專利名稱：一步法制備五氟碘乙烷的新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，具體涉及一種以碘、氟氣、四氟乙烯為原料、以五氟化碘為溶劑、在全氟烷基磺酰氟氛圍下、于多級(jí)反應(yīng)塔中連續(xù)進(jìn)行的氣液逆流反應(yīng)。
背景技術(shù)：
五氟碘乙烷是合成全氟烷基碘化物的重要原料，主要用于生產(chǎn)全氟烷基碘的初始調(diào)聚劑，還可用于生產(chǎn)含氟醫(yī)藥中間體等含氟精細(xì)化學(xué)品。以五氟碘乙烷下游產(chǎn)品全氟烷基碘化物作為合成反應(yīng)的中間體有著廣泛的用途，如含氟表面活性劑、氟整理劑等，應(yīng)用十分廣泛，隨著產(chǎn)業(yè)化的加大，對(duì)原材料的拉動(dòng)作用日益增強(qiáng)，因此對(duì)五氟碘乙烷工業(yè)化生產(chǎn)的研究有重要的現(xiàn)實(shí)意義。過(guò)去制備C2F5I大多數(shù)采用IF5、四氟乙烯、碘在金屬氟化物的催化作用下合成，生產(chǎn)的五氟碘乙烷以氣體形式由泡罩塔頂端釋放，在下游的冷凝器中液化儲(chǔ)存在容器中。此方法流程短，所需反應(yīng)時(shí)間少，產(chǎn)品純度及收率高，三廢少，反應(yīng)溫度、壓力范圍較寬，操作容易，但五氟化碘的純度對(duì)反應(yīng)影響較大。反應(yīng)中使用了原料碘及五氟化碘，強(qiáng)酸性對(duì)反應(yīng)介質(zhì)的腐蝕性很大，這對(duì)反應(yīng)裝置的要求較高，一般采用不銹鋼加涂層的方法解決腐蝕性問(wèn)題。控制較低反應(yīng)溫度，也能有效減少反應(yīng)物對(duì)裝置的腐蝕?，F(xiàn)今大部分公司的生產(chǎn)工藝均采用此方法。以五氟化碘為氟化劑的工藝中，五氟化碘的質(zhì)量比較難控制，這直接影響到五氟碘乙烷的收率。(W09504020)用ICl和HF取代了 IF5，此法原料易得，收率較高，但反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。還可以采用1，2_二碘四氟乙烷(CF2ICF2I)與五氟化碘或氟化氫的混合物反應(yīng)，加入Nb為或者含氧酸催化劑(H5I06、NaClO3或SO2Cl2等)，在一定反應(yīng)條件下就可獲得一定產(chǎn)率的五氟碘乙烷。但這種方法有明顯的缺點(diǎn)1，2_ 二碘四氟乙烷(CF2ICF2I)、五氟化碘、 氟化氫等都是有毒物質(zhì)，其中1，2_ 二碘四氟乙烷毒性國(guó)內(nèi)外尚不明確，急性吸入屬于高毒類，操作防護(hù)比較重要。并且含氧鹵酸鹽或鹵酸鹽，具有不穩(wěn)定性，反應(yīng)過(guò)程中操作不當(dāng)，容易引起爆炸。2000年法國(guó)Atofina公司申請(qǐng)了一項(xiàng)關(guān)于新型合成五氟碘乙烷的專利 0794465)，即將五氟乙烷(C2F5H)和I2組成的混合氣體，流經(jīng)堿金屬(堿土金屬鹽/載體) 催化劑層，在其催化下反應(yīng)，可以得到C2F5I、CF3I等氣態(tài)混合物。此法選擇率和收率不易控制，且其載體采用活性碳，存在催化劑載體容易氧化或積碳問(wèn)題，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服以上專利的缺陷，采用氟氣、碘、四氟乙烯直接反應(yīng)，設(shè)計(jì)提供了一種條件溫和、可連續(xù)操作、并一步制備五氟碘乙烷的方法。本發(fā)明一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，采用多級(jí)塔式反應(yīng)器串聯(lián)工藝流程，根
