体的组合物，其中1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷的质量百分比含量在〜99%。

4.根据权利要求1所述制备五氟乙烷的方法，其特征在于：所述步骤二中的管道反应器的长度为20m〜30m。

说明书

一种制备五氟乙烷的方法

技术领域：

[0001] 本发明涉及一种制备五氟乙烷的方法。 背景技术：

[0002] 五氟乙烷，商品名称为HFC-125，化合物五氟乙烷（CF3CHF2或HFC-125)是一种有用的起泡剂、推进剂、制冷剂、灭火剂、或杀菌承载气，它具有理想的零ODP值。

[0003] 随着《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》和《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质的国家方案》的进一步实施，各国的相关企业都加快开发消耗臭氧层物质（0此）替代品的步伐。目前，在全氟氯烃（CFCQ制冷剂替代品研究方面，可分为三个阶段：第一代替代品是以氢氟氯烃（HCFCs)系列为主，这些物质相对于CFCs的消耗臭氧潜能（ODP)值有较大降低；第二代是氢氟烃（HFCQ系列的单一工质或HFCs为基础的混合工质制冷剂，其ODP为0， 全球变暖潜能（GWP)值较高；第三阶段是开发以氟代醚类（HFE)系列为主。国内还处在以 HFCs开发阶段，而五氟乙烷作为环保型混合制冷剂的重要组分，广泛应用于R402A、R404A、 R410A、R407C和R507，主要是替代R502和二氟氯甲烷（HCFC-22)，其市场前景非常乐观。五氟乙烷是一种对大气臭氧层安全的氟化烃化合物，目前主要被用作二氟氯甲烷（HCFC-22) 制冷剂的替代品，此外，还广泛用作发泡剂、溶剂、喷射剂、灭火剂和干蚀刻剂。目前五氟乙烷在国内外已成了开发的热点，各种生产工艺日趋成熟，产品规模逐渐增加，产品应用范围日渐拓宽，各种新技术的研究也在不断深入。

[0004] 目前已有五氟乙烷的各种制备方法公布。美国专利US375M77叙述了一种制备氟化烃的方法，它采用膏状氢氧化铬在其干燥或煅烧前与水或蒸汽进行处理制成含正 3价铬催化剂。实施例23说明了四氯乙烯转化为含CF3CHC12(20% )、CF3CHC1F(20% )、 CF3CHF2 (30 % ),和CF3CClF2 (20 % )的混合产物；而实施例25说明了 CF3CHCl2转化为含 CF3CHClF(21 % )、CF3CHF2 (67% )和 CF3CClF2 (2. 5% )的混合产物。氯代五氟乙烷(CF3CClF2 或CFC-115)的生成是有害的，因为会使收率降低，并难于经蒸馏从五氟乙烷中分离。

[0005] 美国专利US3258500叙述了一种采用本质上含一种活化无水氧化铬作催化剂对某些卤烃类进行催化气相氟化反应的方法。实施例17说明了四氯乙烯在400°C时易于转化为含 CF3CHCl2 (3. 5% ), CF3CHClF (9. 2% )禾Π CF3CHF2 (35. 0 % )的混合产物。在 300°C 时易于转化为含 CF3CHCl2 (16. 0% )、CF3CHClF(38. 3% )禾口 CF3CHF2 (25. 4% )的混合产物。实施例20说明了在400°C时氯代三氟乙烯易于转化为含CF3CHF28% )的混合产物。

[0006] 加拿大专利8490M和1196345也公布了采用含铬催化剂制备五氟乙烷的方法。

[0007] 美国专利US4843181公布了以（NH4)2Cr2O7热残解制备成的Cr2O3为催化剂，以四卤代乙烯和/或五卤代乙烷、HF等为本配原料进行催化气相接触制CF3CHCl2和/或CF3CHClF 的方法，反应控制在以生成最少量氯代五氟乙烷（CF3CClF2或CFC-115)的条件下进行。

[0008] 因此，仍需要研究其它有用的、副产物氯代五氟乙烷较少的五氟乙烷（CF3CHF2)的制备方法。发明内容：

[0009] 本发明的目的是提供一种制备五氯乙烷的方法。

[0010] 一种制备五氟乙烷的方法，其特征在于：采用原料I与原料II反应制备五氟乙烷， 所述原料I为1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷或1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷与其结构异构体的组合物，原料I的质量百分比含量大于99. 8%，原料II为氟化钾水溶液，原料II的质量百分比含量为20%〜30%，其制备方法包括如下步骤：

