RU2243961C1 - Method for preparing 1,1,1,2-tetrafluoroethane - Google Patents
Method for preparing 1,1,1,2-tetrafluoroethane Download PDFInfo
- Publication number
- RU2243961C1 RU2243961C1 RU2003125382/04A RU2003125382A RU2243961C1 RU 2243961 C1 RU2243961 C1 RU 2243961C1 RU 2003125382/04 A RU2003125382/04 A RU 2003125382/04A RU 2003125382 A RU2003125382 A RU 2003125382A RU 2243961 C1 RU2243961 C1 RU 2243961C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- tetrafluoroethane
- fluoride
- temperature
- gas
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химической технологии соединений фтора, а именно к способу получения 1,1,1,2-тетрафторэтана.The invention relates to the field of chemical technology of fluorine compounds, and in particular to a method for producing 1,1,1,2-tetrafluoroethane.
1,1,1,2-тетрафторэтан (Хладон 134а), обладающий нулевым потенциалом истощения озонового слоя (ODP=0), является одним из заменителей основного озоноопасного хладоагента дифтордихлорметана в кондиционерах и холодильных установках как наиболее близкий по физико-химическим и термодинамическим свойствам, а также находит применение в качестве пропеллента и вспенивателя для получения пенопластов. Кроме того, хладон 134а широко используется и в различных композициях хладоагентов.1,1,1,2-tetrafluoroethane (Freon 134a), which has zero ozone depletion potential (ODP = 0), is one of the substitutes for the main ozone-hazardous coolant difluorodichloromethane in air conditioners and refrigeration units as the closest in physicochemical and thermodynamic properties, and also finds application as a propellant and blowing agent for the production of foams. In addition, HFC 134a is widely used in various refrigerant compositions.
Одним из основных способов получения 1,1,1,2-тетрафторэтана является газофазное каталитическое гидрофторирование галогенсодержащих олефинов.One of the main methods for producing 1,1,1,2-tetrafluoroethane is gas phase catalytic hydrofluorination of halogen-containing olefins.
Известен промышленный двухстадийный "Способ получения 1,1,1,2-тетрафторэтана" (заявка ЕР №449614, С 07 С 19/08, опубл. 02.10.1991), включающий в себя взаимодействие трихлорэтилена и фтористого водорода в первой реакционной зоне и взаимодействие образовавшегося 1,1,1-трифторхлорэтана с фтористым водородом во второй реакционной зоне. Однако этот процесс сопровождается получением значительных количеств соляной кислоты, которая требует дальнейшей переработки или реализации, а также является достаточно сложным для промышленной реализации из-за необходимости организации больших рециркуляционных потоков и использования аппаратов большого объема вследствие низкого выхода на стадии фторирования 1,1,1-трифторхлорэтана, который определяется термодинамикой процесса.Known industrial two-stage "Method for producing 1,1,1,2-tetrafluoroethane" (application EP No. 449614, C 07 C 19/08, publ. 02.10.1991), including the interaction of trichlorethylene and hydrogen fluoride in the first reaction zone and the interaction formed 1,1,1-trifluorochloroethane with hydrogen fluoride in the second reaction zone. However, this process is accompanied by the receipt of significant quantities of hydrochloric acid, which requires further processing or sale, and is also quite difficult for industrial implementation because of the need to organize large recirculation flows and the use of large volume apparatuses due to the low yield at the fluorination stage 1,1,1- trifluorochloroethane, which is determined by the thermodynamics of the process.
