[发明专利]脱卤化氢反应器及方法

说明书

本申请涉及脱卤化氢反应器及方法。本发明提供了一种反应器，其包括反应室，所述反应室具有与所述室中的反应物接触的催化表面；以及使电流通过所述催化表面的电源。所述反应器可用于脱卤化氢反应，例如将HCFC‑244bb脱氯化氢为HFO‑1234yf，以及用于其中采用零价金属催化的反应。本发明进一步提供了使用电加热的反应室由HCFC‑244bb制备HFO‑1234yf的方法。

本申请是申请日为2016年10月14日、申请号为201680060101.5、名称为脱卤化氢反应器及方法的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电加热的反应器。不限制地，所述反应器可以用于脱卤化氢反应，并且可以具有各种构造，包括管状设计。

背景技术

碳氟化合物，特别是作为一类的氟化烯烃，具有许多不同的用途，包括作为化学中间体和单体。特别地，这些产品可用作制冷剂、用于制备制冷剂的单体或中间体，特别是被认为具有低的全球变暖潜能值的制冷剂。

考虑到全球变暖，氢氟烯烃(HFO)作为氯氟烃(CFC)、氢氯氟烃(HCFC)和氢氟烃(HFC)的替代物被商业化，其用作制冷剂、传热剂、发泡剂、单体和抛射剂，原因是HFO不消耗臭氧层并且具有低的全球变暖潜能值。通过多个步骤制备一些HFO，所述步骤包括在氟化催化剂的存在下采用氟化剂，例如氟化氢将氯化有机化合物氟化。这些反应可以在液相或气相或液相和气相的组合中进行。

在制备HFO-1234yf(2,3,3,3-四氟-1-丙烯)的一种方法中，下列反应顺序是已知的：

步骤(1)：1230xa + 3HF→1233xf + 3HCl

(其中1230xa是CCl₂=CClCH₂Cl并且1233xf是CH₂=CClCF₃)

步骤(2)：1233xf + HF→244bb

(其中244bb是CH₃CClFCF₃)

步骤(3)：244bb→1234yf + HCl

(其中1234yf是CH₂=CFCF₃)。

在一种优选的实践中，步骤(1)在氟化催化剂的存在下在气相中进行；步骤(2)在氟化催化剂的存在下在液相中进行；并且步骤(3)在存在或不存在脱氯化氢催化剂的情况下在气相中进行。

步骤(3)反应是吸热的，反应热约为15kcal/mol或180BTU/lb的HCFC-244bb。该反应通常在约450℃-约480℃下发生。该反应通过反应器中的金属(反应器壁、金属粒料/丝网等形式的催化剂)催化。该方法被代表性地公开在美国专利申请公开2009/0043136中，其全部内容通过引用并入本文。

除了吸热之外，步骤(3)需要高温来启动。但使工艺材料或传热表面过热会导致高速焦化或形成碳，必须频繁地停车以清洁反应器系统。设计可用于步骤(3)的反应系统的常规方法通常包括以下：

1) 加热反应物的过热器；

2) 等温管壳式反应器，壳上设有换热介质；

3) 反应器中每道次的有限的转化率；

4) 过热设施和实现热量输入反应器壳体的设施；和

5) 再生催化表面的装置(如果适用的话)。

这些方法需要具有许多组件的系统，所述组件具有固有复杂性。一个实例是使用熔盐系统来加热反应器。这样的系统包括至少：反应器、过热器、火焰加热器、熔盐罐和熔盐泵。因为这样的系统所需的盐在高温下(在240℃的范围内)冻结，所以必须并入额外的复杂装置来启动该系统，同时在初始接触反应器的冷表面期间使所述盐保持熔融；这样的装置可以包括在启动期间稀释盐的系统或大量使用夹套和/或伴热。