[发明专利]一种制备三氟乙烯的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备三氟乙烯的装置及方法，特别涉及一种由2,2,3,3-四氟丙酸钠脱羧制备三氟乙烯的装置及方法。

背景技术

三氟乙烯是一种重要的含氟中间体，三氟乙烯与乙醇缩聚可制得环保型清洗剂氟氢醚；三氟乙烯与溴加成，然后再脱溴化氢就可得到三氟溴乙烯，三氟溴乙烯是制造氟溴油的原料。三氟乙烯也是一种重要的高分子单体，用其合成的含氟树脂具有独特的电性能，在电子、军事、医疗等行业具有广泛的应用价值，三氟乙烯还可以作为合成生物活性组分的中间体。三氟乙烯高度易燃，容易自聚，与空气会形成爆炸性混合气体，难以运输和长期储存。目前国内三氟乙烯的研究成果仅以专利的形式体现，还没有成熟的生产技术。

三氟乙烯的制备方法主要有以下几种：

US5053377、JP2178238等专利公开了在含Pd和Au等金属复合催化剂下，将1,1,2-三氟-2,2,1-三氯乙烷催化脱氯氢解制取三氟乙烯，该路线主要用来生产三氟氯乙烯，三氟乙烯的选择性较差，分离和纯化困难，难得到高品质的三氟乙烯。

JP62252736、US5089454等专利公开了在以氧化镁或活性碳等为载体的含Pd或Pt催化剂下，通过催化氢解三氟氯乙烯制备三氟乙烯，该路线需要搭建专门的合成和分离装置，催化剂和设备投资巨大，生产成本高。

另外，US5856593A、FR2710054、FR2729136等专利公开了从1,1,1,2-四氟乙烷路线出发制备三氟乙烯的方法，主要采用AlF3路易斯酸催化剂，氮气作稀释剂，反应需要较高的温度，在600℃时，1,1,1,2-四氟乙烷的转化率仅有34%，而且催化剂活性不高，产品分离和提纯困难。

CN102372593A、CN101851146A等中国专利公开了氟溴烷烃用锌脱卤剂液相脱溴制备三氟乙烯的方法，该路线三氟乙烯收率低，原料成本高，三废量大。

SU374268A1报道了一种脱羧裂解合成三氟乙烯的方法。在路易斯酸存在下，2,2,3,3-四氟丙酸的钾盐在320℃条件下脱羧裂解，裂解在直径30mm，长度250mm的立式玻璃反应器内进行，加热炉加热，反应0.5～1小时终止，得到三氟乙烯粗品。该方法操作简单，设备投资较小，但由于反应为间歇投料反应，反应速度难控制，降低了工艺的安全性，反应后生成的固体物质堵在管内，移除困难，劳动强度大，因此较难工业化;且产品收率低，最高收率只有75%。

发明内容

本发明克服了现有技术的缺陷，提供了一种生产效率高、操作简单、安全可靠、易于工业化的制备三氟乙烯的装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种制备三氟乙烯的装置，包括脱羧反应器、熔融釜、冷凝器及溶剂槽，所述熔融釜、溶剂槽分别通过熔融釜下料管和溶剂槽下料管与所述脱羧反应器顶部相连，所述脱羧反应器通过脱羧反应器气相管与所述冷凝器下部相连，所述冷凝器底部通过冷凝器下液管与所述脱羧反应器顶部连接。

进一步的：

所述熔融釜和溶剂槽顶部设置有进料管。

所述冷凝器顶部设置有出料管。

所述脱羧反应器底部设置有出料管。

本发明还提供一种通过上述装置制备三氟乙烯的方法，包括以下步骤：

（1）将反应系统进行氮气置换除氧，待反应系统氧含量小于20ppm后，通过溶剂槽进料管向溶剂槽中加入溶剂，并按工艺要求通过溶剂槽下料管向脱羧反应器中一次性加入所需的溶剂；

（2）通过熔融釜进料管向熔融釜中加入2,2,3,3-四氟丙酸钠，并将熔融釜温度升到140～180℃使2,2,3,3-四氟丙酸钠熔融；

（3）将脱羧反应器温度升到220～280℃后，将熔融2,2,3,3-四氟丙酸钠通过熔融釜下料管滴加到脱羧反应器中开始反应，生成的产物由冷凝器出料管收集，即得到三氟乙烯粗品，其中每小时加入脱羧反应器的2,2,3,3-四氟丙酸钠与步骤（1）中加入脱羧反应器的溶剂的质量比为1∶2～4。

所述的溶剂为环丁砜或耐高温硅油。