CN111377795A - 通过直接氟化制备氟苯的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氟化气体的用途，其中单质氟(F2)以高浓度存在，例如单质氟(F2)的浓度，特别是等于远远高于15体积％或甚至20体积％，并涉及一种使用氟化气体通过直接氟化制造氟化苯的工艺，其中单质氟(F2)以高浓度存在。本发明的工艺涉及通过直接氟化制造氟化苯。本发明尤其关注于制备用于农业、制药、电子、催化剂、溶剂和其它功能性化学应用的氟化苯、终产物和中间体。本发明的氟化工艺可以分批或以连续方式进行。如果本发明的工艺分批进行，则可以使用柱式(塔式)反应器。如果本发明的工艺是连续的，则可以使用微反应器。本发明的特征在于，起始化合物是苯，并且所产生的氟化化合物是氟化苯(优选单氟苯)。

Description

通过直接氟化制备氟苯的工艺
技术领域
本发明涉及一种使用包含单质氟(F2)的氟化气体通过直接氟化来制造或制备氟化苯，特别是单氟苯的工艺。本发明的工艺可以包括使用包含单质氟(F2)的氟化气体分批或连续制造或制备氟化苯，特别是单氟苯。
背景技术
工业规模的氟化有机化合物是通过使用无水HF进行氟卤素交换、将HF加至烯烃双键、氟化剂(如胺x nHF)、与HF进行电氟化(原位生成F2)来制备的，在后一种情况下，选择性、可扩展性和缺乏环境友好性(形成剧毒的部分氟化化合物)常常是并且仍然是一个未解决的问题。另一种现有的氟化工艺是直接使用F2气体。然而，这不仅需要工业数量，还需要对F2气体和共同产生的HF进行非常熟练的处理(氢(H)与氟(F)交换反应)。
单质氟(F2)是一种黄色的压缩气体(氟气、F2气体)，具有刺激性气味，它是强氧化剂，与可燃和还原性物质剧烈反应。由于其强大的化学活性，因此需要对氟和HF具有强耐腐蚀性的设备和容器，F2气体通常会与氮气(N2)混合。在欧洲，通常只允许运输95％的N2和仅5％的F2气体的混合物，或者仅允许豁免F2气体含量至多10％的混合物。
在亚洲，可使用的惰性气体(如N2)中的F2气体比例至多20％。
由于安全性以及降低和/或控制F2气体在化学反应中的化学活性或反应性，因此需要用惰性气体如N2来稀释F2气体。然而，由于工业规模的“失活”的所述原因而需要的惰性气体对F2气体的这种稀释具有以下缺点：一方面，用惰性气体稀释的F2气体的计量非常具有挑战性，而另一方面，作为缺点甚至更为重要的是，在与 F2气体化学反应期间，由于这些反应非常放热，惰性气体大大降低了反应器设备中的传热，并且由于稀释的惰性气体导致传热减少，最坏的情况下甚至可能导致失控。因此，原则上不期望惰性气体充当绝缘气体。
在现有技术中已知使用稀释的氟化气体(例如Chambers等人(《氟化学杂志(Journal of Fluorine Chemistry)》 128(2007)29-33)中)来氟化失活的苯衍生物。Chambers使用氟化气体，其在作为惰性气体的氮气(N2)中含有10％(vol.-％)的单质氟(F2)，并使用溶剂(例如乙腈或甲酸反应介质)进行反应。Chambers报道了使用微反应器技术对带有吸电子和释放电子基团的1,4-二取代芳族体系进行直接氟化反应。氟化产物是通过与亲电取代过程一致的工艺获得的，这取决于所使用的溶剂。因此，当使用乙腈或甲酸反应介质时，Chambers报道了单氟化产物的高选择性和高产率。现有技术中已知高相对介电常数的溶剂或质子酸可以非常有效地用于芳族体系的氟化，因为在这些介质中，氟分子通过与溶剂相互作用而更易于发生亲核攻击，而竞争自由基过程被最小化。然而，在Chambers描述的工艺中，通常仅在小规模反应中进行反应，例如在16小时内进行，可以收集 5至10克粗产物。
同样，Chambers在与上述相同的实验环境中进行测试，带有两个强吸电子基团的芳环直接氟化，这些芳环当然对亲电子攻击没有反应性。然而，此类底物与单质氟(F2)之间的反应(即，使用在作为惰性气体的氮气 (N2)中含有10％(vol.-％)单质氟(F2)的氟化气体，并使用微反应器)得到氟化产物的转化率低，但选择性强、清洁。然而，同样在Chambers描述的该工艺中，通常仅在小规模反应中进行反应，例如在16h内进行，从而能够收集5至10g的粗产物。
重要的是，应当注意，尽管在作为溶剂的乙腈中，失活的苯衍生物与稀释的氟化气体在氟化反应中成功地完成了78％至91％的氟化反应转化率，然而，Chambers并未测试也没有动机进行苯本身未失活的测试，无论是5到10g产物量的小规模，还是大规模，都没有。
因此，非常需要能够通过在大规模和/或工业环境中以受控和有效的方式直接氟化苯来大规模和/或工业生产氟化苯。
当通过以受控和有效的方式直接氟化苯来生产氟化苯时，另一方面，还需要尽量减少或甚至实质上避免惰性气体(例如作为惰性气体的氮气(N2))对单质氟(F2)的稀释，并且至少能够使用含有单质氟(F2)的浓度基本上高于上述以及现有技术中所使用的氟化气体，例如，单质氟(F2)的浓度基本上高于Chambers使用的或在欧洲可豁免获得的10体积％，或者单质氟(F2)的浓度基本上高于亚洲可获得的20体积％。
本发明的目的是提供一种用于通过使用氟气(F2)直接氟化来制造或制备氟化苯，特别是单氟苯的高效工艺，其中在氟化工艺中，氟气(氟化气体)的浓度实质上大于、特别是远远高于单质氟(F2)15体积％或甚至 20体积％、特别是等于远远高于单质氟(F2)25体积％(即至少25体积％)、优选等于远远高于单质氟(F2) 35体积％或甚至45体积％，可用于化学合成、特别是用于制造或制备氟化苯化合物、特别是作为终产物和/或中间体用于农业、制药、电子、催化剂、溶剂及其他功能性化学应用的氟化苯(单氟苯)。
优选地，本发明的目的是提供一种通过使用氟气(F2)的直接氟化来制造或制备氟化苯(特别是单氟苯) 的氟化工艺，由此可以在基本上由F2气体组成的氟化气体直接从F2电解反应器(氟电解槽)中出来时进行化学反应，任选地仅进行较小程度的稀释，例如以适应并控制氟化工艺及其参数。
优选地，本发明的另一个目的是提供一种氟化工艺，用于通过特殊设备和特殊反应器设计，通过使用氟气 (F2气)直接氟化，来制造或制备氟化苯(特别是单氟苯)。
优选地，本发明的另一个目的是提供一种氟化工艺，用于通过使用氟气(F2气)直接氟化来制造或制备氟化苯(特别是单氟苯)，其中该工艺可以在氟化苯的大规模和/或工业生产中进行。
发明内容
本发明的目的如权利要求书中所定义的，并且在此之后进行详细描述。
根据本发明的目的，本发明提供一种用于通过使用氟气(F2)直接氟化来制造或制备氟化苯(特别是单氟苯)的高效工艺，其中在氟化工艺中，氟气(氟化气体)的浓度实质上大于、特别是远远高于单质氟(F2)15 体积％或特别20体积％、特别是等于远远高于单质氟(F2)25体积％(即至少25体积％)、优选等于远远高于单质氟(F2)35体积％或特别45体积％，可用于化学合成、特别是用于制造或制备氟化苯(特别是单氟苯)，其作为终产物和/或中间体用于农业、制药、电子、催化剂、溶剂及其他功能性化学应用。
优选地，本发明提供一种通过使用氟气(F2)的直接氟化来制造或制备氟化苯(特别是单氟苯)的氟化工艺，通过该工艺可以在F2直接从F2电解反应器(氟电解槽)出来时与F2进行化学反应。
更优选地，本发明提供一种氟化工艺，用于通过特殊设备和特殊反应器设计，通过使用氟气(F2)直接氟化，来制造或制备氟化苯(特别是单氟苯)，例如下文图1和图2中所述。本发明采用的特殊设备和特殊反应器设计可以包含一个或多个填充床塔，例如以气体洗涤器系统，或者一个或多个微反应器的形式。可以优选例如以气体洗涤器系统形式的填充床塔，更优选例如以反向气体洗涤器系统形式的填充床塔，其在分批工艺中用作反应器。
用于通过使用氟气(F2)的直接氟化来制造或制备氟化苯(特别是单氟苯)的氟化工艺可以在合适的压力下进行，例如在约1-约10巴(绝对)的压力下，优选在约1-约6巴(绝对)的压力下，更优选在约4-约6巴 (绝对)的压力下。在一个实施例中，该工艺在约6巴(绝对)的压力下进行。
用于通过使用氟气(F2)的直接氟化来制造或制备氟化苯(特别是单氟苯)的氟化工艺可以在作为起始化合物的苯与包含高浓度F2气体的氟化气体的近似等摩尔比下进行。优选地，反应用略微摩尔过量的包含高浓度 F2气体的氟化气体进行。
此外，已经发现，尽管直接氟化反应具有放热特性，例如在给定的时间段内(例如小于10小时，或甚至小于5小时)，但本发明的反应可以作为具有高转化率并且在所得氟化产物中没有主要杂质的大规模反应进行。氟化产物可以以千克规模的量生产，例如本发明的直接氟化工艺可以在氟化苯的大规模和/或工业生产中进行。由于计算量的原因，参考78.114g/mol的苯和96.10g/mol的单氟苯的分子量。出于适应和/或控制工艺参数的原因，此处还给出了约80℃的苯的沸点以及约85℃的单氟苯的沸点，每个都是针对环境压力。
因此，优选本发明的直接氟化工艺在氟化苯(优选单氟苯)的大规模和/或工业生产中进行，例如以千克规模的量进行，其中在本文所述的柱式反应器中，以分批工艺或任选地连续工艺进行，每小时至少约1kg的苯作为起始化合物，优选每小时至少约1.5kg的苯作为起始化合物进行氟化，得到氟化苯(优选单氟苯)，其转化率为至少90％，优选为约95％。
