制备氢氟碳烃的方法技术

一种用于制备氢氟碳烃（ＨＦＣ）的方法，包括：（ａ）提供氟聚合物衬里的反应器；（ｂ）将液相氯化的有机化合物和氟化剂加入到反应器中；和（ｃ）使至少一部分所说的氯化的有机化合物与至少一部分所说的氟化剂反应，生成所说的ＨＦＣ。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氢氟碳烃(HFCs)的制备方法。更具体地，本专利技术涉及一种减少反应器腐蚀并提高生产HFCs的产率和纯度的氟化方法。本专利技术的背景由于氢氟碳烃(HFCs)不消耗臭氧层，所以它们正在成为用作传热剂、发泡剂和推进剂的氯氟碳(CFCs)和氢氯氟碳(HCFCs)的受欢迎的替代物。HFCs通常是通过采用氟化剂，例如氟化氢在氟化催化剂存在情况下氟化一种氯化的有机化合物来制备。该反应可以在液相或者气相中进行。通常，液相氟化反应是优选的，这是因为该反应被控制在比较低的温度，从而使由于分解产生的副产物较少。但是，液相氟化反应采用并产生腐蚀性化合物，例如氟化氢、氯化氢和催化剂，它们会形成过酸。这些过酸会腐蚀其中进行该反应的反应器，甚至是由耐腐蚀材料制成的反应器，例如铬镍铁合金600、NAR25-50MII、哈斯特洛伊蚀镍基合金C、哈斯特洛伊蚀镍基合金G-30、复合不锈钢和哈斯特洛伊蚀镍基合金C-22。反应器的腐蚀包括反应器的结构完整性和缩短其使用寿命。因此，需要减少反应器的腐蚀。一种减小这种腐蚀的方法记载在日本公开专利申请233102(1995)中。在该申请中，公开了一种在采用氟树脂制造或者衬里的反应器中进行液相氟化氯化的有机化合物的方法。该方法包括氟化氢和氯化的有机化合物的气态原料。由于该方法受到气态原料物流的限制，它局限于它可以生产的HFCs的类型。含有两个或者多个碳原子的氯化的有机化合物在达到气态之前就分解了。例如，五氯丙烷在大于90℃的温度下大量分解，而其沸点约为190℃。因此，实际上，该申请中公开的方法只能用于生产氟化甲烷。上述日本公开还指出当必须通过反应器进行传热时，这是在液相氟化反应下常有的情况，氟树脂衬里可以采用成型方法被应用。这理所说的唯一的成型方法是旋转-烧固成型。通常，带有成型衬里的反应器，例如旋转-烧固或者喷射衬里的反应器都不适用于大规模的工业生产。带有这种衬里的反应器必须在大炉或者烘箱中烧固，这样做的费用很高并且常常是无法进行的。的确，用烧固衬里来配合大反应器，例如大于约1000加仑的是无法实施的。成型衬里不仅对反应器有实际的局限，而且造成了结构局限。已经发现，成型衬里有可能是可以透过的，并且在高压和过长的时间里，反应物有可能透过衬里并增大衬里和反应器壁之间的压力。该压力使得衬里产生砂眼，并最终使衬里松驰。透过衬里的问题由于在成型衬里反应器上不存在排水孔而被加剧。通常，排水孔会使反应物穿过衬里从反应器排出。但是，成型衬里通常不能用在带排水孔的反应器中。在制作成型衬里时，将流态氟聚合物施用于反应器壁，因此反应器壁上的孔将导致在成型衬里上出现洞。在衬里上的孔显然损害反应器的耐压能力。因此，虽然旋转烧固的氟树脂衬里可以减少反应器的腐蚀，但其结构限制仍然限制反应器的使用寿命。因此，需要一种工业上可行的方法，能够制备宽范围的HFCs，同时减小反应器的腐蚀。本专利技术满足了这个及其他需要。本专利技术的详细说明和优选的实施方案如下文所述的，本专利技术涉及一种氟化方法，它采用一种工业上可行的并且耐用的氟聚合物衬里反应器，来制备各种氢氟碳(HFCs)，包括带有两个或者多个碳原子的那些。在一个实施方案中，该方法包括(a)提供用于完成氟化反应的反应器装置，其中该反应器装置的至少一部分是氟聚合物衬里的；(b)将氟化剂和液体的氯化有机化合物加入到反应器装置中；和(c)至少一部分原料在液相进行反应，生成HFC。由于该实施方案将氯化的有机化合物以液相，而不是气相的形式加入反应器，所以可以采用含有两个或者几个碳原子的化合物，而不会分解。这种方法的另一个实施方案包括(a)提供一个带有松驰的氟聚合物衬里的反应器；和(b)将至少一部分氯化的有机化合物与至少一部分氟化剂在反应器中反应，生成HFC。