JPH0776534A - ペンタフルオルエタンの製造方法 - Google Patents
ペンタフルオルエタンの製造方法Info
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Abstract
Cr2 O3 を担持させて成る触媒の存在下で1,1,1
−トリフルオルジクロルエタン(HCFC−123)と
HFとを310℃〜380℃の範囲の温度において反応
させて成る、ペンタフルオルエタン(HFC−125)
の製造方法に関する。 【効果】 本発明の方法に従えば、HFC−125が高
収率(60〜70%まで又はそれ以上)、高転化率(8
0%以上)且つ高選択性、即ち非常に少量(多くとも5
モル%)の副生成物生成で得られる。さらに、この触媒
は、長期間、しかも有機物質装填量が高い場合にさえ、
高い活性を維持する。
Description
ン(HFC−125)の製造方法に関する。より詳細に
は、この発明は、1,1,1−トリフルオルジクロルエ
タン(HCFC−123)のHFによる接触弗素化によ
るHFC−125の製造方法に関する。
大気のオゾンを破壊する恐れがなく、従って、慣用のク
ロルフルオルカーボン(CFC)(これは、周知のよう
に、モントリオール議定書によって規定されたことに従
って数年以内に生産及び使用の両方について厳しい制限
を受けることになる)の優れた代替品となることが知ら
れている。従って、産業的規模でのHFC−125の製
造方法を提供することが望まれていることは明らかであ
る。
の遷移金属の酸化物を基材とする触媒の存在下でテトラ
クロルエチレンをHFによって弗素化する方法は、当技
術分野において周知である(例えば米国特許第3258
500号、同第3755477号及び同第476626
0号を参照されたい)。かかる方法は、様々に弗素化さ
れた飽和生成物、特に1,1,1−トリフルオルジクロ
ルエタン(HCFC−123)、1,1,1,2−テト
ラフルオルクロルエタン(HCFC−124)及びHF
C−125の混合物の達成をもたらす。これらの方法に
共通する不都合な点は、HFC−125を満足できる収
率で製造するのに必要な反応条件についての得られる選
択性が乏しいということ、さらに、CFC−113(C
Cl2 F−CClF2 )及びCFC−114(CClF
2 −CClF2 )のような不均化副生成物の回収不能画
分の生成が著しいということである。また、クロルオレ
フィン系副生成物、特にCFC−1112(CFCl=
CFCl)及びCFC−1112a(CF2 =CCl
2 )も生成し、これらは、周知のように、毒性及び化学
的安定性の問題点を引き起こし、従って逐次除去しなけ
ればならない。選択性を高めるために条件を最適化する
(例えば反応温度を下げることによって)ことを試みる
と、産業的規模についての適用のためには許容できない
程度にHFC−125の生産性が低減する。さらに、か
かる方法は、最大で70〜90時間の反応の後に触媒活
性が急速に減衰するという大きな不都合を有し、この活
性は、既知の技術に従って触媒を再生した後にさえも、
初期の値に回復することができない。従って、これら
は、産業的規模での連続生産には適さない方法である。
載された方法{この方法においては、Cr、Mn、N
i、Rh及びCoから選択される酸化状態が0より大き
い金属をAl及びFから本質的に形成された化合物上に
AlF3 含有率90重量%以上に相当する比で担持させ
て成る触媒の存在下で、250〜450℃において、式
C2 HX5-n Fn (ここで、XはCl又はBrであり、
nは0〜3である)のペンタハロエタンをHFによって
弗素化することによってHCFC−123及び(又は)
HCFC−124が製造される}についても、触媒活性
の減衰という同じ問題点が本出願人によって見出され
た。かかる触媒は、(a)金属塩の水溶液中にAl2 O
3 を浸漬し、(b)100℃において18時間乾燥さ
せ、次いで痕跡水分を除去するために400℃において
N2 で処理し、(c)N2 で希釈したHFによって45
0℃において弗素化して、90重量%より高いAlF3
の量に相当する弗素含有率を得ることによって製造され
る。好ましい金属はNi、Mn及びCoである。
公開第349298号に報告されていることによれば、
HCFC−123とHFとの反応は良好な収率でのHC
FC−124の生成を導くが、HFC−125は最終混
合物中に少量存在するだけであり、400℃の反応温度
においては多くとも7.5重量%、350℃において操
作した場合にはたった0.5重量%のHFC−125が
得られるのみである。これらは、産業的規模でのHFC
−125の生産のためには全く満足できない収率であ
る。これらのデータから、充分に高いHFC−125の
収率を得るためには400℃より高い温度において操作
する必要があるということは明らかである。しかしなが
ら、前述のように、このような高い温度での操作はかな
りの量の副生成物の生成を伴うことが避けられないであ
ろう。
ことに、前もって形成されたAlF3 (即ち、金属触媒
を添加する前に調製されたAlF3 )上にCr2 O3 を
担持させることによって形成された触媒を用いて310
〜380℃の範囲の温度においてHCFC−123のH
Fによる弗素化を実施することによって、HFC−12
5が高収率(60〜70%まで及びそれ以上)、高転化
率(80%以上)且つ高選択性、即ち非常に少量(多く
とも5モル%)の副生成物生成で得られるということを
ここに見出した。特に、クロルオレフィン系副生成物の
存在量は僅かであり、一般的には0.05モル%より低
い。さらに、この触媒は、有機物質装填量が多い場合に
さえ長期間高活性を維持し、そして、例えば高温(35
0〜500℃)の空気によって、容易に再生することが
