E-1,3,3,3-四氟丙烯的制备方法

专利类型 发明授权 法律事件 公开; 实质审查; 申请权转移; 授权;
专利有效性 有效专利 当前状态 授权
申请号 CN202110433913.2 申请日 2021-04-22
公开(公告)号 CN112811973B 公开(公告)日 2021-07-09
申请人 泉州宇极新材料科技有限公司; 申请人类型 企业
发明人 贾晓卿; 张呈平; 庆飞要; 权恒道; 第一发明人 贾晓卿
权利人 泉州宇极新材料科技有限公司 权利人类型 企业
当前权利人 泉州宇极新材料科技有限公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份:福建省 城市 当前专利权人所在城市:福建省泉州市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:福建省泉州市丰泽区田安北路288号青年大厦11层西侧 邮编 当前专利权人邮编:362000
主IPC国际分类 C07C17/087 所有IPC国际分类 C07C17/087C07C21/18C07C17/358C07C21/22C07C17/361C07C21/19C07C51/58C07C53/50B01J27/132B01J27/138B01J37/03B01J37/08B01J37/26
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 9 专利文献类型 B
专利代理机构 北京兆君联合知识产权代理事务所 专利代理人 胡敬红;
摘要 本 发明 公开了一种E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的制备方法,以3,3,3‑三氟丙炔或/和其同分异构体1,3,3‑三氟丙二烯为原料,在氟化催化剂存在下,经气相选择性氟化反应,得到E‑1,3,3,3‑四氟丙烯。本发明主要用于高效率、气相连续循环地生产E‑1,3,3,3‑四氟丙烯。
权利要求

1.E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的制备方法,其特征在于:
在氟化催化剂存在下,在管式反应器中, 或/和其同分异构体
氟化氢发生气相选择性氟化反应,得到E‑1,3,3,3‑四氟丙烯;所述的
氟化催化剂为Fe、Co、Ni、Zn、Mg、Al中任意一种元素作为助剂改性的铬基催化剂、钼基催化剂或者钨基催化剂,该氟化催化剂中金属元素的存在形式是金属氟化物或金属氟化物,其中助剂与活性组分Cr、Mo或W的质量百分含量分别为5‑15%和85‑95%;
所述的 的合成方法为:在异构化催化剂存在下,
发生异构化反应,得到 ,其反应条件为:反应压
0.1~0.5MPa,反应温度为0~200℃,四氟丙二烯的接触时间为1~100s;其中异构化催化剂为Mo的金属氟氯化物或金属氟氯氧化物。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述氟化催化剂的制备方法如下:(1)按照活性组分与助剂的质量百分组成,将活性组分的可溶盐和助剂的可溶盐溶解于,然后滴加沉淀剂使金属离子沉淀完全,调节pH值为7.0~9.0,使其在搅拌条件下充分沉淀,陈化12~36小时,将形成的浆体过滤,然后在100~250℃干燥6~24小时,将所得固体粉碎压制成型,得到催化剂前驱体;(2)将步骤(1)得到的催化剂前驱体,在氮气氛围下300℃~500℃进行焙烧6~24小时后,在200℃~400℃用摩尔比为1∶2的氟化氢与氮气组成的混合气体活化6~24小时,制得氟化催化剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所述氟化催化剂的制备方法中,所述铬的可溶盐选自三氯化铬、硝酸铬、醋酸铬;所述钼的可溶盐选自二氯化钼、三氯化钼、四氯化钼、五氯化钼、六氯化钼;所述钨的可溶盐选自二氯化钨、三氯化钨、四氯化钨、五氯化钨、六氯化钨;所述助剂的可溶盐选自助剂的硝酸盐、氯化盐或者乙酸盐中的至少一种或数种;
所述沉淀剂选自水、氢氧化钠、氢氧化、氢氧化铯、氢氧化铷中的至少一种或数种。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的气相选择性氟化反应的反应条件为:反应压力0.1~0.5MPa,反应温度为300~500℃, 或/和其同分
异构体 与氟化氢的物质的量之比为1 :1~30,接触时间为5~100s。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述的气相选择性氟化反应的反应条件为:反应压力0.1~0.3MPa,反应温度为350~500℃, 或/和其同分
异构体 与氟化氢的物质的量之比为1 :10~30,接触时间为10~100s。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述异构化催化剂的制备方法如下:
