DE1229515B - Process for the production of hexafluoropropene - Google Patents
Process for the production of hexafluoropropeneInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
int. α.:int. α .:
C07cC07c
Deutsche Kl.: 12 ο-19/02 German class: 12 ο -19/02
Nummer: 1229 515Number: 1229 515
Aktenzeichen: P 36796IV b/12 οFile number: P 36796IV b / 12 ο
Anmeldetag: 14. Mai 1965 Filing date: May 14, 1965
Auslegetag: !.Dezember 1966Opening day:! December 1966
Man hat bis jetzt schon Hexafluorpropen durch eine Pyrolysereaktion von Octafluorpropan bei Temperaturen zwischen 1000 und 11500C in Berührung mit einem erhitzten Platindraht hergestellt, um in der Hauptsache Hexafluoräthan mit geringen Mtengen Hexafluorpropen zu erhalten. Nach einem anderen Verfahren stellt man geringe Mengen Hexafluorpropen durch die Pyrolyse von Tetrafluoräthylen bei 600 bis 7000C her. Hexafluorpropen ist ferner als Nebenprodukt bei der Synthese von Tetrafluoräthylen aus Chloridfluormethan gewonnen worden. ·It has been made up to now been by a pyrolysis reaction of hexafluoropropene octafluoropropane at temperatures from 1000 to 1150 0 C in contact with a heated platinum wire to obtain in the main hexafluoroethane low Mtengen hexafluoropropene. According to another method is used to small amounts of hexafluoropropene by the pyrolysis of tetrafluoroethylene at 600 to 700 0 C forth. Hexafluoropropene has also been obtained as a by-product in the synthesis of tetrafluoroethylene from chlorofluoromethane. ·
Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung von Hexafluorpropen zum Gegenstand, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man 2-Chlor-1,1,1,3,3,3-hexafluorpropan bei Temperaturen von etwa 650 bis etwa 8500C und eine Verweilzeit von etwa 3 bis etwa 120 Sekunden thermisch spaltet. Der bevorzugte Temperaturbereich wird von etwa 725 bis etwa 7750C mittels einer elektrischen Heizung aufrechterhalten. The present invention is a process for the preparation of hexafluoropropene to the object, which is characterized in that 2-chloro-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane at temperatures of about 650 to about 850 0 C and a residence time thermally cleaves from about 3 to about 120 seconds. The preferred temperature range is maintained from about 725 to about 775 ° C. by means of an electrical heater.
Die Pyrolyse wird in einem langen Rohr durchgeführt, welches aus einem Metall gebaut oder mit diesem ausgekleidet ist, das gegenüber den saueren Reaktionsprodukten inert ist. Geeignete Metalle für einen derartigen Reaktor sind Silber, eine hochtemperaturkorrosionsbeständige Legierung aus Nickel, Chrom und Eisen oder eine Legierung aus Nickel, Molybdän und Eisen. Ein Rohr aus der Legierung von Nickel, Chrom und Eisen, das mit Platin ausgekleidet ist, ergibt einen Reaktor mit längerer Lebensdauer als die Legierung allein. Die Dimensionen des Rohres hängen von der Art und dem Maßstab des Betriebes ab im Zusammenhang mit dem Aufrechterhalten der erforderlichen Temperatur im Rohr, mit einer Geschwindigkeit des durch das Rohr zugeführten Gases, welche die erforderliche Berührungszeit mit der erhitzten Zone erlaubt.The pyrolysis is carried out in a long pipe, which is built from or with a metal is lined, which is inert to the acidic reaction products. Suitable metals for one Such a reactor are silver, a high-temperature corrosion-resistant alloy of nickel and chromium and iron or an alloy of nickel, molybdenum and iron. A tube made of the alloy of nickel, Chromium and iron lined with platinum make a reactor with a longer life than that Alloy alone. The dimensions of the pipe depend on the type and scale of the operation Related to maintaining the required temperature in the pipe, at a rate of the gas supplied through the pipe, which the required contact time with the heated Zone allowed.
