CN101035749A - 化学生产方法和系统 - Google Patents

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Abstract

化学生产方法和系统。提供化学生产方法，所述方法包括取代不饱和卤代烃的卤素以制备不饱和氢化卤代烃。提供化学生产系统，所述系统包含连接到第一容器和第二容器上的反应区，容纳不饱和卤代烃的第一容器和容纳氢化剂的第二容器，其中将所述系统配置成在所述反应区内使第一容器的所述不饱和卤代烃接触第二容器的所述氢化剂。

Description

化学生产方法和系统
要求优先权
本申请要求如下申请的优先权：美国临时专利申请，序列号60/605,232，题目为″Chemical Preparation Processes″，2004年8月26日提交；以及国际专利申请号＿＿＿＿，题目为″Chemical PreparationProcesses″，2005年8月26日提交；两份申请的全部内容通过引用结合在此。
                        技术领域
本发明涉及化学生产方法和系统的领域，更具体而言，涉及氢化烯烃的生产。
                        背景技术
可以以包括例如通过消除反应的多种方法制备氢化烯烃。使烯烃，特别是卤代烯烃氢化可以证明是困难的，原因至少在于，使烯烃氢化的缺点是氢典型地跨过双键加成，从而使化合物饱和。能够在不使化合物饱和的情况下将氢加成到烯烃上可以是有利的。本发明提供用于使烯烃氢化的化学生产方法和系统。
                        发明概述
本发明提供化学生产方法，所述方法包括取代不饱和卤代烃的卤素以制备不饱和氢化卤代烃。
提供化学生产系统，所述系统包含连接到第一容器和第二容器上的反应区，容纳不饱和卤代烃的第一容器和容纳氢化剂的第二容器，其中将所述系统配置成在反应区内使第一容器的不饱和卤代烃接触第二容器的氢化剂。
                       附图简述
附图是根据一个实施方案的用于制备组合物的示例性系统。
                   优选实施方案详述
下面参考描述系统10的图描述化学生产方法和系统，系统10包含连接到卤代烃容器12和氢化剂容器13上的反应区11。系统10还包含产物回收容器14。
容器12的卤代烃可以是C-2卤代烃，并且在示例性实施方案中，所述卤代烃可以是杂卤代烃。例如，并且仅仅是示例，卤代烃可以既包含F又包含Cl，并且作为另一个实例，卤代烃可以既包含F又包含Br。在示例性实施方案中，卤代烃还可以是例如，
Figure A20058002878800071
(C2F3Cl，CTFE)和/或(C2F3Br，BTFE)。
根据示例性实施方案，可以将来自氢化剂容器13的氢化剂供应到反应区11中。根据示例性实施方案，氢化剂可以包含H，如H2。可以将反应区11通过独立的导管连接到容器13和14上，其中将每一根导管配置成控制容器的内容物向反应区11的流动。所述导管可以配备有例如，流量计。使用流量计，可以将卤代烃和氢化剂以氢化剂与卤代烃的某一摩尔比供应到反应区中。例如，所述氢化剂与卤代烃的摩尔比可以是约0.66至约11。作为另一个实例，所述摩尔比可以是至少约0.66和/或所述摩尔比可以小于11。在另一个示例性实施方案中，所述摩尔比可以是至少约1.8。
反应区11可以包含单个或多个反应器。在反应区11内的反应器可以由镍合金构成，如Inconel(Tevo Industries 9337 Ravenna Rd.Twinsburg，OH44087)管，所述管具有34cc(OD＝0.5″，长度＝14.125″，壁厚＝0.035″)的容积，配备有例如压力计，减压阀，气体输送用的Matheson气体转子流量计和/或蒸发器。