因此，优选本发明的直接氟化工艺在氟化苯的大规模和/或工业生产中进行，例如以更大规模或甚至千克规模的量进行，其中在微反应器工艺中，以连续工艺进行，如本文所述，至少约0.5mol/h苯(约15g/h苯)，或至少约1mol/h苯(约26g/h苯)，优选至少约2mol/h苯(约52g/h苯)，更优选至少约3mol/h苯(约78g/h 苯)，作为原料被氟化期望的时间段(例如，至少0.5h，优选至少1h，更优选至少2、3、或4h)以至少90％，优选约95％的转化率生产所需大规模和/或工业规模量的氟化苯(优选单氟苯)。该反应用等摩尔量的高浓度的 F2气体进行，并且优选以略微摩尔过量的约0.1至约0.8mol/h，优选约0.2至约0.7mol/h或约0.3至约0.7mol/h，更优选约0.4-约0.6mol/h，最优选约0.5mol/h的高浓度F2气体进行。
在一个具体实施方案中，优选本发明的直接氟化工艺在氟化苯的大规模和/或工业生产中进行，例如以千克规模的量进行，其中在微反应器工艺中，在连续工艺中，如本文所述，至少约3.0mol/h苯(约234g/h苯)作为起始原料氟化至少1h或约2h或约3h或约4h或约4.25h，优选至少约4.5h或5h，更优选至少约6h、约10h、约12h或约24h的所需时间，以生产所需大规模和/或工业规模量的氟化苯(优选单氟苯)，转化率为至少90％，优选约95％。因此，在本发明的所述直接氟化工艺中，在所述时间段内在微反应器中以连续工艺大规模和/或工业生产氟化苯，例如其中约0.234kg或约0.468kg或约0.702kg或约0.94kg或约0.99kg，或至少约1kg，优选至少约1.05kg或约1.17kg，更优选至少1.4kg、2.34kg、2.81kg或5.62kg的千克规模量的苯，以生产所需大规模和/或工业规模量的氟化苯(优选单氟苯)，转化率为至少90％，优选约95％。反应用等摩尔量的高浓度F2气体进行，优选摩尔量略微过量约0.01-约0.05mol/h，优选约0.01-约0.04mol/h或约0.01- 约0.03mol/h，更优选约0.01-约0.02mol/h，最优选约0.01mol/h的高浓度F2气体。
本发明还涉及氟化气体的用途，其中单质氟(F2)以实质上大于，特别是远远大于15体积％或特别是大于 20体积％，优选等于或大于25体积％(vol.-％)的高浓度存在，用于在包含苯或由苯组成作为起始化合物的液体介质中制造氟化苯，其中一个或多个氢原子能够通过卤化反应被取代，优选地其中氟(F2)以实质上大于，特别是远远大于15或20体积％(vol.-％)且至多100体积％，优选等于或大于25体积％(vol.-％)且至多100 体积％(vol.-％)的范围内的高浓度存在于含氟气体中；其特征在于该起始化合物是苯，并且所产生的氟化化合物是氟化苯(优选单氟苯)。
应当指出，已经可以在单质氟(F2)的浓度为15体积％(特别是20体积％)时进行本发明的氟化反应，特别是当在本发明所述的特定和/或优选的设备或反应器设计中进行。
然而，优选的是，当在本文的本发明所述的特定和/或优选的设备或反应器设计中进行时，本发明的氟化反应是在单质氟(F2)的浓度为至少25体积％，更优选地单质氟(F2)的浓度实质上大于35体积％，或者特别地实质上大于45体积％进行的。
根据本发明，特别优选使用直接从F2电解反应器(氟电解槽)出来的氟气(F2)通过直接氟化进行氟化工艺以制造或制备氟化苯，特别是单氟苯。此类电解氟气(F2)通常具有约97％单质氟(F2)的浓度。
通常浓度为约97％单质氟(F2)的电解氟气(F2)可以在其来自F2电解反应器(氟电解槽)时不经纯化而使用，或者如果需要，可以将其纯化。
此外，通常使用单质氟(F2)浓度约为97体积％(vol.-％)的电解氟气(F2)，以其来自F2电解反应器(氟电解槽)时的浓度使用，或者任选地，可以用惰性气体(优选氮气(N2))将其稀释到至少80体积％(vol.-％) 的单质氟(F2)的所需浓度。更优选地，如果需要，仅用不超过15体积％(vol.-％)、不超过10体积％(vol.-％)、最优选不超过5体积％(vol.-％)的惰性气体(优选氮气(N2))稀释电解氟气(F2)。
出乎意料地还发现，在氟化反应的过程可控制性方面，例如在单质氟与待氟化的液态化合物的有效混合、传热控制(例如不良的热交换)、以及在反应混合物的微环境中维持所需的反应条件方面，以较大的惰性气体与单质氟的比率使用惰性气体具有缺点。这些缺点同样适用于床塔式反应器(气体洗涤器系统)技术和微泡微反应器或类似的连续流技术。例如，在盘管反应器或微反应器中，在高惰性气体浓度，例如低氟(F2)浓度下，除了差的热交换之外，还存在具有(惰性)气泡的无效(反应)区域，这抵消了使用盘管反应器或微反应器的优点，并且在床塔式反应器(气体洗涤器系统)技术中观察到同样的情况。
定义
直接氟化：通过使起始化合物(例如根据本发明的苯)与单质氟(F2)发生化学反应而将一个或多个氟原子引入化合物中，使得一个或多个氟原子共价结合到所产生的氟化产物化合物中。
化合物：由至少两个通过共价键结合的原子组成的分子。在分子(通常也称为物质)中，原子共价连接在一起以形成独立的化学结构。以这种方式定义的分子是某种纯物质的最小颗粒，并且具有可确定的分子量，其中原子通过化学键结合在一起，并且至少与可以观察到的那样(例如在光谱上)稳定。以这种方式定义的分子或物质是某种纯物质的最小部分，并具有可确定的分子量和其他可确定的理化性质。在此，在本发明中，起始化合物是被提供用于与单质氟(F2)反应的苯，并且所产生的化合物是氟苯，例如单氟苯。
术语“液体介质”可以表示在直接氟化的反应条件下对氟化呈惰性的溶剂，其中可以溶解起始化合物和/ 或氟化的目标化合物，和/或起始化合物本身可以是液体并其本身可以用作液体介质，并且如果氟化目标化合物不是液体，则氟化目标化合物可以溶解在其中，或者如果是液体，也可以用作液体介质。
本文公开的数值范围包括来自下限值和上限值的所有值，并且包括下限值和上限值。对于含有显式值(例如1至7)的范围，包括任何两个显式值之间的任何子范围(例如1至2；2至6；5至7；3至7；5至6；等等)。
术语“包含”、“包括”、“具有”及其派生词并不意图排除存在任何额外的组分、步骤或过程，无论是否明确公开了它们。为了避免任何疑问，除非有相反的说明，否则通过使用术语“包含”要求保护的所有成分可以包括任何其他添加剂、助剂或化合物，无论是聚合的还是其他形式的。相反，术语“基本上由……组成”将任何其他组分、步骤或过程排除在任何后续叙述的范围之外，但对操作性不是必需的那些除外。术语“由……组成”不包括未明确描绘或列出的任何组分、步骤或过程。除非另有说明，否则术语“或”是指单独的以及以任何组合形式的所列成员。单数的使用包括复数的使用，反之亦然。
如本文所用，术语“vol.-％”是指“体积％”。除非另有说明，否则本文所用的所有百分比(％)分别表示“vol.-％”或“体积％”。
例如，术语“基本上”是指直接从F2电解反应器(氟电解槽)中出来的基本上由F2气体组成的氟化气体，这意味着提供此类F2气体确实不涉及大量的纯化和/或提供另一种气体(例如惰性气体)，该另一种气体是单独的和/或以一定量混合，和/或条件应足以使F2电解反应器(氟电解槽)中所产生并以气态产物排出的F2气体的组成改变大于约±5体积％，或优选大于约±3体积％。因此，此类直接由F2电解反应器(氟电解槽)出来的基本上由F2气体组成的氟化气体是指包含浓度为至少约92体积％，或优选至少约95体积％的单质氟(F2)。尤其是，此类由直接从F2电解反应器(氟电解槽)出来的基本上由F2气体组成的氟化气体可以包含浓度在约92-100 体积％范围内，或优选在约95-100体积％的范围内，或更优选在约92-99体积％的范围内，或优选在约95-99 体积％的范围内，或在约92体积％至约97体积％的范围内，或优选在约95体积％至约97体积％的范围内的单质氟(F2)。
本文公开的数值范围包括来自下限值和上限值的所有值，并且包括下限值和上限值。对于含有显式值(例如1至7)的范围，包括任何两个显式值之间的任何子范围(例如1至2；2至6；5至7；3至7；5至6；等等)。
附图说明
图1：使用气体洗涤器系统进行氟化流程图。
图2：在一个或多个微反应器(串联)系统中的连续氟化流程图。
具体实施方式
如在发明内容中简要描述的，并且在权利要求中限定的，并且通过以下描述和本文的实施例进一步详述的，本发明特别地利用其中单质氟(F2)以高浓度存在的氟化气体，并且涉及通过使用氟化气体的直接氟化来制造氟化苯(优选单氟苯)的工艺，其中单质氟(F2)以高浓度存在。
本发明利用氟化气体，其中单质氟(F2)以高浓度存在，例如单质氟(F2)的浓度特别地等于远远高于15 体积％或20体积％(即，至少15体积％或20体积％)，优选至少25体积％，以使用氟化气体通过直接氟化制造氟化苯(优选单氟苯)的工艺，其中单质氟(F2)以高浓度存在。本发明的工艺涉及通过直接氟化制造氟化苯(优选单氟苯)，特别致力于制造或制备作为终产物和中间体用于农业、医药、电子、催化剂、溶剂和其它功能性化学应用中的氟苯(特别是单氟苯)。本发明的氟化工艺可以分批或以连续方式进行。如果本发明的工艺分批进行，则可以使用柱式(塔式)反应器。如果本发明的工艺是连续的，则可以使用微反应器。如果需要，也可以在柱式(塔式)反应器(气体洗涤器系统)中连续进行本发明的工艺。然而，优选在微反应器中进行本发明的连续工艺。
