[发明专利]催化氢解三氟氯乙烯制备三氟乙烯的工艺方法及专用设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化氢解三氟氯乙烯制备三氟乙烯的工艺方法及专用设备。

背景技术

三氟乙烯是制取许多含氟高分子聚合物(均聚体或共聚体)的重要单体原料，是一种重要的高分子单体。例如，三氟乙烯是高档纯棉织物的重要整理剂原料；以三氟乙烯为主体与偏二氟乙烯的共聚物具有非同寻常的压电(电致伸缩)特性，从而在人体器官方面和电子行业具有广泛的应用价值。同时，三氟乙烯还是合成其它许多化合物的重要中间体，将三氟乙烯与无水氟化氢加成得到的四氟乙烷是一种环保型制冷剂四氟乙烷(HFC-134a)；它还可以和乙醇缩聚得到环保型清洗剂氟氢醚；还可以将三氟乙烯与溴加成，然后再脱溴化氢得到三氟溴乙烯，而它也是一个重要的高分子单体。

综合迄今为止的文献报道，三氟乙烯的合成主要有两条途径，其一是1，1，2-三氟-2，2，1-三氯乙烷(CFC-113)催化氢解制取三氟乙烯(L·莱罗、V·维尔梅、J·皮罗敦，CN1065261A(1992)；William H.Manogue，Newark et al.，US5892135(1999)；Saikl，et al，EP 0471320A1(1991)；L·莱罗、V·维尔梅、J·皮罗敦，CN 1065261A(1992)；蔡光宇、李文双、马振彦，CN 1460549A(2003))；其二是通过催化氢解三氟氯乙烯(CTFE)来合成(C.B.Miller，etal.US 2802887(1957)；S.Nakagawa，US 3564064(1971)；F.Nakagawa JP7102324(1971)；C.Gervasutti，EP 324478(1989)；胡昌明、涂明虎，CN1080277A)。

由于三氟氯乙烯来源广泛，是许多工业过程的副产物，并且氯离子毒性较大，对环境的危害较大，通过此加氢脱氯反应可以降低化合物的毒性和减小对环境破坏性，因此，第二条合成路线很受人们的重视，是合成三氟乙烯的主要途径。

常用三氟氯乙烯(CTFE)催化氢解合成三氟乙烯(TrFE)的反应器可以是连续的管式反应器(C.B.Miller，et al，US 2802887(1957)；S.Nakagawa，US 3564064(1971))，也可以采用间歇釜式操作(胡昌明、涂明虎，CN1080277A)。由于催化氢解合成的反应物料为气态，研究发现，管式反应器反应的转化率和选择性较低；若采用间歇釜操作，会导致反应釜的生产能力低下，同时间歇釜式反应器的操作周期较长，单位反应容积产量较低，设备投资太大；若采用连续釜式反应器操作，则气体反应物料极易形成短路，气体原料迅速离开反应釜，不能与催化剂充分接触，同样降低反应器的生产能力；还有采用固定床反应器的方法，虽然这是良好的解决方案，但是由于所用催化剂粒度太小，会导致床层压力降太大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有的催化氢解三氟氯乙烯制备三氟乙烯的反应的转化率和选择性较低或操作周期较长、单位反应容积产量较低和设备投资太大的缺陷，提供了一种既可以得到较高转化率和选择性，又能够实现连续的操作、提供较高生产能力的催化氢解三氟氯乙烯制备三氟乙烯的工艺方法及专用设备。

本发明的工艺方法包括如下步骤：在含有氯化氢受体的溶剂中，在催化剂作用下，将氢气和三氟氯乙烯经氢解反应，即可制得三氟乙烯。所述的氯化氢受体、溶剂、氢气和三氟氯乙烯在初始进料后，反应的进料和出料均采用脉冲式的连续操作，氢解反应在一个或多个串联的反应釜中进行。

本发明中，反应初始向反应釜中加入一定量的原料，反应一定时间后，然后再进行脉冲连续操作。三氟氯乙烯的初始进料量以反应釜体积为参照，较佳的为0.75～1.5mol/1L反应釜体积，更佳的为1.25mol/1L反应釜体积；氢气的初始进料量以反应釜体积为参照，较佳的为0.375～2.7mol/1L反应釜体积，更佳的为0.625～1.5mol/1L反应釜体积；溶剂的初始进料量以反应釜体积为参照，较佳的为200～500ml/1L反应釜体积，更佳的为350ml/1L反应釜体积；氯化氢受体的初始进料量以三氟氯乙烯初始进料量为参照，较佳的为0.125～10mol/1mol三氟氯乙烯，更佳的为0.125～5.625mol/1mol三氟氯乙烯。