способ получения 1,2-дифтортетрахлорэтана

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1,2-ДИФТОРТЕТРАХЛОРЭТАНА взаимодействием перхлорэтилена с хлором и фтористым водородом в присутствии пятихлористой сурьмы при давлении, близком к атмосферному, и температуре, не превышающей температуру кипения пятихлористой сурьмы, отличающийся тем, что фтористый водород перед взаимодействием с перхлорэтиленом и хлором испаряют при 30 40^oС и 0,5 0,7 ати и полученную парогазовую фазу барботируют через реакционную массу, содержащую перхлорэтилен, пятихлористую сурьму, хлор и продукты реакции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии хладонов, а именно к производству 1,2-дифтортетрахлорэтана (хладона-112), используемого в составе растворителей для процессов полимеризации и сополимеризации, для медицинского клея, для очистки электронных деталей печатных схем, а также как сырье для фторорганического синтеза.

Известен способ получения 1,2-дифтортетрахлорэтана, наиболее близкий к предлагаемому по совокупности признаков. Он осуществляется путем взаимодействия перхлорэтилена с хлором и фтористым водородом в жидкой фазе в присутствии катализатора пятихлористой сурьмы. Этот способ реализован в промышленности. Процесс осуществляют в реакторе, снабженном ректификационной колонной, при давлении близком к атмосферному и температуре, не превышающей температуру кипения пятихлористой сурьмы. В реактор заливают катализатор, подают жидкие перхлорэтилен и фтористый водород и газообразный хлор. Продукты реакции отбирают из верхней части ректификационной колонны, установленной над реактором, а неконденсирующиеся газы образовавшийся хлористый водород и непрореагировавшие хлор и фтористый водород с примесью органических продуктов пропускают через промывную систему с получением загрязненной хлористым водородом 40% -ной плавиковой кислоты, затем побочной 27%-ной соляной кислоты, и далее раствора гипохлорита натрия. В этом процессе расход фтористого водорода достигает 135% от стехиометрии, так как фтористый водород реагирует не полностью, часть его уносится газообразными продуктами и превращается в загрязненную плавиковую кислоту, подлежащую обезвреживанию. Таким образом, недостатком известного способа является относительно низкая степень конверсии фтористого водорода и соответственно высокий выход отходной плавиковой кислоты.

Изобретение направлено на устранение указанного недостатка и состоит в том, что в известном способе получения 1,2-дифтортетрахлорэтана взаимодействием перхлорэтилена с хлором и фтористым водородом в присутствии пятихлористой сурьмы при давлении близком к атмосферному и температуре, не превышающей температуру кипения пятихлористой сурьмы, фтористый водород перед взаимодействием с перхлорэтиленом и хлором испаряют при температуре 30-40^оС и давлении 0,5-0,7 ати и полученную парогазовую фазу барботируют через реакционную массу, образованную перхлорэтиленом, пятихлористой сурьмой, хлором и продуктами реакции.

Способ проверен в промышленных условиях при непрерывной работе промышленного производства в течение 3 месяцев.

П р и м е р 1. Промышленная установка содержит следующее основное оборудование: испаритель фтористого водорода, реактор с установленной над ним ректификационной колонной (12 тарелок), снабженной в верхней части конденсатором, откуда предусмотрен отбор органических продуктов реакции (сырца). Далее по ходу газов установлена сорбционная колонна для улавливания несконденсировавшихся органических продуктов, затем поглотительная система для улавливания последовательно фтористого водорода, хлористого водорода, хлора.

Испаритель фтористого водорода имеет паровой обогрев. Реактор вместимостью 5 м³ и диаметром 1,4 м выполнен из хромоникелевой стали марки 12Х18Н10Т, оборудован паровой рубашкой и барботером-распределителем фтористого водорода. Поглотительные колонны выполнены из фторопласта. Орошение сорбционной колонны-охлажденным до минус 5- минус 10^оС перхлорэтиленом, который затем направляют в реактор. Поглотитель фтористого водорода орошают соляной кислотой с получением 40%-ной плавиковой кислоты. Хлористый водород поглощают водой с получением 27%-ной соляной кислоты. Поглотитель хлора орошают 20% -ным раствором гидроксида натрия с получением раствора гипохлорита натрия.

Процесс осуществляют следующим образом. В реактор заливают пятихлористую сурьму, добавляют сырец 1,2-дифтортетрахлорэтана до рабочего уровня, нагревают содержимое до 125^оС, заполняют все расходные емкости, захолаживают перхлорэтилен, дефлегматор и конденсаторы, затем начинают подачу реагентов с заданными скоростями, причем испаренный фтористый водород с температурой 30-40^оС под давлением 0,5-0,7 ати подают в реакционную массу через барботер-распределитель; перхлорэтилен из сорбционной колонны подают в реактор на слой реакционной массы; газообразный хлор подают по сифонам под слой реакционной массы в 4 точки. Кроме того, в реактор подают ректификационные остатки, представляющие собой смесь 1,2-дифтортетрахлорэтана, перхлорэтилена, пентафторхлорэтана и других хладонов этанового ряда (в дальнейшем именуемая "смесь хладонов"). После ввода реактора в режим начинают отбор органических продуктов из конденсатора в сборник. Также собирают органические продукты, конденсирующиеся в поглотительной системе. В течение опыта через каждые 2 ч анализируют абгазы после сорбционной колонны на содержание фтористого водорода, хлористого водорода и хлора для расчета степени конверсии фтористого водорода, с той же частотой хроматографически анализируют отбираемый сырец. Замеряют расход реагентов, количество полученных продуктов, в том числе загрязненной хлористым водородом 40%-ной плавиковой кислоты.