特别地，在一个方面，本发明涉及氟化气体的使用，其中单质氟(F2)以实质上大于，特别是远远大于至少10体积％，特别是等于远远高于15体积％或20体积％(即，至少15体积％或20体积％)，且优选至少25 体积％的高浓度存在，并用于在包含起始化合物或由起始化合物组成的液体介质中制造氟化苯(优选单氟苯)，所述起始化合物具有能够通过卤化反应被取代的一个或多个氢原子，优选其中氟(F2)以实质上大于，特别是远远大于15体积％或20体积％(即，至少15体积％或20体积％)，且优选至少20体积％，各自至多100体积％，优选等于或大于25体积％并且至多100体积％(vol.-％)的高浓度存在于含氟气体中。
现在发现，在本发明中，优选在特殊设备中并且具有特殊的反应器设计，例如微反应器或填充床塔(优选由哈氏合金制成)，尤其是含有填料例如金属填料(例如哈氏合金)或塑料填料的填充床塔，优选其中塔(例如由哈氏合金制成)填充有E-TFE或金属填料(哈氏合金)，例如每个直径约10mm，可从Raschig获得 (http://www.raschig.de/Fllkrper)。填料的类型非常灵活，可以使用由哈氏合金制成的Raschigs Pall-Rings，也可以有利地使用E-TFE填料。
在所述特殊设备中并且在具有特殊反应器设计的情况下，例如微反应器或填充床塔(优选由哈氏合金制成) 中，氟气的浓度实质上高于、特别是远远高于单质氟(F2)的15体积％或20体积％，尤其是等于远远高于单质氟(F2)的20体积％(即至少20体积％)，优选等于远远高于单质氟(F2)的25体积％，该氟气可用于化学合成，尤其是用于制备用于农业、制药、电子、催化剂、溶剂和其他功能化学应用中的氟化苯(终产物和/或中间体)。本发明允许用F2气体进行氟化化学反应，其浓度优选等于实质上高于、特别是远远高于25体积％单质氟(F2)。在应用本氟化工艺中，有可能在F2直接从F2电解反应器(氟电解槽)排出时用F2进行化学反应。氟电解槽产生的氟气的代表性组成为97％F2、至多3％CF4(由于电极损坏而形成)、例如痕量HF、NO2、OF2、 COF2，每种％均以体积计并且基于含氟气体的总体积为100体积％。
关于本发明的范围，应注意，仅出于法律原因而非技术原因，条件是待与氟化气体反应的起始化合物仅是苯，并且所产生的氟化化合物仅是氟化苯，优选所产生的氟化苯仅是单氟苯。
在氟化气体中，单质氟(F2)可用惰性气体稀释。惰性气体则构成氟化气体中的实质差异(例如，可能只有少量的副产物(例如CF4)，不超过约5体积％，优选不超过约3体积％，仅痕量的杂质(例如HF、NO2、 OF2、COF2)。
惰性气体是在一组给定条件下不会发生化学反应的气体。稀有气体通常不与许多物质发生反应，在历史上被称为惰性气体。通常使用惰性气体以避免不必要的化学反应降解样品。这些不良的化学反应通常是与空气中的氧气和水分发生的氧化和水解反应。
典型的惰性气体是稀有气体，非常常见的惰性气体氮气(N2)。稀有气体(历史上也是惰性气体；有时也称为气源(aerogen))组成一组具有相似性质的化学元素；在标准条件下，它们都是无味、无色、单原子气体，化学反应性很低。自然产生的六种稀有气体是氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)、氙气(Xe) 和放射性的氡气(Rn)。
纯化的氩气和氮气由于其自然丰度高(空气中N2为78.3％，Ar为1％)而具有较低的相对成本，因此最常用作惰性气体。如本文所定义，优选的是氮气(N2)作为惰性气体，用于将氟化气体中的单质氟(F2)稀释至所需但仍为高的浓度。
优选的是氟化气体，其中单质氟(F2)被氮气(N2)稀释。使用氮气(N2)作为惰性气体的氟化气体的示例性组成如下(此处为填充在钢制气瓶中的纯化成分(氟氮气体混合物))：
Figure RE-GDA0002506112770000061
以下图1和图2两幅图说明了使用用很少惰性气体稀释甚至没有稀释的F2气体的工业选择：
图1：使用气体洗涤器系统进行氟化
在逆流系统中使用高浓度的F2气体进行分批氟化(储器中含有液体原料或任选地惰性溶剂中的原料)。如果将高浓度的F2与一些惰性气体(例如10％N2)一起使用，则在氟化过程中通过压力阀将压力保持在5巴。在反应过程中，惰性气体与(仅)一些HF一起作为吹扫气离开。
图2：在一个或多个微反应器(串联)系统中的连续氟化。
原料储器仍含有等摩尔的形成的HF。可以进行分批蒸馏或连续蒸馏，或者如果存在溶剂，则在除去溶剂和HF之后进行重结晶以纯化。取决于产物性能，喷雾干燥是另一种选择。如果需要，串联第二个或更多个微反应器只是为了延长停留时间。
例如，以下方案1代表根据本发明制造或制备作为终产物或中间体的待制备的氟苯化合物，特别是氟苯(单氟苯)(仅作为实施例，即，非穷举)：
方案1：
Figure RE-GDA0002506112770000062
HF(氟化氢)是氟化副产物，但是如果需要，也可以单独地，直接地例如产生的或在纯化之后作为技术上可用的或可商业化的产物分离。
用含有高浓度单质氟的氟化气体进行氟化：
如实施例中所示，基于氟化气体的总组成为100体积％，直接氟化已经可以用氟化气体进行，包含至少20 体积％的单质氟(F2)和至多约80体积％的惰性气体，优选氮气(N2)，例如氟化气体的组成，使用氮气(N2) 作为惰性气体，如上文所述，将其作为纯化成分将氟氮气体混合物填充到钢制气瓶中。
通过本发明，发现根据本发明的氟化工艺用氟化气体已经是可行的，基于总氟化气体组成为100体积％，包含至少20体积％的单质氟(F2)，但是对于工业工艺而言，不希望只能达到约至多30％至45％的低转化率。
出乎意料地还发现，在氟化反应的过程可控制性方面，例如在单质氟与待氟化的液态化合物的有效混合、传热控制(例如不良的热交换)、以及在反应混合物的微环境中维持所需的反应条件方面，以较大的惰性气体与单质氟的比率使用惰性气体具有缺点。这些缺点同样适用于床塔式反应器(气体洗涤器系统)技术和微泡微反应器或类似的连续流技术。例如，在盘管反应器或微反应器中，在高惰性气体浓度(例如低氟(F2)浓度) 下，除了不良的热交换外，还存在有(惰性)气泡的无效(反应)区域，这抵消了使用盘管反应器或微反应器的优势，在床塔式反应器(气体洗涤器系统)技术中也可以看到同样的情况。
然而，本发明还发现，基于总氟化气体组成为100体积％，将氟化气体中单质氟(F2)的浓度增加至大于 20体积％的更高浓度，例如优选大于25体积％，更优选大于30体积％或40体积％，最优选大于50体积％，而另一方面将惰性气体的浓度(例如惰性气体氮气(N2)的浓度)降低至小于80体积％的相应更低浓度，例如优选小于75体积％，更优选小于计70体积％或60体积％、且最优选小于50体积％，对于工业工艺，可以达到逐渐增加的转化率，其基本上大于约30％至45％，例如转化率大于50体积％，优选大于60体积％，或大于70体积％，或大于70体积％，甚至更优选大于80体积％，最优选大于90体积％。
不希望受理论的束缚，据估计，惰性气体用于稀释强氧化剂单质氟(F2)的反应性，如以上在背景中所述，出于安全考虑，在处理和运输单质氟(F2)时需要使用惰性气体(例如，在欧洲，混合物为95体积％的N2(惰性气体)与5体积％的F2气体，在亚洲，例如至少80体积％的N2(惰性气体)与仅至多20体积％的F2气体)，尽管此类稀释的氟化气体中所含的单质氟(F2)仍然是强氧化剂，惰性气体仍会危及氟化反应。
出乎意料的是，通过本发明发现，基于总氟化气体组成为100体积％，如果单质氟(F2)没有用惰性气体稀释或仅用惰性气体将单质氟(F2)稀释至氟化气体中的单质氟(F2)浓度大于50体积％，可以实现化合物的直接氟化，其转化率甚至高于用所述常规稀释的氟化气体。
因此，本发明特别优选提供通过使用氟气(F2)，当氟气(F2)直接从F2电解反应器(氟电解槽)出来时，直接氟化制造或制备氟苯(特别是单氟苯)的氟化工艺。
氟电解槽产生的氟气的代表性组成为97％F2、至多3％CF4(由于电极损坏而形成)、痕量HF、NO2、OF2、 COF2，每种％均以体积计并且基于含氟气体的总体积为100体积％。
如果需要，任选地可以当氟化气体从F2电解反应器(氟电解槽)出来时可以被纯化以去除在F2电解反应器(氟电解槽)中形成的部分或全部副产物和痕量物质，然后在本发明的工艺中被用作氟化气体。然而，在本发明的工艺中，不需要这样的部分或完全纯化，并且氟化气体可以在接从F2电解反应器(氟电解槽)出来时被直接使用。
当利用从F2电解反应器(氟电解槽)出来的氟化气体(纯化的或未纯化的)时，如果需要，可以任选地用惰性气体(优选用氮气(N2))将其稀释到一定程度。
因此，如果需要的话，来自F2电解反应器(氟电解槽)的纯化或未纯化的此类氟化气体可以任选地被稀释至多约45体积％的惰性气体，但是优选地，氟化气体不会被惰性气体稀释至单质氟(F2)在氟化气体中的浓度小于80体积％，优选小于85体积％，更优选小于90体积％，以上基于总氟化气体组成为100体积％。
氟化气体中的单质氟(F2)和任何惰性气体之和与100体积％的差异(如果有差异的话)可能由副产物(例如CF4)以及痕量HF、NO2、OF2、COF2构成，其因F2电解反应器(氟电解槽)电极损坏而形成。如果在本发明中使用从F2电解反应器(氟电解槽)直接出来的氟气(F2)作为氟化气体，则这通常适用于本文上文和下文给出的体积％值。
因此，在本发明的一种优选工艺中，基于总氟化气体组成为100体积％，用包含约80积％至97±1体积％单质氟(F2)以及约0体积％至17±1体积％惰性气体(优选氮气(N2))的氟化气体进行直接氟化。
