專利名稱：一種2-氯-3，3，3-三氟丙烯的合成裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)泡劑、制冷劑的中間體的合成技術領域，具體地說是一種2-氯-3， 3，3-三氟丙烯的合成裝置及方法。
背景技術：
眾所周知，現(xiàn)在氟碳化合物已經(jīng)被廣泛應用于工業(yè)中，涉及包括制冷劑、氣溶膠推進劑、發(fā)泡劑、傳熱媒介以及氣態(tài)電介質(zhì)等領域。由于近年來發(fā)現(xiàn)全鹵代氟碳化合物可能造成的環(huán)境問題，即其存在相對高的全球變暖潛能值，因此在上述工業(yè)領域中，研究人員致力尋找一種除了具有零臭氧消耗潛能值外還具有最低的可能溫室變暖潛能值的流體，由此出發(fā)，研究獲知2，3，3，3-四氟丙烯(HF0-1234yf)具有零臭氧消耗以及低全球變暖潛能值 (GWP=4)，因此被鑒定滿足環(huán)境要求，它具有擁有優(yōu)異的環(huán)境參數(shù)、壽命期、熱力學性能、毒性小等優(yōu)勢，已被發(fā)現(xiàn)是一種有效的制冷劑、傳熱媒介、推進劑、起泡劑、發(fā)泡劑、氣態(tài)電解質(zhì)、滅菌載體、聚合介質(zhì)、顆粒脫除流體、載液、拋光研磨劑、置換干燥劑以及動力循環(huán)工作流體。而2-氯-3，3，3三氟丙烯(HCFC-1233xf)是制備2，3，3，3-四氟丙烯(HF0-1234yf) 的中間體，為了滿足工業(yè)需要，提高2-氯-3，3，3-三氟丙烯(HCFC-1233xf)的合成效率成為亟待解決的問題。目前已公開的2-氯-3，3，3-三氟丙烯的合成工藝如ZL200880100162. 5公開了一種生產(chǎn)2-氯-3，3，3-三氟丙烯的改進方法，但受反應裝置以及工藝步驟所限，無法進行連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率仍較低且操作繁瑣，不利于大規(guī)模推廣應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的不足，提出了一種能夠有效提高2-氯-3，3，3-三氟丙烯的合成效率、操作方便、適于推廣的2-氯-3，3，3-三氟丙烯的合成裝置及方法。本發(fā)明可以通過以下措施達到
一種2-氯-3，3，3-三氟丙烯的合成裝置，包括反應主體以及光源，其中反應主體由反應器和與反應器相連接的冷凝器構成，光源位于反應器外部，其特征在于至少設有一個反應主體，所述反應主體中的反應器為由透明材料制成的容器，總長1000 2500mm，反應器的一端設有排氣口，另一端設有氯氣入口、3，3，3-三氟丙烯(TFP)入口以及產(chǎn)品出口，所述與反應器相連接的冷凝器由冷凝盤管以及分別與冷凝盤管兩端相連接的進水管和出水管構成，冷凝盤管位于反應器內(nèi)，進水管和出水管分別穿過反應器的側(cè)壁伸出反應器外部，其中所述冷凝盤管長度為800 2300mm，冷凝面積為0. 5 5 m 2，所述位于反應主體外部的光源的功率在3000 W以上，其所發(fā)光線的波長范圍為2 O O η m 7 O O η m，光源與反應主體的距離保持在1 O O 2 O O O mm范圍內(nèi)。一種應用權利要求1所述裝置合成2-氯-3，3，3-三氟丙烯的方法，其特征在于包括如下步驟
步驟一制得2，3- 二氯-3，3，3-三氟丙烷，具體操作為先向冷凝器內(nèi)輸入冷凝液，使反應器內(nèi)溫度降至一 5°C以下，打開光源，將3，3，3-三氟丙烯(TFP)和氯氣按體積流量比 0. 3-2. 2:1的比分別經(jīng)反應器上的3，3，3-三氟丙烯(TFP)入口、氯氣入口輸入反應器內(nèi)，在光照條件下二者發(fā)生反應立即得到2，3-二氯-3，3，3-三氟丙烷粗品，打開反應器上的產(chǎn)品出口，輸出獲得的產(chǎn)物；
