CN110092704A - 一种1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种1，1，1‑三氯三氟乙烷的制备方法。三氟碘甲烷和三氯碘甲烷按照摩尔比1：1一起加入到反应器内，同时在反应器内加入催化剂，在温度为110‑130℃，压力为3‑3.5个大气压下，反应接触时间为15‑25min，然后冷却至温度为25‑35℃，将其中的液体收集，剩余的气体采用无水乙醇吸收，将液体经过精密过滤后，在温度为45‑50℃下对液体进行蒸发，然后将蒸发的蒸汽冷凝到25‑35℃，即得1，1，1‑三氯三氟乙烷。本发明成本低，得到的产品纯度高，基本无其他异构产物产生，回收率高。

Description

一种1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法
技术领域
本发明涉及一种1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，属于灭火剂技术领域。
背景技术
分子式为C2F3Cl3在常温下为无色透明液体，本品为无色液体，m.p.14℃，b.p.46℃，n20 D 1.3599，相对密度1.5790，不溶于水，溶于氯仿、四氯化碳等有机溶剂。其分子量为187.4，由于其环保型更好，对水体和大气臭氧层的伤害小，所以其越来越受到重视。
其制备方法是用三氯乙烯为原料，以氟化氢进行气相氟化，生成1，1，1-三氟-2-氯乙烷，然后再进行光氯化，再水洗、碱洗，进行干燥，得1，1，1-三氟三氯乙烷粗品，经精制得到精品，又称为CFC-113a，含量可达99.5％。反应方程式：ClCH＝CCl2+HF→CF3CH2Cl[Cl2]→CF3CCl3
但是以上工艺方法均存在成本高，最终产品的纯度低，回收率低，工艺复杂等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，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1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，三氟碘甲烷和三氯碘甲烷按照摩尔比1：1一起加入到反应器内，同时在反应器内加入催化剂，在温度为110-130℃，压力为3-3.5个大气压下，反应接触时间为15-25min，然后冷却至温度为25-35℃，将其中的液体收集，剩余的气体采用无水乙醇吸收，将液体经过精密过滤后，在温度为45-50℃下对液体进行蒸发，然后将蒸发的蒸汽冷凝到25-35℃，即得1，1，1-三氯三氟乙烷。
所述三氟碘甲烷和三氯碘甲烷的纯度均大于99.5％。
催化剂的制备方法为，将钛酸丁酯与异丙醇铝按照摩尔比1：5-10混合，然后加入95％的酒精，搅拌混合20-40min，然后过滤，得到的产物经过800-850℃高温煅烧2-3小时，然后加入8-10mol/L的盐酸，搅拌反应使得溶液的pH为3-5，然后进行喷雾干燥，得到催化剂。
所述催化剂与三氟碘甲烷的摩尔比为1-1.5：1。
所述反应过程中加热采用微波加热。
吸收气体后的无水乙醇多次循环使用，待无水乙醇中的三氟碘甲烷和三氯碘甲烷质量分数大于15％，采用蒸馏法将其中的三氟碘甲烷和三氯碘甲烷回收并返回使用，乙醇经过冷凝后继续循环使用。
本发明以廉价易得的氟碘甲烷和三氯碘甲烷为原料，以二氧化钛和氯化铝的混合物作为催化剂进行反应，通过控制两者的摩尔比，在高压下进行反应，可以提高产率，且也提高了产品的纯度，发生的化学反应方程式如下：
CF3I+CCl3I-----CF3CCl3+I2
本发明最终未反应的物料经过酒精回收，再返回使用。
