CN104672177A - 一种六氟环氧丙烷连续生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使用微通道反应器连续生产六氟环氧丙烷的工艺，能够避免飞温和氧爆现象、实现平稳控温，而且反应转化率高、选择性好。

Description

一种六氟环氧丙烷连续生产工艺
技术领域
本发明涉及一种六氟环氧丙烷连续生产工艺，尤其涉及一种在微通道反应器中六氟丙烯氧化成六氟环氧丙烷的方法。
背景技术
六氟环氧丙烷（C3F6O），又称全氟环氧丙烷，是一种重要的含氟中间体，可用于合成全氟离子交换树脂、氟塑料、氟橡胶、含氟表面活性剂、含氟润滑油、高级清洗剂等重要含氟化合物，在航空航天、电子、医药等领域得到广泛的应用。
在现有技术中，基本上以六氟丙烯为原料与不同的氧化剂反应制备六氟环氧丙烷。当采用氧气为氧化剂时，反应器的选择非常重要，目前有以下报道：
（1）现有的采用氧气液相氧化制备六氟环氧丙烷的工艺大多采用釜式反应器，先在反应器内加入溶剂和六氟丙烯，再分批多次投加氧气至六氟丙烯转化率达85%～95%。此法反应时间长，难以连续生产，同时反应选择性较差，只有65%～68%。
（2）中国专利CN101157669介绍了一种连续制备六氟环氧丙烷的工艺。在全混流釜式反应器中，将六氟丙烯和氧气混合后通入反应釜，先在溶剂层充分反应，反应物不断积聚于气相空间，再连续地出料。虽然该法可实现连续操作，但是散热困难，反应转化率和选择性均较差，且存在氧爆的危险。
（3）中国专利CN201692802介绍了一种采用管式反应器连续制备六氟环氧丙烷的工艺。该工艺也是采用氧气液相氧化法，先将六氟丙烯和溶剂预混合后加热至制定温度，再通入氧气形成气液混合物。混合物进入管式反应器发生反应，反应后冷却进行简单分离，回收溶剂循环使用。该法可连续稳定生产，反应散热较好，反应停留时间短，六氟丙烯转化率可达96%，六氟环氧丙烷选择性可达75%。但是此法工艺较为复杂，能耗高，而且管式反应器混合效果较差，可能会出现局部飞温的现象。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用微通道反应器实现六氟环氧丙烷连续生产的工艺，不仅能够避免飞温和氧爆现象、实现平稳控温，而且具有反应转化率高、选择性好、设备小巧和反应条件控制精确等优点。
本发明提供如下技术方案：
一种六氟环氧丙烷连续生产工艺，包括以下步骤：
（1）将有机溶剂（17）、六氟丙烯（18）和氧气（19）按比例混合得到混合物料（20），其中：六氟丙烯与氧气的投料质量比为18.8～4.7:1，有机溶剂与六氟丙烯的投料质量比为15～1:1；
（2）将混合物料（20）通入微通道反应器（11）中进行反应得到反应产物（21），其中：反应温度100～250℃，反应压力0.5～6.0MPa，反应停留时间0.5～60分钟；
（3）将反应产物（21）送入缓冲罐（14）进行分离，得到的主要为有机溶剂的液相部分（22）循环至中间槽（1）继续进行反应，得到的主要为六氟环氧丙烷的气相部分（23）经进一步提纯后得到六氟环氧丙烷成品。
作为优选的方式，上述步骤（1）中所述六氟丙烯与氧气的投料质量比为15.7～5.6:1，有机溶剂与六氟丙烯的投料质量比为13～1.5:1；上述步骤（2）中反应温度110～200℃，反应压力1.0～4.5MPa，反应停留时间1～30分钟。
本发明所述混合物料（20），可以是六氟丙烯（18）与氧气（19）先混合后，再与有机溶剂（17）混合；也可以是六氟丙烯（18）与有机溶剂（17）先混合后，再与氧气（19）混合。
本发明所述微通道反应器（11）中的反应压力优选通过出口压力控制器（13）控制，反应温度优选通过循环导热油控制。
本发明所述微通道反应器（11）可以经市售购买，优选为T型、同轴环管型、水力学聚焦或几何结构破碎型通道，其材质优选为材质为不锈钢、哈氏合金或蒙奈尔合金。
本发明所述反应中，可用于六氟丙烯与氧气反应制备六氟环氧丙烷的有机溶剂均可用于本发明。作为举例，所述有机溶剂选自F113、四氯化碳、氟碳环醚、氟氯烃和全氟环烷烃中的一种、两种或三种以上组合。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）提供了一种适用于氧气液相氧化法制备六氟环氧丙烷的工艺，明显提高了反应过程的传质传热水平，加快反应速率，反应转化率高、选择性好；
（2）从机理上避免了飞温和氧爆的危险；
（3）该工艺流程简单、设备小巧、反应条件控制精确、安全性强；
附图说明
图1为本发明的反应流程图，其中：
1为有机溶剂中间槽，2为六氟丙烯储罐，3为计量泵1，4为计量泵2，5为氧气钢瓶，6为减压阀，7为止回阀，8为流量计，9为混合器1，10为混合器2，11为微通道反应器，12为同轴换热器，13为压力控制器，14为缓冲罐，15为调节阀1，16为调节阀2，17为有机溶剂，18为六氟丙烯，19为氧气，20为混合物料，21为反应产物，22为主要为有机溶剂的液相部分，23为主要为六氟环氧丙烷的气相部分。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例
以全氟环烷烃和氟碳环醚的混合物为有机溶剂。从六氟丙烯储罐（2）中出来的六氟丙烯（18）先与从氧气钢瓶（5）中出来的的氧气（19）混合，再与从有机溶剂中间槽1出来的有机溶剂（17）混合后形成混合物料（20）后进入微通道反应器（11）。六氟丙烯和氧气在微通道反应器（11）内充分反应，生成的反应产物（21）经同轴换热器（12）冷却后进入缓冲罐（14）简单分离，得到的主要为有机溶剂的液相部分（22）和主要为六氟环氧丙烷的气相部分（23），其中:主要为有机溶剂的液相部分（22）经过调节阀2（16）循环回收至有机溶剂中间槽（1）继续使用，主要为六氟环氧丙烷的气相部分（23）经进一步提纯后得到六氟环氧丙烷成品。在操作过程中，通过计量泵2（4）控制六氟丙烯（18）的流量，通过减压阀（6）和流量计（8）调节氧气（19）的流量，通过计量泵1（3）控制有机溶剂的流量，通过夹套油温控制微通道反应器（11）中的反应温度，通过压力控制器（13）控制反应压力。
不同反应条件下得到的六氟丙烯的转化率和选择性见表1。
表1

