CN110818527A - 反应精馏制备高纯度1,1,1-三氯三氟乙烷的连续工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了反应精馏制备高纯度1,1,1‑三氯三氟乙烷的连续工艺，反应精馏塔分为从上至下的精馏段、反应段和提馏段，纯的1,1,2‑三氯三氟乙烷从反应精馏塔的反应段或精馏段进入，塔顶出料主要组分为1,1‑二氯四氟乙烷，含少量的1,1,2‑三氯三氟乙烷和1,1,1‑三氯三氟乙烷，塔釜粗产品主要组分为1,1,1‑三氯三氟乙烷，含极少量的1,1,1,2‑四氯二氟乙烷，粗产品进入常规精馏塔提纯获得高纯度的1,1,1‑三氯三氟乙烷产品；反应过程和产品分离过程在同一个精馏塔内完成，极大地简化了整个生产工艺流程，降低了设备成本的投入；反应过程中产生的反应热可以用于精馏过程液相的汽化，也降低了再沸器的热负荷；实现了从间歇操作向连续操作的过渡，为工业自动化的推广铺平了道路。

Description

反应精馏制备高纯度1,1,1-三氯三氟乙烷的连续工艺
技术领域
本发明涉及一种反应精馏制备高纯度1,1,1-三氯三氟乙烷的连续工艺，属于有机氟化工合成工艺技术领域。
背景技术
1,1,1-三氯三氟乙烷，专称为CFC-113a，具有稳定性高、不燃、无腐蚀、无毒等优点，它的熔点为14℃，在常温下为无色透明液体，在冬季为白色晶体，也易溶于醇醚类有机物。CFC-113a是多种医药中间体和农药制备的原料，常用于四氟乙烷、六氟丁烷和三氟乙酸等含氟精细化学品的合成，也大量用于百树菊酯和功夫菊酯等含氟农药中间体的合成。CFC-113a的使用并不会对大气臭氧层造成破坏，也不会引发全球气候变暖问题，所以无论从市场价值还是环境保护等方面考虑，CFC-113a的应用前景十分广阔。
目前，国内大多数的CFC-113a生产工艺还是采用间歇操作方式，存在生产规模小、产品规格难以控制、生产能耗高和不易实现自动化生产等缺点，而国外有关CFC-113a的生产工艺早就实现了自动化的连续生产，而且具备一定规模。因此，开发一种工艺简单、连续操作、能耗低和生产成本低的CFC-113a合成工艺已经迫在眉睫。
CFC-113制备CFC-113a的过程发生如下反应：
a.主反应：CClF2CCl2F→CCl3CF3
b.副反应：2CClF2CCCl2F→CCl2FCF3+CCl2FCCl2F
在催化剂存在下，CFC-113合成CFC-113a具有反应过程简单、副反应少和反应转化率高等优点。反应精馏是一种特殊的精馏技术，它既包含传统精馏的传质与分离过程，又具有物质消耗与生成的化学反应过程。反应精馏在操作过程中可以及时分离出中间产物或产品，有效地提高了反应的转化率；同时反应过程中产生的反应热可以用于精馏过程，有效地降低了再沸器的热负荷。所以，把反应精馏技术在CFC-113a工业合成上的应用是值得期待的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种反应精馏制备高纯度1,1,1-三氯三氟乙烷的连续工艺，该工艺具有高转化率、低能耗、流程简便和产品纯度高等优点。
为解决上述技术问题，本发明的反应精馏制备高纯度1,1,1-三氯三氟乙烷(CFC-113a)的连续工艺采用如下技术方案：反应精馏塔分为从上至下的精馏段、反应段和提馏段，纯的1,1,2-三氯三氟乙烷(CFC-113)从反应精馏塔的反应段或精馏段进入，过程中产生了少量的副产物1,1-二氯四氟乙烷(CFC-114a)和1,1,1,2-四氯二氟乙烷(CFC-112)，塔顶出料主要组分为1,1-二氯四氟乙烷(CFC-114a)，含少量的1,1,2-三氯三氟乙烷(CFC-113)和1,1,1-三氯三氟乙烷(CFC-113a)，塔釜粗产品主要组分为1,1,1-三氯三氟乙烷(CFC-113a)，含极少量的1,1,1,2-四氯二氟乙烷(CFC-112)，粗产品进入常规精馏塔提纯获得高纯度的1,1,1-三氯三氟乙烷(CFC-113a)产品。
作为优选，纯的1,1,2-三氯三氟乙烷原料的温度为20～40℃，进料流量为100kg/h；所述反应精馏塔的精馏段理论板数为2～15，反应段理论板数为5～20，提馏段理论数为5～20；所述反应精馏塔的塔釜温度为40～100℃，操作压力为1bar～5bar，进料的塔板位置为3～20；所述反应精馏塔采用全凝器和釜式再沸器,回流比为0.5～5。
本发明以1,1,2-三氯三氟乙烷(CFC-113)为原料，在由氯化钴混合物组成的催化剂存在下，反应精馏制备1,1,1-三氯三氟乙烷(CFC-113a)的连续工艺，其工艺装置包括反应精馏塔和产品提纯塔。在本发明中，原料CFC-113从反应精馏塔的反应段或精馏段下部分进入，过程中产生的CFC-113a粗产品从塔釜出料进入提纯塔脱去重组分，在塔顶获得CFC-113a纯品。本发明通过反应精馏塔和常规精馏结合使用，实现了生产过程的连续性，不仅简化了工艺流程，同时具有反应转化率高和能耗低等特点。
