CN115838339A - 一种七氟异丁腈的制备方法及七氟异丁腈 - Google Patents
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Abstract
为克服现有制备七氟异丁腈反应温度高、存在安全风险的问题，本发明提供了一种七氟异丁腈的制备方法及七氟异丁腈；七氟异丁腈的制备方法，包括以下步骤：将全氟异丁酰胺、脱水剂和溶剂混合，导入反应器中，进行脱水反应，生成七氟异丁腈；所述脱水剂为无机盐，所述溶剂为全氟聚醚氢醚类化合物。本申请提供的七氟异丁腈制备方法，反应温度低，安全稳定，制备得到的七氟异丁腈杂质含量低，提纯成本低，脱水剂回收成本低、方法简单环保。
Description
技术领域
本发明属于有机化工技术领域，具体涉及一种七氟异丁腈的制备方法及七氟异丁腈。
背景技术
七氟异丁腈(C4F7N)作为一种新型环保的绝缘、灭弧气体，温室效应指数(GWP)仅2210，远低于六氟化硫(GWP＝23500)，可用于替代传统六氟化硫绝缘气体，极大减少大气温室效应带来的问题。七氟异丁腈已受到全球电气行业的广泛关注，并开始应用。它可以与CO2、N2、O2、空气中的一种或几种混合，充入中压或高压设备密封外壳中、固体介电层的电气部件中使用。七氟异丁腈用于中高压电力设备中，具备以下特性：环境特性友好、绝缘性能优异，灭弧性能优异，与开关内材料兼容性良好，低毒、无闪点符合健康和安全要求，可适应恶劣的低温环境。
目前，在众多报道的七氟异丁腈的合成路线中，最常见的路线是以酰胺为原料，在大量脱水剂存在下发生脱水反应，得到七氟异丁腈。中国专利CN114014782公开了一种胺化-脱水一锅法气相连续制备七氟异丁腈的方法，在催化剂存在下，在管式反应器中，与氨气或伯胺发生胺化-脱水一锅法气相连续反应得到七氟异丁腈，其中催化剂为氟化铝、氟化铁、氟化镁、氟化钙、氟化钡、氟化铬中的一种或数种。中国专利CN114057605公开了一种气相脱水制备腈的方法，在脱水催化剂存在下，在管式反应器中，酰胺发生气相脱水反应，得到腈。
以上专利内容虽然都能连续的脱水得到七氟异丁腈，但是都选择了昂贵、难环保处理的催化剂。反应后所得的七氟异丁腈，存在收率低，或七氟丙烷等难分离杂质多的缺点，同时采用干法气相脱水方法存在的高温条件对反应器的材质和密封条件都具有挑战性。
发明内容
针对现有制备七氟异丁腈反应温度高、存在安全风险的问题，本发明提供了一种七氟异丁腈的制备方法及七氟异丁腈。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
本发明提供了一种七氟异丁腈的制备方法，包括以下步骤：
将全氟异丁酰胺、脱水剂和溶剂混合，导入反应器中，进行脱水反应，生成七氟异丁腈；所述脱水剂为无机盐，所述溶剂为全氟聚醚氢醚类化合物。
优选的，还包括纯化，所述纯化步骤为脱水反应结束后使用气液分离器分离，然后使用干冰冷阱冷却、精馏得到纯化后的七氟异丁腈。
优选的，所述无机盐包括硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。
优选的，所述无机盐为碳酸钠。
优选的，所述无机盐的水分含量≤100ppm。
优选的，所述全氟聚醚氢醚类化合物包括结构式(Ⅰ)、结构式(Ⅱ)、结构式(Ⅲ)、结构式(Ⅳ)、结构式(Ⅴ)和结构式(Ⅵ)化合物中的一种或多种；
CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]nCHF-CF3结构式(Ⅰ)
其中，n＝1～3；
CF3O[CF(CF3)CF2O]mCHF-CF3结构式(Ⅱ)
其中，m＝1～3；
CF3CF2O[CF(CF3)CF2O]yCHF-CF3，结构式(Ⅲ)
其中，y＝1～3；
CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]aCF2CF3结构式(Ⅳ)
其中，a＝1～3；
CF3O[CF(CF3)CF2O]bCF2CF3结构式(Ⅴ)
其中，b＝1～3；
CF3CF2O[CF(CF3)CF2O]xCF2CF3，结构式(Ⅵ)
其中，x＝1～3。
所述全氟异丁酰胺和所述脱水剂的摩尔比为1：(1～1.8)。
优选的，所述全氟异丁酰胺和所述脱水剂的摩尔比为1:(1.2～1.5)
优选的，所述脱水反应的反应温度为100℃～160℃，脱水反应时间为0.5min～10min。
优选的，所述脱水反应的反应温度为130℃～150℃，脱水反应时间为1～3.5min。
另一方面，本申请提供一种七氟异丁腈，所述七氟异丁腈由上述所述的七氟异丁腈的制备方法制备得到。
