JPH06279327A - 四塩化炭素を用いたエチレンのオキシ塩素化による1,2−ジクロロエタンの合成法 - Google Patents

四塩化炭素を用いたエチレンのオキシ塩素化による1,2−ジクロロエタンの合成法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 四塩化炭素を用いたエチレンのオキシ塩素化
による1,2−ジクロロエタンの合成法。 【構成】 四塩化炭素と、エチレンと、酸素とを1,2
−ジクロロエタンを合成するのに十分な温度でオキシ塩
素化触媒と接触させた後、1,2−ジクロロエタンを反
応生成物から分離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は四塩化炭素を用いたエチ
レンのオキシ塩素化による1,2−ジクロロエタンの合
成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エチレンを塩素化すると1,2−ジクロ
ロエタン(D12)が得られ、これを単純に熱分解すると
塩化ビニル(VCM)と塩酸(HCl)になる。このHCl
は再循環されて下記オキシ塩素化反応でD12が合成され
る: 2C24 +O2 +4HCl → 2C24Cl2 +2H2O (1) このオキシ塩素化反応を用いることによって塩酸の形に
なっている塩素が有効に利用できる。このプロセスはウ
ルマンの化学工業辞典(ULMANN'S ENCYCLOPEDIAOF CHEMI
CALINDUSTRY)の第5版、第A6巻、 263〜270 頁および
283〜291 頁に記載されている。
【0003】フランス国特許第 2,260,551号には重質塩
素化残留物のオキシ塩素化、すなわち、重質塩素化残留
物とエチレンと酸素とを反応させてテトラクロロエチレ
ン、トリクロロエタン、テトラクロロエタンおよびD12
を合成する方法が記載されている。1972年3月27日に公
告された南アフリカ特許出願第 71-5781号にはエチレン
をオキシ塩素化してテトラクロロエチレンとトリクロロ
エチレンとの混合物を合成する方法が記載されている。
これら従来法では、多孔質担体に塩化銅を担持させたも
のをベースとした触媒の流動床にエチレン、酸素および
塩素を温度 410〜440 ℃で通過させる。この反応は、流
動床から出た生成物の再循環物中に含まれる四塩化炭素
の存在下で行われる。実際には流動床から出た生成物を
冷却し、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレンお
よび四塩化炭素を凝縮し、後者(CCl4)を供給ガス (C2
H4、Cl2および空気)と混合して流動床に再循環させ
る。流動床からの塩素化生成物の少なくとも50モル%は
テトラクロロエチレンとトリクロロエチレンである。CC
l4の量は一定で増加しない。CCl4の濃度は流動床に導入
される有機化合物に対して10モル%以下であり、これは
導入される全ガス量の2〜3%に相当する。 Cl2の形を
した塩素の量は流動床に入る塩素含有反応物の40〜75%
であり、約2〜8%は塩化水素の形で存在し、残りが塩
素含有有機化合物(CCl4を含む)である。流動床に入る
時点での炭素に対する酸素元素の比率は0.85〜2の間に
ある。従って、この反応ではエチレンと塩素(Cl2)と酸
素が消費されてテトラクロロエチレンとトリクロロエチ
レンが生成する。
【0004】一方、クロロメタンの合成時には多量の四
塩化炭素が生成することは避けられない。本出願人はこ
の四塩化炭素をエチレンのオキシ塩素化反応での塩素源
として使用することができるということを見出した。す
なわち、CCl4 とC2 4 とO2(または空気)との混合
物をオキシ塩素化触媒に通すとD12が得られ、その高級
同族体、例えばトリクロロエタン、テトラクロロエタン
は少量しか生じないということを見出した。すなわち、
本発明は下記反応を行わせるものである: CCl4+2C24+O2 → 2C24Cl2+CO2 (2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、前記公知方法とは違って、四塩化炭素の形になって
いる塩素を有効に利用してエチレンとCCl4と酸素とを消
費してD12を生成させ、その高級同族体の生成量を少な
くする方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は1, 2−ジクロ
ロエチレンを合成するのに十分な温度で四塩化炭素と、
