CN1450204A - 全氟三丁胺的工业化制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全氟三丁胺的工业化制备方法，用三丁胺(C4H9)3N与无水氟化氢HF通过电解，使氟化氢电解，在阴极产生氟自由基，将三丁胺氟化从而获得全氟三丁胺(C4F9)3N，其化学反应方程式为：(C4H9)3N+27HF→(C4F9)3N+27H2↑其制备过程包括如下几个步骤：氟化氢电解脱水；三丁胺的电解氟化；提取全氟三丁胺粗油；下一周期反应的维持；清洗；精密蒸馏等六个步骤，便能得到全氟三丁胺成品，本发明所用的电解槽包括槽体、冷凝管、阳极、槽盖，槽体由外层、隔热层和内层组成，冷凝管设置内层与隔热层之间，并与内层接触，阳极固定在槽盖上，内层为负极，本方法总的反应时间为6天，全氟三丁胺的收率达到41％，单槽月产量为1吨以上，已具备了工业化生产的条件。

Description

全氟三丁胺的工业化制备方法
技术领域：
本发明涉及全氟三丁胺的一种工业化制备方法。
背景技术：
全氟三丁胺的化学分子式为：(C4F9)3N，是无色无臭的透明液体，不燃烧，热稳定性好、对各种化学品具有高度稳定性，还具有良好的润滑性和介电性，无毒、无腐蚀性，其沸程为：165～185℃；比重(25℃)：1.86～1.89；击穿电压：＞17kV/mm；水中溶解度：≤15ppm；主要用于仪器、仪表的抗腐蚀隔离传动液、介电绝缘液、化学反应的稳定剂、稀释剂、导热冷却却剂、抗氧化润滑剂、氟碳乳剂人工血、电子元器件的检漏液等。
目前，该产品只能在试验室进行小试，还没有研究出适合工业化生产要求的制备工艺。
发明内容：
本发明的目的是提供一种全氟三丁胺的工业化制备方法。
本发明所述全氟三丁胺的工业化制备方法是采用西蒙斯化学氟化法，即用三丁胺(C4H9)3N与无水氟化氢HF通过电解，使氟化氢电解，在阴极产生氟自由基，将三丁胺氟化从而获得全氟三丁胺(C4F9)3N，其化学反应方程式为： 其制备过程包括如下几个步骤：(一)、氟化氢电解脱水：
将氟化氢用氮气压入电解槽中，通过制冷系统使电解槽的温度控制在-1℃～5℃之间，通过整流器给电解槽通以直流电，其电压为5～7V，电流为0～2500A，调整电解槽的输入电压，将电压控制在：5.0～5.5V之间，此时，氟化氢开始电解脱水，其反应式为：
     电解时向电解槽内通入氮气，以去除脱水时产生的氟化氧，当氟化氢中所含的水分逐渐减少之后，电流值开始下降，电压值升高，当电流降低到125A时，脱水结束。(二)、三丁胺的电解氟化：
氟化氢经脱水后，中止电解，将三丁胺缓缓放入电解槽中，使三丁胺与氟化氢之间的摩尔比控制在1∶27～1∶30之间，调整电解槽的温度、电压和电流，温度设定在-1℃～0℃之间；电压设定为5.0～6.0V，电流设定为2000～2500A，在此条件下三丁胺与氟化氢电解氟化，其反应式为：
生成的全氟三丁胺(C4F9)3N不溶于氟化氢HF，由于其比重＞1.5，生成后便沉降于电解槽底部。在电解过程中，电流将逐渐下降，而电压则逐渐上升，当电流降至150A，电压升至6.5V时表明，三丁胺的浓度已降到不足以维持电解的时候，反应到达终点。(三)、提取全氟三丁胺粗油：
将电解液充分静置后，从电解槽底部放出沉积下来的全氟三丁胺粗油，用水冲洗，以倾析法倒掉上层的水。(四)、下一周期反应的维持：
向电解母液中加入三丁胺，并补加氟化氢至规定液位，将三丁胺与氟化氢的摩尔数比控制在1∶27～1∶30之间，以维持下一周期的反应。(五)、清洗：
