一种三氟甲苯的多级生产方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种三氟甲苯的多级生产方法及设备，该方法包括：1）第一反应釜中进行液相氟化反应；2）向第二反应釜中加入三氯甲苯；3）将第一反应釜中过量的氟化氢蒸出、冷凝后进入第二反应釜，加入无水氟化氢和催化剂进行液相氟化反应；4）将第一反应釜中的剩余物料放出，再加入三氯甲苯；5）依照步骤2）～4），对后面的反应釜进行操作；6）将倒数第一反应釜中过量的氟化氢蒸出、冷凝后进入第一反应釜；7）将倒数第一反应釜中的剩余物料放出，再加入三氯甲苯；返回步骤2）进行循环操作；收集各个反应釜放出的剩余物料，过滤并蒸馏，即得。本发明专利技术的多级生产方法，极大地提高了生产效率和氟化氢的利用率，所得产品纯度高、收率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于三氟甲苯
，具体涉及一种三氟甲苯的多级生产方法，同时还涉及一种三氟甲苯的多级生产设备。
技术介绍
三氟甲苯是氟化学中重要的中间体，广泛用于医药、农药、染料的生产，并用作硫化剂、杀虫剂及绝缘油的制造等，例如可以制备氟草隆、氟咯草酮、吡氟草胺等除草剂。三氟甲苯可以衍生出系列三氟甲苯产品，如间硝基三氟甲苯、间氨基三氟甲苯、间溴基三氟甲苯、3,4-二氯三氟甲苯、3,5-二硝-2-氯三氟甲苯、3,5-二氨基三氟甲苯、间羟基三氟甲苯、3,5-二硝基三氟甲苯等等。工业上，三氟甲苯的生产方法主要为：在催化剂存在下，三氯甲苯与无水氟化氢通过氟化反应，经分离后得到三氟甲苯。目前，氟化工艺主要有气相氟化和液相氟化两种。其中，气相氟化是指多氯芳烃和氟化氢在催化剂存在下，高温气相反应，制得多氟芳烃。气相氟化的产品收率良好，但是该法的反应温度高达300～500℃，现有的设备材质一般难以满足高温氟化反应的要求。液相氟化是指三氯甲苯在催化剂、加压(也可常压)、低温(100℃以下)，用无水氟化氢氟化的方法。此法有反应温度较低、设备腐蚀小等特点，是制备三氟甲基芳香化合物最常用的方法，但是，现有的生产方法往往采用“一锅煮”的方法间歇式生产，生产效率低，产品纯度和收率也较低；同时，氟化反应中原料利用率低，过量的氟化氢回收困难，造成严重的资源浪费和环境污染。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三氟甲苯的多级生产方法，解决现有生产方法生产效率低、产品纯度和收率也较低的问题。本专利技术的第二个目的是提供一种三氟甲苯的多级生产设备。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种三氟甲苯的多级生产方法，包括下列步骤：1）向第一反应釜中加入三氯甲苯，控制第一反应釜的温度为-20～10℃，向第一反应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第一冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；2）向第二反应釜中加入三氯甲苯，控制第二反应釜的温度为-20～10℃；3）待第一反应釜中反应结束后，将第一反应釜温度升至20～60℃，第一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第二冷凝器冷凝后进入第二反应釜中，同时向第二反应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第二冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第二反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第二冷凝器气体出口排出；4）待第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯，控制第一反应釜的温度为-20～10℃；5）根据前后反应釜的关系同第一反应釜、第二反应釜的关系相对应的原则，依照步骤2）、3）、4），对后面的反应釜进行操作，至倒数第一反应釜中反应结束；6）待倒数第一反应釜中反应结束后，将倒数第一反应釜温度升至20～60℃，倒数第一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第一冷凝器冷凝后进入第一反应釜中，向第一反应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第一冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；7）待倒数第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯，控制倒数第一反应釜的温度为-20～10℃；返回步骤2）进行循环操作；收集各个反应釜放出的剩余物料，过滤并蒸馏，即得三氟甲苯。步骤1）中，第一反应釜中加入的无水氟化氢与三氟甲苯的质量比为5～6:3.5～4；步骤2）至步骤7）中，每个反应釜中加入的无水氟化氢与三氟甲苯的质量比为1～1.3:3.5～4。所述催化剂为黄色氧化汞。所述催化剂的加入量为：每个反应釜中催化剂与三氟甲苯的质量比为0.18～0.25:3.5～4。所述液相氟化反应的温度为-20～10℃，反应时间为3～6h。从冷凝器气体出口排出的氯化氢气体进入尾气吸收系统。反应釜的总个数为3～5个。还包括下列步骤：间歇停产时，向备用釜中加入三氯甲苯和催化剂，控制备用釜的温度为-20～10℃；当其中一个或多个反应釜中反应结束后，将反应釜温度升至20～60℃，反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经备用冷凝器冷凝后进入备用釜中，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入备用冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至备用釜继续参与反应，氯化氢气体从备用冷凝器气体出口排出。一种三氟甲苯的多级生产设备，包括两个以上依次排列的单级生产装置，每个单级生产装置包括反应釜和冷凝器，所述反应釜底部设有排料口、顶部设有进料口和气液回流口；所述冷凝器底部设有气液口、顶部设有用于与尾气吸收装置相连通的气体出口，冷凝器的气液口与反应釜的气液回流口通过控制管路相连通；每个单级生产装置的反应釜的气液回流口或冷凝器的气体出口还与后一个单级生产装置的反应釜的气液回流口通过控制管路相连通，最后一个单级生产装置的反应釜的气液回流口或冷凝器的气体出口与第一个单级生产装置的反应釜的气液回流口通过控制管路相连通。