CN106966856A - 一种1,1,1,4,4,4‑六氟‑2‑丁烯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1,1,1,4,4,4‑六氟‑2‑丁烯的制备方法,原料六氯丁二烯和氟化氢预热后进入第一反应器,在氧化铬负载锌、镁和镓催化剂存在下反应,得到含有1,1,1,4,4,4‑六氟‑2‑氯‑2‑丁烯的混合物,分离后得到的1,1,1,4,4,4‑六氟‑2‑氯‑2‑丁烯进入第二反应器,在氧化铝负载氯化锌催化剂存在下反应得到含有六氟‑2‑丁炔的混合物,分离后得到的六氟‑2‑丁炔与氢气一起进入第三反应器,在Pd/BaSO4催化剂存在下反应,得到含有1,1,1,4,4,4‑六氟‑2‑丁烯的混合物,分离后得到产品1,1,1,4,4,4‑六氟‑2‑丁烯。本发明具有工艺简单,原料易得,成本低,收率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及含氟烯烃的制备方法,尤其涉及一种1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法。
背景技术
1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(HFO-1336mzz),臭氧损耗潜值(ODP)为零,温室效应潜值(GWP)仅为9.4,在紫外线的照射下易发生光解反应,大气寿命短。HFO-1336mzz具有顺式(Z型)和反式(E型)两种异构体,E型沸点8℃,液相密度为1.413g/ml,Z型沸点34℃,液相密度为1.356g/ml。其中Z-HFO-1336mzz被认为是发泡HCFC-141b的理想替代品之一,具有良好的市场前景和经济效益;E-HFO-1336mzz也是制冷剂的替代品之一,与1-氯-3,3,3-三氟丙烯或环氧乙烷可形成恒沸物,作为新型的发泡剂、制冷剂和灭火剂使用。
我国已于2013年正式启动了聚氨酯发泡剂HCFC-141b(CH3CCl2F)的淘汰工作。近年来,行业内生产企业开发了多种HCFC-141b和HFC-245fa的替代产品,其中HFO-1336mzz是新一代环保型发泡剂的理想替代品之一,适用于家用电器、建筑保温、冷链运输和工业保温等领域聚氨酯隔热材料的发泡,是CFC、HCFC、HFC和其它非氟碳发泡剂的最佳替代发泡剂,与现有发泡剂体系(245fa和环戊烷)相比具有更为优异的导热系数和整机能耗水平。
DuPont公司和Honeywell公司等国际氟化工巨头对HFO-1336mzz的制备和应用技术进行了大量研究,其中DuPont已完成市场推广应用(产品名称:Formacel 1100),其制备工艺路线以四氯乙烯为原料通过多步反应进行制备,制备成本相对较高。
目前,HFO-1336mzz的制备路线很多,主要的有四氯乙烯(PCE)路线、2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷(HCFC-123)路线和六氯丁二烯(HCBD)路线。其中,四氯乙烯(PCE)路线、2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷(HCFC-123)路线大多采用液相法反应,生产工艺繁琐,三废多,成本高,存在一定的缺陷。
如中国专利公开号CN103626627A,公开日2014年3月12日,发明名称:制备1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的方法。该发明公开了将2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷与铜在酰胺溶剂和Cu(Ⅰ)的存在下反应,合成1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯。不足之处是反应为液相反应,压力高,顺式和反式产品比例不好控制,总收率不高,酰胺溶剂回用较难,三废多。
又如中国专利公告号CN102933534B,公告日2015年2月18日,发明名称:氟化合物的制造方法。该发明公开了将六氟-1,3-丁二烯用催化剂进行异构化,接着进行催化氢还原而得到顺式1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯。该发明异构化较难进行,炔烃选择性还原成顺式1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的选择性不高,反应不好控制。
又如中国专利公告号CN103373896B,公告日2015年3月18日,发明名称:一种1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法。该发明公开了1,1,1,4,4,4-六氟-2,3-二氯-2-丁烯与锌粉反应脱氯生成炔烃,再加氢制备1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯。该发明较难控制加氢程度,会有部分烷烃副产物生成。
