CN106349033B - 一种由1,1,1-三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺 - Google Patents

一种由1,1,1-三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种由1,1,1‑三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺，包括下述步骤：将组成为1,1,1‑三氟乙烷、氧气、氮气的原料混合物预热后注入到固定床反应器内，以Fe2O3/AlF3或者CuO/AlF3为催化剂，在0.1～3MPa、100～500℃下进行反应，反应连续进行，用水吸收出口产物并分离出三氟乙醛水合物。本发明的制备三氟乙醛水合物的工艺，1,1,1‑三氟乙烷的转化率可达16～39％，三氟乙醛水合物的选择性可达20％以上，通过本发明可将1,1,1‑三氟乙烷直接转化为三氟乙醛水合物，反应工艺简单，产物较易分离，得到的三氟乙醛水合物的纯度达95％以上。本发明可应用于重要化工品三氟乙醛水合物高效、低成本的制备和生产。

Description

一种由1,1,1-三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺
技术领域
本发明属于化学工程技术领域，涉及一种三氟乙醛水合物的制备工艺，具体涉及一种由1,1,1-三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺。
背景技术
1,1,1-三氟乙烷因其较高的温室效应潜值，其作为第三代制冷剂已逐步被禁止使用，因此，如何将其转化为附加值更高的化工品以解决其较大产能的现状是一个急需解决的问题。
三氟乙醛因分子中同时含有三氟甲基和醛基，被广泛应用于合成树脂、功能高聚物材料、橡胶、涂料、医药以及杀虫剂等工业。但由于其常温下是气态，且极易与水结合形成水合物，不论是其制备、生产还是运输都较为困难，目前在三氟乙醛水合物制备方面的研究较少，未能产生成熟的生产技术和工艺。
美国专利US3038936以及日本的Hideyuki Mimura课题组先后报道了通过氧化2,2,2-三氟乙醇的方法制备三氟乙醛，该工艺所使用的原料2,2,2-三氟乙醇昂贵且不易得，这就使得制备三氟乙醛的成本较高。此外，Pierce和Kane等报道了液相还原2,2,2-三氟乙酸酯的工艺制备三氟乙醛，该工艺需要在无水、低温(-70℃)的条件下进行，使用LiAlH4作为还原剂，该工艺反应条件苛刻，也不适合工业生产使用。
上述工艺存在着原料昂贵、工艺复杂、反应条件苛刻以及后期产品分离成本较高等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对三氟乙醛水合物现有制备技术和工艺的缺陷及不足，提供一种工艺简单、成本较低的由1,1,1-三氟乙烷一步法制备三氟乙醛水合物的工艺，进而解决作为制冷剂即将被淘汰使用的1,1,1-三氟乙烷再利用的问题。
本发明是通过下述的技术方案来实现的：
一种由1,1,1-三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺，包括下述步骤：
将1,1,1-三氟乙烷、氧气、氮气以摩尔比为1:1.5:1～20混合预热后注入到固定床反应器内，以1％～20％Fe2O3/AlF3或者1％～20％CuO/AlF3为催化剂，在0.1～3MPa、100～500℃下进行反应，反应连续进行，用水吸收出口产物并分离出三氟乙醛水合物。
优选的1,1,1-三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺，步骤如下：
将组分为1,1,1-三氟乙烷、氧气、氮气的原料以1:1.5:1～10的摩尔比混合预热后注入到固定床反应器内，以2％～16％Fe2O3/AlF3或者2％～16％CuO/AlF3为催化剂，在0.1～2MPa、200～400℃下反应，反应连续进行，用水吸收出口产物并分离出三氟乙醛水合物。
本发明的有益效果在于：
(1)1,1,1-三氟乙烷因其具有较高的温室效应潜值而被限制作为制冷剂继续使用，该工艺和技术的突破解决了1,1,1-三氟乙烷再利用和产能受限的问题。