反应区11可以在反应器内包含催化剂组合物。所述催化剂组合物可以包含催化剂载体和/或所述催化剂组合物可以包含活性炭。供应到反应区11内的催化剂组合物可以包含Pd、Cu和/或Ni中的一种或多种，和/或所述催化剂组合物可以既包含Pd又包含Cu。在所述催化剂组合物既包含Pd又包含Cu时，所述组合物可以包含至少约0.6％(重量/重量)的Pd和/或所述组合物可以是至少约5.5％(重量/重量)的Cu。根据其它实施方案，所述催化剂组合物可以包含镍并且镍可以是组合物的至少约5％(重量/重量)。另外的催化剂组合物可以包括：Pricat CZ 29/4，Al2O3，ZnO，CuO，(Synetix(PO Box 1，Billingham，Cleveland，TS23 1LB，UK)；在Takeda Carbon上的7％FeCl3(Life-Environment Company，12-10，Nlhonbashi 2-chamo Chuo-ku，Tokyo 103-8868，Japan)；FeCl3(自身，和/或ZnCl2(自身)；和获自Engelhard(Chemical Catalysts Group，554 Engelhard Drive，Seneca，SC 29678)的那些，如0.6％Pd/5.5％Cu和/或Ni(Engelhard，在1.5mm碳上的5％Ni)。
在供应分别来自容器12和13的卤代烃和/或氢化剂之前，可以用催化剂组合物填充反应区11的反应器，并且将其加热至某温度和/或与还原剂中接触足够的时间以活化催化剂组合物。例如，可以进行催化剂组合物的活化，历时为约1小时至约24小时。典型地，在活化过程中，可以将反应器内的催化剂组合物加热到约150℃至约300℃。在该过程中，还可以将催化剂组合物在约150℃至400℃的温度的处理过程中断续地再活化。
可以将卤代烃和氢化剂在反应器内形成为混合物，并且可以将一部分混合物加热到至少300℃。根据一个示例性实施方案，可以将所述一部分加热到约300℃至约400℃。还可以将所述一部分加热至例如，大于约400℃。当供应0.1至10.0的还原剂/卤代烃的摩尔比时，在反应区内的温度还可以是150℃至475℃。反应物可以驻留在反应区11内以提供约2至约20秒的接触时间，并且还原剂流速可以是25-100cc/分钟，而卤代烃流速可以是8-410cc/分钟。
可以获取离开反应器的产物和/或将其在产物回收容器14内进一步处理。例如，容器14可以包含一种装置，如10％KOH洗涤器、燥石膏管和/或干冰/丙酮收集器。示例性产物包括但是不限于不饱和氢化卤代烃，包括C-2氢化卤代烃。例如，并且仅仅是示例，氢化卤代烃可以既包含F又包含H。例如，在示例性实施方案中，氢化卤代烃可以是三氟乙烯(C2F3H，TriFE)和/或
Figure A20058002878800091
由此，可以使用系统10将不饱和卤代烃的卤素进行取代以制备不饱和氢化卤代烃。
示例性方案1和2说明了可以使用附图的系统10进行的示例性反应。
Figure A20058002878800092
根据上述方案(1)，可以使用在活性炭上的0.6％Pd/5.5％Cu催化剂填充因钢管并且将其保持在400℃。可以将反应物以4.5的H2/CTFE的摩尔比供应到管中，并且使其接触催化剂，接触时间为9.6秒。如通过气相色谱确定的，CTFE到TriFE的转化率可以是约30.3％，并且选择性可以是83.5％。
根据另一个实施方案，可以使用Ni(Engelhard，在1.5mm碳上的5％Ni)催化剂填充因钢管，并且将其保持在350℃。可以将反应物以0.66的H2/CTFE的摩尔比供应到管中，并且使其接触催化剂，接触时间为11.2秒的。如通过气相色谱确定的，CTFE到TriFE的转化率可以是约50.1％并且选择性可以是61.1％。
Figure A20058002878800093
根据上述方案(2)，可以使用在活性炭上的0.6％Pd/5.5％Cu催化剂填充因钢管并且将其保持在300℃。可以将反应物以4.5的H2/BTFE的摩尔比供应到管中，并且可以使其接触催化剂，接触时间为19.6秒。如通过气相色谱确定的，BTFE到TriFE的转化率可以是72.3％，并且选择性可以是87.0％。
根据再一个实施方案，可以使用Ni(Engelhard，在1.5mm碳上的5％Ni)催化剂填充因钢管，并且将其保持在400℃。可以将反应物以1.8的H2/BTFE的摩尔比供应到管中，并且可以使其接触催化剂，接触时间为12.9秒。如通过气相色谱确定的，BTFE到TriFE的转化率可以是96.8％并且选择性可以是90.7％。

Claims (35)

