用于生产三氟乙烯的方法与流程

本发明涉及一种生产氢氟烯烃的方法。特别地，本发明涉及通过氯三氟乙烯的氢解生产三氟乙烯(vf3)的方法。

背景技术：

1、氟代烯烃，诸如vf3是已知的并且用作用于制备显示出显著特征(特别地优异的耐化学性和良好的耐热性)的氟碳聚合物的单体或者共聚单体。

2、三氟乙烯在标准压力和温度条件下是气体。与这种产品的使用相关的主要风险涉及其可燃性、在其被未稳定化时其自聚合倾向、由于其化学不稳定性引起的其爆炸性和其对过氧化反应的设想的敏感性(通过其它卤化烯烃所类推)。三氟乙烯具有是极其可燃的区别性特征，具有大约10％的爆炸下限(lie)和大约30％的爆炸上限(lse)。然而，主要的危险与vf3在某些压力条件下在能量源存在下，甚至在没有氧气的情况下猛烈地和爆发性分解的倾向相关。

3、考虑到上述主要风险，vf3的合成以及储存存在特定问题并且在整个这些过程强加了严格的安全规则。制备三氟乙烯的已知途径在催化剂的存在下并在气相中使用氯三氟乙烯(ctfe)和氢气作为起始材料。从wo2013/128102中得知一种在大气压和相对低的温度下，在气相中并在基于来自第viii族金属的催化剂的存在下通过ctfe的氢解生产三氟乙烯的方法。

技术实现思路

1、根据第一方面，本发明涉及在设置有包含催化剂的催化床的反应器中生产三氟乙烯的方法，所述方法包括：

2、i)活化所述催化剂的步骤，包括使其与包含还原剂、惰性气体或其混合物的气态料流接触；和

3、ii)在步骤i)中活化的催化剂的存在下并在气相中使氯三氟乙烯与氢气反应以产生包含三氟乙烯的料流的步骤；

4、其特征在于，在所述步骤i)期间，以小于0.5℃/min的温度梯度将催化床的温度从温度t1增加到高于t1的温度t2。在活化期间施加的温度梯度使得可以防止催化剂的过早降解，因此实现氢解反应的更好产率或更好生产率。已经观察到，以大于0.5℃/min的温度梯度活化催化剂导致效率较低的过程，即较差的三氟乙烯生产率。

5、根据优选的实施方案，温度t1在0℃和150℃之间、有益地在0℃和120℃之间、优选地在0℃和100℃之间并且更优先地在10℃和100℃之间、特别地在20℃和100℃之间、更特别地在20℃和75℃之间、有利地在20℃和50℃之间。

6、根据第一方面，本发明还涉及在设置有包含催化剂的催化床的反应器中生产三氟乙烯的方法，所述方法包括：

7、i)活化所述催化剂的步骤，包括使其与包含还原剂、惰性气体或其混合物的气态料流接触；和

8、ii)在步骤i)中活化的催化剂的存在下并在气相中使氯三氟乙烯与氢气反应以产生包含三氟乙烯的料流的步骤；

9、其特征在于，在所述步骤i)期间，催化床的温度以增量从温度t1增加到高于t1的温度t2。

10、因此，凭借采用连续增量加热的活化催化剂的本步骤，本方法使得可以提高氯三氟乙烯氢解以得到三氟乙烯的反应效率。特别地，通过活化步骤i)显著提高了氢解反应(步骤ii))的生产率。

11、根据优选的实施方案，在步骤i)中，在两个增量之间，以小于0.5℃/min的温度梯度增加温度。在两个增量之间施加的温度梯度使得可以防止催化剂的过早降解，因此实现氢解反应的更好产率或更好生产率。

12、根据优选的实施方案，步骤i)包括在90℃和120℃之间的温度t1a下的至少一个增量。

13、根据优选的实施方案，每个增量持续5分钟至24小时，优选30分钟至10小时。

14、根据优选的实施方案，温度t2在150℃和400℃之间。

15、根据特定的实施方案，还原剂选自氢气、一氧化碳、一氧化氮、甲醛、c1-c6烷烃和c1-c10卤代烃，或其混合物，优选选自氢气和c1-c10卤代烃或其混合物，特别地选自氢气、氯三氟乙烯、三氟乙烷、三氟乙烯、氯三氟乙烷或二氟乙烷或其混合物。

16、根据第一方面，本发明还涉及在设置有包含催化剂的催化床的反应器中生产三氟乙烯的方法，所述方法包括：

17、i)活化所述催化剂的步骤；和

18、ii)在步骤i)中活化的催化剂的存在下并在气相中使氯三氟乙烯与氢气反应以产生包含三氟乙烯的料流的步骤；

19、其特征在于，所述步骤i)包括使所述催化剂与包含氯三氟乙烯和任选的氢气的气态料流接触。

20、根据优选的实施方案，在所述步骤i)期间，催化床的温度从温度t1’增加到高于t1’的温度t2’；催化床的温度优选以小于0.5℃/min的温度梯度从温度t1’增加到高于t1’的温度t2’。

21、根据优选的实施方案，通过增加接触时间来增加催化床的温度，接触时间计算为催化剂的体积(以升计)与反应器入口处所述气态料流的总流速(以标准升/秒计)的比率。

22、根据优选的实施方案，步骤ii)在温度t3下进行，并且温度t2’低于进行步骤ii)所处的温度t3。

23、根据第二方面，本发明涉及在设置有包含催化剂的催化床的反应器中生产三氟乙烯的方法，所述方法包括：

24、a)使氯三氟乙烯与氢气反应的步骤，该步骤在催化剂的存在下，在气相中并在催化床的温度t3下进行，以产生包含三氟乙烯的料流；

25、b)使步骤a)中使用的催化剂再生的步骤；

26、c)使用在步骤b)中再生的催化剂重复步骤a)和b)，

27、其特征在于，步骤b)在90℃至300℃的催化床的温度t4下并在氢气存在下进行，优选在90℃至250℃的催化床的温度t4下、更优先在90℃至200℃、特别是在90℃至175℃，更特别是在90℃至150℃的催化床的温度t4下进行。

28、根据优选的实施方案，步骤a)中的催化床的温度和步骤b)中的催化床的温度之间的温差δt(δt＝t3–t4)的绝对值在0和50之间、优选在0和20之间。

29、根据优选的实施方案，步骤a)之前是活化所述催化剂的步骤，优选如根据本发明的第一方面的步骤i)中所描述的。

30、根据优选的实施方案，该方法还包括在高于t4的温度t5下，优选在高于230℃的温度t5下，特别是在高于250℃的温度t5下对所述催化剂进行热处理的步骤d)。

31、根据优选的实施方案，所述催化剂是基于来自周期表第8-10族的金属的催化剂，优选沉积在载体上，特别是铝基载体上。

32、根据第三方面，本发明涉及在两个反应器中生产三氟乙烯的方法，每个反应器设置有至少一个包含催化剂的催化床，所述方法包括：

33、-在第一反应器中，使氯三氟乙烯与氢气反应的步骤，该步骤在催化剂的存在下并在气相中进行以产生包含三氟乙烯的料流；

34、-在第二反应器中，对所述催化剂进行热处理的步骤。

35、根据优选的实施方案，所述反应步骤和所述热处理步骤在所述两个反应器中的每一个中交替进行。

36、根据优选的实施方案，所述热处理步骤是根据本发明的第一方面的步骤i)中所描述的活化所述催化剂的步骤，或根据本发明的第二方面的步骤b)中所描述的使所述催化剂再生的步骤，或根据本发明的第二方面的根据步骤d)的热处理。