[发明专利]生产二氟甲烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产二氟甲烷的方法以及适用于实施该方法的设备。

背景技术

可通过二氯甲烷或亚甲基氯(F-30)的氟化来制造二氟甲烷(F-32)。例如，文献FR2736050和FR2748022描述了在固体催化剂的存在下在气相中氟化F-30以得到F-32。

文献US6,268,540描述了使用五价的卤化钼、卤化铌、卤化钛或卤化钽催化剂的氢卤化甲烷的液相氟化、且特别是F-30的液相氟化。所说明的反应的短的持续时间使得无法知晓这些催化剂的寿命。

文献US6,407,296描述了五氟化锑、或者五氟化锑与三氟化锑的混合物用于在液相中生产F-32的用途。但是，该催化剂是高度腐蚀性的，且实际上必须使用特种合金用于反应器。

文献WO99/25670描述了在液相中、在催化剂例如五氯化锑的存在下、且在涂有例如含氟聚合物(考虑到所产生的腐蚀作用，这经证明是必要的)的反应器中氟化F-30以产生F-32。该文献提出了在两个或三个塔中对得自所述反应的产物进行分离，以便将反应物或副产物再循环至所述反应器并取出所产生的F-32物流、以及结合有F-32或未结合有F-32的氯化氢、该反应的其它产物的物流。该方法产生了杂质：一氯二氟甲烷(F-22)和三氟甲烷(F-23)。

文献WO01/81353描述了能够在液相中进行催化氟化的基于钛、铌、钽、锡或锑的离子液体。所列举的氟化反应包括氟化F-30以得到F-32。

仍需要开发表现出改善的产率和改善的选择性并同时避免发生过度腐蚀的新的生产二氟甲烷的方法。

发明内容

本发明首先涉及生产二氟甲烷的方法，包括：二氯甲烷与氟化氢在液相中、在氯气的存在下且在离子液体催化剂的存在下催化反应，所述离子液体催化剂由五氯化锑与具有通式X⁺A^–的有机盐的反应产物组成，其中A^–为卤素或六氟锑酸根阴离子且X⁺为季铵、季或叔锍阳离子。

根据一种实施方式，所述阳离子X⁺为四烷基铵、三烷基铵、烷基吡啶二烷基咪唑或三烷基咪唑阳离子，优选三甲基锍、N-乙基吡啶N-丁基吡啶1-乙基-3-甲基咪唑或1-丁基-3-甲基咪唑阳离子，所述催化剂优选为五氯化锑与氯化1-乙基-3-甲基咪唑的反应产物。

根据一种实施方式，所述方法包括对得自所述反应的产物进行分离，使得能够：

-取出二氟甲烷物流；

-回收氯气流并且将所述氯气流再循环至所述催化反应。

根据一种实施方式，所述氯气流包含氯气与二氟甲烷的混合物，优选包含低于7.5体积％的氯气含量。

根据一种实施方式，对得自所述反应的产物进行分离还使得能够回收反应物和副产物的物流并将其再循环至所述催化反应。

根据一种实施方式，对得自所述反应的产物的分离相继地包括：第一分离，其使得能够取出氯化氢物流；随后的第二分离，其使得能够回收所述氯气流；随后的第三分离，其使得能够取出所述二氟甲烷物流并优选回收所述反应物和副产物的物流，这些分离中的每一个均优选为蒸馏。

根据一种实施方式，所述方法包括在所述第一分离之前的预分离，所述预分离包括回收催化剂物流以及将所述催化剂物流再循环至所述催化反应阶段。

根据一种实施方式，所述方法包括向催化反应器进料的预先阶段，所述预先阶段包括：

-向所述催化反应器中注入溶剂；

-使具有通式X⁺A^–的有机盐溶解在所述溶剂中，其中A^–为卤素或六氟锑酸根阴离子且X⁺为季铵、季或叔锍阳离子；

-向所述催化反应器中注入五氯化锑。

根据一种实施方式，将所述五氯化锑注入到所述催化反应器的顶部空间中；或者，所述进料阶段包括使所述五氯化物与所述溶剂在所述催化反应器中进行混合，优选借助于搅拌器、静态混合器和/或通过使用惰性气体混合所述反应物和/或所述反应产物。

根据一种实施方式，所述溶剂为二氯甲烷。

根据一种实施方式，将所述五氯化锑以0.1-10吨/小时、优选0.1-1吨/小时、且理想地约0.5吨/小时的流量注入到所述催化反应器中。

根据一种实施方式，所述方法任选地另外包括氯氟甲烷的生产，而且，二氟甲烷和适宜时氯氟甲烷的生产量为0.5-10mol/h/L、优选为1-5mol/h/L。