СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИРОВАННЫХ АЛКАНОВ Российский патент 2012 года по МПК C07C17/354 C07C19/08 C07C19/10 C07C19/14 C07C19/16 

Класс фторированных алканов имеет многие и разные применения, включая использование в качестве промежуточных химических продуктов, в качестве вспенивающих агентов и хладагентов.

Известны некоторые способы получения фторированных алканов, особенно фторуглеводородов (HFCs). Например, см. Chem. Abstract 55: 349 с. (I.L.Knunyants, M.P.Krasuskaya and E.I.Mysov, Izvest. Akad. Nauk S.S.S.R., Otdel. Khim. Nauk, 19060, 14(2), где описано восстановление фторированного олефина, в частности СF₃СF=CFH над палладиевым катализатором (Pd - Аl₂О₃) при комнатной температуре с достижением селективности по отношению к насыщенному аналогу (СF₃СНFСFН₂), равной примерно 60%, и селективностью по отношению к СF₃СFНСН₃, равной примерно 30%. В Chem. Abstract 125: 167319 (JP 08165256 A2) описано восстановление СF₃СF=СF₂ водородом в жидкой фазе с применением палладиевых катализаторов на носителе BaSO₄ и/или активированном угле.

Заявители обнаружили, что способы, описанные выше, имеют недостатки и/или не так эффективны и/или не настолько экономически целесообразны, чтобы применяться в промышленном масштабе. Например, заявители установили, что в общем трудно, дорого или невозможно, следуя инструкциям, приведенным только в публикациях, указанных выше, осуществить процесс, который одновременно обеспечил бы высокую степень конверсии и высокую степень селективности по отношению к желательному фторированному алкану. Заявители также пришли к выводу, что ни одна из публикаций, указанных выше, даже не раскрывает проблемы, возникающие при осуществлении известных способов, которые заключаются или в низкой селективности в отношении желательного фторированного алкана, и/или в производительности, которая неприемлема с экономической точки зрения в промышленном масштабе. Другими словами, известные способы, в общем, имеют тенденцию к достижению в таких способах высокой селективности только за счет низкой производительности. В то время, как такие способы могут быть приемлемыми для непромышленных случаев, заявители считают, что такие процессы неблагоприятны для получения промышленной продукции и в противовес обычным способам создали способы, которые в одно и то же время способны обеспечить высокую производительность и высокую селективность.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявители предусматривают, согласно одному аспекту изобретения, способы синтеза фторированных алканов и предпочтительно фторированных алканов, содержащих от трех до шести атомов углерода и предпочтительно имеющих степень замещения фтором от примерно 3 до примерно 5.

Предпочтительные способы по изобретению включают взаимодействие исходного фторированного олефина, содержащего по существу то же число атомов углерода, что и желательный фторированный алкан, и ту же самую степень замещения фтором. Предпочтительно исходный фторированный олефин подвергать реакции в таких условиях, которые эффективны для получения продукта реакции, содержащего один или несколько фторированных алканов, имеющих то же самое число атомов углерода, что и олефин. Согласно одному предпочтительному аспекту данного изобретения эта стадия конверсии олефина включает реакцию, которую иногда в данном описании для удобства, но без ограничения, называют многостадийным восстановлением или гидрированием.

Согласно одному из аспектов данного изобретения такие способы предпочтительно включают стадии:

а) гидрирования олефинового соединения формулы (I)

путем осуществления многостадийной реакции в условиях, эффективных для образования по меньшей мере одного фторированного алкана формулы (II)

где

каждый Х независимо обозначает Cl, F, I или Вr;

каждый Y независимо обозначает Н, Cl, F, I или Вr;

каждый R¹ независимо обозначает Н, Cl, F, I, Вr или незамещенный или замещенный галогеном метильный или этильный радикал;

каждый R² независимо обозначает Н, Cl, F, I, Вr или незамещенный или замещенный галогеном метильный или этильный радикал;

n равен 1, 2 или 3;

а и b каждый равен 1 или 2, при условии, что а+b=2;

m равен 0, 1 или 2 и

z равен 0, 1, 2 или 3.