1.一种化学生产方法，所述方法包括取代不饱和卤代烃的卤素以制备不饱和氢化卤代烃。
2.权利要求1所述的化学生产方法，其中所述卤代烃包含F、Cl、Br和I中的一种或多种。
3.权利要求1所述的化学生产方法，其中所述卤代烃是C-2卤代烃。
4.权利要求1所述的化学生产方法，其中所述卤代烃是杂卤代烃。
5.权利要求1所述的化学生产方法，其中所述卤代烃既包含F又包含Cl。
6.权利要求1所述的化学生产方法，其中所述卤代烃既包含F又包含Br。
7.权利要求1所述的化学生产方法，其中所述卤代烃是C2F3Cl。
8.权利要求1所述的化学生产方法，其中所述卤代烃是C2F3Br。
9.权利要求1所述的化学生产方法，其中所述卤代烃是
Figure A2005800287880002C1
10.权利要求1所述的化学生产方法，其中所述卤代烃是
Figure A2005800287880002C2
11.权利要求1所述的化学生产方法，其中所述取代包括：
将所述卤代烃供应到反应器内；
将氢化剂供应到所述反应器内；和
从所述反应器回收氢化卤代烃。
12.权利要求11所述的化学生产方法，其中将所述卤代烃和所述氢化剂以一定的氢化剂/卤代烃的摩尔比供应到所述反应器内，所述摩尔比是约0.1至约11。
13.权利要求11所述的化学生产方法，其中将所述卤代烃和所述氢化剂以至少0.1的摩尔比供应到所述反应器内。
14.权利要求11所述的化学生产方法，其中将所述卤代烃和所述氢化剂以小于11的摩尔比供应到所述反应器内。
15.权利要求11所述的化学生产方法，其中将所述卤代烃和所述氢化剂以至少1.8的摩尔比供应到所述反应器内。
16.权利要求11所述的化学生产方法，其中所述氢化剂包含H。
17.权利要求11所述的化学生产方法，其中所述氢化剂是H2。
18.权利要求11所述的化学生产方法，所述方法还包括将催化剂组合物供应到所述反应器内。
19.权利要求18所述的化学生产方法，其中所述催化剂组合物包含催化剂载体。
20.权利要求18所述的化学生产方法，其中所述催化剂组合物包含活性炭。
21.权利要求18所述的化学生产方法，其中所述催化剂组合物包含Pd、Cu和/或Ni中的一种或多种。
22.权利要求18所述的化学生产方法，其中所述催化剂组合物包含Pd和Cu。
23.权利要求22所述的化学生产方法，其中所述Pd至少是所述组合物的约0.6％(重量/重量)。
24.权利要求22所述的化学生产方法，其中所述Cu至少是所述组合物的约5.5％(重量/重量)。
25.权利要求18所述的化学生产方法，其中所述催化剂组合物包含Ni。
26.权利要求25所述的化学生产方法，其中所述Ni至少是所述组合物的约5％(重量/重量)。
27.权利要求11所述的化学生产方法，其中所述反应器由镍合金构成。
28.权利要求11所述的化学生产方法，所述方法还包括：
在所述反应器内形成包含所述卤代烃和所述氢化剂的混合物；并且将所述混合物的一部分加热到至少约300℃。
29.权利要求28所述的化学生产方法，其中将所述一部分加热到约150℃至约400℃。
30.权利要求28所述的化学生产方法，其中将所述一部分加热到至少约400℃。
31.一种化学生产系统，所述系统包含连接到第一容器和第二容器上的反应区，容纳不饱和卤代烃的第一容器和容纳氢化剂的第二容器，将所述系统配置成在所述反应区内使第一容器的所述不饱和卤代烃接触第二容器的所述氢化剂。
32.权利要求31所述的系统，其中所述反应区容纳催化剂组合物，所述催化剂组合物包含Cu、Pd和Ni中的一种或多种。
33.权利要求32所述的系统，其中所述催化剂组合物包含至少0.6％(重量/重量)的Pd。
34.权利要求32所述的系统，其中所述催化剂组合物包含至少5.5％(重量/重量)的Cu。
35.权利要求32所述的系统，其中所述催化剂组合物包含至少5.0％(重量/重量)的Ni。
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