Das 2-Chlor-l,l,l,3,3,3-hexafluorpropan (Siedepunkt etwa 15°C) kann man direkt als unverdünntes Gas in den Reaktor leiten, oder man kann es mit einem inerten Gas, wie Stickstoff oder Helium, vermischen. Die Verwendung des Reaktionsteilnehmers zur Pyrolyse in unvermischter Form wird bevorzugt. Üblicherweise führt man das gasförmige Chlorhexafluorpropan dem Reaktor bei etwa atmosphärischem Druck und bei Raumtemperatur zu. Höhere Drücke und unteratmosphärische Drücke können angewandt werden, und das Gas kann bis zu 6000C vorerhitzt werden. Die Zuführungsgeschwindigkeit des 2-Chlor-1,1,1,3,3,3-hexafluorpropans stellt man in Übereinstimmung mit den Abmessungen des Reaktors ein, um eine Verweilzeit in der beheizten Zone von etwa 3 bis Verfahren zur Herstellung von HexafluorpropenThe 2-chloro-l, l, l, 3,3,3-hexafluoropropane (boiling point about 15 ° C) can be fed directly into the reactor as an undiluted gas, or it can be mixed with an inert gas such as nitrogen or helium, mix. The use of the reactant for pyrolysis in neat form is preferred. Usually, the gaseous chlorhexafluoropropane is fed to the reactor at about atmospheric pressure and at room temperature. Higher pressures and subatmospheric pressures may be used, and the gas can be preheated up to 600 0 C. The feed rate of the 2-chloro-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane is adjusted in accordance with the dimensions of the reactor in order to have a residence time in the heated zone of about 3 to. Process for the production of hexafluoropropene
Anmelder:Applicant:
E. I. du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)EI du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. W. Abitz und Dr. D. Morf,
Patentanwälte, München 27, Pienzenauer Str. 28Dr.-Ing. W. Abitz and Dr. D. Morf,
Patent Attorneys, Munich 27, Pienzenauer Str. 28
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Donald George Hummel, Wilmington, Del,;Donald George Hummel, Wilmington, Del .;
Frederic Wurl Swamer,Frederic Wurl Swamer,
West Chester, Pa. (V. St. A.)West Chester, Pa. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
V. St. v. Amerika vom 15. Mai 1964 (367 894)V. St. v. America May 15, 1964 (367 894)
etwa 120 Sekunden zu erzielen. Eine Verweilzeit von etwa 20 bis etwa 30 Sekunden wird bevorzugt. Bei längeren Verwsilzeiten besteht die Möglichkeit, daß das gebildete Hexafluorpropen sich umsetzt und verlorengeht, während bei geringeren Verweilzeiten weniger vom Chlorhexafluorpropan dehydrochloriert wird.about 120 seconds to achieve. A residence time of about 20 to about 30 seconds is preferred. at longer Verwsilzeiten there is the possibility that the hexafluoropropene formed is converted and lost, while less dehydrochlorinated by chlorhexafluoropropane with shorter residence times will.
Bei der Berechnung der Verweilzeit stellt man das Gasvolumen, welches je Minute bei Raumtemperatur dem Reaktor zugeführt wird, den Volumensanteü des Hexafluorpropenprodukts in dem mit Alkali gewaschenen aus dem Reaktor ausströmenden Gut und das Volumen der erhitzten Reaktorzone in Rechnung. Die Analyse des Reaktorabgases, welches gewaschen wurde, um den Chlorwasserstoff zu entfernen, ergibt direkt das Ausmaß der Umwandlung des 2-Chlor-1,1,1,3,3,3-hexafluorpropans in Hexafluorpropen, daWhen calculating the residence time, the volume of gas that is produced per minute at room temperature is used is fed to the reactor, the volume portion of the hexafluoropropene product in that washed with alkali The material flowing out of the reactor and the volume of the heated reactor zone are taken into account. Analysis of the reactor off-gas, which has been washed to remove the hydrogen chloride, reveals directly the extent of the conversion of the 2-chloro-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane in hexafluoropropene, there
509 729Λ20509 729-20
die Pyrolysereaktion im wesentlichen durch die nachfolgende Gleichung wiedergegeben wird:the pyrolysis reaction essentially through the following Equation is reproduced:
CF3CHClCF3 CF 3 CHClCF 3
CF3CF = CF2 + HCl (1)CF 3 CF = CF 2 + HCl (1)
Auswirkung der Temperatur auf die Bildung
von Hexafluorpropen durch Pyrolyse von 2-Chlor-1,1,1,3,3,3-hexafluorpropan
Effect of temperature on formation
of hexafluoropropene by pyrolysis of 2-chloro-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch kontinuierlich durchgeführt werden.The process according to the invention can also be carried out continuously.