В течение опыта поддерживают следующие условия:

Температура в реак-

торе, ^оС 125-133

Давление в реакто-

ре, ати 0,5-0,7

Концентрация катализатора в реакционной массе, об.

в начале опыта 38-50

в ходе опыта (опре-

делена по уровню

в реакторе) 50-64

Скорость подачи, кг/ч

перхлорэтилена 400-800

хлора 150-300

фтористого водо-

рода 150-240

смеси хладонов 100-400

Температура в

испарителе, ^оС 30-40

Получены следующие результаты: содержание перхлорэтилена в полученном сырце 1,2-дифтортетрахлорэтана 0,1-0,4 мас. конверсия фтористого водорода по результатам анализов колебалась в пределах 75-95%

По массе поданных фтористого водорода и органического сырья и массе полученного продукта составлен материальный баланс.

Подано в реактор т т-моль

фтористый водород 301,8 15,09

хлор 480 6,76

перхлорэтилен 975,13 5,8814

смесь хладонов 196,35 1,0276

в том числе 1,2-дифтортетрахлорэтан 0,4882

перхлорэтилен 0,3775

фторпентахлорэтан 0,1046

трифтортрихлорэтан 0,0535

гексахлорэтан 0,0025

фтортрихлорэтилен 0,0013

Получено в конденсаторе сырца 1338,7 6,5760

в том числе 1,2-дифтортетрахлорэтан 6,4985

перхлорэтилен (0,37 мол.) 0,0243

трифтортрихлорэтан (0,81 мол.) 0,0532

Получено в промывной системе

1,2-дифтортетрахлорэтан 66 0,324

Всего получено органического продукта 1404,7 6,900

Получено 40%-ной абгазной плавиковой кислоты 120

Расчетные затраты фтористого водорода на прореагировавший перхлорэтилен составляют (5,8814-0,0243)2=11,714 т-моль, на поданную смесь хладонов 0,866 т-моль (расчет не приводится), всего 12,58 т-моль. Степень конверсии фтористого водорода 12,58:15,09100=83,37%

Выход сырца 1,2-дифтортетрахлорэтана на 1 т поданного фтористого водорода составляет 1404,7:301,8=4,66 т.

Выход абгазной 40%-ной плавиковой кислоты на 1 т сырца 1,2-дифтортетрахлорэтана составляет 120:1404,7=0,085 т.

П р и м е р 2 (контрольный). Для сравнения проведен опыт по известному способу в сопоставимых условиях. Опыт проведен в течение 2 месяцев непрерывной работы на той же установке и по той же методике, как в примере 1, но со следующими особенностями. Отсутствовал испаритель фтористого водорода, вместо барботера-распределителя установлено симметрично оси реактора три перфорированных сифона, через которые осуществляли слив жидкого фтористого водорода в реакционную массу.

В течение опыта подано в реактор т т-моль

фтористый водород 254,12 12,706

хлор 376,3 5,307

перхлорэтилен 743,0 4,480

смесь хладонов 141,36 0,743

в том числе 1,2-дифтортетрахлорэтан 0,3365

перхлорэтилен 0,294

фторпентахлорэтан 0,0751

трифтортрихлорэтан 0,035

гексахлорэтан 0,0016

фтортрихлорэтилен 0,0007

Получено в конденсаторе сырца 1012,3 4,9726

в том числе 1,2-дифтортетрахлорэтан 4,9244

перхлорэтилен (0,3 мол.) 0,0149

1,1,2-трифтортрихлорэтан (0,67 мол.) 0,0333

Получено в промывной системе

1,2-дифтортетрахлорэтан 49,0 0,241

Всего получено органического продукта 1061,3 5,2136

Получено 40%-ной абгазной плавиковой кислоты 148

(содержание хлористого водорода в абгазной плавиковой кислоте 7 мас.)

Расчетные затраты фтористого водорода на прореагировавший перхлорэтилен составляют (4,480-0,0149)2= 8,930 т-моль, на поданную смесь хладонов 0,667 т-моль (расчет не приводится), всего 9,597 т-моль. Степень конверсии фтористого водорода 9,597:12,706100=75,5%

Выход сырца 1,2-дифтортетрахлорэтана на 1 т поданного фтористого водорода составляет 1061,3:254,12=4,18 т.

Выход абгазной 40%-ной плавиковой кислоты на 1 т сырца 1,2-дифтортетрахлорэтана составляет 148:1061,3=0,139 т.

Результаты приведенных примеров, осуществленных в промышленных условиях с использованием промышленного оборудования, показывают, что предлагаемый способ позволяет существенно повысить степень конверсии фтористого водорода в процессе при одновременном уменьшении образования абгазной загрязненной хлористым водородом 40%-ной плавиковой кислоты в 1,6 раза. Другими словами, повышается выход целевого продукта по поданному фтористому водороду до 83% (против 75,5% в известном способе).