[发明专利]一种三氟甲烷资源化转化制备偏氟乙烯的方法

说明书

本发明公开了一种在复合催化剂作用下、由三氟甲烷和甲烷反应制备偏氟乙烯的方法，所述复合催化剂包括组分1和组分2，所述组分1包括镧系金属，所述组分2包括IIA族金属。本发明提供的方法具有偏氟乙烯选择性高、甲烷转化率高、反应温度低等特点。

技术领域

本发明涉及一种三氟甲烷资源化转化的方法，特别是涉及一种三氟甲烷资源化转化制备偏氟乙烯的方法。

背景技术

三氟甲烷，由于其温室效应潜值(GWP)达到二氧化碳的14800倍，属于超强温室气体，已经被禁止作为制冷剂使用。三氟甲烷还是工业生产一氯二氟甲烷(HCFC-22，R22)的副产物，由于其高温室效应潜值，不能将其直接排放至大气，而需要对其进行处理。

一般工业上采用焚烧的方法处理三氟甲烷，将其彻底锻烧分解成氟化氢、二氧化碳等物质。但焚烧处理需要配备专用的焚烧设备，投资大，且分解产物氟化氢易对腐蚀设备。如果能够将三氟甲烷进行资源化利用，使其转变其他有用的化合物，将具有重要的社会效益和经济效益。

对于三氟甲烷资源化转化的报道比较少，其中有代表性的转化方法是利用三氟甲烷与甲烷、氧气共裂解合成用于生产聚偏氟乙烯和氟橡胶的重要单体偏氟乙烯(CH₂＝CF₂)。甲烷和三氟甲烷的稳定性高，在不添加催化剂的情况下，在700℃的高温下都几乎不反应。

文献Greenhouse Gases:Science and Technology 7(5)(2017)891–902对此进行了改进，报道了通过使用稀土金属氧化物为催化剂，使三氟甲烷与甲烷、氧气共裂解合成偏氟乙烯，在700℃时偏氟乙烯的选择性50％、甲烷转化率5％。此方法虽然能够使三氟甲烷与甲烷、氧气在700℃温度下反应，但目标产物偏氟乙烯选择性低、收率低，而且催化剂在使用之前必须用三氟甲烷在高温下进行预处理。为提高催化剂的活性，此方法中将反应温度提高至800℃，当反应温度为800℃时，虽然催化剂活性有一定程度地提高，但催化剂热稳定性很差。

因此，需要对三氟甲烷资源化转化制备偏氟乙烯的方法进行改进，尤其需要对其催化剂进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三氟甲烷资源化转化制备偏氟乙烯的方法，具有偏氟乙烯选择性高、甲烷转化率高、反应温度低等特点。

本发明提供如下技术方案：

一种由三氟甲烷制备偏氟乙烯的方法，所述方法包括：

在复合催化剂作用下，三氟甲烷和甲烷反应制备偏氟乙烯；

所述复合催化剂包括组分1和组分2，所述组分1包括镧系金属，所述组分2包括IIA族金属。

现有技术中，在使用稀土金属氧化物为催化剂时，为提高催化剂的活性，需将反应温度保持在800℃以上。而三氟甲烷和甲烷反应制备偏氟乙烯的反应一般在金属反应管中进行，当温度高于800℃时，不仅能耗高，而且高温易使得金属材质变软、易受反应副产物HF腐蚀等，从而使金属反应管寿命变短。同时，高于800℃的反应温度，稀土金属氧化物催化剂的稳定性很差。因此，本发明提供一种用于由三氟甲烷制备偏氟乙烯的复合催化剂，包括组分1和组分2，所述组分1包括镧系金属，所述组分2包括IIA族金属。本发明在包括镧系金属的组分1的基础上，添加包括IIA族金属的组分2，以形成复合催化剂。

本发明提供的复合催化剂中，所述组分1，作为一种优选的方式，所述组分1包括选自LaF₂、CeF₂和SmF₂中的至少一种。即：所述组分1包括选自LaF₂、CeF₂和SmF₂中的一种、两种或三种。