六氯丁二烯(CCl2=CClCCl=CCl2,简称HCBD)是一种消耗臭氧层物质(ODS)物质,目前尚未有资源化利用的有效途径,是多氯代烃如四氯乙烯、三氯乙烯等生成过程中产生的主要副产物,是有毒的含氯有机污染物,其生产与使用受《蒙特利尔议定书》的限制,据不完全统计,我国HCBD的产生量每年有上万吨,同时HCBD在不完全燃烧时将生成剧毒的二恶英等二次污染物。如何合理有效的利用HCBD,已成为多氯代烃生成企业的关键难题之一。如能开发以HCBD为原料制备HFO-1336mzz的技术,不仅能降低成本,还能有效解决多氯代烃生产的行业难题。因此,六氯丁二烯(HCBD)路线制备HFO-1336mzz成为近年来的研究热点。
如中国专利公告号CN103193586B,公告日2015年7月15日,发明名称:一种1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的合成方法。该发明先由六氯丁二烯在催化剂存在下与氟化氢进行反应生成1,1,1,4,4,4-六氟-2,3-二氯丁烷,再在溶剂中用锌粉进行还原脱氯反应生成1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯。该发明两步液相反应,第一步采用五氯化锑或四氯化钛作为催化剂,第二步采用的溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基亚砜,整个工艺三废多。
又如中国专利公开号CN106008147A,公开日2016年10月12日,发明名称:Z-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法。该发明以六氯丁二烯为原料,采用气相催化氯氟化分离得到2,3-二氯六氟-2-丁烯、液相脱氯得到六氟-2-丁炔、再气相催化氢化共三步反应制备Z-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯。不足之处是采用液相脱氯产生大量的含氯废水,三废多。
再如中国专利公开号CN105218296A,公开日2016年1月6日,发明名称:一种气相合成1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯的方法。该发明以六氯丁二烯和氢氟酸为原料,在催化剂AlF3、CrF3、ZnF2、SbF3、SbF5中的一种或一种以上混合物的作用下气相反应合成1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯,控制反应温度220~820℃,停留时间0.1~10s,六氯丁二烯和氢氟酸的摩尔比为1:6~14。本发明是以六氯丁二烯和氢氟酸为原料合成1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的其中一步,催化剂优选AlF3、SbF3和SbF5,不足之处是反应温度高,会有较多副产物生成。
发明内容
本发明针对现有技术的不足之处,提供一种成本低、工艺简单、能耗低、收率高的1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法,包括以下步骤:
(a)将原料氟化氢和六氯丁二烯预热后通入第一反应器,氟化氢和六氯丁二烯的摩尔比为8~20:1,在氧化铬负载锌、镁和镓催化剂存在下,在反应温度为200~290℃,空速为300~1000h-1条件下反应,得到含有1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯、氯化氢、未转化的原料六氯丁二烯和氟化氢的混合物;
(b)将步骤(a)得到的混合物进入第一氯化氢分离塔,第一氯化氢分离塔塔顶馏分为氯化氢,塔釜组分为1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯、六氯丁二烯和氟化氢;
(c)将第一氯化氢分离塔的塔釜组分进入第一精馏塔,第一精馏塔塔釜得到六氯丁二烯,塔顶得到1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯和氟化氢;
(d)将步骤(c)得到的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯和氟化氢分离氟化氢后通入第二反应器,在氧化铝负载氯化锌催化剂存在下,在反应温度为250~450℃,空速为100~500h-1条件下反应,得到含有六氟-2-丁炔、1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯和氯化氢的混合物;
(e)将步骤(d)得到的混合物进入第二氯化氢分离塔,第二氯化氢分离塔塔顶馏分为氯化氢,塔釜组分为六氟-2-丁炔和1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯;
(f)将第二氯化氢分离塔塔釜组分进入第二精馏塔,第二精馏塔塔釜得到1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯,塔顶得到六氟-2-丁炔;
(g)将步骤(f)得到的六氟-2-丁炔和氢气一起进入第三反应器,氢气和六氟-2-丁炔的摩尔比为10~30:1,在Pd/BaSO4催化剂存在下,在反应温度为30~100℃,空速为500~1500h-1条件下反应,得到含有1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯、1,1,1,4,4,4-六氟丁烷和氢气的混合物;
