CN104292070B - 一种三氟甲苯的多级生产方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三氟甲苯的多级生产方法及设备，该方法包括：1）第一反应釜中进行液相氟化反应；2）向第二反应釜中加入三氯甲苯；3）将第一反应釜中过量的氟化氢蒸出、冷凝后进入第二反应釜，加入无水氟化氢和催化剂进行液相氟化反应；4）将第一反应釜中的剩余物料放出，再加入三氯甲苯；5）依照步骤2）～4），对后面的反应釜进行操作；6）将倒数第一反应釜中过量的氟化氢蒸出、冷凝后进入第一反应釜；7）将倒数第一反应釜中的剩余物料放出，再加入三氯甲苯；返回步骤2）进行循环操作；收集各个反应釜放出的剩余物料，过滤并蒸馏，即得。本发明的多级生产方法，极大地提高了生产效率和氟化氢的利用率，所得产品纯度高、收率高。

Description

一种三氟甲苯的多级生产方法及设备

技术领域

本发明属于三氟甲苯技术领域，具体涉及一种三氟甲苯的多级生产方法，同时还涉及一种三氟甲苯的多级生产设备。

背景技术

三氟甲苯是氟化学中重要的中间体，广泛用于医药、农药、染料的生产，并用作硫化剂、杀虫剂及绝缘油的制造等，例如可以制备氟草隆、氟咯草酮、吡氟草胺等除草剂。三氟甲苯可以衍生出系列三氟甲苯产品，如间硝基三氟甲苯、间氨基三氟甲苯、间溴基三氟甲苯、3,4-二氯三氟甲苯、3,5-二硝-2-氯三氟甲苯、3,5-二氨基三氟甲苯、间羟基三氟甲苯、3,5-二硝基三氟甲苯等等。

工业上，三氟甲苯的生产方法主要为：在催化剂存在下，三氯甲苯与无水氟化氢通过氟化反应，经分离后得到三氟甲苯。目前，氟化工艺主要有气相氟化和液相氟化两种。其中，气相氟化是指多氯芳烃和氟化氢在催化剂存在下，高温气相反应，制得多氟芳烃。气相氟化的产品收率良好，但是该法的反应温度高达300～500℃，现有的设备材质一般难以满足高温氟化反应的要求。液相氟化是指三氯甲苯在催化剂、加压(也可常压)、低温(100℃以下)，用无水氟化氢氟化的方法。此法有反应温度较低、设备腐蚀小等特点，是制备三氟甲基芳香化合物最常用的方法，但是，现有的生产方法往往采用“一锅煮”的方法间歇式生产，生产效率低，产品纯度和收率也较低；同时，氟化反应中原料利用率低，过量的氟化氢回收困难，造成严重的资源浪费和环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种三氟甲苯的多级生产方法，解决现有生产方法生产效率低、产品纯度和收率也较低的问题。

本发明的第二个目的是提供一种三氟甲苯的多级生产设备。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种三氟甲苯的多级生产方法，包括下列步骤：

1）向第一反应釜中加入三氯甲苯，控制第一反应釜的温度为-20～10℃，向第一反应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第一冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；

2）向第二反应釜中加入三氯甲苯，控制第二反应釜的温度为-20～10℃；

3）待第一反应釜中反应结束后，将第一反应釜温度升至20～60℃，第一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第二冷凝器冷凝后进入第二反应釜中，同时向第二反应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第二冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第二反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第二冷凝器气体出口排出；

4）待第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯，控制第一反应釜的温度为-20～10℃；

5）根据前后反应釜的关系同第一反应釜、第二反应釜的关系相对应的原则，依照步骤2）、3）、4），对后面的反应釜进行操作，至倒数第一反应釜中反应结束；

6）待倒数第一反应釜中反应结束后，将倒数第一反应釜温度升至20～60℃，倒数第一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第一冷凝器冷凝后进入第一反应釜中，向第一反应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第一冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；

