一種制備和精餾分離多氟碘代烷的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多氟有機化合物制備分離的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明提出一種制備和精餾分離多氟碘代烷的系統(tǒng)，包括3個反應釜、4個精餾設備和多個產品儲罐，所述4個精餾設備依次相連接；所述3個反應釜中，第一反應釜與第一精餾設備的原料入口連接；第二反應釜與第二精餾設備的原料入口連接；第三反應釜與第三精餾設備的原料入口連接；所述精餾設備的餾分出口與產品儲罐的入口連接，產品儲罐的出口與反應釜連接。本發(fā)明提出的方法，通過多次循環(huán)操作，可以得到C2、C4、C6、C8的單一組分全氟烷基碘，純度達到99%以上，可根據市場需要，收集不同組分的高純全氟烷基碘，作為中間產品出售，實現良好的經濟效益。
【專利說明】一種制備和精餾分離多氟碘代烷的系統(tǒng)及方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無環(huán)的有機化合物領域，具體涉及一種多氟有機化合物制備分離的系統(tǒng)及方法。

【背景技術】
[0002]全氟烷基碘化物是有機氟化物中重要的一類，是合成眾多有機氟化物的中間體，全氟烷基碘化物具有“兩憎三高”(憎水、憎油、高熱穩(wěn)定性、高化學穩(wěn)定性、高表面活性)的特點，由全氟烷基碘化物經過取代反應可以獲得多種精細化學品，亦具有上述特點。其中C6~12的全氟烷基碘化物更具有使用價值，主要用在調聚反應、制備表面活性劑、氟整理劑和一些精細化學品的中間體。其中，CS及CS以上全氟烷基碘是制備當今應用最為廣泛的含氟表面活性劑及織物整理劑的中間體之一。隨表面活性劑的應用范圍擴大，含氟表面活性劑也因其優(yōu)異的化學特性而備受青睞。因此CS及CS以上全氟烷基碘的制備也成為熱點。
[0003]傳統(tǒng)的工藝是將C2~C6的全氟烷基碘混合后，在一個反應釜或在管式反應器內與四氟乙烯完成反應進一步合成CS或ClO以上的組分，這樣會產生反應原料組成不穩(wěn)定、操作條件差異大、產品收率較低、循環(huán)操作量明顯增大等問題。
[0004]五氟碘乙烷(C2F5I)分子量246，室溫下為無色氣體，見光易分解，游離出單質碘，因這種不穩(wěn)定的性質使其成為一種性能優(yōu)良的調聚劑。是一種重要的含氟表面活性劑中間體，經過與四氟乙烯單體調聚后，可以得到化學性質活潑、用途廣泛的多碳全氟烷基碘，因此該物質具有廣闊的市場空間。在合成五氟碘乙烷過程中，生成物質較為復雜，其中以五氟碘乙烷為主要產品，同時產生全氟碘丁烷、全氟碘己烷以及全氟碘辛烷等多碳全氟烷基碘。因為多碳全氟烷基碘具有使用價值，應盡量回收提純。


【發(fā)明內容】

[0005]針對現有技術的不足，本發(fā)明的目的是提出一種制備和精餾分離多氟碘代烷的系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的另一個目的是提出一種制備和精餾分離多氟碘代烷的方法。
[0007]本發(fā)明上述目的通過以下技術方案來實現:
[0008]一種制備和精餾分離多氟碘代烷的系統(tǒng)，其包括3個反應釜、4個精餾設備和多個廣品儲te，
[0009]所述精餾設備均設置有頂部的餾分出口、中部的原料入口和下部的塔釜；所述4個精餾設備依次相連接；
[0010]所述3個反應釜中，第一反應釜與第一精餾設備的原料入口連接；第二反應釜與第二精餾設備的原料入口連接；第三反應釜與第三精餾設備的原料入口連接；
[0011 ] 所述精餾設備的餾分出口與產品儲罐的入口連接，產品儲罐的出口與反應釜連接。
[0012]其中，所述4個精餾設備中，前一個精餾設備的塔釜與下一個精餾設備的原料入口連接，構成依次連接，前一個精餾設備的塔釜內的產物進入后一個精餾設備進行精餾。
[0013]其中，所述三個精餾設備的餾分出口均連接有產品儲罐。每個餾分出口連接一個產品儲罐。產品儲罐內的物質可以作為產品直接銷售，也可以輸送至第二和/或第三反應釜為反應的原料。
[0014]其中，所述第四精餾設備的塔釜連接有產品儲罐。
[0015]所述系統(tǒng)包括4-8個產品儲罐。
[0016]一種制備和精餾分離多氟碘代烷的方法，具體為:由3個反應釜和4個精餾設備同時進行I)至3)反應中的一個或多個:
[0017]I)五氟碘乙烷和四氟乙烯在第一反應釜中進行調聚反應，得到的反應產物進入第一精餾設備，由第一至第四精餾設備依次進行分離；
[0018]2)全氟碘丁烷和四氟乙烯在第二反應釜中進行調聚反應，得到的反應產物進入第二精餾設備，由第二至第四精餾設備依次進行分離；
[0019]3)全氟碘己烷和四氟乙烯在第三反應釜中進行調聚反應，得到的反應產物進入第三精餾設備，由第三至第四精餾設備依次進行分離。
[0020]其中，所述第一精餾設備分離得到的餾分再回到第二反應釜進行調聚反應；第二精餾設備分離得到的餾分再回到第三反應釜進行調聚反應。
[0021]其中，所述第二反應釜中全氟碘丁烷和四氟乙烯質量比為1:0.7-1 ;所述第三反應釜中全氟碘己烷和四氟乙烯質量比為1:0.3-0.8.