有益效果
(1)本申请提供的七氟异丁腈的制备方法，采用无机盐为脱水剂，降低脱水反应温度，脱水体系处理只需加水分层处理，分层后的废水处理方法简单、环保；吸水的无机盐水合物可烘干后回收处理使用，进一步降低回收处理成本。
(2)采用全氟聚醚氢醚类化合物为溶剂，具有热稳定性，在脱水过程中不会发生变质，且能够与全氟异丁酰胺形成均相杂质；反应过程中溶剂吸收反应热量，降低反应温度，提高反应体系的安全性，适用于工业化生产。
(3)全氟聚醚氢醚类化合物溶剂不含有质子类杂质，反应中无七氟丙烷杂质的产生，制备得到的七氟异丁腈粗品纯度高，易于粗品分离纯化，降低生产成本。
(4)本申请提供的七氟异丁腈制备方法，反应温度低，安全稳定，制备得到的七氟异丁腈无七氟丙烷杂质，提纯成本低，脱水剂回收成本低、方法简单环保。
附图说明
图1是全氟异丁酰胺与脱水剂反应生成七氟异丁腈的反应方程式。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
反应方程式如图1所示，本发明实施例提供了一种七氟异丁腈的制备方法，包括以下步骤：
将全氟异丁酰胺、脱水剂和溶剂混合，导入反应器中，进行脱水反应，生成七氟异丁腈；所述脱水剂为无机盐，所述溶剂为全氟聚醚氢醚类化合物。
现有技术利用连续脱水方法制备七氟异丁腈，选择昂贵、难环保处理的催化剂，反应生成的七氟异丁腈杂质含量高，分离提纯难，且脱水反应温度高存在一定的安全风险。发明人经过大量研究发现，本申请也采用连续脱水的方法，提供一种七氟异丁腈的制备方法，使用无机盐作为脱水剂，将无机盐和全氟异丁酰胺与全氟聚醚氢醚类化合物混合，全氟聚醚氢醚类化合物作为溶剂，全氟聚醚氢醚类化合物具有热稳定性，在脱水过程中不会发生变质，溶剂吸收反应热量具有降低反应温度的作用，提高反应体系的安全稳定性；且反应过程中，全氟聚醚氢醚类化合物与全氟异丁酰胺会形成均相溶液，有利于提高反应体系的稳定性。本申请采用全氟聚醚氢醚类化合物为溶剂，溶剂中不含有质子类杂质，不会引起杂质七氟丙烷的产生，制备得到的七氟异丁腈粗品纯度高，易于分离纯化。采用无机盐为脱水剂，降低脱水反应温度，脱水体系处理只需加水分层处理，分层后的废水处理方法简单、环保；吸水的无机盐水合物可烘干后回收处理使用，进一步降低回收处理成本。
在一些实施例中，还包括纯化，所述纯化步骤为脱水反应结束后使用气液分离器分离，然后使用干冰冷阱冷却、精馏得到纯化后的七氟异丁腈。
提纯七氟异丁腈粗品具体步骤为：脱水反应结束后使用气液分离器分离，分离后气体使用干冰冷阱冷却，之后再进行精馏提纯，得到七氟异丁腈。
在一些实施例中，所述无机盐包括硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。
本申请采用无机盐作为脱水剂，具有脱水和降低脱水反应温度的作用。采用无机盐为脱水剂，脱水体系处理只需加水分层处理，分层后的废水处理方法简单、环保。反应吸水的无机盐水合物可烘干后回收处理使用，进一步降低回收处理成本和环保处理难度。
在一些优选的实施例中，所述无机盐为碳酸钠。
在一些实施例中，所述无机盐的水分含量≤100ppm。
本申请反应物无机盐是固态状态，在进入管式反应器之前，需要将固态的无机盐与固态的全氟异丁酰胺分散到溶剂中，有利于无机盐与全氟异丁酰胺充分接触。控制无机盐的水分含量≤100ppm，减少副反应，提高七氟异丁腈产品收率。
具体的，无机盐的水分含量可以是95ppm、90ppm、86ppm、82ppm、75ppm、70ppm、60ppm、50ppm、40ppm、20ppm、30ppm、10ppm、5ppm等，只要无机盐的水分含量≤100ppm即可。
在一些实施例中，所述全氟聚醚氢醚类化合物包括结构式(Ⅰ)、结构式(Ⅱ)、结构式(Ⅲ)化合物、结构式(Ⅳ)、结构式(Ⅴ)和结构式(Ⅵ)中的一种或多种；
CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]nCHF-CF3结构式(Ⅰ)
其中，n＝1～3；如n可以为1、2、3，只要n在1～3范围内即可。
CF3O[CF(CF3)CF2O]mCHF-CF3结构式(Ⅱ)
其中，m＝1～3；如m可以为1、2、3，只要m在1～3范围内即可。
CF3CF2O[CF(CF3)CF2O]yCHF-CF3，结构式(Ⅲ)
其中，y＝1～3；如y可以为1、2、3，只要y在1～3范围内即可。
CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]aCF2CF3结构式(Ⅳ)
其中，a＝1～3；如a可以为1、2、3，只要a在1～3范围内即可。
