CN101544535B - 一种合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法 - Google Patents

一种合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法;步骤如下:一是首先将氯化亚铜与活性碳混合后分散在乙腈溶剂中,并加入醇胺搅拌后投入反应釜(1)中;二是将四氯化碳投入反应釜(1),搅拌并加温,再通入氯乙烯进行调聚反应;三是对反应釜(1)依次进行卸压、蒸料,回收乙腈溶剂至溶剂回收槽(3)中,氯乙烯回收后回用;四是将留在釜中的1,1,1,3,3-五氯丙烷粗品及复合催化剂进行抽滤或压滤,粗品进入粗品收集槽(5),过滤器(4)内的复合催化剂回用。采用本方法制备具有氯乙烯转化率高、选择性好、副产物少、易提纯、催化剂可重复使用等优点。

Description

一种合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法
技术领域
本发明涉及一种合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法,特别是一种利用氯乙烯与四氯化碳调聚合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法。
背景技术
1,1,1,3,3-五氯丙烷是制备1,1,1,3,3-五氟乙烷(HFC-245fa)的主要原料中间体。HFC-245fa的ODP为零,GWP值为820,属低GWP值,由于其具有优良的物理性质,被公认为HCFC-141b的理想替代品,可以替代HCFC-141b作为硬性聚氨酯材料的发泡剂,也可替代CFC-113应用于精密仪器的清洗行业,还可作为气雾剂、制冷剂等。HFC-245fa环保性能好,应用广泛,在国内外市场前景广阔。1,1,1,3,3-五氯丙烷作为合成HFC-245fa的中间体,据文献报道,主要有以下三种工艺路线:
一是专利号WO 97/37956所述先以四氯化碳与1,1-二氯乙烯调聚合成1,1,1,3,3,3-六氯丙烷,后还原成1,1,1,3,3-五氯丙烷。由于调聚反应副反应多,得率低,且此路线流程长,投资大,能耗高,不适于工业化生产;
二是专利US.5705729所述以四氯化碳与乙烯原料进行调聚反应制得1,1,1,3-四氯丙烷,再由1,1,1,3-四氯丙烷光氯化合成1,1,1,3,3-五氯丙烷,此路线光氯化反应转化率不高,选择性差,工业放大较为困难;
三是由氯乙烯与四氯化碳调聚合成1,1,1,3,3-五氯丙烷。此方法转化率与选择性较高,流程短,投资少,被大多数厂家所采用。
利用1,1,1,3,3-五氯丙烷作为中间体与无水HF液相氟化制备HFC-245fa的工艺成熟,原料转化率高,反应副产物少,因此在HFC-245fa的制备过程中,关键技术是氯乙烯与四氯化碳调聚反应制备1,1,1,3,3-五氯丙烷。氯乙烯化学性质不稳定,易发生自聚、加成等反应,在调聚反应时易产生高沸物。因此调聚反应过程中1,1,1,3,3-五氯丙烷的收率较低,要提高1,1,1,3,3-五氯丙烷的收率在技术上存在一定难度:一是选择合适的催化剂体系,减少副产物生成,提高反应的选择性;二是选择合适的反应条件,如温度、压力、投料比等,来提高氯乙烯的转化率。
关于用氯乙烯与四氯化碳调聚合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法,国内外都有相关文献进行报道。以氯乙烯为基准,收率最高的是专利号CN1335291A所报道的制备方法,收率达95%左右,但还存在较大的提高空间。
发明内容
为了解决合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的工业生产中存在的副产物高沸多、收率低、原料消耗高等问题,本发明的目的是提供了一种转化率高、选择性好、催化剂可重复使用、原料消耗低的由氯乙烯与四氯化碳调聚合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法。
本发明的理论依据如下:
1、CH2=CHCl+CCl4→CCl3CH3CCl2
                   (1,1,1,3,3-五氯丙烷)
2、nCH2=CHCl→[-CH2-CHCl-]n
反应在较高温度和压力下进行,主反应如1反应式,大部分氯乙烯与四氯化碳发生调聚反应转化为1,1,1,3,3-五氯丙烷;少量的氯乙烯发合聚合反应生成高沸物,反应如2反应式;由于此方法在氯化亚铜和醇胺盐中加入了活性碳作为催化剂的载体,大大提高了催化剂分散性,因此氯乙烯的转化率高,副反应少,转化为1,1,1,3,3-五氯丙烷的选择性好。
本发明解决其技术难题所采用的技术方案,它主要由反应釜、反应冷凝器、溶剂回收槽、过滤器、粗品收集槽组成反应系统,具体包括以下步骤:
一、加复合催化剂:复合催化剂由氯化亚铜、活性碳、醇胺组成,其质量比为1∶1~3∶0.5~2.0,首先将氯化亚铜与活性碳混合均匀后,分散在乙腈溶剂中并加入醇胺,充分搅拌后投入反应釜中;