エチレンと、酸素とをオキシ塩素化触媒と接触させた
後、1, 2−ジクロロエチレンを反応生成物から分離す
ることを特徴とする1, 2−ジクロロエチレンの合成方
法を提供する。
【0007】
【作用】本発明反応はアルミナ、シリカ、マグネシア、
アタパルジャイト(atapulgite)をベースとし且つ銅を含
む任意の触媒の固定床または流動床で通常のオキシ塩素
化反応条件で実施することができる。なお、上記触媒に
通常の添加物、リン、マグネシウム、稀土類元素等をさ
らに添加することもできる。本発明反応に適した触媒は
フランス国特許第 1,555,518号、第 2,260,551号、第
2,063,365号、第 2,213,259号および第 2,141,452号、
ヨーロッパ特許第255,156 号第 257,561号および第 17
6,432号に記載されている。これらの触媒は一般に、比
表面積が50〜450 m2/gで、粒径が20〜200 ミクロンであ
るアルミナに担持させた塩化銅で構成される。銅に換算
した塩化銅の量は触媒全量の3〜12%である。この触媒
と不活性物質、例えば砂との混合物より成る触媒を使用
することもできる。この触媒はフランス国特許第 2,24
2,143号とヨーロッパ特許第 377,364号に記載されてい
る。これら触媒は全て流動床で使用されるが、固定床を
使用してもよい。
【0008】反応温度は 220〜450 ℃であるが、CCl4
変換がオキシ塩素化誘導体の段階で停止しないような温
度にする必要がある。圧力は大気圧からこの種の方法で
の通常の限界値、すなわち10バール以下までにする。本
発明反応は酸素、通常は空気の存在下に行う。本発明反
応に塩酸を添加することもできる。四塩化炭素と塩酸と
の比率は任意である。換言すれば、上記の2つの反応式
(1)と(2) を含むものは本発明反応に含まれる。空気
(酸素)およびエチレンの供給量は、出口の所でエチレ
ンが完全に変換し且つHClが完全に無くなるように調節
する。このような調節方法はオキシ塩素化の当業者に公
知である。四塩化炭素とエチレンの比率はCCl4/C2H4
モル比が 0.4〜1.6 となるようにするが好ましい。本発
明反応をHClの存在下で行う場合には、モル比CCl4/C2
H4中の"CCl4"は、CCl4のモル数とHClのモル数の4分の
1との合計値を表す。酸素とエチレンの比率は、O2
空気として表した場合のO2/C2H4のモル比が3〜10とな
るようにするのが好ましい。すなわち、モル比5とはエ
チレン1モルに対して酸素1モルであることを意味す
る。
【0009】本発明の好ましい実施態様では、反応混合
物を触媒ベッドに導入する際に水蒸気を添加する。すな
わち、反応混合物をC2 4 と、O2 (空気)と、 CCl
4(必要に応じてHClをさらに用いる)と、水とで構成す
る。水の量は任意であるが、触媒床の入口でCCl41モル
に対して水を 2.5モル以下にすることができる。触媒床
の出口ではオキシ塩素化の当業者に公知の方法で生成物
を回収する。すなわち、揮発性の低い生成物を冷却によ
って凝縮させて未反応のガスから分離した後、蒸留を一
回以上行う。本出願人は、水の作用は以下の説明ででき
ると考えている:先ず、下記の反応によって四塩化炭素
が加水分解される: CCl4+2H2O → 4HCl+CO2 (3) 次いで、生成したHClが前記の反応 (1)に従って反応す
る: 2C24+O2+4HCl → 2C24Cl2+CO2 (1)
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。実施例に
おいて、滞留時間は、通常のオキシ塩素化反応で採用さ
れているように、反応器の温度での触媒床の入口での反
応物の供給量に対する触媒容積(流動床でオキシ塩素化
を行う場合には膨張体積)の比で定義される。
【0011】実施例1 直径が24mm、表面積が 4.2412 cm2(温度カバーを差引い
たもの) 、高さが1メートルのガラス製反応器の上に膨
張容器を取付ける。この反応器中に 160gのシリカマグ
ネシア触媒(比表面積が80m2/g)を入れる。このシリカ
マグネシア触媒は銅が3.5 %含浸され、カリが原子比K
/Cuが 0.6となるように添加され且つ稀土類元素が 2.1
%添加されている。この触媒はフランス国特許第 2,12
5,748号に記載されており、その内容は本発明の一部を
成す。すなわち、シリカのヒドロゲルの微粒子に塩化マ
グネシウム溶液を含浸させた、それを高温で焼成し、得
られた粉末に塩化銅を含浸させて作られる。この触媒床