Известен "Способ получения высокочистых частично фторированных этанов", соответствующих общей формуле СF3СНXY, где Х-Н или F, a Y - Н, F, Сl, Вr или I (заявка Германии №3009760, С 07 С 19/08, опубл. 24.09.1981), включающий в себя взаимодействие соответствующего олефина формулы СF2=CXY с фтористым водородом при температуре от 20 до 200°С в присутствии в качестве катализатора оксифторида хрома, обработанного фтористым водородом. При использовании в качестве исходных реагентов HF и C2HF3 при мольном соотношении 1,45:1 и температуре 124-143°С выход 1,1,1,2-тетрафторэтана составляет 97,6%. Однако 1,1,1,2-тетрафторэтан был получен с указанным выходом после пропускания 2,87 моль С2НF3 в течение 3 часов, т.е. при высоком среднем времени контакта (~28 сек). Кроме того, нежелательным является использование оксифторида хрома, т.к. в процессе его активации фтористым водородом происходит выделение воды, которое приводит к быстрой коррозии дорогостоящего оборудования.The known "Method for producing high-purity partially fluorinated ethanes" corresponding to the general formula CF 3 CHXY, where X-H or F, a Y - H, F, Cl, Br or I (German application No. 3009760, C 07 C 19/08, publ. 24.09.1981), which includes the interaction of the corresponding olefin of the formula CF 2 = CXY with hydrogen fluoride at a temperature of from 20 to 200 ° C in the presence of chromium oxyfluoride treated with hydrogen fluoride as a catalyst. When using HF and C 2 HF 3 as starting reagents at a molar ratio of 1.45: 1 and a temperature of 124-143 ° C, the yield of 1,1,1,2-tetrafluoroethane is 97.6%. However, 1,1,1,2-tetrafluoroethane was obtained in the indicated yield after passing 2.87 mol of C 2 HF 3 for 3 hours, i.e. with a high average contact time (~ 28 sec). In addition, the use of chromium oxyfluoride is undesirable, as in the process of its activation by hydrogen fluoride, water is released, which leads to rapid corrosion of expensive equipment.
Наиболее близким по технической сущности является заявка Великобритании №2004539, С 07 С 17/00, опубл. 04.04.1979 "Получение 1,1,1,2-тетрафторэтана в газовой фазе", включающая в себя взаимодействие трифторэтилена с фтористым водородом в газовой фазе при повышенной температуре в присутствии катализатора гидрофторирования. Синтез 1,1,1,2-тетрафторэтана осуществляют при мольном соотношении НF:С2НF3=(1-2):1, температуре 200-500°С и времени контакта 1-15 сек, предпочтительным катализатором является оксид хрома. Максимальный выход 1,1,1,2-тетрафторэтана, приведенный в этой заявке, составляет 97,8% при мольном соотношении исходных реагентов 1,43:1, температуре 350°С и времени контакта 14 сек. Однако активация оксида хрома в качестве катализатора, также как и оксифторида хрома, протекает с образованием большого количества воды, а высокая температура проведения процесса уменьшает продолжительность работы катализатора и способствует увеличению скорости побочных реакций, приводящих к уменьшению селективности процесса.The closest in technical essence is the application of the UK No. 20044539, C 07 C 17/00, publ. 04/04/1979 "Obtaining 1,1,1,2-tetrafluoroethane in the gas phase", which includes the interaction of trifluoroethylene with hydrogen fluoride in the gas phase at an elevated temperature in the presence of a hydrofluorination catalyst. The synthesis of 1,1,1,2-tetrafluoroethane is carried out at a molar ratio of HF: C 2 HF 3 = (1-2): 1, a temperature of 200-500 ° C and a contact time of 1-15 seconds, the preferred catalyst is chromium oxide. The maximum yield of 1,1,1,2-tetrafluoroethane given in this application is 97.8% with a molar ratio of the starting reagents of 1.43: 1, a temperature of 350 ° C and a contact time of 14 seconds. However, the activation of chromium oxide as a catalyst, as well as chromium oxyfluoride, proceeds with the formation of a large amount of water, and the high temperature of the process reduces the duration of the catalyst and contributes to an increase in the rate of side reactions leading to a decrease in the selectivity of the process.
Следовательно, для организации промышленного производства Хладона 134а с высоким выходом целевого продукта при низких рабочих температурах, позволяющих увеличить срок жизни катализатора при высокой селективности процесса, и небольшом времени контакта, способствующем увеличению производительности реактора, необходимо использовать более активный катализатор.Therefore, to organize the industrial production of Freon 134a with a high yield of the target product at low operating temperatures, which allows to increase the life of the catalyst with high selectivity of the process, and a short contact time, which contributes to an increase in reactor productivity, it is necessary to use a more active catalyst.
