[发明专利]对氯三氟甲苯的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机化工技术领域，具体地说，涉及一种对氯三氟甲苯的制备方法。

背景技术

对氯三氟甲苯，英文名称：4-Chlorobenzotrifluoride，又名对氯三氟苄、三氟甲基氯苯、对氯苄川三氟，简称PCBTF。对氯三氟甲苯是重要的有机合成中间体，可以用来合成一系列含氟农药，如杀虫剂、除草剂。含氟芳烃也可以用来合成镇定剂、利尿剂的医学药品。另外，还有一部分含氟芳烃应用于印染行业，以使其色泽鲜明。

目前国内对氯三氟甲苯的合成工艺普遍采用氯化氟化法。在此工艺过程中氯化是该工艺的瓶颈。因此选择合适的工艺路线显得尤为重要。以对氯甲苯为原料经氯化过程制得对氯三氯甲苯。此法分为光氯化、催化氯化法两种。但这两种方法均各有利弊。

1.光氯化法：采用紫外光照射氯气，产生氯自由基，氯自由基进一步引发氯化反应进行。此法不会给体系引入外来杂质。但效率相对较低。

2.催化氯化法：采用加入引发剂法产生氯自由基，然后完成氯化反应，该法效率较高，但由于引发剂的分解会产生外来杂质。

而以对氯三氯甲苯为原料生产对氯三氟甲苯的工艺一般采用与氟化氢进行氟化反应制的。该反应一般在较高温度和压力下即可发生。目前国内的该行业最常用的方法是液相氟化法，该方法具有反应温度较低，设备腐蚀较小，多余氟化氢易于回收等优点，但该反应为一可逆反应，当达到化学平衡后反应不易深入进行，因此影响产品收率，产品含量只有90%左右。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提出一种产品含量高和产品收率高的对氯三氟甲苯的制备方法。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：

对氯三氟甲苯的制备方法，包括以下步骤：

（1）将4000-5000重量份对氯甲苯进入反应装置中，将反应装置中的空气排空，升温至60-120℃时以90-120m³/h的流量通入氯气然后加入1重量份引发剂悬浊液，开始反应，反应过程中每隔10-15min加入1重量份引发剂悬浊液；当二氯甲基对氯甲苯含量降至0.5wt%时停止通氯气，将反应装置中的氯气排空得到对氯三氯甲苯；

（2）将步骤（1）制得的2-5重量份对氯三氯甲苯进入反应釜中，第一次加入1重量份氟化氢液体，进行升温，当压力达到2.2-2.7MPa时开始保持恒压，当温度达到90-105℃时开始保持恒温，保温50-60min后降温、泄压，当降至常温常压后，再次加入0.4-0.6重量份氟化氢，重复以上反应直至反应结束，排出未反应的氟化氢和产生的氯化氢，得到对氯三氟甲苯。

作为一种方案，所述对氯甲苯与引发剂悬浊液的重量比为5000:1。

作为一种方案，所述引发剂悬浊液为对氯甲苯与偶氮二异丁腈按重量比4-5:1配制而成。

作为进一步的方案，所述引发剂悬浊液为对氯甲苯与偶氮二异丁腈按重量比4:1配制而成。

作为一种方案，所述通入反应装置的氯气温度为30-60℃。

作为一种方案，步骤（1）中，采用气象色谱检测二氯甲基对氯甲苯含量，取5ml反应后的反应物于取样管中，向所述取样管中吹入空气排氯，至所述反应物变为无色时进行分析检测。

作为一种方案，所述步骤（2）中加入的对氯三氯甲苯和第一次加入的氟化氢液体的重量比为10:3。

作为一种方案，所述步骤（2）中第一次加入的氟化氢液体和再次加入的氟化氢液体的重量比为2:1。

作为一种方案，所述再次加入的氟化氢液体是反应釜内未反应的氟化氢气体经过冷凝器冷凝后回流形成的。

作为一种方案，当温度达到103℃时开始保持恒温。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明采用的引发剂为偶氮二异丁腈，该引发剂是一种常用的自由基引发剂，在较低温度下，其分解反应为一级反应，无诱导分解，具有高活性、分解温度低等优点。且由于该引发剂分解产生的杂质在后期经升温达到120℃左右，通过鼓入干燥氮气或空气排出多余氯气的过程中即可带出反应体系。有利于提高产品的纯度。本发明的对氯三氯甲苯和氟化氢液体在进行氟化过程中，首先加入一次氟化氢液体，这样先进行初步反应，然后再第二次加入氟化氢液体，这样有利于推动平衡反应向产品方向移动，有利于提高产品的收率，将产品收率由90%提高到92%以上，产品纯度由90%左右提高到96%-98%。第二次加入的氟化氢液体可以是反应塔中的氟化氢气体经过多级片式冷凝器冷凝回流产生的，有利于节约原料，并且有利于反应不断深入进行。