生产五氟乙烷的方法技术

公开了一种生产五氟乙烷的方法。所述方法包括在气相中在第一个反应器或第一组反应器中在氟化催化剂存在下使全氯乙烯与氟化氢反应，以生成含有二氯三氟乙烷、氯化氢、未反应的氟化氢和全氯乙烯的组合物。使该组合物经受分离步骤，基于组合物中有机化合物的总重，得到含有至少９５ｗｔ％二氯三氟乙烷和小于０．５ｗｔ％具有式Ｃ↓［２］Ｃｌ↓［６－ｘ］Ｆ↓［ｘ］的化合物的纯化组合物，其中ｘ为０－６的整数。然后使来自分离步骤的组合物与氟化氢在气相中在第二个反应器或第二组反应器中在氟化催化剂存在下反应，基于组合物中有机化合物的总重，生成含有五氟乙烷和小于０．５ｗｔ％氯五氟乙烷的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种生产五氟乙烷(R-125)的方法。更具体地，本专利技术涉 及一种生产五氟乙烷的多级方法，其中全氯乙烯首先与氟化氢(HF)在气 相中反应以生成含有二氯三氟乙烷的第一产物流。对该粗产物流进行分 离或纯化步骤，通常涉及在一个或更多个蒸馏器或蒸馏塔中进行蒸馏， 以制备富含二氯三氟乙烷的反应物流，然后使该反应物流与HF在气相 中反应，以生成含有五氟乙烷的第二产物流。实际上，目前生产的所有五氟乙烷都是由全氯乙烯的氢氟化来制备 的》如下CC12=CC12+5HF — CHF2CF3(R-125)+4HC1全氯乙烯转化成二氯三氟乙烷为放热过程，其可在气相或液相中进 行。二氯三氟乙烷转化成五氟乙烷总体上接近于热平衡。制备五氟乙烷的方法已在许多公开的专利和专利申请中讨论，包括 US-A-5，750，809、 JP画7画324044、 WO-A國95/16654和WO画A-02/02492。但 是，已知方法有许多缺点。例如，如果全氯乙烯一直在单个反应器中反应生成五氟乙烷，那么 为达到商业上可行的生成五氟乙烷的转化率所必须采用的温度意味着 所述过程可能遭受结垢，在结垢处降解的有机物(通称为"焦炭")经过一段 时间沉积在催化剂表面上。结垢是不希望的，因为它使催化剂的活性下降。制备五氟乙烷的已知方法通常还导致五氟乙烷被各种有机杂质污 染，其中一些有机杂质可能极难以脱除。在已知方法中通常产生的杂质 包括所谓"IIO系"和"130系"化合物成员的物质。术语"IIO系"是指通式为C2Cl6.xFx的化合物，其中x为0-6的整数。 术语"130系"是指通式为C2H2CUx的化合物，其中x为0-4的整数。不希望受限于任何理论，110和130系化合物似乎至少部分由120系 化合物的歧化产生，120系化合物是指通式为C2HCUx的化合物，其中x 为0-5的整数。120系化合物包括五氟乙烷本身以^i氟乙烷的前体化合 物，该前体化合物在全氯乙烯氟化生成五氟乙烷时形成并可通过与另外的 氟化氢反应最终转化成五氟乙烷。这些化合物是四氯一氟乙烷(R-121)、三 氯二氟乙烷(R-122) 、 二氯三氟乙烷(R-123)和一氯四氟乙烷(R-124)。110系化合物的形成是特别成问题的，因为该系化合物之一，氯五氟 乙烷(R-115),在大多数压力下与五氟乙烷形成共沸物或近共沸物。由于共 沸混合物或近共沸混合物的特性，它们难于分离，因此五氟乙烷^皮氯五氟 乙烷污染，在生产过程末端产生非常现实且昂贵的纯化问题。该问题特别 尖锐，因为氯五氟乙烷有高耗臭氧潜力，所以仅应该以低水平存在于五氟 乙烷中。已釆用多种方法来从五氟乙烷中分离氯五氟乙烷。一种通常称为"萃取蒸馏"的方法是加入第三组分，以改变一种组 分相对于另一种组分的挥发度，使这些组分通过蒸馏分离。例如， WO-A-98/52889描述了使用乙二醇、WO-A-98/15511描述了使用二氟曱 烷(R-32)或1,1,l-三氟乙烷(R-143a)、 WO-A-96/24569描述了《吏用全氯乙 烯、JP-9255597描述了使用<:5-<:12碳氟化合物以及US-A-5，919，340描 述了使用CVC7的酮来"破坏，，R-115/R-125共沸物。但是一般来说， 该方法是不希望的，因为大多数有效的第三组分通常都是昂贵的，并需 要复杂的设备来进行萃取蒸馏过程。另一种通常称为"变压共沸蒸馏"的方法是在两个不同的压力例如 约0.17 MPa和1.5 MPa下蒸馏R-115/R-125混合物(见US-A-5,346，595)。 在不同压力下共沸物组成的微小变化能进行部分分离。但是，变压共沸 蒸馏有许多缺点。例如，为了在约0.17 MPa压力下蒸馏共沸物，蒸馏 必须在非常低的约-38t:的温度下进行。在蒸馏过程中达到并维持这样 的温度是昂贵的。另外，为了达到所希望的分离，需要共沸物在不同压 力的蒸馏塔之间循环。