RU2446139C2 - Способ и реактор фторирования - Google Patents
Способ и реактор фторирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2446139C2 RU2446139C2 RU2008131767/04A RU2008131767A RU2446139C2 RU 2446139 C2 RU2446139 C2 RU 2446139C2 RU 2008131767/04 A RU2008131767/04 A RU 2008131767/04A RU 2008131767 A RU2008131767 A RU 2008131767A RU 2446139 C2 RU2446139 C2 RU 2446139C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluoride
- reactor
- composition
- organic compound
- fluorination
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
- C07C17/013—Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of halogens
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
- B01J8/025—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical in a cylindrical shaped bed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B39/00—Halogenation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
- C07C17/07—Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of hydrogen halides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
- C07C17/093—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
- C07C17/10—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of hydrogen atoms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
- B01J2208/00752—Feeding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
- B01J2208/00761—Discharging
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00946—Features relating to the reactants or products
- B01J2208/00955—Sampling of the particulate material, the reactants or the products
- B01J2208/00973—Products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00002—Chemical plants
- B01J2219/00027—Process aspects
- B01J2219/00038—Processes in parallel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00191—Control algorithm
- B01J2219/00193—Sensing a parameter
- B01J2219/00195—Sensing a parameter of the reaction system
- B01J2219/00202—Sensing a parameter of the reaction system at the reactor outlet
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00191—Control algorithm
- B01J2219/00211—Control algorithm comparing a sensed parameter with a pre-set value
- B01J2219/00213—Fixed parameter value
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00191—Control algorithm
- B01J2219/00222—Control algorithm taking actions
- B01J2219/00227—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions
- B01J2219/00229—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions of the reaction system
- B01J2219/00231—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions of the reaction system at the reactor inlet
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/582—Recycling of unreacted starting or intermediate materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
Изобретение относится к усовершенствованному способу фторирования, в котором осуществляют контактирование потока фторируемого органического соединения с потоком элементного фтора с образованием HF или другого водородсодержащего соединения в качестве побочного продукта, где потоки исходных реагентов попадают в реакционную зону реактора фторирования, которая заполнена стехиометрическим избытком фторид-адсорбирующей композиции по отношению к мольным количествам фторируемого органического соединения и элементного фтора. Изобретение также относится к реактору фторирования для осуществления способа фторирования, включающему зону реакции, вход для подачи фторируемого органического соединения в указанную зону реакции, вход для подачи элементного фтора в указанную зону реакции и выход для удаления фторированного продукта реакции, причем зона реакции заполнена фторид-адсорбирующей композицией для адсорбции HF, образующегося в качестве побочного продукта реакции между органическим соединением и элементным фтором. В результате количество HF или другого побочного водородсодержащего продукта уменьшается или он не образуется. 2 н. 18 з.п. ф-лы, 3 пр., 6 ил.
Description
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к усовершенствованиям реакций фторирования с использованием элементного фтора, в которых в качестве побочного продукта образуется HF. В частности настоящее изобретение относится к реакциям фторирования, в которых реагенты контактируют между собой в присутствии композиции, поглощающей HF, так что образующийся HF удаляется из реакционной системы, что препятствует образованию других нежелательных водородсодержащих побочных продуктов. Настоящее изобретение также относится к усовершенствованным реакторам фторирования с реакционными зонами, заполненными композициями, поглощающими HF.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Реакции элементного фтора (F2) со многими веществами, особенно органическими, могут быть экзотермическими, и обычно термодинамически предпочтительным продуктом реакции является CF4. Для регулирования таких реакций были предложены различные конструкции реакторов для того, чтобы предотвратить высокий выход CF4 при фторировании. Например, в патенте США 4377715 описано применение реакторов из пористых трубок для регулирования контактов фтора с органическими веществами. В патенте США 5675046 описано применение системы с двумя зонами реакции для получения перфторуглеводородов. Такие реакторы сконструированы для регулирования реакции. Обычно все они предназначены для минимизации образования термодинамически выгодного CF4.