本发明的有益效果：成本低，得到的产品纯度高，基本无其他异构产物产生，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1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，三氟碘甲烷和三氯碘甲烷按照摩尔比1：1一起加入到反应器内，同时在反应器内加入催化剂，在温度为110-130℃，压力为3-3.5个大气压下，反应接触时间为15-25min，然后冷却至温度为25-35℃，将其中的液体收集，剩余的气体采用无水乙醇吸收，将液体经过精密过滤后，在温度为45-50℃下对液体进行蒸发，然后将蒸发的蒸汽冷凝到25-35℃，即得1，1，1-三氯三氟乙烷。
所述三氟碘甲烷和三氯碘甲烷的纯度均大于99.5％。
催化剂的制备方法为，将钛酸丁酯与异丙醇铝按照摩尔比1：5-10混合，然后加入95％的酒精，搅拌混合20-40min，然后过滤，得到的产物经过800-850℃高温煅烧2-3小时，然后加入8-10mol/L的盐酸，搅拌反应使得溶液的pH为3-5，然后进行喷雾干燥，得到催化剂。
所述催化剂与三氟碘甲烷的摩尔比为1-1.5：1。
所述反应过程中加热采用微波加热。
吸收气体后的无水乙醇多次循环使用，待无水乙醇中的三氟碘甲烷和三氯碘甲烷质量分数大于15％，采用蒸馏法将其中的三氟碘甲烷和三氯碘甲烷回收并返回使用，乙醇经过冷凝后继续循环使用。
实施例1
一种1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，三氟碘甲烷和三氯碘甲烷按照摩尔比1：1一起加入到反应器内，同时在反应器内加入催化剂，在温度为118℃，压力为3.2个大气压下，反应接触时间为19min，然后冷却至温度为31℃，将其中的液体收集，剩余的气体采用无水乙醇吸收，将液体经过精密过滤后，在温度为47℃下对液体进行蒸发，然后将蒸发的蒸汽冷凝到31℃，即得1，1，1-三氯三氟乙烷。
所述三氟碘甲烷和三氯碘甲烷的纯度均大于99.5％。
催化剂的制备方法为，将钛酸丁酯与异丙醇铝按照摩尔比1：7混合，然后加入95％的酒精，搅拌混合30min，然后过滤，得到的产物经过845℃高温煅烧2.5小时，然后加入9mol/L的盐酸，搅拌反应使得溶液的pH为4.1，然后进行喷雾干燥，得到催化剂。
所述催化剂与三氟碘甲烷的摩尔比为1.35：1。
所述反应过程中加热采用微波加热。
吸收气体后的无水乙醇多次循环使用，待无水乙醇中的三氟碘甲烷和三氯碘甲烷质量分数大于15％，采用蒸馏法将其中的三氟碘甲烷和三氯碘甲烷回收并返回使用，乙醇经过冷凝后继续循环使用。
实施例2
一种1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，三氟碘甲烷和三氯碘甲烷按照摩尔比1：1一起加入到反应器内，同时在反应器内加入催化剂，在温度为123℃，压力为3.3个大气压下，反应接触时间为19min，然后冷却至温度为29℃，将其中的液体收集，剩余的气体采用无水乙醇吸收，将液体经过精密过滤后，在温度为48℃下对液体进行蒸发，然后将蒸发的蒸汽冷凝到29℃，即得1，1，1-三氯三氟乙烷。
所述三氟碘甲烷和三氯碘甲烷的纯度均大于99.5％。
催化剂的制备方法为，将钛酸丁酯与异丙醇铝按照摩尔比1：9混合，然后加入95％的酒精，搅拌混合30min，然后过滤，得到的产物经过815℃高温煅烧2.7小时，然后加入9mol/L的盐酸，搅拌反应使得溶液的pH为4.5，然后进行喷雾干燥，得到催化剂。
所述催化剂与三氟碘甲烷的摩尔比为1.4：1。
所述反应过程中加热采用微波加热。
吸收气体后的无水乙醇多次循环使用，待无水乙醇中的三氟碘甲烷和三氯碘甲烷质量分数大于15％，采用蒸馏法将其中的三氟碘甲烷和三氯碘甲烷回收并返回使用，乙醇经过冷凝后继续循环使用。
实施例3
一种1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，三氟碘甲烷和三氯碘甲烷按照摩尔比1：1一起加入到反应器内，同时在反应器内加入催化剂，在温度为125℃，压力为3.2个大气压下，反应接触时间为23min，然后冷却至温度为31℃，将其中的液体收集，剩余的气体采用无水乙醇吸收，将液体经过精密过滤后，在温度为48℃下对液体进行蒸发，然后将蒸发的蒸汽冷凝到29℃，即得1，1，1-三氯三氟乙烷。
所述三氟碘甲烷和三氯碘甲烷的纯度均大于99.5％。