(h)将步骤(e)得到的混合物分离氢气后进入第三精馏塔,第三精馏塔塔釜得到1,1,1,4,4,4-六氟丁烷,塔顶得到产品1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯。
作为本发明的优选实施方式,步骤(a)中所述的反应温度为230~260℃,空速为500~800h-1,氟化氢和六氯丁二烯的摩尔比为10~15:1。
作为本发明的优选实施方式,步骤(d)中所述的反应温度为350~400℃,空速为200~400h-1。
作为本发明的优选实施方式,步骤(g)中所述的反应温度为50~80℃,空速为600~1000h-1,氢气和六氟-2-丁炔的摩尔比为15~20:1。
作为本发明的优选实施方式,步骤(a)中所述的氧化铬负载锌、镁和镓催化剂中锌的负载量为3~10wt%(wt%,质量百分含量),镁的负载量为1~5wt%,镓的负载量为0.1~2wt%。
作为本发明的优选实施方式,步骤(d)中所述的氧化铝负载氯化锌催化剂中氯化锌的负载量为1~15wt%。
作为本发明的优选实施方式,步骤(g)中所述的Pd/BaSO4催化剂中Pd的负载量为0.01~0.5wt%。
作为本发明的优选实施方式,将步骤(c)中所述的六氯丁二烯和步骤(d)中分离出的氟化氢循环至第一反应器中。
作为本发明的优选实施方式,将步骤(f)所述的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯循环至第二反应器中。
作为本发明的优选实施方式,将所述步骤(h)中分离出的氢气循环至第三反应器中。
本发明以六氯丁二烯(CCl2=CClCCl=CCl2,简称HCBD)为主要起始原料制备得到HFO-1336mzz,具有原料易得,成本低、工艺简单、能耗低,收率高的优点。本发明的化学反应式如下:
(1)CCl2=CClCCl=CCl2+6HF→CF3CCl=CHCF3+5HCl
(2)
(3)
第一反应器HCBD和HF反应,发生烯烃加成和氟氯交换反应,是放热反应,通过大量的HF带走热量,同时不影响HCBD的转化率。反应温度对催化剂的活性和产物的选择性有较大的影响。温度低,HCBD的转化率较低,会有较多原料剩余;反应温度升高,HCBD的转化率提高,但随着反应温度的提高,收率反而有所降低。温度过高还会导致过氟化而有低沸物生成,此外温度过高还会导致HCBD的自聚,催化剂表面形成焦油状的物质,使催化剂失活。控制适当的反应温度,可以使HCBD的转化率和1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯的选择性达到最佳,因此,本发明中反应温度为200~290℃,优选230~260℃。
第一反应器催化剂为氧化铬负载锌、镁和镓。催化剂以氧化铬做载体,可以防止反应放热而导致催化剂比表面积的迅速下降,锌的加入提高催化剂的活性,镓的加入可以提高目标产物的选择性。
HF和HCBD的摩尔比对反应有较大的影响。理论上得到1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯需要6摩尔HF,由于该反应是放热反应,通过大量的HF可带走热量;但HF过量太多,给后续的分离带来了难度,当HF和HCBD的摩尔比为6:1时,原料转化不完全,摩尔比提高,HCBD的转化率提高,摩尔比过高会影响收率。所以本发明选择HF和HCBD的摩尔比为8~20:1,优选为10~15:1。
第二反应器中1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯脱HCl反应,大多采用液相皂化的工艺,碱的水溶液在表面活性催化剂存在下反应,1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯制备生成六氟-2-丁炔。碱一般采用KOH或NaOH,表面活性催化剂选择四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、三辛基甲级氯化铵、18-冠-六、DMSO中的一种,反应后有大量的废液,给环保处理带来了难度,增加了产品的成本。本发明采用气相脱HCl的工艺路线,催化剂的选择是关键所在,采用氧化铝负载氯化锌催化剂,氯化锌的负载量为1~15wt%。反应对反应有较大影响,温度高,转化率高,但催化剂比表面积下降快,催化剂寿命短。因此本发明反应温度为250~450℃,空速为100~500h-1,优选反应温度为350~400℃,空速为200~400h-1。
本发明中第一反应器的催化剂采用本领域已知的共沉淀法制备:将铬、锌、镁和镓的硝酸盐与沉淀剂反应,生成氢氧化物固体悬浮物,经过滤、洗涤、干燥、焙烧得到铬、锌、镁和镓的氧化物,然后造粒、压片成型得到催化剂前体,氟化后制得催化剂。第二反应器的催化剂采用本领域已知的浸渍法制备:将氧化铝载体浸渍在一定浓度的氯化锌溶液中,达到一定负载量后干燥、焙烧制得催化剂前体,氟化得到催化剂。
反应催化剂失活的原因主要是结碳,导致催化剂的比表面积和微孔下降,可通过再生的方法恢复催化剂活性,在温度330~380℃条件下,按比例通入空气和氮气,可除掉催化剂表面的结碳。