7）待倒数第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯，控制倒数第一反应釜的温度为-20～10℃；

返回步骤2）进行循环操作；收集各个反应釜放出的剩余物料，过滤并蒸馏，即得三氟甲苯。

步骤1）中，第一反应釜中加入的无水氟化氢与三氟甲苯的质量比为5～6:3.5～4；步骤2）至步骤7）中，每个反应釜中加入的无水氟化氢与三氟甲苯的质量比为1～1.3:3.5～4。

所述催化剂为黄色***。

所述催化剂的加入量为：每个反应釜中催化剂与三氟甲苯的质量比为0.18～0.25:3.5～4。

所述液相氟化反应的温度为-20～10℃，反应时间为3～6h。

从冷凝器气体出口排出的氯化氢气体进入尾气吸收***。

反应釜的总个数为3～5个。

还包括下列步骤：

间歇停产时，向备用釜中加入三氯甲苯和催化剂，控制备用釜的温度为-20～10℃；当其中一个或多个反应釜中反应结束后，将反应釜温度升至20～60℃，反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经备用冷凝器冷凝后进入备用釜中，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入备用冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至备用釜继续参与反应，氯化氢气体从备用冷凝器气体出口排出。

一种三氟甲苯的多级生产设备，包括两个以上依次排列的单级生产装置，每个单级生产装置包括反应釜和冷凝器，所述反应釜底部设有排料口、顶部设有进料口和气液回流口；所述冷凝器底部设有气液口、顶部设有用于与尾气吸收装置相连通的气体出口，冷凝器的气液口与反应釜的气液回流口通过控制管路相连通；每个单级生产装置的反应釜的气液回流口或冷凝器的气体出口还与后一个单级生产装置的反应釜的气液回流口通过控制管路相连通，最后一个单级生产装置的反应釜的气液回流口或冷凝器的气体出口与第一个单级生产装置的反应釜的气液回流口通过控制管路相连通。

还包括备用生产装置，所述备用生产装置包括备用釜和备用冷凝器，所述备用釜底部设有排料口、顶部设有进料口和气液回流口；所述备用冷凝器底部设有气液口、顶部设有用于与尾气吸收装置相连通的气体出口，备用冷凝器的气液口与备用釜的气液回流口通过控制管路相连通；每个单级生产装置的反应釜的气液回流口或冷凝器的气体出口还与备用釜的气液回流口通过控制管路相连通。

所述控制管路指设有控制阀门的管路。

本发明的三氟甲苯的多级生产方法中，液相氟化反应过程中均采用冷凝回流方式，此时冷凝器中冷却水温度控制到：混合气体中的氟化氢气体可以冷凝回流到反应釜中，但反应过程中生成的氯化氢以气体形式去尾气吸收***；优选-25～0℃。蒸出过量的无水氟化氢时，冷凝器中冷却水的温度控制到：蒸出的氟化氢气体可以被冷凝成液体无水氟化氢至后一个反应釜中，但蒸出的氯化氢以气体形式去尾气吸收***；优选-25～0℃。其中，氟化氢常压下的沸点是19.5℃，氯化氢常压下的沸点是-85℃。

本发明的三氟甲苯的多级生产方法，每个反应釜中进行液相氟化反应时，产生的混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至反应釜继续参与反应，提高了原料的利用率；氯化氢气体从冷凝器气体出口排出，及时将反应产物排出反应***，提高反应速率，促进液相氟化反应的进行，有效减少副产物的生成，提高产品的纯度和收率；反应釜中的液相氟化反应结束后，将过量的氟化氢蒸出、冷凝后进入后一个反应釜继续参与反应，过量的氟化氢得到充分的循环利用，极大地提高了氟化氢的利用率，解决了过量的氟化氢回收困难的问题；本申请的多级生产方法，多个反应釜依次生产，循环操作，生产效果高；反应条件温和，安全性高，易于操作和控制，适合工业化大规模生产。