在本发明的另一优选工艺中，基于总氟化气体组成为100体积％，用包含约85体积％至97±1体积％单质氟(F2)以及约0体积％至12±1体积％的惰性气体(优选氮气(N2))的氟化气体进行直接氟化。
在本发明的另一优选工艺中，基于总氟化气体组成为100体积％，用包含约87体积％至97±1体积％单质氟(F2)以及约0体积％至10±1体积％惰性气体(优选氮气(N2))的氟化气体进行直接氟化。
在本发明的另一优选工艺中，基于总氟化气体组成为100体积％，用包含约90积％至97±1体积％单质氟 (F2)以及约0体积％至7±1体积％惰性气体(优选氮气(N2))的氟化气体进行直接氟化。
在本发明的又一优选工艺中，基于总氟化气体组成为100体积％，用包含约95体积％至97±1体积％单质氟(F2)以及约0体积％至2±1体积％的惰性气体(优选氮气(N2))的氟化气体进行直接氟化。
不言而喻，本领域技术人员理解，在任何给定范围内，也可以选择任何中间值和中间范围。
具有高浓度单质氟的氟化气体的用途：
本发明还涉及氟化气体的用途，优选其中单质氟(F2)以实质上大于，特别是远远大于15体积％或特别是大于20体积％的单质氟(F2)的高浓度存在，尤其是等于远远高于25体积％，即至少单质氟(F2)25体积％，优选等于远远高于35体积％，或特别是高于45体积％，用于在包含苯或由苯组成作为起始化合物的液体介质 (其中所述一个或多个氢原子能够通过卤化反应被取代)中制造氟化苯，其特征在于，所述起始化合物是苯，并且所产生的氟化化合物是氟化苯(优选单氟苯)。
通常，一方面，本发明还涉及氟化气体的用途，其中单质氟(F2)以高浓度存在，例如，在根据本发明的用于制造氟化苯的工艺中的用途，其中单质氟(F2)以至少25体积％，优选至少30体积％，更优选至少35体积％，甚至更优选至少45体积％的高浓度存在于氟化气体中，各自基于氟化气体的总体积为100体积％。
此外，在所述用途中，单质氟(F2)可以以至少45体积％，优选至少50体积％，更优选至少60体积％，甚至更优选至少70体积％，或至少80体积％的高浓度存在于氟化气体中，各自基于氟化气体的总体积为100 体积％。
在根据本发明的所述用于制造氟化苯(优选单氟苯)的用途中，在一个实施方案中，所述单质氟(F2)以 15-100体积％范围内，优选在20-100体积％范围内，更优选在25-100体积％范围内，还更优选30-100体积％范围内，甚至更优选35-100体积％范围内，还更优选45-100体积％范围内的高浓度存在于氟化气体中，各自基于氟化气体的总体积为100体积％。
此外，在所述用途中，单质氟(F2)可以45-100体积％，优选50-100体积％，更优选50-100体积％，更优选60-100体积％，还更优选70-100体积％，甚至更优选80-100体积％范围内的高浓度存在于氟化气体中，各自基于氟化气体的总体积为100体积％。
本发明的工艺：
如在发明内容中简要描述的，并且在权利要求中限定的和通过以下描述和本文的实施例进一步详细描述的，本发明特别地涉及一种通过直接氟化制造氟化苯的工艺，其中该工艺包括以下步骤：
a)提供液体介质，其包含苯或由苯组成作为起始化合物；(其中一个或多个氢原子能够通过卤化反应被取代)；
b)提供氟化气体，其包含单质氟(F2)或由单质氟(F2)组成，其中所述氟以至少实质上大于，特别是远远大于15体积％(vol.-％)，优选等于或大于20体积％(vol.-％)的高浓度存在在所述氟化气体中；
c)提供耐单质氟(F2)和氟化氢(HF)的反应器或反应器系统；
d)使b)的氟化气体在c)的反应器或反应器系统中通过a)的液体介质，所述液体介质包含苯或由苯组成作为起始化合物，并且由此使所述苯起始化合物与氟化气体a)的单质氟(F2)反应以在苯中用氟取代所述一个或多个氢原子中的至少一个，并且其中所述反应在约-30℃至约+100℃的温度和约1巴绝对压力至约10巴绝对压力下进行；
e)从c)的反应器或反应器系统取出在步骤d)中形成的氟化苯；
f)得到氟化苯，其中所述苯起始化合物的一个或多个氢原子中的至少一个被氟原子替代；优选获得单氟苯。
在根据本发明的用于制造氟化苯(优选单氟苯)的所述工艺中，在一个实施方案中，该单质氟(F2)以至少25体积％，优选至少30体积％，更优选至少35体积％，甚至更优选至少45体积％的高浓度存在于b)的氟化气体中，各自基于氟化气体的总体积为100体积％。
在根据本发明的用于制造氟化苯(优选单氟苯)的所述工艺中，在一个实施方案中，氟(F2)以15-100 体积％范围内，优选在20-100体积％范围内，更优选在25-100体积％范围内，还更优选30-100体积％范围内，甚至更优选35-100体积％范围内，还更优选45-100体积％范围内的高浓度存在于b)的氟化气体中，各自基于氟化气体的总体积为100体积％。
分批工艺：
本发明还涉及制造苯(优选单氟苯)的工艺，其中该工艺是分批工艺，优选其中该分批工艺在柱式反应器中进行。尽管在随后的反应器设置中将所述工艺描述为分批工艺，但是优选例如在高产物浓度的情况下，也可以在所述反应器设置中将该工艺任选地作为连续工艺进行。当然，在所述反应器装置中进行连续工艺的情况下，可以预见的是，另外的入口和出口分别用于供入起始化合物和排出产物化合物。
如果本发明涉及分批工艺，优选其中分批工艺在柱式反应器中进行，相应地，制造氟化苯(优选单氟苯) 的工艺，最优选地，该反应在(封闭)柱式反应器(系统)中进行，其中将包含起始化合物或由起始化合物组成的a)的液体介质在回路中循环，而包含高浓度的单质氟(F2)或由单质氟(F2)组成的b)的氟化气体被供入柱式反应器，并且c)通过液体介质与起始化合物反应；优选地，其中回路以约1,500l/h至约5,000l/h、更优选约3,500l/h至约4,500l/h的循环速度进行操作。在一个实施例中，回路以约4,000l/h的循环速度进行操作。
如果本发明涉及分批工艺，则可以进行根据本发明的用于制造氟化苯(优选单氟苯)的工艺，使得包含起始化合物或由起始化合物组成的a)的液体介质在柱式反应器中以湍流或层流循环，优选以湍流循环。
通常，根据目标氟化产物和氟化度所需的化学计量，将含有单质氟(F2)的氟化气体供入回路，并使其适应反应速率。
根据本发明的所述用于制造氟化苯(优选单氟苯)的工艺可以例如分批进行，其中柱式反应器配有以下至少一种：至少一个冷却器(系统)，至少一个用于a)的液体介质的储液器，该液体介质包含起始化合物或由起始化合物组成，泵(用于泵送/循环液体介质)，一个或多个(喷嘴)喷射器(优选放置在柱式反应器的顶部，用于将循环介质喷射到柱式反应器中)，用于引入b)的氟化气体的一个或多个进料口，该氟化气体包含高浓度的单质氟(F2)或由单质氟(F2)组成，任选一个或多个筛子，优选两个筛子，优选位于所述柱式反应器底部的一个或多个筛子，配有压力阀的至少一个出气口。
压力阀的作用是保持反应中所需的压力，并释放任何废气，例如氟化气体中含有的惰性载气(如果适用) 以及该反应释放的任何氟化氢(HF)。
根据本发明的用于制造氟化苯(优选单氟苯)的所述工艺可以例如分批进行，使得在用于制造氟化苯(优选单氟苯)的所述工艺中，柱式反应器是填充床塔式反应器，优选填充有金属填料的填充床塔式反应器。
根据图1的填料塔的直径可以为100或200mm(取决于循环流量和水垢)，由高等级不锈钢(1.4571)制成，塔例如长度为3m直径为100mm，例如长度为6m直径为200mm(如果需要更高的容量，则为后者)。由哈氏合金制成的塔填充有E-TFE或金属填料，每种填料的直径例如为10mm，可从Raschig (http://www.raschig.de/Fllkrper)获得。填料的类型非常灵活，在下文公开的试验中使用了由哈氏合金制成的Raschigs Pall-Rings，此外，E-TFE填料表现出相同的性能，在F2以气体逆流方式供入时不会引起太多的压力降低(压力损失)。
在根据本发明的任何一个实施方案的用于制造氟化苯(优选单氟苯)的工艺中，反应可以用a)的循环液体介质(包含起始化合物或起始化合物组成)的逆流下和b)的氟化气体进行，该氟化气体供入到柱式反应器中，并包含高浓度的单质氟(F2)或由单质氟(F2)组成。
在此，本发明包含例如以下实施方案。
在一个实施方案中，根据本发明的用于制造氟化苯的工艺，其中步骤d)中的反应在(封闭)柱式反应器中进行，其中a)的液体介质在回路中循环，所述液体介质包含苯或由苯组成作为起始化合物，同时将b)的所述氟化气体供入c)的所述柱式反应器，所述氟化气体包含高浓度的单质氟(F2)或由单质氟(F2)组成，并且在步骤d)中通过所述液体介质以与所述起始化合物苯反应；优选地，其中所述回路以1,500l/h至5,000l/h，更优选3,500l/h至4,500l/h的循环速度操作。
在另一个实施方案中，根据本发明的用于制造氟化苯的工艺，其中所述柱式反应器配备有以下中的至少一项：
(i)至少一个冷却器(系统)，至少一个储液器，其具入口和出口，并包含a)的所述液体介质，所述液体介质包含苯或由苯组成作为起始化合物；
(ii)泵，其用于泵送和循环a)的所述液体介质；
(iii)一个或多个(喷嘴)喷射器，优选其中所述一个或多个(喷嘴)喷射器设置在所述柱式反应器的顶部，用于将a)的循环介质喷射到所述柱式反应器中；
