[实用新型]一种脱羧反应器及制备全氟烷基乙烯基醚的设备

说明书

本实用新型公开了一种脱羧反应器及制备全氟烷基乙烯基醚的设备，脱羧反应器包括外壳以及设于外壳内的斜板，斜板将外壳内腔分为上部的脱羧反应室和下部的加热室，斜板向下倾斜，脱羧反应室在对应斜板上部上方位置设有原料进口和氮气进口，脱羧反应室在对应斜板下部位置设有气相出口及溶剂出口，加热室用于加热斜板并使沿斜板流动的羧酸盐溶液得到加热，斜板的上表面分布有使羧酸盐溶液在斜板上均匀流动的小挡板组件。本实用新型采用上述技术方案，羧酸盐溶液可在斜板上形成薄层液相流动，从而达到使反应物料均匀受热，快速脱羧的目的，同时又可使脱羧产品快速穿越溶剂层，大大降低产品在溶剂中的停留时间，减少副产物产生。

技术领域

本实用新型涉及氟化工技术，具体涉及全氟烷基乙烯基醚的制备技术。

背景技术

全氟烷基乙烯基醚是一种用途广泛的含氟单体，其通式为：

全氟烷基乙烯基醚因其C-F键具有较大键能，使其所含双键中的π键更为松弛，易与其他单体聚合，因而常作为共聚单体，与四氟乙烯单体等含氟烯烃共聚得到特殊的功能性高分子材料。此外，由于全氟烷基乙烯基醚的共聚，在原高分子链中引入了柔性支链，降低了聚合物的结晶度，因而可在不改变氟聚物原有优异性能的基础上，改善聚合物的其他性能，如:耐低温性、耐溶剂性、韧性、耐撕裂性、与基材的粘结性能等。

全氟烷基乙烯基醚的制备方法有很多，主要是通过酰氟与金属盐化合物反应成羧酸盐后热裂解脱CO₂和金属氟化物得到。酰氟成盐脱羧制备全氟烷基乙烯基醚的方法主要可分为两类：

第一类是采用一步法，即将酰氟直接在高于中间体羧酸盐脱羧温度的反应器内与金属碳酸盐反应脱羧得到烯醚。

美国专利US3321532采用酰氟和碳酸钠在管式反应器中直接成盐脱羧，脱羧温度300℃，得率最高达95％；美国专利US3291843同样采用管式反应器，酰氟和氧化硅在390℃时裂解成醚，得率最高达85％；3M创新有限公司的中国专利CN101213168A采用酰氟与金属碳酸盐在搅拌床反应器中高温脱羧，脱羧温度100～300℃，收率约为70％；旭硝子公司的中国专利CN1196666C采用酰氟与金属碳酸盐在流化床中高温脱羧的方法，其转化率为100％，但收率仅为55％；巨化集团公司专利CN102702035B描述了一种利用双螺杆挤出机连续制备氟化乙烯基醚的方法，双螺杆前段成盐后段脱羧，脱羧段温度在180℃～320℃，转化率最高为88.2％。从上述专利可以看出，一步法脱羧制备烯醚的收率都不高，主要问题在于固相脱羧过程中，烯醚产品会与残留的原料酰氟反应生成副产物，降低产品收率；此外，由于固相脱羧温度高，受热不均匀，容易造成烯醚产品分解及碳化，导致积碳及粘壁的问题，不仅会造成反应器难清理，还会降低反应器壁传热效果。

第二类是采用两步法，包括两步法固相脱羧与两步法液相脱羧：前者指先将酰氟在有机溶剂和碳酸盐的混合物下或者氢氧化钠、氢氧化钾或者碳酸钠的水溶液中反应成盐，然后除去溶剂得到干盐，再将干盐直接高温脱羧得到烯醚产品；后者指使用酰氟在溶剂和碳酸盐的混合物下低温成盐，然后高温脱羧得到产品。

中昊晨光化工研究院专利CN101659602B采用先脱除溶剂，再在反应釜或裂解炉中固相脱羧的方法，专利叙述这种方法能减少副产物含氢醚的量，其产品收率不足80％；旭化成株式会社的中国专利CN100338013C报道了类似的先成盐脱溶剂再固相脱羧制备含氟乙烯基醚的方法；上海三爱富新材料股份有限公司专利CN102992969B公开了一种由酰氟生产含氟乙烯基醚的工艺路线及带刮板的圆筒型脱羧设备，即先将酰氟成盐，脱除溶剂，再涂敷于刮板筒内加热脱羧，脱羧温度120℃～250℃，并在另一专利CN203803486U公开了一种连续脱羧的反应装置，对前述脱羧设备进行了改进，提高了产品收率，最高可达98％。这几种方案都属于两步固相脱羧，具有固相脱羧共有的问题，即脱羧温度高，易发生副反应及产生的氟化盐等残渣难清理，此外，两步固相脱羧还具有操作复杂，溶剂去除困难的缺点。