Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ГИДРОФТОРИРОВАНИЯ ФТОРОЛЕФИНОВ
СПОСОБ ГИДРОФТОРИРОВАНИЯ ФТОРОЛЕФИНОВ

СПОСОБ ГИДРОФТОРИРОВАНИЯ ФТОРОЛЕФИНОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к способу гидрофторирования фторолефинов. Способ осуществляют с использованием фтористого водорода при повышенной температуре в присутствии катализатора, в качестве которого используют активированный уголь, промотированный фторидами щелочных металлов. Оптимально в качестве промотора использовать фторид калия, или натрия, или цезия, или рубидия. Содержание промоторов составляет от 0,05 до 0,5 кг на 1 дм3 катализатора. Способ позволяет повысить выход целевых продуктов и создать универсальную технологию по получению хладонов. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2134257
Класс(ы) патента: C07C17/087, C07C19/08
Номер заявки: 98107287/04
Дата подачи заявки: 20.04.1998
Дата публикации: 10.08.1999
Заявитель(и): Пермский филиал Российского научного центра "Прикладная химия"
Автор(ы): Игумнов С.М.; Базанов А.Г.; Шипигусев А.А.; Сошин В.А.; Леконцева Г.И.; Ильин А.Н.; Денисенков В.Ф.
Патентообладатель(и): Пермский филиал Российского научного центра "Прикладная химия"
Описание изобретения: Изобретение относится к фторорганической химии, а именно к способу гидрофторирования фторолефинов. Полученные фторалканы используют в качестве компонентов смесевых хладагентов, газовых диэлектриков, пропеллентов, а также в системах пожаротушения /"Промышленные фторорганические продукты", Химия, 1996/.
Гидрофторирование фторолефинов, в частности гексафторпропилена и некоторых других, проводят фтористым водородом в присутствии различных катализаторов
CF2=CF2+ HF CF3CF2H Пентафторэтан (хладон 125)
CF2=CFСl + HF CF3CFCIH 1,1,1,2-Тетрафторхлорэтан (хладон 124)
CF3CF= CF2 + HF CF3CFHCF3 1,1,1,2,3,3,3-Гептафторпропан (хладон 227ea)
CF3CF2CF=CF2 + HF CF3CF2CFHCF3 1,1,1,2,2,3,4,4,4-Нонафторбутан
В качестве катализаторов используют: производные хрома и ванадия /Fr, 2713634, 16.06.95/, оксифторид хрома /DE, 2712732, 28.09.78/, слабоосновные ионообменные смолы, содержащие третичные аминогруппы /DE, 4323054, 19.01.95/, сурьмяный катализатор /заявка PCT N 9602483, 01.02.96/.
В статье Miller W.T. описано присоединение фтористого водорода к фторолефинам - гексафторпропилену (CF3CF=CF2) и октафторбутилену (CF3CF=CF-CF3) в присутствии 10 мол.% фторида серебра при температуре 125oC. Получены 2-гидрогептафторпропан (CF3CFHCF3) с выходом 47% и моногидроперфторбутан (CF3CHFCF2CF3) с выходом 28% /РЖХ, 1962, 14Ж337/. Недостатками способа являются невысокий выход целевых продуктов и дорогостоящий катализатор.
Известен способ получения фторированных алканов взаимодействием галогенированного олефина формулы
R1R2C=CR3R4;
где R1-H, F, Cl, CH3, CCl3 или CF3;
R2 - H, F или Cl;
R3 - H, F или Cl;
R4 - F или Cl,
с безводным фтористым водородом при температуре от 0 до 200oC в присутствии катализатора TaF5 или NbF5. Мольное соотношение олефин: HF=1:1-8 и олефин: катализатор = 1:0,01-0,25. Катализатор используют в чистом виде или на носителе, представляющем собой инертный пористый материал, например уголь. По данному способу получены пентафторэтан, гептафторпропан и другие фторалканы /US 4258225, 24.03.81/.
Недостатком данного способа является летучесть катализаторов TaF5 и NbF5, что вызывает необходимость их постоянного обновления.
Наиболее близким техническим решением является способ присоединения HF к гексафторпропилену и перфторизобутилену над катализатором - активированным углем с CaSO4, которые смешаны в отношении 3:1 и прогреты в вакууме в течение 2 часов при 200oC /Изв. АН СССР, 1960, N 9, с. 1693/.