本发明的三氟甲苯的多级生产设备，每个单级生产装置的冷凝器的气体出口还与后一个单级生产装置的反应釜的气液回流口通过控制管路相连通，最后一个单级生产装置的冷凝器的气体出口与第一个单级生产装置的反应釜的气液回流口通过控制管路相连通，使液相氟化反应过程中的无水氟化氢的冷凝回流，及反应结束后过量的无水氟化氢蒸出、冷凝至后一个反应釜的工艺有效进行；各个单级反应装置相互衔接，过量的氟化氢得到充分的循环利用，极大地提高了氟化氢的利用率，使无水氟化氢的利用率由70%～80%提高到95%～98%，解决了过量的氟化氢回收困难的问题；减少了氟化氢的浪费，降低生产成本；有效避免泄漏，降低了操作危险性，环境友好，安全性高，极大地保障了员工的人身安全；实现了三氟甲苯的连续生产，生产效率高，所得产品纯度高、产率高；设计合理，易于操作和控制，适合推广应用。

附图说明

图1为实施例1的三氟甲苯的多级生产设备的结构示意图；

图2为三氟甲苯的单级生产设备的结构示意图；

图3为实施例2的三氟甲苯的多级生产设备的结构示意图；

图4为实施例3的三氟甲苯的多级生产设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例的三氟甲苯的多级生产方法，包括下列步骤：

1）向第一反应釜中加入三氯甲苯391kg，控制第一反应釜的温度为-20℃，向第一反应釜中加入无水氟化氢600kg、催化剂黄色***20kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-20℃，反应时间为6h，反应产生的混合气体进入第一冷凝器（0℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；

2）向第二反应釜中加入三氯甲苯391kg，控制第二反应釜的温度为-20℃；

3）待第一反应釜中反应结束后，将第一反应釜温度升至20℃，第一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第二冷凝器（0℃）冷凝后进入第二反应釜中，同时向第二反应釜中加入无水氟化氢130kg、催化剂黄色***20kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-20℃，反应时间为6h，反应产生的混合气体进入第二冷凝器（0℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第二反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第二冷凝器气体出口排出；

4）待第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯391kg，控制第一反应釜的温度为-20℃；

5）向第三反应釜中加入三氯甲苯391kg，控制第三反应釜的温度为-20℃；

6）待第二反应釜中反应结束后，将第二反应釜温度升至20℃，第二反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第三冷凝器（0℃）冷凝后进入第三反应釜中，同时向第三反应釜中加入无水氟化氢130kg、催化剂黄色***20kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-20℃，反应时间为6h，反应产生的混合气体进入第三冷凝器（0℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第三反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第三冷凝器气体出口排出；

7）待第二反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯391kg，控制第二反应釜的温度为-20℃；

8）待第三反应釜中反应结束后，将第三反应釜温度升至20℃，第三反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第一冷凝器（0℃）冷凝后进入第一反应釜中，向第一反应釜中加入无水氟化氢130kg、催化剂黄色***20kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-20℃，反应时间为6h，反应产生的混合气体进入第一冷凝器（0℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；

9）待第三反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯391kg，控制第三反应釜的温度为-20℃；