На фигуре 1 показано рассчитанное термодинамическое равновесие как функции температуры для реакции C2HF5+F2=C2F5+HF с начальным составом один моль C2HF5 и один моль F2. На фигуре 1 показано, что для всех практических целей термодинамика предсказывает, что при составе один моль C2HF5 на один моль F2 реакция протекает количественно с образованием практически 1 моля C2F6 и 1 моля HF. На фигуре 1 показано, что количество непрореагировавших F2 и C2HF5 в интервале температур примерно 0-500°С будет меньше примерно 10-10 мюль.
Термодинамические расчеты очень полезны для того, чтобы выяснить, пойдет ли данная реакция и каким будет максимальный выход. Однако в лаборатории не всегда удается достичь прогнозируемых результатов. Одна из причин этого заключается в том, что термодинамика не отвечает на вопрос, как долго реакция будет доходить до равновесия. Другая причина состоит в том, что если не брать в расчет устойчивое соединение, то можно получить ошибочные результаты.
Например, если C2HF5 и F2 вводят в реакцию в лабораторных условиях, то в качестве побочных продуктов образуются некоторые количества CF4 и CH3F. На фигуре 3 показано рассчитанное термодинамическое равновесие как функция температуры для реакции C2HF5+F2=C2F6+HF+CF4+CHF3 с начальным составом один моль C2HF5 и один моль F2. На фигуре 3 показано, что в изученном температурном интервале CF4 является термодинамически выгодным продуктом, но его количество должно уменьшаться при повышении температуры. CF4 доминирует среди продуктов из-за его чрезвычайно высокой стабильности. Тот факт, что реакция C2HF5 с F2 приводит к значительным количествам C2F6 в отличие от данных рассчитанного термодинамического равновесия, свидетельствует о том, что здесь играют роль кинетические факторы и реакция в лабораторных условиях не достигает термодинамического равновесия.
Для поглощения HF издавна используют фториды металлов. Например Froning, et al., Industr. Eng. Chem., 39(3), 275 (1947) описывают использование таблеток фторида натрия для отделения HF от фтора. В статье показано, что давление паров HF над NaHF2 возрастает при повышении температуры вплоть до примерно 278°С, когда давление паров HF становится равным 1 атм. Поэтому при температурах выше 278°С смесь фторид натрия/дифторид неэффективна для удаления HF из газового потока. Фторид натрия также использовали для поглощения HF в отходящем потоке из реактора до анализа, чтобы упростить отбор продукта и последующий анализ, как описано в патенте США 4377715.
В патенте США 4859747 описано применение фторида натрия в прямом фторировании твердых и жидких простых эфиров, что позволяет использовать более жесткие условия фторирования (более высокие концентрации фтора и более высокие скорости подачи фтора). В этом патенте раскрыто, что фторид натрия поглощает HF и препятствует взаимодействию HF с кислородными связями простого эфира. Это является особенностью данного применения простых эфиров, и в указанном патенте обсуждается использование стехиометрических количеств фторида натрия, проведение реакции в периодическом режиме и важность сохранения исходного вещества до удаления из реактора до тех пор, пока фторирование не закончено. Однако применение фторидов металлов для регулирования распределения продуктов реакции, определяемого термодинамикой, неизвестно.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Было обнаружено, что заполнение реактора фторирования фторидным адсорбентом типа фторида натрия повышает выход в реакциях, где возможно образование побочных водородсодержащих продуктов. Удаление HF из реакции препятствует реакции HF с фторируемыми соединениями и образованию нежелательных водородсодержащих побочных продуктов.
Поэтому согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается реакция фторирования, в которой фторируемое органическое соединение приводят в контакт с элементным фтором и при этом образуется в качестве побочного продукта HF, причем элементный фтор приводят в контакт с органическим соединением в присутствии фторид-адсорбирующей композиции для того, чтобы количество HF или другого побочного водородсодержащего продукта уменьшалось или он совсем удалялся. Согласно одному варианту этого аспекта изобретения органическое соединение является фторуглеводородом.
Другой вариант этого аспекта изобретения представляет собой реакцию, в которой фторид-адсорбирующая композиция содержит одно или несколько соединений, выбранных из галогенидов щелочных металлов и галогенидов щелочноземельных металлов и фторид-адсорбирующих полимеров. В предпочтительном варианте фторид-адсорбирующая композиция содержит фторид натрия.
