[发明专利]生产氢氟化碳的方法

说明书

本发明的领域

本发明主要涉及氢氟化碳和氟化碳的制备方法。更具体地讲，本发明涉及催化氟化的方法，该方法提高了所需的氢氟化碳/氟化碳的产率并延长所用的氟化催化剂的活性。

本发明的背景

氢氟化碳(HFCs)和氟化碳(FCs)的生产方法为本领域所熟知。一般而言，这些生产方法包括使氯化有机化合物氟化以生产所需的HFC或FC化合物，然后通过精馏回收所需的化合物。在氟化方法中优选气相催化氟化法。例如，在生产二氟甲烷(HFC-32)时，将氯化有机化合物(例如像二氯甲烷(CH₂Cl₂))和氟化剂(例如像氟化氢(HF))预热并在氟化催化剂存在下互相反应得到产物流。

所需的HFC或FC化合物通过使用精馏法从所述产物流中回收，所述产物流还含有如所述反应副产物的其它物质。精馏是为本领域所熟知的，通常包括使用如循环柱的精馏工具，该循环柱在一定的温度和压力下操作，以从产物流分离出所需的化合物。精馏的压力和温度是互相关联的，因此高的操作压力通常相应于高的精馏温度。精馏温度决定柱的冷却需要。

这里为了讨论的目的，分两种基本类型的冷却--高温冷却和低温冷却。高温冷却是指冷却至不低于大约0℃的温度。这种高温冷却可通过使用通用的设备和制冷剂相对容易和便宜地完成。另一方面，低温冷却指冷却至不高于大约-15℃的温度。低温冷却所需的设备和制冷剂会比高温冷却所需的昂贵。因此，在工业上，更优选在允许使用高温冷却的压力范围内操作所述循环柱，以下称为“高温精馏”。

为得到合适的产物流流量，所述循环柱在压力低于所述反应器的压力下操作。因此，考虑到所述反应器与所述循环柱之间的压力降，习惯的应用是在允许使用高温精馏的压力下进行所述反应。足于进行高温精馏的反应压力可由精馏领域的技术人员容易地测定。它取决于多种因素，包括如所述反应器与所述循环柱的压力差、所需产物的相特性和其它产物流的成分。例如，对于所述HFC-32高温精馏的适合的压力为高于大约100psig。

通过氟化和精馏来生产HFCs和FCs的先有技术方法尽管应用较广，但它们均具有数个缺点。在这些较大的缺点中一个是氟化过程中催化剂钝化的问题，这将引起较低的产率。在保持催化剂活性的一个措施中，通常将再生剂(如氯气)与反应剂一起以连续的方式共同进料至所述反应器中。然而这种连续加氯气增加了一般不要的副产物的形成。

副产物使得精馏变得复杂，并能极大地降低产物产率和降低产物质量。例如，在生产HFC-32中，氯氟甲烷(CFC-12)的形成随着使用的氯气的量的增大而极大地增多。遗憾的是，CFC-12和HFC-32形成了一种低沸共沸混合物，所需的HFC-32产物难于从这种混合物中分离出来。对于每去除一份CFC-12，精馏需要大约十份的HFC-32从产物中分离出去。即使所述工业生产量有足够高来调节这样的损失，但是所述不要的副产物也存在处理的问题。

因此，存在制备HFCs和FCs而无上述和其它缺点的方法的需要。本发明满足了这个需要。

本发明和优选实施方案的描述

本发明确定了在氟化/精馏方法生产如氢氟化碳和氟化碳的氟化有机化合物中的反应压力范围，在这反应压力范围内降低了催化剂的钝化和不要的副产物的形成并提高了产率。所确定的反应压力范围低于习惯上所应用的压力，优选低于高温精馏所常用的压力。

虽然由于高温精馏的所述优点而在先有技术生产HFCs和FCs中优选相对高的反应压力，但根据本发明通过使用相对低的反应压力来实现了催化剂钝化的显著的令人吃惊的降低作用。从而再生所述催化剂所需的氧化剂(如氯气)的量被减少了。使用较少量的氧化剂又减少了不要的副产物的形成，这些副产物导致低的产物产率、使精馏复杂化并存在处理上的问题。因此，使用本发明的“低压力”方法导致这样的产物流的形成，即其比使用先有技术的“高压力”方法生产的产物流更容易精馏。这提供了高的产物产量、简单的精馏和低的副产物形成。