CN109134190A - 一种1,1,2,3-四氯丙烯的气相制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1,1,2,3‑四氯丙烯的气相制备方法,在催化剂作用下,1,1,1,2,3‑五氯丙烷进行气相催化脱氯化氢反应,所述反应温度为150~250℃,接触时间为1~15秒,收集反应产物并经减压精馏即得到1,1,2,3‑四氯丙烯产品。本发明具有工艺简单,催化剂活性好且寿命长,绿色环保,易于工业化的优点。
Description
技术领域
本发明涉及氯代烯烃的制备方法,具体涉及一种1,1,2,3-四氯丙烯的气相制备方法。
背景技术
1,1,2,3-四氯丙烯(1,1,2,3-tetrachloro-propene,HCC-1230或TCP),无色透明液体,工业品常呈棕黄色,CAS 10436-39-2,分子量179.86,分子式C3H4Cl4,沸点167.1℃,密度1.51g/ml,微溶于水。
1,1,2,3-四氯丙烯(HCC-1230)早期主要用于制备化学除草剂“燕麦畏”及植物生长调节剂2,3,3-三氯烯丙基三甲基氯化铵。近年来,发现它又可以作为新一代环保型制冷剂 2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)的主要中间体。随着1,1,2,3-四氯丙烯应用领域不断拓展,其制备工艺也受到人们越来越多的关注。
当前,根据制备1,1,2,3-四氯丙烯前体的不同,其制备路线主要有:
(1)通过1,1,1,2,3-五氯丙烷脱氯化氢制备TCP;
(2)通过1,1,2,2,3-五氯丙烷脱氯化氢制备TCP;
(3)通过1,1,1,2,2,3-六氯丙烷脱氯气制备TCP;
(4)通过1,1,3-三氯丙烯氧氯化制备TCP。
如中国专利公开号CN106458799A,公开了一种制备1,1,2,3-四氯丙烯的方法。反应步骤中包括:在液相反应器中,将获得的1,1,1,2,3-五氯丙烷(HCC-240db)经氯化铁催化脱氯化氢制得1,1,2,3-四氯丙烯。虽然收率较高(大于90%),但最后一步使用了FeCl3作为脱氯化氢的催化剂,由此产生的“三废”问题较为严重,不利于工业化生产。
又如中国专利公开号CN102630221A,公开了一种制备1,1,2,3-四氯丙烯的方法。反应步骤中包括:将获得的1,1,1,2,3-五氯丙烷直接高温裂解脱氯化氢,制得1,1,2,3-四氯丙烯。该法在进行裂解时,反应温度需350℃,同时需通入大量的惰性气体以降低反应管中高聚物的生成量,能耗较高,产能较低。该方法所述的选择性计算依据仅仅依靠GC分析,未进行物料平衡,实际反应器中生成的积碳未考虑在内,实际反应的选择性低于所述的97.9%。以上两方面制约了其在工业上的大规模应用。
又如美国专利US8084653,发明名称:氟有机化合物的制备方法。其中公开了一种1,1,2,3-四氯丙烯的制备方法,其反应步骤中包括:1,1,2,2,3-五氯丙烷经25%氢氧化钠溶液皂化消除氯化氢,制得1,1,2,3-四氯丙烯,收率96%。该方法不足之处在于反应时间长,副产物含量高,“三废”量大,不利于工业化生产。
又如中国专利公开号CN101754941A,公开了一种1,1,2,3-四氯丙烯的合成方法。反应步骤中包括:将制得的1,1,2,2,3-五氯丙烷经气相催化脱氯化氢制得1,1,2,3-四氯丙烯。该方法虽然可以以连续化方式操作,产能大,但选择性不高(约90%),会有大量的“三废”产生,同时所用催化剂寿命短,难以直接应用于工业化生产。
又如中国专利公开号CN104817425A,公开了一种1,1,2,3-四氯丙烯的合成方法。反应步骤中包括:将制得的1,1,1,2,2,3-六氯丙烷与盐酸活化的锌粉、二恶烷加入到密闭容器于45℃,氮气氛围保护下搅拌48~50小时,经减压精馏制得1,1,2,3-四氯丙烯,收率最高90%。该方法虽然合成步骤短,但反应时间过长、生产效率低、试剂种类多且量大、“三废”量大、操作复杂、成本高,不利于大规模工业生产。
又如中国专利公开号CN104163750A,公开了一种1,1,2,3-四氯丙烯的合成方法。该方法以1,1,3-三氯丙烯为前体,在氧氯化催化剂作用下,通入氧气和HCl制得TCP。该法所得产物1,1,2,3-四氯丙烯转化率(低于85%)及选择性均较低(低于75%),对设备腐蚀较为严重且所用催化剂寿命短,不利于实际生产应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处,提供了一种工艺简单,催化剂活性好且寿命长,绿色环保,易于工业化的1,1,2,3-四氯丙烯的气相制备方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种1,1,2,3-四氯丙烯的气相制备方法,在催化剂作用下,1,1,1,2,3-五氯丙烷进行气相催化脱氯化氢反应,所述反应温度为150~250℃,接触时间为1~15秒,收集反应产物并经减压精馏即得到1,1,2,3- 四氯丙烯产品。
进一步的:
