一种联产制备R122和R112a的方法与流程

文档序号:11720258阅读:876来源:国知局

本发明属于有机氟化工技术领域,涉及一种由r132b液相光氯化联产制备r122和r112a的方法。



背景技术:

1,1,2-三氯-2,2-二氟乙烷(r122)商业上简称为hcfc-122或r122,它是农药医药以及氟里昂的重要中间体。关于r122的制备方法,已存不少文献记载。例如wo2007068965、jp02178237报道以四氯乙烯和无水氢氟酸为原料,气固相反应催化氟化制备r122;wo9626172、de4130696a1报道以四氯乙烯和无水氢氟酸为原料,以卤代锑或氟磺酸钛为催化剂经液相反应催化氟化制备r122;ep143864a1、us4422913报道以二氟乙烯为原料经光氯化和电化学氯化反应制备r122;gb793750、de931465报道以五氯乙烷和无水氢氟酸为原料,以三价或五价卤代锑为催化剂经液相反应催化氟化制备r122。在专利文献报道中,至目前为止,还没有有关以r132b为原料液相光氯化制备r122的专利文献报道。

1,1,1,2-四氯-2,2-二氟乙烷(r112a)商业上简称为cfc-112a或r112a,它也是农药医药以及氟里昂的重要中间体。关于r112a的制备方法,专利文献记载中有两种制备方法。wo2000076945报道以r142b(1,1-二氟-1-氯乙烷)为原料,经光氯化法反应制备r112a;us4925993、cs171526报道以r112(1,1,2,2-四氯-1,2-二氟乙烷)为原料,经异构化反应制备r112a;至目前为止,也没有有关以r132b为原料液相光氯化制备r112a的专利文献报道。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种新的r122和r112a制备方法,即以r132b为起始原料液相光氯化反应制备r122联产r112a。

本发明以r132b为起始原料联产制备r122和r112a的理论依据如下:

本发明光氯化反应属于自由基放热取代反应,具体反应机理为cl2在合适光照作用下,产生氯自由基,然后与r132b发生取代反应,氯分子的光化离解能是59.7kcal/mol,能使氯分子发生光化离解的最大波长不能超过4785nm~4795nm,而一般常用日光灯和紫外灯都能满足要求,具体反应式如下:

cf2clch2cl+cl2→cf2clchcl2+hcl(1)

cf2clchcl2+cl2→cf2clccl3+hcl(2)

反应在光照条件下,r132b与cl2发生取代反应生成r122(如反应式(1)),同时有一部分r122与cl2继续发生反应生成r112a(如反应式(2)),r122/r112a产品比例可以通过不同反应条件例如反应温度、反应停留时间、通cl2量来调节,r122与r112a的质量比例优选为7:1~1:10。

本发明提供如下技术方案:

一种联产制备r122和r112a的工艺,包括以下步骤:

(1)开启光源,往光氯化反应器(1)中加入r132b和氯气原料(6),r132b与氯气发生液相光氯化反应生成包括r122和r112a的反应产物流(7),所述氯气与r132b的摩尔配比为1~2:1,反应温度为5~150℃,反应压力为0~0.8兆帕,反应停留时间为0.5~24小时;

(2)将反应产物流(7)加入水碱洗槽(2)进行水洗、碱洗,得到副产盐酸(8)和包含r122、r112a和r132b的物流(9);

(3)将包含r122、r112a和r132b的物流(9)加入第一分馏塔(3)精馏,精馏温度为70~110℃,精馏压力为0.01~0.2兆帕,塔顶处得到未反应的r132b(10),塔釜处得到含r122和r112a的物流(11);

(4)将含r122和r112a的物流(11)加入第二分馏塔(4)精馏,精馏温度为60~100℃,精馏压力为-0.09~0.1兆帕,塔顶处得到r122成品(12),塔釜处得到含r112a和高沸物的物流(13);

(5)将含r112a和高沸物的物流(13)加入第三分馏塔(5)精馏,精馏温度为70~110℃,精馏压力为-0.09~0.1兆帕,塔顶处得到r112a成品(14),塔釜处得到高沸物(15)。