第三反应器装填贵金属Pd催化剂,贵金属负载量过低,催化活性不够,Pd的含量过高,反应热点高,容易过加氢得到烷烃。转化率、目标产物的选择性、Pd的含量有一个最佳的平衡点。载体的选择对催化剂是至关重要的,六氟-2-丁炔加氢成1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯属于选择性加氢,BaSO4载体具有较大的比表面积,活性高。因此,本发明中选择Pd/BaSO4催化剂,Pd的负载量为0.01~0.5wt%。
催化剂的预处理可以在其它反应器进行。
本发明中的第一、第二和第三反应器可采用等温或绝热型式,反应器的材质可以采用碳钢、不锈钢、镍基合金或钛材。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、原料易得,成本低,原料HCBD可采用四氯乙烯生产中的副产,显著降低了成本;
2、工艺简单,易于工业化,三步反应都采用气相法,工艺简单,操作弹性大,易于工业化;
3、能耗低,绿色环保,本发明中原料及副产物实现了循环利用,显著减少了三废;
4、催化剂活性好,收率高。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
如图所示:1为预热器,2为第一反应器,3为第一氯化氢分离塔,4为第一精馏塔,5为HF分离器,6为第二反应器,7为第二氯化氢分离塔,8为第二精馏塔,9为第三反应器,10为H2分离器,11为第三精馏塔,12~27为管线。
具体实施方式
本发明流程如图1所示,原料氟化氢和六氯丁二烯按一定的摩尔比通过管线12进入预热器1预热后,通过管线13进入第一反应器2,反应后得到含有1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯、氯化氢、未转化的六氯丁二烯和过量氟化氢的混合物,通过管线14进入第一氯化氢分离塔3;第一氯化氢分离塔3塔顶馏分为氯化氢,塔釜组分为1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯、未转化的六氯丁二烯和过量的氟化氢,第一氯化氢分离塔3塔釜组分再通过管线15进入第一精馏塔4;第一精馏塔4塔釜组分六氯丁二烯通过管线16循环至第一反应器2中,塔顶馏分1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯和氟化氢通过管线17进入氟化氢分离器5,分离出的氟化氢通过管线18循环至第一反应器2中继续反应,1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯通过管线19进入第二反应器6中;第二反应器6反应得到含有六氟-2-丁炔、1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯和氯化氢的混合物,通过管线20进入第二氯化氢分离塔7;第二氯化氢分离塔7塔顶馏分为氯化氢,塔釜组分为六氟-2-丁炔和1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯,塔釜组分再通过管线21进入第二精馏塔8;第二精馏塔8塔釜得到的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯通过管线22循环至第二反应器6中,塔顶得到的六氟-2-丁炔通过管线23进入第三反应器9中;在第三反应器9中,六氟-2-丁炔与另外加入的氢气反应得到含有1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯、1,1,1,4,4,4-六氟丁烷和过量的氢气的混合物,通过管线24进入氢气分离器10,分离出的氢气通过管线25循环至第三反应器9中继续反应,分离氢气后的1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯和1,1,1,4,4,4-六氟丁烷通过管线26进入第三精馏塔11;第三精馏塔11塔釜得到1,1,1,4,4,4-六氟丁烷,塔顶得到产品1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯。
以下结合实施例对本发明做进一步详细描述,但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
将120ml Cr2O3/Zn/Mg/Ga催化剂(Zn的负载量为3wt%,Mg的负载量为1wt%,Ga的负载量为0.1wt%)装入第一反应器,将200ml Al2O3/ZnCl2催化剂(ZnCl2的负载量为3wt%)装入第二反应器,将200mlPd/BaSO4催化剂(Pd的负载量为0.1wt%)装入第三反应器。将第一反应器升温到150℃干燥,在氮气流量2.5L/min保护下继续升温到350℃固化4小时,再降温到300℃,以流量50g/h通入HF,放热明显,热点走完后升温到350℃以流量100g/h通入HF继续氟化40小时;第二反应器升温到350℃,氮气流量2.5L/min,固化4小时;第三反应器通入H2,流量0.4L/min,升温到250℃,稳定2小时。三个反应器的催化剂处理完成。
