專利名稱：一種七氟丙烷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種七氟丙烷的制備方法，具體涉及一種氟氯置換的方法制備七氟丙烷氣體。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)境保護意識的逐步加強，消防滅火系統(tǒng)釋放出來的氣體對大氣層的影響越來越引起人們的高度關(guān)注，傳統(tǒng)的鹵代烷釋放后，其氣體在大氣中的殘留時間可達近百年， 對環(huán)境影響極大。為了保護大氣臭氧層，根據(jù)國際公約有關(guān)規(guī)定，自1993年底禁止生產(chǎn)該類滅火劑，從2005年在全球范圍內(nèi)禁止使用該類產(chǎn)品。例如哈龍(Halon)滅火劑具有滅火濃度低，滅火效率高，不導(dǎo)電等優(yōu)異的性能，而在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。但是上世紀(jì)八十年代中期，人們發(fā)現(xiàn)哈龍滅火劑等的使用，使大氣臭氧層遭到破壞，已經(jīng)威脅到人類生存環(huán)境，因此，聯(lián)合國規(guī)定要定期淘汰哈龍滅火劑?，F(xiàn)在哈龍的替代物主要有七氟丙烷滅火劑(FM200)，六氟丙烷滅火劑(FE36)，三氟甲烷滅火劑(FE23)，惰性氣體滅火劑和二氧化碳滅火劑等。從滅火效果和適用場所考慮， 七氟丙烷滅火劑(FM200)和六氟丙烷滅火劑(FE36)屬于較為理想的滅火劑。但是，使用過程中發(fā)現(xiàn)在火災(zāi)現(xiàn)場高溫條件下，六氟丙烷裂解出有害物質(zhì)，主要是氫氟酸(HF)，對玻璃器具和精密儀器有強烈腐蝕作用。因此，六氟丙烷滅火劑由于其固有的缺點，極大地限制其使用的場所和范圍，只能作為一種“過渡”時期的滅火劑使用。按照《蒙特利爾議定書》發(fā)達國家對其的生產(chǎn)和使用必須在2030年之前逐步淘汰，發(fā)展中國家則需在2040年前實現(xiàn)逐步淘汰。七氟丙烷(HFC-227ea、FM-200)的出現(xiàn)改變了滅火劑的布局，成為鹵代烷類滅火劑的替代物。七氟丙烷的滅火原理是化學(xué)滅火，滅火濃度一般為7 % - 10 %。易于儲存，儲存時間可長達31 42年內(nèi)不會變質(zhì)和分解，它具有不導(dǎo)電、釋放后對周圍環(huán)境無破壞、 對設(shè)備及人身無損害、在大氣中殘留時間較短、毒性小、相對滅火濃度低等優(yōu)點，。七氟丙烷滅火劑具有良好的清潔性，在大氣中完全汽化不留殘渣、良好的氣相電絕緣性，正在被消防滅火中逐漸得到推廣和應(yīng)用。以南京為例，七氟丙烷滅火劑主要用于重要和昂貴的工業(yè)設(shè)備、發(fā)電機房、油庫、化學(xué)易燃品庫房及圖書庫、資料庫、檔案庫、金庫、地鐵、機場、以及高檔娛樂場所等。如果每個上述場所配備2個70 L鋼瓶滅火劑，充裝率暫定800 kg/m3，那么每個場所需要七氟丙烷滅火劑112 Kg。南京市有超過3萬個上述場所，所以如果有10 %的上述場所使用七氟丙烷滅火劑，七氟丙烷滅火劑的需求量將大于336噸，整個江蘇省的需求將大于2000噸，全國的需求在20000噸的規(guī)模。隨著生活水平的提高，精密儀器和高檔樓堂館所的增多，該清潔滅火劑的需求會迅速增長。當(dāng)前，七氟丙烷的生產(chǎn)方法主要是六氟丙烯法，由于六氟丙烯價格昂貴，所以下游產(chǎn)品七氟丙烷價格一直居高不下
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種生產(chǎn)成本低的七氟丙烷制備方法。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種七氟丙烷的制備方法，包括以下步驟將1，1，1，2，3，3，3-七氯丙烷和氣化的無水氫氟酸混合預(yù)熱后，通過裝有催化劑的管式固定床反應(yīng)器反應(yīng)，精餾，制得七氟丙烷；反應(yīng)溫度為230 380°C，反應(yīng)壓力為2 atm 30 atm，氣體原料通過催化劑表面的時間是9 秒-40秒；1, 1，1，2，3，3，3-七氯丙烷和無水氫氟酸的摩爾比為1:5 1:10 ；催化劑為過渡金屬鹽，且采用三氧化二鋁或活性炭作為載體。優(yōu)選過渡金屬鹽為鉻鹽——CrC13,CrF3或 CrBr30其中，預(yù)熱溫度為180-220 °C。催化劑過渡金屬鹽負載在三氧化二鋁或活性炭上， 制成催化劑，反應(yīng)溫度是230-380 oC，溫度太高，反應(yīng)副產(chǎn)物增多，溫度太低，反應(yīng)時間增長。反應(yīng)壓力是2 atm-30 atm，常壓時反應(yīng)時間較長，隨著壓力增大，反應(yīng)時間減少。HF氣體通過催化劑表面的時間是9秒-40秒，時間太長，單次反應(yīng)轉(zhuǎn)換率沒有明顯增大，時間太短，單次反應(yīng)轉(zhuǎn)換率太小。1，1，1，2，3，3，3-七氯丙烷與無水氫氟酸的摩爾比介于1:5至1 10之間，1，1，1，2，3，3，3-七氯丙烷與無水氫氟酸的摩爾比大于1 :5，單次反應(yīng)轉(zhuǎn)換率太小， 當(dāng)1，1，1，2，3，3，3-七氯丙烷與無水氫氟酸的摩爾比小于1 :10時，單次反應(yīng)轉(zhuǎn)換率沒有明顯增大。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點
