一种在微反应器中氟化全氟聚醚羧酸的新型工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种在微反应器中氟化全氟聚醚羧酸的新型工艺，即先将整个反应体系抽真空，然后将氟化反应器加热并控制在一定温度；打开蠕动泵，将全氟聚醚羧酸泵入微氟化反应器中；打开单向阀，使氟化剂气体进入氟化反应器并控制一定压力；控制反应时间，反应结束后，打开氟化反应器与产品收集罐之间的阀门，使反应产物进入产品收集罐中；打开阀门，使尾气进入尾气吸收罐中。本发明专利技术采用微反应器作为氟化反应器，利用氟化剂气体对全氟聚醚羧酸进行端基的氟化，提高了气液两相的反应接触面积，提高了氟化反应的速率以及氟化剂气体的利用率，缩短了氟化的时间，可连续对物料进行氟化。可连续对物料进行氟化。可连续对物料进行氟化。

【技术实现步骤摘要】
一种在微反应器中氟化全氟聚醚羧酸的新型工艺


[0001]本专利技术涉及氟化工
，具体是一种在微反应器中氟化全氟聚醚羧酸的新型工艺。

技术介绍

[0002]全氟聚醚是一种无色透明的全氟高分子材料，全氟聚醚中C
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F键代替了C
‑
H键，具有更强负电性的氟原子使得分子间的吸引力小，具有更小的表面张力，其耐热、耐腐蚀、低挥发、不燃烧，相容性很高，广泛应用在化工、电子、电气、机械、航天等领域。
[0003]全氟聚醚合成过程是全氟聚醚酰氟化合物经过水解反应得到全氟聚醚羧酸，全氟聚醚羧酸经过氟化反应后得到稳定的全氟聚醚。即全氟聚醚羧酸是制备全氟聚醚的关键中间产物，但它的一个端基是羧基，性质不稳定，需要将这个端基去除，变成端基为
‑
CF2CF3的稳定的全氟聚醚。
[0004]采用阴离子聚合和光氧化方法得到的全氟聚醚，端基都含有活泼的酰基氟，需要提高全氟聚醚的稳定性就需要对其进行稳定端基处理。有两种方法进行端基的改性；一是用固态氟化剂AlF3、SbF5等对全氟聚醚氟化脱除不稳定基团，但是该方法氟化剂与氟化液混合均匀性差，限制了使用；二是用气体氟化剂(如氟氮气、四氟化硫)直接对全氟聚醚进行氟化稳定，该方法存在的问题是氟化剂的利用率低，需要过量的气体氟化剂参与反应，而且反应更多的是间歇式一釜一釜反应。
[0005]公开号为CN106311097A的中国专利公开了一种气液接触反应装置在氟化全氟聚醚酸方面的应用，采用气液接触反应装置氟化，从反应管底部通入氟氮混合气，液体从反应管顶以喷淋形式加入，反应管填充一定量的填料，增大了气液接触面积，提高了氟化效率，但是该方法存在转化率不高，反应温度高，能耗高，反应时间长的缺点。
[0006]公开号为CN110092901A的中国专利公开了一种全氟聚醚不稳定端基的氟化工艺，采用一种用鼓泡塔式反应器提高氟化剂利用率的反应器。通入氟化剂气体参与反应，另外设置有物料循环泵将未反应掉的物料气体收集到反应器下端，重新循环使用。但是缺点是氟化温度较高，反应不能连续进行，需要一釜一釜反应，效率慢。
[0007]公开号为CN103111253A的中国专利公开了一种全氟聚醚氟化反应设备，具体是氟化剂气体经过空心搅拌杆和空心多孔搅拌桨分散到物料中，使得氟化剂气体能够多次反复分散在物料中，但是该方法也是需要一釜一釜反应，生产效率慢，且氟化剂循环使用效果较差。
[0008]微通道反应器是经过精密加工技术制造的小型反应系统，其管道尺寸远远小于常规管式反应器；在内部可以形成非均相流动体系，随不互溶流体的引入，产生气液、液液、气液液等多相混合体系，由于是在一定的封闭空间，对于反应过程影响十分明显，这对于化合物的混合十分重要。
[0009]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种氟化效率快、实现对物料进行连续氟化、结构简单、安全可靠、产品质量稳定、氟气利用率高的全氟聚醚羧酸封端的技术
方案。

