生产并纯化含氯氟烃和氟化烃的物质与方法技术

提供基本上异构纯的全卤化和部分卤化化合物的方法与物质。本发明专利技术的一个实施方案提供生产基本上异构纯ＣＦＣ－２１６ａａ的方法。其它实施方案包括生产ＣＦＣ－２１７ｂａ和ＨＦＣ－２２７ｅａ的方法。本发明专利技术特别的实施方案提供从ＨＦ、从其它含氯氟烃中分离含氯氟烃和分离卤化化合物的异构体的分离技术。本发明专利技术又一其它的实施方案提供具有延长的催化剂寿命的催化合成技术。在其它实施方案中，本发明专利技术提供纯化异构体混合物的催化技术。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及合成生产方法以及合成与物理分离方法。更具体地，本专利技术涉及由脂族、烯烃或部分卤化的烃有效地制造含氯氟烃和氟化烃的选择异构体的方法。
技术介绍
自从全球变暖的关注开始以来，含氯氟烃制造商已不得不生产与全卤化含氯氟烃作用基本上相同但没有负面环境影响的化合物。仅通过引入这些新化合物，它们的环境影响才被完全了解。在一些情况下，这些新化合物中的一些已从市场上清除。这些类型的问题使得溢流剂、灭火、推进剂和制冷剂工业成为动态和不断变化的市场，在该市场内，含氯氟烃和氟化烃的生产方法快速地发展，以适应环境和经济二者的要求。在该领域中一些有用的化合物包括饱和与不饱和氟化烃二者，如1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(CF3-CFH-CF3，HFC-227ea)、1，1，1，2，2，3，3-七氟丙烷(CF3-CF2-CHF2，HFC-227ca)和六氟丙烯(HFP、CF3-CF＝CF2，FC-1216)。合成这些化合物的一种已知方法始于在含金属的固体催化剂存在下，用氟化氢(HF)和氯气(Cl2)氯氟化丙烷、丙烯或部分卤化的C-3烃。可在Webster的美国专利5057634和5043491中找到这一氯氟化步骤的实例。正如Webster所教导的，氯氟化步骤产生许多饱和的全卤化含氯氟烃，其中包括(A)C3Cl5F3；(B)C3Cl4F4；(C)C3Cl3F5；(D)1，2-二氯六氟丙烷(CF3-CClF-CClF2、CFC-216ba)；(E)2，2-二氯六氟丙烷(CF3-CCl2-CF3、CFC-216aa)；(F)1-氯七氟丙烷(CF3CF2CClF2、CFC-217ca)；(G)2-氯七氟丙烷(CF3CClFCF3、CFC-217ba)；和(H)八氟丙烷(CF3-CF2-CF3、FC-218)。尽管FC-218有用且可与其它全卤化反应产物分离，但在HFC-227ea、HFC-227ca或FC-1216的合成中，它不是有效或经济的中间体。正如5043491专利所述，用HF和Cl2氯氟化丙烷得到的主要反应产物是CFC-216aa，将它氟化，然后脱卤成六氟丙烯(FC-1216)。主要由于环境以及毒性的担心，对异构纯的含氯氟烃和氟化烃的需求增加。诸如以上所述的那些技术不能开始强调这些问题和担心，因为不可预期生产效率和异构体纯度。类似化学的现有技术没有提供HFC-227ea的专门生产方法，而仅仅是作为含有FC-1216的混合物或副产物。FC-1216不适用于灭火剂使得这不是一条可行或有效的路线。需要开发便宜的C-3反应物的氯氟化方法，该方法消除一种或多种氯氟化副产物，尤其FC-218和不能被回收以生产HFC-227ea或HFC-227ca的非所需的异构体。此外，长期需要延长这些反应中所用的催化剂的寿命。此外，由这些步骤生成的反应产物要求纯化。Manogue的美国专利6018083和Miller的6211135分别教导了从HF中部分分离(共沸物)含氯氟烃C3ClF7(CFC-217)和C3Cl2F6(CFC-216)。这些参考文献证明，用常规的蒸馏技术分离反应产物混合物的实际难度。共沸物的形成要求使用随后或昂贵的蒸馏技术来生产可用作最终产品或用作中间反应物的纯产物。仍需要分离氯氟化反应产物而不形成共沸物的方法。本专利技术提供在催化剂存在下，脂族、烯烃或部分卤化的烃的氯氟化方法，其中所述催化剂在氯氟化反应中导致作为副产物的FC-218的显著减少，并有效地将起始物质转化成所需的异构体。本专利技术还提供反应产物流的有效纯化方法。专利技术概述本专利技术的一个实施方案涉及HFC-227ea的制造方法，包括通过用HF和Cl2氯氟化C-3反应物，制备CFC-216aa中间体的新型和高度选择性方法，而没有形成显著或甚至可检测量的FC-218或非所需异构体。