CN1011967B - 全氟丙烯的制备方法 - Google Patents
全氟丙烯的制备方法Info
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Abstract
本发明提供了一种制备全氟丙烯的新方法，其特征是先使作为反应物的四氟乙烯(或四氟乙烯与八氟环丁烷)在一釜式反应器中进行可逆反应，然后再使四氟乙烯和八氟环丁烷的混合物进入一管式反应器转化成全氟丙烯。本发明的方法大大减少了四氟乙烯的自聚，消除了管式反应器中的飞温和结碳现象，使全氟丙烯的产率提高了5～10%。
Description
本发明涉及一种烯烃类化合物的制备方法，特别是涉及全氟丙烯的制备方法。
全氟丙烯是合成氟材料的基本原料之一，尤其是制造氟橡胶的主要原料，其来源的容易与否以及价格是否低廉直接关系到氟橡胶工业的发展前景。
目前，生产全氟丙烯大都采用空管热裂解四氟乙烯，该方法在生产中主要存在以下几个缺点：一是四氟乙烯在热解管进口处容易自聚，二是热解气在热解管出口处容易结碳，三是全氟丙烯的选择性差。为了提高全氟丙烯的产率并且延长连续生产周期，国外先后提出了低压热解（美国专利2758138）、在四氟乙烯中掺入氦碳高沸物混合热解（美国专利2970176）、F22一步法制备全氟丙烯（美国专利3306940）和在热解管进口处注入F22和HCl（美国专利3578721）以及用水蒸气或二氧化碳稀释热解的方法（英国专利1016016和1384036）。这些方法的特点都是在制备全氟丙烯的反应过程中通过降低四氟乙烯的浓度来消除自聚和结碳现象，进而提高全氟丙烯的产率。尽管这些方法都能或多或少地改善热解条件。但都带来了能耗的增大和分离的困难等弊端。
本发明的目的是要提供一种能克服上述缺点的、制备全氟丙烯的新方法，从而在不引入任何稀释剂的前提下消除反应物的自聚、热解气的结碳等现象并提高全氟丙烯的选择性。
本发明是这样构成的，它是一种全氟丙烯的制备方法，是采用管式反应器在高温下热解四氟乙烯，其特征在于：先使作为反应物的四氟乙烯（或四氟乙烯与八氟环丁烷）在一釜式反应器中进行四氟乙烯与八氟环丁烷之间的可逆反应，待八氟环丁烷的量增多之后再使四氟乙烯和八氟环丁烷的混合物进入一管式反应器转化成全氟丙烯。
以下将对本发明的制备全氟丙烯之方法作更详细的描述。
根据化学反应工程之基本原理，设计了由二个不同类型的反应器组合而成的反应装置。第一反应器为釜式反应器，第二反应器为管式反应器，二反应器为串联排列。
作为反应物的四氟乙烯或四氟乙烯与八氟环丁烷的混合物（均为气体状态）以100米/秒左右的速度被引入釜式反应器。釜式反应器中进行的是四氟乙烯与八氟环丁烷之间的可逆反应，但反应的趋势是促使八氟环丁烷增多，其目的是利用八氟环丁烷来降低反应体系中四氟乙烯的分压，从而通过降低四氟乙烯的浓度来抑止四氟乙烯的自聚，另外，八氟环丁烷本身也可转化成全氟丙烯。釜式反应器中的反应温度为300～500℃，反应气体在釜式反应器中的停留时间为40～80秒。当温度上升至300℃以上时，四氟乙烯会二聚成八氟环丁烷，该二聚反应是个强放热反应，当八氟环丁烷达到一定量之后，该强放热反应所放出的反应热就足以把常温的原料气温度提高至反应温度。四氟乙烯二聚反应的这个特点以及原料气进入反应釜时的高流速给釜式反应器内达到全混工况创造了条件，从而使釜式反应器内各点的浓度和温度趋于基本一致。另外，反应原料气在釜内的停留时间不能短于40秒，若停留时间少于40秒，则会达不到反应物系中八氟环丁烷的增多之目的。
然后，四氟乙烯和八氟环丁烷的混合物进入第二反应器即管式反应器发生转化成全氟丙烯的反应。在管式反应器中，四氟乙烯和八氟环丁烷同时被转化成全氟丙烯，其中，出口处附近的转化温度被控制在800～950℃，而反应气体在该管式反应器中的停留时间则被控制在0.5～1.2秒。该管式反应器为高温反应区，但各点的温度是不一致的，进口处的
温度较低，约600℃，而出口处的温度较高，约1000℃，在两端点之间有一个逐步递增的温度分布。由于四氟乙烯和八氟环丁烷在离开釜式反应器进入管式反应器时的温度可达到500℃，因此，它们就可在高温反应区内被迅速加热至700℃以上，从而就可使它们在高温反应区内的停留时间缩短至1.2秒以内。实验证明，在管式反应器中，就提高全氟丙烯的选择性即提高全氟丙烯的产率而言，高温短停留时间要优于低温长停留时间。这是因为在高温下，四氟乙烯会发生串联反应，若不尽可能缩短四氟乙烯在高温区的停留时间，就不能抑制其他副产物的大量产生，因而就难以提高全氟丙烯的产率。