将得到的全氟三丁胺粗油，用强碱溶液进行碱洗，然后水洗。(六)、精密蒸馏：
将清洗过的全氟三丁胺粗油用反应釜进行精细蒸馏，蒸馏温度为100～120℃，用分子筛对蒸馏物进行过滤和干燥，最后得到全氟三丁胺成品。
本发明所用的电解槽包括槽体、冷凝管、阳极、槽盖，槽体由外层、隔热层和内层组成，内层为碳素钢板，隔热层设置在内层和外层之间，冷凝管设置槽体内层与隔热层之间，并与槽体内层接触，阳极均匀地设置在槽盖的反面，阳极为高纯度的镍管，槽体内层与整流器的负极相连，阳极与整流器的正极相连，冷凝管与制冷系统相连接。
附图说明：
图1为本发明的一种工艺流程图；
图2为本发明中所述电解槽的结构示意图；
图中：1-槽体；2-冷凝管；3-阳极；4-槽盖；11-外层；12-隔热层；13-内层；
具体实施方式：
下面结合附图说明本发明的实施方式：
本发明所述全氟三丁胺的工业化制备方法的工艺流程如附图1所示，其中电解槽的主要控制参数为：电极间的电压：5.0～7.0V；电解电流：0～2500A；电解温度：-1～5℃；冷凝器的冷凝面积为10平方米；整流器的整流规格为3000A；制冷机组的规格为LG12.5，在本发明中包括如下几个步骤：(一)、氟化氢电解脱水：
将氟化氢用氮气压入电解槽中，通过制冷系统使电解槽的温度控制在-1～5℃之间，通过整流器给电解槽通以直流电，其电压为5～7V，电流为0～2500A，调整电解槽的输入电压，将电压控制在：5.2V之间，此时，氟化氢HF开始电解脱水，其反应式为： ，电解时向电解槽内通入氮气，以去除脱水时产生的氟化氧，当氟化氢中所含的水分逐渐减少之后，电流值开始下降，电压值升高，当电流降低到125A时，脱水结束。(二)、三丁胺的电解氟化：
氟化氢经脱水后中止电解，将三丁胺缓缓放入电解槽中，使三丁胺与氟化氢的摩尔数之比为1∶28，通过调整整流器和制冷系统，控制电解槽的温度、电压和电流，温度设定在0℃；电压设定为5.5V，电流设定为2000A，在此条件下电解，反应式为： 生成的全氟三丁胺(C4F9)3N不溶于氟化氢HF，也不溶于水，生成的全氟三丁胺(C4F9)3N便沉降于电解槽底部。在电解过程中，电流将逐步下降，电压逐渐上升，当电流降至150A，电压升至6.5V时表明，三丁胺浓度已降到不足以维持电解，反应到达终点。(三)、提取全氟三丁胺粗油：
将电解液充分静置2小时以上后，从电解槽底部放出全氟三丁胺的粗油，用水冲洗，以倾析法倒掉上层的水。(四)、下一周期反应的维持：
向电解母液中加入三丁胺，并补加氟化氢至规定液位，确保三丁胺与氟化氢的摩尔数之比为1∶28，以维持下一周期的反应。(五)、清洗：
将得到的全氟三丁胺粗油，用KOH(含量＞92％)强碱溶液进行碱洗，然后水洗2遍即可。(六)、精密蒸馏：
将清洗过的全氟三丁胺粗油用反应釜进行精细蒸馏，蒸馏温度为110℃，用分子筛对蒸馏物进行过滤和干燥，最后得到全氟三丁胺成品。
本发明所用的电解槽包括槽体1、冷凝管2、阳极3、槽盖4，槽体1由外层11、隔热层12和内层13组成，内层13为碳素钢板，隔热层12设置在内层13和外层11之间，冷凝管2设置槽体内层13与隔热层12之间，并与槽体内层13接触，阳极3均匀地设置在槽盖4的反面，阳极3为高纯度的镍管，槽体内层13与整流器的负极相连，阳极4与整流器的正极相连，冷凝管2与制冷系统相连接。
按上述工艺方法其总的制备时间为6天(144小时)，全氟三丁胺的收率达到41％，与理论收率相比只相差10％，单槽月产量为1吨以上，已具备了工业化生产的条件。而试验室中的小试时间为10天(240小时)，全氟三丁胺收率仅为22％。