4據(jù)工藝需要，塔數(shù)可為1 N級(jí)，N > 2 ；碘溶液(五氟化碘做溶劑循環(huán)使用)，少量全氟烷基磺酰氟IifSO2F (作為催化劑循環(huán)使用，Rf代表全氟烷基鏈，碳原子數(shù)為1 1 與氟氮混合氣、四氟乙烯氣體分別從兩端進(jìn)入多級(jí)反應(yīng)塔逆向流動(dòng)發(fā)生反應(yīng)。溶碘時(shí)吸收的熱量和反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量通過(guò)各塔之間的冷凝器帶出，反應(yīng)塔和冷凝器之間用U型管連接，反應(yīng)時(shí)U 型液封管里面充滿碘溶液，從而避免了氟氣進(jìn)入碘溶液管道，達(dá)到防止管道短路的效果。碘溶液濃度逐級(jí)降低，氟氣濃度和四氟乙烯濃度逆向逐級(jí)降低，且在反應(yīng)過(guò)程中碘溶液濃度、 氟氮混合氣比例、四氟乙烯的流量可根據(jù)反應(yīng)溫度聯(lián)動(dòng)調(diào)控，以控制反應(yīng)溫度在60 65°C 之間。所述受槽中的五氟化碘可以通過(guò)循環(huán)泵流入溶碘槽。所述全氟烷基磺酰氟&SAF的量為0. 1 1%。，做為催化劑，與五氟化碘溶液一起通過(guò)循環(huán)泵反復(fù)使用。所述全氟烷基磺酰氟IifSO2F的量為五氟化碘溶液和全氟烷基磺酰氟總量(此處的總量指的是重量單位)的0. 1 1%。，做為催化劑。所述碘溶液濃度可通過(guò)五氟化碘循環(huán)量與反應(yīng)溫度聯(lián)動(dòng)調(diào)控，范圍為溶液的5 20%。所述氟氮混合比可通過(guò)反應(yīng)溫度進(jìn)行聯(lián)動(dòng)調(diào)控，其中氟氣濃度為氣體總量的 10 98%。所述四氟乙烯氣體進(jìn)入量與氟氮混合氣中的氟氣進(jìn)入量之比< 1/0. 6(摩爾比)， 即氟氣約為過(guò)量。上面所述的聯(lián)動(dòng)調(diào)控就是對(duì)所加的物的多少進(jìn)行調(diào)控，避免溫度過(guò)高。本發(fā)明一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，具體步驟如下(1)開(kāi)車(chē)前，預(yù)先在E-8中加入部分五氟化碘備用，關(guān)閉閥門(mén)V-5、V-15、V-7、V_8、 V-14、V-18，其余閥門(mén)全部打開(kāi)，通過(guò)管道P-23和P-25充入氮?dú)?，再關(guān)閉閥門(mén)V_6、V-9，打開(kāi)閥門(mén)V-7、V-8抽空，循環(huán)多次以排除整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的空氣和水氣，然后關(guān)閉所有閥門(mén)；(2)開(kāi)啟閥門(mén)V-I、V_2、V-IO、V-Il，通過(guò)循環(huán)泵E-9，使溶碘槽和U型管中都充有五氟化碘，然后關(guān)閉閥門(mén)V-2、V-11 ；(3)開(kāi)啟閥門(mén)V-5向溶碘槽E-I中加入碘、全氟烷基磺酰氟，然后關(guān)閉；加熱E-I至 60 65°C，并攪拌，待其中的碘完全溶解于五氟化碘中；開(kāi)啟閥門(mén)V-6，充入氮?dú)夂箨P(guān)閉，開(kāi)啟閥門(mén)V-7，抽空后關(guān)閉，如此循環(huán)三次抽空程序，開(kāi)啟平衡閥V-16，使整個(gè)系統(tǒng)壓力平衡；(4)開(kāi)啟閥門(mén)V-I溶解有碘的五氟化碘溶液依次經(jīng)冷凝器E-IO進(jìn)入E-3，經(jīng)冷凝器E-Il進(jìn)入E-4，經(jīng)冷凝器E-13進(jìn)入E-8 ；冷凝器中為25°C的水，使反應(yīng)產(chǎn)生的熱量在進(jìn)入各級(jí)反應(yīng)塔之前被帶走；(5)與此同時(shí)，開(kāi)啟閥門(mén)V-13、V-19使氟氮混合氣與四氟乙烯氣體依次通過(guò)E_4、 