[0022]其中，第一反應釜操作壓力為0.5~4MPa ;溫度為20~80°C，反應時間20~480min，反應物為五氟碘乙烷與四氟乙烯，其質量比為8:10~15 ；
[0023]第二反應釜操作壓力為0.5~4MPa，溫度為20~80°C，
[0024]第三反應釜操作壓力為0.5~4MPa ;溫度為20~80°C。
[0025]所述第一精餾設備的操作壓力為5~40KPa ;塔釜溫度為10~60°C ；
[0026]所述第二精餾設備操作壓力為5~40Kpa，塔釜溫度為20~120°C ；
[0027]所述第三精餾設備操作壓力為-90~20KPa ;塔釜溫度為80~120°C ；
[0028]所述第四精餾設備操作壓力為-90~20Kpa，塔釜溫度為80~180°C。
[0029]其中，所述第一精餾設備分離12_15°C的餾分；所述第二精餾設備分離65_68°C的餾分；所述第三精餾設備分離116-118°C的餾分；所述第四精餾設備塔頂分離160-162°C的餾分，塔釜的產品進入產品儲罐。
[0030]通過上述的方法，將五氟碘乙烷反應釜(第一反應釜)的反應產物，用泵輸送至第一精餾設備中，分離出C2和C4及以上重組分；用泵將C4及以上重組分輸送至第二精餾設備中，分離出C4和C6及以上重組分；用泵將C6及以上重組分輸送至第三精餾設備中，分離出C6和CS及以上重組分；用泵將CS及以上重組分輸送至第四精餾設備中，分離出CS和ClO及以上重組分，從而得到單一組分的C2、C4、C6、CS的全氟烷基碘。然后將單一組分的C2、C4、C6全氟烷基碘(餾分)分別輸送至不同的反應釜再進行調聚反應，各釜反應產品再依次通過各組分對應的各精餾塔進行分離，得到單一組分全氟烷基碘，循環(huán)進行調聚反應，直至得到所需多碳全氟烷基碘。
[0031]本發(fā)明的有益效果為:
[0032]本發(fā)明提出的方法對五氟碘乙烷的反應產物進行分離，得到單組分的高純C2、C4、C6、C8的全氟烷基碘，然后分步合成CS及以上的全氟烷基碘組分。此方法將調聚反應變成類似的加成反應，從而減少了副產物中的高沸組成。本工藝反應原料組成穩(wěn)定，有利于確定操作條件，增大了產品收率，很大程度降低了循環(huán)操作量。同時，有市場需求時，作為單一組分的C2、C4、C6、C8全氟烷基碘，可以作為中間產品直接銷售。
[0033]本發(fā)明提出的方法，通過多次循環(huán)操作，可以得到C2、C4、C6、CS的單一組分全氟烷基碘，純度達到99%以上，可根據市場需要，收集不同組分的高純全氟烷基碘，作為中間產品出售，實現良好的經濟效益；
[0034]與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明單循環(huán)操作收率可達50%以上，操作量明顯減少；
[0035]本發(fā)明可以實現不同組分的有效分離，保證反應釜中反應物的單一性，操作條件穩(wěn)定化，實現了批次產品間的組分穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明實施例1的加熱和精餾分離系統(tǒng)；
[0037]圖2為C2反應釜；
[0038]圖3為C2收料槽。
[0039]圖中I為C2反應釜，2為C4反應釜、3為C6反應釜，4為全氟烷基碘混合料貯槽，5為C2收料槽，6為1#精餾塔，7為塔釜，8為1#冷凝器，9為2#冷凝器，10為3#冷凝器，11為4#冷凝器，12為 2#精餾塔，13為3#精餾塔、14為4#精餾塔，15為ClO及以上收料槽，16為泵，17為四氟乙烯入口，18為C2全氟烷基碘入口，19為去C2反應釜的出口，20為去直接銷售的出口。

【具體實施方式】
[0040]以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0041]實施例1:制備和精餾分離系統(tǒng)