返回步骤2）进行循环操作；收集各个反应釜放出的剩余物料，过滤并蒸馏，即得三氟甲苯。

本实施例所得三氟甲苯的纯度为99.6%，收率为95.5%。

本实施例的三氟甲苯的多级生产设备，如图1、2所示，包括三个依次排列的单级生产装置，每个单级生产装置内部结构相同（如图2所示），包括反应釜1和冷凝器2，反应釜1底部设有排料口3，与排料口3相连的管路上设有排料阀F2；反应釜1的顶部设有进料口4和气液回流口5，与进料口4相连的管路上设有进料阀F1；冷凝器2底部设有气液口6、顶部设有气体出口7，气体出口7通过尾气管路11与尾气吸收装置相连通，尾气管路上设有排气阀F4；冷凝器2的气液口6与反应釜1的气液回流口5通过回流管路10相连通，回流管路10上设有回流阀F3；反应釜1内腔中设有搅拌装置8，外壳上设有夹套保温装置9，夹套保温装置9设有冷媒热媒进口、冷媒热媒出口；本实施例的三个单级生产装置依次为一级生产装置、二级生产装置、三级生产装置，其中，一级生产装置的反应釜为第一反应釜101，冷凝器为第一冷凝器102；二级生产装置的反应釜为第二反应釜201，冷凝器为第二冷凝器202；三级生产装置的反应釜为第三反应釜301，冷凝器为第三冷凝器302；第一冷凝器102的气体出口还与第二反应釜201的气液回流口通过第一控制管路103相连通，第一控制管路103上设有第一控制阀F5，第二冷凝器202的气体出口还与第三反应釜301的气液回流口通过第二控制管路203相连通，第二控制管路203上设有第二控制阀F7，第三冷凝器302的气体出口与第一反应釜101的气液回流口通过三级循环控制管路305相连通，三级循环控制管路305上设有第一循环控制阀F6和第三控制阀F8。

使用时，关闭一级反应装置的排料阀F2、第一控制阀F5和第一循环控制阀F6，打开一级反应装置的回流阀F3和排气阀F4，向第一反应釜101内加入三氯甲苯、无水氟化氢和催化剂进行反应，反应产生的混合气体经回流管路进入第一冷凝器102，混合气体中的氟化氢气体冷凝后经回流管路回流至第一反应釜101继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器102的气体出口排出，经尾气管路11进入尾气吸收装置。关闭二级反应装置的排料阀F2、第二控制阀F7，打开二级反应装置的回流阀F3和排气阀F4，向第二反应釜201内加入三氯甲苯；待第一反应釜101中反应结束后，关闭一级反应装置的排气阀F4，打开第一控制阀F5，使第一反应釜101内蒸出的无水氟化氢经第一控制管路103进入二级反应装置，同时向第二反应釜201中加入无水氟化氢和催化剂进行反应。待第一反应釜101内的无水氟化氢完全蒸出后，关闭第一控制阀F5，打开一级反应装置的排料阀F2进行放料后，关闭排料阀，再加入三氯甲苯原料。关闭三级反应装置的排料阀F2、第二循环控制阀F8，打开三级反应装置的回流阀F3和排气阀F4，向第三反应釜301内加入三氯甲苯；待第二反应釜201中反应结束后，关闭二级反应装置的排气阀F4，打开第二控制阀F7，使第二反应釜201内蒸出的无水氟化氢经第二控制管路203进入三级反应装置，同时向第三反应釜301中加入无水氟化氢和催化剂进行反应。待第二反应釜201内的无水氟化氢完全蒸出后，关闭第二控制阀F7，打开二级反应装置的排料阀F2进行放料后，关闭排料阀，再加入三氯甲苯原料。待第三反应釜301中反应结束后，关闭三级反应装置的排气阀F4，打开第一循环控制阀F6和第三控制阀F8，使第三反应釜301内蒸出的无水氟化氢经三级循环控制管路305进入一级反应装置，同时向第一反应釜101中加入无水氟化氢和催化剂进行反应。依次循环持续操作，实现本实施例的三氟甲苯的多级生产方法。

实施例2

本实施例的三氟甲苯的多级生产方法，包括下列步骤：

1）向第一反应釜中加入三氯甲苯400kg，控制第一反应釜的温度为10℃，向第一反应釜中加入无水氟化氢570kg、催化剂黄色***25kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为10℃，反应时间为3h，反应产生的混合气体进入第一冷凝器（-10℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；

