[发明专利]1,1,1－二氯氟乙烷液相氟化制1,1,1－三氟乙烷

说明书

本发明涉及1.1.1-二氯氟乙烷用无水氟化氢液相氟化反应制备1,1,1-三氟乙烷的一种方法。

近年来的研究发现，HCFC22(CF₂CIH)、HCFC141b(1.1.1-二氯氟乙烷)、HCFC142b(1.1.1-二氟氯乙烷)等HCFC类化学品虽不像CFC类化学品那样严重，但对地球大气平流层的臭氧亦有破坏作用，为更有效的保护地球臭氧层，越来越多的人亦主张尽快限制乃至最后禁止这类化学品的使用。HCFC22目前使用广泛，世界年产量达几十万吨；而HCFC141b、HCFC142b作为CFC类产品的过渡替代物，目前世界上业已建成年产量约10万吨的生产装置。如何替代HCFC22，如何使业已建成的HCFC141b、HCFC142b的生产装置在其禁用后转产对地球臭氧层不产生破坏作用的HFC类产品，是一个需提前考虑和解决的问题。

1.1.1-三氟乙烷属HFC类产品，简称HFC143a，沸点-48℃,AEL为1000PPm，其臭氧破坏潜能值(ODP)为零，它作为致冷剂，容积致冷量大于HCFC22，且排气温度低于HCFC22，因此，HFC143a或其共沸物、近共沸混合物正被作为HCFC22的替代品进行广泛的研究，并已取得成果。

关于HFC143a的制备方法，已有许多专利文献报导，就其起始原料而言，总括起来有三种，即偏氯乙稀(CH₂=CCl₂)、甲基氯仿(CH₃CCl₃)和CFC114a(CCl₂FCF₃)。

本发明的目的是在于提供一种有别于现有原料路线的新的HFC143a制备方法，即以HCFC141b为起始原料制备HFC143a的新方法。这样既可为将来HCFC141b生产装置的转产提供方法，又为HCFC22提供有效的替代品。

按本发明方法，由HCFC141b制备HFC143a是通过与无水氟化氢在液体催化剂存在下的齿素交换反应实现的。

CH₃CCl₂F+HF=CH₃CClF₂+HCl(1)

CH₃CClF₂+HF=CH₃CF₃+HCl(2)

CH₃CClF₂即HCFC142b为反应的中间产物或附产物。

本发明方法是一种液相氟化法，其工艺流程如附图所示。

原料HCFC141b和无水氟化氢以选定的速度用计量泵自贮槽(1)与(2)进入氟化反应器(3)进行反应。反应产物经冷凝品(12)冷凝，分离部分高沸物后，经缓冲器(4)进入水洗塔(5)和碱洗塔(6)去除HCl，进入气柜(7)，然后经干燥器(8)(9)干燥后用压缩机(10)压入产品槽(11)。

催化剂的选择是本发明的技术关键之一。适合本发明的催化剂SbCl₅、SnCl₄、TiCl₄等金属氯化物或SO₃、HSO₃Cl、HSO₃F等硫化物。

催化剂的浓度直接影响HFC143a的生成速度和结焦速度。催化剂的浓度高，HFC143a的生成速度加快，但反应液中的结焦速度也加快；相反，催化剂的浓度底，反应液中的结焦速度可明显减慢，但HFC143a的生成速度也变慢，为保证反应的顺利进行，尽量减低结焦速度和结焦量，又保持适当的反应速度，在本发明方法中。必须把反应液中催化剂的浓度控制在摩尔百分数5-30％范围，最好控制在摩尔百分数10-25％范围。控制反应液中摧化剂浓度的方法可通过控制反应器内HCFC141b、HCFC142b和HF的含量来实现，也可采用添加惰性稀释剂的办法，这种稀释剂必须是惰性的，不会与反应体系中的原料、产物和催化剂发生化学作用。适合的稀释剂有CFC113(三氟三氯乙烷)或CFC114(四氟二氯乙烷)等。惰性稀释剂的添加量一般为催化剂摩尔量的1-10倍，最好添加催化剂摩尔量的2-5倍。