二、投料反应:将四氯化碳投入反应釜,开启搅拌并加温,升温到60℃时,再往反应釜通入氯乙烯进行调聚反应,氯乙烯、四氯化碳、乙腈的质量比为1∶3~5∶0.5~2;
三、回收溶剂:调聚反应完成后,对反应釜依次进行卸压、蒸料,经反应冷凝器回收乙腈溶剂至溶剂回收槽中,氯乙烯回收后返回反应釜重复使用;
四、过滤:蒸料完毕后,将留在釜中的1,1,1,3,3-五氯丙烷粗品及复合催化剂放入过滤器进行抽滤或压滤,得到的1,1,1,3,3-五氯丙烷粗品进入粗品收集槽,过滤器内的复合催化剂返回反应釜重复使用。
作为优选方案,所述的复合催化剂占反应物料总质量2.0%~5.0%。
作为优选方案,在投料反应过程中,反应釜的反应温度控制在60~135℃,反应压力控制在0.2~1.2MPa,投料完成后的保温反应时间2~5小时。
作为优选方案,在回收溶剂过程中,蒸料温度控制在20~80℃,蒸料压力控制在-0.080MPa。
作为优选方案,所述调聚反应为间歇、密闭反应。
采用上述工艺后,有以下几个优点:一是氯乙烯几乎完全转化;二是氯乙烯转化为1,1,1,3,3-五氯丙烷的选择性好,产物的收率可以从95%左右提高到98.5%左右;三是催化剂可重复使用;四在反应釜内积聚的高沸物及焦油状物质少。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
利用氯乙烯与四氯化碳调聚合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的生产工艺流程如图1所示,下面结合具体实施方案对本发明简述如下:
反应系统用氮气置换合格后,首先加由氯化亚铜、活性碳、醇胺组成的复合催化剂,将起催化作用的粉末氯化亚铜与起吸附作用的活性碳混合均匀后,分散在乙腈溶剂中并加入起助催化作用的醇胺,充分搅拌后投入反应釜1中,氯化亚铜、活性碳、醇胺的质量比为1∶1~3∶0.5~2.0,复合催化剂占反应物料总质量2.0%~5.0%;再进行投料反应:将四氯化碳投入反应釜1,开启搅拌并往反应釜夹套中通入蒸汽加温,升温到60℃时,再往反应釜1通入氯乙烯进行调聚反应,反应为间歇、密闭反应,氯乙烯、四氯化碳、乙腈的质量比为1∶3~5∶0.5~2,在投料反应过程中,反应釜1的反应温度控制在60~135℃,反应压力控制在0.2~1.2MPa,投料完成后的保温反应时间2~5小时;调聚反应完成后回收溶剂:对反应釜1依次进行卸压、蒸料,经反应冷凝器2回收乙腈溶剂至溶剂回收槽3中,氯乙烯回收后返回反应釜1重复使用,在回收溶剂过程中,蒸料温度控制在20~80℃,蒸料压力控制在-0.08~0MPa;蒸料完毕后,将留在釜中的1,1,1,3,3-五氯丙烷粗品及复合催化剂放入过滤器4进行抽滤或压滤,得到的1,1,1,3,3-五氯丙烷粗品进入粗品收集槽5,过滤器4内的复合催化剂返回反应釜1重复使用。
实施例1
依上述工艺流程及步骤,在50L的反应釜1中装入450gCuCl、1000g活性碳、450g三乙醇胺、10Kg乙腈的混合物,再投入四氯化碳为30Kg,最后通入氯乙烯为10Kg,反应温度控制在120~125℃,反应压力控制在0.7~0.9MPa,投料完保温反应4小时,得到1,1,1,3,3-五氯丙烷粗产物34.66Kg,取样色谱分析给出粗产物组成见表一。
表一
结论:由以上数据可得,以氯乙烯为基准,产物收率为98.98%。
实施例2
按实施例1的操作步骤,不加活性碳,其它条件不变,得到1,1,1,3,3-五氯丙烷粗产物33.0Kg,反应粗品取样色谱分析给出粗产物组成见表二。
表二
Figure G2009100982682D00061
结论:以氯乙烯为基准,产物收率为93.95%,与实施例一相比收率明显降低。
实施例3
按实施例1的操作步骤,反应分别在温度50~60℃、压力0.2~0.3MPa以及温度135~145℃、压力0.8~1.0MPa的反应条件下,其它条件不变,分别得到1,1,1,3,3-五氯丙烷粗产物28.8Kg、33.2Kg,反应粗品取样色谱分析给出粗产物组成见表三。
表三
结论:由以上数据表明,反应在温度小于60℃的条件下进行时,氯乙烯转化不完全,以氯乙烯为基准,产物收率为78.96%;在大于135℃的条件下进行时,生成的高沸物增多,以氯乙烯为基准,产物收率为92.80%。因此最佳反应温度为60~135℃。
实施例4
按实施例1的操作步骤,在50L的反应釜1中装入150gCuCl、300g活性碳、150g三乙醇胺,其它条件不变,得到1,1,1,3,3-五氯丙烷粗产物28.5Kg,反应粗品取样色谱分析给出粗产物组成见表四。
表四
结论:由以上数据可得,以氯乙烯为基准,产物收率为80.89%。
实施例5
用实施例1回收得到的催化剂,补加450g三乙醇胺,按实施例1的操作步骤,其它条件不变,得到1,1,1,3,3-五氯丙烷粗产物35.5Kg,反应粗品取样色谱分析给出粗产物组成见表五。
表五
Figure G2009100982682D00072
结论:由以上数据可得,以氯乙烯为基准,产物收率为98.63%。