Реакцию фторирования согласно данному изобретению осуществляют путем заполнения зоны реакции в реакторе фторирования фторид-адсорбирующей композицией. Поэтому согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается реактор фторирования, имеющий зону реакции, вход для подачи фторируемого органического соединения, вход для подачи элементного фтора в зону реакции для реакции фторирования органического соединения и выход для удаления фторированного продукта реакции, причем зона реакции содержит фторид-адсорбирующую композицию для удаления HF, образовавшегося в качестве побочного продукта реакции между органическим соединением и элементным фтором.
Согласно одному варианту этого аспекта изобретения реактор представляет собой парофазный реактор, а фторид-адсорбирующая композиция представляет собой твердое вещество. Согласно другому варианту этого аспекта изобретения предлагаются средства для обновления фторид-адсорбирующей композиции. Согласно предпочтительному варианту данного изобретения средства обновления включают устройства для нагрева фторид-адсорбирующей композиции с целью десорбции HF и вход для подачи потока инертного газа для того, чтобы отводить десорбированный HF из реактора через выход.
Указанные выше и другие объекты, особенности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из подробного описания рассмотренных ниже предпочтительных вариантов в сочетании с сопровождающими рисунками.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
Фигура 1 показывает рассчитанное термодинамическое равновесие как функцию температуры для реакции C2HF5+F2=C2F6+HF для исходного состава один моль C2HF5 на один моль F2;
Фигура 2 показывает рассчитанное термодинамическое равновесие как функцию температуры для реакции C2HF5+F2=C2F6+HF+NaHF2 для исходного состава один мюль C2HF5, один моль F2 и моль NaHF2;
Фигура 3 показывает рассчитанное термодинамическое равновесие как функцию температуры для реакции C2HF5+F2=C2F6+HF+CF4+CHF3 для исходного состава один моль C2HF5 и один моль F2;
На фигуре 4 показано, как добавленный фторид натрия изменяет равновесие реакции, приведенной на фигуре 3;
На фигуре 5 показано, как изменяется равновесие реакции с фигуры 4 при изменении количества NaF при 100°С; и
На фигуре 6 показан реактор фторирования согласно одному варианту настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фигуре 4 показано, как добавка фторида натрия изменяет равновесие реакции из фигуры 3:
1C2HF5+1F2+30NaF⇒C2F6+HF+CF4+CHF3+NaHF2
Например, при 100°С (без NaF) образуется менее 0.05 кмоль C2F6, в то время как в аналогичных условиях при начальной концентрации 30 кмоль NaF образуется примерно 0.3 кмоль C2F6. На фигуре 5 показано, как изменяется равновесная композиция в той же реакции при изменении количества NaF при 100°С, и показано, что выше примерно 280°С фигуры 3 и 4 не различаются между собой, т.е. соотношение NaF/NaHF2 не влияет на равновесие. При удалении HF из парового потока вероятность образования водородсодержащих побочных продуктов меньше. Это четко следует из различия между фигурами 4 и 3 при температурах ниже примерно 280°С.
Этот факт имеет практические значение для фторирования в паровой и жидкой фазах и может быть использован по-разному. Зона или зоны реакции в реакторе фторирования заполнены стехиометрическим избытком фторид-адсорбирующей композиции по отношению к мольным количествам фторируемого органического соединения и используемого элементного фтора. Стехиометрический избыток может частично или полностью заполнить каждую зону реакции. Твердофазная композиция с адсорбентом должна иметь такой размер частиц, чтобы получить максимальную величину поверхности для контакта с реакционной смесью без заметного замедления потока реагентов и продуктов реакции через каждую зону реакции. Предпочтительным является максимальное практическое количество композиции с адсорбентом, т.к. при этом уменьшится частота, с которой композицию с адсорбентом надо заменять и/или регенерировать. Специалист в данной области сможет легко определить указанные параметры без трудоемкого экспериментирования.
Можно использовать один реактор. Если будет обнаружено увеличение содержания HF или другого водородсодержащего побочного продукта, подачу реагентов можно прекратить и, например, когда композиция с адсорбентом содержит фторид натрия, смесь фторида натрия/дифторида натрия можно заменить или регенерировать. Или можно использовать параллельно два или несколько реакторов, так что при обнаружении увеличения количества HF или другого побочного водородсодержащего продукта подачу реагентов переключают на другой реактор со свежим фторидом натрия, в то время как отработанную смесь фторида натрия/дифторида натрия в первом реакторе регенерируют.