E-3,與碘溶液逆向流動(dòng)，反應(yīng)完后進(jìn)入三氧化二鋁吸附塔E-6和E-7 ；碘溶液濃度從E-3、 E-4、E-5依次降低，氟氣濃度從E-5、E-4、E-3依次降低；(6)在反應(yīng)過(guò)程中，控制反應(yīng)溫度在60°C 65°C之間；若E_3內(nèi)的溫度過(guò)高，可根據(jù)實(shí)際情況，開(kāi)啟閥門(mén)V-12，通過(guò)循環(huán)泵E-9加入五氟化碘以降低碘溶液的濃度，碘溶液的濃度范圍可為5 20% ；若E-5內(nèi)的溫度過(guò)高，可根據(jù)實(shí)際情況，同時(shí)降低氟氣和四氟乙烯的流量，以保證反應(yīng)在各級(jí)反應(yīng)塔中溫和進(jìn)行。且各級(jí)反應(yīng)塔和冷凝器之間采用U型管，避免流程短路；(7)E-I中原料在反應(yīng)的同時(shí)，開(kāi)啟閥門(mén)V-15向溶碘槽E_2中加入碘、全氟烷基磺酰氟，然后關(guān)閉；加熱E-2至60 65°C，并攪拌，待其中的碘完全溶解于五氟化碘中；開(kāi)啟閥門(mén)V-9充入氮?dú)夂箨P(guān)閉，開(kāi)啟閥門(mén)V-8，抽空后關(guān)閉，如此循環(huán)三次抽空程序；E-2中的原料處于備用狀態(tài)；待溶碘槽E-I中的碘溶液消耗完畢后，關(guān)閉閥門(mén)V-1、V-16，開(kāi)啟閥門(mén)V-2、 V-17以使反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行；(8)反應(yīng)時(shí)開(kāi)啟閥門(mén)V-3，氮?dú)狻⑽捶磻?yīng)完的氟氣、產(chǎn)生的C2F5I氣體經(jīng)冷凝器后 E-14(約25°C )進(jìn)入吸附塔E-6，其余物質(zhì)經(jīng)冷凝回流進(jìn)入E-3 ；E-6和E-7中填充活性Al2O3 以吸收少量未反應(yīng)完的氟氣，C2F5I再經(jīng)過(guò)冷凝器E-12(約0°C )通過(guò)管道P-31進(jìn)入受槽； 氮?dú)馔ㄟ^(guò)止回閥V-18排出，E-6和E-7可交替使用以保證制備五氟碘乙烷的連續(xù)性；(9)五氟化碘的碘液和全氟烷基磺酰氟從E-4流出到五氟化碘受槽E-8中，通過(guò)閥門(mén)V-12和循環(huán)泵E-9可重新返回溶碘槽中。(10)開(kāi)啟閥門(mén)V-14，使C2F5I粗產(chǎn)品進(jìn)入后處理程序；通過(guò)分餾的方式提純，收集 12. 5 13°C的正餾分。本發(fā)明一步法制備五氟碘乙烷新工藝的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)從氟氣、碘、四氟乙烯為原料出發(fā)一步合成五氟碘乙烷，既節(jié)省了能源，更大程度上省去了對(duì)中間體五氟化碘生產(chǎn)車(chē)間的投資。以往專利中生產(chǎn)五氟碘乙烷通常在95°C的高溫下進(jìn)行反應(yīng)，由于該溫度與五氟化碘的沸點(diǎn)十分接近，一旦溫度控制不慎，五氟化碘氣化，極易帶出大量的五氟化碘蒸氣，既造成浪費(fèi)又增加了餾分的困難。本法中加入的少量全氟烷基磺酰氟不僅能夠作為觸媒，而且本身作為表面活性劑，有降低溶液表面張力和分散潤(rùn)濕的作用，使氣液傳質(zhì)達(dá)到最佳效果、有利于提高反應(yīng)速率和產(chǎn)率。本發(fā)明中，新生的五氟化碘活性較高，能夠在60 65°C條件下與四氟乙烯溫和反應(yīng)五氟碘乙烷。兩個(gè)溶碘槽和兩個(gè)尾氣吸收塔配合交替使用有利于反應(yīng)連續(xù)自動(dòng)化。尾氣中由于氟氣過(guò)量，無(wú)殘余四氟乙烯單體，未反應(yīng)完的氟氣可通過(guò)活性三氧化二鋁吸附，三廢利于治理。本工藝設(shè)備及部件，采用普通鋼材，無(wú)麻點(diǎn)化學(xué)鍍鎳處理再進(jìn)行氟氣鈍化處理，不僅可以有效預(yù)防腐蝕性化學(xué)品對(duì)設(shè)備的損壞，而且降低了投資成本，利于產(chǎn)業(yè)化。


