发明内容
该发明公开了一种精制四氟丙醇的方法,属于化工生产技术领域。对现有技术采用五步精馏提纯的工艺做出改进,仅使用4步精馏工艺既可以实现4N的纯度
一种精制四氟丙醇的方法,其操作步骤为:
1.一种精制四氟丙醇的方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将粗四氟丙醇输入第一精馏塔中,先在常压和塔顶温度为60~80℃条件下精馏,得到馏出液和塔釜液,进入第二精馏塔:馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(2)控制第二精馏塔塔顶温度为70~110℃,真空度为15~25KPa进行减压精馏,得到馏出液和塔釜液,利用四氟丙醇与少量其他组分的相对挥发度不同进行精馏,得到的馏出液为粗四氟丙醇,将其进入第三精馏塔,塔釜高沸液进入第一精馏塔进行回收利用。
(3)控制第三精馏塔塔顶温度为80~106℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,将馏出液用碱性物质调整PH值为7~10,将塔釜液输入第四精馏塔;馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(4)控制第四精馏塔塔顶温度为107~109℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,塔釜液为通式为H(CF2CF2)nCH20H(n≥3)的调聚醇,将其进入第一精馏塔进行回收利用;收集将馏出液输入吸附塔;吸附塔中添加改性分子筛,吸附后的液体即得到四氟丙醇产品。
进一步的:将步骤(1)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:将步骤(3)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:步骤(4)所述的碱性物质优选为甲醇钠或氢氧化钠。
进一步的:所述分子筛为碳分子筛、A型分子筛、X型分子筛、Y型分子筛、ZSM分子筛、SAPO分子筛、硅钛分子筛或活性炭。
进一步的:所述分子筛为碳分子筛、A型分子筛、X型分子筛、Y型分子筛、ZSM分子筛。
进一步的,所述分子筛为ZSM分子筛。
进一步的,所述的改性分子筛,其制备方法如下:
步骤1:按重量份,将41-60份改性分子筛和2-5份烯丙基三甲氧基硅烷混合,加入100~200份DMF,在85℃~93℃反应0.5~2h;之后加入10~15份水合肼及5~10份氢氧化钠,在在55℃~65℃反应0.5~1.5h,过滤,干燥,得到烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛。
步骤2:按重量份,加入200-300份的水,22-32份烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛,1-5份丙烯酸锌,0.2-0.8份烯丙基聚乙二醇,0.1-0.5份过硫酸钾到反应釜,通入氮气,60-70℃混合搅拌2-5小时,过滤,干燥,即可得到所述的一种改性分子筛。
进一步的;所述步骤1中,改性分子筛与所述塔釜液的用量比为1~3L:1kg;
进一步的;所述改性分子筛的高径比为5~7:1。
进一步的;所述改性分子筛的上柱流速为1~3bv/h。
反应机理为:
本发明用烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛,与丙烯酸锌,烯丙基聚乙二醇聚合生成改性分子筛,将分子链连接起来,可以使分子筛有效吸附低聚物H(CF2CF2)nCH20H(n≥3)的调聚醇,以及引发剂等杂质,得到高纯的四氟丙醇。
技术效果为:
针对现有技术采用五步精馏提纯的工艺做出改进,仅使用4步精馏工艺既可以实现4N的纯度,降低了设备投资,降低了能耗,有利于节能环保。
该方法处理工艺简单、成本低,处理时间短、高效环保、处理后能够获得纯度大于99.99%的四氟丙醇产品,满足了市场需求。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明:
实施例1
一种精制四氟丙醇的方法,其操作步骤为:
(1)将粗四氟丙醇输入第一精馏塔中,先在常压和塔顶温度为60℃条件下精馏,得到馏出液和塔釜液,进入第二精馏塔:馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(2)控制第二精馏塔塔顶温度为70℃,真空度为15kPa进行减压精馏,得到馏出液和塔釜液,利用四氟丙醇与少量其他组分的相对挥发度不同进行精馏,得到的馏出液为粗四氟丙醇,将其进入第三精馏塔,塔釜高沸液进入第一精馏塔进行回收利用。