Средства детектирования включают устройства для отбора образца, связанные с выходом из реактора, такие как сплиттер, который, в свою очередь, связан со средствами разделения, такими как газовый хроматограф, который, в свою очередь, связан со средствами идентификации выделенных фракций, обычно спектрофотометром, таким как масс-спектрометр или инфракрасный спектрофотометр. Предпочтительно количественно определять количества каждой фракции с помощью средств разделения. В зависимости от точного химического состава необходимость в разделении веществ на фракции может и не возникнуть. Например, некоторые смеси можно прямо анализировать методом ИК-спектроскопии. Кроме того, разные реакции могут потребовать разных методов анализа. В некоторых случаях может быть достаточно только ГХ или ИК, а в других случаях может потребоваться ГХ-МС. Специалист в данной области может легко установить это без лишнего экспериментирования. Реактор или реакторы могут также включать устройства для разделения и возврата непрореагировавших количеств органического соединения и элементного фтора соответственно на входы в реактор.
Возможны другие конструкции реактора, в которых часть композиции с адсорбентом, таким как фторид натрия/дифторид натрия, периодически или непрерывно удаляют и заменяют свежим адсорбентом. Полное обновление адсорбента, такого как фторид натрия или дифторид натрия, проводят нагреванием смеси до примерно 280°С или выше и предпочтительно до примерно 280-300°С в токе инертного газа для десобрции HF, который вытесняется инертным газом при обновлении NaF. Хотя предпочтительным является полное обновление при 280-300°С, можно проводить частичное обновление при более низкой температуре. Помимо фторида натрия можно использовать другие поглотители на основе твердых фторидов, примеры которых включают галогениды щелочных металлов, галогениды щелочноземельных металлов и т.п.
Органические соединения, которые можно фторировать по способу настоящего изобретения, включают углеводороды и галоидуглеводороды, содержащие одинаковые или разные атомы галогенов, которые выбирают из фтора, хлора, брома и иода. Предлагаемый способ рассмотрен на примере фторуглеводородов. Органические соединения могут быть алифатическими или ароматическими. Алифатические органические соединения могут быть насыщенными или ненасыщенными и прямоцепными или разветвленными. Алифатические и ароматические соединения могут содержать один или несколько заместителей, отличных от галогенов, которые инертны к элементному фтору в условиях реакции фторирования, или их выбирают для взаимодействия с элементным фтором с образованием целевого продукта реакции.
Реактор фторирования согласно настоящему изобретению показан на фигуре 6. Реактор 10 включает зону реакции 12, заполненную частицами 14 композиции с фторидным адсорбентом. В данном варианте - это фторид натрия. Соответственно через вводы первого и второго реагентов 16 и 18 в зону реакции 12 из резервуаров хранения 20 и 22 по линиям 24 и 26 подают элементый фтор и фторируемое органическое соединение. Продукт или продукты реакции затем выходят через выход 28 в сборник 30 после первого прохода через скруббер для удаления нежелательных веществ, таких как избыток F2 (не показан). Сборник 30, приведенный в этом варианте, представляет собой охлаждаемый баллон.
Хотя приведенная концепция является фундаментальной, возможны вариации. Например, сырье можно предварительно подогревать. Или сырье можно предварительно смешивать. Или F2 можно вводить во многих точках для поддержания локальной концентрации F2 на низком уровне. Эти и другие возможности, описанные для реакторов фторирования предшествующего уровня техники, можно использовать и в описанных здесь реакторах с адсорбцией HF.
Сплиттер 31 на выходе 28 позволяет отобрать образцы продуктов, которые затем направляют по линии 32 в газовый хроматограф 34, где образцы количественно фракционируют. Каждую фракцию затем направляют по линии 36 в инфракрасный спектрометр 38, где ее идентифицируют. Наряду с указанным инфракрасным спектрометром или вместо него, как описано выше, можно использовать и другие способы детектирования. После определения побочных водородсодержащих продуктов принимают решение, следует ли заменить и/или регенерировать композицию с адсорбентом.
Полученные продукты реакции можно разделить традиционными способами выделения нужного продукта, повторного использования непрорегировавших исходных веществ и отвода нежелательных побочных продуктов. Выделение компонентов продуктов реакции хорошо известно специалистам в данной области.