По некоторым предпочтительным вариантам реагент формулы (I) включает олефин с тремя атомами углерода формулы (IA), где z равен 0, а именно олефин

и в результате получается алкан с тремя атомами углерода формулы (IIА)

где X, Y, n и m все указаны выше.

Согласно некоторым очень предпочтительным аспектам данного изобретения концевой атом углерода в соединениях формул (I) или (IA), являющийся насыщенным, полностью замещается фтором (например, n у насыщенного концевого атома углерода равен 3 и каждый Х у такого атома углерода обозначает F) и даже более предпочтительно n равен 3 и каждый Х в соединении обозначает F.

Согласно таким предпочтительным аспектам, когда имеется три атома углерода, соединение формулы (IA) предпочтительно представляет собой фторпропен, содержащий от трех до шести замещающих атомов фтора, и, возможно, другие соединения с заместителями, представляющими атомы галогена, включая, например, гексафторпропен (то есть z равен 0, n равен 3, m равен 0 и все Х обозначают F) или пентафторпропен (то есть z равен 0, n равен 3, m равен 1 или все Х обозначают F), и соединение формулы (IIА) предпочтительно выбрано из группы, состоящей из одного или более следующих фторированных алканов: хлортрифторпропана (HCFC-244) и пентафторпропана (HFC-245), и гексафторпропана (HFC-236), включая все изомеры каждого из этих соединений, но, предпочтительно, 1-хлор-1,3,3,3-тетрафторпропан (HCFC-244 fa), 1,1,1,3,1-пентафторпропан (HFC-245fa), 1,1,1,2,3-пентафторпропан (HFC-245eb) и 1,1,1,2,3,3-гексафторпропан (HFC-236ea).

Согласно предпочтительным вариантам стадия конверсии (а), где олефин превращается в алкан, проводится при условиях, которые являются эффективными для получения конверсии соединения формулы (I), равной по меньшей мере примерно 40%, более предпочтительно, по меньшей мере равной примерно 55% и, даже более предпочтительно, по меньшей мере равной примерно 70%. Согласно некоторым предпочтительным вариантам конверсия составляет по меньшей мере около 90% и, более предпочтительно, около 99%.

Далее, согласно некоторым предпочтительным вариантам конверсия соединения формулы (I) с целью получения соединения формулы (II) проводится при условиях, которые являются эффективными для получения соединения формулы (II) с селективностью, равной по меньшей мере примерно 60%, более предпочтительно, равной по меньшей мере примерно 80% и, еще более предпочтительно, равной по меньшей мере примерно 90% и, даже еще более предпочтительно, равной примерно 100%.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 отражает диаграмму процесса, частью которого является данная многостадийная конверсия.

На Фиг 2 показана диаграмма полусхематического процесса в соответствии с одним вариантом многостадийной стадии гидрирования согласно данному изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Один из вариантов данного изобретения будет описан ниже в связи с Фиг.1, на которой показано, что поток исходного продукта 1, содержащий по меньшей мере один фторированный олефин, имеющий степень замещения фтором N, подается на первую стадию конверсии 50 в соответствии с данным изобретением. Стадия конверсии 50 предпочтительно также включает поток исходного продукта 2, содержащий восстанавливающий агент. Стадия конверсии 50 предпочтительно включает один или несколько реакционных сосудов, по меньшей мере один из которых предпочтительно содержит катализатор восстановления или гидрирования, при этом потоки 1 и 2 вводят в сосуд (сосуды) при условиях, которые являются эффективными для достижения желательной конверсии на этапе многостадийной реакции, описанной в данной заявке.

Хотя потоки 1 и 2 на Фиг.1 показаны для удобства в виде отдельных потоков, это сделано именно для удобства в виде отдельных потоков, это сделано именно для удобства и это не ограничивает данное изобретение. Например, согласно некоторым вариантам потоки могут быть соединены вне сосуда и затем вместе введены в сосуд или, согласно другим вариантам поток 1 и поток 2 каждый может включать несколько отдельных потоков, каждый из которых вводится в сосуд (сосуды) в разное время и/или в разных местах. Это самое условие используется и применяется здесь во всех случаях использования термина "поток" как в тексте, так и на фигурах, если не указано иное.

