Разработка научных основ промышленной технологии получения перфторалкилсульфонилфторидов газофазным фторированием производных сультона

• Автор: Нургалиева, Светлана Михайловна
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Оглавление

Перечень сокращений и условных обозначений.

Введение.

Научные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Способы получения перфторалкилсульфонилфторидов.

Выводы.

Глава 2. Реактивы, приборы, методы исследования.

2.1. Применяемые реактивы и материалы.

2.2. Методы исследования и аппаратура.

2.2.1. Отгонка серного ангидрида.

2.2.2. Синтез гексафторпропил2рсультона и тетрафторэтил2рсультона.

2.2.3. Гидролиз гексафторпропил2рсульгона.
2.2.4. Сульфохлорирование пентафторэтана.
2.2.5. Фторирование этилсульфонилхлорида на хроммагниевом катали заторе ГИПХ.
2.2.6. Прямое фторирование этилсульфонилфторида в статическом режиме.
2.2.7. Фторирование агидротетрафторэтилсульфонилфторида.
2.2.7.1. Фторирование агидротетрафторэтилсульфонилфторида на
трифториде кобальта.
Фторирование агидротетрафторэтилсульфонилфторида в
статическом режиме.
2.2.7.3. Фторирование агидротетрафторэтилсульфонилфторида в
динамическом режиме.
2.2.7.4. Изомеризация гексафторпропил2рсультона и тетрафторэтил2Р
сультона.
2.2.7.5. Фторирование сульфонилфторида перфторпропионилфторида.
.1.6. Фторирование сульфонилфторида дифторацетилфторида.
.1.1. Фторирование агидрогексафторпропилсульфонилфторида.
2.2.8. Нейтрализация продуктов фторирования.
2.2.9. Ректификация продуктов фторирования.
2.2 Синтез перфторэтилсульфонилхлорида.
2.3. Методики анализа.
2.3.1.Определение объемной доли агидротетрафторэтилсульфонил
фторида и пентафторэтилсульфонилфторида.
2.3.2. Определение влаги в агидротетрафторэтилсульфонилфториде и пентафторэтилсульфонилфториде.
2.3.3. Определение массовой доли хлоридиона, фторидиона, тетрафтор пропионатиона.
2.3.4. Определение моногидрата в свежспсрегнанном серном ангидриде.
Глава 3. Разработка научных основ технологии получения
перфторэтил сульфонилфторида.
3.1. Термодинамический расчет промежуточных и основных продуктов синтеза пентафторэтилсульфонилфторида. Определение стандартных теплот образования, энтропии и энергии Гиббса.
3.2. Исследование основных зависимостей синтеза перфторэтилсуль фонил фторида.
3.2.1. Исследование основных зависимостей синтеза гексафторпропил2Р сультона.
3.2.2. Исследованиение основных зависимостей гидролиза гексафторпропил2рсультона. Получение агидротетрафторэтилсульфонилфторида.
3.2.3. Исследование прямого фторирования агидротетрафторэтилсульфо нилфторида.
Глава 4. Исследование макрокинетических зависимостей прямого фторирования агидротетрафторэтилсульфонилфторида в присутствии фтористого водорода.
4.1. Исследование макрокинетических зависимостей прямого фторирования агидротетрафторэтилсульфонилфторида в присутствии фтористого водорода при 3 К.
4.2. Исследование макрокинетических зависимостей прямого
фторирования агидротетрафторэтилсульфонилфторида в присутствии фтористого водорода при 8 К.
4.3. Исследование макрокинетических зависимостей прямого
фторирования а гидротетрафторэтилсульфонилфторида в присутствии фтористого водорода при 3 К.
4.4. Исследование макрокинетических зависимостей прямого
фторирования агидрогетрафторэтилсульфонилфторида в присутствии фтористого водорода при 8 К.
4.5. Исследование макрокинетических зависимостей прямого
фторирования агидротетрафторэтилсульфонилфторида в присутствии фтористого водорода при 3 К.
4.6. Исследование макрокинетических зависимостей прямого
фторирования агидротетрафторэтилсульфонилфторида в присутствии фтористого водорода при 3 К.
4.7. Расчет энергии активации прямого фторирования а
гидротетрафторэтилсульфонилфторида.
4.8. Расчет удельной производительности реактора прямого
фторирования.
Глава 5. Основы технологии получения псчггафторэтилсульфонил
фторида.
5.1. Общие сведения о технологии.
5.2, Технико экономическое обоснование.
5.3. Описание технологической схемы.
5.3.1. Получение гексафторпропен2рсультона.
5.3.2. Получение агидротетрафторэтилсульфон ил фторида.
5.3.3.Фторирование агидротетрафторэгилсульфонилфторида. Получение пентафторэтилсульфонилфторида.
5.3.4. Ректификация пентафторэтилсульфонилфторида.
5.4. Физикохимические свойства исходных, вспомогательных, промежуточных, побочных, конечных продуктов производства пентафторэтилсульфонилфторида.
5.5. Описание технологической схемы синтеза и выделения пентафторэтилсульфонилфторида.
5.5.1. Узел получения гексафторпропен2р сультона.
5.5.2. Узел синтеза агидротетрафторэтилсульфонилфторида.
5.5.3. Узел фторирования агидротетрафторэтилсульфонилфторида.
5.5.4. Узел нейтрализации и ректификации пентафторэтилсульфонил 2 фторида.
Выводы.
Список цитируемой литературы