另一方面，一般管式反应器的加热方式是管外加热，因此热解管内存在着径向温度分布。而四氟乙烯反应成全氟丙烯是一个放热过程，且该放热过程加剧了反应管的径向温度分布，因而容易产生“飞温”及结碳现象。而在本发明的工艺方法中，进入管式反应器的物料中已含有较高比例的八氟环丁烷，利用八氟环丁烷转化成全氟丙烯的反应是吸热反应这一特点，可以大大缓和管式反应器的径向温度分布，从而减少了管式反应器发生“飞温”及结碳的可能性。
整个反应系统即釜式反应器和管式反应器中的反应压力为30～80mmHg（表压），系统内略存在着压力差，但该压力差以反应气体能自动朝规定的方向流动为限。
本发明的制备全氟丙烯的方法较之于传统的方法能显示出以下优点：
1.作为反应物的四氟乙烯在热解系统内的自聚现象大大减少。
2.缓和了管式反应器中的飞温现象，保证了反应装置的安全运行。
3.基本消除了管式反应器出口处的结碳现象。
4.全氟丙烯的产率提高了5～10%。
实施例
按照如上所述的方法及步骤进行了一系例实验，其结果如下所示。
表1
实验 温度（℃） 停留时间（秒） 四氟乙烯 全氟丙烯
转化率 产率
序号 釜式反应器 管式反应器 釜式反应器 管式反应器 （重量%)
1 350 890 66 .94 67.98 82.56
2 450 850 50 .71 32.93 89.76
3 400 910 47 .67 65.59 84.17
4 450 870 60 .86 47.33 87.70
5 400 850 68 .97 41.59 88.84
6 350 870 65 .93 53.51 86.65
7 400 890 48 .69 49.95 88.09
8 450 830 70 1 31.97 88.27
注：表1的实施例中所使用的原料气仅为四氟乙烯。
表2
实验序号 四氟乙烯 （重量） 全氟丙烯产率（重量%）
八氟环丁烷
1 14.3 86.44
2 9.9 87.11
3 3.1 84.80
4 1.4 85.53
注：表2的实施例中所使用的原料气为四氟乙烯与八氟环丁烷的混合进料。釜式反应器中的温度均为400℃，停留时间均为70秒，管式反应器中的温度均为850℃，停留时间均为1秒。
Claims (4)
1、一种全氟丙烯的制备方法。是采用管式反应器在高温下热解四氟乙烯，其特征在于，先使作为反应物的四氟乙烯(或四氟乙烯与八氟环丁烷)在-釜式反应器中进行四氟乙烯与八氟环丁烷之间的可逆反应，待八氟环丁烷的量增多之后再使四氟乙烯和八氟环丁烷的混合物进入一管式反应器转化成全氟丙烯，其中的釜式反应器中的反应温度为300～500℃，管式反应器出口处附近的转化温度为800℃-950℃。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征是反应气体在釜式反应器中的停留时间为40～80秒。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征是反应气体在管式反应器中的停留时间为0.5～1.2秒。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征是釜式反应器和管式反应器中的反应压力均为30～80mmHg（表压）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 87104471 CN1011967B (zh) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | 全氟丙烯的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 87104471 CN1011967B (zh) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | 全氟丙烯的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1030071A CN1030071A (zh) | 1989-01-04 |
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1987
- 1987-06-26 CN CN 87104471 patent/CN1011967B/zh not_active Expired
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