步驟二 提純2，3- 二氯-3，3，3-三氟丙烷，具體操作為向步驟一中獲得的產(chǎn)物加入弱堿性溶液，使混合物呈中性，靜置分出有機層，然后對有機層進行精餾處理，獲得2，3 —二氯一 3，3，3 —三氟丙烷純品；
步驟三制得2-氯-3，3，3-三氟丙烯，具體操作為向裝有溫度計、滴液系統(tǒng)和精餾系統(tǒng)的反應釜中加入堿溶液和催化劑，升溫到40-80°C，恒溫加熱并攪拌10分鐘后，滴加步驟二中所得2，3 —二氯一 3，3，3—三氟丙烷純品，5分鐘后在精餾系統(tǒng)冷凝器出口收集得到2-氯-3，3，3-三氟丙烯。本發(fā)明步驟二中所述弱堿性溶液為碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液、亞硫酸鈉溶液中的一種，所述弱堿性溶液的濃度范圍為20%-40%。本發(fā)明步驟三中所述堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氫氧化鋰溶液中的一種，所述堿溶液濃度范圍為5-50%。本發(fā)明步驟三中所述催化劑為鏈狀聚乙二醇、四丁基溴化銨、芐基三乙基氯化銨、 四丁基氯化銨、四丁基硫酸氫銨、三丁胺中的一種或幾種，催化劑的加入量是加入的堿溶液質(zhì)量的 0. 05%-10%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，能夠顯著提高2-氯-3，3，3-三氟丙烯的合成效率，具有操作簡便、易于推廣等優(yōu)點。


附圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構示意圖。附圖2是本發(fā)明的另一種結(jié)構示意圖。附圖標記反應器1、排氣口 2、氯氣入口 3、3，3，3-三氟丙烯(TFP)入口 4、產(chǎn)品出口 5、冷凝盤管6、進水管7、出水管8、光源9。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的說明。實施例1
本發(fā)明提出了一種2-氯-3，3，3-三氟丙烯的合成裝置及方法，其中合成裝置內(nèi)設有一個反應主體，如附圖1所示，所述反應主體中的反應器1為由玻璃制成的容器，總長1000mm， 反應器1的一端設有排氣口 2，另一端設有氯氣入口 3、3，3，3_三氟丙烯(TFP)入口 4以及產(chǎn)品出口 5，使用時，所述排氣口 2與尾氣處理系統(tǒng)相連接，所述氯氣入口 3與氯氣鋼瓶或者其他氯氣源系統(tǒng)相連接，所述3，3，3-三氟丙烯(TFP)入口 4與3，3，3-三氟丙烯(TFP)鋼瓶或者3，3，3-三氟丙烯(TFP)源連接，產(chǎn)品出口 5與接收儲罐連接，所述與反應器1相連接的冷凝器由冷凝盤管6以及分別與冷凝盤管6兩端相連接的進水管7和出水管8構成，冷凝盤管6位于反應器1內(nèi)，進水管7和出水管8分別穿過反應器1的側(cè)壁伸出反應器1外部，其中所述冷凝盤管6長度為800mm，冷凝面積為3m2，所述位于反應主體外部的光源9 的功率為5 O O O W，其所發(fā)光線的波長范圍為400 η m，光源9與反應主體的距離保持在 600 mm。
反應開始，先向位于反應器1內(nèi)的冷凝盤管6輸入冷凝液，使玻璃反應器1內(nèi)溫度降至-6°C，打開5000w光源9，將574kg 3，3，3-三氟丙烯(TFP)以2. 6m3/h，氯氣以2m3/h的流量通入到玻璃反應器1中，在光的照射下得到2，3-二氯-3，3，3-三氟丙烷1000kg，粗品的選擇性95. 20%，通過使用本發(fā)明提供的合成裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)該步驟的連續(xù)化生產(chǎn)，有效的
