氯仿光氯化为四氯化碳制造技术

一种用于生产四氯化碳的方法，所述方法包括如下步骤：在电磁辐射的存在下在包含氯、氯仿和四氯化碳的反应混合物中使氯与氯仿反应，其中，相对于反应混合物的重量，氯仿的浓度小于5000ppm(以重量计)，该反应混合物至少包含相对于氯仿的化学计量水平的氯，该电磁辐射产生氯基，并且反应混合物充分地混合。

Photochlorination of chloroform to carbon tetrachloride

A method for producing carbon tetrachloride includes the following steps: reacting chlorine with chloroform in a reaction mixture containing chlorine, chloroform and carbon tetrachloride in the presence of electromagnetic radiation, in which the concentration of chloroform is less than 5000ppm (by weight) relative to the weight of the reaction mixture, and the reaction mixture contains at least chlorine relative to the stoichiometric level of chloroform; The electromagnetic radiation produces chlorine groups and the reaction mixture is fully mixed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氯仿光氯化为四氯化碳本申请要求2016年7月5日提交的美国临时申请系列号62/358,340的优先权权益，其通过引用纳入本文。专利
本专利技术的实施方式涉及包括将氯仿光氯化为四氯化碳的氯化方法。
技术介绍
四氯化碳是合成许多重要商业化学品的有价值的原料。特别是，四氯化碳经常用作用于生产氯丙烷的基本原料，氯丙烷用于生产氢氟烯烃(hydrofluoroolefin，HFO)。虽然最初通过氯仿与氯反应形成四氯化碳，但大多数商业方法通过对甲烷进行氯化来合成四氯化碳。还提出了将部分氯化的甲烷(例如一氯甲烷、二氯甲烷和氯仿)氯化为四氯化碳的工业方法。例如，美国专利第9,169,177号公开了用于由部分氯化的甲烷生产四氯化碳的方法。为了获得对四氯化碳的更高反应选择性，该专利提出将转化率保持在低于90％，这产生了包含氯仿和四氯化碳的产物流，并且一氯甲烷或二氯甲烷的产生非常少。在产物流中并未完全氯化的这些氯化甲烷(例如，氯仿)循环回到反应器中用于进一步氯化。鉴于对四氯化碳的需求增加，需要有效合成四氯化碳的工业方法。
技术实现思路
本专利技术的一个或多个实施方式提供了一种用于生产四氯化碳的方法，所述方法包括如下步骤：在电磁辐射的存在下在包含氯、氯仿和四氯化碳的反应混合物中使氯与氯仿反应，其中，相对于反应混合物的重量，氯仿的浓度小于5000ppm(以重量计)，该反应混合物至少包含相对于氯仿的化学计量水平的氯，该电磁辐射产生氯基，并且其中反应混合物充分混合。本专利技术的其它实施方式提供了一种生产四氯化碳的方法，所述方法包括如下步骤：(i)在反应器内提供反应混合物，其中所述反应混合物包含四氯化碳、氯和氯仿；(ii)使得反应混合物经受电磁能，由此将至少一部分氯仿转化为四氯化碳；(iii)从反应器中移出产物流，其中，所述产物流包含四氯化碳；以及(iv)在所述移出产物流的步骤之后，将至少一部分产物流返回到反应器中。本专利技术的其它实施方式涉及在通过光氯化反应将氯仿转化为四氯化碳的类型的方法中的改进，在该光氯化反应中，使氯在氯仿的存在下经受紫外光，所述改进包括在充分混合的反应器中，在包含少于5000ppm氯仿和至少化学计量水平的氯的四氯化碳介质中进行光氯化反应，所述反应器包括经受波长为约200至约500nm的电磁辐射的反应区。附图说明图1是根据本专利技术的一个或多个实施方式的方法的流程图。图2是根据本专利技术的一个或多个实施方式的方法的流程图。图3是用于进行根据本专利技术实施方式的方法的系统的示意图。示例性实施方式的详述本专利技术的实施方式至少部分基于通过氯仿的光氯化生产四氯化碳的方法的发现。根据本专利技术实施方式，反应在四氯化碳介质中发生，所述四氯化碳介质包含相对高水平的氯和相对低水平的氯仿。通过实践本专利技术的方法，出乎意料地发现能够以对四氯化碳的显著选择性获得工业可用的转化水平。有利的是，已经发现可以将六氯乙烷的形成维持在低于商业上可接受的水平，所述六氯乙烷由两个三氯甲基基团二聚产生。因此，根据本专利技术实施方式所产生的四氯化碳产物可以作为粗产物流在后续合成工艺[例如，卡拉希反应(Kharaschreaction)]中直接使用，而不需要昂贵的纯化以去除不期望的重度氯化有机物。方法概述本专利技术一个或多个实施方式的概述可以参考图1进行描述，图1显示了氯化方法11。四氯化碳进料流12’和氯气进料流14’为引入步骤13提供了四氯化碳12和氯气14，其中四氯化碳12和氯气14合并以由此形成四氯化碳12和氯气14的混合物，其也可以称为初始混合物15。四氯化碳和氯气的初始混合物15随后在自由基形成步骤17中经受来自电磁辐射源18的电磁辐射18’。自由基形成步骤17形成了氯气、四氯化碳和氯自由基的混合物19，其也可以称为自由基混合物19。氯仿进料流20’将氯仿20引入自由基混合物19，以形成反应混合物22，并且发生反应步骤21，其将氯仿20转化为所需要的产物四氯化碳，并且产生反应副产物氢氯酸24。四氯化碳、氯、和氢氯酸包含在产物混合物28中，其可以被认为是来自反应步骤21的中间产物流28'或粗产物流28'。随后，粗产物流28'可以经受一个或多个额外加工步骤25，例如，解吸步骤(strippingstep)25(其可以包括例如气提)，其通过经由气流24’去除至少一部分氯和氢氯酸24，通过纯化的流26'对四氯化碳26进行浓缩。