[0042]參見圖1。制備和精餾分離多氟碘代烷的系統(tǒng)，包括3個反應釜，分別為C2反應釜1、C4反應釜2、C6反應釜3。4個精餾設備，分別為1#精餾塔6、2#精餾塔12、3#精餾塔13、4#精餾塔14。本系統(tǒng)還包括多個產品儲罐，包括全氟烷基碘混合料貯槽4，C2收料槽5，C4收料槽，C6收料槽，C8收料槽(圖中未編號)，ClO及以上收料槽15，以及泵16。
[0043]精餾塔均設置有頂部的餾分出口、中部的原料入口和下部的塔釜7 ;所述4個精餾塔依次相連接，即前一個精餾設備的塔釜與下一個精餾設備的原料入口連接。
[0044]所述3個反應釜中，C2反應釜與1#精餾塔的原料入口連接(圖2);C4反應釜與2#精餾塔的原料入口連接；C6反應釜與3#精餾塔的原料入口連接；C2反應釜設置有四氟乙烯入口 17和C2全氟烷基碘入口 18。C4反應釜C6反應釜也設置兩個入口。
[0045]精餾塔的餾分出口與產品儲罐的入口連接，產品儲罐的出口與反應釜連接。參見圖3，1#精餾塔出料進入C2收料槽5，該收料槽的產品可以直接去直接銷售(去直接銷售出口 20)或去C2反應釜(去C2反應釜的出口 19)。系統(tǒng)中還設置有若干泵和管線，用于輸送物料。
[0046]四個精餾設備的餾分出口均連接冷凝器8、9、10、11，然后連接有產品儲罐。餾分通過位差直接放入儲罐，產品儲罐的出口通過泵輸送到反應釜中，精餾塔底部塔釜連接有泵，將物料輸送到下一精餾塔中進行再精餾。
[0047]第四精餾設備的塔釜連接有收料槽15。
[0048]實施例2:制備和精餾分離
[0049]利用實施例1的系統(tǒng)進行操作。
[0050]1.C2反應釜操作條件，壓力2MPa ;溫度30°C，反應時間80min，反應物組成為五氟碘乙烷800Kg，四氟乙烯1300Kg。調聚反應得到產物有全氟碘乙烷、全氟碘丁烷、全氟碘己烷、全氟碘辛烷(簡稱C2產品、C4產品、C6產品、C8產品)，以及更長碳鏈的碘代烷(簡稱Cn產品)。
[0051]C2反應釜產物依次進入1#，2#，3#，4#精餾塔進行分離。
[0052]1#精餾塔操作條件，壓力:10KPa ;塔釜溫度10°C，分離12_15°C的餾分得到C2產品(380Kg)。1#精餾塔分離得到的餾分先進入產品罐，通過泵的輸送，再回到第二反應釜進行調聚反應。
[0053]2#精餾塔操作條件，壓力:1KPa ;塔釜溫度30°C，分離65_68°C的餾分得到C4產品(281Kg)。2#精餾塔分離得到的餾分先進入產品罐，通過泵的輸送，再回到第三反應釜進行調聚反應。
[0054]3#精餾塔操作條件，壓力:_40KPa ;塔釜溫度:80°C，分離116-118°C的餾分得到C6 產品(181Kg)。
[0055]4#精餾塔操作條件，壓力_60KPa ;溫度:140°C，塔頂分離160-162°C的餾分得到C8 (IllKg)與塔釜 Cn 產品(130Kg)。
[0056]經檢測，分離后各單一組分純度在99%以上。在相同操作條件下多次重復試驗，各個組分的產量相對偏差值在±8%以內，達到了穩(wěn)定操作目的。
[0057]2.C4反應釜操作條件，壓力:2MPa ;溫度30°C，反應時間120min，反應物組成為全氟碘丁烷800Kg、四氟乙烯700Kg。
[0058]C4反應釜產物依次進入2#，3#，4#精餾塔進行分離。
[0059]2#精餾塔操作條件，壓力:1KPa ;塔釜溫度30°C，分離65_68°C的餾分得到C4產品(360Kg)。
[0060]3#精餾塔操作條件，壓力:_40KPa ;塔釜溫度:80°C，分離116_118°C的餾分得到C6 產品(260Kg)。
[0061]4#精餾塔操作條件壓力_60KPa ;溫度:140°C，塔頂分離160-162°C的餾分得到C8(150Kg)與塔釜 Cn 產品(160Kg)
[0062]經檢測，分離后各單一組分純度在99%以上。在相同操作條件下多次重復試驗，各個組分產量的相對偏差值在±5%以內，達到了穩(wěn)定操作目的。
[0063]3.C6反應釜操作條件，壓力:2MPa ;溫度:60°C，反應時間180min，反應物組成為全氟碘己烷800Kg，四氟乙烯380Kg。