将金属氧化物置于反应器,温度300~500℃,通入物质的量比为1 :4的卤代与氮气组成的混合气体,活化4~20小时,停止通入混合气体,制得催化剂;其中,金属氧化物为三氧化钼、二氧化钼、三氧化二钼中的任意一种或数种;卤代烃为二氟二氯甲烷、一氯二氟甲烷、二氯一氟甲烷、一氯五氟乙烷、2,2‑二氯‑1,1,1‑三氟乙烷、1‑氯‑1,2,2,2‑四氟乙烷、1‑氯‑2,
2,2‑三氟乙烷、2‑氯‑1,1,1,2‑四氟丙烷、3‑氯‑1,1,1,3‑四氟丙烷、2,3‑二氯‑1,1,1‑三氟丙烷中的一种或数种。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的 的合成方
法为:在金属氧化物或碱土金属氧化物存在下,通式为
的二酰卤发生消去反应,得到 ,其反应条件为:反应温度为100~500℃,
与碱金属氧化物或碱土金属氧化物的物质的量之比为1:
4~10,反应时间为2~20h;其中,R1、R2为F、Cl、Br或I中任意一种,碱金属氧化物为氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化铷或氧化铯中一种或数种,碱土金属氧化物为氧化镁、氧化、氧化钡或氧化锶中一种或数种。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述的
的合成方法为:在氧化催化剂存在下,通式为
的卤代环戊烯烃与氧气或者与惰性气体稀释的氧气发生氧化反应,得
到二酰卤,其反应条件为:反应温度为100~600℃, 与氧气的摩尔比为
1∶1~10,惰性气体与氧气的摩尔比例为0~5∶1,接触时间为0.01~100s,其中,R1、R2为F、Cl、Br或I中任意一种,惰性气体可以是氮气、氦气、氩气、氖气中的一种或数种,氧化催化剂为氧化负载于氧化、氧化铬、氧化锌、氧化镁、氧化锆、氟化铬、氟化铁、氟化锌、氟化镁、氟化中一种或数种载体上的催化剂,其中氧化银与载体的质量百分含量分别为0.1%~
30%和70%~99.9%。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于:所述氧化催化剂的制备方法如下:按照氧化银与载体的质量百分含量组成,将适量硝酸银溶解于适量水中,加入氧化铁、氧化铬、氧化锌、氧化镁、氧化锆、氟化铬、氟化铁、氟化锌、氟化镁或氟化铝中一种或数种载体,浸渍6~24小时,然后过滤,在80℃烘箱中干燥12~48小时,然后在氮气保护下,300~500℃焙烧5~20小时,得到氧化催化剂。

说明书全文

E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高转化率高选择性制备E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的方法,尤其涉及一种以3,3,3‑三氟丙炔或/和其同分异构体1,3,3‑三氟丙二烯为原料,经气相氟化氢加成反应,高转化率高选择性制备E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的方法,以及原料3,3,3‑三氟丙炔和其同分异构体1,3,3‑三氟丙二烯的合成方法。

背景技术

[0002] 截至目前,1,3,3,3‑四氟丙烯的合成路线主要有以下几种:
[0003] (1)以氟乙烯为原料
[0004] US2005245773A1报道了以氟乙烯为起始原料合成1,3,3,3‑四氟丙烯的步骤如下:首先,高压釜中,氟乙烯与三氟碘甲烷在200度时反应48小时,得到中间产物1,1,1,3‑四氟‑
3‑碘丙烷;然后在高压釜、含有18‑冠‑6醚的氢溶液中,温度30‑40度,1,1,1,3‑四氟‑3‑碘丙烷发生脱碘化氢反应,得到E‑1,3,3,3‑四氟丙烯和Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的混合物,总产率为75%,而E‑1,3,3,3‑四氟丙烯与Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的摩尔比为9/1。在上述路线中,三氟碘甲烷可以替换成成三氟溴乙烷,即:氟乙烯与三氟溴甲烷在四苯基钯存在下,
200度反应48小时,得到中间产物1,1,1,3‑四氟‑3‑溴丙烷;然后在高压釜、含有四叔丁基溴化铵的氢氧化钾水溶液中,50度反应24小时,得到1,3,3,3‑四氟丙烯,收率为75%。
[0005] WO2013122822A1报道了由氟乙烯与四氯化为起始原料合成1,3,3,3‑四氟丙烯:首先,在粉与磷酸三乙酯组成的引发剂作用下,四氯化碳与氟乙烯在120度左右、压
120psi条件下反应8小时,发生调聚反应得到1,1,1,3‑四氯‑3‑氟丙烷(HCFC‑241fb),收率为81%;然后在五氟化锑负载于活性碳的催化剂存在下,物料摩尔比为1:10的HCFC‑241fb与氟化氢发生氟‑氯交换反应,反应温度65度至70度,接触时间为2秒,得到1,1,1,3‑四氟‑3‑氯丙烷(HCFC‑244fa),其收率为40%至50%;最后,在酸处理过的催化剂存在下,HCFC‑244fa发生脱氯化氢反应,温度350度至370度,接触时间75.3秒,连续运行8小时,则HCFC‑244fa的转化率为40%到60%,得到1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性大于95%。
