[发明专利]一种三氟碘甲烷的连续制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三氟碘甲烷的制备方法，尤其涉及一种在微通道反应器中连续制备三氟碘甲烷的方法。

背景技术

三氟碘甲烷，相对分子质量195.9，温室效应潜值(GWP)<5，臭氧损耗潜值(ODP)为零，密度为2.361g/mL，凝固点110℃，沸点-22℃，临界温度123.3℃，临界压力3.95MPa，可用于替代氢氟烃、氢氯氟烃和哈龙灭火剂，也可用于制备含氟中间体、半导体蚀刻、发泡剂组合物和气溶胶推进剂等。

现有技术对于三氟碘甲烷的制备方法有以下报道：

J.Am.Chem.Soc.1950(72)：3806-7，J.Chem.Soc.，1951(2)：584-587.报道了以全氟羧酸盐热分解制备三氟碘甲烷的方法，反应方程式如下：

其中原料CF₃COOM可以是CF₃COOAg、CF₃COONa、CF3COOK、CF₃COOHg、CF₃COOPb和CF₃COOBa。当以三氟乙酸银盐为原料时，其热解产率能够达到80％～95％，但三氟乙酸银盐价格昂贵。

Paskovich等人在J.Org.Chem.，1967，32(3)：833-835.上公开了CF₃COONa或CF3COOK在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂条件下回流反应10h以上，CF₃I的产率可达70％。

许华堂等人在化学试剂，1989，11(2)：123上，对Paskovich的方法进行改进，以环丁砜替代DMF为溶剂，在170～180℃下反应4h，得到CF3I的产率为60％～80％。但此方法反应温度较高，反应不安全。

日本专利JP52068110报道了以三氟甲烷(CF₃H，HFC-23)和I2为原料、活性炭负载碱金属或碱土金属为催化剂、通过气相碘化催化反应制备CF₃I的方法。

法国专利FR2794456报道了以五氟乙烷(C₂F₅H，HFC-125)和I2为原料制备三氟碘甲烷的方法。该方法使用与上述日本专利JP52068110类似的催化体系，原料气通过活性炭负载的碱金属或碱土金属催化剂床层可以得到C₂F₅I，CF₃I，C₂F₅H和I₂混和物，经精馏分离可得CF₃I和C₂F₅I。反应方程式如下：

此方法反应温度高，催化剂积碳严重，寿命较短。

因此，有必要对三氟碘甲烷的制备方法作进一步的改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三氟碘甲烷的连续制备方法，具有转化率高、反应时间短、反应安全可控和适合工业化放大的特点。

本发明的合成工艺路线为：

CH₃I+F₂→CF₃I

本发明提供如下技术方案：

一种三氟碘甲烷的连续制备方法，所述方法在微通道反应器中进行，包括以下步骤：

(1)使原料1进入预热模块3，预热温度为-30～50℃，所述原料1为碘甲烷；

(2)使经步骤(1)预热后的原料1和原料2进入微通道反应模块4，所述原料2为F₂，原料2与原料1在所述微通道反应模块(4)中混合和反应，所述原料1与原料2的摩尔配比为1:2.0～8.0，原料1流量为1～50g/min，反应温度为-30～50℃，反应压力为0～1.0MPa；

(3)将步骤(2)微通道反应模块9出口处得到的产物经固体碱吸收收集得到三氟碘甲烷。

本发明提供的三氟碘甲烷的连续制备方法，在制备三氟碘甲烷前将微通道反应器各模块进行组装得到微通道反应器。作为示例，可以按照图3所示，将一块预热模块3、六块微通道反应模块4～9和一块淬灭模块10进行串联式安装，其中：与预热模块3相连的1为液相泵，作为原料1的进料口；与微通道反应模块4相连的1为气体质量流量计，作为原料2进料口。微通道反应器连接好后，可以使用导热油进行传热。在三氟碘甲烷的制备过程中，可以根据需要增加或减少微通道反应模块。