CF3O[CF(CF3)CF2O]bCF2CF3结构式(Ⅴ)
其中，b＝1～3；如b可以为1、2、3，只要b在1～3范围内即可。
CF3CF2O[CF(CF3)CF2O]xCF2CF3，结构式(Ⅵ)
其中，x＝1～3。如x可以为1、2、3，只要x在1～3范围内即可。
在一些实施例中，所述全氟异丁酰胺和所述脱水剂的摩尔比为1：(1～1.8)。
反应过程中，脱水剂无机盐的摩尔含量要高于全氟异丁酰胺的摩尔含量，有利于全氟异丁酰胺反应完全。具体的，全氟异丁酰胺和所述脱水剂的摩尔比可以为1:1、1:1.05、1：1.07、1:1.1、1:1.13、1:1.16、1:1.19、1:1.2、1：1.25、1:1.3、1:1.34、1:1.38、1:1.40、1:1.45、1:1.48、1:1.50、1:1.53、1:1.56、1:1.59、1:1.60、1:1.65、1:1.70、1:1.74、1:1.76、1:1.80等，只要全氟异丁酰胺和所述脱水剂的摩尔比在1：(1～1.8)范围内即可。
在一些优选的实施例中，所述全氟异丁酰胺和所述脱水剂的摩尔比为1:(1.2～1.5)。
在优选的全氟异丁酰胺和所述脱水剂的摩尔比为1:(1.2～1.5)范围内，且脱水剂的用量较少的条件下，可以在本申请的脱水反应温度条件下，使得全氟异丁酰胺能够反应完全，反应成本低，生成的七氟异丁腈的收率高。
在一些实施例中，所述脱水反应的反应温度为100℃～160℃，脱水反应时间为0.5min～10min。使用无机盐为脱水剂，降低脱水反应温度，同时反应过程中溶剂吸收反应热量，两者协同降低反应温度至100℃～160℃以内，有助于提高反应体系的安全稳定性。若脱水反应温度低于100℃，脱水反应速率会随着温度降低大幅度降低，甚至不反应。
具体的，脱水反应温度可以是100℃、105℃、110℃、114℃、115℃、118℃、120℃、124℃、125℃、128℃、130℃、135℃、137℃、140℃、143℃、146℃、150℃、153℃、155℃、158℃、160℃等，只要脱水反应温度在100℃～160℃范围内即可。脱水反应时间可以根据反应温度进行适当调整，只要反应时间在上述范围内即可。
在一些优选的实施例中，所述脱水反应的反应温度为130℃～150℃，脱水反应时间为1min～3.5min。
另一方面，本申请提供一种七氟异丁腈，又上述七氟异丁腈的制备方法制备得到。
以下通过实施例对本发明七氟异丁腈的制备方法进行进一步的说明。
实施例1
将180g全氟异丁酰胺(0.845mol)与120g硫酸钠(0.845mol)充分混合均匀后与全氟聚醚氢醚(CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]CHF-CF3)配置成1L浆料，一起泵入管式反应器，控制反应器内温度150℃，进行脱水反应，脱水温度是150℃，脱水停留管式反应器反应时间是1min，脱水反应后得到七氟异丁腈粗品。将脱水产物七氟异丁腈粗品进入气液分离器，气体分离后使用干冰冷阱冷却，接收得到132.5g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为96.82％，对其进行精馏提纯，得到125.8g含量七氟异丁腈正馏，收率76.3％，气相色谱测试纯度为99.92％。本实施例采用的脱水剂硫酸钠的含水量为80ppm。
实施例2
将180g全氟异丁酰胺(0.845mol)与90g碳酸钠(0.845mol)充分混合均匀后与全氟聚醚氢醚(CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]CHF-CF3)配置成1L浆料，一起泵入管式反应器，控制反应器内温度150℃，进行脱水反应，脱水温度是150℃，脱水停留管式反应器反应时间是1min，脱水反应后得到七氟异丁腈粗品。将脱水产物七氟异丁腈粗品进入气液分离器，气体分离后使用干冰冷阱冷却，接收得到150.2g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为99.85％，对其进行精馏提纯，得到141.8g含量七氟异丁腈正馏，收率86.1％，气相色谱测试纯度为99.98％。本实施例采用的脱水剂碳酸钠的含水量为60ppm。
实施例3