然后开始投料反应,将HF和HCBD通入预热器预热,HF和HCBD摩尔比为9:1,第一反应器床层温度200℃,空速500h-1,第一反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;氟化氢分离器得到的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯进入第二反应器,控制床层温度250℃,空速200h-1,第二反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;第二精馏塔塔顶六氟-2-丁炔进入第三反应器,H2另外加入,控制床层温度30℃,H2和六氟-2-丁炔的摩尔比为15:1,空速500h-1,第三反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成。三个反应器出口分析数据汇总到表1。
表1:实施例1反应器出口有机物组成
实施例2
将120ml Cr2O3/Zn/Mg/Ga催化剂(Zn的负载量为5wt%,Mg的负载量为3wt%,Ga的负载量为0.5wt%)装入第一反应器,将200ml Al2O3/ZnCl2催化剂(ZnCl2的负载量为10wt%)装入第二反应器,将200mlPd/BaSO4催化剂(Pd的负载量为0.2wt%)装入第三反应器。三个反应器的催化剂处理方法同实施例1。
然后开始投料反应,HF和HCBD摩尔比为15:1,第一反应器床层温度230℃,空速500h-1,第一反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;氟化氢分离器得到的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯进入第二反应器,控制床层温度300℃,空速200h-1,第二反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;第二精馏塔塔顶六氟-2-丁炔进入第三反应器,H2另外加入,控制床层温度50℃,H2和六氟-2-丁炔的摩尔比为20:1,空速800h-1,第三反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成。三个反应器出口分析数据汇总到表2。
表2:实施例2反应器出口有机物组成
实施例3
将120ml Cr2O3/Zn/Mg/Ga催化剂(Zn的负载量为5wt%,Mg的负载量为3wt%,Ga的负载量为1wt%)装入第一反应器,将200ml Al2O3/ZnCl2催化剂(ZnCl2的负载量为10wt%)装入第二反应器,将200mlPd/BaSO4催化剂(Pd的负载量为0.2wt%)装入第三反应器。三个反应器的催化剂处理方法同实施例1。
然后开始投料反应,HF和HCBD摩尔比为15:1,第一反应器床层温度260℃,空速500h-1,第一反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;氟化氢分离器得到的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯进入第二反应器,控制床层温度350℃,空速400h-1,第二反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;第二精馏塔塔顶六氟-2-丁炔进入第三反应器,H2另外加入,控制床层温度70℃,H2和六氟-2-丁炔的摩尔比为25:1,空速1000h-1,第三反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成。三个反应器出口分析数据汇总到表3。
表3:实施例3反应器出口有机物组成
实施例4
将120ml Cr2O3/Zn/Mg/Ga催化剂(Zn的负载量为10wt%,Mg的负载量为5wt%,Ga的负载量为1.5wt%)装入第一反应器,将200ml Al2O3/ZnCl2催化剂(ZnCl2的负载量为5wt%)装入第二反应器,将200mlPd/BaSO4催化剂(Pd的负载量为0.3wt%)装入第三反应器。三个反应器的催化剂处理方法同实施例1。
然后开始投料反应,HF和HCBD摩尔比为20:1,第一反应器床层温度290℃,空速700h-1,第一反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;氟化氢分离器得到的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯进入第二反应器,控制床层温度400℃,空速500h-1,第二反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;第二精馏塔塔顶六氟-2-丁炔进入第三反应器,H2另外加入,控制床层温度80℃,H2和六氟-2-丁炔的摩尔比为20:1,空速600h-1,第三反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成。三个反应器出口分析数据汇总到表4。
表4:实施例4反应器出口有机物组成
实施例5
将120ml Cr2O3/Zn/Mg/Ga催化剂(Zn的负载量为8wt%,Mg的负载量为5wt%,Ga的负载量为2wt%)装入第一反应器,将200ml Al2O3/ZnCl2催化剂(ZnCl2的负载量为15wt%)装入第二反应器,将200mlPd/BaSO4催化剂(Pd的负载量为0.5wt%)装入第三反应器。三个反应器的催化剂处理方法同实施例1。