[0006] 在上述路线中,HCFC‑241fb在较低温度下发生氟‑氯交换主要得到产物HCFC‑244fa;而HCFC‑241fb在较高温度下发生氟‑氯交换主要得到产物1‑氯‑3,3,3‑三氟丙烯(HCFO‑1233zd(E/Z))。WO2010101198A1报道了在铬基催化剂存在下,摩尔比为1/15的HCFC‑
241fb与氟化氢发生氟‑氯交换反应,反应温度281度,接触时间8秒,反应得到HCFO‑1233zd(E/Z),HCFC‑241fb的转化率为100%,HCFO‑1233zd(E/Z)的选择性为73.0%。HCFO‑1233zd(E/Z)继续与氟化氢在氟化催化剂存在下发生氟‑氯交换反应得到1,3,3,3‑四氟丙烯。
[0007] (2)以氯乙烯为原料
[0008] 由氯乙烯为起始原料合成1,3,3,3‑四氟丙烯,主要包含以下反应过程:首先,WO2013122822A1报道了四氯化碳与氯乙烯发生调聚反应得到1,1,1,3,3‑五氯丙烷(HCC‑240fa);接着在氟化催化剂存在下,WO2010101198A1报道了HCC‑240fa与氟化氢发生氟‑氯交换反应得到1‑氯‑3,3,3‑三氟丙烯(HCFO‑1233zd(E/Z));然后在氟化催化剂存在下,JP2015120669A 报道了HCFO‑1233zd(E/Z)继续与氟化氢发生氟‑氯交换反应得到1,3,3,3‑四氟丙烯。
[0009] 在上述路线中的第三步反应中,往往会产生其他产物1,1,1,3,3‑五氟丙烷(HFC‑245fa)和1,1,1,3‑四氟‑3‑氯丙烷(HCFC‑244bb),这些副产物可以进行进一步反应转化为E‑1,3,3,3‑四氟丙烯,即:WO03027051A1报道了在催化剂存在下,HFC‑245fa发生脱氟化氢反应;US7829748B1、WO2011034991A2、US2012184786A1报道了HCFC‑244bb发生脱氯化氢反应得到1,3,3,3‑四氟丙烯。
[0010] (3)1,1‑二氟乙烯为原料
[0011] US2005245773A1报道了以1,1‑二氟乙烯为原料合成1,3,3,3‑四氟丙烯,主要有两种合成途径:(1)高压釜中,在基催化剂存在下,1,1‑二氟乙烯与二碘一氟甲烷发生调聚反应,得到CHIFCH2CIF2;然后在五氯化锑和氟化氢存在下,CHIFCH2CIF2发生氟化反应,温度0至50度,得到CF3CH2CHIF;在装填有含Sn的铬基催化剂的固定床中,CF3CH2CHIF发生脱碘化氢反应,温度为350度至700度,得到1,3,3,3‑四氟丙烯,收率为40%至65%。(2)上述二碘一氟甲烷可以替换为二溴一氟甲烷,其他步骤与(1)类似,经历三步反应可以合成得到1,3,3,3‑四氟丙烯。
[0012] (4)3,3,3‑三氟丙烯为原料
[0013] 以3,3,3‑三氟丙烯(HFO‑1243zf)为起始原料合成1,3,3,3‑四氟丙烯的路线主要有一步法和两步法两种。
[0014] EP2634165A2报道了一步合成法,即:在98%Cr和2%Co组成的铬基催化剂存在下,HFO‑1243zf与氟化氢和氯气发生氯氟化反应,接触时间为15秒,反应温度300度,得到1,3,3,3‑四氟丙烯,其他副产物为HFO‑1234yf、2‑氯‑3,3,3‑三氟丙烯(HCFO‑1233xf)、1,2‑二氯‑3,3,3‑三氟丙烯、HFC‑245cb、HFC‑245fa、HCFO‑1233zd。
[0015] WO2005108334A1报道了两步合成法,即:首先,在内衬聚四氟乙烯的高压釜内,氯化铁或五氟化锑为催化剂,3,3,3‑三氟丙烯与溴、氟化氢在‑30度至‑60度反应10‑30分钟,然后在室温继续反应1小时,得到CF3CHBrCH2F和CF3CHBrCH2Br,收率分别是55%和40%;其次,在装填有活性碳为催化剂的固定床中,CF3CHBrCH2F在525度发生脱溴化氢反应,接触时间为20‑30秒,1,3,3,3‑四氟丙烯的总收率为95%。
[0016] 在上述众多合成路线中,存在以下问题:(1)E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的单程产率较低,反应所合成的产物1,3,3,3‑四氟丙烯是E‑1,3,3,3‑四氟丙烯和Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的混合物,两者的摩尔比例n(E‑1,3,3,3‑四氟丙烯)/n(Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯)大多接近6/1,因此,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的单程产率一般小于90%;(2)烯与卤代烷烃发生调聚合成原料的反应大多是液相反应,采用大量溶剂和引发剂,会产生大量液废和固废,严重污染环境;(3)有的反应温度太低(如‑30度至‑60度的溴氟化反应),有的反应温度太高(如525度的脱溴化氢反应),这些反应能耗过高。