Таким образом, настоящее изобретение предлагает способ эффективного фторирования органических соединений. Следующие неограничивающие примеры иллюстрируют некоторые аспекты изобретения. Все части и проценты являются массовыми, если не указано иное, и все температуры приведены в градусах Цельсия.
ПРИМЕР 1
Фтор, разбавленный азотом (примерно 18% F2 в N2) подали на дно трубчатого реактора 24"×2" через пористый фильтр, впаянный в трубку. C2HF5 подали примерно на 2 дюйма выше места подачи фтора в соотношении C2HF5/F2, равном примерно 1:1. Температура в зоне реакции была 230°С. Газообразный сырой продукт пропустили последовательно через 10% водный раствор КОН, 10% водный раствор KI, скрубберы с безводным оксидом алюминия и безводным сульфатом кальция и затем сконденсировали в охлаждаемом баллоне. По данным газохроматографического анализа собранного продукта конверсия C2HF5 была равна 90%, селективность образования C2F6 составила 98% и селективность по CF4 примерно 1.5%.
ПРИМЕР 2
Реактор из примера 1 заполнили на 1/8 дюйма таблетками дифторида натрия, нагрели до примерно 300°С и переключили на азот, который пропускали до тех пор, пока в отходящем потоке не перестал обнаруживаться HF. Затем реактор охладили до 230°С и повторили пример 1. Количество CF4 заметно уменьшилось.
ПРИМЕР 3
После того, как таблетки дифторида натрия в примере 2 насытили HF, потоки F2 и органики остановили, температуру повысили до 300°С и реактор переключили на азот, который пропускали до тех пор, пока в отходящем потоке не перестал обнаруживаться HF. Затем реактор охладили до 230°С и повторили пример 1. Получили практически такие же результаты, как в примере 2.
Приведенные примеры и описание предпочтительных вариантов следует рассматривать как иллюстрации, а не ограничение настоящего изобретения, определенного в формуле. Очевидно, что возможны различные вариации и комбинации приведенных выше особенностей, не отклоняющиеся от настоящего изобретения в объеме формулы.
Claims (20)
1. Способ фторирования, в котором осуществляют контактирование потока фторируемого органического соединения с потоком элементного фтора с образованием HF или другого водородосодержащего соединения в качестве побочного продукта, отличающийся тем, что потоки исходных реагентов попадают в реакционную зону реактора фторирования, которая заполнена стехиометрическим избытком фторид-адсорбирующей композиции по отношению к мольным количествам фторируемого органического соединения и элементного фтора.
2. Способ по п.1, в котором органическое соединение содержит атомы углерода, фтора и водорода.
3. Способ по п.1, в котором фторид-адсорбирующая композиция содержит соединение, выбранное из группы, состоящей из галогенидов щелочных металлов и галогенидов щелочноземельных металлов.
4. Способ по п.3, в котором фторид-адсорбирующая композиция содержит фторид натрия.
5. Способ по п.1, включающий дополнительно стадию обновления указанной фторид-адсорбирующей композиции после того, как указанная композиция адсорбировала HF.
6. Способ по п.5, который проводят непрерывно, и указанная стадия обновления включает непрерывную замену фторид-адсорбирующей композиции на фторид-адсорбирующую композицию, практически не содержащую HF.
7. Способ по п.1, включающий дополнительно стадию обновления указанной фторид-адсорбирующей композиции после указанной стадии контактирования путем нагревания ее до температуры, при которой десорбируется HF.
8. Способ по п.7, в котором указанная стадия нагревания включает нагревание указанной фторид-адсорбирующей композиции в токе инертного газа для удаления десорбированного HF.
9. Способ по п.1, в котором указанные органические соединения и указанный элементный фтор вводят в реакцию в паровой фазе, а указанная фторид-адсорбирующая композиция представляет собой твердое вещество.
10. Способ по п.1, в котором органическое соединение является жидкостью, элементный фтор находится в паровой фазе, и фторид-адсорбирующая композиция представляет собой твердое или жидкое вещество.
11. Способ по п.1, который дополнительно включает стадию детектирования количества HF или другого побочного водородсодержащего продукта, образующегося при реакции, и стадию обновления фторид-адсорбирующей композиции при обнаружении увеличения количества указанного побочного продукта.