Реакцию проводят в стальной пробирке емкостью 200 мл при температуре 200oC. Для перфторизобутилена достаточно нагревать 24 часа, для перфторпропилена необходимо нагревать не менее 100 часов. Получены 2-гидрогептафторпропан (CF3CFHCF3) с выходом 80% и моногидроперфторизобутан (CF3)2CHCF3 с выходом 75%.
Недостатками прототипа являются невысокий выход целевого продукта, а также периодичность процесса.
Задачей настоящего изобретения является повышение выхода целевых продуктов, упрощение процесса и возможность создания универсальной промышленной технологии получения фторалканов.
Поставленная задача достигается тем, что гидрофторирование фторолефинов проводят безводным фтористым водородом в газовой фазе в присутствии катализатора при температуре 250-450oC и мольном отношении HF:фторолефин от 1:1 до 2:1. В качестве катализатора используют активированный уголь, промотированный фторидами щелочных металлов, такими как KF или NaF или CsF, или RbF.
Процесс проводят в трубчатом металлическом реакторе, снабженном электрической печью, патрубками для подвода исходных газов и вывода продуктов реакции, гильзой для термопары. Реактор на 90% заполнен катализатором.
Для приготовления катализатора используют зернистый активированный уголь, который пропитывают водным раствором фторидов щелочных металлов. Воду выпаривают и катализатор сушат в печи при 180-200oC, а затем окончательно обезвоживают непосредственно в реакторе в токе азота при той же температуре.
Содержание фторидов щелочных металлов составляет от 0,05 до 0,5 кг на 1 дм3 катализатора. Использование меньших количеств фторидов приводит к снижению активности катализатора, а увеличение содержания фторидов более 0,5 кг на 1 дм3 катализатора не способствует повышению его активности.
Для проведения процесса гидрофторирования реактор с катализатором нагревают до температуры 250-450oC. Снижение температуры процесса ниже 250oC приводит к уменьшению конверсии фторолефинов в целевые продукты, а при повышении температуры выше 450oC происходит дезактивация катализатора.
Расходы реагентов подбирают так, чтобы мольное отношение HF:фторолефин было в пределах от 1:1 до 2:1. Подача HF в меньшем количестве приводит к существенному снижению выхода целевых продуктов, а увеличение количества HF более мольного отношения 2:1 не имеет практического значения, так как не дает дальнейшего повышения выхода фторалканов.
Выходящую из реактора газовую смесь, содержащую фторалкан и непрореагировавший фторолефин, промывают раствором щелочи, дополнительно нейтрализуют в колонке с известковым химическим поглотителем и конденсируют при - 40oC. Целевые продукты выделяют дистилляцией, анализируют методом ГЖХ и идентифицируют методами ИК-спектроскопии и ЯМР.
Полученные по данному способу соединения содержат не менее 99,5% основного вещества. Выход фторалканов составляет 97-99% от теоретического.
Таким образом, разработанный способ позволяет повысить выход целевых продуктов и создать универсальную промышленную технологию по получению хладонов.
Отличительным признаком предлагаемого способа является использование в качестве катализатора гидрофторирования фторолефинов активированного угля, промотированного фторидами щелочных металлов. Данный признак, отличающий заявленный способ от прототипа, не выявлен в других технических решениях.
Приведенные ниже примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.
Пример 1.
В реактор диаметром 5 см, длиной (высотой) 56 см, вместимостью 1,1 дм3 загружают 1,0 дм3 угольного катализатора, содержащего 250 г фтористого калия. Через нагретый до 380oC катализатор пропускают гексафторпропилен (ГФП) со скоростью 20 дм3/ч (134 г/ч) и фтористый водород в количестве 17,8 г/ч. Мольное отношение HF:ГФП равно 1:1.
Выходящие из реактора газы нейтрализуют 20% водным раствором едкого натра, пропускают через колонку с известковым химическим поглотителем и конденсируют в металлическом сосуде с обратным холодильником, охлаждаемые до температуры минус 40oC.
После 5 часов работы сконденсированные продукты реакции подвергают дистилляции и выделяют 752 г 2-гидрогептафторпропана, что соответствует выходу 99,0%.
Последующие синтезы (примеры 2-9) проведены аналогично примеру 1. Условия и полученные результаты приведены в таблице.
Формула изобретения: 1. Способ гидрофторирования фторолефинов фтористым водородом при повышенной температуре в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют активированный уголь, промотированный фторидами щелочных металлов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве промотора используют фторид калия, или натрия, или цезия, или рубидия.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание фторидов щелочных металлов составляет от 0,05 до 0,5 кг на 1 дм3 катализатора.