还包括备用生产装置，所述备用生产装置包括备用釜和备用冷凝器，所述备用釜底部设有排料口、顶部设有进料口和气液回流口；所述备用冷凝器底部设有气液口、顶部设有用于与尾气吸收装置相连通的气体出口，备用冷凝器的气液口与备用釜的气液回流口通过控制管路相连通；每个单级生产装置的反应釜的气液回流口或冷凝器的气体出口还与备用釜的气液回流口通过控制管路相连通。所述控制管路指设有控制阀门的管路。本专利技术的三氟甲苯的多级生产方法中，液相氟化反应过程中均采用冷凝回流方式，此时冷凝器中冷却水温度控制到：混合气体中的氟化氢气体可以冷凝回流到反应釜中，但反应过程中生成的氯化氢以气体形式去尾气吸收系统；优选-25～0℃。蒸出过量的无水氟化氢时，冷凝器中冷却水的温度控制到：蒸出的氟化氢气体可以被冷凝成液体无水氟化氢至后一个反应釜中，但蒸出的氯化氢以气体形式去尾气吸收系统；优选-25～0℃。其中，氟化氢常压下的沸点是19.5℃，氯化氢常压下的沸点是-85℃。本专利技术的三氟甲苯的多级生产方法，每个反应釜中进行液相氟化反应时，产生的混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至反应釜继续参与反应，提高了原料的利用率；氯化氢气体从冷凝器气体出口排出，及时将反应产物排出反应系统，提高反应速率，促进液相氟化反应的进行，有效减少副产物的生成，提高产品的纯度和收率；反应釜中的液相氟化反应结束后，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三氟甲苯的多级生产方法，其特征在于：包括下列步骤：1）向第一反应釜中加入三氯甲苯，控制第一反应釜的温度为‑20～10℃，向第一反应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第一冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；2）向第二反应釜中加入三氯甲苯，控制第二反应釜的温度为‑20～10℃；3）待第一反应釜中反应结束后，将第一反应釜温度升至20～60℃，第一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第二冷凝器冷凝后进入第二反应釜中，同时向第二反应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第二冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第二反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第二冷凝器气体出口排出；4）待第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯，控制第一反应釜的温度为‑20～10℃；5）根据前后反应釜的关系同第一反应釜、第二反应釜的关系相对应的原则，依照步骤2）、3）、4），对后面的反应釜进行操作，至倒数第一反应釜中反应结束；6）待倒数第一反应釜中反应结束后，将倒数第一反应釜温度升至20～60℃，倒数第一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第一冷凝器冷凝后进入第一反应釜中，向第一反应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第一冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；7）待倒数第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯，控制倒数第一反应釜的温度为‑20～10℃；返回步骤2）进行循环操作；收集各个反应釜放出的剩余物料，过滤并蒸馏，即得三氟甲苯。...

【技术特征摘要】
1.一种三氟甲苯的多级生产方法，其特征在于：包括下列步骤：
1）向第一反应釜中加入三氯甲苯，控制第一反应釜的温度为-20～10℃，向第一反应
釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第一冷
凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第
一冷凝器气体出口排出；
2）向第二反应釜中加入三氯甲苯，控制第二反应釜的温度为-20～10℃；
3）待第一反应釜中反应结束后，将第一反应釜温度升至20～60℃，第一反应釜中过
量的无水氟化氢被蒸出，经第二冷凝器冷凝后进入第二反应釜中，同时向第二反应釜中加
入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第二冷凝器，
混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第二反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第二冷凝
器气体出口排出；
4）待第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯，
控制第一反应釜的温度为-20～10℃；
5）根据前后反应釜的关系同第一反应釜、第二反应釜的关系相对应的原则，依照步
骤2）、3）、4），对后面的反应釜进行操作，至倒数第一反应釜中反应结束；
6）待倒数第一反应釜中反应结束后，将倒数第一反应釜温度升至20～60℃，倒数第
一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第一冷凝器冷凝后进入第一反应釜中，向第一反
应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第一
冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从
第一冷凝器气体出口排出；
7）待倒数第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲
苯，控制倒数第一反应釜的温度为-20～10℃；
返回步骤2）进行循环操作；收集各个反应釜放出的剩余物料，过滤并蒸馏，即得三
氟甲苯。
2.根据权利要求1所述的三氟甲苯的多级生产方法，其特征在于：步骤1）中，第一
反应釜中加入的无水氟化氢与三氟甲苯的质量比为5～6:3.5～4；步骤2）至步骤7）中，
每个反应釜中加入的无水氟化氢与三氟甲苯的质量比为1～1.3:3.5～4。
3.根据权利要求1所述的三氟甲苯的多级生产方法，其特征在于：所述催化剂为黄
色氧化汞。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯红军，杨华春，杨明霞，司腾飞，师玉萍，邹英武，贺志荣，姚超，于洋，
申请(专利权)人：多氟多化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41