12. Способ по п.5, в котором фторид-адсорбирующую композицию помещают в первый реактор, в который подают органическое соединение и элементный фтор, а стадия обновления включает переключение подачи органического соединения и элементного фтора из первого реактора во второй реактор, в котором находится фторид-адсорбирующая композиция, практически не содержащая HF.
13. Реактор фторирования для осуществления способа по п.1, включающий зону реакции, вход для подачи фторируемого органического соединения в указанную зону реакции, вход для подачи элементного фтора в указанную зону реакции и выход для удаления фторированного продукта реакции, причем зона реакции заполнена фторид-адсорбирующей композицией для адсорбции HF, образующегося в качестве побочного продукта реакции между органическим соединением и элементным фтором.
14. Реактор фторирования по п.13, который является парофазным реактором, а фторид-адсорбирующая композиция представляет собой твердое вещество.
15. Реактор фторирования по п.13, который дополнительно включает средства детектирования HF или другого водородсодержащего побочного продукта на выходе продукта реакции.
16. Реактор фторирования по п.13, включающий устройства для обновления фторид-адсорбирующей композиции.
17. Реактор фторирования по п.16, в котором устройства для обновления катализатора включают устройство для прекращения подачи органического соединения, устройство для прекращения подачи элементного фтора, устройство для нагрева фторид-адсорбирующей композиции для десорбции HF, вход для подачи потока инертного газа и выход для направления указанного потока из реактора таким образом, чтобы удалить из него десорбированный HF.
18. Реактор фторирования по п.16, в котором указанный реактор является первым, а указанные устройства для обновления фторид-адсорбирующей композиции включают:
(a) подвод органического соединения и подвод элементного фтора, связанные с соответствующими входами в указанный первый реактор;
(b) второй реактор фторирования, включающий зону реакции с фторид-адсорбирующей композицией, практически не содержащей HF, и соответствующие входы для подачи фторируемого органического соединения и элементного фтора в зону реакции; и
(с) устройства для переключения подачи органического соединения и подачи элементного фтора от соответствующих входов в указанный первый реактор к соответствующим входам во второй реактор.
(a) подвод органического соединения и подвод элементного фтора, связанные с соответствующими входами в указанный первый реактор;
(b) второй реактор фторирования, включающий зону реакции с фторид-адсорбирующей композицией, практически не содержащей HF, и соответствующие входы для подачи фторируемого органического соединения и элементного фтора в зону реакции; и
(с) устройства для переключения подачи органического соединения и подачи элементного фтора от соответствующих входов в указанный первый реактор к соответствующим входам во второй реактор.
19. Реактор фторирования по п.13, в котором фторид-адсорбирующая композиция включает соединение, выбранное из группы, состоящей из галогенидов щелочных металлов и галогенидов щелочноземельных металлов.
20. Реактор фторирования по п.19, в котором фторид-адсорбирующая композиция содержит фторид натрия.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US11/326,379 | 2006-01-04 | ||
US11/326,379 US7247759B1 (en) | 2006-01-04 | 2006-01-04 | Fluorination reactor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008131767A RU2008131767A (ru) | 2010-02-10 |
RU2446139C2 true RU2446139C2 (ru) | 2012-03-27 |
Family
ID=38224624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008131767/04A RU2446139C2 (ru) | 2006-01-04 | 2007-01-03 | Способ и реактор фторирования |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7247759B1 (ru) |