如下文所述，一种松驰的氟聚合物衬里提供了一种带有耐化学腐蚀屏障的反应器，它比成型类的氟聚合物衬里更耐久。更具体地，一种松驰的衬里有可能比成型衬里的孔更少，并因此有可能更长时间地保持密封。本专利技术还有一个实施方案包括(a)提供一个带有排水孔的氟聚合物衬里反应器；和(b)将至少一部分氯化的有机化合物与至少一部分氟化剂在反应器中反应，生成HFC。这种排水孔使得透过氟聚合物衬里反应器的那些反应物可被排出或者去除。它可防止反应物在衬里和反应器壁之间增大压力并在衬里上形成砂眼。在一个优选的实施方案中，该方法包括上述实施方案的结合。本专利技术的一个重要方面是在反应器装置的至少一部分上采用氟聚合物衬里。正如这里所采用的，术语“氟化的聚合物”和“氟聚合物”可以同义地采用并且广泛地指在至少一个单体上带有一个氟原子的任何聚合物、共聚物或者聚合物的混合物。优选的物质例如包括聚四氟乙烯、聚(1，1-二氟乙烯)、乙烯-四氟乙烯聚合物、乙烯-六氟丙烯聚合物、四氟乙烯-六氟丙烯聚合物、上述聚合物的所有改性的形式，以及它们两种或者几种的混合物。聚四氟乙烯衬里或者其改性的形式是最优选的。用于进行氟化反应的反应器装置可以包括任何通常用于透过液相氟化制备HFCs的设备。一个为此目的的满意的设备的例子是一个由单个反应容器，如高压釜构成的反应器，液态或者气体状态的原料可被加入到该反应容器中，并可良好地加热或者冷却，以足以保持反应温度在设定的温度。该反应容器通过适当的混合方法应能促进反应物的接触，并能够保持反应压力至多为约300psi，或者希望具有的最大反应压力。由于该反应一般是在有压力的情况下进行，该反应容器通常是由金属或者其它结构刚性材料制成。合适的材料包括例如碳钢、不锈钢、铬镍铁合金、蒙乃尔合金、哈斯特洛伊蚀镍基合金、或者其它类型的结构合适的合金。在该优选的实施方案中，该反应器壁至少有一个排水孔，并优选有多个排水孔。排水孔使得透过衬里的反应物可从该衬里和反应器壁之间排出或者除去。排水孔的数量和大小可以根据反应器的大小和其它可变因素改变，尽管通常优选一个排水孔的直径约为1/8到1/2英寸。带有一个或者几个排水孔的反应器需要衬里具有适当的强度，以在反应压力下覆盖排水孔。反应装置还可以包括一个与反应容器在操作上相连的催化剂分离器。一个催化剂分离器一般由一个冷凝器和一个填充塔构成，并且一般安装在反应器的顶部。该分离器起到将催化剂和过量氟化剂保持在反应器中的作用，同时使产物、副产物和HCl在它们形成时从反应器中去除。该反应器和/或分离器可以采用传统应用技术，例如喷射或者烧固成型用氟聚合物衬里。但是，已经发现嵌入松驰氟聚合物衬里可提供改进的出乎意料的结果。正如本专利技术所采用的，“松驰的氟聚合物衬里”广义地是指覆盖反应器的至少一定比例金属部分的衬里，并且它由氟聚合物材料的膜或者片安装。优选地，该片的厚度不少于约0.7毫米，一般比成型衬里厚。如上所述，这种采用衬里的方法是优选的，这是因为和类似于旋转烧固的成型方法相比，它有可能生产孔更少的衬里。还因为在厚度上没有限制并可以采用重的衬里，优选未紧固的衬里。较厚的衬里不仅有较低的孔度，还提高了强度。因此，松驰的氟聚合物衬里有可能具有足够的强度来在反应压力下覆盖排水孔。例如不小于约0.7毫米的衬里具有覆盖至少1/4英寸排水孔的足够强度。为了保护衬里并提高其可靠性，可以在反应器中安装耐腐蚀碳或者碳化硅砖。这些材料实际上比氟聚合物衬里更耐用，并因此在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备氢氟碳烃（ＨＦＣ）的方法，包括下面的步骤： 提供用于完成氟化反应的反应器装置，其中该反应器装置的至少一部分带有氟聚合物衬里； 将液相的氯化有机化合物和氟化剂加入到反应器中；和 使至少一部分所说的氯化的有机化合物与至少一部分所说的氟化剂反应，生成所说的ＨＦＣ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HS唐，DC默克，AM史密斯，
申请(专利权)人：联合讯号公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]