发明内容

[0017] 本发明所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的不足,提供一种单程产率高、催化剂活性高的可以高选择性地制备E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的方法。
[0018] 为了实现本发明的目的,本发明在氟化催化剂存在下,在管式反应器中,或/和其同分异构体 与氟化氢发生气相选择性氟化反应,得到E‑1,3,3,3‑四氟丙烯;反应方程式如下:
[0019]
[0020] 本发明提供一种高转化率高选择性制备E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的方法,包括以下步骤:
[0021] 在氟化催化剂存在下,在管式反应器中, 或/和其同分异构体 与氟化氢发生气相选择性氟化反应,得到E‑1,3,3,3‑四氟丙烯;所述
的氟化催化剂为Fe、Co、Ni、Zn、Mg、Al中任意一种元素作为助剂改性的铬基催化剂、钼基催化剂或者钨基催化剂,该氟化催化剂中金属元素的存在形式是金属氟化物或金属氟氧化物,其中助剂与活性组分Cr、Mo或W的质量百分含量分别为5‑15%和85‑95%。
[0022] 所述氟化催化剂的制备方法如下:(1)按照活性组分与助剂的质量百分组成,将活性组分的可溶盐和助剂的可溶盐溶解于水,然后滴加沉淀剂使金属离子沉淀完全,调节pH值为7.0~9.0,使其在搅拌条件下充分沉淀,陈化12~36小时,将形成的浆体过滤,然后在100~250℃干燥6~24小时,将所得固体粉碎压制成型,得到催化剂前驱体;(2)将步骤(1)得到的催化剂前驱体,在氮气氛围下300℃~500℃进行焙烧6~24小时后,在200℃~400℃用摩尔比为1∶2的氟化氢与氮气组成的混合气体活化6~24小时,制得氟化催化剂。
[0023] 所述氟化催化剂的制备方法中,所述铬的可溶盐,包括但不限于,三氯化铬、硝酸铬、醋酸铬等;所述钼的可溶盐,包括但不限于,二氯化钼、三氯化钼、四氯化钼、五氯化钼、六氯化钼等;所述钨的可溶盐,包括但不限于,二氯化钨、三氯化钨、四氯化钨、五氯化钨、六氯化钨等;所述助剂的可溶盐,包括但不限于,助剂的硝酸盐、氯化盐或者乙酸盐中的至少一种或数种;优选地,选自铁、钴、镁的可溶盐中至少一种或数种;所述沉淀剂,包括但不限于,水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、氢氧化铷中的至少一种或数种;优选地,选自氨水。
[0024] 所述的气相选择性氟化反应的反应条件为:反应压力0.1~0.5MPa,反应温度为300~500℃, 或/和其同分异构体 与氟化氢的物
质的量之比为1 :1~30,接触时间为5~100s。
[0025] 所述的气相选择性氟化反应的反应条件为:反应压力0.1~0.3MPa,反应温度为350~500℃, 或/和其同分异构体 与氟化氢的物
质的量之比为1 :10~30,接触时间为10~100s。
[0026] 所述的 的合成方法为:在异构化催化剂存在下,发生异构化反应,得到 ,其反应条件为:反应压
力0.1~0.5MPa,反应温度为0~200℃,四氟丙二烯的接触时间为1~100s;其中异构化催化剂为Al、Mg、Cr、Fe、Co、Ni、Mo、W、Zn或Cu中的任意一种金属氟氯化物或金属氟氯氧化物。
[0027] 所述异构化催化剂的制备方法如下:将金属氧化物置于反应器,温度300~500℃,通入物质的量比为1 :4的卤代烃与氮气组成的混合气体,或者通入物质的量比为1 :4的卤代烯烃与氮气组成的混合气体,活化4~20小时,停止通入混合气体,制得催化剂。其中,金属氧化物为三氧化二铬、二氧化铬、三氧化钼、二氧化钼、三氧化二钼、三氧化钨、二氧化钨、三氧化二钨、氧化、氧化镁、氧化、氧化钡、三氧化二铁、氧化亚铁、四氧化三铁、氧化镍、氧化锌、氧化铜中的任意一种或数种;卤代烃为二氟二氯甲烷、一氯二氟甲烷、二氯一氟甲烷、一氟三溴甲烷、二氟二溴甲烷、三氟溴甲烷、三氟碘甲烷、二氟一碘甲烷、一氯五氟乙烷、2,2‑二氯‑1,1,1‑三氟乙烷、1‑氯‑1,2,2,2‑四氟乙烷、1‑氯‑2,2,2‑三氟乙烷、2‑氯‑1,1,1,
2‑四氟丙烷、3‑氯‑1,1,1,3‑四氟丙烷、2,3‑二氯‑1,1,1‑三氟丙烷中的一种或数种。
[0028] 所述的 的合成方法为:在金属氧化物或碱土金属氧化物存在下,通式为 的二酰卤 发生消去反应,得到
,其反应条件为:反应温度为100~500℃,