を調節系を用いて 340℃に維持して以下を導入する: 空気 1303.1 ミリモル/時 水 307.0 ミリモル/時 四塩化炭素 194.3 ミリモル/時 エチレン 152.0 ミリモル/時 流動床は高さ77cmに流動させ、滞留時間は12秒程度とす
る。反応器を出たガスを18℃に冷却して、下記重量組成
の 22.9 gの有機物液体を得る: ジクロロエチレン 0.17 CHCl3 0.08 CCl4 30.68 C2 4 Cl2 (D12) 18.58 トリクロロエチレン(Tri ) 0.74 C2 3 Cl3 (非対称) 29.33 テトラクロロエチレン(Per ) 0.93 テトラクロロエタン (非対称) 0.17 テトラクロロエタン (対称) 15.82 ペンタクロロエタン 3.4 ヘキサクロロエタン 0.1 凝縮後の31.27 Nリットルガス中には 9.2容積%のCO
2 と、12容積%の酸素とが含まれる。このガスはエチレ
ンを含まず、18℃で溶媒で飽和している。四塩化炭素の
変換率は50%で、エチレンの変換率は99.8%である。
【0012】実施例2 実施1と同じ反応器を用いるが、オキシ塩素化反応器か
ら排出されるガスの流路上に一般に工業的に用いられる
測定機器を取付ける。実施例1と同じの触媒に反応物、
すなわち空気、塩酸、エチレンおよび四塩化炭素を導入
する。操作条件、温度、滞留時間、反応物の導入量、過
剰反応物および生成物の量は添付の表1、表2の実施例
2の欄に記載してある。四塩化炭素の転換率は47%で、
エチレンの転換率は99.8%で、酸素の転換率は79.7%で
ある。
【0013】実施例3、4 実施例1に記載の装置に実施例2に記載の測定装置を取
付けて、別の2つの実験を行う。操作条件、反応物の導
入量、過剰反応物と生成物の量は表1、表2の実施例3
および4の欄に記載してある。本発明には含まれない比
較例として、実施例1と同じ触媒に 340℃で滞留時間11
秒で下記を通した: 空気 1303 ミリモル/時 CCl4 182 ミリモル/時 H2 O 394 ミリモル/時 四塩化炭素の変換率は39%である。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【手続補正書】
【提出日】平成4年4月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は1,2−ジクロ
エタンを合成するのに十分な温度で四塩化炭素と、エ
チレンと、酸素とをオキシ塩素化触媒と接触させた後、
1,2−ジクロロエタンを反応生成物から分離すること
を特徴とする1,2−ジクロロエタンの合成方法を提供
する。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 四塩化炭素と、エチレンと、酸素とを
    1,2−ジクロロエチレンを合成するのに十分な温度で
    オキシ塩素化触媒と接触させた後、1,2−ジクロロエ
    チレンを反応生成物から分離することを特徴とする1,
    2−ジクロロエチレンの合成方法。
  2. 【請求項2】 オキシ塩素化触媒が流動床である請求項
    1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 反応物に塩酸を加える請求項1または2
    に記載の方法。
  4. 【請求項4】 反応温度が 220〜450 ℃である請求項1
    〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 オキシ塩素化触媒と接触させる前に、反
    応物に水蒸気を添加する請求項1〜4のいずれか一項に
    記載の方法。
  6. 【請求項6】 エチレンに対する四塩化炭素および必要
    に応じ添加される塩化水素 (CCl4に換算) の比が 0.4〜
    1.6 である請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項7】 O2 /C2 4 のモル比(O2 は空気の
    量に換算)が3〜10である請求項1〜6のいずれか一項
    に記載の方法。
JP4059618A 1991-02-15 1992-02-14 四塩化炭素を用いたエチレンのオキシ塩素化による1,2−ジクロロエタンの合成法 Expired - Fee Related JPH0720892B2 (ja)

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