圖1為一步法制備五氟碘乙烷的工藝路線圖。其中E-1、E_2溶碘槽 E-3—級(jí)反應(yīng)塔E_4 二級(jí)反應(yīng)塔E-5氟碘乙烷受槽 E-6、E_7吸附塔E_8五氟化碘受槽E-9循環(huán)泵 E-IO E-14冷凝器V-1 V-19閥門(mén)P-四 P-31U 型管。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)圖1所示，本發(fā)明一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，采用多級(jí)塔式反應(yīng)器串聯(lián)工藝流程，根據(jù)工藝需要，塔數(shù)可為1 N級(jí)，2 ；碘溶液(五氟化碘做溶劑)、全氟烷基磺酰氟與氟氮混合氣、四氟乙烯氣體分別從兩端進(jìn)入多級(jí)反應(yīng)塔逆向流動(dòng)發(fā)生反應(yīng)。溶碘時(shí)吸收的熱量和反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量通過(guò)各塔之間的冷凝器帶出，反應(yīng)塔和冷凝器之間用U型管連接，反應(yīng)時(shí)U型液封管里面充滿碘溶液，從而避免了氟氣進(jìn)入碘溶液管道，達(dá)到防止管道短路的效果。碘溶液濃度逐級(jí)降低，氟氣濃度和四氟乙烯濃度逆向逐級(jí)降低，且在反應(yīng)過(guò)程中碘溶液濃度、氟氮混合氣比例、四氟乙烯的流量可根據(jù)反應(yīng)溫度聯(lián)動(dòng)調(diào)控，以控制反應(yīng)溫度在60 65°C之間。所述受槽中的五氟化碘可以通過(guò)循環(huán)泵流入溶碘槽。所述全氟烷基磺酰氟&SAF的量為0. 1 1%。，做為催化劑，與五氟化碘溶液一起通過(guò)循環(huán)泵反復(fù)使用。所述碘溶液濃度可通過(guò)五氟化碘循環(huán)量與反應(yīng)溫度聯(lián)動(dòng)調(diào)控，范圍為溶液的5 20%。所述氟氮混合比可通過(guò)反應(yīng)溫度進(jìn)行聯(lián)動(dòng)調(diào)控，其中氟氣濃度為氣體總量的 10 98%。所述四氟乙烯氣體進(jìn)入量與氟氣進(jìn)入量之比< 1/0. 6(摩爾比)，即氟氣約為過(guò)
Mo本發(fā)明一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，具體步驟如下(1)開(kāi)車(chē)前，預(yù)先在E-8中加入部分五氟化碘備用，關(guān)閉閥門(mén)V-5、V-15、V-7、V_8、 V-14、V-18，其余閥門(mén)全部打開(kāi)，通過(guò)管道P-23和P-25充入氮?dú)?，再關(guān)閉閥門(mén)V_6、V-9，打開(kāi)閥門(mén)V-7、V-8抽空，循環(huán)多次以排除整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的空氣和水氣，然后關(guān)閉所有閥門(mén)；(2)開(kāi)啟閥門(mén)V-I、V_2、V-IO、V-Il，通過(guò)循環(huán)泵E-9，使溶碘槽和U型管中都充有五氟化碘，然后關(guān)閉閥門(mén)V-2、V-11 ；(3)開(kāi)啟閥門(mén)V-5向溶碘槽E-I中加入碘、全氟烷基磺酰氟，然后關(guān)閉；加熱E_1至 60 