Предпочтительная стадия конверсии 50 приводит к получению потока по меньшей мере одного продукта реакции 3, который содержит фторированный алкан в соответствии с данным изобретением. Некоторая часть или весь поток 3 может быть использован, например, в качестве реагента на стадии конверсии 51, где фторированный алкан в потоке 3 превращается во фторированный олефин, имеющий степень замещения фтором N-1 с последующей стадией выделения 52 в соответствии с изобретением, описанной более полно в сопутствующей заявке с номером досье Н0013287.

Хотя заявляется, что стадия восстановления в соответствии с данным изобретением может проводиться периодически, предпочтительно, чтобы стадия восстановления осуществлялась как по существу непрерывная операция. Кроме того, в то время, как возможно, что реакция восстановления по некоторым вариантам включала жидкую фазу, согласно предпочтительным вариантам реакция восстановления включает и, даже более предпочтительно, состоит из по меньшей мере двух стадий реакции в паровой фазе.

Что касается числа стадий реакции, то заявители неожиданно установили, что полная степень конверсии и селективность могут быть достигнуты со сравнительно высокими уровнями и/или при сравнительно высокой производительности при применении, по меньшей мере, двух стадий реакции, при этом первая стадия реакции проводится при условиях, которые являются эффективными для достижения первой, довольно низкой степени конверсии с получением реакционного потока на первой стадии реакции, и по меньшей мере вторая стадия реакции, которая проводится при подаче по меньшей мере части указанного потока с первой стадии и при условиях, которые являются эффективными для достижения второй величины степени конверсии, большей, чем указанная первая величина степени конверсии. Предпочтительно контролировать условия реакции на каждой из первой и второй стадий для того, чтобы достичь желательной степени конверсии в соответствии с данным изобретением. Используемый в данном описании термин "условия реакции" включает средства для контроля любого одного или более параметров процесса, которые могут быть изменены оператором для достижения конверсии исходного материала согласно описанным здесь условиям. Например, без ограничения, конверсия исходного материала может контролироваться или регулироваться путем контроля или регулирования любого одного или более следующих параметров: температуры реакции, скорости потока реагентов, наличия разбавителя, количества катализатора, находящегося в реакционном сосуде, формы и размеры реакционного сосуда, величины давления реакции и любой комбинации этих и других параметров процесса, которые доступны и известны специалистам в данной области с учетом данного описания. Заявители обнаружили, что по некоторым предпочтительным вариантам стадия контролирования конверсии на первой стадии реакции гидрирования осуществляется путем осознанного выбора вида и количества катализатора, находящегося на первой стадии реакции, относительно скорости подачи одного или нескольких реагентов и/или путем осознанного выбора и регулирования температуры реакции и, предпочтительно, путем осознанного выбора и регулирования обоих этих параметров процесса. Выбор количества катализатора, который должен применяться на первой стадии реакции, предпочтительно включает определение количества катализатора, теоретически необходимого до достижения 100%-ной конверсии исходного продукта. Это определение можно провести любым и всеми известными методами, пригодными для этой цели, которые очевидны для специалиста в данной области с учетом разъяснений, содержащихся в данной заявке. Кроме того, стадия выбора количества катализатора может также включать проведение стендовых, пилотных или подобных опытов для определения количества конкретного катализатора, используемого при осуществлении способа и необходимого для превращения 100% исходного материала с учетом скорости подачи исходных реагентов и других параметров процесса, которые были выбраны. Согласно предпочтительным вариантам изобретения данное изобретение, с учетом указанного определения включает затем обеспечение на первой стадии реакции такого количества катализатора, которое существенно ниже количества, требующегося для 100%-ной конверсии, и, предпочтительно, является таким низким, чтобы привести к достижению степени конверсии исходного олефина, равной от примерно 10% до примерно 60%, более предпочтительно, от примерно 10% до примерно 40% и, еще более предпочтительно, от примерно 10% до 25%. Опять-таки специалисты в данной области знают, что стадия выбора количества катализатора может далее включать проведение дополнительного стендового, пилотного или другого опыта с уменьшенным количеством катализатора и соответственного регулирования количества катализатора. Очевидно, что такие исследования и определения могут быть проведены без ненужных экспериментов на основе указаний, содержащихся в данной заявке.