本发明中的催化剂可选自活性炭负载卤化过度金属氧化物、路易斯酸金属卤化物中的一种或多种的组合物;所述催化剂优选为NiO2-HoCl3/C、V2O5-HoCl3/C、CsCl-HoCl3/C、MgCl2-HoCl3/C、AlCl3-HoCl3/C、CaCl2-HoCl3/C、NiCl2-HoCl3/C、FeCl3-HoCl3/C、 BaCl2-HoCl3/C、WCl6-HoCl3/C、CoCl2-HoCl3/C中的一种或几种;所述催化剂更优选 BaCl2-HoCl3/C或WCl6-HoCl3/C。
所述反应温度优选为190~220℃,接触时间优选为5~9秒。
本发明的发明人进行了广泛的研究,发现使用1,1,1,2,3-五氯丙烷作为起始化合物,在特定的温度范围及接触时间内,通过气相催化剂进行催化脱氯化氢,可以近乎定量的获得纯度为99.9%的1,1,2,3-四氯丙烯产品。本发明所采用的起始原料1,1,1,2,3-五氯丙烷参考现有技术很容易就可制备,或可通过市售取得。
本发明中,反应温度对反应的选择性和收率有影响。反应温度太高,反应选择性下降;反应温度太低,转化率下降明显。因此,本发明中的反应温度为150~250℃,反应温度优选为190~220℃。
本发明中,接触时间对反应的选择性和收率有影响。接触时间太长,会降低装置产能;接触时间太短,则反应转化不完全。因此,本发明中的接触时间为1~15秒,接触时间优选为5~9秒。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、催化剂活性好,1,1,1,2,3-五氯丙烷转化率在98.2%以上,最高可达99.8%,总选择性在99.1%以上,最高可达99.8%;
2、催化剂寿命长,累计反应700h后,对于BaCl2-HoCl3/C催化剂而言转化率可维持在98.2%,总选择性可维持在99.8%,对于WCl6-HoCl3/C催化剂而言转化率可维持在98.0%,总选择性可维持在99.3%;
3、工艺简单,易于工业化,以1,1,1,2,3-五氯丙烷为起始物,工艺可连续气相操作,产能大,操作简单,后处理简单,经常规减压精馏即可获得99.9%纯度的1,1,2,3-四氯丙烯产品;
4、绿色环保,反应过程能耗低,产物中2,3,3,3-四氯丙烯异构体含量小,“三废”少,符合绿色环保的要求。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行进一步详细描述,但本发明并不仅限于以下实施例。实施例1~10
在配有预热器及电加热模块的反应器中装入10mm催化剂,将热电偶插入催化剂床的中心以监测反应温度,当预热器温度达到设定值190℃时,通过高压恒流泵向反应器中通入1,1,1,2,3-五氯丙烷进行反应,收集反应产物并经减压精馏,收集96℃~98℃(真空度-0.097Mpa)馏分即可获得99.9%纯度的1,1,2,3-四氯丙烯产品。从反应器出口取样GC 分析,不同催化剂及不同反应条件结果如表1。
表1不同催化剂及反应条件考察结果
注:总选择性包含TCP及2,3,3,3-四氯丙烯异构体
催化剂寿命考察:
选择BaCl2-HoCl3/C催化剂,在200℃,接触时间7s条件下对其进行了寿命考察,具体结果如表2。
表2 BaCl2-HoCl3/C催化剂寿命考察结果
注:总选择性包含TCP及2,3,3,3-四氯丙烯异构体
选择WCl6-HoCl3/C催化剂,在190℃,接触时间5s条件下对其进行了寿命考察,具体结果如表3。
表3 WCl6-HoCl3/C催化剂寿命考察结果
注:总选择性包含TCP及2,3,3,3-四氯丙烯异构体。
Claims (5)
1.一种1,1,2,3-四氯丙烯的气相制备方法,其特征在于,在催化剂作用下,1,1,1,2,3-五氯丙烷进行气相催化脱氯化氢反应,所述反应温度为150~250℃,接触时间为1~15秒,收集反应产物并经减压精馏即得到1,1,2,3-四氯丙烯产品。
2.根据权利要求1所述的1,1,2,3-四氯丙烯的气相制备方法,其特征在于,所述催化剂为活性炭负载卤化过度金属氧化物、路易斯酸金属卤化物中的一种或多种的组合物。
3.根据权利要求2所述的1,1,2,3-四氯丙烯的气相制备方法,其特征在于,所述催化剂为NiO2-HoCl3/C、V2O5-HoCl3/C、CsCl-HoCl3/C、MgCl2-HoCl3/C、AlCl3-HoCl3/C、CaCl2-HoCl3/C、NiCl-HoCl3/C、FeCl3-HoCl3/C、BaCl2-HoCl3/C、WCl6-HoCl3/C、CoCl2-HoCl3/C中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的1,1,2,3-四氯丙烯的气相制备方法,其特征在于,所述催化剂为BaCl2-HoCl3/C或WCl6-HoCl3/C。
5.根据权利要求1所述的1,1,2,3-四氯丙烯的气相制备方法,其特征在于,所述反应温度为190~220℃,接触时间为5~9秒。
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