根据本专利技术，在第一步中，在第一温度下，在含金属的催化剂存在下，用氟化氢和氯气氯氟化C-3反应物。然后，在第二温度下，用氟化氢氟化来自所述第一步的反应产物，从而导致预料不到的高产率的CFC-216aa，而没有形成FC-218。本专利技术一方面提供通过氯氟化C-3反应物，如具有至少3个碳原子的脂族、烯烃或部分卤化的烃，制造CFC-216aa中间体的方法，其中该方法提供对CFC-216aa反应产物的新型和预料不到的选择性。本专利技术另一方面提供具有优异选择性和产率的CFC-216aa中间体的制造方法，而没有形成FC-218或非所需异构体，该中间体用于制备CFC-217ba，和随后制备HFC-227ea。本专利技术另一实施方案包括在含金属的催化剂存在下，通过使CFC-217ba与氢气接触，使CFC-217ba加氢脱卤，以生产HFC-227ea的工艺步骤。根据本专利技术另一实施方案，在添加水以延长催化剂寿命情况下，提供如刚才所述的加氢脱卤步骤。本专利技术还提供通过使异构体混合物与含氯氟烃结合，和随后通过蒸馏分离混合物，从而分离异构体HFC-227ea和HFC-227ca的方法。在一个实施方案中，含氯氟烃是CFC-217ba。本专利技术另一方法提供将卤化反应产物纯化成HF和含氯氟烃。在更具体的实施方案中，卤化反应产物包括CFC-216aa。提供分离卤化反应产物的再一方法，其中将反应产物与水结合，并冷却到足以形成气相和顶部与底部液相的温度。根据该实施方案，气相主要含具有至少6个氟原子的C-3氯氟化化合物，顶部液相主要是含水液相和底部液相含具有小于6个氟原子的C-3氯氟化化合物。本专利技术的额外方法提供从卤化反应产物中分离C-3氯氟化化合物。本专利技术的一个实施方案包括调节卤化反应产物到足以将反应产物分离成三相(上部气相和顶部与底部液相)的温度，其中上部气相主要含有HCl，顶部液相含有HF，和底部液相含有基本上不含酸的C-3氯氟化化合物。在本专利技术方法的又一方法中，提供通过合成增加混合物的异构体纯度。根据一个实施方案，在催化剂存在下，加热C-3氯氟化化合物异构体的异构体混合物到足以增加异构体纯度的温度。在更具体的实施方案中，C-3氯氟化化合物异构体是CFC-217ba和CFC-217ca。在本专利技术方法的又一方法中，提供在异构体混合物内选择地卤化异构体。在一个特定的实施方案中，在催化剂存在下，在足以卤化至少一种异构体的温度下，将异构体混合物暴露于Cl2。异构体混合物优选包括异构体HFC-227ea和HFC-227ca。根据本专利技术的下述详细说明并结合附图，本专利技术的上述和其它实施方案、它的各方面、替代方案和优点将变得更显而易见。附图说明图1是本专利技术一个实施方案的示意图示。图2是在本专利技术方法中观察到的等温线的图示。图3是本专利技术步骤I的实施方案的方框图。图4是本专利技术步骤II的实施方案的方框图。图5是本专利技术步骤III的实施方案的方框图。图6是本专利技术步骤IV的实施方案的方框图。图7是根据本专利技术进行的步骤IV的实施方案中观察到的增加的催化剂寿命的图示。优选实施方案的描述为了有助于理解本专利技术的原理，现参考在附图中所述的实施方案并将使用特定的语言来描述它。尽管如此，应当理解不打算由此限制本专利技术的范围。本专利技术包括在所述装置和所述方法以及进一步的应用中的任何变化和进一步的改性，因此这将会传达给本专利技术所涉及领域的技术人员。现参考图1，本专利技术提供由具有至少3个本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过在催化剂存在下使具有至少３个碳原子的非全卤化烃与至少ＨＦ反应来制备ＣＦＣ－２１６ａａ的方法，改进包括：（ａ）在第一温度下，使具有至少３个碳原子的非全卤化烃反应，以形成全卤化中间体；和（ｂ）在第二温度下，使全卤化中间体反应 ，以形成ＣＦＣ－２１６ａａ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭久保佑一，S欧文斯，M科恩，SM布拉德斯塔德特，VE海德里克，JK伯格斯，J程平钱，J萨卡利亚斯，
申请(专利权)人：PCBU服务公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]