Следовательно, согласно предпочтительным вариантам стадия контролирования конверсии на первой стадии в реакторе включает подачу олефинового реагента на первую стадию реакции в таком количестве, которое обеспечивает производительность катализатора, содержащегося на первой стадии реакции, превышающую по меньшей мере 60-90%. Заявители установили, не будучи связанными какой-то конкретной теорией, что применение такого избытка реагента на первой стадии реакции позволяет исходным материалам служить средой для удаления тепла. Так как восстановление или гидрирование согласно данному изобретению в общем является экзотермическим, обычно существенно экзотермическим, применение такого избытка исходного материала способствует, согласно предпочтительным вариантам, поддержанию температуры в реакторе ниже температуры, которая будет достигаться, если избыток исходного материала не будет применяться, при условии, что все другие параметры процесса будут одинаковыми.

Заявители установили, что стадия поддержания очень низкой конверсии реагента на первой стадии реакции согласно данному изобретению оказывает положительное влияние на селективность реакции по отношению к желательному алкану.

Другими словами, хотя степень конверсии, которая достигается на первой стадии реакции, регулируется до величины, которая значительно ниже желательной величины на стадии восстановления, заявители установили, что большее количество исходного материала превращается в желательный алкан на первой стадии реакции (то есть достигается более высокая селективность) путем регулирования степени конверсии, как описано выше. Более конкретно, по многим вариантам предпочтительно, чтобы селективность в отношении желательного алкана на первой стадии реакции составляла по меньшей мере около 80%, более предпочтительно по меньшей мере около 90% и, даже более предпочтительно, по меньшей мере около 95% и согласно многим предпочтительным вариантам около 97% или выше.

Согласно некоторым предпочтительным вариантам стадия регулирования степени конверсии на первой стадии реакции включает также удаление тепла реакции путем охлаждения по меньшей мере части реакционной смеси. Очевидно, что специалисты в данной области способны без лишних экспериментов использовать многие средства и механизмы для осуществления такого охлаждения на основе сведений, содержащихся в данной заявке, и все такие средства и механизмы входят в объем данного изобретения.

Согласно предпочтительным вариантам по меньшей мере часть потока, выходящего с первой стадии реакции, сразу же или, возможно, после дополнительной обработки, подается на вторую стадию реакции, на которой не прореагировавший фторированный олефин, оставшийся в потоке, выходящем с первой стадии реакции, превращается во фторированный алкан согласно данному изобретению. Более конкретно, предпочтительно, чтобы вторая стадия реакции или последующие стадии реакции, если они есть, осуществлялась (-лись) при условиях, которые являются эффективными для превращения фторированного олефина, содержащегося в потоке, подаваемом на вторую стадию реакции, со степенью конверсии, которая выше, чем и, предпочтительно значительно выше, чем степень конверсии на первой стадии реакции. Согласно некоторым предпочтительным вариантам, например, степень конверсии на второй стадии реакции составляет от примерно 20% до примерно 99%, в большой степени в зависимости от общего количества стадий реакции, применяемых для достижения полной конверсии. Например, в случае вариантов системы с двумя стадиями реакции конверсия на второй стадии реакции предпочтительно составляет более 95% и, даже более предпочтительно, около 100%. Однако, как очевидно специалистам из данного описания, такая двухстадийная реакция может быть недостаточной для получения желательной селективности в отношении фторированного алкана. В таких случаях согласно данному изобретению стадия конверсии может включать более двух стадий реакции, согласно некоторым вариантам может быть до 10 или более стадий.