2）向第二反应釜中加入三氯甲苯400kg，控制第二反应釜的温度为10℃；

3）待第一反应釜中反应结束后，将第一反应釜温度升至60℃，第一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第二冷凝器（-10℃）冷凝后进入第二反应釜中，同时向第二反应釜中加入无水氟化氢100kg、催化剂黄色***25kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为10℃，反应时间为3h，反应产生的混合气体进入第二冷凝器（-10℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第二反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第二冷凝器气体出口排出；

4）待第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯400kg，控制第一反应釜的温度为10℃；

5）向第三反应釜中加入三氯甲苯400kg，控制第三反应釜的温度为10℃；

6）待第二反应釜中反应结束后，将第二反应釜温度升至60℃，第二反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第三冷凝器（-10℃）冷凝后进入第三反应釜中，同时向第三反应釜中加入无水氟化氢100kg、催化剂黄色***25kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为10℃，反应时间为3h，反应产生的混合气体进入第三冷凝器（-10℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第三反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第三冷凝器气体出口排出；

7）待第二反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯400kg，控制第二反应釜的温度为10℃；

8）待第三反应釜中反应结束后，将第三反应釜温度升至60℃，第三反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第一冷凝器（-10℃）冷凝后进入第一反应釜中，向第一反应釜中加入无水氟化氢100kg、催化剂黄色***25kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为10℃，反应时间为3h，反应产生的混合气体进入第一冷凝器（-10℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；

9）待第三反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯400kg，控制第三反应釜的温度为10℃；

返回步骤2）进行循环操作；收集各个反应釜放出的剩余物料，过滤并蒸馏，即得三氟甲苯。

间歇停产时，向备用釜中加入三氯甲苯400kg、催化剂黄色***25kg，控制备用釜的温度为10℃；当第一、第二、第三反应釜中反应结束后，将三个反应釜温度升至60℃，反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经备用冷凝器冷凝后进入备用釜中，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为10℃，反应时间为3h，反应产生的混合气体进入备用冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至备用釜继续参与反应，氯化氢气体从备用冷凝器气体出口排出。

本实施例所得三氟甲苯的纯度为99.2%，收率为91%。

本实施例的三氟甲苯的多级生产设备，如图3所示，与实施例1不同之处在于：还包括备用生产装置，所述备用生产装置包括备用釜111和备用冷凝器112，所述备用釜111底部设有排料口，与排料口相连的管路上设有排料阀F2；备用釜顶部设有进料口和气液回流口，与进料口相连的管路上设有进料阀F1；所述备用冷凝器112底部设有气液口、顶部设有气体出口，气体出口通过尾气管路11与尾气吸收装置相连通，尾气管路上设有排气阀F4；备用冷凝器112的气液口与备用釜001的气液回流口通过控制管路相连通，该控制管路上设有回流阀F3（备用生产装置的结构同单级生产装置，具体见图2，其中备用釜相当于单级生产装置的反应釜，备用冷凝器相当于单级生产装置中的冷凝器）；第一冷凝器102、第二冷凝器202、第三冷凝器302的气体出口与备用釜111的气液回流口分别通过第一备用管路104、第二备用管路204、第三备用管路304相连通，所述第一备用管路104上设有第一备用阀F9，第二备用管路204上设有第二备用阀F10，第三备用管路304上设有第三备用阀F11。

间歇停产时，打开备用反应装置的回流阀F3和排气阀F4，向备用釜中加入三氯甲苯、催化剂；当第一、第二、第三反应釜中反应结束后，关闭一级、二级、三级反应装置的排气阀和第一控制阀F5、第二控制阀F7、第三控制阀F8，打开第一备用阀F9、第二备用阀F10和第三备用阀F11，使第一、第二和第三反应釜中过量的无水氟化氢蒸出，分别经第一备用管路104、第二备用管路204、第三备用管路304进入备用反应装置进行反应，反应产生的混合气体进入备用冷凝器112，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至备用釜111继续参与反应，氯化氢气体从备用冷凝器112的气体出口排出，经尾气管路11进入尾气吸收装置。