(3)控制第三精馏塔塔顶温度为80℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,将馏出液用碱性物质调整PH值为7,将塔釜液输入第四精馏塔;馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(4)控制第四精馏塔塔顶温度为107℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,塔釜液为通式为H(CF2CF2)nCH20H(n≥3)的调聚醇,将其进入第一精馏塔进行回收利用;收集将馏出液输入吸附塔;吸附塔中添加改性分子筛,吸附后的液体即得到四氟丙醇产品。
进一步的,将步骤(1)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的,将步骤(3)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的,步骤(4)所述的碱性物质为甲醇钠。
进一步的,所述分子筛为ZSM分子筛。
进一步的,所述的改性分子筛,其制备方法如下:
步骤1:将41kg改性分子筛和2kg烯丙基三甲氧基硅烷混合,加入100kgDMF,在85℃反应2h;之后加入10kg水合肼及5kg氢氧化钠,在55℃反应1.0h,过滤,干燥,得到烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛。
步骤2:加入200kg的水,22kg烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛,1kg丙烯酸锌,0.2kg烯丙基聚乙二醇,0.1kg过硫酸钾到反应釜,通入氮气,65℃混合搅拌2小时,过滤,干燥,即可得到所述的一种改性分子筛。
进一步的;所述步骤1中,改性分子筛与所述塔釜液的用量比为1L:1kg;
进一步的;所述改性分子筛的高径比为5:1;
进一步的;所述改性分子筛的上柱流速为1bv/h;
实施例2
一种精制四氟丙醇的方法,其操作步骤为:
(1)将粗四氟丙醇输入第一精馏塔中,先在常压和塔顶温度为65℃条件下精馏,得到馏出液和塔釜液,进入第二精馏塔:馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(2)控制第二精馏塔塔顶温度为80℃,真空度为18kPa进行减压精馏,得到馏出液和塔釜液,利用四氟丙醇与少量其他组分的相对挥发度不同进行精馏,得到的馏出液为粗四氟丙醇,将其进入第三精馏塔,塔釜高沸液进入第一精馏塔进行回收利用。
(3)控制第三精馏塔塔顶温度为90℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,将馏出液用碱性物质调整PH值为8,将塔釜液输入第四精馏塔;馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(4)控制第四精馏塔塔顶温度为108℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,塔釜液为通式为H(CF2CF2)nCH20H(n≥3)的调聚醇,将其进入第一精馏塔进行回收利用;收集将馏出液输入吸附塔;吸附塔中添加改性分子筛,吸附后的液体即得到四氟丙醇产品。
进一步的:将步骤(1)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:将步骤(3)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:步骤(4)所述的碱性物质为甲醇钠。
进一步的,所述分子筛为ZSM分子筛。
进一步的,所述的改性分子筛,其制备方法如下:
步骤1:将46kg改性分子筛和3kg烯丙基三甲氧基硅烷混合,加入120kgDMF,在88℃反应1.5h;之后加入12kg水合肼及8kg氢氧化钠,在60℃反应1.0h,过滤,干燥,得到烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛。
步骤2:加入240kg的水,24kg烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛,2kg丙烯酸锌,0.4kg烯丙基聚乙二醇,0.2kg过硫酸钾到反应釜,通入氮气,65℃混合搅拌3小时,过滤,干燥,即可得到所述的一种改性分子筛。
进一步的;所述步骤1中,改性分子筛与所述塔釜液的用量比为1.5L:1kg。
进一步的;所述改性分子筛的高径比为5.5:1。
进一步的;所述改性分子筛的上柱流速为1.5bv/h。
实施例3
一种精制四氟丙醇的方法,其操作步骤为:
(1)将粗四氟丙醇输入第一精馏塔中,先在常压和塔顶温度为70℃条件下精馏,得到馏出液和塔釜液,进入第二精馏塔:馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(2)控制第二精馏塔塔顶温度为90℃,真空度为20kPa进行减压精馏,得到馏出液和塔釜液,利用四氟丙醇与少量其他组分的相对挥发度不同进行精馏,得到的馏出液为粗四氟丙醇,将其进入第三精馏塔,塔釜高沸液进入第一精馏塔进行回收利用。
