[发明专利]一种制备C2～C6全氟烷烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全氟烷烃的制备方法，尤其是涉及一种制备C2～C6全氟烷烃的方法。

背景技术

全氟烷烃具有特殊的物理和化学性能，如八氟丙烷，分子式CF₃CF₂CF₃，具有很高的化学 稳定性、热稳定性、不燃性和高生理耐药性，已成功用作人类眼科手术用特种气体、半导体 工业中等离子刻蚀气、绝缘气和关键器件表面清洗气等。

现有技术中，制备八氟丙烷的方法主要有三种，氟气与活性炭直接氟化法、六氟丙烯在 氟化氢中电化学氟化法、七氟丙烷与氟气反应合成法。

文献报道(低温与特气,1994-1)氟气与活性炭直接进行氟化反应可以制备八氟丙烷。其具 体操作是，在装有活性炭的反应炉中,缓慢通入高浓氟气,400～500℃下氟化制备全氟丙 烷。反应产物经过除尘、碱洗、脱水后,可获得含有4-6％粗品的C3F8。反应式如下(I)

C+F₂＝CF₄+C₂F₆+C₃F8+…(I)

此方法反应温度偏高、副产物多、目标产物八氟丙烷得率偏低。

专利JP-B-62-61115报道了在氟化氢中使六氟丙烯电解氟化以制备全氟丙烷的方法。该 方法是将有机化合物溶解或分散在无水HF中，在电压低于8伏下进行电解。阳极释放出氟化 物，阴极释放出氢气。该方法的优点是原料为相对便宜的无水氟化氢，而不需要使用用昂贵 的元素氟。但该方法产率较低，且需要较大的设备投资，能耗高，C-C键容易发生碎裂，副 产物多，所以没有太大经济价值。

专利US6720464B2和US4158023报道了采用七氟丙烷与氟气反应合成制备八氟丙烷的方 法。此方法中使用的2H-七氟丙烷在氟气中存在爆炸极限，且其爆炸下限较低，约为8％(摩 尔浓度)，这使得该反应存在较明显的安全隐患。为解决此安全隐患，此方法需要使用大量惰 性气体稀释七氟丙烷，以保证体系中七氟丙烷的实际浓度低于其爆炸下限。虽然HF作为其稀 释气体可以循环套用，但大量HF的使用无疑增加了设备投资和运行成本，而且设备运行危险 性随之增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由C2～C6全氟烯烃与氟气反应制备相应的全氟烷烃的方法， 具有转化率和选择性高、设备运行安全、设备简单、操作方便、环境污染小等优点。

为达到发明目的本发明采用的技术方案如下：

一种制备C2～C6全氟烷烃的方法，在无水、无氧条件下、-20℃～200℃反应温度和0～ 1.0MPa反应压力下，C2～C6全氟烯烃与氟气反应制备相应的全氟烷烃。

作为优选的方式，上述反应温度为-10℃～100℃，反应压力为0～0.5MPa；作为进一步 优选的方式，上述反应温度为0℃～60℃，反应压力为0～0.3MPa。

上述制备方法中，氟气与C2～C6全氟烯烃的摩尔比优选为0.8～2.2:1，并进一步优选 为1.0～1.3:1。作为一种优选的方式，所述制备方法中使用的氟气为氟气与选自氮气、氦气、 八氟丙烷、六氟乙烷和氟化氢气体中的一种、两种或三种以上的气体的混合气，并进一步优 选为氟气与氮气的混合气；混合气中氟气的摩尔浓度优选为5％～90％，并进一步优选为5％～ 30％，特别优选为10％～20％。

上述制备方法中，作为优选的方式，所述无氧条件为氧含量小于100ppm，无水条件为水 分含量小于100ppm。

上述制备方法中，所述反应优选在耐受氟气和HF腐蚀的特种合金反应釜中进行，所述特 种合金反应釜的材质优选为蒙乃尔合金、金属镍或哈氏合金。使用中，所述特种合金反应釜 中优选装填金属散装填料或规整填料，所述填料的材质优选为哈氏合金、316L不锈钢或蒙乃 尔合金。所述特种合金反应釜和填料在使用前优选经除水除油和高温氟化处理。

作为示例，本发明所述的制备八氟丙烷的方法，可以按照以下步骤进行：

(1)对反应器预处理

反应器及金属填料先进行除水除油和高温氟化处理，反应器内加入金属填料，采用高纯 氮气进行1.0MPa保压，确认体系密封性良好，对反应器进行抽真空到表压为-0.1～-0.09MPa；

(2)氟气与六氟丙烯氟化加成反应