當(dāng)前生產(chǎn)七氟丙烷的主要跨國公司普遍使用六氟丙烯與HF催化加成生產(chǎn)七氟丙烷。 國內(nèi)部分廠家也采用七氟氯丙烷還原法生產(chǎn)七氟丙烷。由于六氟丙烯價格昂貴(大約20萬元/噸)，導(dǎo)致七氟丙烷價格高昂(高于20萬元/噸)。這阻礙了清潔滅火劑七氟丙烷在中國消防系統(tǒng)中的普及使用。本發(fā)明提供一種方便實用方法，生產(chǎn)七氟丙烷將有力推動清潔滅火劑七氟丙烷在中國消防系統(tǒng)中的普及使用。本發(fā)明使用氟氯置換的方法制備七氟丙烷氣體。將1，1，1，2，3，3，3-七氯丙烷和無水氫氟酸氣化后混合預(yù)熱通過裝有催化劑的管式固定床反應(yīng)器反應(yīng)后。通過精餾分離出 1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷氣體，再經(jīng)精制、提純、壓縮罐裝作為商品銷售。采用本發(fā)明七氟丙烷的制備方法，步驟簡單，生產(chǎn)成本低。經(jīng)過初步成本核算，本發(fā)明采用氟氯置換法生產(chǎn)的七氟丙烷的生產(chǎn)成本(約8萬元/噸)很低(七氟丙烷市場銷售價格約20萬元/噸以上)。與現(xiàn)有的六氟丙烯法相比，該方法生產(chǎn)成本大幅降低，降低七氟丙烷價格，推動清潔滅火劑得到普及。


圖1為本發(fā)明七氟丙烷的制備反應(yīng)式。
具體實施例方式以下實施例中，所指產(chǎn)率即1，1，1，2，3，3，3-七氯丙烷轉(zhuǎn)化為1，1，1，2，3，3，3_七氟丙烷的單次轉(zhuǎn)換率。實施例1
將1，1，1,2, 3，3，3-七氯丙烷加熱汽化，然后將1，1，1,2, 3，3，3-七氯丙烷氣體與氟化氫氣體(按照摩爾比1 :5)通入裝有催化劑(三氯化鉻負載在三氧化二鋁上，購自南化研究院)的固定床反應(yīng)器中，30個大氣壓，溫度230°C下，通過催化劑的時間9秒，經(jīng)精餾分離出1，1，1,2, 3，3，3-七氟丙烷，氣相色譜測定1，1，1,2, 3，3，3-七氯丙烷轉(zhuǎn)化為 1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷的單次轉(zhuǎn)換率46 %。
實施例2-9
將1，1，1，2，3，3，3-七氯丙烷加熱汽化，然后將1，1，1，2，3，3，3-七氯丙烷氣體與氟化氫氣體(按照摩爾比1 :5)通入裝有催化劑(三氯化鉻負載在三氧化二鋁上，購自南化研究院)的固定床反應(yīng)器中，精餾分離出1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷。其中反應(yīng)溫度、壓力、原料氣體通過催化劑時間以及所得產(chǎn)率如下表所示
權(quán)利要求
1.一種七氟丙烷的制備方法，其反應(yīng)方程式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的七氟丙烷的制備方法，其特征在于所述預(yù)熱溫度為180-220"C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的七氟丙烷的制備方法，其特征在于所述鉻鹽為CrC13、CrF3 或 CrBr3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的七氟丙烷的制備方法，其特征在于所述精餾制得的產(chǎn)物 1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷氣體，再經(jīng)精制、提純、壓縮罐裝作為產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種七氟丙烷的制備方法，包括以下步驟將1,1,1,2,3,3,3-七氯丙烷和氣化的無水氫氟酸混合預(yù)熱后通過裝有催化劑的管式固定床反應(yīng)器反應(yīng)，精餾，制得七氟丙烷；所述反應(yīng)溫度為230～380℃，反應(yīng)壓力為2atm～30atm，氣體原料通過催化劑表面的時間是9秒-40秒；所述1,1,1,2,3,3,3-七氯丙烷和無水氫氟酸的摩爾比為1:5～1:10；所述催化劑為過渡金屬鹽，且采用三氧化二鋁或活性炭作為載體。采用本發(fā)明七氟丙烷的制備方法，步驟簡單，生產(chǎn)成本低。
文檔編號C07C19/08GK102491871SQ201110410250
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者張超智 申請人:南京信息工程大學(xué)