(2)在1,1,1-三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺中，三氟乙醛水合物是由1,1,1-三氟乙烷、氮气、氧气一步法氧化制得，其使用的催化剂也是较为廉价的过渡金属氧化物和氟化铝，这使得三氟乙醛水合物的生产成本较其他工艺相比要低很多，另外本发明将未参加反应的反应原料进行了分离并循环再利用，节约了资源，且三氟乙醛水合物在体系中易分离，产生的副产物1,1-二氟乙烯也是一种重要的化工原料。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例，但并不限制本发明的范围。
实施例1
将组分为1,1,1-三氟乙烷、氧气、氮气的原料以1:1.5:1的摩尔比混合预热后注入到固定床反应器内，以8％Fe2O3/AlF3为催化剂，在0.5MPa、280℃条件下反应，反应连续进行，用水吸收出口产物并分离出三氟乙醛水合物。
本实施例中，1,1,1-三氟乙烷的转化率为17.6％，三氟乙醛水合物的选择性为21.1％，分离出的三氟乙醛水合物的纯度为92.1％。
实施例2
将组分为1,1,1-三氟乙烷、氧气、氮气的原料以1:1.5:3的摩尔比混合预热后注入到固定床反应器内，以16％Fe2O3/AlF3为催化剂，在2MPa、360℃条件下反应，反应连续进行，用水吸收出口产物并分离出三氟乙醛水合物。
本实施例中，1,1,1-三氟乙烷的转化率为38.6％，三氟乙醛水合物的选择性为9.4％，分离出的三氟乙醛水合物的纯度为93.5％。
实施例3
将组分为1,1,1-三氟乙烷、氧气、氮气的原料以1:1.5:2的摩尔比混合预热后注入到固定床反应器内，以10％Fe2O3/AlF3为催化剂，在0.1MPa、320℃条件下反应，反应连续进行，用水吸收出口产物并分离出三氟乙醛水合物。
本实施例中，1,1,1-三氟乙烷的转化率为30.6％，三氟乙醛水合物的选择性为16.8％，分离出的三氟乙醛水合物的纯度为95.2％。
实施例4
将组分为1,1,1-三氟乙烷、氧气、氮气的原料以1:1.5:6的摩尔比混合预热后注入到固定床反应器内，以6％CuO/AlF3为催化剂，在1MPa、250℃条件下反应，反应连续进行，用水吸收出口产物并分离出三氟乙醛水合物。
本实施例中，1,1,1-三氟乙烷的转化率为16.1％，三氟乙醛水合物的选择性为8.5％，分离出的三氟乙醛水合物的纯度为94.7％。
实施例5
将组分为1,1,1-三氟乙烷、氧气、氮气的原料以1:1.5:8的摩尔比混合预热后注入到固定床反应器内，以16％CuO/AlF3为催化剂，在2MPa、380℃条件下反应，反应连续进行，用水吸收出口产物并分离出三氟乙醛水合物。
本实施例中，1,1,1-三氟乙烷的转化率为36.8％，三氟乙醛水合物的选择性为10.2％，分离出的三氟乙醛水合物的纯度为93.8％。
实施例6
将组分为1,1,1-三氟乙烷、氧气、氮气的原料以1:1.5:10的摩尔比混合预热后注入到固定床反应器内，以12％CuO/AlF3为催化剂，在0.1MPa、320℃条件下反应，反应连续进行，用水吸收出口产物并分离出三氟乙醛水合物。
本实施例中，1,1,1-三氟乙烷的转化率为28.7％，三氟乙醛水合物的选择性为18.8％，分离出的三氟乙醛水合物的纯度为94.6％。

Claims (5)

1.一种由1,1,1-三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺，其特征在于将1,1,1-三氟乙烷、氧气、氮气以摩尔比为1:1.5:1～20混合预热后注入到固定床反应器内，以1％～20％Fe2O3/AlF3或者1％～20％CuO/AlF3为催化剂，在0.1～3MPa、200～400℃下进行反应，反应连续进行，用水吸收出口产物并分离出三氟乙醛水合物。
2.根据权利要求1所述的由1,1,1-三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺，其特征在于，所述1,1,1-三氟乙烷、氧气、氮气的用量摩尔比为1:1.5:1～10。
3.根据权利要求1所述的由1,1,1-三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺，其特征在于，Fe2O3的用量为催化剂总重量的2％～16％。
4.根据权利要求1所述的由1,1,1-三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺，其特征在于，CuO的用量为催化剂总重量的2％～16％。
5.根据权利要求1所述的由1,1,1-三氟乙烷制备三氟乙醛水合物的工艺，其特征在于，所述反应压力为0.1～2MPa。
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