与碱金属氧化物或碱土金属氧化物的物质的量之比为1:4~10,反应时间为2~20h;其中,R1、R2为F、Cl、Br或I中任意一种,碱金属氧化物为氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化铷或氧化铯中一种或数种,碱土金属氧化物为氧化镁、氧化钙、氧化钡或氧化锶中一种或数种。
[0029] 所述的 的合成方法为:在氧化催化剂存在下,通式为 的卤代环戊烯烃与氧气或者与惰性气体稀释的氧气发生氧化反
应,得到二酰卤 ,其反应条件为:反应温度为100~600℃,
与氧气的摩尔比为1∶1~10,惰性气体与氧气的摩尔比例为0~5∶1,接
触时间为0.01~100s,其中,R1、R2为F、Cl、Br或I中任意一种,惰性气体可以是氮气、氦气、氩气、氖气中的一种或数种,氧化催化剂为氧化负载于氧化铁、氧化铬、氧化锌、氧化镁、氧化锆、氟化铬、氟化铁、氟化锌、氟化镁、氟化铝中一种或数种载体的催化剂,其中氧化银与载体的质量百分含量分别为0.1%~30%和70%~99.9%。
[0030] 所述氧化催化剂的制备方法如下:按照氧化银与载体的质量百分含量组成,将适量硝酸银溶解于适量水中,加入氧化铁、氧化铬、氧化锌、氧化镁、氧化锆、氟化铬、氟化铁、氟化锌、氟化镁或氟化铝中一种或数种载体,浸渍6~24小时,然后过滤,在80℃烘箱中干燥12~48小时,然后在氮气保护下,300~500℃焙烧5~20小时,得到氧化催化剂。
[0031] 所述选择性氟化过程属于气相独立循环连续工艺方法。由于原料和反应产物的沸点差异很大,一般可以采用蒸馏塔蒸馏的方式将原料和产物进行有效分离,将未反应的原料继续循环至反应器继续参与反应,而产品E‑1,3,3,3‑四氟丙烯和1,1,1,3,3‑五氟丙烷分别采出体系。其中,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的沸点为9.8℃(760mmHg);E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的沸点为‑18.95℃(760mmHg);1,1,1,3,3‑五氟丙烷沸点为15.3℃(760mmHg);3,3,3‑三氟丙炔的沸点为‑48℃(760mmHg);三氟丙二烯的沸点为‑29℃(760mmHg);氟化氢的沸点为19.5℃(760mmHg)等等。
[0032] 本发明用于反应的反应器类型不是关键,可以使用管式反应器,流化床反应器等。另外,绝热反应器或等温反应器亦可用。
[0033] 本发明的优点:
[0034] (1)本发明合成E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的单程产率高;
[0035] (2)本发明中的氟化催化剂均具有活性高、使用寿命长的特点;
[0036] (3)本发明采用气相法制备E‑1,3,3,3‑四氟丙烯,通过气相独立循环工艺,将反应不完全的物料进行独立循环,可以使初始原料几乎完全地转化目标产物,最终从工艺体系中采出目标产品,从而不产生液废和废气,实现绿色生产。附图说明
[0037] 图1表示三氟丙二烯经气相氟化反应制备E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的制备工艺流程图
[0038] 在图1中的标号意义如下。管线:1、2、3、5、7、8、10和11;反应器:4;第一蒸馏塔:6;第二蒸馏塔:9。

具体实施方式

[0039] 参照图1对本发明进一步详细说明。但并不限制本发明。经管线1的新鲜三氟丙二烯与经管线10循环使用的三氟丙二烯,以及经管线2的新鲜氟化氢以及经管线8循环使用的氟化氢和少量Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯、1,1,1,3,3‑五氟丙烷的混合物,一起经过管线3进入装填有氟化催化剂的反应器4进行气相氟化反应,反应产物流为E‑1,3,3,3‑四氟丙烯、Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯、1,1,1,3,3‑五氟丙烷以及未反应的三氟丙二烯和氟化氢,反应产物流经管线5进入第一蒸馏塔6进行分离;第一蒸馏塔6的塔顶组分为E‑1,3,3,3‑四氟丙烯和三氟丙二烯,塔釜组分为Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯、1,1,1,3,3‑五氟丙烷和氟化氢,塔釜组分经管线8和管线3循环至反应器4继续反应,其中,1,1,1,3,3‑五氟丙烷发生脱氟化氢反应得到E‑1,
3,3,3‑四氟丙烯和Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯发生异构化反应得到E‑1,3,
3,3‑四氟丙烯;而第一蒸馏塔6的塔顶组分经管线7进入第二蒸馏塔9进行分离;第二蒸馏塔
9的塔顶组分为三氟丙二烯,塔釜组分为E‑1,3,3,3‑四氟丙烯,塔顶组分经管线10和管线3循环至反应器4继续反应,塔釜组分经管线11导出,经过后续的除酸、除水、精馏可以得到目标产物E‑1,3,3,3‑四氟丙烯。