上述的氯气与r132b的进料摩尔比率为1~2:1,优选为1.1~1.5:1。若氯气与r132b的进料摩尔比低于1,氯气供应量不足,则会使反应转化率降低;若氯气与r132b的进料摩尔比高于2,则氯气的利用率下降,并会给后处理带来额外负担。

反应产物在反应塔内的停留时间能够影响反应结果,反应停留时间不足,氯化反应不充分,反应转化率和产率都会下降,反应停留时间过长也将影响产能,能耗提高,合适的反应停留时间控制在0.5~24小时,优选为5~18小时。

上述的液相光氯化的反应温度控制在5~150℃,优选为20~60℃。

上述的光氯化反应的反应压力控制在0~0.8兆帕,优选为0~0.6兆帕。

上述第一分馏塔(3)的精馏温度优选为80~100℃,精馏压力优选为0.05~0.15兆帕。

上述第二分馏塔(4)的精馏温度优选为65~85℃,精馏压力优选为-0.050~0.05兆帕。

上述第三分馏塔(5)的精馏温度优选为80~100℃,精馏压力优选为-0.09~0.08兆帕。

作为优选的方式,第一分馏塔(3)塔顶处得到未反应的r132b(10)循环至光氯化反应器(1)继续反应。

本发明所述的r132b与cl2发生液相光氯化反应,反应光源可采用紫外灯或普通日光灯,使用的光源波长优选为300nm~500nm。反应器可用塔式反应器,反应器材质可采用搪玻璃、合金钢或钢衬ptfe等制成。

本发明的有益效果是以r132b为起始原料液相光氯化反应得到r122/r112a反应转化率、选择性和产率均较高,方法简易,易于工业化生产。

附图说明

图1为本发明所述工艺流程图,其中:

设备:1、光氯化反应器,2、水碱洗槽,3、第一分馏塔,4、第二分馏塔,5、第三分馏塔;

物流:6、r132b和氯气原料,7、反应产物流,8、副产盐酸,9、包含r122、r112a和r132b的物流,10、r132b,11、含r122和r112a的物流,12、r122成品,13、含r112a和高沸物的物流,14、r112a成品,15、高沸物。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明,但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到,本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

实施例1

光氯化反应器(1)中加入400l的r132b底料,开启波长为300nm到500nm之间的高压汞灯,开启氯气进料阀,控制氯气流量为8~10m3/h,调节反应温度在20℃左右,反应8小时后停止通氯气,将反应产物流(7)压至水碱洗槽(2)依次水洗、碱洗后得到包含r122、r112a和r132b的物流(9),物流(9)经第一分馏塔(3)精馏后得到含r122和r112a的物流(11),精馏温度90℃左右,精馏压力为0.1兆帕左右,物流(11)再经第二分馏塔(4)精馏,精馏温度为75℃左右,精馏压力为-0.05兆帕左右,塔顶处的得到r122成品(12),塔釜处得到含r112a和高沸物的物流(13),物流(13)最后经第三分馏塔(5)精馏,精馏温度为95℃左右,精馏压力为-0.075兆帕左右,塔顶处得到r112a成品(14),塔釜处得到高沸物(15)。得到的r122成品和r112a成品的质量百分含量在99%以上。

实施例2

光氯化反应器(1)中加入400l的r132b底料,开启波长为300nm到500nm之间的高压汞灯,开启氯气进料阀,控制氯气流量为8~10m3/h,调节反应温度在20℃左右,反应12小时后停止通氯气,将反应产物流(7)压至水碱洗槽(2)依次水洗、碱洗后得到包含r122、r112a和r132b的物流(9),物流(9)经第一分馏塔(3)精馏后得到含r122和r112a的物流(11),精馏温度90℃左右,精馏压力为0.1兆帕左右,物流(11)再经第二分馏塔(4)精馏,精馏温度为75℃左右,精馏压力为-0.05兆帕左右,塔顶处的得到r122成品(12),塔釜处得到含r112a和高沸物的物流(13),物流(13)最后经第三分馏塔(5)精馏,精馏温度为95℃左右,精馏压力为-0.075兆帕左右,塔顶处得到r112a成品(14),塔釜处得到高沸物(15)。得到的r122成品和r112a成品的质量百分含量在99%以上。