在一个或多个实施方式中，至少一部分纯化的四氯化碳26可以通过循环流29’循环回到反应步骤21。至少一部分纯化的四氯化碳26可以通过纯化的产物流30’以其它方式回收作为产物30。如上所述，纯化的流26’可以有利地在后续化学合成中直接用作反应物流而无需蒸馏过程，所述蒸馏过程原本可能需要用来除去有机物质，例如，重度氯化有机化合物，其常常是氯化有机物制造中的副产物。尽管如此，但对于特定用途仍然需要对产物流进行进一步纯化。因此，本专利技术的某些实施方式可以包括蒸馏过程以对流26'进行进一步纯化。一个替代性的方法方案可以参见图2进行描述，图2显示出了氯化方法31。来自进料流12’的四氯化碳12与来自辐射源18的电磁辐射18’结合，以在引入步骤33中提供经辐射的介质32。来自进料流20’的氯仿20与来自进料流14’的氯14合并，以在合并步骤35中形成反应物混合物34。在该步骤中，四氯化碳可以任选地与氯仿20和氯14合并。在步骤37中引入经辐射的介质32(其连续经受电磁辐射)和反应物混合物34以形成反应混合物22，产生反应步骤21，其将氯仿20转化为四氯化碳(即，氯仿被氯化)并且产生作为反应副产物的氢氯酸。四氯化碳和氢氯酸包含在产物混合物28中，其可以被认为是来自反应步骤21的中间产物流28'或粗产物流28'。随后，粗产物流28'可以经受一个或多个额外加工步骤25，例如，解吸步骤25(其可以包括例如气提)，其通过经由气流24’去除至少一部分氯和氢氯酸24，通过纯化的流26'对四氯化碳26进行浓缩。在一个或多个实施方式中，至少一部分四氯化碳26可以通过循环流29’循环回到初始步骤33和/或步骤35。至少一部分纯化的四氯化碳26可以通过纯化的产物流30’以其它方式回收作为产物30。如上文参考图1所示，可以避免额外的纯化，例如蒸馏。而在某些实施方式中，可能需要另外纯化，包括蒸馏。用于进行氯仿氯化的系统用于进行本专利技术方法的系统可以参考图3进行描述，图3显示了用于进行氯化方法的系统51。系统51包括反应容器53，所述反应容器53包括入口57、排出口61、灯63、搅拌元件65、以及产物出口67。根据示例性实施方式，将通过氯仿进料流54’的氯仿54与通过例如循环流75’的四氯化碳合并，以形成反应物预混物。通过进料流52’的氯52随后与反应物预混物合并(例如，通过在线喷布器)，以在流77’中形成反应物混合物，所述反应物预混物包含氯仿和四氯化碳。如图3所示，在引入氯之前，可以在混合装置(例如，在线混合器55)中混合或以其它方式搅拌氯仿和四氯化碳。在未显示的其它实施方式中，包含于流77’中的含有氯、氯仿和四氯化碳的混合物可以在引入到反应器53之前类似地进行搅拌。然后，进料流77’通过入口57引入反应器53中。如上所述，来自灯63的电磁辐射导致氯化反应，由此，氯仿转化为四氯化碳。所获得的四氯化碳产品作为产物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产四氯化碳的方法，所述方法包括如下步骤：(i)在电磁辐射的存在下在包含氯、氯仿和四氯化碳的反应混合物中使氯与氯仿反应，其中，相对于反应混合物的重量，氯仿的浓度以重量计小于5000ppm，该反应混合物至少包含相对于氯仿的化学计量水平的氯，该电磁辐射产生氯基，并且其中反应混合物充分地混合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.05 US 62/358,3401.一种生产四氯化碳的方法，所述方法包括如下步骤：(i)在电磁辐射的存在下在包含氯、氯仿和四氯化碳的反应混合物中使氯与氯仿反应，其中，相对于反应混合物的重量，氯仿的浓度以重量计小于5000ppm，该反应混合物至少包含相对于氯仿的化学计量水平的氯，该电磁辐射产生氯基，并且其中反应混合物充分地混合。2.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，相对于反应混合物的重量，氯仿的浓度以重量计小于4000ppm。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以反应混合物的整体重量为基准，反应混合物中的氯浓度为大于0.01重量％的氯。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以反应混合物的整体重量为基准，反应混合物中的氯浓度为大于0.1重量％的氯。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电磁辐射的波长为约200至约500nm。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述反应步骤期间，对反应混合物进行搅拌以获得湍流，所述湍流能够量化为大于4000的雷诺数。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述反应步骤在反应器中发生，所述反应器维持约10℃至约70℃的温度和约0.8个大气压至约15个大气压的压力。8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述反应步骤产生含有少于1000ppm六氯乙烷的粗产物流。9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述反应步骤消耗大于99.00％的氯仿。10.一种生产四氯化碳的方法，所述方法包括如下步骤：(i)在反应器内提供反应混合物，其中，反应混合物包含四氯化碳、氯和氯仿；(ii)使得反应混合物经受电磁能，由此将至少一部分氯仿转化为四氯化碳；(iii)从反应器中移出产物流，其中，所述产物流包含四氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·L·泽勒，D·霍利斯，K·S·克雷默，B·考尔德伍德，R·L·克劳斯迈耶，
申请(专利权)人：西方化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US