できる。
せたAlF3 上にCr2 O3 を担持させて成る触媒の存
在下で1,1,1−トリフルオルジクロルエタン(HC
FC−123)とHFとを310℃〜380℃、好まし
くは320〜350℃の範囲の温度において反応させて
成る、ペンタフルオルエタン(HFC−125)の製造
方法にある。
次の方法: (a)AlF3 を可溶性Cr(III) 塩(例えばCrCl
3 ・6H2 O)の水溶液中に浸漬し、(b)乾燥、例え
ば100〜120℃に空気加熱することによって乾燥さ
せ、(c)触媒を、随意に蒸気の存在下で、200〜6
00℃、好ましくは350〜500℃において空気又は
窒素によって活性化させるに従って製造することができ
る。
に対するCrの量として計算して1〜15重量%の範囲
である。
0μmの粉末、又はペレットの形であってよい。一般的
には、25〜30m2 /g程度の高い表面積を有する担
体が好ましい。
くは流動床反応器中で実施することができる。
蒸留によって反応器からの流出混合物から容易に回収す
ることができる。
ほど重要なパラメーターではなく、一般的には1/1〜
10/1の範囲であり、1.5/1〜5/1の範囲にす
るのが好ましい。接触時間は、反応条件にある時の反応
成分の流量と休止状態にある時の触媒床の容量との間の
比として測定して、一般的に1〜20秒の範囲であり、
1.5〜10秒の範囲であるのが好ましい。圧力はそれ
ほど重大なパラメーターではなく、1気圧付近又はそれ
以上の圧力が一般的に採用される。
り、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
約105ミリリットルになるまで溶解させることによっ
て調製した溶液中にAlF3 粉末(粒径20〜200μ
mの粒子)240gを浸漬した。この浸漬は、撹拌しな
がらAlF3 中に溶液を滴下することによって実施し、
この滴下は、溶液を3つの均等部分に分けて行なった。
それぞれの部分の滴下が終わった時に、触媒をオーブン
中で110℃において1.5時間部分的に乾燥させた。
こうして得られた触媒を次いで、内径5cm、高さ80
cmを有するインコネル(Inconel)(登録商標名)60
0型管状反応器{これは、底部から入り込むガスを均等
に分配し且つ休止触媒床を支持するためのインコネル焼
結多孔質セパレーターを底部に備える}中に装填した。
この反応器の中央部にシースが配置され、ここに、温度
測定のための熱電対が設置される。こうして装填された
反応器を100Nリットル/時間の窒素流中で400℃
まで加熱し、この温度に10時間保持した。
ル)を前記のインコネル管状反応器中に入れた。圧力を
大気圧より僅かに高い値に保ち且つ温度を350℃に保
ち、HCFC−123を0.49モル/時間の流量で、
そして無水HFを1.95モル/時間の流量で供給し
て、HF/HCFC−123の比4及び接触時間9.5
秒を達成した。反応を120時間実施し、触媒活性の減
衰は何ら観察されなかった。反応器からの気体流出物を
水中で洗浄して酸性物質を吸着させ、乾燥させ、濃縮
し、気液クロマトグラフィーによって分析した。その結
果を第1表に報告する。HCFC−123の転化率は8
4%であり、HFC−125/HCFC−124の選択
性は94%だった。副生成物は、2個の炭素原子を有す
るクロルフルオルカーボンから成っていた。第1表に、
副生成物中に存在するCFC−1112/CFC−11
12aの比もまた示す。
び反応器から流出した混合物組成を第1表に報告する。
反応開始時及び反応終了時にHCFC−123中に存在
するHCFC−123a(1,1,2−トリフルオル−
1,2−ジクロルエタン)の比もまた示す(この比はH
CFC−123及びHCFC−123aの合計量に対す
るものである)。このHCFC−123aは、分解して
腐蝕性が高い生成物であるHClを生成する傾向がある
ので、特に望ましくない副生成物である。本発明の方法
は混合物中に存在するHCFC−123aの量を有効に
低減することができるということがわかる。
Claims (7)
- 【請求項1】 前もって形成させたAlF3 上にCr2
O3 を担持させて成る触媒の存在下で1,1,1−トリ
フルオルジクロルエタン(HCFC−123)とHFと
を310℃〜380℃の範囲の温度において反応させて
成る、ペンタフルオルエタン(HFC−125)の製造
方法。 - 【請求項2】 反応温度が320〜350℃の範囲であ
る、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 供給されるHFとHCFC−123との
間のモル比が1/1〜10/1の範囲である、請求項1
又は2記載の方法。 - 【請求項4】 反応成分と触媒との接触時間が1〜20
秒の範囲である、請求項1〜3のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項5】 触媒中に存在するCr2 O3 の量が、触
媒の総重量に対するCrの量として計算して1〜15重
量%の範囲である、請求項1〜4のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項6】 触媒が(a)AlF3 を可溶性Cr(II
I) 塩の水溶液中に浸漬し、(b)乾燥させ、(c)触
媒を、随意に蒸気の存在下で、200〜600℃におい
て空気又は窒素によって活性化させる方法によって製造
されたものである、請求項1〜5のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項7】 流動床反応器中で操作を実施する、請求
項1〜6のいずれかに記載の方法。
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