然后开始投料反应,HF和HCBD摩尔比为15:1,第一反应器床层温度260℃,空速800h-1,第一反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;氟化氢分离器得到的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯进入第二反应器,控制床层温度450℃,空速400h-1,第二反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;第二精馏塔塔顶六氟-2-丁炔进入第三反应器,H2另外加入,控制床层温度100℃,H2和六氟-2-丁炔的摩尔比为30:1,空速600h-1,第三反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成。三个反应器出口分析数据汇总到表5。
表5:实施例5反应器出口有机物组成
实施例6
将120ml Cr2O3/Zn/Mg/Ga催化剂(Zn的负载量为10wt%,Mg的负载量为2wt%,Ga的负载量为0.8wt%)装入第一反应器,将200ml Al2O3/ZnCl2催化剂(ZnCl2的负载量为15wt%)装入第二反应器,将200mlPd/BaSO4催化剂(Pd的负载量为0.01wt%)装入第三反应器。三个反应器的催化剂处理方法同实施例1。
然后开始投料反应,HF和HCBD摩尔比为10:1,第一反应器床层温度260℃,空速1000h-1,第一反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;氟化氢分离器得到的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯进入第二反应器,控制床层温度350℃,空速200h-1,第二反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;第二精馏塔塔顶六氟-2-丁炔进入第三反应器,H2另外加入,控制床层温度100℃,H2和六氟-2-丁炔的摩尔比为15:1,空速800h-1,第三反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成。三个反应器出口分析数据汇总到表6。
表6:实施例6反应器出口有机物组成
实施例7
将120ml Cr2O3/Zn/Mg/Ga催化剂(Zn的负载量为10wt%,Mg的负载量为5wt%,Ga的负载量为1.2wt%)装入第一反应器,将200ml Al2O3/ZnCl2催化剂(ZnCl2的负载量为10wt%)装入第二反应器,将200mlPd/BaSO4催化剂(Pd的负载量为0.4wt%)装入第三反应器。三个反应器的催化剂处理方法同实施例1。
然后开始投料反应,HF和HCBD摩尔比为15:1,第一反应器床层温度260℃,空速500h-1,第一反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;氟化氢分离器得到的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯进入第二反应器,控制床层温度350℃,空速300h-1,第二反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;第二精馏塔塔顶六氟-2-丁炔进入第三反应器,H2另外加入,控制床层温度80℃,H2和六氟-2-丁炔的摩尔比为20:1,空速1000h-1,第三反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成。三个反应器出口分析数据汇总到表7。
表7:实施例7反应器出口有机物组成
实施例8
将120ml Cr2O3/Zn/Mg/Ga催化剂(Zn的负载量为8wt%,Mg的负载量为3wt%,Ga的负载量为1.8wt%)装入第一反应器,将200ml Al2O3/ZnCl2催化剂(ZnCl2的负载量为15wt%)装入第二反应器,将200mlPd/BaSO4催化剂(Pd的负载量为0.1wt%)装入第三反应器。三个反应器的催化剂处理方法同实施例1。
然后开始投料反应,HF和HCBD摩尔比为15:1,第一反应器床层温度280℃,空速600h-1,第一反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;氟化氢分离器得到的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯进入第二反应器,控制床层温度300℃,空速100h-1,第二反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成;第二精馏塔塔顶六氟-2-丁炔进入第三反应器,H2另外加入,控制床层温度50℃,H2和六氟-2-丁炔的摩尔比为10:1,空速500h-1,第三反应器出口的混合物经气相色谱分析有机物组成。三个反应器出口分析数据汇总到表8。
表8:实施例8反应器出口有机物组成
Claims (10)