(iv)一个或多个进料口，其用于将b)的所述氟化气体引入所述柱式反应器，所述氟化气体包含高浓度的单质氟(F2)或由单质氟(F2)组成；
(v)任选一个或多个筛子，优选两个筛子，优选位于所述柱式反应器底部的一个或多个筛子；
(vi)和至少一个配备有压力阀的出气口，和至少一个用于在步骤e)中取出氟化苯的出口。
在另一个实施方案中，根据本发明的用于制造氟化苯的工艺，其中柱式反应器是填充床塔式反应器，优选填充有耐单质氟(F2)和氟化氢(HF)的填料的填充床塔式反应器，例如填充有Raschig填料和/或金属填料，更优选其中所述填充床塔式反应器是气体洗涤器系统(塔式)，其中填充有耐单质氟(F2)和氟化氢(HF)的填料，例如Raschig填料和/或金属填料。
在又一个实施方案中，根据权利要求6至8中任一项所述的用于制造氟化苯的工艺，其中所述反应在a) 的循环液体介质和供入到柱式反应器中的b)的氟化气体的逆流进行，所述循环液体介质包含苯或由苯组成作为起始化合物，并且所述b)的氟化气体包含高浓度的单质氟(F2)或由单质氟(F2)组成。
如果需要的话，上述塔柱中的分批工艺也可以连续地进行。本领域技术人员，例如化学工程领域的专业人员了解适当的手段及其安排，以便在一定的反应时间内连续供入所需量的新的起始化合物和氟化气体，以补偿转化为氟化化合物的起始化合物，当连续进行反应时，在一定时间内从反应中除去氟化化合物。
微反应器工艺：
本发明还可以涉及根据前述权利要求中任一项所述的用于制造氟化苯(优选单氟苯)的工艺，其中该工艺是连续工艺，优选其中该连续工艺在微反应器中进行。
通常，根据目标氟化产物和氟化程度，根据所需的化学计量(有时略微过量)，将含有单质氟(F2)的氟化气体供入微反应器中，并使其适应反应速度。
本发明可以使用不止一个微反应器，即，本发明可以使用两个、三个、四个、五个或更多个微反应器，以延长容量或停留时间，例如，最多并联十个微反应器或串联四个微反应器。如果使用多于一个微反应器，那么多个微反应器可以按顺序地或并行地布置，并且如果采用三个或更多个微反应器，则它们可以按顺序地、并行地、或按两者布置。参见图2。
在一个实施方案中，本发明也是非常有利的，其中本发明的直接氟化任选地在连续流反应器系统中，或优选在微反应器系统中进行。
在一个优选的实施方案中，本发明涉及根据本发明的用于制造氟化化合物的工艺，其中该反应在至少一个作为连续工艺的步骤中进行，其中该连续工艺在至少一个具有约≤5mm或约≤4mm的上部横向尺寸的连续流反应器中进行，
优选在至少一个微反应器中；
更优选地，其中在所述步骤中，至少(b2)氟化反应的步骤是在至少一个微反应器中在以下一个或多个条件下的连续工艺：
-流速：约10ml/h至约400l/h；
-温度：约30℃至约150℃；
-压力：约4巴至约50巴；
-停留时间：约1秒至约60分钟，优选约1分钟至约60分钟。
在另一个优选的实施方案中，本发明涉及此类根据本发明的制备化合物的工艺，其中至少一个所述连续流反应器，优选至少一个所述微反应器，独立地是SiC连续流反应器，优选独立地是SiC微反应器。
连续流反应器和微反应器：
除上述内容外，根据本发明的一个方面，还提供了一种如在工艺发明中使用的并且如本文所述的工厂工程发明，其涉及任选的，以及在一些实施方案中，该工艺甚至首选在微反应器中实现。
关于术语“微反应器”：在本发明的一个实施方案中，“微反应器”或“微结构反应器”或“微通道反应器”是一种装置，其中化学反应在具有约≤1mm的典型横向尺寸范围内进行；此类限制的典型形式的一个实例是微通道。通常，在本发明的上下文中，术语“微反应器”：“微反应器”或“微结构化反应器”或“微通道反应器”表示其中化学反应在约≤5mm的典型横向尺寸范围内进行的设备。
微反应器与发生物理过程的其他设备(诸如微热交换器)一起在微过程工程领域进行了研究。微反应器通常是连续流反应器(与分批反应器相比)。与常规规模的反应器相比，微反应器具有许多优势，包括能效、反应速度和产率、安全性、可靠性、可扩展性、现场/按需生产以及更高程度的过程控制等方面的巨大改进。
微反应器用于“流化学”中以进行化学反应。
在流化学中，其中经常使用微反应器，化学反应在连续流动的流中进行，而不是分批生产。分批生产是一种用于制造的技术，其中，在一系列工作站上逐步创建有问题的对象，然后生产不同批次的产物。与单件生产 (一次性生产)和大量生产(流水生产或连续生产)一起，它是三种主要生产方法之一。相反，在流化学中，化学反应在连续流动的流中进行，其中泵使流体移动到管中，并且在管彼此连接的地方，流体彼此接触。如果这些流体是反应性的，则会发生反应。流化学是一种成熟的技术，可在制造大量给定材料时大规模使用。但是，该术语只是最近因其在实验室规模上的应用而被创造出来的。
连续流反应器(例如用作微反应器)通常是管状的并且由非反应性材料制造，如现有技术中已知的，并取决于可能的侵蚀剂和/或反应物的特定目的和性质。混合方法包括如在微反应器和静态混合器中单独扩散(例如如果反应器的直径狭窄，例如<1mm)。连续流反应器可以很好地控制反应条件，包括传热、时间和混合。试剂在反应器中的停留时间，即反应被加热或冷却的时间，由反应器的体积和通过它的流速计算得出：停留时间＝反应器体积/流速。因此，为了获得更长的停留时间，可以更缓慢地泵送试剂，可以使用更大容量的反应器，和/或甚至可以串联放置几个微反应器，任选地，如果完成反应步骤需要的话，仅在它们之间放置一些圆筒以增加停留时间。在后一种情况下，在每个微反应器之后的旋风分离器有助于使形成的HCl逸出并对反应性能产生积极影响。生产率可以从每分钟毫升到每小时升不等。
流反应器的一些实例是旋转盘式反应器(Colin Ramshaw)；纺丝管反应器；多室流反应器；振荡流反应器；微反应器；六角反应器；以及吸气式反应器。在吸气式反应器中，泵推动一种试剂，该试剂导致反应物被吸入。还要提到的是活塞流反应器和管状流反应器。
在本发明中，在一个实施方案中，特别优选采用微反应器。
在优选实施方案中，在根据本发明的用途和工艺中，本发明使用微反应器。但是要注意的是，在本发明的更一般的实施方案中，除了本发明的所述优选实施方案是使用微反应器以外，可以使用其他如本文所定义，例如，优选上部横向尺寸至多约1cm的管状连续流反应器。因此，此类连续流反应器优选具有至多约≤5mm或约≤4mm的上部横向尺寸，这是指本发明的优选实施方案，例如优选微反应器。连续操作一系列STR是另一种选择，但与使用微反应器相比，较不优选。
在本发明的上述实施方案之前，例如优选管状连续流反应器的最小横向尺寸可以为约>5mm；但通常不超过1cm。因此，例如，例如优选管状连续流反应器的横向尺寸可以在约＞5mm至约1cm的范围内，并且可以是介于两者之间的任何值。例如，优选管状连续流反应器的横向尺寸可以为约5.1mm、约5.5mm、约6mm、约6.5mm、约7mm、约7.5mm、约8mm、约8.5mm、约9mm、约9.5mm、约10mm，或者可以是介于所述值之间的任何值。
在之前的本发明的使用微反应器的实施方案中，优选微反应器的最小横向尺寸可为至少约0.25mm，优选至少约0.5mm；但微反应器的最大横向尺寸不超过约≤5mm。因此，例如优选的微反应器的横向尺寸可以在约0.25mm至约≤5mm的范围内，优选在约0.5mm至约≤5mm的范围内，并且可以是介于两者之间的任何值。例如，优选的微反应器的横向尺寸可以是约0.25mm、约0.3mm、约0.35mm、约0.4mm、约0.45mm和约5mm，或者可以是介于所述值之间的任何值。
如前所述，在本发明的实施方案中，其最广泛的含义是采用优选上部横向至多约1cm的管状连续流反应器。此类连续流反应器例如是活塞流反应器(PFR)。
活塞流反应器(PFR)，有时也称为连续管状反应器、CTR或活塞流反应器，是一种用于在圆柱几何形状的连续流动系统中进行并描述化学反应的反应器。PFR反应器模型用于预测此类设计的化学反应器的行为，以便可以估算关键的反应器变量，如反应器的尺寸。
可以将流经PFR的流体建模为流经反应器的一系列无限薄的相干“塞子”，每个塞子在反应器的轴向上行进，每个塞子的成分均一，并且每个塞子的成分与其前后不同。关键的假设是，当塞子流过PFR时，流体在径向(即横向)上完全混合，而在轴向(向前或向后)上不完全混合。
因此，本文所用的用于定义在本发明的上下文中使用的反应器类型的术语如“连续流反应器”、“活塞流反应器”、“管状反应器”、“连续流反应器系统”、“活塞流反应器系统”、“管状反应器系统”、“连续流系统”、“活塞流系统”、“管状系统”是彼此同义的，并且可以互换。
反应器或系统可以布置为多个管，该管可以是例如线性的、环形的、曲折的、圆形的、盘绕的，或其组合。例如，如果是盘绕的，则反应器或系统也称为“盘管反应器”或“盘管系统”。
在径向方向上，即在横向方向上，此类反应器或系统可具有至多约1cm的内径或内横截面尺寸(即，分别径向尺寸或横向尺寸)。因此，在一个实施方案中，反应器或系统的横向尺寸可以在约0.25mm至约1cm的范围内，优选约0.5mm至约1cm，更优选约1mm至约1cm。
在进一步的实施方案中，反应器或系统的横向尺寸可以在约＞5mm至约1cm，或约5.1mm至约1cm的范围内。
如果横向尺寸最大为至多约≤5mm，或至多约≤4mm，则该反应器称为“微反应器”。因此，在更进一步的微反应器实施方案中，反应器或系统的横向尺寸可以在约0.25mm至约≤5mm，优选约0.5mm至约≤5mm，更优选约1mm至约≤5mm的范围内；或反应器或系统的横向尺寸可以在约0.25mm至约≤4mm，优选约0.5 mm至约≤4mm，更优选约1mm至约≤4m的范围内。