在制备五氟乙烷的已知方法中倾向于生成高水平杂质至少部分是 由于难以控制全氟乙烯与氟氯氢的催化反应。例如，全氯乙烯转化成二氯三氟乙烷的放热特性意味着大量放热和反应失控是普遍问题，导致结 垢增加和杂质水平升高。如果全氯乙烯转化成五氟乙烷被限制在单个反 应器内以单个步骤进行，那么该问题会恶化，因为为了将二氯三氟乙烷 转化成五氟乙烷通常需要较高温度。总之，先前没有一种是完全令人满意的，因此 需要一种生产五氟乙烷的改进方法，理想的是一种克服至少部分与已知 方法有关的问题的方法。例如，希望提供一种制备五氟乙烷的方法，该 方法生成低水平的杂质例如氯五氟乙烷，使五氟乙烷的纯化更客易、更 经济。还希望提供一种导致较少结垢的制备五氟乙烷的方法，从而有助 于使反应器的操作更有效并延长催化剂的寿命。本专利技术提供一种生产五氟乙烷的新方法。简单地说，所述方法包括使全氯乙烯与氟化氢(HF)在氟化催化剂存在下反应，以产生含有二氯三 氟乙烷和各种其它物质的粗产物流。对该粗产物流进行纯化/分离步骤， 以得到基本上富含二氯三氟乙烷的反应物组合物，基于组合物中有机化 合物的总重，通常含有至少95 wt。/。二氯三氟乙烷和小于0.5 wt。/。具有 式C2Cl6-xFx的化合物，其中x为0-6的整数，即不含可能存在的任何氟 化氢。然后使反应物组合物与氟化氢(HF)反应，再一次基于产物流中有 机化合物的总重，生成含有五氟乙烷和通常小于0.5 wt。/。氯五氟乙烷的 产物流。根据本专利技术的第一方面，提供一种，所述方法 包括以下步骤(i) 在第一个反应器或第一组反应器中，在气相中在约200t:至约350t: 的温度下在氟化催化剂存在下使全氯乙烯与氟化氢(HF)反应，基于 组合物中有机化合物的总重，生成含有二氯三氟乙烷、氯化氢、未反 应的氟化氢和全氯乙烯、小于2 wt%的组合的一氯四氟乙烷和五氟乙 烷以及小于5 wt。/。具有式QjCl6-xFx(其中x为0-6的整数)的化合物的 组合物；(ii) 使来自步骤(i)的组合物经受分离步骤，基于组合物中有机化合物的总 重，得到含有至少95 wt。/o二氯三氟乙烷和小于0.5 wtY。具有式 C2Cl"Fx(其中x为0-6的整数)的化合物的纯化組合物；以及(iii)在第二个反应器或第二組反应器中，在气相中在至少280t:的温度下 在氟化催化剂存在下使来自步骤(ii)的组合物与氟化氢(HF)反应，基 于组合物中有机化合物的总重，生成含有五氟乙烷和小于0.5 wt。/o氯 五氟乙烷的组合物。在两个单独的反应步骤中在独立的反应器中将全氯乙烯转化成五 氟乙烷可使所述方法更易于控制，因为步骤(i)中全氯乙烯放热转化为二 氯三氟乙烷与步骤(iii)中二氯三氟乙烷转化成五氟乙烷分开。它还允许 每一步选择适当的反应条件，例如反应温度。此外，中间分离/纯化步 骤可用于从送入所述方法步骤(iii)中第二反应器的组合物中基本上或者 甚至完全脱除110系化合物，特别是三氯三氟乙烷和二氯四氟乙烷，从 而得到被量少得多的氯五氟乙烷(R-115)(如果存在的话)污染的五氟乙坑。在本方法的步骤(i)中，全氯乙烯与氟化氢在气相中反应，生成其中 含有二氯三氟乙烷的产物流。二氯三氟乙烷有三种异构体。但是， 一般 地，步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备五氟乙烷的方法，所述方法包括以下步骤：　（ｉ）在第一个反应器或第一组反应器中，在气相中在约２００℃至约３５０℃的温度下在氟化催化剂存在下使全氯乙烯与氟化氢（ＨＦ）反应，基于组合物中有机化合物的总重，生成含有二氯三氟乙烷、氯化氢、未反应的氟化氢和全氯乙烯、小于２ｗｔ％的组合的一氯四氟乙烷和五氟乙烷以及小于５ｗｔ％具有式Ｃ↓［２］Ｃｌ↓［６－ｘ］Ｆ↓［ｘ］的化合物的组合物，其中ｘ为０－６的整数；　（ｉｉ）使来自步骤（ｉ）的组合物经受分离步骤，基于组合物中有机化合物的总重，得到含有至少９５ｗｔ％二氯三氟乙烷和小于０．５ｗｔ％具有式Ｃ↓［２］Ｃｌ↓［６－ｘ］Ｆ↓［ｘ］的化合物的纯化组合物，其中ｘ为０－６的整数；以及　（ｉｉｉ）在第二个反应器或第二组反应器中，在气相中在至少２８０℃的温度下在氟化催化剂存在下使来自步骤（ｉｉ）的组合物与氟化氢（ＨＦ）反应，基于组合物中有机化合物的总重，生成含有五氟乙烷和小于０．５ｗｔ％氯五氟乙烷的组合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克莱夫罗伯特吉迪斯，保罗亨德里斯图尔特，
申请(专利权)人：英尼奥斯弗罗控股有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]