本实施例的三氟甲苯的多级生产设备还包括备用生产装置，解决了现有设备间歇停产时，过量的无水氟化氢溢出造成的资源浪费和环境污染问题，进一步提高了无水氟化氢的利用率，节约了资源；同时，提高了整套设备的安全性。

实施例3

本实施例的三氟甲苯的多级生产方法，包括下列步骤：

1）向第一反应釜中加入三氯甲苯350kg，控制第一反应釜的温度为-10℃，向第一反应釜中加入无水氟化氢500kg、催化剂黄色***18kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-10℃，反应时间为5h，反应产生的混合气体进入第一冷凝器（-5℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；

2）向第二反应釜中加入三氯甲苯350kg，控制第二反应釜的温度为-10℃；

3）待第一反应釜中反应结束后，将第一反应釜温度升至30℃，第一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第二冷凝器（-5℃）冷凝后进入第二反应釜中，同时向第二反应釜中加入无水氟化氢110kg、催化剂黄色***18kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-10℃，反应时间为5h，反应产生的混合气体进入第二冷凝器（-5℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第二反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第二冷凝器气体出口排出；

4）待第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯350kg，控制第一反应釜的温度为-10℃；

5）向第三反应釜中加入三氯甲苯350kg，控制第三反应釜的温度为-10℃；

6）待第二反应釜中反应结束后，将第二反应釜温度升至30℃，第二反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第三冷凝器（-5℃）冷凝后进入第三反应釜中，同时向第三反应釜中加入无水氟化氢110kg、催化剂黄色***18kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-10℃，反应时间为5h，反应产生的混合气体进入第三冷凝器（-5℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第三反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第三冷凝器气体出口排出；

7）待第二反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯350kg，控制第二反应釜的温度为-10℃；

8）待第三反应釜中反应结束后，将第三反应釜温度升至30℃，第三反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第一冷凝器（-5℃）冷凝后进入第一反应釜中，向第一反应釜中加入无水氟化氢110kg、催化剂黄色***18kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-10℃，反应时间为5h，反应产生的混合气体进入第一冷凝器（-5℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；

9）待第三反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯350kg，控制第三反应釜的温度为-10℃；

返回步骤2）进行循环操作；收集各个反应釜放出的剩余物料，过滤并蒸馏，即得三氟甲苯。

间歇停产时，向备用釜中加入三氯甲苯350kg、催化剂黄色***18kg，控制备用釜的温度为-10℃；当第一、第二、第三反应釜中反应结束后，将三个反应釜温度升至30℃，反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经备用冷凝器冷凝后进入备用釜中，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-10℃，反应时间为4h，反应产生的混合气体进入备用冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至备用釜继续参与反应，氯化氢气体从备用冷凝器气体出口排出。

本实施例所得三氟甲苯的纯度为99.4%，收率为93.0%。

本实施例的三氟甲苯的多级生产设备同实施例2。

实施例4

本实施例的三氟甲苯的多级生产方法，包括下列步骤：

1）向第一反应釜中加入三氯甲苯350kg，控制第一反应釜的温度为-10℃，向第一反应釜中加入无水氟化氢500kg、催化剂黄色***18kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-10℃，反应时间为5h，反应产生的混合气体进入第一冷凝器（-5℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；

2）向第二反应釜中加入三氯甲苯350kg，控制第二反应釜的温度为-10℃；

3）待第一反应釜中反应结束后，将第一反应釜温度升至30℃，第一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第二冷凝器（-5℃）冷凝后进入第二反应釜中，同时向第二反应釜中加入无水氟化氢110kg、催化剂黄色***18kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-10℃，反应时间为5h，反应产生的混合气体进入第二冷凝器（-5℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第二反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第二冷凝器气体出口排出；

