CN110092703A - 一种五氟乙烷的制备方法 - Google Patents

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王以丹
贾颂今
朱小兵
崔杨柳
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Abstract

本发明公开了一种五氟乙烷的制备方法。将乙烯与氟气按照摩尔比1：4.1‑4.5一起加入到反应器内，在压力为3‑3.5个大气压，温度为150‑200℃反应，反应时间为30‑60min,得到的产物经过氢氧化钠溶液后，再经过无水硫酸钙进行干燥，得到六氟乙烷气体，然后与氢化钠按照摩尔比1：1混合，同时加入催化剂，在温度为60‑80℃下反应2‑3小时，然后在压力为5‑6个大气压下，温度为‑20～‑5℃下得到液体五氟乙烷。本发明成本低，得到的产品纯度高，回收率高。

Description

一种五氟乙烷的制备方法
技术领域
本发明涉及一种五氟乙烷的制备方法，属于灭火剂技术领域。
背景技术
五氟乙烷，别名HFC125或R125，属于无色无味不燃气体。相对密度为(水＝1)1.245，饱和蒸汽压为1.317MPa，ODP值为0(臭氧耗损潜能值CFC-11＝1)，GWP值2800(全球变暖潜能值CO2＝1，100年)，是一种理想的ODS替代品。常温下HFC125为稳定的化合物，与铜、铁、铝等金属相容，而与碱金属、碱土金属不相容，与粉末Al、Zn、Be不相容，遇明火或高温分解出有毒气体HF、碳酰氟等，不发生聚合。HFC125是一种低毒性物质，毒性非常低。
现有的五氟乙烷制备存在成本高、得到的产品纯度低、回收率低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种五氟乙烷的制备方法，成本低，得到的产品纯度高，回收率高。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
本发明的一种五氟乙烷的制备方法，将乙烯与氟气按照摩尔比1：4.1-4.5一起加入到反应器内，在压力为3-3.5个大气压，温度为150-200℃反应，反应时间为30-60min,得到的产物经过氢氧化钠溶液后，再经过无水硫酸钙进行干燥，得到六氟乙烷气体，然后与氢化钠按照摩尔比1：1混合，同时加入催化剂，在温度为60-80℃下反应2-3小时，然后在压力为5-6个大气压下，温度为-20～-5℃下得到液体五氟乙烷。
所述乙烯、氟气和氢化钠的纯度均大于99.5％。
所述催化剂为磷酸锰，将硫酸锰加入氨水，在常温下搅拌反应，维持过程pH为8-9，然后将得到的氢氧化锰凝胶通入空气，在温度为95-105℃反应，得到三氧化二锰，然后加入磷酸在温度为50-60℃反应得到磷酸锰。
所述催化剂与乙烯的摩尔比为2-3：1。
所述采用无水硫酸钙干燥至六氟乙烷气体水分含量低于10ppm。
所述氢氧化钠溶液的浓度为3-5mol/L。
本发明以廉价易得的乙烯、氟气、氢化钠为原料，先制备得到六氟乙烷，再加入氢化钠反应得到五氟乙烷，发生的化学反应方程式如下：
C2H2+4F2----CF3CF3+2HF
CF3CF3+NaH-----CF3CF2H+NaF
反应得到的氟化氢和剩余的少量的氟气经过碱液来吸收。
本发明的有益效果：成本低，得到的产品纯度高，回收率高。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明，本实施例的一种五氟乙烷的制备方法，将乙烯与氟气按照摩尔比1：4.1-4.5一起加入到反应器内，在压力为3-3.5个大气压，温度为150-200℃反应，反应时间为30-60min,得到的产物经过氢氧化钠溶液后，再经过无水硫酸钙进行干燥，得到六氟乙烷气体，然后与氢化钠按照摩尔比1：1混合，同时加入催化剂，在温度为60-80℃下反应2-3小时，然后在压力为5-6个大气压下，温度为-20～-5℃下得到液体五氟乙烷。
所述乙烯、氟气和氢化钠的纯度均大于99.5％。
所述催化剂为磷酸锰，将硫酸锰加入氨水，在常温下搅拌反应，维持过程pH为8-9，然后将得到的氢氧化锰凝胶通入空气，在温度为95-105℃反应，得到三氧化二锰，然后加入磷酸在温度为50-60℃反应得到磷酸锰。
所述催化剂与乙烯的摩尔比为2-3：1。
所述采用无水硫酸钙干燥至六氟乙烷气体水分含量低于10ppm。
所述氢氧化钠溶液的浓度为3-5mol/L。
实施例1
一种五氟乙烷的制备方法，将乙烯与氟气按照摩尔比1：4.3一起加入到反应器内，在压力为3.3个大气压，温度为185℃反应，反应时间为40min,得到的产物经过氢氧化钠溶液后，再经过无水硫酸钙进行干燥，得到六氟乙烷气体，然后与氢化钠按照摩尔比1：1混合，同时加入催化剂，在温度为74℃下反应2.4小时，然后在压力为5.3个大气压下，温度为-15℃下得到液体五氟乙烷。