Согласно предпочтительным вариантам стадия конверсии фторированного олефина по данному изобретению включает около четырех стадий реакции. Хотя очевидно, что конкретные параметры, применяемые на каждой стадии реакции, могут меняться в широких пределах согласно данному изобретению в зависимости от многих факторов, включая вид желательного фторированного алкана, который должен быть получен, подаваемое сырье и другие конкретные параметры процесса, в таблице приведены предпочтительные и более предпочтительные варианты данного изобретения (следует иметь в виду, что перед всеми числами в таблице должно стоять слово "примерно").

Для целей иллюстрации, но без ограничения, один вариант нескольких стадий реакции в соответствии с предпочтительной стадией восстановления показан на Фиг.2. Хотя стадия восстановления 50 может проводиться периодически или полунепрерывно, предпочтительно, чтобы стадия восстановления 50 была непрерывной, что показано на Фиг.2. На Фиг.2 показано, что реактор 50А на первой стадии содержит катализатор в количестве, эффективном для достижения конверсии фторированного олефина, содержащегося в потоке 1, равной от примерно 10% до примерно 60% согласно данному изобретению. Согласно предпочтительным вариантам первая стадия реакции по изобретению, например, сосуд 50А снабжен средством для охлаждения реакционной смеси (не показано). Например, реакционный сосуд 50А может быть реакционным сосудом с рубашкой, в котором пространство между сосудом и рубашкой содержит охлаждающую среду для удаления тепла из реактора. Конечно, можно применять и другие средства для охлаждения реакционной смеси, такие как внутренняя охлаждающая спираль, добавочный охлаждающий разбавитель реакционной смеси и т.п.

Поток 3А, выходящий с первой стадии реакции предпочтительно, но необязательно дополнительно охлаждается до его введения на вторую стадию реакции, такую как реакционный сосуд 50В, например, за счет применения теплообменника 60А. Согласно некоторым вариантам может быть желательным, чтобы теплообменник 60А и/или один или несколько теплообменников 60В и 60С, расположенных ниже по течению потока, были способны добавлять тепло выходящему потоку до его введения на следующую стадию реакции. Эта способность желательна согласно некоторым вариантам, так как в общем, хотя не исключительно, предпочтительно, чтобы степень конверсии на каждой последующей стадии реакции была выше, чем на предшествующей стадии. Для того чтобы достичь этого результата, может быть желательно и/или необходимо повысить температуру одного или нескольких потоков исходных веществ, чтобы повысить температуру реакции на следующей стадии реакции. Конечно, специалистам очевидно, что многие средства и механизмы доступны для регулирования температуры на всех последующих стадиях реакции, и все такие средства и механизмы входят в объем данного изобретения и могут применяться для регулирования степени конверсии на стадии реакции согласно данному изобретению.

Размер и форма и другие характеристики самого реакционного сосуда могут меняться в широких пределах согласно данному изобретению, и сосуд, связанный с каждой стадией, может быть отличным или тем же самым, что и сосуд, связанный со стадиями реакций, расположенными вверх и вниз по течению. Кроме того, считается, что все стадии реакции могут протекать в одном сосуде, при условии, что предусмотрены средства и механизмы, необходимые для регулирования степени конверсии. Например, согласно некоторым вариантам может быть желательным применять один трубчатый реактор для каждой стадии реакции, при условии, что во всем трубчатом реакторе предусмотрено регулирование степени конверсии путем осознанного выбора количества и/или распределения катализатора в реакторе. В таком случае можно далее контролировать степень конверсии в различных секциях одного и того же трубчатого реактора путем регулирования количества тепла, удаляемого или добавляемого в различные секции трубчатого реактора.

Специалисты легко могут выбрать тип катализатора (-ов), используемого (-ых) для стадии гидрирования согласно данному изобретению с учетом сведений, содержащихся в данной заявке. Например, согласно некоторым вариантам предпочтительно, чтобы на по меньшей мере одной, но предпочтительно на всех стадиях реакции применяли катализатор на основе палладия или сам по себе, или в комбинации с другими катализаторами. В этой связи на одной или нескольких стадиях реакции согласно данному изобретению может быть использован один или более катализаторов гидрирования, описанные в патенте США №5679875. По некоторым предпочтительным вариантам катализатор предпочтительно представляет собой палладий на угле в качестве носителя, например, на угольной сетке.