将180g全氟异丁酰胺(0.845mol)与148g硫酸钾(0.845mol)充分混合均匀后与全氟聚醚氢醚(CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]CHF-CF3)配置成浆料1L，一起泵入管式反应器，控制反应器内温度150℃，进行脱水反应，脱水温度是150℃，脱水停留管式反应器反应时间是1min，脱水反应后得到七氟异丁腈粗品。将脱水产物七氟异丁腈粗品进入气液分离器，气体分离后使用干冰冷阱冷却，接收得到128.2g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为97.22％，对其进行精馏提纯，得到121.8g含量七氟异丁腈正馏，收率73.9％，气相色谱测试纯度为99.91％。本实施例采用的脱水剂硫酸钾的含水量为80ppm。
实施例4
将180g全氟异丁酰胺(0.845mol)与117g碳酸钾(0.845mol)充分混合均匀后与全氟聚醚氢醚(CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]CHF-CF3)配置成1L浆料，一起泵入管式反应器，控制反应器内温度150℃，进行脱水反应，脱水温度是150℃，脱水停留管式反应器反应时间是1min，脱水反应后得到七氟异丁腈粗品。将脱水产物七氟异丁腈粗品进入气液分离器，气体分离后使用干冰冷阱冷却，接收得到133g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为98.5％，对其进行精馏提纯，得到126g含量七氟异丁腈正馏，收率76.8％，气相色谱测试纯度为99.95％。本实施例采用的脱水剂碳酸钾的含水量为60ppm。
实施例5
将180g全氟异丁酰胺(0.845mol)与90g碳酸钠(0.845mol)充分混合均匀后与全氟聚醚氢醚(CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]CHF-CF3)配置成1L浆料，一起泵入管式反应器，控制反应器内温度120℃，进行脱水反应，脱水温度是120℃，脱水停留管式反应器反应时间是1min，脱水反应后得到七氟异丁腈粗品。将脱水产物七氟异丁腈粗品进入气液分离器，气体分离后使用干冰冷阱冷却，接收得到116g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为98.96％，对其进行精馏提纯，得到106.7g含量七氟异丁腈正馏，收率64.7％，气相色谱测试纯度为99.92％。本实施例采用的脱水剂碳酸钠的含水量为60ppm。
实施例6
实施例6与实施例5的不同之处在于，脱水反应温度不同，实施例6的脱水反应温度为130℃。
实施例6接收得到128g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为98.6％，对其进行精馏提纯，得到121g含量七氟异丁腈正馏，收率73.5％，气相色谱测试纯度为99.95％。本实施例采用的脱水剂碳酸钾的含水量为60ppm。
实施例7
实施例7与实施例5的不同之处在于，脱水反应温度不同，实施例7的脱水反应温度为160℃。
实施例7接收得到150g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为99.88％，对其进行精馏提纯，得到142g含量七氟异丁腈正馏，收率86.2％，气相色谱测试纯度为99.98％。
实施例8
实施例8与实施例5的不同之处在于，脱水反应温度不同，实施例8的脱水反应温度为200℃。
实施例8接收得到148.9g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为99.86％，对其进行精馏提纯，得到139.7g含量七氟异丁腈正馏，收率84.8％，气相色谱测试纯度为99.98％。
实施例9
实施例9与实施例2的不同之处在于，全氟异丁酰胺与碳酸钠的摩尔比不同；实施例9加入180g全氟异丁酰胺(0.845mol)与112g碳酸钠(1.056mol)，其余与实施例2相同。
实施例9接收得到151.8g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为99.85％，对其进行精馏提纯，得到143.2g含量七氟异丁腈正馏，收率86.9％，气相色谱测试纯度为99.98％。
实施例10
实施例10与实施例2的不同之处在于，全氟异丁酰胺与碳酸钠的摩尔比不同；实施例10加入180g全氟异丁酰胺(0.845mol)与215.98g碳酸钠(1.521mol)，其余与实施例2相同。
实施例10接收得到149.8g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为99.85％，对其进行精馏提纯，得到140.3g含量七氟异丁腈正馏，收率85.1％，气相色谱测试纯度为99.98％。
