制备2-氯-1,1,1,2-四氟丙烷(HCFC-244bb)的方法_3

文档序号:9331957阅读:来源:国知局
,1,2,3-四氯丙烯(HCC-1230xa,或 TCP)和 / 或 2,3,3,3-四氯丙烯(HCC_1230xf,或 TCP)和 / 或1,I, I, 2,3-五氯丙烷(240db)和HF的起始组合物进料至反应器。在一个优选实施方案中,在进入反应器之前,将TCP (HCC-1230xa和/或HCC-1230xf)和/或HCC_240db之一或两者和HF预先气化或预热到约30°C至约300°C的温度。在另一实施方案中,在反应器中气化TCP和/或HCC-240db和HF。然后将HF和TCP和/或HCC_240db进料调节到所需的摩尔比。HF对TCP和/或HCC-240db的摩尔比优选为约3:1至约100:1 ;更优选约4:1至约50:1,且最优选约5:1至约20:1ο
[0033]在为约80°C至约400°C ;更优选约100 °C至约350 °C且最优选约200 °C至约330°C的优选温度下进行蒸气相氟化反应。反应器压力不是关键的,且可以是超大气压(superatmospheric)、大气压或真空下。真空压力可为约5托(0.0966psia)至约760托(14.69psia)。在蒸气相氟化反应过程中,TCP和/或HCC_240db和HF在氟化催化剂的存在下于蒸气相中反应。使反应物蒸气能够接触氟化催化剂约I至120秒,或更优选约I至20秒。就本发明而言,“接触时间”是气态反应物通过催化剂床(假定该催化剂床是100%空隙的)所需要的时间。
[0034]在优选的实施方案中,工艺流在穿过催化剂床的向下的方向。在每次使用前,优选干燥、预处理和活化催化剂。就位于反应器中时在长时间使用之后周期性地再生催化剂也可以是有利的。预处理可通过在氮气或其他惰性气体物流中将催化剂加热到约250°C至约430°C来完成。然后催化剂可通过采用用大量过量氮气稀释的HF物流来对其进行处理来活化,以获得高催化剂活性。催化剂的再生可以通过本领域中已知的任何方法,例如使用氧化剂如O2或氯(Cl 2)来完成。例如,在约100°C至约400°C、优选约200°C至约375°C的温度下使空气或用氮气稀释的空气经过催化剂约8小时到约3天,这取决于反应器的尺寸。
[0035]在一个实施方案中,可通过本领域已知的任何方法(例如通过蒸馏)从由未反应的起始材料、包括HC1、HF的副产物和HCF0-1233xf组成的氟化反应产物混合物中回收HCF0-1233xf。例如,所述蒸馈可以优选在小于约300psig、优选小于约200psig、且最优选小于150psig的压力下在标准蒸馏塔中进行。蒸馏塔的压力内在地决定了蒸馏操作温度。可以通过在约_40°C至约25°C、优选约_40°C至约-20°C下操作该蒸馏塔来回收HCl。可以通过在约-10°C至约60°C下操作该蒸馏塔来回收HCFO-1233xf。可以使用单个或多重蒸馏塔。馏出物部分包括在反应中产生的基本上所有的HCl和HCFO-1233xf,且塔底物部分包括HF和其他杂质。
[0036]步骤⑵:
在第二步骤中,采用如本文所描述的本发明的方法。例如,在如上所述的将HCF0-1233xf有效转化成HCFC_244bb的条件下,通过再循环和/或新鲜进料将步骤(I)中产生的HFC0-1233xf与HF、HFC_245cb或其他共进料物类合并。
[0037]步骤⑶:
然后在有效产生2,3,3,3-四氟丙烯(HF0-1234yf)的条件下使步骤(2)中产生的HCFC-244bb脱卤化氢。优选所述脱卤化氢步骤包括气相或蒸气相催化反应。HCFC-244bb的催化转化(以下称为“步骤(3)反应”)在有效使HCFC-244bb脱氯化氢以产生2,3,3,3-四氟丙烯(HF0-1234yf)的条件下进行。优选在蒸气相中、并且更优选在固定床反应器中于蒸气相中进行HCFC-244bb的脱氯化氢。脱卤化氢反应可以在任何合适的反应容器或反应器中进行,但它应优选由耐氯化氢的腐蚀作用的材料(至这样的材料在脱卤化氢条件下形成的程度),例如镍及其合金,包括Hastelloy ?、Inconel ?、Incoloy ?、和Monel ?或衬有含氟聚合物的容器构成,并且可以采用填充了脱卤化氢催化剂的单个管或多重管。
[0038]所述催化剂可以是金属卤化物、卤化的金属氧化物、中性(或零氧化态)金属或金属合金、或以本体或负载形式的活性炭。当使用金属卤化物或金属氧化物催化剂时,优选单价、二价和三价金属卤化物、金属氧化物和它们的混合物/组合,并且更优选单价和二价金属卤化物和它们的混合物/组合。组分金属包括,但不限于Cr' Fe' Mg' Ca' Ni' Zn'Pd2+、Li+、Na+、K^Cs+。组分卤素包括,但不限于F、Cl、Br和I。可用的单价或二价金属卤化物的实例包括,但不限于LiF、NaF, KF、CsF、MgF2, CaF2, LiCl、NaCl、KCl和CsCl。卤化处理可以包括现有技术中已知的那些中的任一种,特别是采用HF、F2, HCUCl2, HBr, Br2,H1、和I2作为卤化源的那些。