4）待第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯350kg，控制第一反应釜的温度为-10℃；

5）向第三反应釜中加入三氯甲苯350kg，控制第三反应釜的温度为-10℃；

6）待第二反应釜中反应结束后，将第二反应釜温度升至30℃，第二反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第三冷凝器（-5℃）冷凝后进入第三反应釜中，同时向第三反应釜中加入无水氟化氢110kg、催化剂黄色***18kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-10℃，反应时间为5h，反应产生的混合气体进入第三冷凝器（-5℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第三反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第三冷凝器气体出口排出；

7）待第二反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯391kg，控制第二反应釜的温度为-10℃；

8）向第四反应釜中加入三氯甲苯350kg，控制第四反应釜的温度为-10℃；

9）待第三反应釜中反应结束后，将第三反应釜温度升至30℃，第三反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第四冷凝器（-5℃）冷凝后进入第四反应釜中，同时向第四反应釜中加入无水氟化氢110kg、催化剂黄色***18kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-10℃，反应时间为5h，反应产生的混合气体进入第四冷凝器（-5℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第四反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第四冷凝器气体出口排出；

10）待第三反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯391kg，控制第三反应釜的温度为-10℃；

11）待第四反应釜中反应结束后，将第四反应釜温度升至30℃，第四反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第一冷凝器（-5℃）冷凝后进入第一反应釜中，向第一反应釜中加入无水氟化氢110kg、催化剂黄色***18kg，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-10℃，反应时间为5h，反应产生的混合气体进入第一冷凝器（-5℃），混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；

12）待第四反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯350kg，控制第四反应釜的温度为-10℃；

返回步骤2）进行循环操作；收集各个反应釜放出的剩余物料，过滤并蒸馏，即得三氟甲苯。

间歇停产时，向备用釜中加入三氯甲苯350kg、催化剂黄色***18kg，控制备用釜的温度为-10℃；当第一、第二、第三、第四反应釜中反应结束后，将四个反应釜温度升至30℃，反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经备用冷凝器冷凝后进入备用釜中，搅拌进行液相氟化反应，反应温度为-10℃，反应时间为4h，反应产生的混合气体进入备用冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至备用釜继续参与反应，氯化氢气体从备用冷凝器气体出口排出。

本实施例所得三氟甲苯的纯度为99.4%，收率为93.0%。

本实施例的三氟甲苯的多级生产设备，如图4所示，与实施例2不同之处在于：包括四个依次排列的单级生产装置和一个备用生产装置，四个单级生产装置依次为一级生产装置、二级生产装置、三级生产装置、四级生产装置；四级生产装置的反应釜为第四反应釜401，冷凝器为第四冷凝器402；第一冷凝器102的气体出口与第二反应釜201的气液回流口通过第一控制管路103相连通，第一控制管路103上设有第一控制阀F5；第二冷凝器202的气体出口与第三反应釜301的气液回流口通过第二控制管路203相连通，第二控制管路203上设有第二控制阀F7；第三冷凝器302的气体出口与第四反应釜401的气液回流口通过第三控制管303路相连通，第三控制管路303上设有第三控制阀F8；第四冷凝器402的气体出口与第一反应釜101的气液回流口通过四级循环控制管路405相连通，四级循环管路405上设有第一循环控制阀F6和第四控制阀F12；第一冷凝器102、第二冷凝器202、第三冷凝器302、第四冷凝器402的气体出口与备用釜111的气液回流口分别通过第一备用管路104、第二备用管路204、第三备用管路304控制管路、第四备用管路404相连通，所述第一备用管路104上设有第一备用阀F9，第二备用管路204上设有第二备用阀F10，第三备用管路304上设有第三备用阀F11，第四备用管路404上设有第四备用阀F13。

Claims (8)

1.一种三氟甲苯的多级生产方法，其特征在于：包括下列步骤：

1）向第一反应釜中加入三氯甲苯，控制第一反应釜的温度为-20～10℃，向第一反应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第一冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；

2）向第二反应釜中加入三氯甲苯，控制第二反应釜的温度为-20～10℃；

3）待第一反应釜中反应结束后，将第一反应釜温度升至20～60℃，第一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第二冷凝器冷凝后进入第二反应釜中，同时向第二反应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第二冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第二反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第二冷凝器气体出口排出；