[0040] 分析仪器:岛津GC‑2010,色谱柱型号为InterCap1 (i.d. 0.25 mm; length 60 m; J&W Scientific Inc.)。
[0041] 气相色谱分析方法:高纯氦气和氢气用作载气。检测器温度240℃,汽化室温度150℃,柱初温40℃,保持10分钟,20℃/min升温至240℃,保持10分钟。
[0042] 实施例1 三氟丙二烯的制备
[0043] 步骤(1):按照氧化银与载体的质量百分含量组成,将适量硝酸银溶解于适量水中,加入氟化铝载体,浸渍18小时,然后过滤,在80℃烘箱中干燥24小时,然后在氮气保护下,400℃焙烧10小时,得到氧化催化剂。在内径1/2英寸、长30cm的因康合金制的管式反应器中装填10毫升上述方法制备的氧化催化剂20%Ag2O/AlF3。反应条件为:反应温度260℃,氧气与1,2,3,3,4,4,5‑七氟环戊烯的摩尔比为1:1,接触时间为0.25s,反应压力为0.1MPa。反应产物经聚四氟乙烯材质的取样袋进行收集,10小时后,从取样袋中取样进行GC分析,反应结果为:1,2,3,3,4,4,5‑七氟环戊烯的转化率为99.9%,2,2,3,3,4‑五氟戊二酰氟的选择性为98.3%。
[0044] 步骤(2):在1升、316材质的高压釜中,先加入0.5mol的氧化钠,抽真空后,在室温、搅拌条件下时,快速0.1mol的2,2,3,3,4‑五氟戊二酰氟,通料完毕后,升温至200℃,反应时间10小时,反应结束后,用316材质的200mL小瓶采集反应体系中的气相产物三氟丙二烯,收率为98.7%,纯度为99.4%(GC分析)。
[0045] 实施例2 3,3,3‑三氟丙炔的制备
[0046] 异构化催化剂的制备:将三氧化钼置于反应器,在温度400℃,通入物质的量比为1:4的一氯二氟甲烷与氮气组成的混合气体,活化12小时,停止通入混合气体,制得催化剂。
[0047] 在内径1/2英寸、长30cm的因康合金制的管式反应器中装填上述制备的催化剂10mL。反应条件为:反应温度20℃,三氟丙二烯的接触时间为60s,反应压力为0.1MPa。运行
10h后,反应产物经收集和加热,取气相有机相进行GC分析。反应结果为:三氟丙二烯的转化率为100%,3,3,3‑三氟丙炔的选择性为99.8%。
[0048] 实施例3至实施例24是关于3,3,3‑三氟丙炔或三氟丙二烯的气相选择性氟化反应制备E‑1,3,3,3‑四氟丙烯。
[0049] 实施例3
[0050] 氟化催化剂的制备:按照钨元素和钴元素的百分比组成为90%和10%,将三氯化钨与硝酸钴溶解于水中,滴加浓氨水进行沉淀,调节pH值为7.5,然后陈化24小时,水洗、过滤,在120℃烘箱中干燥15小时,将所得固体进行粉碎,压片成型,制得催化剂前驱体,将催化剂前驱体10mL装入内径1/2英寸、长30cm的蒙乃尔材质的管式反应器,通入氮气在350℃‑1焙烧12小时,氮气空速为200h ,然后降温至300℃,同时通入物质的量比为1:2的氟化氢与‑1
氮气组成的混合气体,气体总空速为220h ,活化12小时,停止上述混合气体,制得钨基催化剂。
[0051] 在内径1/2英寸、长30cm的因康合金制的管式反应器中装填上述制备的催化剂10mL。反应条件为:反应温度300℃,三氟丙二烯与氟化氢的物质的量之比为1:20,接触时间为20s,反应压力为0.1MPa。运行10h后,反应产物经水洗、碱洗和干燥,取气相有机相进行GC分析。反应结果为:三氟丙二烯的转化率为78.9%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为90.3%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为0.5%,1,1,1,3,3‑五氟丙烷的选择性为9.2%。
[0052] 实施例4
[0053] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为350℃,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为93.5%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为99.5%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为0.5%。
[0054] 实施例5
[0055] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为400℃,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为99.0%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为1.0%。
[0056] 实施例6
