[发明专利]一种制备三氟甲烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种制备三氟甲烷的方法。 

背景技术

三氟甲烷（HFC23）是无色、几乎无味、不导电的气体，其密度大约是空气密度的2.4倍。三氟甲烷灭火剂是液态贮存，气态释放，三氟甲烷蒸气压力高，不需要氮气加压可自行喷放，该气体密度小，可适用于楼层很高和管网很大的工程，此外，三氯甲烷灭火系统使用温度范围广，环境温度为－20℃～50℃，在我国北方广大寒冷地区使用，更能发挥其优越性。 

三氟甲烷灭火剂是一种化学灭火剂。三氟甲烷气体灭火系统可以用来扑灭固体表面火灾、可燃液体火灾、可燃气体火灾和电气火灾，适用于计算机房、通讯机房、变配电室、精密仪器室、数据处理中心、电信通讯设施、过程控制中心、昂贵的医疗设施、贵重的工业设备、发电机房、油库、化学易燃品库房及图书库、资料库、档案库、金库、博物馆及群艺馆等场所，还可应用人员密集场所，如地铁、轮船等的灭火。 

现有技术中，由于催化剂寿命短和反应温度高等原因，当前使用氯仿催化氟化生产三氟甲烷的方法不适合于产业化生产。其他方法，例如：氟利昂22催化歧化法、二氟一氯甲烷催化氟化法，由于原料价格较贵，因此，三氟甲烷产品的成本较高，不利于三氟甲烷的普及推广。二氯甲烷催化氟化法，由于使用液相反应，而且催化剂较贵，因此三氟甲烷成本高，不利于三氟甲烷的普及推广。 

发明内容

本发明的目的是提供一种制备三氟甲烷的方法，该方法转化率高，反应过程条件温和，催化剂使用寿命长，设备要求低，生产成本低。 

本发明的目的采用如下技术方案实现。 

一种制备三氟甲烷的方法，将由氯仿和氟化氢组成的混合原料气体通入装有催化剂的管式固定床反应器进行反应，通过精馏的方法分离出三氟甲烷。 

所述催化剂的载体为氧化镍、三氧化二铝、氧化锌或活性炭，催化活性组分为铬盐和La₃F₃的混合物。 

所述铬盐为CrCl₃、Cr₂O₃、CrF₃或CrBr₃。 

所述载体为三氧化二铝或活性炭。 

反应温度是220～350 ^oC，反应压力是2～20大气压，混合原料气体的停留时间为10秒～35秒。反应温度太高，反应副产物增多，温度太低，反应时间增长。常压时反应时间较长，随着压力增大，反应时间减少。反应时间太长，单次反应转化率没有明显增大，时间太短，单次反应转化率太小。 

混合原料气体中氯仿和氟化氢的摩尔比为1:（3～7）。氯仿与无水氢氟酸的摩尔比大于1：3，单次反应转化率太小，当氯仿与无水氢氟酸的摩尔比小于1：7时，单次反应转化率没有明显增大。 

本发明使用氟氯置换的方法制备三氟甲烷气体。将氯仿和无水氢氟酸气化后混合预热通入装有催化剂的管式固定床反应器反应，通过精馏将过量的氢氟酸，和高沸点的氟氯甲烷作为原料返回利用。该方法的工艺和设备简单，转化率高，反应条件温和，催化剂使用寿命长，设备要求低。经过初步成本核算，与现有的方法相比，采用氟氯置换法生产的三氟甲烷的生产成本大幅降低，降低三氟甲烷销售价格，推动清洁灭火剂得到普及。 

  

附图说明

图1是本发明合成三氟甲烷的反应方程式。 

、具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明：

实施例1 制备催化剂Cat-1

将500 mL、质量百分浓度为36.5%的浓盐酸和500 mL、质量百分浓度为40%的氢氟酸混合，制备酸性溶液。将150 g直径为2-4mm的活性炭颗粒，倒入所述酸性溶液中，室温下搅拌24小时，过滤，水洗至中性，120 ^oC干燥10小时，300 ^oC下干燥5小时，作为活性炭催化剂载体待用。

将5 g CrCl₃ 和0.5g LaF₃溶于50 mL水中制成溶液，在该溶液中加入44.5 g活性炭催化剂载体，搅拌3小时。120 ^oC干燥5小时，300 ^oC下干燥5小时，得到10wt%CrCl₃/1wt%LaF₃/C催化剂，记作Cat-1。 

实施例2制备催化剂Cat-2