提高生產(chǎn)效率。然后對所得產(chǎn)物進行提純處理，具體操作為使用碳酸氫鈉溶液中和粗品至中性， 精餾后得到2，3- 二氯-3，3，3-三氟丙烷897kg,純度99. 74%，收率89. 65%。此后向容量為2000L、裝有溫度計、滴液系統(tǒng)和精餾系統(tǒng)的反應釜中加入1500kg 濃度為30%的氫氧化鈉溶液，催化劑芐基三乙基氯化銨^g，升溫到65°C，加熱并攪拌10 分鐘后，滴加經(jīng)提純后的800kg 2，3- 二氯三氟丙烷，5分鐘后，在精餾系統(tǒng)冷凝器出口得到 2-氯-3，3，3-三氟丙烯產(chǎn)品580kg,純度99. 81%，收率91. 74%。本反應的總收率為82.對％，與現(xiàn)有技術相比，顯著提高了生產(chǎn)效率。實施例2
本發(fā)明提出了一種2-氯-3，3，3-三氟丙烯的合成裝置及方法，其中合成裝置內(nèi)設有兩個反應主體，如附圖2所示，所述反應主體中的反應器1分別為由玻璃制成的容器，總長 1000mm，反應器1的一端設有排氣口 2，另一端設有氯氣入口 3、3，3，3_三氟丙烯(TFP)入口 4以及產(chǎn)品出口 5，使用時，所述排氣口 2與尾氣處理系統(tǒng)相連接，所述氯氣入口 3與氯氣鋼瓶或者其他氯氣源系統(tǒng)相連接，所述3，3，3-三氟丙烯(TFP)入口 4與3，3，3-三氟丙烯 (TFP)鋼瓶或者3，3，3-三氟丙烯(TFP)源連接，產(chǎn)品出口 5與接收儲罐連接，所述與反應器1相連接的冷凝器由冷凝盤管6以及分別與冷凝盤管6兩端相連接的進水管7和出水管 8構成，冷凝盤管6位于反應器1內(nèi)，進水管7和出水管8分別穿過反應器1的側(cè)壁伸出反應器1外部，其中所述冷凝盤管6長度為800mm，冷凝面積為3 m 2，所述位于反應主體外部的光源9的功率為5 O O O W，其所發(fā)光線的波長范圍為400 η m，光源9與反應主體的距離保持在600 mm。反應開始，先使冷凝液通過冷凝器，將兩個玻璃反應器1內(nèi)溫度均降至_6°C，打開功率為5000w光源9，分別向左右兩個反應器1內(nèi)加入反應物，其中反應物的用量和輸出流量分別為3，3，3-三氟丙烯(TFP) 600kg，流量2. 8m3/h，氯氣流量2m3/h，反應物加入后，使其在光的照射下充分反應，得到2，3- 二氯-3，3，3-三氟丙烷1000kg，粗品的選擇性95. 20%。然后進行產(chǎn)物的提純處理，具體操作為，使用亞硫酸鈉溶液中和粗品至中性，對其進行精餾處理后得到2，3- 二氯-3，3，3-三氟丙烷85^^，所得產(chǎn)物純度99. 72%，收率 87. 63%。此后向容量為2000L反應釜中加入1500kg濃度為30%的氫氧化鈉溶液，催化劑四丁基溴化銨^g,升溫到65°C，恒溫加熱10分鐘后，向反應物內(nèi)滴加810kg 2，3- 二氯三氟丙烷，得到2-氯-3，3，3-三氟丙烯產(chǎn)品59 ,獲得產(chǎn)物純度99. 88%，收率93. 69%。本反應的總收率為82. 10%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，能夠顯著提高2-氯-3，3，3-三氟丙烯的合成效率，具有操作簡便、易于推廣等優(yōu)點。
權利要求
1.一種2-氯-3，3，3-三氟丙烯的合成裝置，包括反應主體以及光源，其中反應主體由反應器和與反應器相連接的冷凝器構成，光源位于反應器外部，其特征在于至少設有一個反應主體，所述反應主體中的反應器為由透明材料制成的容器，總長1000 2500mm，反應器的一端設有排氣口，另一端設有氯氣入口、3，3，3-三氟丙烯(TFP)入口以及產(chǎn)品出口，所述與反應器相連接的冷凝器由冷凝盤管以及分別與冷凝盤管兩端相連接的進水管和出水管構成，冷凝盤管位于反應器內(nèi)，進水管和出水管分別穿過反應器的側(cè)壁伸出反應器外部， 其中所述冷凝盤管長度為800 2300mm，冷凝面積為0. 5 5 m 2，所述位于反應主體外部的光源的功率在3000 W以上，其所發(fā)光線的波長范圍為2 O O η m 7 O O nm，光源與反應主體的距離保持在1 O O 2 O O O mm范圍內(nèi)。