65°C，并攪拌，待其中的碘完全溶解于五氟化碘中；開(kāi)啟閥門(mén)V-6，充入氮?dú)夂箨P(guān)閉，開(kāi)啟閥門(mén)V-7，抽空后關(guān)閉，如此循環(huán)三次抽空程序，開(kāi)啟平衡閥V-16，使整個(gè)系統(tǒng)壓力平衡；(4)開(kāi)啟閥門(mén)V-I，溶解有碘的五氟化碘溶液依次經(jīng)冷凝器E-IO進(jìn)入E_3，經(jīng)冷凝器E-Il進(jìn)入E-4，經(jīng)冷凝器E-13進(jìn)入E-8 ；冷凝器中為25°C的水，使反應(yīng)產(chǎn)生的熱量在進(jìn)入各級(jí)反應(yīng)塔之前被帶走；(5)與此同時(shí)，開(kāi)啟閥門(mén)V-13、V-19使氟氮混合氣與四氟乙烯氣體依次通過(guò)E_4、 E-3，與碘溶液逆向流動(dòng)，反應(yīng)完后進(jìn)入三氧化二鋁吸附塔E-6和E-7 ；碘溶液濃度從E-3、 E-4、E-5依次降低，氟氣濃度從E-5、E-4、E-3依次降低；(6)在反應(yīng)過(guò)程中，控制反應(yīng)溫度在60°C 65°C之間；若E_3內(nèi)的溫度過(guò)高，可根據(jù)實(shí)際情況，開(kāi)啟閥門(mén)V-12，通過(guò)循環(huán)泵E-9加入五氟化碘以降低碘溶液的濃度，碘溶液的濃度范圍可為5 20% ；若E-5內(nèi)的溫度過(guò)高，可根據(jù)實(shí)際情況，同時(shí)降低氟氣和四氟乙烯的流量，以保證反應(yīng)在各級(jí)反應(yīng)塔中溫和進(jìn)行。且各級(jí)反應(yīng)塔和冷凝器之間采用U型管，避免流程短路；(7)E-I中原料在反應(yīng)的同時(shí)，開(kāi)啟閥門(mén)V-15向溶碘槽E_2中加入碘、全氟烷基磺酰氟，然后關(guān)閉；加熱E-2至60 65°C，并攪拌，待其中的碘完全溶解于五氟化碘中；開(kāi)啟閥門(mén)V-9充入氮?dú)夂箨P(guān)閉，開(kāi)啟閥門(mén)V-8，抽空后關(guān)閉，如此循環(huán)三次抽空程序；E-2中的原料處于備用狀態(tài)；待溶碘槽E-I中的碘溶液消耗完畢后，關(guān)閉閥門(mén)V-1、V-16，開(kāi)啟閥門(mén)V-2、 V-17以使反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行；(8)反應(yīng)時(shí)開(kāi)啟閥門(mén)V-3，氮?dú)狻⑽捶磻?yīng)完的氟氣、產(chǎn)生的C2F5I氣體經(jīng)冷凝器后E-14(約25°C )進(jìn)入吸附塔E-6，其余物質(zhì)經(jīng)冷凝回流進(jìn)入E-3 ；E-6和E-7中填充活性Al2O3 以吸收少量未反應(yīng)完的氟氣，C2F5I再經(jīng)過(guò)冷凝器E-12(約0°C )通過(guò)管道P-31進(jìn)入受槽； 氮?dú)馔ㄟ^(guò)止回閥V-18排出，E-6和E-7可交替使用以保證制備五氟碘乙烷的連續(xù)性；(9)五氟化碘的碘液和全氟烷基磺酰氟從E-4流出到五氟化碘受槽E-8中，通過(guò)閥門(mén)V-12和循環(huán)泵E-9可重新返回溶碘槽中；(10)開(kāi)啟閥門(mén)V-14，使C2F5I粗產(chǎn)品進(jìn)入后處理程序；通過(guò)分餾的方式提純，收集 12. 5 13°C的正餾分。不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)方法步驟中反應(yīng)物的添加量的不同有多個(gè)實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，其特征在于采用多級(jí)塔式反應(yīng)器串聯(lián)工藝流程，碘的五氟化碘溶液、全氟烷基磺酰氟與氟氮混合氣、四氟乙烯分別從兩端進(jìn)入多級(jí)反應(yīng)塔逆向流動(dòng)發(fā)生反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，其特征在于所述全氟烷基磺酰氟I^fSO2F的量為五氟化碘溶液和全氟烷基磺酰氟總量的0. 