[0039]当采用中性(即零价)金属、金属合金和它们的混合物时,可用的金属包括,但不限于Pd、Pt、Rh、Fe、Co、N1、Cu、Mo、Cr、Mn以及前述以合金或混合物形式的组合。催化剂可以为负载或非负载的。可用的金属合金的实例包括,但不限于SS 316、Monel? 400、Inconel ?825、Inconel ? 600 和 Inconel ? 625。
[0040]将HCFC_244bb以纯形式、部分纯化的形式、或作为来自在前步骤的反应器流出物的一部分引入到反应器中。可以任选地将HCFC-244bb与惰性气体稀释剂诸如氮气、氩气等一起进料。在本发明的优选实施方案中,在进入反应器之前预气化或预热HCFC-244bb ο可选地,在反应器内气化HCFC-244bb。可用的反应温度可以为约100°C至约700°C。优选的温度可以为约150°C至约600°C,且更优选的温度可以是约200°C至约550°C。该反应可以在大气压、超大气压或真空下进行。真空压力可为约5托(0.0966psia)至约760托(14.69psia)。HCFC-244bb与催化剂的接触时间可为约0.5秒至约120秒,但是可以采用更长或更短的时间。
[0041]优选地,在如在该部分中描述的此类脱氟化氢实施方案中,HCFC_244bb的转化率为至少约10%,更优选至少约20%,且甚至更优选至少约30%。优选在此类实施方案中,对HFO-1234yf的选择率为至少约70%,更优选至少约85%,且更优选至少约95%。
[0042]在优选的实施方案中,工艺流可以在穿过催化剂床的向下或向上的方向或水平方向。就位于反应器中时在长时间使用之后周期性地再生催化剂也可以是有利的。催化剂的再生可以通过本领域中已知的任何方法,例如使用氧化剂如O2或氯(Cl2)来完成。例如,在约100°C至约400°C、优选约200°C至约375°C的温度下使空气或用氮气稀释的空气经过催化剂约0.5小时到约3天,这取决于反应器的尺寸。催化剂的再生也可以涉及使用还原剂诸如H2。其他还原剂不限制地包括NH3(氨)、C0(—氧化碳)、CH4(甲烷);也可以使用这些的混合物,包括与氢气的混合物,任选与一种或多种惰性稀释剂混合。惰性稀释剂不限制地包括氮气、氦气、氩气或氖气以及它们的混合物。
[0043]一般来说,可以处理来自脱卤化氢反应步骤的流出物(包括可能存在于多级反应器布置中的任何中间流出物)以实现所需程度的分离和/或其他处理。例如,在其中反应器流出物包含HF0-1234yf的实施方案中,所述流出物将通常还包括HCl和未反应的HCFC-244bb0反应产物的这些组分的某部分或基本上全部可以经由本领域中已知的任何分离或纯化方法(如中和以及蒸馏)从反应混合物中回收。预期的是可以全部或部分地再循环未反应的HCFC-244bb以提高所需的CF3CF=CH2(HF0-1234yf)的整体收率。任选但优选地,然后从脱氯化氢反应的所得物中回收氯化氢。氯化氢的回收通过常规蒸馏进行,其中将氯化氢从馏出物中去除。
[0044]可选地,可以通过使用水或苛性碱洗涤器回收或除去HC1。当使用水萃取剂时,将HCl以水溶液形式除去。当使用苛性碱时,将HCl以水溶液中的氯化物盐的形式从体系中除去。
[0045]在本发明的可选实施方案中,HCFC_244bb的脱卤化氢也可通过将它与强苛性碱溶液反应实现,所述强苛性碱溶液包括,但并不限于在升高的温度下的KOH、NaOH, Ca(OH)JPCaO0这描述在美国专利公开第2011/0270000号中。在这种情况下,苛性碱溶液的强度为约2wt%至约100 wt %,更优选约5wt%至约90wt %且最优选约10wt%至约80wt%。苟1性喊对HCFC-244bb的摩尔比优选为约1:1至约2:1 ;更优选约1.1:1至约1.5:1,且最优选约1.2:1至约1.4:1。该反应可在约20°C至约100°C、更优选约30°C至约90°C、且最优选约40°C至约80°C的温度下进行。如上所述,所述反应可在大气压下、超大气压或在真空下进行。真空压力可为约5托(0.0966psia)的约760托(14.69psia)之间。此外,溶剂或相转移催化剂如Aliquat 336可任选地用于帮助有机化合物溶解在苛性碱溶液中。该任选步骤可以使用本领域公知的用于所述目的的溶剂进行。此后,可以通过本领域中已知的任何方法从由未反应的起始材料和副产物组成的反应产物混合物回收HF0-1234yf,例如通过萃取和优选蒸馏。使HF0-1234yf和任何副产物的混合物通过蒸馏塔。例如,所述蒸馏可以优选在大气压、超大气压或真空下于标准蒸馏塔中进行。优选所述压力小于约300psig,优选小于约200psig,最优选小于150psig。蒸馈塔的压力内在地决定了蒸馈操作温度。优选在如该部分所描述的此类脱氟化氢实施方案中,HCFC-244bb的转化率是至少约60%,更优选至少约75%,且甚至更优选至少约90%。优选在此类实施方案中,对HF0-1234yf的选择率为至少约70%,更优选至少约85%,且更优选至少约95%。
[0046]以下非限制性实施例用来说明本发明。
[0047]实施例1
演示了在连续地共进料245cb的同时2-氯-3,3,3-三氟丙烯(HCF0_1233xf) + HF —
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