12月29日,国家知识产权局公开了上海华谊三爱富新材料有限公司、常熟三爱富中昊化工新材料有限公司的一项发明专利:由2-氯-1,1-二氟乙烷制备1,2-二氟乙烯的催化剂和方法,公开号CN117299163A,专利申请日期为2023年8月14日。
据了解,含氟乙烯类化合物是工业领域已知的一大类含氟化合物,其中常见的化合物包括1-氟乙烯、1,1-二氟乙烯、三氟氯乙烯、三氟乙烯、四氟乙烯等,四氟乙烯一直是含氟聚合物产品的核心原料单体。
最新的研究发现,1,2-二氟乙烯具有可作为新一代的具有较低全球变暖潜能值(GWP)的制冷剂的潜质,或者可以用于溶剂、发泡剂等用途。但是另一方面,仍然存在一些迄今为止尚未找到合适工业或商业用途的含氟烯烃类,带来了极大的环保和成本方面的压力。
例如,2-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142)是1-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142b)的同分异构体,也是工业上大规模生产HCFC-142b时不可避免会产生的副产物,目前HCFC-142尚未找到合适的工业应用价值,在生产过程中产生的大量副产品2-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142)给相关企业的环保、储藏和废料处理带来相当大的压力。
为了解决该问题,科研人员们迄今为止投入了大量的时间和精力进行研究,希望能够开发出高效、简便而低成本的工艺,将毫无价值的HCFC-142变废为宝,转化为高价值的含氟烃类产品,其中一种技术是对2-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142)进行催化裂解,获得诸如1,2-二氟乙烯这样的具有显著商业价值的裂解产物。
但是,现有的这些工艺存在很多的问题,首先是HCFC-142的转化率偏低,往往仅为20-40%左右,并不能实现真正高效率的催化转化,如此低的转化率无法实现满足商业化的要求。
其次,催化裂解会不可避免地产生大量种类的非目标产物,例如1,1-二氟乙烯、2-氯-1-氟乙烯以及其他含氟(含氯)的烯烃或烷烃等,而且这些低价值的非目标产物的比例往往还不低,有些时候可能会高达60%或更高,严重压缩了目标产物1,2-二氟乙烯的选择性,甚至有些催化裂解工艺根本不会产生1,2-二氟乙烯目标产物,这些工艺技术均不存在实际的产业化前景。
另外,有一些研究尝试以1-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142b)作为原料,通过催化裂解来合成1,2-二氟乙烯目标产物。但是1-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142b)本身就是一种具有明确工业用途的原料,通常用于在不使用催化剂的条件下通过高温裂解工艺合成1,1-二氟乙烯(VDF),并进一步规模生产PVDF聚合物。
从工业效益来说,HCFC-142b催化裂解合成1,2-二氟乙烯的路径并不具有足够好的商业前景。另外很重要的一点在于,在HCFC-142b的催化裂解中能够实现优异转化率和目标产物选择性的催化工艺、条件以及催化剂设计在用于HCFC-142的催化裂解时,其原料转化率和目标产物选择性会变得极差,因此针对1-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142b)所开发的催化裂解技术对于HCFC-142的催化裂解来说是毫无借鉴意义的。
因此,人们迫切希望开发一种全新的工艺,使用毫无商业价值的副产物2-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142)为原料,以简单、方便而低成本的方式将其转化为诸如1,2-二氟乙烯的高价值产品,并且更重要的是,能够实现极佳的2-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142)原料转化率以及优秀的高价值目标产物1,2-二氟乙烯的选择性。
针对上述问题,申请人通过长期深入的研究,开发了一种新颖的催化裂解技术,此种技术特别针对2-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142)作为原料而设计,能够使用简单的常规裂解设备进行,具有原料转化率高、目标产物选择性优良的优点,由此完成了该发明。
来源:国家知识产权局