2.一種應用權利要求1所述裝置合成2-氯-3，3，3-三氟丙烯的方法，其特征在于包括如下步驟步驟一制得2，3- 二氯-3，3，3-三氟丙烷，具體操作為先向冷凝器內(nèi)輸入冷凝液，使反應器內(nèi)溫度降至一 5°C以下，打開光源，將3，3，3-三氟丙烯(TFP)和氯氣按體積流量比 0. 3-2. 2:1的比分別經(jīng)反應器上的3，3，3-三氟丙烯(TFP)入口、氯氣入口輸入反應器內(nèi)，在光照條件下二者發(fā)生反應立即得到2，3-二氯-3，3，3-三氟丙烷粗品，打開反應器上的產(chǎn)品出口，輸出獲得的產(chǎn)物；步驟二 提純2，3- 二氯-3，3，3-三氟丙烷，具體操作為向步驟一中獲得的產(chǎn)物加入弱堿性溶液，使混合物呈中性，靜置分出有機層，然后對有機層進行精餾處理，獲得2，3 —二氯一 3，3，3 —三氟丙烷純品；步驟三制得2-氯-3，3，3-三氟丙烯，具體操作為向裝有溫度計、滴液系統(tǒng)和精餾系統(tǒng)的反應釜中加入堿溶液和催化劑，升溫到40-80°C，恒溫加熱并攪拌10分鐘后，滴加步驟二中所得2，3 —二氯一 3，3，3—三氟丙烷純品，5分鐘后在精餾系統(tǒng)冷凝器出口收集得到2-氯-3，3，3-三氟丙烯。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種應用權利要求1所述裝置合成2-氯-3，3，3-三氟丙烯的方法，其特征在于步驟二中所述弱堿性溶液為碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液、亞硫酸鈉溶液中的一種，所述弱堿性溶液的濃度范圍為20%-40%。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種應用權利要求1所述裝置合成2-氯-3，3，3-三氟丙烯的方法，其特征在于步驟三中所述堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氫氧化鋰溶液中的一種，所述堿溶液濃度范圍為5-50%。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種應用權利要求1所述裝置合成2-氯-3，3，3-三氟丙烯的方法，其特征在于步驟三中所述催化劑為鏈狀聚乙二醇、四丁基溴化銨、芐基三乙基氯化銨、四丁基氯化銨、四丁基硫酸氫銨、三丁胺中的一種或幾種，催化劑的加入量是加入的堿溶液質(zhì)量的0. 05%-10%。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)泡劑、制冷劑的中間體的合成技術領域，具體地說是一種2-氯-3，3，3-三氟丙烯的合成裝置及方法，其特征在于至少設有一個反應主體，所述反應主體中的反應器為由透明材料制成的容器，總長1000～2500mm，反應器的一端設有排空口，另一端設有氯氣入口、3,3,3-三氟丙烯(TFP)入口以及產(chǎn)品出口，所述與反應器相連接的冷凝器由冷凝盤管以及分別與冷凝盤管兩端相連接的進水管和出水管構成，冷凝盤管位于反應器內(nèi)，進水管和出水管分別穿過反應器的側(cè)壁伸出反應器外部，光源的功率在3000Ｗ以上，光源與反應主體的距離保持在100～2000ｍｍ范圍內(nèi)，本發(fā)明具有操作簡便、易于推廣等優(yōu)點。
文檔編號B01J19/12GK102247789SQ201110172310
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權日2011年6月24日
發(fā)明者劉曉敏, 夏金鵬, 張翚鷹, 解成鋼, 黃寶堂 申請人:威海新元化工有限公司