CN102924226A - 一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，在反应过程中采用液液氟化反应和气液氟化反应相结合的方式，其中主体的氟化反应采用连续的液液氟化反应，在液液氟化反应的泄压尾气中串联一套气液氟化反应装置进行气液氟化反应。本发明工艺简单、设备简易，能实现氟化反应连续、自动化集成控制，提高氟化氢的利用率，降低排放气体中氟化氢的含量，氟化氢单耗大幅降低。
Description
技术领域
本发明属于有机化学工程应用技术领域，具体是一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法。
背景技术
三氟甲基苯类化合物是一类重要的含氟精细化学品，其广泛应用于医药、农药、染料的合成反应中，它还可被用作电子及一些特殊产品的溶剂。随着其用途的不断拓展，生产厂家越来越多。但其中氟化反应都采用间歇液相氟化法，其反应温度根据物料的不同而有所不同，一般反应温度在50-180℃，反应压力在1.0-8.0Mpa。反应需要较大比例的氟化氢参与，这一方面增加了无水氟化氢的单耗，另一方面，间歇投料增加了工程的繁琐性，且反应过程所用的设备较多，管道连接也较多，使工程的安全隐患增加。
美国西方化学有限公司在工业化生产中曾采用高温的连续气相氟化反应法,它将气化后的无水氟化氢气体通入到串联的反应塔中, 对氯三氯甲苯与催化剂混合好后从与氟化氢气体相反的方向加入到氟化反应塔中,最高的反应温度保持在350℃,反应塔中出来的物料经冷却、气液相分离即得对氯三氟甲苯的粗品。该方法中,由于反应的温度高,虽然为常压的气相反应,但气相反应需要较大的反应体积,使得氟化反应的反应塔体积较大,设备需要很大的资金投资,而且由于是高温反应,无水氟化氢的利用率也较低,反应要求的能耗也较大,不是最适宜的工业化生产方法。
另外有报道用常压的液相氟化反应法,反应温度维持在80℃。但由于在氟化反应的后期,随着对氯三氟甲苯含量的增高,无水氟化氢在体系中的溶解度迅速降低，导致二氟一氯苄在10%左右时很难反应完全。这时由于强路易斯酸催化剂本身失去了催化能力，需另补加强路易斯酸，在连续化工业生产中实现的难度加大。
综上所述，已有技术和合成路线在制备三氟甲基苯类化合物的过程中，都普遍存在以下问题：1、无水氟化氢的利用率偏低；2、涉及的反应装置投资较大；3、在工业化实施过程中的操作控制难度大，不易形成连续化自动控制生产。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法。
一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于在反应过程中采用液液氟化反应和气液氟化反应相结合的方式，其中主体的氟化反应采用连续的液液氟化反应，在液液氟化反应的泄压尾气中串联一套气液氟化反应装置进行气液氟化反应。
所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于氟化氢和对氯三氯苄按摩尔比3：1逆向进料，对氯三氯苄进料速度为2500kg/h。
所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于所述液液氟化反应的温度在室温至100℃之间，优选40—90℃，更优选60-80℃，采用加压反应，反应压力为0.5-2.0Mpa，优选0.6-1.0Mpa。
所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于所述气液氟化反应的温度在室温至60℃之间。
所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于所述连续的液液氟化反应采用釜式或塔式反应器，采用3到4个反应器串联的方式，串联的反应器之间采用同一套冷凝及泄压系统，所述反应器中设置有强力搅拌装置。
所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于所述气液氟化反应采用塔式反应器。
所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于所述塔式反应器的塔采用碳钢或不锈钢材质或 PO、PE或PTF等防腐材料，塔中所用填料采用不锈钢、碳钢或塑料填料。
所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于在连续的液液氟化反应中加入路易斯酸催化剂。
所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于还加入如三氟乙酸、全氟丁酸等的含氟表面活性剂作为催化剂，优选低分子量化合物。