[0057] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为450℃,反应结果为::三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为98.8%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为1.2%。
[0058] 实施例7
[0059] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为500℃,反应结果为::三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为98.6%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为1.4%。
[0060] 实施例8
[0061] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为400℃,将三氟丙二烯与氟化氢的物质的量之比改为1:1,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为43.2%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为99.7%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为0.3%。
[0062] 实施例9
[0063] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为400℃,将三氟丙二烯与氟化氢的物质的量之比改为1:10,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为98.1%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为99.6%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为0.4%。
[0064] 实施例10
[0065] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为400℃,将三氟丙二烯与氟化氢的物质的量之比改为1:30,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为98.8%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为1.2%。
[0066] 实施例11
[0067] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为400℃,将接触时间改为5s,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为65.2%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为99.3%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为0.7%。
[0068] 实施例12
[0069] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为400℃,将接触时间改为10s,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为91.9%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为99.2%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为0.8%。
[0070] 实施例13
[0071] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为400℃,将接触时间改为50s,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为98.5%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为1.5%。
[0072] 实施例14
[0073] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为400℃,将接触时间改为100s,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为96.7%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为3.3%。
[0074] 实施例15
[0075] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为400℃,将反应压力改为0.3MPa,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为82.8%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为
95.7%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为4.3%。
[0076] 实施例16
[0077] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为400℃,将反应压力改为0.5MPa,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为60.7%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为
94.6%。
[0078] 实施例17
[0079] 与实施例3相同的操作,所不同的是将氟化催化剂中的钴元素替换为等百分比含量的铁元素,将硝酸钴替换为硝酸铁,将反应温度改为400℃,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为98.8%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为1.2%。
[0080] 实施例18
[0081] 与实施例3相同的操作,所不同的是将氟化催化剂中的钴元素替换为等百分比含量的镍元素,将硝酸钴替换为氯化镍,将反应温度改为400℃,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为98.3%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为1.7%。
[0082] 实施例19
[0083] 与实施例3相同的操作,所不同的是将氟化催化剂中的钴元素替换为等百分比含量的锌元素,将硝酸钴替换为氯化锌,将反应温度改为400℃,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为97.6%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为2.4%。
[0084] 实施例20
[0085] 与实施例3相同的操作,所不同的是将氟化催化剂中的钴元素替换为等百分比含量的镁元素,将硝酸钴替换为氯化镁,将反应温度改为400℃,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为98.1%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为1.9%。
[0086] 实施例21
[0087] 与实施例3相同的操作,所不同的是将氟化催化剂中的钴元素替换为等百分比含量的铝元素,将硝酸钴替换为硝酸铝,将反应温度改为400℃,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为98.2%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为1.8%。
[0088] 实施例22
[0089] 与实施例3相同的操作,所不同的是将氟化催化剂中的钨元素替换为等百分比含量的钼元素,将三氯化钨替换为三氯化钼,将反应温度改为400℃,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为98.5%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为1.5%。
[0090] 实施例23
[0091] 与实施例3相同的操作,所不同的是将氟化催化剂中的钨元素替换为等百分比含量的铬元素,将三氯化钨替换为三氯化铬,将反应温度改为400℃,反应结果为:三氟丙二烯的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为98.1%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为1.9%。
[0092] 实施例24
[0093] 与实施例3相同的操作,所不同的是将反应温度改为400℃,将三氟丙二烯替换为等物质的量的3,3,3‑三氟丙炔,反应结果为:3,3,3‑三氟丙炔的转化率为100%,E‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为85.9%,Z‑1,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为10.3%,2,3,3,3‑四氟丙烯的选择性为3.5%。
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