实施例11
实施例11与实施例2的区别在于，使用的溶剂种类不同；实施例11使用的溶剂为CF3CF2O[CF(CF3)CF2O]2CHF-CF3。
实施例11接收得到149.7g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为99.89％，对其进行精馏提纯，得到140.8g含量七氟异丁腈正馏，收率85.4％，气相色谱测试纯度为99.98％。
实施例12
实施例12与实施例2的区别在于，使用的溶剂种类不同；实施例11使用的溶剂为CF3O[CF(CF3)CF2O]2CHF-CF3。
实施例12接收得到149.9g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为99.86％，对其进行精馏提纯，得到142.2g含量七氟异丁腈正馏，收率86.3％，气相色谱测试纯度为99.98％。
实施例13
实施例13与实施例12的区别在于，使用一次脱水反应后烘干的碳酸钠，其余与实施例12相同。
实施例13接收得到150.9g七氟异丁腈粗品。取样进行气相色谱分析其含量为99.83％，对其进行精馏提纯，得到141.5g含量七氟异丁腈正馏，收率85.8％，气相色谱测试纯度为99.98％。本实施例采用的脱水剂碳酸钠的含水量为80ppm。
对比例1
向管式反应器中加入5g5％催化剂CoCl/活性炭，反应器升温至350℃，向反应器中通入180g(0.845mol)七氟异丁酰胺，控制反应时间10h和反应压力0.1Mpa，反应物经冷却，分离得到七氟异丁腈粗品，对七氟异丁腈粗品进行提纯，得到七氟异丁腈酰胺的收率为65.0％。
对比例2
向管式反应器中加入119.99g(0.845mol)五氧化二磷作为脱水剂，反应器升温至300℃，向反应器中通入180g(0.845mol)七氟异丁酰胺，控制反应时间10h，反应物经冷却，分离得到七氟异丁腈粗品，对七氟异丁腈粗品进行提纯，得到七氟异丁腈的收率为89％。其中，七氟异丁腈粗品中的七氟丙烷杂质含量为0.025％。
实施例1与对比例1对比，对比例1的反应温度高，使用催化剂CoCl/活性炭回收处理成本高，实施例1采用无机盐为脱水剂，脱水温度低，产品收率高，无机盐易于回收处理，这说明加入无机盐作为脱水剂具有降低反应温度的作用；同时加入的全氟聚醚氢醚类化合物为溶剂吸收反应热量，也具有降低反应温度的作用。实施例1与对比例2对比，对比例2中的产品虽然收率高，但含有杂质七氟丙烷含量高，产品提纯成本高；实施例1中采用全氟聚醚氢醚类化合物为溶剂，无质子类杂质，反应过程中无七氟丙烷杂质产生，有利于后期提纯。实施例1-13和对比例1-2对比，本申请使用无机盐为脱水剂，采用全氟聚醚氢醚类化合物为溶剂，具有热稳定性，且与全氟异丁酰胺能够形成均相溶液，脱水过程中不变质，反应过程中溶剂吸收反应热量，降低反应温度在100℃～160℃以内，提高反应体系的安全性。实施例1-13中制备得到的七氟异丁腈无杂质七氟丙烷，易于粗品分离纯化，降低生产成本。采用无机盐为脱水剂，脱水体系处理只需加水分层处理，分层后的废水处理方法简单、环保；吸水的无机盐水合物可烘干后回收处理使用，进一步降低回收处理成本。
通过实施例1-4对比，脱水剂为碳酸钠时，制备得到的七氟异丁腈的纯度较高、收率高，取样进行气相色谱分析其含量高，无七氟丙烷杂质。实施例2、5、6、7、8对比得出，脱水反应温度在100～160℃，反应制备得到的七氟异丁腈，杂质含量低，收率高；尤其是脱水反应温度在130～150℃之间，脱水反应得到的七氟异丁腈收率更高。实施例2、9、10对比得出，全氟异丁酰胺与碳酸钠的摩尔比在1：(1.2～1.25)之间，制备得到的七氟异丁腈收率更高，纯度高。实施例2、11-12对比得出，只要满足本申请提供的全氟聚醚氢醚类化合物的溶剂，都可作为溶剂使得全氟异丁酰胺在脱水剂作用下进行脱水反应，同时吸收反应热量，降低反应温度的作用。实施例12与实施例13对比，实施例13中脱水剂水含量高，收率降低，猜测脱水剂的水含量高，副反应增加，降低产品收率，本申请限定脱水剂的含水量小于等于100ppm，提高产品的收率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种七氟异丁腈的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将全氟异丁酰胺、脱水剂和溶剂混合，导入反应器中，进行脱水反应，生成七氟异丁腈；所述脱水剂为无机盐，所述溶剂为全氟聚醚氢醚类化合物。