Таким образом, некоторые варианты данных способов включают приведение в контакт фторированного олефина, представленного формулой I, и агента гидрирования, такого как Н₂, с первым количеством катализатора на первой стадии реакции для получения реакционного потока, содержащего фторуглеводород (-ы), не прореагировавший фторированный олефин и агент гидрирования. Контактирование по меньшей мере части этого первого выходящего потока со вторым количеством катализатора на второй стадии реакции с получением фторуглеводорода, при этом второе количество катализатора больше, чем первое количество катализатора, и превращение фторированного олефина больше на второй стадии реакции.

Приведенные ниже примеры являются иллюстрацией изобретения. Однако следует отметить, что изобретение не ограничено конкретными деталями, приведенными в примерах.

ПРИМЕРЫ

Сравнительный пример С-1: реакция гексафторпропена и водорода на одной стадии

В небольшой одностадийный реактор с внешней рубашкой, соединенной с охлаждающей баней с циркуляцией, и с температурой, равной 31°С, загружают 0,2 г 1% Pd/С (4-6 меш.), смешанного с частицами нихрома такого же размера с целью получения общего объема слоя катализатора, равного 1 см³.

До введения водорода и газообразного гексафторпропена температура слоя вначале составляет около 21°С. Однако, когда вводятся водород (0,37 м/час) и гексафторпропен (0,26 м/час), температура слоя повышается за примерно 1 мин до почти 70°С.

Сравнительный пример С-2: реакция гексафторпропена и водорода на одной стадии

В тот же небольшой одностадийный реактор с рубашкой, что и в примере 1, загружают небольшое количество 1% Pd/C. Предварительно смешивают водород и гексафторпропен и вводят в реактор. Температура слоя катализатора стабилизируется и составляет 69°С. Выходящие газы анализируют для определения степени конверсии и селективности в отношении CF₃CHFCF₂H. Средняя степень конверсии равна 93,2%, а средняя селективность составляет 95,7%.

Сравнительный пример С-3: реакция гексафторпропена и водорода на одной стадии

Повторяли пример С-2, используя тот же самый одностадийный реактор, но температуру циркулирующей жидкости снижают до 21°С.Температура слоя катализатора стабилизируется и составляет 61,5°С. При этих условиях степень конверсии снизилась до 88,6%, а селективность возрастает до 97,0%.

Примеры 1 и 2: многостадийные реакции восстановления

Реакторы, используемые в следующих примерах, представляют собой многостадийные реакторы, состоящие из секций из труб 40, 316 SS сортамента 1,5 дюйма.

Количество катализатора, применяемое для загрузки на каждую стадию реакции, рассчитывают путем определения производительности катализатора (г сырья, подвергшегося конверсии, на г катализатора в час). Продуктивность определяют, используя небольшой реактор. Затем, желаемую величину производительности устанавливают равной примерно 10 фунт в час, что позволяет определить общее количество катализатора, необходимое для 100%-ной конверсии. Используя эту информацию, рассчитывают количество катализатора, необходимое для превращения 10-15% олефина в первом реакторе.

Загрузка катализатора в следующих примерах составляла:

Секция 1 (1,5 дюйма × 1 фут): 10 г катализатора (1 вес. % Pd на угле 4-8 меш.), остальное заполнено насадкой SS ¹/₄ дюйма, катализатор равномерно распределен в слое.

Секция 2 (1,5 дюйма × 2 фута): 25 г катализатора, распределенного как в секции 1.

Секция 3 (1,5 дюйма × 3 фута): 73,4 г катализатора с 1200 см³ насадки, распределение как в секции 1.

Секция 4 (1,5 дюйма × 4 фута): 158 г катализатора, распределенного в 1400 см³ насадки. Общее количество катализатора составляет 267 г.