与现有工艺相比，本发明的优点在于：反应过程和产品分离过程在同一个精馏塔内完成，极大地简化了整个生产工艺流程，降低了设备成本的投入；反应过程中产生的反应热可以用于精馏过程液相的汽化，也降低了再沸器的热负荷；实现了从间歇操作向连续操作的过渡，为工业自动化的推广铺平了道路。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例中所涉及的反应精馏塔从上至下依次为精馏段、反应段和提馏段，反应精馏塔采用全凝器和釜式再沸器。发明的工艺流程图如图1所示。
实施例1
CFC-113原料流量为100kg/h，进料温度为25℃，原料从反应精馏塔的第5块塔板进入。反应精馏塔的塔釜温度为50℃，操作压力为2bar，精馏段塔板数为5，反应段塔板数为7，提馏段塔板数为8，回流比为1.2。
在上述工艺条件下运行，达到稳态后进行检测，反应精馏塔塔釜出料中CFC-113a的质量含量为96.1％，CFC-113的转化率为97.2％，提纯塔塔顶产品中CFC-113a的质量含量为99.2％。
实施例2
CFC-113原料流量为100kg/h，进料温度为30℃，原料从反应精馏塔的第7块塔板进入。反应精馏塔的塔釜温度为60℃，操作压力为3bar，精馏段塔板数为8，反应段塔板数为10，提馏段塔板数为6，回流比为1.5。
在上述工艺条件下运行，达到稳态后进行检测，反应精馏塔塔釜出料中CFC-113a的质量含量为96.5％，CFC-113的转化率为97.3％，提纯塔塔顶产品中CFC-113a的质量含量为99.3％。
实施例3
CFC-113原料流量为100kg/h，进料温度为40℃，原料从反应精馏塔的第9块塔板进入。反应精馏塔的塔釜温度为70℃，操作压力为3bar，精馏段塔板数为8，反应段塔板数为10，提馏段塔板数为9，回流比为2。
在上述工艺条件下运行，达到稳态后进行检测，反应精馏塔塔釜出料中CFC-113a的质量含量为97.3％，CFC-113的转化率为98.5％，提纯塔塔顶产品中CFC-113a的质量含量为99.5％。
实施例4
CFC-113原料流量为100kg/h，进料温度为40℃，原料从反应精馏塔的第10块塔板进入。反应精馏塔的塔釜温度为70℃，操作压力为2bar，精馏段塔板数为10，反应段塔板数为12，提馏段塔板数为12，回流比为3。
在上述工艺条件下运行，达到稳态后进行检测，反应精馏塔塔釜出料中CFC-113a的质量含量为96.4％，CFC-113的转化率为97.6％，提纯塔塔顶产品中CFC-113a的质量含量为99.3％。
实施例5
CFC-113原料流量为100kg/h，进料温度为45℃，原料从反应精馏塔的第7块塔板进入。反应精馏塔的塔釜温度为75℃，操作压力为3bar，精馏段塔板数为9，反应段塔板数为12，提馏段塔板数为10，回流比为3。
在上述工艺条件下运行，达到稳态后进行检测，反应精馏塔塔釜出料中CFC-113a的质量含量为96.7％，CFC-113的转化率为97.8％，提纯塔塔顶产品中CFC-113a的质量含量为99.4％。
实施例6
CFC-113原料流量为100kg/h，进料温度为30℃，原料从反应精馏塔的第8块塔板进入。反应精馏塔的塔釜温度为68℃，操作压力为3bar，精馏段塔板数为8，反应段塔板数为10，提馏段塔板数为8，回流比为2.5。
在上述工艺条件下运行，达到稳态后进行检测，反应精馏塔塔釜出料中CFC-113a的质量含量为96.5％，CFC-113的转化率为97.4％，提纯塔塔顶产品中CFC-113a的质量含量为99.3％。
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.反应精馏制备高纯度1,1,1-三氯三氟乙烷的连续工艺，其特征在于：反应精馏塔分为从上至下的精馏段、反应段和提馏段，纯的1,1,2-三氯三氟乙烷从反应精馏塔的反应段或精馏段进入，塔顶出料主要组分为1,1-二氯四氟乙烷，含少量的1,1,2-三氯三氟乙烷和1,1,1-三氯三氟乙烷，塔釜粗产品主要组分为1,1,1-三氯三氟乙烷，含极少量的1,1,1,2-四氯二氟乙烷，粗产品进入常规精馏塔提纯获得高纯度的1,1,1-三氯三氟乙烷产品。
2.根据权利要求1所述的反应精馏制备高纯度1,1,1-三氯三氟乙烷的连续工艺，其特征在于：纯的1,1,2-三氯三氟乙烷原料的温度为20～40℃，进料流量为100kg/h。
3.根据权利要求1所述的反应精馏制备高纯度1,1,1-三氯三氟乙烷的连续工艺，其特征在于：所述反应精馏塔的精馏段理论板数为2～15，反应段理论板数为5～20，提馏段理论数为5～20。
4.根据权利要求1所述的反应精馏制备高纯度1,1,1-三氯三氟乙烷的连续工艺，其特征在于：所述反应精馏塔的塔釜温度为40～100℃，操作压力为1bar～5bar，进料的塔板位置为3～20。
5.根据权利要求1所述的反应精馏制备高纯度1,1,1-三氯三氟乙烷的连续工艺，其特征在于：所述反应精馏塔采用全凝器和釜式再沸器,回流比为0.5～5。
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