Способ получения перфторалкана этанового или пропанового ряда

 

Изобретение относится к получению перфторалканов (хладонов). Фторхлоралкан взаимодействует с фтором при повышенной температуре в слое алюминийсодержащего катализатора. В качестве сырья используют -гидро--хлорперфторалкан, предпочтительно 1-гидро-2-хлортетрафторэтан (в чистом виде или в азеотропной смеси с октафторциклобутаном) или 1-гидро-3-хлоргексафторпропан. Процесс ведут в двух последовательных реакционных зонах. В первой зоне при 100-300°С используют оксид алюминия, модифицированный фторидом металла из группы IВ или VIII В, а именно фторидом никеля или серебра, а во второй зоне - при 300-400°С с оксидом алюминия, модифицированным фторидом металла из группы III А или V А, а именно фторидом сурьмы или алюминия. Кристаллический оксид алюминия имеет удельную поверхность 2-5 м2/г и содержит 1-8 мас. % фторида металла. На один моль органического сырья подают 1,4-1,8 моль фтора. В результате повышается выход перфторалканов до 93-97%. 11 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к химической промышленности и предназначено для получения перфторалканов, а именно гексафторэтана (хладона 116) или октафторпропана (хладона 218), используемых в микроэлектронике для сухого травления, а также в качестве озонобезопасных хладагентов, диэлектриков и гидравлических жидкостей в агрегатах низкотемпературного типа.

Известен способ получения перфторалкана этанового или пропанового ряда (гексафторэтана или октафторпропана) путем фторирования галогеналкана безводным фтористым водородом в присутствии катализатора - активной окиси хрома [пат. США N 3258500, опубл. 28.06.66]. Недостаток способа - низкий выход целевого продукта, обусловленный слабым действием "мягкого" фторирующего агента - фтористого водорода.

Известен другой способ получения перфторалкана, в частности октафторпропана, который по совокупности существенных признаков наиболее близок к предлагаемому. Этот способ заключается в обработке фторхлоралкана, например трихлорпентафторпропана, элементарным фтором при повышенной температуре в слое катализатора, в качестве которого используют трифторид алюминия [пат. США N 2831035, опубл. 15.04.58]. Этот способ характеризуется более высоким выходом перфторалкана благодаря применению "жесткого" фторирующего агента - элементарного фтора.

Недостаток известного способа - повышенный выход продуктов деструктивного фторирования, обусловленный низкой эффективностью катализатора.

Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, - повышение выхода перфторалканов.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения перфторалкана этанового или пропанового ряда путем контактирования фторхлоралкана с фтором при повышенной температуре в слое алюминийсодержащего катализатора в качестве исходного фторхлоралкана используют -гидро- -хлорперфторалкан, процесс ведут в двух последовательных реакционных зонах и в качестве катализатора используют в первой зоне оксид алюминия, модифицированный фторидом металла из групп IB или VIIIB, а во второй зоне - оксид алюминия, модифицированный фторидом металла из групп IIIA или VA.

В качестве -гидро- -хлорперфторалкана используют 1-гидро-2-хлортетрафторэтан, который может быть взят в виде азеотропной смеси с октафторциклобутаном, или 1-гидро-3-хлоргексафторпропан.

В первой реакционной зоне используют катализатор NiF2/Al2O3 или AgF/Al2O3 и поддерживают температуру 100 -300oC.

Во второй реакционной зоне используют катализатор SbF5/Al2O3 или AlF3/Al2O3 и поддерживают температуру 300 -400oC.

Фтор подают в количестве 1,4 -1,8 моль на 1 моль -гидро--хлорперфторалкана.

Оксид алюминия используют в кристаллической форме с удельной поверхностью 2 -5 м2/г и содержанием фторида металла 1 -8% от массы катализатора.

Пример 1 Гексафторэтан получали на лабораторной установке, включающей электролизер для получения фтора, систему дозировки и подачи на фторирование 1-гидро-2-хлорперфторэтана, два последовательно соединенных каталитических реактора, систему отмывки реакционных газов от фтора, фтористого водорода и хлора, узел осушки, узел конденсации продуктов фторирования (с помощью жидкого воздуха) и низкотемпературную ректификационную колонну для выделения целевого продукта. Каждый реактор представляет собой цилиндрический аппарат из никеля с наружным электрообогревом.