1 1%。，做為催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，其特征在于所述碘溶液濃度可通過(guò)五氟化碘循環(huán)量與反應(yīng)溫度聯(lián)動(dòng)調(diào)控，范圍為溶液的5 20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，其特征在于所述氟氮混合比可通過(guò)反應(yīng)溫度進(jìn)行聯(lián)動(dòng)調(diào)控，其中氟氣濃度為氟氮混合氣總量的10 98%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，其特征在于所述四氟乙烯氣體進(jìn)入量與氟氮混合氣中的氟氣進(jìn)入量之比< 1/0. 6 (摩爾比)，即氟氣約為過(guò)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，其特征在于在反應(yīng)過(guò)程中碘溶液濃度、氟氮混合氣比例、四氟乙烯的流量可根據(jù)反應(yīng)溫度聯(lián)動(dòng)調(diào)控，以控制反應(yīng)溫度在60 65°C之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，其特征在于具體步驟如下(1)開(kāi)車(chē)前，預(yù)先在E-8中加入部分五氟化碘備用，關(guān)閉閥門(mén)V-5、V-15、V-7、V-8、V-14、 V-18，其余閥門(mén)全部打開(kāi)，通過(guò)管道P-23和P-25充入氮?dú)?，再關(guān)閉閥門(mén)V_6、V_9，打開(kāi)閥門(mén) V-7、V-8抽空，循環(huán)多次以排除整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的空氣和水氣，然后關(guān)閉所有閥門(mén)；(2)開(kāi)啟閥門(mén)V-l、V-2、V-10、V-11，通過(guò)循環(huán)泵E-9，使溶碘槽和U型管中都充有五氟化碘，然后關(guān)閉閥門(mén)V-2、V-11 ；(3)開(kāi)啟閥門(mén)V-5向溶碘槽E-I中加入碘、全氟烷基磺酰氟，然后關(guān)閉；加熱E-I至 60 65°C，并攪拌，待其中的碘完全溶解于五氟化碘中；開(kāi)啟閥門(mén)V-6，充入氮?dú)夂箨P(guān)閉，開(kāi)啟閥門(mén)V-7，抽空后關(guān)閉，如此循環(huán)三次抽空程序，開(kāi)啟平衡閥V-16，使整個(gè)系統(tǒng)壓力平衡；(4)開(kāi)啟閥門(mén)V-1，溶解有碘的五氟化碘溶液依次經(jīng)冷凝器E-IO進(jìn)入E-3，經(jīng)冷凝器 E-11進(jìn)入E-4，經(jīng)冷凝器E-13進(jìn)入E-8 ；冷凝器中為25°C的水，使反應(yīng)產(chǎn)生的熱量在進(jìn)入各級(jí)反應(yīng)塔之前被帶走；(5)與此同時(shí)，開(kāi)啟閥門(mén)V-13、V-19使氟氮混合氣與四氟乙烯氣體依次通過(guò)E-4、E-3， 與碘溶液逆向流動(dòng)，反應(yīng)完后進(jìn)入三氧化二鋁吸附塔E-6和E-7 ；碘溶液濃度從E-3、E-4、 E-5依次降低，氟氣濃度從E-5、E-4、E-3依次降低；(6)在反應(yīng)過(guò)程中，控制反應(yīng)溫度在60°C 65°C之間；若E-3內(nèi)的溫度過(guò)高，可根據(jù)實(shí)際情況，開(kāi)啟閥門(mén)V-12，通過(guò)循環(huán)泵E-9加入五氟化碘以降低碘溶液的濃度，碘溶液的濃度范圍可為5 20% ；若E-5內(nèi)的溫度過(guò)高，可根據(jù)實(shí)際情況，同時(shí)降低氟氣和四氟乙烯的流量，以保證反應(yīng)在各級(jí)反應(yīng)塔中溫和進(jìn)行。