Известен хроммагнийфторидный катализатор, который применяется в различных процессах получения фторированных соединений методом газофазного гидрофторирования (патент РФ №2141467 C1, C 07 С 17/20, опубл. 20.11.1999, "Способ получения пентафторэтана"; патент РФ №2134680 C 1, C 07 С 17/087, опубл. 20.08.1999, "Способ получения 2-гидрогептафторпропана или смеси 2-гидрогептафторпропана с октафторпропаном").Known chrome-magnesium fluoride catalyst, which is used in various processes for producing fluorinated compounds by gas-phase hydrofluorination (RF patent No. 2141467 C1, C 07 C 17/20, publ. 11/20/1999, "Method for producing pentafluoroethane"; RF patent No. 2134680 C 1, C 07 From 17/087, published on 08.20.1999, "Method for the production of 2-hydroheptafluoropropane or a mixture of 2-hydroheptafluoropropane with octafluoropropane").
Однако исследование его активности в процессе гидрофторирования трифторэтилена и ориентировочный расчет теплового режима показали, что высокая каталитическая способность хроммагнийфторидного катализатора в указанном процессе приводит к высокой скорости реакции, протекающей с большим выделением тепла (~160 кДж/моль), и происходит разогрев катализатора до температур, при которых начинают протекать побочные реакции, уменьшающие выход 1,1,1,2-тетрафторэтана и селективность процесса с одновременным уменьшением срока жизни катализатора. Перегрева реактора можно избежать, используя хроммагнийфторидный катализатор с дисперсностью от 0,125 до 0,315 мм, фракционный состав которого был выбран таким образом, чтобы уменьшить влияние факторов, приводящих к неидеальному псевдоожижению.However, a study of its activity in the process of hydrofluorination of trifluoroethylene and an approximate calculation of the thermal regime showed that the high catalytic ability of the chromium magnesium fluoride catalyst in this process leads to a high reaction rate proceeding with a high heat release (~ 160 kJ / mol), and the catalyst is heated to temperatures in which side reactions begin to occur that reduce the yield of 1,1,1,2-tetrafluoroethane and the selectivity of the process while reducing the catalyst life. Overheating of the reactor can be avoided by using a chromium magnesium fluoride catalyst with a dispersion of 0.125 to 0.315 mm, the fractional composition of which was chosen in such a way as to reduce the influence of factors leading to non-ideal fluidization.
Задачей настоящего изобретения является усовершенствование способа получения 1,1,1,2-тетрафторэтана методом газофазного каталитического гидрофторирования трифторэтилена, обеспечивающее высокий выход целевого продукта и высокую селективность процесса.The objective of the present invention is to improve the method of producing 1,1,1,2-tetrafluoroethane by gas-phase catalytic hydrofluorination of trifluoroethylene, providing a high yield of the target product and high selectivity of the process.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что 1,1,1,2-тетрафторэтан получают методом газофазного гидрофторирования трифторэтилена при использовании хроммагнийфторидного катализатора, содержащего 8-24% масс. фторида трехвалентного хрома, равномерно распределенного во фториде магния, с дисперсностью от 0,125 до 0,315 мм, и процесс ведут при температуре 140-190°С и времени контакта не менее 4,5 сек.The essence of the present invention lies in the fact that 1,1,1,2-tetrafluoroethane is produced by gas-phase hydrofluorination of trifluoroethylene using a chromium magnesium fluoride catalyst containing 8-24% by weight. trivalent chromium fluoride uniformly distributed in magnesium fluoride, with a dispersion of from 0.125 to 0.315 mm, and the process is conducted at a temperature of 140-190 ° C and a contact time of at least 4.5 seconds.
Способ получения 1,1,1,2-тетрафторэтана осуществляется следующим образом.The method of obtaining 1,1,1,2-tetrafluoroethane is as follows.
Пример 1.Example 1
Опыт по гидрофторированию проводили в никелевом реакторе с псевдоожиженным слоем хроммагнийфторидного катализатора.The hydrofluorination experiment was carried out in a nickel fluidized bed reactor of chromium magnesium fluoride catalyst.
