[发明专利]管状反应器体系中的氟化

说明书

本发明涉及在惰性介质中有机物氟化反应的方法和设备。另一方面，还涉及在带循环的管状反应器体系中进行的反应。

含氟化合物（有时称为有机氟化合物或氟化合物）是这样一类物质，它含有在本质上氟代脂肪族的或碳氟化合物的部分，如非极性、疏水性、疏油性和化学惰性的部分，它还可含有其他在本质上是功能性的部分，如极性的和化学活性的部分。这类物质包括公众熟知的某些市售物质，如使织物具有憎油性、憎水性、抗污和抗尘性的物质。

一种生产有机氟化合物的工业方法是电化学氟化法，最早由3M公司付诸工业化生产。这种氟化法通常称为“Simons电化学氟化法”，是一种高能耗并且使用无水氟化氢的方法。

另一种生产含氟化合物的方法是直接氟化，但是该方法在今天并没有大量作为工业方法而使用。在直接氟化中，氟（F₂）气与有机物的强放热的反应伴随着热量的快速释放，并可能伴随一种或多种下列现象：碳-碳键断裂，形成聚合物，着火，燃烧和剧烈的爆炸，因此，去除热量成为直接氟化的主要问题，例如，可参见美国专利No.4，523，039（Lagow等人）和Kirk-Othmer的“Encyclopedia of Chemical Teohaology”，3rd Ed.，Vol.10，第636，840-855页，John Wiley Sons Inc.，New York（1980）。已提出的克服直接氟化中的问题的大量不同的方法或技术是：用惰性气体稀释氟气，使用低温，使用惰性溶剂以散发热量，使用部分氟化的起始物，有机进料的稀释，使用氟化氢清除剂，以及混合使用这些技术。

关于直接氟化的回顾文章是Lagow等人的文章，发表于Progress    in    Inorganic    Chemistry    26，161-210（1979）。直接氟化的最新进展在例如，美国专利No.4，859，747（Bierschenk等人），4，973，716（Calini等人），5，076，949（Kalota等人），5，093，432（Bierzchewk等人）和5，177，275（Baucom等人）和由PCT于1990年6月4日出版的国际申请WO    90/06296（Costello等人）中有描述。Bierschenk等人的专利和Costello等人的出版物描述了在搅拌的搅拌槽反应器中，于液相中进行的直接氟化，其中使用惰性液体介质中的含氢化合物或有机物的溶液或分散物，例如某些氟氯烃（“CFC”），如氟利昂113    1，1，2-三氯三氟乙烷（尽管它能轻易地溶解大量不同的有机物，但因为它可能会破坏大气臭氧层正被停止使用。

本发明了提供了一种在惰性液体介质中直接氟化湍流有机物的方法和设备，其中一个例子使用了管状反应器体系，该体系结合附图加以阐述。

本发明提供了一种产生氟化有机物，如氟化辛烷或氟化聚（四氢呋喃）双乙酸酯的方法，该方法包括下列步骤：

A.提供一个含有管状反应器的反应器体系以及一种传输液体通过反应器的装置;

B.将一含有能被氟化的有机物进料（即具有连接于碳原子的氢原子，该氢原子能被氟原子取代）和惰性液体介质的流体流传输通常管状反应器;

C.将氟气（可以用惰性气体稀释）引入B中的流体流，有机物进料和氟之比足以使两者发生化学反应;和

D.在湍流条件下氟化有机物进料，氟化时间足以产生氟化产物（即，有机物进料中，与碳原子相连的氢原子部分或全部被氟原子取代）。

在步骤C中是在足够的压力下将F₂引入反应器，且其流率与液流的流率无关，从而直接氟化有机物进料。该方法最好还包括从离开管状反应器的产物流（可以是两相流）中分离（最好是连续地）含有任何未反应的氟，任何惰性气体和氟化氢副产品的气相以及含有惰性液体介质的液相。取决于步骤D中的氟化产物在分离条件下是气态还是液态，氟化产物会分别存在于气相或液相中。

较佳地，分离出的惰性液体介质的循环流在湍流条件下输送并与另外的有机物进料混合。较佳地，产生的混合流在管状反应器中与氟气反应。该方法可连续进行，将有机物进料氟化至所需要的程度，即可获得部分氟化或全氟化的有机流。