如果反应物是固体，惰性溶剂则可以使用。因此，如果使用原料，则将所述固体原料溶解在惰性溶剂中。合适的溶剂是例如乙腈、或全氟化或部分氟化的烷烃(如五氟丁烷(365mfc))、直链或环状的部分氟化或全氟化的醚(如CF3-CH2-OCHF2(E245)或八氟四氢呋喃)。通常，如果可获得或在第一次合成之后，产物本身也可用作惰性溶剂。
在本发明的替代实施方案中，还任选地期望使用除微反应器之外的另一连续流反应器，优选地，例如，如果在卤化或氟化中使用(促进卤化，例如卤化或优选卤化)的催化剂成分往往在反应过程中变得粘稠，或者作为所述催化剂本身已经是粘稠的。在这种情况下，连续流反应器，即在其中限制进行化学反应的装置，其下部横向尺寸大于微反应器的上述横向尺寸，即大于约1mm，但其中上部横向尺寸为约≤4mm。因此，在本发明的该替代实施方案中，采用连续流反应器，术语“连续流反应器”优选表示其中化学反应在限制下进行的装置，其典型的横向尺寸为约≥1mm至约≤4mm。在本发明的此类实施方案中，特别优选采用具有所述横向尺寸的活塞流反应器和/或管状流反应器作为连续流反应器。同样，在本发明的此类实施方案中，与采用微反应器的实施方案相比，特别优选在连续流反应器中，优选在具有所述横向尺寸的活塞流反应器和/或管状流反应器中，采用较高的流速。例如，每个与本文中针对微反应器指出的典型流速相比，此类较高的流速分别高出约2倍、高出约3倍、高出约4倍、高出约5倍、高出约6倍、高出约7倍、或高出约≥1至约≤7倍、高出约≥1至约≤ 6倍、高出约≥1至约≤5倍、高出约≥1约≤4倍、高出约≥1至约≤3倍、或高出约≥1至约≤2倍中的任何中间流速。优选地，在本发明的该实施方案中采用的所述连续流反应器，更优选活塞流反应器和/或管状流反应器配置有本文定义的用于微反应器的构造材料。例如，此类构造材料是碳化硅(SiC)和/或合金，如高度耐腐蚀的镍铬钼钨合金，例如
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如本文针对微反应器所述。
本发明的一个非常特殊的优势是采用了具有上述横向尺寸的微反应器或连续流反应器，分离步骤的数量可以减少和简化，并且可以省去时间和能源消耗，例如，中间蒸馏步骤。尤其是，使用微反应器或具有前述横向尺寸的连续流反应器的本发明的特别优势在于，可以采用简单的相分离方法进行分离，并且可以将未消耗的反应组分再循环到工艺中，或适当地或根据需要以其他方式用作产物本身。
除了根据本发明的使用微反应器的本发明的优选实施方案之外，除了使用微反应器之外或作为替代，还可以分别采用活塞流反应器或管状流反应器。
活塞流反应器或管状流反应器及其操作条件分别是本领域技术人员众所周知的。
尽管在本发明中，根据情况，特别优选使用上部横向尺寸分别为约≤5mm或约≤4mm的连续流反应器，特别是微反应器，但可以想象有人放弃了微反应器，而分别采用活塞流反应器或湍流反应器，那么当然会损失产率、延长停留时间、提高温度。但是，这可能具有潜在的优势，考虑到上述可能不利的产率损失，即优势为由于活塞流反应器的管或通道的直径大于微反应器的管或通道的直径，减小了可能发生堵塞的可能性(非理想驱动方式的焦油颗粒形成)。
然而，使用活塞流反应器或管状流反应器的这种变体的可能存在的缺点也可能仅被视为主观的观点，但另一方面，在区域或生产设施的某些工艺约束下可能仍然是适当的，考虑到其他优势或避免了限制，认为产率损失不太重要，甚至可以接受。
在下文中，在使用微反应器的上下文中更具体地描述本发明。优选地，根据本发明使用的微反应器是陶瓷连续流反应器，更优选是SiC(碳化硅)连续流反应器，并且可以用于多规模的材料生产。在集成的热交换器和SiC构造材料中，它可以对具有挑战性的流化学应用提供最佳控制。流水产生反应器的紧凑的模块化结构有利于：对不同工艺类型的长期灵活性；可达到一定的生产量(5至400l/h)；在空间有限的情况下加强化学生产；无与伦比的化学相容性和热控制。
例如，陶瓷(SiC)微反应器有利的是扩散接合的3M SiC反应器，特别是无钎焊和无金属的反应器，具有 FDA认证的构造材料或其他药物监管机构(例如EMA)认证的构造材料的出色传热和传质、优异的化学相容性。碳化硅(SiC)也称为金刚砂，含有硅和碳，并且是本领域技术人员众所周知的。例如，合成SiC粉末已大量生产并加工用于多种技术应用。
例如，在本发明的实施方案中，目的是通过一种方法来实现的，其中至少一个反应步骤在微反应器中进行。特别地，在本发明的优选实施方案中，目的是通过一种方法来实现的，其中至少一个反应步骤在包含SiC(“SiC 微反应器”)或由SiC(“SiC微反应器”)制成的微反应器中进行，或者在包含合金(例如哈氏合金C)或由合金(哈氏合金C)制成的微反应器中进行，各自如下文更详细地定义。
因此，例如但不限于，在本发明的一个实施方案中，该微反应器适合于(优选工业)生产，“SiC微反应器”包含SiC或由SiC(碳化硅；例如由道康宁(Dow Corning)G1SiC型或Chemtrix MR555 Plantrix提供的SiC) 制成，例如提供每小时约5至约400kg的生产能力；或不限于例如在本发明的另一个实施方案中，适用于工业生产的微反应器包含由Ehrfeld提供的哈氏合金C或由其制成。这种微反应器特别适合于(优选工业)生产根据本发明的氟化产物。
为了满足对生产规模的流量反应器提出的机械和化学要求，Plantrix模块由3MTMSiC(C级)制成。使用获得专利的3M(EP 1 637 271B1和国外专利)扩散接合技术生产的所得整体反应器是气密性的，并且没有焊接线/接头和钎焊剂。有关Chemtrix MR555Plantrix的更多技术信息，可在Chemtrix BV于2017年出版的小册子《CHEMTRIX-可扩展流动化学-技术信息
Figure RE-GDA0002506112770000141
MR555系列(CHEMTRIX–Scalable Flow Chemistry– TechnicalInformation
Figure RE-GDA0002506112770000142
MR555)》中找到，该技术信息通过引用整体并入本文。
除了上述实施例之外，在本发明的其他实施方案中，通常，来自其他制造商并且如技术人员已知的SiC当然可以用于本发明中。
因此，在本发明中，也可以使用Chemtrix公司的
Figure RE-GDA0002506112770000143
作为微反应器。
Figure RE-GDA0002506112770000144
是由
Figure RE-GDA0002506112770000145
碳化硅制成的模块化连续流反应器，具有出色的耐化学性和传热性。为了满足对流反应器的机械和化学要求，
Figure RE-GDA0002506112770000146
模块由
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SiC(C级)制成。使用获得专利的3M(EP 1 637271B1和国外专利)扩散接合技术生产的所得整体反应器是气密性的，并且没有焊接线/接头和钎焊剂。这种制造技术是一种生产方法，可提供固态SiC反应器(热膨胀系数＝4.1x10-6K-1)。
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设计用于0.2至20ml/min的流速以及最高25巴的压力，允许用户开发实验室规模的连续流工艺，随后过渡到用于材料生产的
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MR555(×340比例系数)。
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反应器是具有以下优势的独特流式反应器：具有集成式热交换器的扩散结合式
Figure RE-GDA00025061127700001411
SiC模块，可提供无级的热控制和优异的耐化学性；在标准通风柜中安全使用g级的极端反应条件；在试剂输入数量、容量或反应时间方面进行高效灵活的生产。
Figure RE-GDA00025061127700001412
流反应器的通用规格概述如下：可能的反应类型是例如A+B→P1+Q(或C)→P，其中术语“A”、“B”和“C”代表离析物，“P”和“P1”代表产物，“Q”代表淬灭剂；产量(ml/min)为约0.2至约20；通道尺寸(mm)为1×1(预热和混合区)、1.4×1.4(停留通道)；进料1至3；模块尺寸(宽×高)(mm)为110×260；框架尺寸(宽×高×长)(mm)为约400×300×250；模块/框架的数量是一个(最小)至四个(最大)。有关
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反应器的更多技术信息，可在Chemtrix BV于2017年出版的小册子《CHEMTRIX-可扩展流动化学-技术信息
Figure RE-GDA00025061127700001414
(CHEMTRIX–Scalable Flow Chemistry–Technical Information