所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于在液液氟化反应的泄压口设置冷凝器，在出料口设置有脱气塔。
本发明的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，工艺简单、设备简易，能实现氟化反应连续、自动化集成控制，提高氟化氢的利用率，无水氟化氢的利用率接近100%，同时降低排放气体中氟化氢的含量，氟化氢单耗大幅降低。
具体实施方式
实施例1
在直径80cm，高度为800-700cm的塔式反应器中，在塔的顶部安装有强有力的搅拌装置，塔中另按要求配备有氟化氢通入口，液体取样口及测温口，以及氯苄的进料口和出料口，塔外部有加热及冷却装置，三塔串联。往反应塔中连续进料，其中氟化氢和对氯三氯苄为逆向进料，控制温度于80℃。氟化氢和对氯三氯苄严格按摩尔比3：1进料，对氯三氯苄进料速度2500kg/h。稳定一段时间后，可连续出料，经检测，出料产品中二氟一氯苄的含量低于0.2%，优于现有的间歇氟化反应的水平。
实施例2
在直径80cm，高度为800-700cm的塔式反应器中，在塔的顶部安装有强有力的搅拌装置，塔中另按要求配备有氟化氢通入口，液体取样口及测温口，以及氯苄的进料口和出料口，塔外部有加热及冷却装置，三塔串联。往反应塔中连续进料，其中氟化氢和对氯三氯苄为逆向进料，控制温度于80℃。氟化氢和对氯三氯苄严格按摩尔比3：1进料，对氯三氯苄进料速度2000kg/h。稳定一段时间后，可连续出料，经检测，出料产品中二氟一氯苄的含量低于0.3%，也优于现有的间歇氟化反应的水平。
实施例3
在直径80cm，高度为800-700cm的塔式反应器中，在塔的顶部安装有强有力的搅拌装置，塔中另按要求配备有氟化氢通入口，液体取样口及测温口，以及氯苄的进料口和出料口，塔外部有加热及冷却装置，三塔串联。往反应塔中连续进料，其中氟化氢和对氯三氯苄为逆向进料，控制温度于80℃。氟化氢和对氯三氯苄严格按摩尔比3：1进料，对氯三氯苄进料速度3000kg/h。稳定一段时间后，可连续出料，经检测，出料产品中二氟一氯苄的含量低于0.25%，也优于现有的间歇氟化反应的水平。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于在反应过程中采用液液氟化反应和气液氟化反应相结合的方式，其中主体的氟化反应采用连续的液液氟化反应，在液液氟化反应的泄压尾气中串联一套气液氟化反应装置进行气液氟化反应。
2.如权利要求1所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于氟化氢和对氯三氯苄按摩尔比3：1逆向进料，对氯三氯苄进料速度为2000—3000kg/h。
3.如权利要求1所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于所述液液氟化反应的温度在室温至100℃之间，优选40—90℃，更优选60-80℃，采用加压反应，反应压力为0.5-2.0Mpa，优选0.6-1.0Mpa。
4.如权利要求1所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于所述气液氟化反应的温度在室温至60℃之间。
5.如权利要求1所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于所述连续的液液氟化反应采用釜式或塔式反应器，采用3到4个反应器串联的方式，串联的反应器之间采用同一套冷凝及泄压系统，所述反应器中设置有强力搅拌装置。
6.如权利要求1所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于所述气液氟化反应采用塔式反应器。
7.如权利要求6所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于所述塔式反应器的塔采用碳钢或不锈钢材质或 PO、PE或PTF等防腐材料，塔中所用填料采用不锈钢、碳钢或塑料填料。
8.如权利要求1所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于在连续的液液氟化反应中加入路易斯酸催化剂。
9.如权利要求8所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于还加入如三氟乙酸、全氟丁酸等的含氟表面活性剂作为催化剂，优选低分子量化合物。
10.如权利要求1所述的一种连续氟化反应合成三氟甲基苯类产品的工业化方法，其特征在于在液液氟化反应的泄压口设置冷凝器，在出料口设置有脱气塔。
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