2.根据权利要求1所述的七氟异丁腈的制备方法，其特征在于，还包括纯化，所述纯化步骤为脱水反应结束后使用气液分离器分离，然后使用干冰冷阱冷却、精馏得到纯化后的七氟异丁腈。
3.根据权利要求1所述的七氟异丁腈的制备方法，其特征在于，所述无机盐包括硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的七氟异丁腈的制备方法，其特征在于，所述无机盐的水分含量≤100ppm。
5.根据权利要求1所述的七氟异丁腈的制备方法，其特征在于，所述全氟聚醚氢醚类化合物包括结构式(Ⅰ)、结构式(Ⅱ)、结构式(Ⅲ)、结构式(Ⅳ)、结构式(Ⅴ)和结构式(Ⅵ)化合物中的一种或多种；
CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]nCHF-CF3结构式(Ⅰ)
其中，n＝1～3；
CF3O[CF(CF3)CF2O]mCHF-CF3结构式(Ⅱ)
其中，m＝1～3；
CF3CF2O[CF(CF3)CF2O]yCHF-CF3，结构式(Ⅲ)
其中，y＝1～3；
CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]aCF2CF3结构式(Ⅳ)
其中，a＝1～3；
CF3O[CF(CF3)CF2O]bCF2CF3结构式(Ⅴ)
其中，b＝1～3；
CF3CF2O[CF(CF3)CF2O]xCF2CF3，结构式(Ⅵ)
其中，x＝1～3。
6.根据权利要求1所述的七氟异丁腈的制备方法，其特征在于，所述全氟异丁酰胺和所述脱水剂的摩尔比为1：(1～1.8)。
7.根据权利要求6所述的七氟异丁腈的制备方法，其特征在于，所述全氟异丁酰胺和所述脱水剂的摩尔比为1:(1.2～1.5)。
8.根据权利要求1所述的七氟异丁腈的制备方法，其特征在于，所述脱水反应的反应温度为100℃～160℃，脱水反应时间为0.5min～10min。
9.根据权利要求8所述的七氟异丁腈的制备方法，其特征在于，所述脱水反应的反应温度为130℃～150℃，脱水反应时间为1min～3.5min。
10.一种七氟异丁腈，其特征在于，所述七氟异丁腈由上述权利要求1-9任意一项所述的七氟异丁腈的制备方法制备得到。
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| CN108395382A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-14 | 黎明化工研究设计院有限责任公司 | 一种合成全氟异丁腈的方法 |
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| US20200102265A1 (en) * | 2017-05-24 | 2020-04-02 | State Grid Corporation Of China | Process and device for preparing environmentally-friendly insulating gas perfluoroalkylnitrile |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100185007A1 (en) * | 2007-06-25 | 2010-07-22 | Akiyoshi Yamauchi | Process for preparing fluoroamide and fluoronitrile |
| US20200102265A1 (en) * | 2017-05-24 | 2020-04-02 | State Grid Corporation Of China | Process and device for preparing environmentally-friendly insulating gas perfluoroalkylnitrile |
| CN109748814A (zh) * | 2017-11-07 | 2019-05-14 | 浙江蓝天环保高科技股份有限公司 | 一种全氟异丁腈及其中间体的制备方法 |
| CN108395382A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-14 | 黎明化工研究设计院有限责任公司 | 一种合成全氟异丁腈的方法 |
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