六氟丙烯二聚体的可控聚合方法及装置与流程

本发明属于氟化工领域，具体涉及一种六氟丙烯二聚体的可控聚合方法及装置。

背景技术：

六氟丙烯齐聚得到二聚物和三聚物都是十分有用的化工原料，可衍生许多含氟表面活性剂。六氟丙烯齐聚物憎水的全氟碳链具有高度支链化，与一般的直链全氟表面活性剂相比，增添了一些特殊的物理性能。它可以单独使用也可以与其他表面活性剂共同使用，从而能够在洗涤剂，塑料涂料，纺织，皮革，石油，电子，颜料等领域发挥独特的作用。例如:六氟丙烯的齐聚物与苯酚反应生成的全氟烃基醚，与发烟硫酸反应，可制成磺酸盐型氟表面活性剂。全氟烃基醚与氯磺酸反应则可在苯环上引入磺酰氯基，进一步反应可制成各种氟表面活性剂。由六氟丙烯齐聚衍生物制备得到的含氟表面活性剂具有降低界面表面张力和在溶液中定向吸附并形成胶柬的特性，由此使其广泛应用与洗涤、塑料、金属、涂料、纺织品、皮革、家用制品、石油制品、电子工业等领域。

目前，六氟丙烯二聚体、三聚体主要采用液相法合成，液相法六氟丙烯齐聚工艺是将催化剂及其添加剂溶于非质子极性溶剂中，然后通人六氟丙烯进行反应，其过程可以是间歇的也可以是连续的。齐聚反应的产物在溶剂中基本上是不溶的，在反应结束后，可以形成明显的两相，分离方便，但产物相中，必然含有少量的溶剂和催化剂，故进行产物的精馏之前，必须进行洗涤，以除去溶剂和催化剂。洗涤除去的溶剂一般无法回收，其中催化剂的回收也十分困难。

六氟丙烯二聚体的制备方法也包括气相法：通常将催化剂装于管式反应器中,气态的六氟丙烯通过催化剂层进行连续反应。反应的后处理是将反应气冷凝直接进行精馏。气相法聚合工艺所用的催化剂为碱金属的氟化物，主要以吸附于活性碳或氧化镍上的csf或kf为催化剂，或者直接用活性碳做催化剂,把六氟丙烯的气体在温度410～420℃下通过装有活性碳小粒的耐热管中得到产品。

气相法和液相法各有所长。气相法自动化程度高,后处理方便,适合于大规模生产,但单程转化率较低,设备投资较大。液相法一次转化率和收率较高,通过调节工艺参数有较好的选择性,对反应控制的要求比气相法要低,中试设备投资少,但对原料、催化剂、溶剂要求无水,后处理比较烦琐。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种六氟丙烯二聚体的可控聚合方法及装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

六氟丙烯二聚体由六氟丙烯在负载型离子氟化物催化下经气相反应得到；反应温度为150-220℃；接触时间为0.1-30s；离子氟化物的负载量为10％-20％；载体为活性碳、三氧化二铝、二氧化硅或者氧化镁；离子氟化物为agf、naf、kf、rbf或者csf。

六氟丙烯二聚体由六氟丙烯在负载型离子氟化物催化下经气相反应得到；反应温度为180℃；接触时间为10s；离子氟化物的负载量为10％-20％；载体为活性碳、三氧化二铝、二氧化硅或者氧化镁；离子氟化物为agf、naf或者kf。

本发明还包括一种用于所述的六氟丙烯二聚体的可控聚合的装置，包括顺序连接的六氟丙烯储气罐、催化反应管、冷凝器以及产物储液罐；所述的六氟丙烯储气罐与所述的催化反应管的底部连通，所述的催化反应管的顶部与所述的冷凝器侧端的气体入口连通；

所述的冷凝器外部设置有冷凝夹套；所述的催化反应管外部设置有加热套；所述的冷凝器的下端的冷凝液体出口与所述的产物储液罐连通。所述的冷凝器通入10℃的冷凝水，催化反应管的加热温度为150-220℃。