[0064]C6反應釜產物依次進入3#’ 4#精餾塔進行分離。
[0065]3#精餾塔操作條件，壓力:_40KPa ;塔釜溫度:80°C，分離得到C6產品(378Kg)。
[0066]4#精餾塔操作條件壓力_60KPa ;溫度:140°C，塔頂分離得到C8產品(248Kg)，塔釜得到Cn產品(301Kg)。
[0067]通過上述的方法，將五氟碘乙烷反應釜的反應產物，用泵輸送至1#精餾塔中，分離出C2和C4及以上重組分；用泵將C4及以上重組分輸送至2#精餾塔中，分離出C4和C6及以上重組分；用泵將C6及以上重組分輸送至3#精餾塔中，分離出C6和CS及以上重組分；用泵將CS及以上重組分輸送至4#精餾塔中，分離出CS和ClO及以上重組分，從而得到單一組分的C2、C4、C6、C8的全氟烷基碘。然后將單一組分的C2、C4、C6全氟烷基碘(餾分)分別輸送至不同的反應釜再進行調聚反應，各釜反應產品再依次通過各組分對應的各精餾塔進行分離，得到單一組分全氟烷基碘，循環(huán)進行調聚反應，直至得到所需多碳全氟烷基碘。經檢測，分離后各單一組分純度在99%以上。在相同操作條件下多次重復試驗，各個組分產量的相對偏差值在±2%以內，達到了穩(wěn)定操作目的。
[0068]實施例3:制備和精餾分離
[0069]利用實施例1的系統(tǒng)進行操作。
[0070]1.C2反應釜操作條件，壓力:0.5MPa ;溫度:20°C，反應時間200min，反應物組成為五氟碘乙烷800Kg，四氟乙烯1200Kg。調聚反應得到產物有全氟碘乙烷、全氟碘丁烷、全氟碘己烷、全氟碘辛烷(簡稱C2產品、C4產品、C6產品、C8產品)，以及更長碳鏈的碘代烷(簡稱Cn產品)。
[0071]C2反應釜產物依次進入1#，2#，3#，4#精餾塔進行分離。
[0072]1#精餾塔操作條件，壓力:10KPa ;塔釜溫度20°C，分離12_15°C的餾分得到C2產品(380Kg)。餾分先進入產品罐，通過泵的輸送，再回到第二反應釜進行調聚反應。
[0073]2#精餾塔操作條件，壓力:1KPa ;塔釜溫度:40°C，分離65_68°C的餾分得到C4產品(281Kg)。2#精餾塔分離得到的餾分先進入產品罐，通過泵的輸送，再回到第三反應釜進行調聚反應。
[0074]3#精餾塔操作條件，壓力-1OKPa ;塔釜溫度90°C，分離116_118°C的餾分得到C6產品(181Kg)。
[0075]4#精餾塔操作條件，壓力-1OKPa ;塔釜溫度150°C，塔頂分離160_162°C的餾分得到 C8 (IllKg)與塔釜 Cn 產品(130Kg)。
[0076]經檢測，分離后各單一組分純度均在99%以上。多次操作，各個組分產量的相對偏差值在±8%以內。
[0077]2.C4反應釜操作條件，壓力2MPa ;溫度30°C，反應時間120min，反應物組成為全氟碘丁烷800Kg，四氟乙烯800Kg。
[0078]C4反應釜產物依次進入2#’ 3#, 4#精餾塔進行分離。
[0079]2#精餾塔分離65_68°C的餾分得到C4產品(350Kg)。
[0080]3#精餾塔分離116_118°C的餾分得到C6產品(260Kg)。
[0081]4#精餾塔塔頂分離160-162°C的餾分得到C8產品(140Kg)，塔釜得到Cn產品(160Kg)
[0082]經檢測，分離后各單一組分純度在99%以上。多次操作，各個組分產量的相對偏差值在土 5%以內，達到穩(wěn)定操作目的。
[0083]3.C6反應釜操作條件，壓力:2MPa ;溫度:60°C，反應時間180min，反應物組成為全氟碘己烷800Kg，四氟乙烯380Kg。
[0084]C6反應釜產物依次進入3#’ 4#精餾塔進行分離。
[0085]3#精餾塔分離得到C6產品(378Kg)。
[0086]4#精餾塔塔頂分離得到C8產品(248Kg)，塔釜得到Cn產品(301Kg)。
[0087]經檢測，分離后各單一組分純度在99%以上。多次操作各個組分產量的相對偏差值在土 2%以內，達到穩(wěn)定操作目的。