实施例3

光氯化反应器(1)中加入400l的r132b底料,开启波长为300nm到500nm之间的高压汞灯,开启氯气进料阀,控制氯气流量为8~10m3/h,调节反应温度在20℃左右,反应20小时后停止通氯气,将反应产物流(7)压至水碱洗槽(2)依次水洗、碱洗后得到包含r122、r112a和r132b的物流(9),物流(9)经第一分馏塔(3)精馏后得到含r122和r112a的物流(11),精馏温度90℃左右,精馏压力为0.1兆帕左右,物流(11)再经第二分馏塔(4)精馏,精馏温度为75℃左右,精馏压力为-0.05兆帕左右,塔顶处的得到r122成品(12),塔釜处得到含r112a和高沸物的物流(13),物流(13)最后经第三分馏塔(5)精馏,精馏温度为95℃左右,精馏压力为-0.075兆帕左右,塔顶处得到r112a成品(14),塔釜处得到高沸物(15)。得到的r122成品和r112a成品的质量百分含量在99%以上。

实施例4

光氯化反应器(1)中加入400l的r132b底料,开启波长为300nm到500nm之间的高压汞灯,开启氯气进料阀,控制氯气流量为8~10m3/h,调节反应温度在40℃左右,反应8小时后停止通氯气,将反应产物流(7)压至水碱洗槽(2)依次水洗、碱洗后得到包含r122、r112a和r132b的物流(9),物流(9)经第一分馏塔(3)精馏后得到含r122和r112a的物流(11),精馏温度90℃左右,精馏压力为0.1兆帕左右,物流(11)再经第二分馏塔(4)精馏,精馏温度为75℃左右,精馏压力为-0.05兆帕左右,塔顶处的得到r122成品(12),塔釜处得到含r112a和高沸物的物流(13),物流(13)最后经第三分馏塔(5)精馏,精馏温度为95℃左右,精馏压力为-0.075兆帕左右,塔顶处得到r112a成品(14),塔釜处得到高沸物(15)。得到的r122成品和r112a成品的质量百分含量在99%以上。

实施例5

光氯化反应器(1)中加入400l的r132b底料,开启波长为300nm到500nm之间的高压汞灯,开启氯气进料阀,控制氯气流量为8~10m3/h,调节反应温度在60℃左右,反应8小时后停止通氯气,将反应产物流(7)压至水碱洗槽(2)依次水洗、碱洗后得到包含r122、r112a和r132b的物流(9),物流(9)经第一分馏塔(3)精馏后得到含r122和r112a的物流(11),精馏温度90℃左右,精馏压力为0.1兆帕左右,物流(11)再经第二分馏塔(4)精馏,精馏温度为75℃左右,精馏压力为-0.05兆帕左右,塔顶处的得到r122成品(12),塔釜处得到含r112a和高沸物的物流(13),物流(13)最后经第三分馏塔(5)精馏,精馏温度为95℃左右,精馏压力为-0.075兆帕左右,塔顶处得到r112a成品(14),塔釜处得到高沸物(15)。得到的r122成品和r112a成品的质量百分含量在99%以上。

实施例6

光氯化反应器(1)中加入400l的r132b底料,开启波长为300nm到500nm之间的高压汞灯,开启氯气进料阀,控制氯气流量为8~10m3/h,调节反应温度在60℃左右,反应一段时间后,对反应液进行取样分析,当反应物料中(r112a+r122)>40%时开启反应器液相出料阀和r132液相进料阀,并调节进出料流量,使反应连续进行,液相物料(7)流至水碱洗槽(2)依次水洗、碱洗后得到包含r122、r112a和r132b的物流(9),物流(9)经第一分馏塔(3)精馏后得到含r122和r112a的物流(11),精馏温度90℃左右,精馏压力为0.1兆帕左右,物流(11)再经第二分馏塔(4)精馏,精馏温度为75℃左右,精馏压力为-0.05兆帕左右,塔顶处的得到r122成品(12),塔釜处得到含r112a和高沸物的物流(13),物流(13)最后经第三分馏塔(5)精馏,精馏温度为95℃左右,精馏压力为-0.075兆帕左右,塔顶处得到r112a成品(14),塔釜处得到高沸物(15)。得到的r122成品和r112a成品的质量百分含量在99%以上。

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