Das 2-Chlor-l,l,l,3,3,3-hexafiuorpropan-Ausgangsmaterial stellt man in hier nicht beanspruchter Weise durch Umsetzung von Tetrachlorkohlenstoff mit Trichloräthylen oder durch Umsetzung von Chloroform mit Tetrachloräthylen unter Bildung von Hexachlorpropen bei Freisetzen von Chlorwasserstoff her. Das Hexachlorpropen wird anschließend in Berührung mit einem aktivierten Katalysator aus wasserfreiem Chromoxyd mit Fluorwasserstoff umgesetzt, um 2-Chlor-1,1,1,3,3,3-hexafluorpropan nach einer für die Darstellung -von Chlorfluoralkanen beschriebenen Methode zu ergeben.The 2-chloro-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane starting material is produced in a manner not claimed here by reacting carbon tetrachloride with trichlorethylene or by reacting chloroform with tetrachlorethylene to form hexachloropropene if hydrogen chloride is released. The hexachloropropene is then in contact with an activated catalyst of anhydrous chromium oxide reacted with hydrogen fluoride to form 2-chloro-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane according to a method described for the preparation of chlorofluoroalkanes to surrender.
Das nach diesem Verfahren hergestellte Hexafluorpropen zeigt einen hohen Grad chemischer Reaktionsfähigkeit und wird als chemisches Zwischenprodukt verwendet, z. B. bei der Darstellung verschiedener halogenierter Propane. Es ist brauchbar als Monomeres zur Herstellung Fluor enthaltender Polymerer und Mischpölymerer: Die nachstehenden Ausführungsbeispiele dienen der weiteren Erläuterung. The hexafluoropropene produced by this process shows a high degree of chemical reactivity and is used as a chemical intermediate, e.g. B. in the representation of various halogenated propane. It is useful as a monomer for making fluorine-containing polymers and Mischpölymerer: The following exemplary embodiments serve for further explanation.
Durch ein mit Platin ausgekleidetes, aus- einer Nickel-Chrom-Eisen-Legierung hergestelltes Rohr mit einem inneren Durchmesser von 6,3 mm, welches auf 254 mm seiner Länge mittels eines elektrischen Ofens auf 706 bis 713° C erhitzt wird, leitet man ein Gemisch von 2-Chlor-l,l,l,3,3,3-hexafluorpropan und Stickstoff. Die Zuführungsgeschwindigkeit wird so bemessen, daß dem Reaktor je Minute 22 ecm des Chlorhexafluorpropans und 10 ecm Stickstoff, gemessen bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck, zugeführt werden. Auf der Grundlage einer 30%igen Umwandlung zu Hexafluorpropen, welche durch Analyse der Endprodukte bestimmt wurde, beträgt die Berührungszeit etwa 13 Sekunden. Die Massenspektrometrie mit Geschwindigkeitsfokussierung kennzeichnet das Reaktionsprodukt als im wesentlichen aus Hexafluorpropen bestehend.A tube lined with platinum and made of a nickel-chromium-iron alloy with an inner diameter of 6.3 mm, which is heated to 706 to 713 ° C. over a length of 254 mm by means of an electric furnace, is introduced Mixture of 2-chloro-l, l, l, 3,3,3-hexafluoropropane and nitrogen. The feed rate is such that 22 ecm of the chlorohexafluoropropane and 10 ecm of nitrogen, measured at room temperature and atmospheric pressure, are fed into the reactor per minute. On the basis of a 30% conversion to n e hexafluoropropene, which was determined by analysis of the end products, the contact time is about 13 seconds. Velocity focusing mass spectrometry characterizes the reaction product as consisting essentially of hexafluoropropene.