(3)控制第三精馏塔塔顶温度为95℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,将馏出液用碱性物质调整PH值为9,将塔釜液输入第四精馏塔;馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(4)控制第四精馏塔塔顶温度为108℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,塔釜液为通式为H(CF2CF2)nCH20H(n≥3)的调聚醇,将其进入第一精馏塔进行回收利用;收集将馏出液输入吸附塔;吸附塔中添加改性分子筛,吸附后的液体即得到四氟丙醇产品。
进一步的:将步骤(1)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:将步骤(3)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:步骤(4)所述的碱性物质为甲醇钠。
进一步的,所述分子筛为ZSM分子筛。
进一步的,所述的改性分子筛,其制备方法如下:
步骤1:将54kg改性分子筛和4kg烯丙基三甲氧基硅烷混合,加入160kgDMF,在90℃反应2h;之后加入12kg水合肼及8kg氢氧化钠,在60℃反应1.5h,过滤,干燥,得到烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛。
步骤2:加入250kg的水,26kg烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛,3kg丙烯酸锌,0.5kg烯丙基聚乙二醇,0.3过硫酸钾到反应釜,通入氮气,65℃混合搅拌3小时,过滤,干燥,即可得到所述的一种改性分子筛。
进一步的;所述步骤1中,改性分子筛与所述塔釜液的用量比为2L:1kg。
进一步的;所述改性分子筛的高径比为6:1。
进一步的;所述改性分子筛的上柱流速为2bv/h。
实施例4
一种精制四氟丙醇的方法,其操作步骤为:
(1)将粗四氟丙醇输入第一精馏塔中,先在常压和塔顶温度为75℃条件下精馏,得到馏出液和塔釜液,进入第二精馏塔:馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(2)控制第二精馏塔塔顶温度为100℃,真空度为24kPa进行减压精馏,得到馏出液和塔釜液,利用四氟丙醇与少量其他组分的相对挥发度不同进行精馏,得到的馏出液为粗四氟丙醇,将其进入第三精馏塔,塔釜高沸液进入第一精馏塔进行回收利用。
(3)控制第三精馏塔塔顶温度为100℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,将馏出液用碱性物质调整PH值为9,将塔釜液输入第四精馏塔;馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(4)控制第四精馏塔塔顶温度为109℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,塔釜液为通式为H(CF2CF2)nCH20H(n≥3)的调聚醇,将其进入第一精馏塔进行回收利用;收集将馏出液输入吸附塔;吸附塔中添加改性分子筛,吸附后的液体即得到四氟丙醇产品。
进一步的:将步骤(1)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:将步骤(3)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:步骤(4)所述的碱性物质为氢氧化钠。
进一步的,所述分子筛为ZSM分子筛。
进一步的,所述的改性分子筛,其制备方法如下:
步骤1将56kg改性分子筛和4kg烯丙基三甲氧基硅烷混合,加入180kgDMF,在90℃反应2h;之后加入14kg水合肼及8kg氢氧化钠,在65℃反应1.5h,过滤,干燥,得到烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛。
步骤2:加入280kg的水,30kg烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛,4kg丙烯酸锌,0.6kg烯丙基聚乙二醇,0.4kg过硫酸钾到反应釜,通入氮气,70℃混合搅拌4小时,过滤,干燥,即可得到所述的一种改性分子筛。
进一步的;所述步骤1中,改性分子筛与所述塔釜液的用量比为2.5L:1kg。
进一步的;所述改性分子筛的高径比为7:1。
进一步的;所述改性分子筛的上柱流速为2.5bv/h。
实施例5
(1)将粗四氟丙醇输入第一精馏塔中,先在常压和塔顶温度为80℃条件下精馏,得到馏出液和塔釜液,进入第二精馏塔:馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(2)控制第二精馏塔塔顶温度为110℃,真空度为25kPa进行减压精馏,得到馏出液和塔釜液,利用四氟丙醇与少量其他组分的相对挥发度不同进行精馏,得到的馏出液为粗四氟丙醇,将其进入第三精馏塔,塔釜高沸液进入第一精馏塔进行回收利用。