Объем реактора составлял 1 л, внутренний диаметр - 0,036 м. Реактор был снабжен электрообогревом, карманом для размещения термопары, позволяющей проводить замеры температуры по всей высоте реакционной зоны, и газораспределительным устройством с специально изготовленной набивкой из никелевой проволоки, обеспечивающей высокую степень однородности псевдоожиженного слоя. В реактор загружали хроммагнийфторидный катализатор, полученный по патенту РФ №2005539 (В 01 J 37/04, опубл. 15.01.1994) и измельченный таким образом, что состав частиц составлял от 0,125 до 0,315 мм.The volume of the reactor was 1 liter, the inner diameter was 0.036 m. The reactor was equipped with electric heating, a pocket for placing a thermocouple, which allows temperature measurements along the entire height of the reaction zone, and a gas distribution device with a specially made packing of nickel wire, which provides a high degree of uniformity of the fluidized bed. Chromium magnesium fluoride catalyst, obtained by RF patent No. 20055539 (B 01 J 37/04, publ. 15.01.1994) and crushed in such a way that the composition of the particles was from 0.125 to 0.315 mm, was loaded into the reactor.
Дозирование фтористого водорода и трифторэтилена осуществляли через никелевые капилляры непосредственно в змеевиковый испаритель с электрообогревом, установленный перед реактором. В испарителе смесь исходных компонентов подогревали до температуры синтеза и подавали в реактор. Из реактора реакционный газ пропускали через емкости, заполненные водой, раствором калиевой щелочи, осушитель с цеолитом NaA и конденсировали в ловушке, охлаждаемой сухим льдом, или собирали в газометр.Dosing of hydrogen fluoride and trifluoroethylene was carried out directly through nickel capillaries into an electric coil heater installed in front of the reactor. In the evaporator, the mixture of the starting components was heated to the synthesis temperature and fed to the reactor. From the reactor, the reaction gas was passed through containers filled with water, potassium alkali solution, a desiccant with NaA zeolite and condensed in a trap cooled with dry ice, or collected in a gas meter.
Анализ органической части продуктов синтеза проводили газохроматографическим методом, а также фракционированием с последующим исследованием фракций методами ИКС и хромато-масс-спектрометрии.The analysis of the organic part of the synthesis products was carried out by the gas chromatographic method, as well as by fractionation, followed by the study of fractions by IR and chromatography-mass spectrometry.
При мольном соотношении НГ:С2НF3=1,3:1, температуре 140°С и времени контакта 11,1 сек выход 1,1,1,2-тетрафторэтана составил 97,9% с селективностью 99,9%.At a molar ratio of NG: C 2 HF 3 = 1.3: 1, a temperature of 140 ° C and a contact time of 11.1 sec, the yield of 1,1,1,2-tetrafluoroethane was 97.9% with a selectivity of 99.9%.
Примеры 2-5.Examples 2-5.
Опыты проводили на установке, описанной в примере 1.The experiments were carried out on the setup described in example 1.
Результаты экспериментов суммированы в таблице 1.The experimental results are summarized in table 1.
ммFractional composition of the catalyst,
mm
Для сравнения протекания процесса гидрофторирования трифторэтилена на хроммагнийфторидном катализаторе, применяемом в промышленности, с хроммагнийфторидным катализатором с дисперсностью, указанной выше, были проведены опыты, описанные в Примерах 6 и 7, при условиях, аналогичных приведенным в таблице 1.To compare the process of hydrofluorination of trifluoroethylene on a chromium magnesium fluoride catalyst used in industry with a chromium magnesium fluoride catalyst with the dispersion indicated above, the experiments described in Examples 6 and 7 were carried out under conditions similar to those shown in table 1.
Примеры 6,7.Examples 6.7.
Опыты проводили на установке, описанной в примере 1, в никелевом реакторе с неподвижным слоем катализатора объемом 0,25 л. В реактор загружали хроммагнийфторидный катализатор в виде гранул диаметром 5-6 мм и высотой 6-7 мм.The experiments were carried out on the setup described in example 1 in a nickel reactor with a fixed catalyst bed of 0.25 L. Chromium magnesium fluoride catalyst was loaded into the reactor in the form of granules with a diameter of 5-6 mm and a height of 6-7 mm.
Результаты экспериментов приведены в таблице 2.The experimental results are shown in table 2.