所述乙烯、氟气和氢化钠的纯度均大于99.5％。
所述催化剂为磷酸锰，将硫酸锰加入氨水，在常温下搅拌反应，维持过程pH为8.4，然后将得到的氢氧化锰凝胶通入空气，在温度为102℃反应，得到三氧化二锰，然后加入磷酸在温度为52℃反应得到磷酸锰。
所述催化剂与乙烯的摩尔比为2.3：1。
所述采用无水硫酸钙干燥至六氟乙烷气体水分含量低于10ppm。
所述氢氧化钠溶液的浓度为4.1mol/L。
实施例2
一种五氟乙烷的制备方法，将乙烯与氟气按照摩尔比1：4.34一起加入到反应器内，在压力为3.24个大气压，温度为176℃反应，反应时间为50min,得到的产物经过氢氧化钠溶液后，再经过无水硫酸钙进行干燥，得到六氟乙烷气体，然后与氢化钠按照摩尔比1：1混合，同时加入催化剂，在温度为60-80℃下反应2.4小时，然后在压力为5.4个大气压下，温度为-10℃下得到液体五氟乙烷。
所述乙烯、氟气和氢化钠的纯度均大于99.5％。
所述催化剂为磷酸锰，将硫酸锰加入氨水，在常温下搅拌反应，维持过程pH为8.8，然后将得到的氢氧化锰凝胶通入空气，在温度为99℃反应，得到三氧化二锰，然后加入磷酸在温度为54℃反应得到磷酸锰。
所述催化剂与乙烯的摩尔比为2.3：1。
所述采用无水硫酸钙干燥至六氟乙烷气体水分含量低于10ppm。
所述氢氧化钠溶液的浓度为4.3mol/L。
实施例3
一种五氟乙烷的制备方法，将乙烯与氟气按照摩尔比1：4.2一起加入到反应器内，在压力为3.23个大气压，温度为175℃反应，反应时间为50min,得到的产物经过氢氧化钠溶液后，再经过无水硫酸钙进行干燥，得到六氟乙烷气体，然后与氢化钠按照摩尔比1：1混合，同时加入催化剂，在温度为70℃下反应2.4小时，然后在压力为5.5个大气压下，温度为-8℃下得到液体五氟乙烷。
所述乙烯、氟气和氢化钠的纯度均大于99.5％。
所述催化剂为磷酸锰，将硫酸锰加入氨水，在常温下搅拌反应，维持过程pH为8.4，然后将得到的氢氧化锰凝胶通入空气，在温度为99℃反应，得到三氧化二锰，然后加入磷酸在温度为55℃反应得到磷酸锰。
所述催化剂与乙烯的摩尔比为2.5：1。
所述采用无水硫酸钙干燥至六氟乙烷气体水分含量低于10ppm。
所述氢氧化钠溶液的浓度为4.5mol/L。
实施例1 实施例2 实施例3
产品收率 96.3％ 95.1％ 94.2％
产品纯度 99.6％ 99.7％ 99.6％
最终得到的催化剂检测结果如下：
实施例1 实施例2 实施例3
BET 16m<sup>2</sup>/g 21m<sup>2</sup>/g 23m<sup>2</sup>/g
松装密度 0.5g/mL 0.51g/mL 0.57g/mL
振实密度 1.1g/mL 0.9g/mL 1.0g/mL
一次粒径 60nm 61nm 64nm
二次粒径 2.1微米 2.5微米 3.2微米
锰磷摩尔比 1：1.03 1：0.99 1：1.01
对比实施例1
实施例1其他条件不变，仅仅在反应过程中不加入催化剂，则最终产物的收率仅为56.8％，纯度为93.3％。
对比实施例2
实施例2其他条件不变，仅仅在乙烯与氟气反应过程中压力为2个大气压，最终产物的收率仅为81.3％，纯度为91.2％。
对比实施例3
实施例3其他条件不变，仅仅在乙烯与氟气反应过程中温度为120℃，最终产物的收率仅为91.3％，纯度为91.2％。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种五氟乙烷的制备方法，其特征在于：将乙烯与氟气按照摩尔比1：4.1-4.5一起加入到反应器内，在压力为3-3.5个大气压，温度为150-200℃反应，反应时间为30-60min,得到的产物经过氢氧化钠溶液后，再经过无水硫酸钙进行干燥，得到六氟乙烷气体，然后与氢化钠按照摩尔比1：1混合，同时加入催化剂，在温度为60-80℃下反应2-3小时，然后在压力为5-6个大气压下，温度为-20～-5℃下得到液体五氟乙烷。
2.根据权利要求1所述的一种五氟乙烷的制备方法，其特征在于：所述乙烯、氟气和氢化钠的纯度均大于99.5％。
3.根据权利要求1所述的一种五氟乙烷的制备方法，其特征在于：所述催化剂为磷酸锰，将硫酸锰加入氨水，在常温下搅拌反应，维持过程pH为8-9，然后将得到的氢氧化锰凝胶通入空气，在温度为95-105℃反应，得到三氧化二锰，然后加入磷酸在温度为50-60℃反应得到磷酸锰。
4.根据权利要求1所述的一种五氟乙烷的制备方法，其特征在于：所述催化剂与乙烯的摩尔比为2-3：1。
5.根据权利要求1所述的一种五氟乙烷的制备方法，其特征在于：所述采用无水硫酸钙干燥至六氟乙烷气体水分含量低于10ppm。
6.根据权利要求1所述的一种五氟乙烷的制备方法，其特征在于：所述氢氧化钠溶液的浓度为3-5mol/L。
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