Figure RE-GDA00025061127700001415
)》中找到，该技术信息通过引用整体并入本文。
道康宁G1SiC型微反应器可扩展至工业生产，也适合于工艺开发和小分批生产，其尺寸可表征如下：典型反应器尺寸(长×宽×高)为88cm×38cm×72cm；典型的流体模块尺寸为188mm×162mm。道康宁G1SiC 型微反应器的特点可归纳如下：出色的混合和热交换：获得专利的HEART设计；内部体积小；停留时间长；高度灵活且用途广泛；高化学耐久性，使其适用于高pH值的化合物，尤其是氢氟酸；用于构造材料的混合玻璃/SiC溶液；与其他先进流反应器进行无缝放大。道康宁G1SiC型微反应器的典型规格如下：流速为约30ml/min 至约200ml/min；操作温度为约-60℃至约200℃，操作压力为约18巴(“巴”是表压的单位，即，以巴计的高于环境压力或大气压的压力单位)；使用的材料是碳化硅、PFA(全氟烷氧基烷烃)、全氟弹性体；内部容积为 10ml的流体模块；选项：监管机构认证，例如分别为FDA或EMA。道康宁G1SiC型微反应器的反应器配置具有多种用途的特征，并且可以定制配置。可以在所述反应器上的任何地方添加注入点。
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C是一种化学式为NiCr21Mo14W的合金，也称为“合金22”或“
Figure RE-GDA00025061127700001417
C-22”。所述合金是众所周知的高耐蚀镍铬钼钨合金，并且具有优异的抗氧化还原性和混合酸的能力。所述合金用于烟气脱硫厂、化学工业、环境保护系统、废物焚烧厂、污水处理厂。除了上述实施例之外，在本发明的其他实施方案中，通常，来自其他制造商的并且通常是本领域技术人员已知的镍铬钼钨合金也可以用于本发明。基于总合金组成为100％，此类镍铬钼钨合金的典型化学组成(均以重量％计)为：作为主要组分(余量)的Ni(镍)至少约 51.0％，例如在约51.0％至约63.0％的范围内；Cr(铬)在约20.0％至约22.5％的范围内，Mo(钼)在约12.5％至约14.5％的范围内，W(分别为钨(tungsten)或钨(wolfram))在约2.5至3.5％的范围内；以及Fe(铁) 的含量至多为约6.0％，例如在约1.0％至约6.0％的范围内，优选在约1.5％至约6.0％的范围内，更优选在约2.0％至约6.0％的范围内。任选地，基于总合金组成的百分比为100％，Co(钴)在合金中存在的量可以至多约2.5％，例如在约0.1％至约2.5％的范围内。任选地，基于总合金组成的百分比为100％，V(钒)在合金中存在的量可以至多约0.35％，例如在约0.1％至约0.35％的范围内。同样，基于总合金组成的百分比为100％，任选地少量 (即≤0.1％)的其他元素痕量物质，例如独立地C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)和/或S(硫)。在少量 (即≤0.1％)其他元素的情况下，基于总合金组成的百分比为100％，所述元素例如C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、 P(磷)和/或S(硫)各自独立存在的量至多约0.1％，例如各自独立地在约0.01％至约0.1％的范围内，优选各自的量独立地至多约0.08％，例如各自独立地在约0.01％至约0.08％的范围内。例如，基于总合金组成的百分比为100％，所述元素例如C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)和/或S(硫)分别独立存在的量为(每个值作为大约值)：C≤0.01％、Si≤0.08％、Mn≤0.05％、P≤0.015％、S≤0.02％。通常，在上述合金组成中找不到痕量的任何以下元素：Nb(铌)、Ti(钛)、Al(铝)、Cu(铜)、N(氮)和Ce(铈)。
Figure RE-GDA0002506112770000151
C-276合金是第一种可减轻焊接隐忧的锻造镍铬钼材料(由于碳和硅含量极低)。因此，它在化学过程和相关行业中被广泛接受，并且在许多腐蚀性化学品中已证明的性能已有50年的历史。像其他镍合金一样，它具有延展性，易于成型和焊接，并且在含氯溶液中具有出色的抗应力腐蚀开裂性(奥氏体不锈钢易于降解的一种形式)。凭借其较高的铬和钼含量，它能够承受氧化性和非氧化性酸，并在存在氯化物和其他卤化物的情况下表现出出色的抗点蚀和缝隙侵蚀的能力。基于总组成为100％，以重量％计的标称组成为：Ni(镍) 57％(余量)；Co(钴)2.5％(最大)；Cr(铬)16％；Mo(钼)16％；Fe(铁)5％；W(分别为钨(tungsten) 或钨(wolfram))4％；含量较低的其他组分可以是Mn(锰)至多1％(最大)；V(钒)至多0.35％(最大)； Si(硅)至多0.08％(最大)；C(碳)0.01(最大)；Cu(铜)至多0.5％(最大)。
在本发明的另一个实施方案中，例如但不限于，适合于所述生产，优选地用于所述工业生产的微反应器是 SiC微反应器，其包含SiC或仅由SiC作为构造材料(硅碳化物；例如由道康宁公司提供的G1SiC型或Chemtrix MR555 Plantrix提供的SiC)制成，例如提供每小时约5到约400kg的生产能力。
根据本发明，当然可以在根据本发明的氟化产物的生产中，优选在工业生产中，使用一个或多个微反应器，优选一个或多个SiC微反应器。如果在根据本发明的氟化产物的生产中，优选在工业生产中，使用多于一个微反应器，优选多于一个SiC微反应器，则这些微反应器，优选这些SiC微反应器，可以并行使用和/或连续布置。例如，可以并行和/或连续布置使用两个、三个、四个或更多个微反应器，优选两个、三个、四个或更多个SiC 微反应器。
对于实验室研究，例如在适用的反应和/或放大条件下，不限于例如作为微反应器，Chemtrix公司的Plantrix 型反应器是合适的。有时，如果微反应器的垫片是用HDPTFE以外的材料制成的，则在短时间操作后会由于溶胀而很快发生泄漏，因此HDPTFE垫片可确保微反应器的长时间运行，并涉及其他设备部件如沉降器和蒸馏柱。
例如，工业流反应器(“IFR”，例如
Figure RE-GDA0002506112770000152
MR555)由容纳在(未润湿的)不锈钢框架内的SiC模块(例如
Figure RE-GDA0002506112770000153
SiC)组成，通过该模块可以使用标准Swagelok配件连接进料管线和工作介质。当与工作介质(热流体或蒸汽)结合使用时，可使用集成式热交换器在模块内对过程流体进行加热或冷却，并以锯齿形或双锯齿形介孔结构进行反应，以实现以下目的：产生活塞流并具有高热交换能力。基本的IFR(例如
Figure RE-GDA0002506112770000154
MR555) 系统包括一个SiC模块(例如
Figure RE-GDA0002506112770000155
SiC)、混合器(“MRX”)，可进行A+B→P类型反应。模块数量的增加导致反应时间和/或系统产率的提高。添加淬灭Q/C模块可将反应类型扩展到A+B→P1+Q(或C)→P，并且封板提供两个温度区。在此，术语“A”、“B”和“C”代表离析物，“P”和“P1”代表产物，“Q”代表淬灭剂。
工业流反应器(“IFR”，例如
Figure RE-GDA0002506112770000161
MR555)的典型尺寸为：通道尺寸(mm)为4×4(“MRX”，混合器)和5×5(MRH-I/MRH-II；“MRH”表示停留模块)；模块尺寸(宽×高)为200mm×555mm；框架尺寸(宽×高)为322mm×811mm。工业流反应器(“IFR”，例如
Figure RE-GDA0002506112770000162
MR555)的典型通过量例如在约50l/h 至约400l/h的范围内。另外，取决于所使用的流体性质和工艺条件，工业流反应器(“IFR”，例如
Figure RE-GDA0002506112770000163
MR555) 的通过量例如也可以>400l/h。停留模块可以串联放置，以提供所需的反应量或产率。可以串联放置的模块数量取决于流体属性和目标流速。
工业流反应器(“IFR”，例如
Figure RE-GDA0002506112770000164
MR555)的典型操作或工艺条件例如为：温度范围为约-30℃至约 200℃；温差(工作-处理)<70℃；进料1至3；在约200℃的温度下，最大操作压力(工作流体)约5巴；在约≤200℃的温度下，最大操作压力(处理流体)约25巴。
以下实施例旨在进一步说明本发明而不限制其范围。
实施例
在以下实施例中，根据本发明和根据以下反应方案1，用具有高浓度单质氟(F2)的氟化气体直接氟化苯来制备氟苯。
Figure RE-GDA0002506112770000165
F2 concentrated：浓F2
代表性的示例性工艺在下文的实施例1至4中描述。
实施例1：
在逆流系统中合成氟苯