4）待第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯，控制第一反应釜的温度为-20～10℃；

5）根据前后反应釜的关系同第一反应釜、第二反应釜的关系相对应的原则，依照步骤2）、3）、4），对后面的反应釜进行操作，至倒数第一反应釜中反应结束；

6）待倒数第一反应釜中反应结束后，将倒数第一反应釜温度升至20～60℃，倒数第一反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经第一冷凝器冷凝后进入第一反应釜中，向第一反应釜中加入无水氟化氢和催化剂，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入第一冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至第一反应釜继续参与反应，氯化氢气体从第一冷凝器气体出口排出；

7）待倒数第一反应釜中的无水氟化氢完全蒸出后，放出剩余物料后，再加入三氯甲苯，控制倒数第一反应釜的温度为-20～10℃；

返回步骤2）进行循环操作；收集各个反应釜放出的剩余物料，过滤并蒸馏，即得三氟甲苯；

步骤1）中，第一反应釜中加入的无水氟化氢与三氯甲苯的质量比为5～6:3.5～4；步骤2）至步骤7）中，每个反应釜中加入的无水氟化氢与三氯甲苯的质量比为1～1.3:3.5～4；

反应釜的总个数为3～5个。

2.根据权利要求1所述的三氟甲苯的多级生产方法，其特征在于：所述催化剂为黄色***。

3.根据权利要求1或2所述的三氟甲苯的多级生产方法，其特征在于：所述催化剂的加入量为：每个反应釜中催化剂与三氯甲苯的质量比为0.18～0.25:3.5～4。

4.根据权利要求1所述的三氟甲苯的多级生产方法，其特征在于：所述液相氟化反应的温度为-20～10℃，反应时间为3～6h。

5.根据权利要求1所述的三氟甲苯的多级生产方法，其特征在于：从冷凝器气体出口排出的氯化氢气体进入尾气吸收***。

6.根据权利要求1所述的三氟甲苯的多级生产方法，其特征在于：还包括下列步骤：

间歇停产时，向备用釜中加入三氯甲苯和催化剂，控制备用釜的温度为-20～10℃；当其中一个或多个反应釜中反应结束后，将反应釜温度升至20～60℃，反应釜中过量的无水氟化氢被蒸出，经备用冷凝器冷凝后进入备用釜中，搅拌进行液相氟化反应，反应产生的混合气体进入备用冷凝器，混合气体中的氟化氢气体经冷凝回流至备用釜继续参与反应，氯化氢气体从备用冷凝器气体出口排出。

7.一种三氟甲苯的多级生产设备，其特征在于：包括两个以上依次排列的单级生产装置，每个单级生产装置包括反应釜和冷凝器，所述反应釜底部设有排料口、顶部设有进料口和气液回流口；所述冷凝器底部设有气液口、顶部设有用于与尾气吸收装置相连通的气体出口，冷凝器的气液口与反应釜的气液回流口通过控制管路相连通；每个单级生产装置的反应釜的气液回流口或冷凝器的气体出口还与后一个单级生产装置的反应釜的气液回流口通过控制管路相连通，最后一个单级生产装置的反应釜的气液回流口或冷凝器的气体出口与第一个单级生产装置的反应釜的气液回流口通过控制管路相连通。

8.根据权利要求7所述的三氟甲苯的多级生产设备，其特征在于：还包括备用生产装置，所述备用生产装置包括备用釜和备用冷凝器，所述备用釜底部设有排料口、顶部设有进料口和气液回流口；所述备用冷凝器底部设有气液口、顶部设有用于与尾气吸收装置相连通的气体出口，备用冷凝器的气液口与备用釜的气液回流口通过控制管路相连通；每个单级生产装置的反应釜的气液回流口或冷凝器的气体出口还与备用釜的气液回流口通过控制管路相连通。