催化剂的制备方法为，将钛酸丁酯与异丙醇铝按照摩尔比1：9混合，然后加入95％的酒精，搅拌混合35min，然后过滤，得到的产物经过830℃高温煅烧2.3小时，然后加入9.3mol/L的盐酸，搅拌反应使得溶液的pH为4.6，然后进行喷雾干燥，得到催化剂。
所述催化剂与三氟碘甲烷的摩尔比为1.3：1。
所述反应过程中加热采用微波加热。
吸收气体后的无水乙醇多次循环使用，待无水乙醇中的三氟碘甲烷和三氯碘甲烷质量分数大于15％，采用蒸馏法将其中的三氟碘甲烷和三氯碘甲烷回收并返回使用，乙醇经过冷凝后继续循环使用。
最终得到的产品的结果如下：
实施例1 实施例2 实施例3
产品收率 96.3％ 96.1％ 97.1％
产品纯度 99.8％ 99.8％ 99.7％
最终制备的催化剂的指标如下：
实施例1 实施例2 实施例3
BET 45.3m<sup>2</sup>/g 49.4m<sup>2</sup>/g 47.3m<sup>2</sup>/g
松装密度 0.5g/mL 0.6g/mL 0.47g/mL
振实密度 1.1g/mL 1.2g/mL 1.1g/mL
一次粒径 45nm 51nm 54nm
二次粒径 0.7微米 0.9微米 0.65微米
钛与铝摩尔比 1：7 1：9 1：9
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36.8％，纯度为91.3％。
对比实施例2
实施例2其他条件不变，仅仅在反应过程中压力为2个大气压，最终产物的收率仅为78.2％，纯度为98.1％。
对比实施例3
实施例3其他条件不变，仅仅在催化剂上采用纯氯化铝作为催化剂，最终产物的收率仅为53.8％，纯度为92.1％。
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1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，其特征在于：三氟碘甲烷和三氯碘甲烷按照摩尔比1：1一起加入到反应器内，同时在反应器内加入催化剂，在温度为110-130℃，压力为3-3.5个大气压下，反应接触时间为15-25min，然后冷却至温度为25-35℃，将其中的液体收集，剩余的气体采用无水乙醇吸收，将液体经过精密过滤后，在温度为45-50℃下对液体进行蒸发，然后将蒸发的蒸汽冷凝到25-35℃，即得1，1，1-三氯三氟乙烷。
2.根据权利要求1所述的一种1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，其特征在于：所述三氟碘甲烷和三氯碘甲烷的纯度均大于99.5％。
3.根据权利要求1所述的一种1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，其特征在于：催化剂的制备方法为，将钛酸丁酯与异丙醇铝按照摩尔比1：5-10混合，然后加入95％的酒精，搅拌混合20-40min，然后过滤，得到的产物经过800-850℃高温煅烧2-3小时，然后加入8-10mol/L的盐酸，搅拌反应使得溶液的pH为3-5，然后进行喷雾干燥，得到催化剂。
4.根据权利要求1所述的一种1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，其特征在于：所述催化剂与三氟碘甲烷的摩尔比为1-1.5：1。
5.根据权利要求1所述的一种1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，其特征在于：所述反应过程中加热采用微波加热。
6.根据权利要求1所述的一种1，1，1-三氯三氟乙烷的制备方法，其特征在于：吸收气体后的无水乙醇多次循环使用，待无水乙醇中的三氟碘甲烷和三氯碘甲烷质量分数大于15％，采用蒸馏法将其中的三氟碘甲烷和三氯碘甲烷回收并返回使用，乙醇经过冷凝后继续循环使用。
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