在由哈氏合金C4制成并在顶部具有设定为5巴的压力阀(以从电解槽排出一些HF和惰性气体如CF4)且总体积为10升(参见图1)的分批氟化逆流装置中，填充4.0kg(51.2mol，4.5升)苯并启动泵。为了冷却，使用水温为8℃的水冷却器。当苯的温度达到15℃时，以20mol F2气体/h的剂量打开具有浓F2的储器的进料阀。对于该试验，F2气体具有97％/h的浓度。一些吹扫气体与略微过量的F2一起离开设备。总共，在160分钟内将51.7mol(1.96kg)F2气体(来自电解池的97％浓度)通过来自Bronkhorst的质量流量控制器进料到回路反应混合物中。每小时后，用不锈钢圆筒(密封取样系统)非常小心地取出反应样品。为了分析和最终处理，用相同体积的水水解样品以洗涤形成的HF，用Na2SO4干燥有机相并注入Hewlett Packard气相色谱系统。160 分钟后取出的样品含有98％氟苯(表明定量转化)。在大气压下蒸馏氟苯用于最终纯化至99.7％纯度。
实施例2：
在微反应器系统中用高浓度F2气体合成氟苯
在微反应器装置系统中，如图2所示，包括来自Chemtrix的两个27ml微反应器，将来自F2生产电解的 3.01mol/h高浓度F2气体(通过Bronkhorst流量计)与3mol/h苯一起从储存储器(罐)中进料，将两个微反应器保持在约60℃的温度，并且将第二微反应器之后的压力阀设定为5巴。预期串联的第二微反应器仅延长停留时间并具有更好的反应温度和压力控制。将离开微反应器装置系统的包含所产生的氟苯的产物材料收集在不锈钢圆筒中。通过将包含所产生的氟苯的产物混合物进料到冰水中以除去副产物HF来进行后处理。相分离后，精馏得到纯度为99.9％(GC)的氟苯(气相色谱)，总产率为理论值的95％。
实施例3：
在微反应器系统中用稀释的F2气体合成氟苯
在微反应器装置系统中，如图2所示，包括来自Chemtrix的两个27ml微反应器，将来自不锈钢圆筒(在 Bronkhorst流量计上)的3.01mol/h F2气体(在80体积％N2中20体积％F2含量)与3mol/h苯一起进料到储存储器(罐)中，将两个微反应器再次保持在60℃和5巴的压力下。预期串联的第二微反应器仅延长停留时间并具有更好的反应温度和压力控制。将零星地或不稳定地离开微反应器(液相与气相混合)的包含所产生的氟苯的产物材料收集在不锈钢圆筒中。通过将包含所产生的氟苯的产物混合物进料到冰水中以除去副产物HF来进行后处理。相分离后，精馏得到纯度为99.9％(GC)％(GC)的氟苯(气相色谱)，对氟苯的选择性为95％，但转化率仅为30％。
实施例4
将F2气体(20体积％F2浓度)鼓泡到含有苯的塑料烧瓶中
在1.5小时内，向装有80ml苯(0.91mol)的塑料回流冷凝器的200ml塑料瓶中，在塑料深管上连续加入 1.0mol F2。将反应混合物通过冰水浴保持在7℃的温度。
经冰水水解处理后，转化率仅为19％，GC-MS(气相色谱-质谱)显示多氟化苯占52％以上，对氟苯的选择性转化率仅为45％。

Claims (10)

1.一种通过直接氟化用于制造氟化苯的工艺，其中所述工艺包括以下步骤：
a)提供液体介质，其包含苯或由苯组成作为起始化合物；(其中一个或多个氢原子能够通过卤化反应被取代)；
b)提供氟化气体，其包含单质氟(F2)或由单质氟(F2)组成，其中所述氟以至少实质上大于，特别是远远大于15体积％(vol.-％)，优选等于或大于20体积％(vol.-％)的高浓度存在在所述氟化气体中；
c)提供耐单质氟(F2)和氟化氢(HF)的反应器或反应器系统；
d)使b)的氟化气体在c)的反应器或反应器系统中通过a)的液体介质，所述液体介质包含苯或由苯组成作为起始化合物，并且由此使所述苯起始化合物与氟化气体a)的单质氟(F2)反应以在苯中用氟取代所述一个或多个氢原子中的至少一个，并且其中所述反应在约-30℃至约+100℃的温度和约1巴绝对压力至约10巴绝对压力下进行；
e)从c)的反应器或反应器系统取出在步骤d)中形成的氟化苯；
f)得到氟化苯，其中所述苯起始化合物的一个或多个氢原子中的至少一个被氟原子替代；优选获得单氟苯。
2.根据权利要求1所述的用于制造氟化苯的工艺，其中所述单质氟(F2)以至少25体积％，优选至少30体积％，更优选至少35体积％，甚至更优选至少45体积％的高浓度存在于b)的氟化气体中，各自基于氟化气体的总体积为100体积％。
3.根据权利要求2所述的用于制造氟化苯的工艺，其中所述单质氟(F2)以15-100体积％范围内，优选在20-100体积％范围内，更优选在25-100体积％范围内，还更优选30-100体积％范围内，甚至更优选35-100体积％范围内，还更优选45-100体积％范围内的高浓度存在于b)的氟化气体中，各自基于氟化气体的总体积为100体积％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于制造氟化苯的工艺，其中步骤d)中的反应在(封闭)柱式反应器中进行，其中a)的液体介质在回路中循环，所述液体介质包含苯或由苯组成作为起始化合物，同时将b)的所述氟化气体供入c)的所述柱式反应器，所述氟化气体包含高浓度的单质氟(F2)或由单质氟(F2)组成，并且在步骤d)中通过所述液体介质以与所述起始化合物苯反应；优选地，其中所述回路以1,500l/h至5,000l/h，更优选3,500l/h至4,500l/h的循环速度操作。
5.根据权利要求4所述的用于制造氟化苯的工艺，其中所述柱式反应器配备有以下中的至少一项：
(i)至少一个冷却器(系统)，至少一个储液器，其具入口和出口，并包含a)的所述液体介质，所述液体介质包含苯或由苯组成作为起始化合物；
(ii)泵，其用于泵送和循环a)的所述液体介质；
(iii)一个或多个(喷嘴)喷射器，优选其中所述一个或多个(喷嘴)喷射器设置在所述柱式反应器的顶部，用于将a)的循环介质喷射到所述柱式反应器中；
(iv)一个或多个进料口，其用于将b)的所述氟化气体引入所述柱式反应器，所述氟化气体包含高浓度的单质氟(F2)或由单质氟(F2)组成；
(v)任选一个或多个筛子，优选两个筛子，优选位于所述柱式反应器底部的一个或多个筛子；
(vi)和至少一个配备有压力阀的出气口，和至少一个用于在步骤e)中取出氟化苯的出口。
6.根据权利要求4和5中任一项所述的用于制造氟化苯的工艺，其中柱式反应器是填充床塔式反应器，优选填充有耐单质氟(F2)和氟化氢(HF)的填料的填充床塔式反应器，例如填充有Raschig填料和/或金属填料，更优选其中所述填充床塔式反应器是气体洗涤器系统(塔式)，其中填充有耐单质氟(F2)和氟化氢(HF)的填料，例如Raschig填料和/或金属填料。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的用于制造氟化苯的工艺，其中所述反应在a)的循环液体介质和供入到柱式反应器中的b)的氟化气体的逆流进行，所述循环液体介质包含苯或由苯组成作为起始化合物，并且所述b)的氟化气体包含高浓度的单质氟(F2)或由单质氟(F2)组成。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于制造氟化化合物的工艺，其中所述反应在至少一个作为连续工艺的步骤中进行，其中所述连续工艺在至少一个连续流反应器中进行，其中上部横向尺寸约≤5mm，或约≤4mm，
优选在至少一个微反应器中；
更优选地，其中在所述步骤中，至少(b2)氟化反应的步骤是在至少一个微反应器中在以下一个或多个条件下的连续工艺：
-流速：约10ml/h至约400l/h；
-温度：约30℃至约150℃；
-压力：约4巴至约50巴；
-停留时间：约1秒至约60分钟，优选约1分钟至约60分钟。
9.根据权利要求8所述的制备化合物的工艺，其中至少一个所述连续流反应器，优选至少一个所述微反应器，独立地是SiC连续流反应器，优选独立地是SiC微反应器。
10.一种氟化气体的用途，其中单质氟(F2)以实质上大于，特别是远远大于15体积％或特别是大于20体积％，尤其是等于远远高于25体积％，即至少25体积％，优选地等于远远高于35体积％或特别地大于45体积％的高浓度存在，用于在包含苯或由苯组成作为起始化合物(其中所述一个或多个氢原子能够通过卤化反应被取代)的液体介质中制造氟化苯；优选其中单质氟(F2)以15-100体积％的范围内，优选20-100体积％的范围内，更优选25-100体积％的范围内，还更优选在30-100体积％的范围内，甚至更优选在35-100体积％的范围内，还更优选在45-100体积％的范围内的高浓度存在于b)的氟化气体中，各自基于氟化气体的总体积为100体积％；其特征在于所述起始化合物是苯，并且所产生的氟化化合物是氟化苯(优选单氟苯)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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K.JAHNISCH等: "Direct fluorination of toluene using elemental fluorine in gas/liquid microreactors", 《JOURNAL OF FLUORINE CHEMISTRY》 *
L. CONTE等: "Liquid-phase fluorination of aromatic compounds by elemental fluorine", 《JOURNAL OF FLUORINE CHEMISTRY》 *

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