Reaktionstemperatur
CQ Reaction temperature
CQ
680
725
750
773
800680
725
750
773
800
Umwandlung in VolumprozentConversion to volume percent
(°/o Hexafluorpropen
im gewaschenen Reaktorabgas)(° / o hexafluoropropene
in the washed reactor exhaust gas)
13
24
37
37
1813th
24
37
37
18th
Unter den oben angeführten Verfahrensbedingungen liegt der optimale Temperaturbereich für die Bildung von Hexafluorpropen bei etwa 750 bis etwa 775° C.Under the process conditions listed above the optimal temperature range for the formation of hexafluoropropene is about 750 to about 775 ° C.
Nach dem Verfahren des Beispiels 1 führt man 2-Chlor-l,l,l,3,3,3-hexafluorpropan unter Variation der Geschwindigkeiten in das gleiche, auf 735°C erhitzte Pyrolyserohr. Das Reaktorabgas wird gewaschen, getrocknet und wie im Beispiel 2 auf Hexafluorpropen analysiert; die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.Following the procedure of Example 1, 2-chloro-l, l, l, 3,3,3-hexafluoropropane is introduced with variation of the velocities in the same pyrolysis tube heated to 735 ° C. The reactor exhaust gas is washed, dried and analyzed as in Example 2 for hexafluoropropene; the results are in Table 2 compiled.
Auswirkung der Zuführungsgeschwindigkeit
auf die Bildung des HexafluorpropensEffect of the feeding speed
on the formation of hexafluoropropene
geschwindigkeitFeeder
speed
gehalt des gewasche
nen ReaktorabgasesHexafluoropropene
content of the laundry
NEN reactor exhaust
5050
Man leitet durch den im Beispiel 1 verwendeten Reaktor 2-Chlor-l,l,l,3,3,3-hexafluorpropan mit einer Geschwindigkeit von 14 ccm/Min., während man die Temperatur von 400 bis 800° C variiert. Das abströmende Gas wird mit 10°/0iger wäßriger Kaliumhydroxydlösung gewaschen, mittels Hindurchleiten durch wasserfreies Calciumsulfat getrocknet und anschließend durch Gaschromatographie auf seinen Hexafluorpropengehalt analysiert. Zwischen 400 und 640° C findet keine Reaktion statt. Die Verweilzeit variiert zwischen 34 und 28 Sekunden unter Zugrundelegung einer Umwandlung, die zwischen 0 und 40% schwankt. Oberhalb 640° C bildet sich Hexafluorpropen in dem Ausmaß, welches die Tabelle 1 zeigt. Wie oben gezeigt, beträgt demnach die optimale Zuführungsgeschwindigkeit, als Verweilzeit ausgedrückt, etwa 30 Sekunden. Bei niederen Zuführungsgeschwindigkeiten und dementsprechend hohen Verweilzeiten wird ein Teil des gebildeten Hexafluorpropens zu anderen Fluor enthaltenden Verbindungen pyrolysiert.2-chloro-l, l, l, 3,3,3-hexafluoropropane is passed through the reactor used in Example 1 at a rate of 14 cc / min., While the temperature is varied from 400 to 800.degree. The effluent gas is washed with 10 ° / 0 aqueous potassium hydroxide solution, then dried and analyzed by passing through anhydrous calcium sulfate by gas chromatography on its Hexafluorpropengehalt. No reaction takes place between 400 and 640 ° C. The residence time varies between 34 and 28 seconds based on a conversion varying between 0 and 40%. Above 640 ° C., hexafluoropropene forms to the extent that Table 1 shows. As shown above, the optimal feed rate, expressed as dwell time, is therefore about 30 seconds. At low feed rates and correspondingly high residence times, some of the hexafluoropropene formed is pyrolyzed to give other fluorine-containing compounds.
Claims (3)
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