Развитие экономики нашей страны, как и других промышленноразвитых стран, неразрывно связано с успехами химии и химической технологии. Новые химические вещества, полупродукты и композиционные материалы открыли широкие персиективы для атомной и космической промышленности, медицины и сельского хозяйства, электротехники и электроники. Особое место в структуре химической науки и технологии занимает химия фтора. Введение той или иной функциональной группы в состав перфторорганической молекулы позволяет получать практически универсальные вещества с полным набором необходимых свойств, что значительно расширяет рамки их применения. На рынке химического сырья спрос на перфторсоединения постоянно растет и определяется уникальным сочетанием химических, термодинамических, диэлектрических и физикомеханических характеристик. Перфорированные производные сульфоновых кислот общей формулы НрБСХ наряду с поверхностноактивными свойствами получили распространение в органическом синтезе для введения алкильных групп в состав гетероциклических и сераорганических молекул, а также в производстве красителей, антиоксидантов, УФстабилизаторов и химических источников тока. При производстве литийионных батарей и двуслойных конденсаторов используют неорганические фториды, которые легко гидролизуются при контакте с влагой воздуха или со следами воды в растворителе с выделением фтористого водорода. Наряду с токсическим действием фтористый водород негативно влияет на рецикл и восстановление электрохимической ячейки. В качестве альтернативы этим системам предложены и испытаны тристрифторметилсульфонилметаниды и их аналоги. Наибольший интерес среди перфторалкилсульфонилфторидов представляют низшие гомологи с количеством атомов углерода от 1 до 3, промышленное получение которых основано на электрохимическом фторировании алкилсульфонилхлоридов импортного производства, что ставит производителя в зависимость от поставщика. Получение по указанной технологии трифторметилсульфонилфторида, первого в гомологическом ряду ПФАС, протекает с выходом по току , но с ростом углеродной цепи выход снижается на , а технология характеризуется высокими энергозатратами, сложностью выделения и очистки целевых соединений и большим количеством отходов. Лабораторные методики ряда авторов, основанные на использовние фторуглеродов и сульфосодержащих препаратов безусловно представляют научный интерес, однако носят отрывочный характер и не достаточны для разработки промышленной технологии. Поэтому требуется провести углубленные научные исследования по определению оптимальных условий синтеза ПФАС для разработки прогрессивной конкурентоспособной технологии их получения. Основная цель работы выбор и научное обоснование оптимальных условий синтеза ПФАС, разработка прогрессивной технологии их получения. Анализ литературных сведений и экспериментальная проверка существующих методов синтеза ПФАС для определения перспектив их применения при разработке конкурентоспособной технологии. Квантовохимические исследования для оценки термодинамических параметров процесса получения ПФАС. Разработка методик синтеза основных и промежуточных соединений при получении ПФАС на примере перфторэтилсульфонилфторида ПФЭС. Изучение макрокинетических зависимостей прямого газофазного фторирования агидротетафторэтилсульфонилфторида аГФЭС от концентрации исходных реагентов, температуры и времени контакта. Разработка основ технологии с выбором аппаратурнотехнологического оформления процесса получения ЛФЭС. Проведение опытнопромышленных испытаний схемы синтеза ПФЭС и получение опытных партий для испытаний у потенциальных потребителей. Ключевым вопросом является возможность тепломассообмена, который решается подачей предварительно испаренного раствора исходного вещества и НР в реактор проточного типа, где он смешивается с эквимолярным количеством 0 фтора в слое медной насадки. Работа выполнена в соответствии государственным контрактом . Разработка технологии получения новых озонобезопасных промышленных фторсоединений на гг. ФГУП РНЦ Прикладная химия и ОАО Галоген Пермь.