所述的冷凝器的上端的气体出口与所述的催化反应管的底部连通用于六氟丙烯的回收。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明生产的六氟丙烯二聚体，以六氟丙烯气体为原料，通过控制反应条件，可以高产量的得到六氟丙烯二聚体，可控性强；同时，本发明还提供一种生产六氟丙烯二聚体的装置，将冷凝器冷凝得到的产物和原料六氟丙烯进行分离，分离后的六氟丙烯回到催化反应管继续参加反应，实现套用，使六氟丙烯气体的利用率极大的提升。本发明的新路线，可适用于现有生产氟化产品的企业，实现长期循环使用，成本低，经济效益显著的特点。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1示出一种用于所述的六氟丙烯三聚体的可控聚合的装置，包括顺序连接的六氟丙烯储气罐1、催化反应管2、冷凝器3以及产物储液罐5；所述的六氟丙烯储气罐与所述的催化反应管的底部连通，所述的催化反应管的顶部与所述的冷凝器侧端的气体入口连通；所述的冷凝器的下端的冷凝液体出口与所述的产物储液罐连通。所述的冷凝器通入10℃的冷凝水4，催化反应管的加热温度为150-220℃。所述的冷凝器的上端的气体出口与所述的催化反应管的底部连通用于六氟丙烯的回收。

实施例1：六氟丙烯二聚体原料的制备：将六氟丙烯气体通过装有naf/al2o3催化剂的催化反应管，催化剂的负载量为10％，接触时间为0.1s；催化反应管的温度为150℃，反应后的混合气体由气口入口进入带有冷却夹套的冷凝器，冷凝水温度为10℃，未反应的六氟丙烯经气体出口循环至催化反应管。经检测冷凝器接收器内液体六氟丙烯二聚体的纯度为99.3％。六氟丙烯二聚体的产率见表1。

实施例2：六氟丙烯二聚体原料的制备：将六氟丙烯气体通过装有agf/c催化剂的催化反应管，催化剂的负载量为15％，催化剂填料柱的温度为180℃，接触时间为10s，反应后的混合气体由进气口进入带有冷却夹套的冷凝器，冷凝水温度为10℃；未反应的六氟丙烯经出口循环至催化反应管柱。经检测冷凝器内液体六氟丙烯二聚体的纯度为99.2％。套用后六氟丙烯二聚体的产率见表1。

实施例3：六氟丙烯二聚体原料的制备：将六氟丙烯气体通过装有kf/c催化剂的催化反应管，催化剂的负载量为20％，催化剂填料柱的温度为220℃，接触时间为30s；反应后的混合气体由进气口进入带有冷却夹套的冷凝器，冷凝水温度为10℃，未反应的六氟丙烯经出口循环至催化反应管。经检测冷凝器内液体六氟丙烯二聚体的纯度为99.3％。套用后六氟丙烯二聚体的产率见表1。

对比例1：六氟丙烯三聚体原料的制备：将六氟丙烯气体通过装有naf/al2o3催化剂的催化反应管，催化剂的负载量为10％，催化剂催化反应管的温度为260℃，接触时间为0.1s；反应后的混合气体由进气口进入带有冷却夹套的冷凝器，冷凝水温度为10℃，未反应的六氟丙烯经出口循环至催化剂催化反应管。经检测冷凝器内液体六氟丙烯三聚体的纯度为99.3％。六氟丙烯三聚体的产率见表1。

对比例2：六氟丙烯三聚体原料的制备：将六氟丙烯气体通过装有agf/c催化剂的催化反应管，催化剂的负载量为15％，催化剂催化反应管的温度为300℃，接触时间为10s，反应后的混合气体由进气口进入带有冷却夹套的冷凝器，冷凝水温度为10℃；未反应的六氟丙烯经出口循环至催化剂催化反应管。经检测冷凝器内液体六氟丙烯三聚体的纯度为99.3％。套用后六氟丙烯三聚体的产率见表1。

对比例3：六氟丙烯三聚体原料的制备：将六氟丙烯气体通过装有kf/c催化剂的催化反应管，催化剂的负载量为20％，催化剂催化反应管的温度为320℃，接触时间为30s；反应后的混合气体由进气口进入带有冷却夹套的冷凝器，冷凝水温度为10℃，未反应的六氟丙烯经出口循环至催化剂催化反应管。经检测冷凝器内液体六氟丙烯三聚体的纯度为99.3％。套用后六氟丙烯三聚体的产率见表1。

表1

本发明的新路线，可适用于现有生产氟化产品的企业，实现长期循环使用，成本低，经济效益显著的特点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。