Claims (5)

1.一种合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法,其特征是:它主要由反应釜(1)、反应冷凝器(2)、溶剂回收槽(3)、过滤器(4)、粗品收集槽(5)组成反应系统,具体包括以下步骤:
一、加复合催化剂:复合催化剂由氯化亚铜、活性碳、醇胺组成,其质量比为1∶1~3∶0.5~2.0,首先将氯化亚铜与活性碳混合均匀后,分散在乙腈溶剂中并加入醇胺,充分搅拌后投入反应釜(1)中;
二、投料反应:将四氯化碳投入反应釜(1),开启搅拌并加温,升温到60℃时,再往反应釜(1)通入氯乙烯进行调聚反应,反应釜(1)的反应温度控制在60~135℃,氯乙烯、四氯化碳、乙腈的质量比为1∶3~5∶0.5~2;
三、回收溶剂:调聚反应完成后,对反应釜(1)依次进行卸压、蒸料,经反应冷凝器(2)回收乙腈溶剂至溶剂回收槽(3)中,氯乙烯回收后返回反应釜(1)重复使用;
四、过滤:蒸料完毕后,将留在釜中的1,1,1,3,3-五氯丙烷粗品及复合催化剂放入过滤器(4)进行抽滤或压滤,得到的1,1,1,3,3-五氯丙烷粗品进入粗品收集槽(5),过滤器(4)内的复合催化剂返回反应釜(1)重复使用。
2.根据权利要求1所述的一种合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法,其特征是:所述的复合催化剂占反应物料总质量2.0%~5.0%。
3.根据权利要求1所述的一种合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法,其特征是:在投料反应过程中,反应压力控制在0.2~1.2MPa,投料完成后的保温反应时间2~5小时。
4.根据权利要求1所述的一种合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法,其特征是:在回收溶剂过程中,蒸料温度控制在20~80℃,蒸料压力控制在-0.08~0MPa。
5.根据权利要求1所述的一种合成1,1,1,3,3-五氯丙烷的制备方法,其特征是:所述调聚反应为间歇、密闭反应。
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