В первый реактор загружали катализатор NiF2/Al2O3 в количестве 60 см3. Удельная поверхность катализатора 3 м2/г. Количество фторида никеля, нанесенного на поверхность оксида алюминия, составляло 8% от массы катализатора. Во второй реактор загружали катализатор, представляющий собой кристаллический оксид алюминия, модифицированный пентафторидом сурьмы в количестве 1,5 мас.%. Удельная поверхность катализатора 4,2 м2/г.

Фтор получали электролизом трифторида калия KF2HF, очищая его от фтористого водорода в колонке, заполненной прокаленным фторидом натрия, и направляли в первый по ходу газа реактор со скоростью 3,6 л/ч. Туда же подавали 1-гидро-2-хлорперфторэтан из баллона через реометр со скоростью 2,4 л/ч. Температуру в первом реакторе поддерживали 200oC. Реакционные газы из первого реактора направляли во второй реактор, где поддерживали температуру 400oC. Продукты фторирования по выходе из второго реактора промывали водным раствором иодида калия, осушали дегидратированным хлоридом кальция и конденсировали при температуре - 196oC. Низкотемпературную ректификацию продуктов фторирования проводили на лабораторной колонке эффективностью 40 теоретических тарелок.

Содержание основного вещества в целевом продукте, выделенном ректификацией, более 99 мас.%. Продолжительность процесса фторирования составила 5 часов. За время опыта подано на фторирование 68 г 1-гидро-2-хлорперфторэтана. В результате опыта выделено 64 г гексафторэтана. Конверсия исходного органического сырья превысила 99%, выход целевого продукта составил 93,1%.

Примеры 2-9 Получение гексафторэтана и октафторпропана проводили на установке, описанной в примере 1. Конкретные условия и результаты проведенных опытов представлены в таблицах 1-3.

Примеры 10-13 контрольные (с катализатором по прототипу) Опыты проводили на установке, описанной в примере 1, но в оба реактора загружали трифторид алюминия. Условия и результаты опытов также представлены в таблицах 1-3.

Из представленных данных видно, что предлагаемый способ характеризуется высоким выходом целевых продуктов: в оптимальных условиях выход октафторпропана превышает 97%, выход гексафторэтана - 93% (примеры 1 и 6). Таблицы 2 и 3 показывают, что в первой зоне фторирования в исходном субстрате селективно замещается атом водорода на фтор с образованием монохлорперфторалкана (1-хлорперфторэтана или 1-хлорперфторпропана), а во второй зоне при других температуре и катализаторе селективно замещается атом хлора на фтор с получением целевого продукта. В опытах с катализатором AlF3 (по известному способу) фторирование -гидро- -хлорперфторалканов характеризуется повышенным вкладом деструктивного фторирования в первой и во второй реакционной зоне, что в конечном счете приводит к существенному снижению выхода целевого продукта (оп. 10-13).

Предлагаемый способ позволит с высокой эффективностью утилизировать побочные продукты в производстве тетрафторэтилена - -гидро- -хлорперфторалканы.

Формула изобретения

1. Способ получения перфторалкана этанового или пропанового ряда путем контактирования фторхлоралкена с фтором при повышенной температуре в слое алюминийсодержащего катализатора, отличающийся тем, что в качестве исходного фторхлоралкана используют -гидро--хлорперфторалкан, процесс ведут в двух последовательных реакционных зонах и в качестве катализатора используют в первой зоне оксид алюминия, модифицированный фторидом металла из групп IВ или УШВ, а во второй зоне - оксид алюминия, модифицированный фторидом металла из групп ША или УА.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве -гидро--хлорперфторалкана используют 1-гидро-2-хлортетрафторэтан.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве источника 1-гидро-2-хлортетрафторэтана используют азеотропную смесь 1-гидро-2-хлортетрафторэтана с октафторциклобутаном.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве -гидро--хлорперфторалкана используют 1-гидро-3-хлоргексафторпропан.

5. Способ по п.1, 2, 3 или 4, отличающийся тем, что в первой реакционной зоне используют катализатор NiF2/Al2O3.

6. Способ по п.1, 2, 3 или 4, отличающийся тем, что в первой реакционной зоне используют катализатор AgF/Al2O3.

7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что в первой реакционной зоне поддерживают температуру 100 - 300oC.

8. Способ по п.1, 2, 3 или 4, отличающийся тем, что во второй реакционной зоне используют катализатор SbF5/Al2O3.

