[发明专利]一种过氧化全氟聚醚的制备方法及装置

说明书

本发明属于光氧化聚合领域，特别涉及一种过氧化全氟聚醚的制备方法及装置。本发明的制备方法包括将溶剂预冷后与全氟烯烃混合得到预混液，将预混液与氧气快速混合后通入反应器内进行光氧化聚合反应，缩短了全氟烯烃与氧气在无紫外光照条件下的接触时间，减少了高过氧化副产物的生成，降低了潜在的爆炸风险；本发明中所采用的预混装置成本较低，反应器冷阱夹套内通入惰性气体，解决了低温下冷阱内壁易结霜的问题，提高了紫外光利用率；采用膜分离器对溶剂和产物直接进行分离，不需将溶剂经过液化和气化的相变过程，实现了节约能耗、降低成本的技术效果。

技术领域

本发明属于光氧化聚合领域，特别涉及一种过氧化全氟聚醚的制备方法及装置。

背景技术

全氟聚醚分子中仅有C、F、O三种元素，具有耐热、耐氧化、耐辐射、耐腐蚀、不燃等特性。过氧化全氟聚醚是一类具有卓越粘温特性和极低蒸发损失的高性能氟材料，是在苛刻环境下极为可靠的润滑剂，广泛应用于航空航天、核工业、磁介质等高端领域。过氧化全氟聚醚的制备方法是以全氟烯烃和氧气为原料，在低温下，经紫外光照射或添加化学引发剂使原料氧化聚合，得到分子量不同的全氟聚醚。早期，过氧化全氟聚醚工业合成多以间歇反应为主，间歇反应方法存在开停车频繁，辅助操作周期长，反应放热剧烈，安全风险大的缺点；因此，连续化生产成为过氧化全氟聚醚生产工艺的主流。

中国专利CN1401674A(申请号为CN02130438.6)以四氟乙烯和氧气为原料，连续通入装有溶剂的二氟二氯甲烷的光聚釜，在紫外光照射下，于低温环境中进行光氧化聚合反应；反应物从光聚釜中放至光照釜中经蒸馏和紫外灯照射，溶剂以及未反应的原料返回光聚釜中继续反应，实现了全氟聚醚油的连续化生产，但存在两个光化釜，装置比较复杂，且溶剂回收时存在溶剂的汽化、液化两次相变，能量消耗量大，过氧化全氟聚醚生产过程中使用的溶剂和产物质量比一般在10以上，分子量大于10000的产物所需溶剂更多，目前，节能降耗是衡量工艺先进性的重要指标，化工生产过程中分离工艺占总能耗的60％以上。

中国专利CN111138651A(申请号为CN201911408953.0)通过微通道反应器实现溶剂与全氟烯烃和氧气的高效混合溶解，通过连续式反应器实现了全氟聚醚过氧化物的高效合成。但进料混合系统用到了微通道反应器，虽然增强了物料的混合效果，但微通道反应器造价较高，一套实验级微通道反应器通常造价百万以上，且微通道反应器内无光源、通道长且直径小，烯烃和氧气易在微通道生成过氧含量较高的产物，有一定安全隐患(过氧含量在1.0％以上会有爆炸风险)，此方法只适用于过氧化全氟聚醚的分子量10000以下的聚合反应。低温内杯体直接与空气接触，容易在内杯体表面生成冻霜，影响紫外光照射。光氧化反应器是过氧化全氟聚醚的核心设备，过氧化全氟聚醚的合成一般是低温反应，反应器内设紫外灯一般处于低温环境下，严重影响紫外灯的寿命和稳定性。

因此，亟待开发一种新工艺以提高过氧化全氟聚醚的生产安全性、降低能耗，并提升产物的分子量水平。

发明内容

针对以上光氧化反应制备全氟聚醚的连续流工艺存在的技术问题，本发明提供一种过氧化全氟聚醚的制备方法及装置，解决了原料在进入光氧化反应器之前混合易生成高过氧化副产物、产物和溶剂分离工艺复杂、能耗高的技术问题，能够达到减少原料预混阶段副产物的生成、降低预混装置成本、产品分离工艺简单、能耗低的技术效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种过氧化全氟聚醚的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将溶剂预冷后与全氟烯烃混合得到预混液；

(2)将步骤(1)的预混液与氧气快速混合后通入反应器内进行光氧化聚合反应，生成过氧化全氟聚醚；

(3)将步骤(2)生成的过氧化全氟聚醚和溶剂进行分离，得到的溶剂回收利用。