Claims (8)

1.一种六氟环氧丙烷连续生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）将有机溶剂（17）、六氟丙烯（18）和氧气（19）按比例混合得到混合物料（20），其中：六氟丙烯与氧气的投料质量比为18.8～4.7:1，有机溶剂与六氟丙烯的投料质量比为15～1:1；
（2）将混合物料（20）通入微通道反应器（11）中进行反应得到反应产物（21），其中：反应温度100～250℃，反应压力0.5～6.0MPa，反应停留时间0.5～60分钟；
（3）将反应产物（21）送入缓冲罐（14）进行分离，得到的主要为有机溶剂的液相部分（22）循环至中间槽（1）继续进行反应，得到的主要为六氟环氧丙烷的气相部分（23）经进一步提纯后得到六氟环氧丙烷成品。
2.按照权利要求1所述的六氟环氧丙烷连续生产工艺，其特征在于所述步骤（1）中所述六氟丙烯与氧气的投料质量比为15.7～5.6:1，有机溶剂与六氟丙烯的投料质量比为13～1.5:1。
3.按照权利要求1所述的六氟环氧丙烷连续生产工艺，其特征在于所述步骤（2）中反应温度110～200℃，反应压力1.0～4.5MPa，反应停留时间1～30分钟。
4.按照权利要求1所述的六氟环氧丙烷连续生产工艺，其特征在于所述步骤（1）中六氟丙烯（18）与氧气（19）先混合后，再与有机溶剂（17）混合；或者六氟丙烯（18）与有机溶剂（17）先混合后，再与氧气（19）混合。
5.按照权利要求1所述的六氟环氧丙烷连续生产工艺，其特征在于所述微通道反应器（11）中的反应压力通过出口压力控制器（13）控制，反应温度通过循环导热油控制。
6.按照权利要求1所述的六氟环氧丙烷连续生产工艺，其特征在于所述微通道反应器（11）为T型、同轴环管型、水力学聚焦或几何结构破碎型通道。
7.按照权利要求6所述的六氟环氧丙烷连续生产工艺，其特征在于所述微通道反应器（11）的材质为不锈钢、哈氏合金或蒙奈尔合金。
8.按照权利要求1所述的六氟环氧丙烷连续生产工艺，其特征在于所述有机溶剂选自F113、四氯化碳、氟碳环醚、氟氯烃和全氟环烷烃中的一种、两种或三种以上组合。
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