技术实现思路

[0010]为解决上述问题，本专利技术提供一种在微反应器中氟化全氟聚醚羧酸的新型工艺。
[0011]本专利技术的目的之一是提供一种在微反应器中氟化全氟聚醚羧酸的新型工艺，该工艺具体包括以下步骤：
[0012](1)将整个反应体系密闭抽真空，然后将氟化反应器加热，并将氟化反应器控制在一定温度；
[0013](2)打开与原料罐连接的阀门、蠕动泵，使一定质量的全氟聚醚羧酸进入氟化反应器中；
[0014](3)打开气体氟化剂钢瓶的阀门以及单向阀，使气体氟化剂进入氟化反应器并控制氟化反应器内达到一定压力；
[0015](4)控制一定的反应时间，反应结束后，打开氟化反应器与产品收集罐之间的阀门，使反应产物进入产品收集罐中；
[0016](5)打开氟化反应器与尾气吸收罐之间的背压阀阀门，使尾气进入尾气吸收罐中。
[0017]优选的，步骤(1)中将整个反应体系密闭抽真空前，先对氟化反应器进行干燥处理，如加热干燥、氮气吹扫等。
[0018]优选的，步骤(1)中整个反应体系包括盛放全氟聚醚羧酸的原料罐、蠕动泵、气体氟化剂钢瓶、氟化反应器、产品收集罐、尾气吸收罐，以及连接各个设备之间的管线。
[0019]优选的，将步骤(1)中整个反应体系密闭抽真空至
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0.05～
‑
0.1Mpa，将整个反应体系抽真空的作用是为了替换掉体系中的氧气，因为氟气和氧气相遇后两者会剧烈反应。
[0020]优选的，将步骤(1)中氟化反应器控制温度为50
‑
180℃，更加优选为60
‑
120℃。
[0021]优选的，步骤(1)中通过导热油控制氟化反应器温度。
[0022]优选的，步骤(1)中由微反应器组成的氟化反应器中，微反应器的个数为2～10。
[0023]优选的，步骤(2)中所述全氟聚醚羧酸数均分子量为1000～12000，更加优选的是2000
‑
6000。
[0024]优选的，步骤(3)中控制氟化反应器内达到的压力为0.1～2Mpa。
[0025]优选的，步骤(3)中所述氟化剂气体可以是氟气和氮气的混合气体，四氟化硫、六氟化硫、三氟化硼中的一种或多种。
[0026]优选的，步骤(3)中所述氟气和氮气的混合气体中氟气的体积浓度为5
‑
50％。
[0027]优选的，当氟化剂气体是氟气和氮气的混合气体时，进入氟化反应器中的氟化剂气体中氟气与全氟聚醚羧酸的摩尔比为1～12:1，更加优选为2～5:1；当氟化剂气体是四氟化硫、六氟化硫、三氟化硼中的一种或多种时，氟化剂气体与全氟聚醚羧酸的摩尔比为1～12:1，更加优选为2～5:1；
[0028]本专利技术的目的还在于提供一种在微反应器中氟化全氟聚醚羧酸的新型工艺所用的装置包括：盛放全氟聚醚羧酸的原料罐、蠕动泵、气体氟化剂钢瓶、氟化反应器、产品收集罐、尾气吸收罐；各个设备之间通过管线连接，蠕动泵的一端与原料罐连接，另一端与氟化反应器连接，所述氟化反应器为单片或者多片串联的微反应器，所述微反应器的一端设有和蠕动泵连接的进液口，另一端设有和产品收集罐连接的出液口，氟化反应器上还设有与
气体氟化剂钢瓶连接的进气口以及与尾气吸收罐连接的出气口，所述微反应器内部是耐氟气和氟化氢腐蚀的材质，优选蒙乃尔合金、哈氏合金、钝化的不锈钢或碳钢中的一种。氟化反应器与气体氟化剂钢瓶之间设置单向阀和流量计。氟化反应器与尾气吸收罐的管线之间设置背压阀。其他各个设备之间的管线上均设置阀门。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]本专利技术采用一定的氟化工艺，采用单片或多片微反应器作为氟化反应器，利用氟化剂气体对全氟聚醚羧酸进行端基的氟化，提高了气液两相的反应接触面积，提高了氟化反应的速率以及氟化剂气体的利用率，缩短了氟化的时间，可实现对物料进行连续氟化，可以让全氟聚醚的收率达到99％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在微反应器中氟化全氟聚醚羧酸的新型工艺，其特征在于具体包括以下步骤：(1)将整个反应体系密闭抽真空，然后将氟化反应器加热，并将氟化反应器控制在一定温度；(2)打开与原料罐连接的阀门、蠕动泵，使一定质量的全氟聚醚羧酸进入氟化反应器中；(3)打开气体氟化剂钢瓶的阀门以及单向阀，使气体氟化剂进入氟化反应器并控制氟化反应器内达到一定压力；(4)控制一定的反应时间，反应结束后，打开氟化反应器与产品收集罐之间的阀门，使反应产物进入产品收集罐中；(5)打开氟化反应器与尾气吸收罐之间的背压阀阀门，使尾气进入尾气吸收罐中；其中，整个反应体系包括盛放全氟聚醚羧酸的原料罐、蠕动泵、气体氟化剂钢瓶、氟化反应器、产品收集罐、尾气吸收罐，以及连接各个设备之间的管线。2.如权利要求1所述的在微反应器中氟化全氟聚醚羧酸的新型工艺，其特征在于步骤(1)中将整个反应体系密闭抽真空前，先对氟化反应器进行干燥处理，如加热干燥、氮气吹扫等。3.如权利要求1所述的在微反应器中氟化全氟聚醚羧酸的新型工艺，其特征在于将步骤(1)中氟化反应器抽真空到
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0.05～
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0.1MPa，通过导热油控制氟化反应器的温度，控制温度为50
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180℃，更加优选为60
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120℃。4.如权利要求1所述的在微反应器中氟化全氟聚醚羧酸的新型工艺，其特征在于步骤(2)中所述全氟聚醚羧酸数均分子量为1000～12000，更加优选的是2000
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6000。5.如权利要求1所述的在微反应器中氟化全氟聚醚羧酸的新型工艺，其特征在于步骤(3)中控制氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永生，阎晓冬，崔武孝，陈伊克，
申请(专利权)人：洛阳森蓝化工材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：