[0088]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種制備和精餾分離多氟碘代烷的系統(tǒng)，其特征在于，包括3個反應釜、4個精餾設備和多個產品儲罐； 所述精餾設備均設置有頂部的餾分出口、中部的原料入口和下部的塔釜；所述4個精餾設備依次相連接； 所述3個反應釜中，第一反應釜與第一精餾設備的原料入口連接；第二反應釜與第二精餾設備的原料入口連接；第三反應釜與第三精餾設備的原料入口連接； 所述精餾設備的餾分出口與產品儲罐的入口連接，產品儲罐的出口與反應釜連接。
2.權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述4個精餾設備中，前一個精餾設備的塔釜與下一個精餾設備的原料入口連接。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述三個精餾設備的餾分出口均連接有產品儲te。
4.如權利要求1~3任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第四精餾設備的塔釜連接有產品儲te。
5.一種制備和精餾分離多氟碘代烷的方法，其特征在于，由3個反應釜和4個精餾設備同時進行I)至3)反應中的一個或多個: 1)五氟碘乙烷和四氟乙烯在第一反應釜中進行調聚反應，得到的反應產物進入第一精餾設備，由第一至第四精餾設備依次進行分離； 2)全氟碘丁烷和四氟乙烯在第二反應釜中進行調聚反應，得到的反應產物進入第二精餾設備，由第二至第四精餾設備依次進行分離； 3)全氟碘己烷和四氟乙烯在第三反應釜中進行調聚反應，得到的反應產物進入第三精餾設備，由第三至第四精餾設備依次進行分離。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一精餾設備分離得到的餾分再回到第二反應釜進行調聚反應；第二精餾設備分離得到的餾分再回到第三反應釜進行調聚反應。
7.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述第二反應釜中全氟碘丁烷和四氟乙烯質量比為1:0.7-1 ;所述第三反應釜中全氟碘己烷和四氟乙烯質量比為1:0.3-0.8。
8.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于， 第一反應釜操作壓力為0.5~4MPa ;溫度為20~80°C，反應時間20~480min，反應物為五氟碘乙烷與四氟乙烯，其質量比為8:10~15 ； 第二反應釜操作壓力為0.5~4MPa，溫度為20~80°C， 第三反應釜操作壓力為0.5~4MPa ;溫度為20~80°C。
9.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述第一精餾設備的操作壓力為5~40KPa ;塔釜溫度為10~60°C ; 所述第二精餾設備操作壓力為5~40Kpa，塔釜溫度為20~120°C ； 所述第三精餾設備操作壓力為-90~20KPa ;塔釜溫度為80~120°C ； 所述第四精餾設備操作壓力為-90~20Kpa，塔釜溫度為80~180°C。
10.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述第一精餾設備分離12-15°C的餾分；所述第二精餾設備分離65-68°C的餾分；所述第三精餾設備分離116-118°C的餾分；所述第四精餾設備塔頂分離160-162°C的餾分，塔釜的產品進入產品儲罐。
【文檔編號】C07C19/16GK104072331SQ201310100123
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月26日 優(yōu)先權日:2013年3月26日
【發(fā)明者】張金剛, 李瑞濤, 陳千友, 胡有榮 申請人:四川西艾氟科技有限公司