Гексафторпропен вводили в многостадийный реактор и осуществляли непрерывное восстановление в течение 58 ч, во время которого средняя скорость подачи сырья составляет 14,5 фунт/ч (или примерно 16,4 л в мин). Средняя скорость подачи водорода составляет 25 л/мин. Отбирают образцы в разных точках вдоль серии реакторов для определения степени конверсии и селективности. После второй стадии степень конверсии составляет около 40%; после четвертой стадии реакции степень конверсии равна 99,5%, а селективность по отношению к СF₃СНFСF₂Н составляет 99%. Температура газов, выходящих со стадий, составляет 66°С для первой стадии, 104°С для второй стадии, 173°С для третьей стадии и 100°С для четвертой стадии. Максимальная температура на любой стадии реакции составляет около 230°С. Первая баня имеет температуру 55°С, а вторая баня - 111°С.

Пример 2: многостадийное восстановление 1,2,3,3,3-пентафторпропена-1

1,2,3,3,3-пентафторпропен-1 гидрируют, применяя тот же реактор, что и в примере 1, со скоростью подачи исходного сырья, равной 25 л/мин. Отбирают образцы в разных точках по ходу реакции, чтобы определить степень конверсии и селективность. После второго реактора степень конверсии равна около 54%. После четвертого реактора степень конверсии равна 100% с селективностью в отношении СF₃СНFСН₂F, равной 98%. Температура сразу же на выходе газов, выходящих из реакторов, составляет 99°С для первого реактора, 95°С для второго реактора, 173°С для третьего реактора и 104°С для четвертого реактора. Максимальная температура в любом реакторе составляет около 240°С. Температура в первой бане составляет 59°С, температура второй бани составляет 116°С.

Приведенные выше примеры и описание предпочтительных вариантов должны рассматриваться как иллюстрирующие, но не как ограничивающие данное изобретение, определяемое формулой изобретения. Очевидно, что, не выходя за рамки данного изобретения, определенного формулой изобретения, можно использовать различные вариации и комбинации признаков, указанных выше. Такие вариации не рассматриваются как выход за рамки изобретения, и все они входят в объем данного изобретения.

Изобретение относится к вариантам способа получения фторированного алкана. Один из вариантов включает стадии: (а) приведение в контакт на первой реакционной стадии исходного потока, содержащего фторированный олефин и водород, с первым количеством катализатора с получением, по меньшей мере, первого выходящего потока, содержащего фторированный алкан, непрореагировавший фторированный олефин и водород. Причем фторированный олефин подают на первую реакционную стадию со скоростью, которая, по меньшей мере, на 60% превышает производительность катализатора, присутствующего на первой реакционной стадии, и приводит к конверсии фторированного олефина во фторированный алкан, составляющей от 10 до 60%. Затем (б) приведение в контакт на одной или более дополнительных реакционных стадий первого выходящего потока со вторым количеством катализатора с получением фторированного алкана, причем второе количество катализатора является количеством для достижения степени конверсии фторированного олефина большей, чем степень конверсии фторированного олефина на первой реакционной стадии (а), где фторированный олефин представляет собой соединение формулы (I): и фторированный алкан представляет собой соединение формулы (II):

где каждый X независимо представляет собой Cl, F, I или Вr; каждый Y независимо представляет собой Н, Cl, F, I или Вr; каждый R¹ независимо представляет собой Н, Cl, F, I, Вr или незамещенный или замещенный галогеном метальный или этильный радикал; каждый R² независимо представляет собой Н, Cl, F, I, Вr или незамещенный или замещенный галогеном метальный или этильный радикал; n равно 1, 2 или 3; а и b каждый равен 1 или 2, при условии, что a+b=2; m равен 0, 1 или 2; и z равен 0, 1, 2 или 3. Использование настоящего изобретения позволяет одновременно добиваться высокой производительности и селективности. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 ил., 1 табл.