EP (1) | EP1968921A2 (ru) |
JP (2) | JP2009522366A (ru) |
KR (1) | KR101352471B1 (ru) |
CN (1) | CN101365669B (ru) |
RU (1) | RU2446139C2 (ru) |
WO (1) | WO2007089386A2 (ru) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150093316A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Honeywell International, Inc. | Purification of pf5 |
JP7203045B2 (ja) * | 2017-12-12 | 2023-01-12 | 昭和電工株式会社 | 含フッ素有機化合物の製造方法 |
CN108940129A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-07 | 山东重山光电材料股份有限公司 | 一种多级利用氟化剂生产氟化碳材料的系统及生产方法 |
WO2021031431A1 (en) * | 2019-08-22 | 2021-02-25 | Fujian Yongjing Technology Co., Ltd | Process for preparing fluorobenzene by direct fluorination |
CN113289557B (zh) * | 2021-06-16 | 2023-05-09 | 武汉松石科技股份有限公司 | 一种有机物氟化气液反应系统 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4859747A (en) * | 1985-11-08 | 1989-08-22 | Exfluor Research Corporation | Perfluorination of ethers in the presence of hydrogen fluoride scavengers |
RU2073692C1 (ru) * | 1983-12-26 | 1997-02-20 | Дайкин Индастриз Лтд. | Способ получения галогенсодержащего простого полиэфира |
DE10159940B4 (de) * | 2001-12-06 | 2007-02-08 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Fluorierung von Formteilen aus Kunststoff mit einem fluorhaltigen Gasgemisch |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4377715A (en) * | 1979-12-26 | 1983-03-22 | Allied Corporation | Production of perfluoropropane |
DE3009760A1 (de) * | 1980-03-14 | 1981-09-24 | Hoechst Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur herstellung von hochreinen teilfluorierten aethanen |
JPS59204146A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-19 | Central Glass Co Ltd | 含フツ素有機化合物の精製法 |
FR2556340B1 (fr) * | 1983-12-13 | 1986-05-16 | Atochem | Procede catalytique de preparation d'hexafluoroacetone |
IT1184149B (it) * | 1985-03-11 | 1987-10-22 | Montefluos Spa | Processo per la preparazione di fluorossi-alo-composti |
US4680406A (en) * | 1985-10-15 | 1987-07-14 | The Dow Chemical Company | Process for fluorinating halogenated organo-compounds |
DE68921891T2 (de) * | 1988-09-28 | 1995-10-26 | Exfluor Res Corp | Flüssigphase-fluorieren. |
US5093432A (en) * | 1988-09-28 | 1992-03-03 | Exfluor Research Corporation | Liquid phase fluorination |
JPH02117626A (ja) | 1988-10-26 | 1990-05-02 | Osaka Gas Co Ltd | フッ素化反応装置 |
US4990701A (en) * | 1990-03-20 | 1991-02-05 | E. I. Dupont De Nemours And Company | Halogen exchange fluorination |
JP3115423B2 (ja) * | 1992-08-07 | 2000-12-04 | 株式会社トクヤマ | フッ素化合物の製造方法 |
DE4311062A1 (de) * | 1993-04-03 | 1994-10-06 | Solvay Fluor & Derivate | Herstellung von Perfluoralkanen |
DE4419534C1 (de) * | 1994-06-03 | 1995-10-19 | Hoechst Ag | Verfahren zur Regenerierung eines chrom- und magnesiumhaltigen Fluorierungskatalysators |
US5675046A (en) * | 1996-04-10 | 1997-10-07 | Showa Denko K.K. | Process for producing perfluorocarbon |
JP3792051B2 (ja) * | 1997-09-17 | 2006-06-28 | 日本ゼオン株式会社 | パーハロゲン化シクロペンテンの製造方法 |
DE69921964D1 (de) * | 1998-01-16 | 2004-12-23 | Allied Signal Inc | Verfahren zur herstellung von organischen fluorverbindungen |
US20020156321A1 (en) * | 2001-02-13 | 2002-10-24 | Syvret Robert George | Continuous preparation of high purity Bis(fluoroxy)difluoromethane (BDM) at elevated pressure |
JP5025052B2 (ja) * | 2001-08-06 | 2012-09-12 | 昭和電工株式会社 | ヘキサフルオロエタンの製造方法およびその用途 |
JPWO2004035518A1 (ja) * | 2002-10-18 | 2006-02-16 | 旭硝子株式会社 | フッ素化された化合物の製造方法、およびフッ素化装置 |
US7557227B2 (en) * | 2003-02-17 | 2009-07-07 | Asahi Glass Company, Limited | Process for producing hexafluoropropylene oxide |