Claims (1)

1、一种全氟三丁胺的工业化制备方法，其特征是：用三丁胺(C4H9)3N与无水氟化氢HF通过电解，使氟化氢电解，在阴极产生氟自由基，将三丁胺氟化从而获得全氟三丁胺(C4F9)3N，其化学反应方程式为：
其制备过程包括如下几个步骤：(一)、氟化氢电解脱水：
将氟化氢用氮气压入电解槽中，通过制冷系统使电解槽的温度控制在-1～5℃之间，通过整流器给电解槽通以直流电，其电压为5～7V，电流为0～2500A，调整电解槽的输入电压，将电压控制在：5.0～5.5V之间，此时，氟化氢开始电解脱水，其反应式为： 电解时向电解槽内通入氮气，以去除脱水时产生的氟化氧，当氟化氢中所含的水分逐渐减少之后，电流值开始下降，电压值升高，当电流降低到125A时，脱水结束；(二)、三丁胺的电解氟化：
氟化氢经脱水后中止电解，将三丁胺缓缓放入电解槽中，使三丁胺与氟化氢的摩尔数之比控制在1∶27～1∶30之间，调整电解槽的温度、电压和电流，温度设定在-1～0℃之间；电压设定为5.0～6.0V，电流设定为2000～2500A，在此条件下三丁胺与氟化氢电解氟化，其反应式为： 生成的全氟三丁胺(C4F9)3N不溶于氟化氢HF，生成后便沉降于电解槽底部，在电解过程中，电流将逐渐下降，而电压则逐渐上升，当电流降至150A，电压升至6.5V时反应到达终点；(三)、提取全氟三丁胺粗油：
将电解液充分静置后，从电解槽底部放出沉积下来的全氟三丁胺粗油，用水冲洗，以倾析法倒掉上层的水；(四)、下一周期反应的维持：
向电解母液中加入三丁胺和氟化氢至规定液位，三丁胺与氟化氢的摩尔数之比为1∶27～1∶30之间，以维持下一周期的反应；(五)、清洗：
将得到的全氟三丁胺粗油，用强碱溶液进行碱洗，然后水洗；(六)、精密蒸馏：
将清洗过的全氟三丁胺粗油用反应釜进行蒸馏，蒸馏温度为100～120℃，蒸馏物用分子筛进行过滤和干燥，最后得到全氟三丁胺成品；
本发明所用的电解槽包括槽体(1)、冷凝管(2)、阳极(3)、槽盖(4)，槽体由外层(11)、隔热层(12)和内层(13)组成，内层(13)为碳素钢板，隔热层(12)设置在内层(13)和外层(12)之间，冷凝管(2)设置槽体内层(13)与隔热层(12)之间，并与槽体内层(13)接触，阳极(3)均匀地设置在槽盖(4)的反面，阳极(3)的材质为高纯度的镍，槽体内层(13)与整流器的负极相连，阳极(3)与整流器的正极相连，冷凝管(2)与制冷系统相连接。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106637283A (zh) * 2016-11-22 2017-05-10 浙江巨圣氟化学有限公司 一种全氟甲基环己烷的制备方法
CN107604378A (zh) * 2017-10-19 2018-01-19 浙江巨圣氟化学有限公司 一种全氟已烷的制备方法
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CN113200868A (zh) * 2021-05-21 2021-08-03 江西国化实业有限公司 一种全氟三丁胺生产制备用工艺

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