[发明专利]一种以三氯乙烯为原料连续合成五氯乙烷的方法及装置

说明书

本发明属于化工技术领域，涉及一种以三氯乙烯为原料连续合成五氯乙烷的方法及装置。首先向装置中微通道反应器内通入干燥后氮气；随后通过质量流量控制器以及干燥器使氯气脱去水分通入反应器系统中；然后将含三氯乙烯的原料液泵入微通道反应器，使其与通入的氯气在微通道反应器中，气液两相的充分均匀混合，而后在光照的作用下，混合后的气液混合物在延时管线中继续发生连续化氯化加成反应，反应后液相产物经处理得高收率五氯乙烷。本发明采用连续化过程代替了传统间歇方式开展氯化反应合成五氯乙烷，强化气‑液反应传质能力极大地缩短了反应时间，提高了反应效率，弥补了气相均相反应混合不充分的不足。

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及一种生产五氯乙烷的方法，具体地说是一种以三氯乙烯为原料，使用微通道连续化技术合成五氯乙烷的方法及装置。

背景技术

传统的制冷剂多为含氯的氯代烷烃(CF₂Cl₂、CHF₂Cl、R502等)，大气中含氯卤代烃在紫外线的照射下会分解产生分子氯，存在破坏臭氧层的问题。随着世界各国环保生存意识的增强，保护大气层、寻找消耗臭氧层物质(ODS)替代物的工作已经逐渐开展。不含氯的氢氟烃的消耗臭氧层潜能值为0，如R125制冷剂(五氟乙烷)、R-134a(1，1，1，2-四氟乙烷)、R32(二氟甲烷)。其中，R125和R-134a是较好的替代品，常被用作混配制冷剂。五氟乙烷主要由五氯乙烷发生氟化反应得到。作为重要的氟化烃中间体，五氯乙烷的大批量合成变得至关重要。

五氯乙烷的合成方法有很多，主要有二氯乙烷氯化法、偏氯乙烯法、乙炔法和三氯乙烯法。如专利CN102267863B以二氯乙烷为原料，与当量比为2-3.2倍的氯气发生取代反应，反应过程生成三氯/四氯/五氯/六氯乙烷混合物和氯化氢。通过调节氯气的通入量来控制反应程度，得到所需的四氯/五氯乙烷混合物。过程中通过水吸收氯化氢，最后采用精馏的方式获得产物五氯乙烷。在专利CN102295518B中，第一步阶段使用偏氯乙烯为原料，在氯化铁、氯化铯等催化剂的作用下，与氯气发生加成反应，在70℃的反应温度下保持15h获得四氯乙烷。然后在第二阶段反应中四氯乙烷和氯气发生取代反应，反应时间为21h。最后通过碱洗和精馏过程获得最终产品五氯乙烷。专利CN108546228B中指出使用摩尔比1：3的乙炔和氯气为原料，在金属卤化物的催化作用、反应温度120℃下，加成反应获得收率60％的五氯乙烷。如中国专利CN100338001C所述，以三氯乙烯为原料，在无水三氯化铁催化剂的作用下，持续通入氯气，在70-90℃的反应温度下保持数小时得到五氯乙烷。又如专利CN101265154B所述，在紫外光照射下，三氯乙烯和氯气在1：1-1.5的摩尔比、反应温度50-150℃下，在石英管反应器发生加成反应，可生成高纯度、高收率的五氯乙烷。

现有合成五氯乙烷的技术多为通过改变不同的反应原料与氯气发生反应，通过调控反应工艺，以间歇的方式获得目标产物。其中，二氯乙烷氯化法属于自由基氯化过程，存在反应选择性偏低，合成产物复杂，后处理过程困难的问题。而偏氯乙烯法、乙炔法面临反应过程复杂，反应条件苛刻，收率低的现象。相对而言，三氯乙烯法的加成反应方式对比自由基取代氯化方式更具合成优势。但是反应速率慢、所使用反应设备复杂、安全可控性低的不足。

发明内容

本发明的目的在于针对间歇方式合成五氯乙烷技术的不足，提供一种以三氯乙烯为原料使用微通道连续化氯化反应合成五氯乙烷的连续化方法及装置。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种以三氯乙烯为原料连续合成五氯乙烷的装置，装置包括氯气气瓶1、原料罐2、计量泵3、预热管线4、微通道反应器5、气体质量流量计6、氮气气瓶7、取样阀8、光源9、延时管线10、背压阀11和储料罐12；所述微反应器5有两个入料口和一个出料口，所述原料罐2通过第一管路与所述微通道反应器5的一个入料口相连；所述氯气气瓶1通过第二管路与所述微通道反应器5的另一个入料口相连；所述微通道反应器5的出料口、延时管线10、背压阀11和储料罐12通过管路依次串联。