(3)控制第三精馏塔塔顶温度为106℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,将馏出液用碱性物质调整PH值为10,将塔釜液输入第四精馏塔;馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(4)控制第四精馏塔塔顶温度为109℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,塔釜液为通式为H(CF2CF2)nCH20H(n≥3)的调聚醇,将其进入第一精馏塔进行回收利用;收集将馏出液输入吸附塔;吸附塔中添加改性分子筛,吸附后的液体即得到四氟丙醇产品。
进一步的:将步骤(1)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:将步骤(3)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:步骤(4)所述的碱性物质为氢氧化钠。
进一步的,所述分子筛为ZSM分子筛。
进一步的,所述的改性分子筛,其制备方法如下:
步骤1:将60kg改性分子筛和5kg烯丙基三甲氧基硅烷混合,加入200kgDMF,在93℃反应2h;之后加入15kg水合肼及10kg氢氧化钠,在65℃反应1.5h,过滤,干燥,得到烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛。
步骤2:加入300kg的水,32kg烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛,5kg丙烯酸锌,0.8kg烯丙基聚乙二醇,0.5kg过硫酸钾到反应釜,通入氮气,70℃混合搅拌5小时,过滤,干燥,即可得到所述的一种改性分子筛。
进一步的;所述步骤1中,改性分子筛与所述塔釜液的用量比为3L:1kg。
进一步的;所述改性分子筛的高径比为7:1。
进一步的;所述改性分子筛的上柱流速为3bv/h。
对照例6
一种精制四氟丙醇的方法,其操作步骤为:
(1)将粗四氟丙醇输入第一精馏塔中,先在常压和塔顶温度为60℃条件下精馏,得到馏出液和塔釜液,进入第二精馏塔:馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(2)控制第二精馏塔塔顶温度为70℃,真空度为15kPa进行减压精馏,得到馏出液和塔釜液,利用四氟丙醇与少量其他组分的相对挥发度不同进行精馏,得到的馏出液为粗四氟丙醇,将其进入第三精馏塔,塔釜高沸液进入第一精馏塔进行回收利用。
(3)控制第三精馏塔塔顶温度为80℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,将馏出液用碱性物质调整PH值为7,将塔釜液输入第四精馏塔;馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(4)控制第四精馏塔塔顶温度为107℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,塔釜液为通式为H(CF2CF2)nCH20H(n≥3)的调聚醇,将其进入第一精馏塔进行回收利用;收集将馏出液输入吸附塔;吸附塔中添加改性分子筛,吸附后的液体即得到四氟丙醇产品。
进一步的:将步骤(1)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:将步骤(3)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:步骤(4)所述的碱性物质为甲醇钠。
进一步的,所述分子筛为ZSM分子筛。
进一步的,所述的改性分子筛,其制备方法如下:
步骤1:将41kg改性分子筛和2kg烯丙基三甲氧基硅烷混合,加入100kgDMF,在85℃反应2;之后加入10kg水合肼,在55℃反应1.0h,过滤,干燥,得到烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛。
步骤2:加入200kg的水,22kg烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛,1kg丙烯酸锌,0.2kg烯丙基聚乙二醇,0.1kg过硫酸钾到反应釜,通入氮气,60℃混合搅拌4小时,过滤,干燥,即可得到所述的一种改性分子筛。
进一步的;所述步骤1中,改性分子筛与所述塔釜液的用量比为1L:1kg。
进一步的;所述改性分子筛的高径比为5:1。
进一步的;所述改性分子筛的上柱流速为1bv/h。
对照例7
一种精制四氟丙醇的方法,其操作步骤为:
(1)将粗四氟丙醇输入第一精馏塔中,先在常压和塔顶温度为70℃条件下精馏,得到馏出液和塔釜液,进入第二精馏塔:馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(2)控制第二精馏塔塔顶温度为90℃,真空度为20kPa进行减压精馏,得到馏出液和塔釜液,利用四氟丙醇与少量其他组分的相对挥发度不同进行精馏,得到的馏出液为粗四氟丙醇,将其进入第三精馏塔,塔釜高沸液进入第一精馏塔进行回收利用。
