[发明专利]一种三氟甲烷资源化利用工艺

说明书

本发明公开了一种三氟甲烷资源化利用工艺。包括将三氟甲烷与氯气在触媒作用下转化为氯三氟甲烷，产生的氯三氟甲烷与乙烯或者卤代乙烯催化反应制备得到卤代三氟丙烷；卤代三氟丙烷作为五氟丙烷或者四氟丙烯的原料。本发明三氟甲烷资源化利用工艺，反应条件温和，工艺简单，且得到的产物可作为制备绿色制冷剂发泡剂五氟丙烷或四氟丙烯的原料，具有重要的经济价值。

技术领域

本发明涉及一种三氟甲烷资源化利用工艺，具体为三氟甲烷转化卤代三氟丙烷的工艺，属于氟化工技术领域。

技术背景

三氟甲烷(CHF₃，HFC-23)是三氯甲烷与HF催化反应制备二氟一氯甲烷(HCFC-22)过程中产生的副产物，其生成量约为HCFC-22含量的1.5-3.5wt％，但由于HCFC-22本身作为制备全氟烯烃如四氟乙烯(TFE)的主要来源，故二氟一氯甲烷被排除在《京都议定书》规定的减排条目外。因此三氟甲烷(CHF₃)的排放仍将长期持续，每年生成的CHF₃多达几万吨。三氟甲烷是一种温室效应气体(GWP值约为14800，相当于CO₂的14800倍)，且自身具有较高的稳定性，在大气中的寿命较长(约为264年)，所以这些副产的三氟甲烷的合理利用或者处理迫在眉睫。目前三氟甲烷工业化处理方法主要是较为传统的焚烧处理，将三氟甲烷1100℃以上条件下彻底焚烧分解成HF、CO₂等物质，但这种方式是非常粗旷的，不但焚烧需要大量的经费，而且造成了大量的氟资源浪费(自身具有较高的氟含量)，无法回收副产品。三氟甲烷合理的资源化利用成为急需解决的难题。

美国专利US3009966公开了在700-1090℃下将三氟甲烷热裂解制备四氟乙烯和六氟丙烯混合物，然而该方法由于在高温下反应产生较多的毒性较大的副产全氟异丁烯(PFIB)，即使以降低产率为代价而在较低温度下进行也会产生当量的全氟异丁烯，该物质处理过程较为复杂。

美国专利US2003/0166981采用三氟甲烷与二氟一氯甲烷的裂解，在以贵金属金为催化剂条件下，700-800℃的温度下生产五氟乙烷(HFC-125)、七氟丙烷(HFC-227ea)、TFE、HFP的混合物。然而此方法热解温度高，反应条件较为苛刻。

CN104628513A公开了一种三氟甲烷资源化利用的方法，将三氟甲烷和一种或者几种卤代烃混合，在催化剂作用下转化成含二氟一氯甲烷的产物，未反应的三氟甲烷和其他反应产物循环进入反应器再参与反应。本发明利用其他含氯或溴的氟氯烃或者生产过程中需要处理的含氯或溴的氟氯烃作为反应原料与三氟甲烷进行氟氯交换制备二氟一氯甲烷，具有较好的经济效益和社会效益，且产物中，二氟一氯甲烷经过分离可以回收利用，而剩余尾气无需处理，仍可以循环至反应器中作为与三氟甲烷共同反应的气体，提高了反应物的转化率，实现零排放。该工艺是将三氟甲烷与甲烷氯化物发生歧化反应得到常规产品二氟一氯甲烷，附加值较低，难以产生较高的经济效益。

但以上技术存在的一个共性问题，即如果在气相裂解反应条件下，如果要达到一定的理想转化率，反应温度高，副产物多，积碳严重。即三氟甲烷达到一定的转化率必须以增加副产为代价，而且该副产物本身还需要进行处理，这显然是不切实际的。所以降低三氟甲烷的转化温度，提高反应物转化率及提高目标产物选择性、解决产物的分离问题是三氟甲烷转化利用的最为核心最为关键的技术难题。

发明内容

针对以上所述现有技术中存在的诸多问题，本发明提供一种三氟甲烷资源化利用的工艺。本发明三氟甲烷的转化产物为卤代三氟丙烷，可作为高附加值的五氟丙烷或者四氟丙烯的原料。具体地，本发明提供了一种利用三氟甲烷制备卤代三氟丙烷的方法。

发明概述：

本发明以二氟一氯甲烷(HCFC-22)生产过程中产生的副产物三氟甲烷为原料，先将三氟甲烷进行氯化，以便与不饱和烃进行调聚，所述不饱和烃尤其是烯烃如乙烯、氯乙烯、或者含氯、溴的双碳烯烃，从而得到卤代三氟丙烷，进一步将其氟化得到高附加值的五氟丙烷或者四氟丙烯。