[0011] 步骤一，用一台高压计量泵将原料II打进盘管式预热器，用另一台高压计量泵将原料I打进另外一根盘管式预热器，预热器温度控制在180°C〜200°C ；

[0012] 步骤二，原料II经过预热后，再进入盘管式过热器，盘管式过热器温度控制在 310°C〜320°C，过热后的原料II与预热后的原料I进入管道反应器底部混合反应，反应温度控制在310°C〜320°C，反应压力为12MPa〜13MPa ；

[0013] 步骤三，步骤二中的反应后的物料由反应器出口进入盘管式预冷器，盘管式预冷器的温度控制在180°C〜200°C，预冷后的物料经过三级卸压进入粗馏塔，粗馏塔顶部出气相物料，气相物料的组份为70 %〜80 %的五氟乙烷，5 %〜8 %的1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷及其结构异构体，10%〜12%的1，1，1，2-四氟-2-氯乙烷及其结构异构体和5%〜10% 的水；气相物料经碱洗后得精馏物料，精馏物料的组份为五氟乙烷、1，1，1，2-四氟-2-氯乙烷及其结构异构体和1，1，1-三氟_2，2- 二氯乙烷及其结构异构体，经精馏系统精馏得五氟乙烷，精馏液相出料的组份为1，1，1-三氟_2，2- 二氯乙烷及其结构异构体、1，1，1，2-四氟-2-氯乙烷及其结构异构体；

[0014] 步骤四，第三步中精馏液相出料返回到原料系统继续使用；

[0015] 步骤五，第三步中粗馏塔塔釜为液相出料，液相出料经脱水后，取出氯化钾晶体， 剩余氟化钾水溶液经配制合格后返回到反应中继续使用。

[0016] 进一步，所述原料I为1，1，1-三氟-2，2_二氯乙烷。

[0017] 进一步，所述原料I为1，1，1_三氟-2，2_ 二氯乙烷与其结构异构体的组合物，其中1，1，1_三氟-2，2-二氯乙烷的质量百分比含量在〜99%。

[0018] 进一步，所述步骤二中的管道反应器的长度为20m〜30m。

[0019] 本发明的有益效果主要体现在：采用本发明方法制备五氟乙烷，所使用的原料I 为1，1，1-三氟-2，2-二氯乙烷或者1，1，1-三氟_2，2-二氯乙烷与其结构异构体的组合物， 原料Π为氟化钾水溶液，在整个反应过程中不会产生副产物氯代五氟乙烷，也没有有害物的排放，所用原料都可以循环使用，同时，还解决了如何使反应原料高选择性、高转化率地转化为五氟乙烷的问题，提高了产品纯度。具体实施方式：

[0020] 本发明揭示了一种五氟乙烷的制备方法，使用1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷或1， 1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷与其结构异构体的组合物与氟化钾水溶液在温度280〜330°C之间、压力在12〜13MI^之间进行反应产生五氟乙烷，其反应方程式如下：

[0021]

[0022] 下面以原料I为1，1，1-三氟-2，2-二氯乙烷与其结构异构体的组合物为例具体描述本发明的具体实施方式：

[0023] 实施例1 ：

[0024] 用一只高压计量泵以1600Kg/h的速度将27%的氟化钾水溶液打进盘管式预热器，用另一只高压计量泵以300Kg/h的速度将质量百分比含量为99. 8%的1，1，1-三氟-2， 2-二氯乙烷与其结构异构体的组合物打进另外一根盘管式预热器，预热器温度在180°C〜 200 "C。

[0025] 氟化钾水溶液经过预热后，再进入盘管式过热器，温度在310°C〜320°C，过热后的氟化钾水溶液与预热后的1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷与其结构异构体的组合物进入直径为27(^，长沈!11的管道反应器底部混合反应，反应温度在3101：〜3201：，反应压力在 12MPa 〜13MPa。

[0026] 氟化钾水溶液与1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷与其结构异构体的组合物混合反应后，由反应器出口进盘管式预冷器，预冷器温度在180°C〜200°C，预冷后的物料经过三级卸压进入粗馏塔。粗馏塔顶部出气相物料，气相物料的组份为：80%的五氟乙烷，5%的1， 1，1-三氟_2，2- 二氯乙烷及其结构异构体，10%的1，1，1，2-四氟-2-氯乙烷及其结构异构体，5%的水，气相物料经碱洗后得精馏物料，精馏物料的组份为五氟乙烷、1，1，1，2_四氟-2-氯乙烷及其结构异构体和1，1，1-三氟_2，2- 二氯乙烷及其结构异构体，经精馏系统精馏得五氟乙烷，精馏液相为1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷及其结构异构体、1，1，1，2_四氟-2-氯乙烷及其结构异构体，一起返回到原料系统继续使用；粗馏塔塔釜为液相出料，粗馏塔塔釜液相出料经脱水后，取出氯化钾晶体，剩余氟化钾水溶液经配制合格后返回到反应中继续使用。