1.一种1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)将原料氟化氢和六氯丁二烯预热后通入第一反应器,氟化氢和六氯丁二烯的摩尔比为8~20:1,在氧化铬负载锌、镁和镓催化剂存在下,在反应温度为200~290℃,空速为300~1000h-1条件下反应,得到含有1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯、氯化氢、未转化的原料六氯丁二烯和氟化氢的混合物;
(b)将步骤(a)得到的混合物进入第一氯化氢分离塔,第一氯化氢分离塔塔顶馏分为氯化氢,塔釜组分为1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯、六氯丁二烯和氟化氢;
(c)将第一氯化氢分离塔的塔釜组分进入第一精馏塔,第一精馏塔塔釜得到六氯丁二烯,塔顶得到1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯和氟化氢;
(d)将步骤(c)得到的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯和氟化氢分离氟化氢后通入第二反应器,在氧化铝负载氯化锌催化剂存在下,在反应温度为250~450℃,空速为100~500h-1条件下反应,得到含有六氟-2-丁炔、1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯和氯化氢的混合物;
(e)将步骤(d)得到的混合物进入第二氯化氢分离塔,第二氯化氢分离塔塔顶馏分为氯化氢,塔釜组分为六氟-2-丁炔和1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯;
(f)将第二氯化氢分离塔塔釜组分进入第二精馏塔,第二精馏塔塔釜得到1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯,塔顶得到六氟-2-丁炔;
(g)将步骤(f)得到的六氟-2-丁炔和氢气一起进入第三反应器,氢气和六氟-2-丁炔的摩尔比为10~30:1,在Pd/BaSO4催化剂存在下,在反应温度为30~100℃,空速为500~1500h-1条件下反应,得到含有1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯、1,1,1,4,4,4-六氟丁烷和氢气的混合物;
(h)将步骤(e)得到的混合物分离氢气后进入第三精馏塔,第三精馏塔塔釜得到1,1,1,4,4,4-六氟丁烷,塔顶得到产品1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯。
2.根据权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法,其特征在于,步骤(a)中所述的反应温度为230~260℃,空速为500~800h-1,氟化氢和六氯丁二烯的摩尔比为10~15:1。
3.根据权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法,其特征在于,,步骤(d)中所述的反应温度为350~400℃,空速为200~400h-1。
4.根据权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法,其特征在于,步骤(g)中所述的反应温度为50~80℃,空速为600~1000h-1,氢气和六氟-2-丁炔的摩尔比为15~20:1。
5.根据权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法,其特征在于,步骤(a)中所述的氧化铬负载锌、镁和镓催化剂中锌的负载量为3~10wt%,镁的负载量为1~5wt%,镓的负载量为0.1~2wt%。
6.根据权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法,其特征在于,步骤(d)中所述的氧化铝负载氯化锌催化剂中氯化锌的负载量为1~15wt%。
7.根据权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法,其特征在于,步骤(g)中所述的Pd/BaSO4催化剂中Pd的负载量为0.01~0.5wt%。
8.根据权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法,其特征在于,将步骤(c)中所述的六氯丁二烯和步骤(d)中分离出的氟化氢循环至第一反应器中。
9.根据权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法,其特征在于,将步骤(f)所述的1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯循环至第二反应器中。
10.根据权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的制备方法,其特征在于,将所述步骤(h)中分离出的氢气循环至第三反应器中。
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