-
2006
- 2006-01-04 US US11/326,379 patent/US7247759B1/en active Active
- 2006-10-12 US US11/549,057 patent/US7731911B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-01-03 KR KR1020087018638A patent/KR101352471B1/ko active IP Right Grant
- 2007-01-03 WO PCT/US2007/000171 patent/WO2007089386A2/en active Application Filing
- 2007-01-03 EP EP07762950A patent/EP1968921A2/en not_active Withdrawn
- 2007-01-03 RU RU2008131767/04A patent/RU2446139C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2007-01-03 JP JP2008549557A patent/JP2009522366A/ja not_active Withdrawn
- 2007-01-03 CN CN2007800018662A patent/CN101365669B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-11-05 JP JP2013229238A patent/JP2014055152A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2073692C1 (ru) * | 1983-12-26 | 1997-02-20 | Дайкин Индастриз Лтд. | Способ получения галогенсодержащего простого полиэфира |
US4859747A (en) * | 1985-11-08 | 1989-08-22 | Exfluor Research Corporation | Perfluorination of ethers in the presence of hydrogen fluoride scavengers |
DE10159940B4 (de) * | 2001-12-06 | 2007-02-08 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Fluorierung von Formteilen aus Kunststoff mit einem fluorhaltigen Gasgemisch |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7247759B1 (en) | 2007-07-24 |
JP2014055152A (ja) | 2014-03-27 |
CN101365669B (zh) | 2013-11-20 |
RU2008131767A (ru) | 2010-02-10 |
JP2009522366A (ja) | 2009-06-11 |
US20070154368A1 (en) | 2007-07-05 |
KR101352471B1 (ko) | 2014-01-17 |
WO2007089386A2 (en) | 2007-08-09 |
WO2007089386A3 (en) | 2007-09-20 |
US7731911B2 (en) | 2010-06-08 |
KR20080083036A (ko) | 2008-09-12 |
CN101365669A (zh) | 2009-02-11 |
US20070155996A1 (en) | 2007-07-05 |
EP1968921A2 (en) | 2008-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2132055C1 (ru) | Способ количественного анализа неочищенного фторметил-1,1,1,3,3,3-гексафторизопропилового эфира и способ получения фторметил-1,1,1,3,3,3-гексафторизопропилового эфира | |
EP4067325A2 (en) | Continuous low-temperature process to produce trans-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene | |
RU2446139C2 (ru) | Способ и реактор фторирования | |
KR20130132576A (ko) | 2-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜의 저온 제조 | |
EP2341040A1 (en) | Process for producing 1,3,3,3-tetrafluoropropene | |
KR20210036985A (ko) | 트라이플루오로요오도메탄 및 트라이플루오로아세틸 요오다이드의 제조 방법 | |
KR20160008531A (ko) | 염화수소의 정제 방법 | |
WO2019152368A1 (en) | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF 1-CHLORO-3,3,3-TRIFLUOROPROPENE (HCFO-1233zd) | |
JP2020063304A (ja) | フッ化水素からのr−1233の分離 | |
JP2002069014A (ja) | オクタフルオロプロパンの製造方法及びその用途 | |
KR20210118858A (ko) | 트라이플루오로아세틸 할라이드, 수소, 및 요오드로부터 트라이플루오로요오도메탄을 제조하기 위한 1-단계 방법 | |
SU1577693A3 (ru) | Непрерывный способ получени хлорфторметанов или хлорфторэтанов | |
Quan et al. | Preparation and application of porous calcium fluoride—a novel fluorinating reagent and support of catalyst | |
KR100643674B1 (ko) | 하이드로플루오로카본의 제조방법, 그 제품 및 그 용도 | |
JP4484572B2 (ja) | ヘキサフルオロエタンの製造方法およびその用途 | |
US11358918B2 (en) | Method for the production of a halogenated alkene by catalyzed dehydrohalogenation of a halogenated alkane | |
KR100570802B1 (ko) | 플루오로에탄의 제조 방법 및 제조된 플루오로에탄의 용도 | |
JP4574259B2 (ja) | フルオロメタンの精製方法 | |
JP4463385B2 (ja) | ヘキサフルオロエタンの製造方法及びその用途 | |
KR100575552B1 (ko) | 하이드로플루오로카본의 제조 방법 | |
TWI638801B (zh) | 含氟化甲烷之組成物及其製造方法 | |
KR20240034795A (ko) | 트리플루오로요오도메탄을 생산하기 위한 통합 공정 | |
JP2007084481A (ja) | ペンタフルオロエタンの製造方法 | |
JP5105672B2 (ja) | テトラクロロエチレンの精製方法および該方法を用いるペンタフルオロエタンの製造方法 | |
CN1054582A (zh) | 卤素交换氟化反应 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210104 |