1. Способ получения фторированного алкана, включающий стадии:
(а) приведение в контакт на первой реакционной стадии исходного потока, содержащего фторированный олефин и водород, с первым количеством катализатора с получением, по меньшей мере, первого выходящего потока, содержащего фторированный алкан, непрореагировавший фторированный олефин и водород,
причем фторированный олефин подают на первую реакционную стадию со скоростью, которая, по меньшей мере, на 60% превышает производительность катализатора, присутствующего на первой реакционной стадии, и приводит к конверсии фторированного олефина во фторированный алкан, составляющей от 10 до 60%;
(б) приведение в контакт на одной или более дополнительных реакционных стадий первого выходящего потока со вторым количеством катализатора с получением фторированного алкана, причем второе количество катализатора является количеством для достижения степени конверсии фторированного олефина, большей, чем степень конверсии фторированного олефина на первой реакционной стадии (а),
где фторированный олефин представляет собой соединение формулы (I):

и фторированный алкан представляет собой соединение формулы (II):

где каждый X независимо представляет собой Cl, F, I или Br; каждый Y независимо представляет собой Н, Cl, F, I или Br; каждый R¹ независимо представляет собой Н, Cl, F, I, Br или незамещенный или замещенный галогеном метильный или этильный радикал; каждый R² независимо представляет собой Н, Cl, F, I, Br или незамещенный или замещенный галогеном метильный или этильный радикал; n равно 1, 2 или 3; а и b каждый равен 1 или 2, при условии, что a+b=2; m равен 0, 1 или 2; и z равен 0, 1, 2 или 3.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фторированный олефин представляет собой гексафторпропен.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что фторированный олефин представляет собой пентафторпропен.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что фторированный алкан представляет собой хлортрифторпропан (HCFC-244).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что фторированный алкан представляет собой пентафторпропан (HFC-245).

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что фторированный алкан представляет собой гексафторпропан (HFC-236).

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что фторированный алкан включает 1,1,1,2,3-пентафторпропан (HFC-245eb).

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждая из стадий контактирования включает применение палладия на углеродном носителе.

9. Способ по п.1, в котором фторированный олефин подают на первую реакционную стадию со скоростью, которая, по меньшей мере, на 90% превышает производительность катализатора, присутствующего на первой стадии.

10. Способ по п.1, в котором конверсия указанного фторированного олефина на второй реакционной стадии составляет от 20% до 99%.

11. Способ по п.1, в котором конверсия указанного фторированного олефина на второй реакционной стадии составляет более 95%.

12. Способ по п.1, в котором стадию контактирования (б) проводят в одну дополнительную реакционную стадию.

13. Способ по п.1, в котором стадию контактирования (б) проводят в три дополнительные реакционные стадии.

14. Способ получения фторированного алкана, включающий стадии:
(а) выбор первого количества выбранного заранее катализатора, которое теоретически требуется для восстановления фторированного олефина со степенью конверсии от 10 до 60%;
(б) приведение в контакт на первой реакционной стадии исходного потока, содержащего фторированный олефин и водород, с первым количеством катализатора с получением, по меньшей мере, первого выходящего потока, содержащего фторированный алкан, непрореагировавший фторированный олефин и водород, причем степень конверсии фторированного олефина во фторированный алкан составляет от 10% до 60%;
(в) приведение в контакт на одной или более дополнительных реакционных стадий первого выходящего потока со вторым количеством катализатора с получением фторированного алкана, причем второе количество катализатора является количеством для достижения степени конверсии фторированного олефина, большей, чем степень конверсии фторированного олефина на первой реакционной стадии,
где фторированный олефин представляет собой соединение формулы (I):

и фторированный алкан представляет собой соединение формулы (II):

где каждый X независимо представляет собой Cl, F, I или Вr;
каждый Y независимо представляет собой Н, Cl, F, I или Br;
каждый R¹ независимо представляет собой Н, Cl, F, I, Br или незамещенный или замещенный галогеном метильный или этильный радикал; каждый R² независимо представляет собой Н, Cl, F, I, Br или незамещенный или замещенный галогеном метильный или этильный радикал; n равно 1, 2 или 3; а и b каждый равен 1 или 2, при условии, что a+b=2; m равен 0, 1 или 2; и z равен 0, 1, 2 или 3.