(3)控制第三精馏塔塔顶温度为96℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,将馏出液用碱性物质调整PH值为8,将塔釜液输入第四精馏塔;馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(4)控制第四精馏塔塔顶温度为108℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,塔釜液为通式为H(CF2CF2)nCH20H(n≥3)的调聚醇,将其进入第一精馏塔进行回收利用;收集将馏出液输入吸附塔;吸附塔中添加改性分子筛,吸附后的液体即得到四氟丙醇产品。
进一步的:将步骤(1)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:将步骤(3)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:步骤(4)所述的碱性物质为甲醇钠。
进一步的,所述分子筛为ZSM分子筛。
进一步的,所述的改性分子筛,其制备方法如下:
步骤1:将50kg改性分子筛和3kg烯丙基三甲氧基硅烷混合,加入150kgDMF,在90℃反应1.0h;之后加入12kg水合肼,在60℃反应1.0h,过滤,干燥,得到烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛。
步骤2:加入250kg的水,28kg烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛,3kg丙烯酸锌,0.5kg烯丙基聚乙二醇,0.3kg过硫酸钾到反应釜,通入氮气,65℃混合搅拌4小时,过滤,干燥,即可得到所述的一种改性分子筛。
进一步的;所述步骤1中,改性分子筛与所述塔釜液的用量比为2L:1kg。
进一步的;所述改性分子筛的高径比为6:1。
进一步的;所述改性分子筛的上柱流速为2bv/h。
对照例8
一种精制四氟丙醇的方法,其操作步骤为:
(1)将粗四氟丙醇输入第一精馏塔中,先在常压和塔顶温度为680℃条件下精馏,得到馏出液和塔釜液,进入第二精馏塔:馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(2)控制第二精馏塔塔顶温度为110℃,真空度为25kPa进行减压精馏,得到馏出液和塔釜液,利用四氟丙醇与少量其他组分的相对挥发度不同进行精馏,得到的馏出液为粗四氟丙醇,将其进入第三精馏塔,塔釜高沸液进入第一精馏塔进行回收利用。
(3)控制第三精馏塔塔顶温度为106℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,将馏出液用碱性物质调整PH值为10,将塔釜液输入第四精馏塔;馏出液为粗甲醇,将其精馏后作为合成四氟丙醇的原料循环利用。
(4)控制第四精馏塔塔顶温度为109℃,压力为常压进行精馏,得到馏出液和塔釜液,塔釜液为通式为H(CF2CF2)nCH20H(n≥3)的调聚醇,将其进入第一精馏塔进行回收利用;收集将馏出液输入吸附塔;吸附塔中添加改性分子筛,吸附后的液体即得到四氟丙醇产品。
进一步的:将步骤(1)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:将步骤(3)所述的馏出液精馏后循环利用。
进一步的:步骤(4)所述的碱性物质为氢氧化钠。
进一步的,所述分子筛为ZSM分子筛。
进一步的,所述的改性分子筛,其制备方法如下:
步骤1:将60kg改性分子筛和5kg烯丙基三甲氧基硅烷混合,加入200kgDMF,在93℃反应2h;之后加15kg水合肼及10kg氢氧化钠,在65℃反应1.5h,过滤,干燥,得到烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛。
步骤2:加入300kg的水,32kg烯丙基三甲氧基硅烷接枝的分子筛,5kg丙烯酸锌,0.8kg烯丙基聚乙二醇,0.5kg过硫酸钾到反应釜,通入氮气,70℃混合搅拌5小时,过滤,干燥,即可得到所述的一种改性分子筛。
进一步的;所述步骤1中,改性分子筛与所述塔釜液的用量比为3L:1kg。
进一步的;所述改性分子筛的高径比为7:1。
进一步的;所述改性分子筛的上柱流速为3bv/h。
所有上实施例制备精制四氟丙醇纯度如下表所示:
|
四氟丙醇纯度(%) |
实施例1 |
99.991% |
实施例2 |
99.995% |
实施例3 |
99.996% |
实施例4 |
99.994% |
实施例5 |
99.998% |
对照例6 |
97.989% |
对照例7 |
98.187% |
对照例8 |
98.567% |
由表中可以看出,以上实施例所得的四氟丙醇纯度均大于99.99%,优于比较例所得的四氟丙醇纯度。使用该方法仅使用4步精馏工艺既可以实现4N的纯度,降低了设备投资,降低了能耗,有利于节能环保。