9. Способ по п.1, 2, 3 или 4, отличающийся тем, что во второй реакционной зоне используют катализатор AlF3/Al2O3.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что во второй реакционной зоне поддерживают температуру 300 - 400o.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что фтор подают в количестве 1,4 - 1,8 моль на 1 моль -гидро--хлорперфторалкана.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оксид алюминия используют в кристаллической форме с удельной поверхностью 2 - 5 м2/г и содержанием фторида металла 1 - 8% от массы катализатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:ОАО "Кирово-Чепецкий химический комбинат имени Б.П. Константинова"

(73) Патентообладатель:ООО "Завод полимеров Кирово-Чепецкого химического комбината"

Договор № РД0007583 зарегистрирован 27.03.2006

Извещение опубликовано: 10.05.2006        БИ: 13/2006

PD4A Изменение наименования, фамилии, имени, отчества патентообладателя

(73) Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью «ГалоПолимер Кирово-Чепецк» (RU)

Адрес для переписки:613040, Россия, Кировская обл., г. Кирово-Чепецк, пер. Пожарный, 2, начальнику ГРиП В.М. Бахтину

Дата публикации: 20.06.2011




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и установке для получения фторуглеродных соединений

Изобретение относится к способу получения 1,1-дифторэтана, который используют как компонент хладагентов, пропеллент, парообразователь пенопластов и сырье для получения фторсодержащих мономеров

Изобретение относится к области химической технологии соединений фтора

Изобретение относится к производству тетрафторэтилена - сырья для получения широкого класса фторполимеров

Изобретение относится к технологии глубокой очистки перфторированных алифатических и циклических соединений, таких как перфтортрибутиламин, перфтордекалин, перфтороктан, а также перфторированные полиэфиры, от химически активных фторсодержащих примесей

Изобретение относится к технологии получения перфторалканов, в частности гексафторэтана, октафторпропана, декафторбутана, используемых в качестве диэлектриков, хладагентов, компонентов в пенообразующих и других композициях

Изобретение относится к способу гидрофторирования фторолефинов

Изобретение относится к получению озонобезопасных хладонов этанового ряда, в частности 1,1,1,2-тетрафторэтана, который получают фторированием 1,1,1-трифторэтана фторидом металла переменной валентности в присутствии разбавителя

Изобретение относится к способам выделения пентафторэтана (также называемого HFC-125), особенно к способу выделения HFC-125 из смеси, состоящей из HFC-125 и по меньшей мере хлорпентафторэтана (также называемого CFC-115) в качестве компонента (то есть неочищенная смесь содержит по меньшей мере HFC-125 и CFC-115)

Изобретение относится к способу получения 1,1-дифторэтана, который используют как компонент хладагентов, пропеллент, парообразователь пенопластов и сырье для получения фторсодержащих мономеров

Изобретение относится к области химической технологии соединений фтора
Изобретение относится к области химической технологии получения гексафторбензола и его моно - и дизамещенных производных общей формулы C6F4XY, где X=F, Cl, H, CF3, CCl3, CN, COR, Y=F, CN, H, CF3, CCl3, COR, Cl, которые находят применение в качестве промежуточных продуктов в синтезе красителей, лекарственных препаратов и мономеров для синтеза термостойких полимерных материалов

Изобретение относится к способу получения дифторметана

Изобретение относится к способу получения 1,1,1,3,3-пентафторпропана, который может быть использован в качестве заменителя CFC и HCFC, применяемых в качестве охлаждающей среды (хладагентов), газообразующих средств или очищающих средств, а особенно в качестве уретанового газообраующего средства

Изобретение относится к химической технологии пергалогенбензолов, а именно к способу получения моно- и дибромперфторбензолов или их хлорсодержащих аналогов, которые применяются в качестве промежуточных продуктов в синтезе красителей, лекарственных препаратов, мономеров и т.д

Изобретение относится к способам изомеризации1,1,2-трифтор-1,2-дихлорэтана /в дальнейшем обозначенным как А123а/ в 1,1,1-трифтор-2,2-дихлорэтан/ в дальнейшем обозначенным как А123/

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу химической переработки полихлорированных дифенилов, которые до недавнего времени использовались в электротехнических изделиях в качестве изолирующих и теплообменных материалов
Изобретение относится к способу получения полифторароматических соединений общей формулы C6FnX6-n, где X - F, Cl, H, CF3 или CN, n = 1 - 5, путем нагревания соответствующих галоидсодержащих ароматических соединений с фторидами щелочных металлов в жидкой фазе в присутствии катализатора

Изобретение относится к получению перфторалканов

Наверх