且各級(jí)反應(yīng)塔和冷凝器之間采用U型管，避免流程短路；(7)E-I中原料在反應(yīng)的同時(shí)，開(kāi)啟閥門(mén)V-15向溶碘槽E-2中加入碘、全氟烷基磺酰氟， 然后關(guān)閉；加熱E-2至60 65°C，并攪拌，待其中的碘完全溶解于五氟化碘中；開(kāi)啟閥門(mén) V-9充入氮?dú)夂箨P(guān)閉，開(kāi)啟閥門(mén)V-8，抽空后關(guān)閉，如此循環(huán)三次抽空程序；E-2中的原料處于備用狀態(tài)；待溶碘槽E-I中的碘溶液消耗完畢后，關(guān)閉閥門(mén)V-I、V-16，開(kāi)啟閥門(mén)V-2、V-17以使反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行；(8)反應(yīng)時(shí)開(kāi)啟閥門(mén)V-3，氮?dú)狻⑽捶磻?yīng)完的氟氣、產(chǎn)生的C2F5I氣體經(jīng)冷凝器后 E-14(約25°C )進(jìn)入吸附塔E-6，其余物質(zhì)經(jīng)冷凝回流進(jìn)入E-3 ；E-6和E-7中填充活性Al2O3 以吸收少量未反應(yīng)完的氟氣，C2F5I再經(jīng)過(guò)冷凝器E-12(約0°C )通過(guò)管道P-31進(jìn)入受槽； 氮?dú)馔ㄟ^(guò)止回閥V-18排出，E-6和E-7可交替使用以保證制備五氟碘乙烷的連續(xù)性；(9)五氟化碘的碘液和全氟烷基磺酰氟從E-4流出到五氟化碘受槽E-8中，通過(guò)閥門(mén) V-12和循環(huán)泵E-9可重新返回溶碘槽中；(10)開(kāi)啟閥門(mén)V-14，使C2F5I粗產(chǎn)品進(jìn)入后處理程序；通過(guò)分餾的方式提純，收集 12. 5 13°C的正餾分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備五氟碘乙烷的新工藝，其特征在于反應(yīng)從氟氣、 碘、四氟乙烯為原料出發(fā)一步合成五氟碘乙烷。
全文摘要
一步法制備五氟碘乙烷新工藝，采用多級(jí)塔式反應(yīng)器串聯(lián)工藝流程(根據(jù)工藝需要，N≥2)，碘的五氟化碘溶液、全氟烷基磺酰氟與氟氮混合氣、四氟乙烯分別從兩端進(jìn)入多級(jí)反應(yīng)塔逆向流動(dòng)發(fā)生反應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)從氟氣、碘、四氟乙烯為原料出發(fā)一步合成五氟碘乙烷；本法中新生的五氟化碘活性較高，能夠在60～65℃條件下溫和反應(yīng)；催化劑全氟烷基磺酰氟可作為觸媒和表面活性劑，可提高反應(yīng)速率和產(chǎn)率。兩個(gè)溶碘槽和尾氣吸收塔配合交替使用使反應(yīng)連續(xù)自動(dòng)化；未反應(yīng)完的氟氣可通過(guò)活性三氧化二鋁吸附后回收利用；本工藝設(shè)備及部件，采用普通鋼材，無(wú)麻點(diǎn)化學(xué)鍍鎳處理再進(jìn)行氟氣鈍化處理，預(yù)防腐蝕性化學(xué)品對(duì)設(shè)備的損壞，降低了投資成本，利于產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)C07C17/04GK102351636SQ201110246680
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者吳 榮, 李菁, 謝子卓, 謝學(xué)歸, 陳雪娟, 黃澄華 申請(qǐng)人:湖北卓熙氟化科技有限公司