[0027] 实施例2

[0028] 用一台高压计量泵以830Kg/h的速度将的氟化钾水溶液打进盘管式预热器、 用另一台高压计量泵以310Kg/h的速度将质量百分比含量为99.8%的1，1，1_三氟-2， 2-二氯乙烷与其结构异构体的组合物打进另外一根盘管式预热器，预热器温度在180°C〜 200 "C。

[0029] 氟化钾水溶液经过预热后，再进入盘管式过热器，温度在320°C〜330°C，过热后的氟化钾水溶液与预热后的1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷与其结构异构体的组合物进入直径为27cm，长^m的管道反应器底部混合反应，反应温度在320°C〜330°C，反应压力在 12MPa 〜13MPa。

[0030] 氟化钾水溶液与1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷与其结构异构体的组合物混合反应后，由反应器出口进盘管式预冷器，预冷器温度在180°C〜200°C，预冷后的物料经过三级卸压进入粗馏塔。粗馏塔顶部出气相物料，气相物料的组份为：70%的五氟乙烷，8%的1， 1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷及其结构异构体，12%的1，1，1，2-四氟-2-氯乙烷及其结构异构体，10%的水；气相物料经碱洗后得精馏物料，精馏物料的组份为五氟乙烷、1，1，1，2_四氟-2-氯乙烷及其结构异构体和1，1，1-三氟_2，2- 二氯乙烷及其结构异构体，经精馏系统精馏得五氟乙烷，精馏液相为1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷及其结构异构体、1，1，1，2-四氟-2-氯乙烷及其结构异构体，一起返回到原料系统继续使用；粗馏塔塔釜为液相出料，粗馏塔塔釜液相出料经脱水后，取出氯化钾晶体，剩余氟化钾水溶液经配制合格后返回到反应中继续使用。

[0031] 实施例3

[0032] 用一台高压计量泵以1000Kg/h的速度将30%的氟化钾水溶液打进盘管式预热器、用另一台高压计量泵以^OKg/h的速度将质量百分比含量为99. 8%的1，1，1-三氟-2， 2-二氯乙烷与其结构异构体的组合物打进另外一根盘管式预热器，预热器温度在180°C〜 200 "C。

[0033] 氟化钾水溶液经过预热后，再进入盘管式过热器，温度在310°C〜320°C，过热后的氟化钾水溶液与预热后的1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷与其结构异构体的组合物进入管道反应器底部混合反应，反应温度在310°C〜320°C，反应压力在12MPa-13Mpa，所述管道反应器的直径为27cm，长度为20m〜30m。

[0034] 氟化钾水溶液与1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷与其结构异构体的组合物混合反应后，由反应器出口进盘管式预冷器，预冷器温度在180°C〜200°C，预冷后的物料经过三级卸压进入粗馏塔。粗馏塔顶部出气相物料，气相物料的组份为：75%的五氟乙烷，7%的1， 1，1-三氟_2，2- 二氯乙烷及其结构异构体，11 %的1，1，1，2-四氟-2-氯乙烷及其结构异构体，7%的水；气相物料经碱洗后得精馏物料，精馏物料的组份为五氟乙烷、1，1，1，2_四氟-2-氯乙烷及其结构异构体和1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷及其结构异构体，经精馏系统精馏得五氟乙烷，精馏液相为1，1，1-三氟_2，2- 二氯乙烷及其结构异构体、1，1，1，2_四氟-2-氯乙烷及其结构异构体，一起返回到原料系统继续使用；粗馏塔塔釜为液相出料，粗馏塔塔釜液相出料经脱水后，取出氯化钾晶体，剩余氟化钾水溶液经配制合格后返回到反应中继续使用。

[0035] 在上述三个实施例中，所用原料I为1，1，1-三氟_2，2-二氯乙烷与其结构异构体的组合物，其中1，1，1-三氟-2，2-二氯乙烷的质量百分比含量在〜99%。

[0036] 当原料I为单纯的1，1，1-三氟-2，2- 二氯乙烷时，其制备方法相同，在此不再例举。

[0037] 当然，除以上具体实例之外，本发明尚有多种具体的实施方式，凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。