Из результатов экспериментов 6 и 7, видно, что при использовании хроммагнийфторидного катализатора с указанным размером частиц не удается удержать температуру в низком диапазоне, что приводит к увеличению образования побочных продуктов.From the results of experiments 6 and 7, it is seen that when using a chromium magnesium fluoride catalyst with the indicated particle size, it is not possible to keep the temperature in a low range, which leads to an increase in the formation of by-products.
Таким образом, дисперсность катализатора является важным фактором, улучшающим характеристики процесса, и высокого выхода Хладона 134а с высокой селективностью (до 99,9%) можно достигнуть при низких температурах и временах контакта.Thus, the dispersion of the catalyst is an important factor improving the characteristics of the process, and a high yield of Freon 134a with high selectivity (up to 99.9%) can be achieved at low temperatures and contact times.
Предлагаемый способ получения 1,1,1,2-тетрафторэтана обеспечивает высокий выход целевого продукта в процессе газофазного каталитического гидрофторирования трифторэтилена в присутствии хроммагнийфторидного катализатора с селективностью до 99,9%.The proposed method for producing 1,1,1,2-tetrafluoroethane provides a high yield of the target product in the process of gas-phase catalytic hydrofluorination of trifluoroethylene in the presence of chromium magnesium fluoride catalyst with a selectivity of up to 99.9%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003125382/04A RU2243961C1 (en) | 2003-08-18 | 2003-08-18 | Method for preparing 1,1,1,2-tetrafluoroethane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003125382/04A RU2243961C1 (en) | 2003-08-18 | 2003-08-18 | Method for preparing 1,1,1,2-tetrafluoroethane |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2243961C1 true RU2243961C1 (en) | 2005-01-10 |
RU2003125382A RU2003125382A (en) | 2005-02-10 |
Family
ID=34881888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003125382/04A RU2243961C1 (en) | 2003-08-18 | 2003-08-18 | Method for preparing 1,1,1,2-tetrafluoroethane |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2243961C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110407661A (en) * | 2018-04-28 | 2019-11-05 | 浙江蓝天环保高科技股份有限公司 | The method for transformation of by-product trifluoro-ethylene in a kind of chlorotrifluoroethylene production process |
-
2003
- 2003-08-18 RU RU2003125382/04A patent/RU2243961C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110407661A (en) * | 2018-04-28 | 2019-11-05 | 浙江蓝天环保高科技股份有限公司 | The method for transformation of by-product trifluoro-ethylene in a kind of chlorotrifluoroethylene production process |
CN110407661B (en) * | 2018-04-28 | 2022-07-08 | 浙江蓝天环保高科技股份有限公司 | Method for converting by-product trifluoroethylene in production process of chlorotrifluoroethylene |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003125382A (en) | 2005-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1943203B1 (en) | Method for producing fluorinated organic compounds | |
KR101879787B1 (en) | Process for Producing 2,3,3,3-Tetrafluoropropene | |
JP6082765B2 (en) | Isomerization of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene | |
US7674939B2 (en) | Method for producing fluorinated organic compounds | |
JP5710103B2 (en) | Method for producing fluorinated organic compound | |
EP1879841B1 (en) | Method for producing fluorinated organic compounds | |
EP2203402B1 (en) | Processes for synthesis of fluorinated olefins | |
EP2099733B1 (en) | Process for the synthesis and separation of hydrofluoroolefins | |
KR101902807B1 (en) | Synthesis of 1,1,3-trichloro-1-propene | |
GB2313118A (en) | Synthesis of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and 1,1,1,3,3-pentafluoropropane | |
CA2901895A1 (en) | Process for the production of chlorinated propanes | |
US11155507B2 (en) | Method for producing reaction gas containing (E)-1,2-difluoroethylene | |
WO2013077189A1 (en) | Method for producing trans-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene | |
JP5513513B2 (en) | Conversion of hydrofluorochloropropane to fluoropropene. | |
RU2243961C1 (en) | Method for preparing 1,1,1,2-tetrafluoroethane | |
KR20220029699A (en) | Compositions and methods for the synthesis of 2,3-dichloro-1,1,1,2-tetrafluoropropane and 2,3,3,3-tetrafluoropropene | |
ES2688622T3 (en) | Catalytic fluorination in gas phase from 1230x to 1234f |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140819 |