DE2108951C3 - Verfahren zur Herstellung von Halogenfluorkohlenwasserstoffen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von HalogenfluorkohlenwasserstoffenInfo
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
- C07C17/093—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
- C07C17/20—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms
- C07C17/202—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms two or more compounds being involved in the reaction
- C07C17/206—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms two or more compounds being involved in the reaction the other compound being HX
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
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- B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/34—Manganese
-
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Description
a) Tränken von γ- oder η-Aluminiumoxid mit einer
homogenen wäßrigen Lösung eines Wismut- und eines Mangansalzes,
b) Vortrocknen des mit der Metallsalzlösung getränkten Aluminiumoxids bei Temperaturen
bis zu 1000C,
c) Erhitzen des vorgetrockneten Aluminiumoxids in Stickstoffatmosphäre bis zur vollständigen
Trocknung, dann Ersatz des Stickstoffes durch Luft und steigende Konzentrationen an Fluorwasserstoff
bis zu 10ü%iger Fluorwasserstoffatmosphäre bis zum Abklingen der exothermen
Reaktion, jeweils bei Temperaturen zwischen 150 und 2500C, wobei der fertige Katalysator
aus
0,1 bisl0Gew.-%
0,lbis20Gew.-%
35bis66Gew.-%
24bis42Gew.-%
0,lbis20Gew.-%
35bis66Gew.-%
24bis42Gew.-%
Mangan,
Wismut,
Fluor,
Aluminium und
Wismut,
Fluor,
Aluminium und
Gegenstand der DE-PS 19 00 241 ist ein Verfahren zur Herstellung von fluorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffen
mit 2 mehr C-Atomen oder von fluorierten cycloalipha'.ischen Kohlenwasserstoffen
durch Umsetzung von entsprechenden gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen
halogenierten Kohlenwasserstoffen, wobei im Falle von Fluor als Halogen der Fluorierungsgrad niedriger ist als
derjenige des Endprodukts, mit Fluorwasserstoff in Gegenwart von mit Metallsalzen imprägnierten Aluminiumoxid
in der Gasphase, das dadurch gekennzeichnet
10
IS
20
25
30
der Rest aus Sauerstoff
besteht,
besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsstoffe
Trichlorethylen,
Perchloräthylen,
1,1,1,2-Tetrachloräthan,
1,1 -Dichlor-2-brom-äthyIen,
1 -Fluor-1,2-dichloräthylen,
1,1 -Difluor-2,2-dichloräthylen oder
1 -Fluor-1,1 -dichloräthan
einsetzt und die Umsetzung mittels der entsprechenden Mengen Fluorwasserstoff so führt, daß Halogenfluorkohlenwasserstoffe
entstehen, die außer so Fluor noch Chlor und/oder Brom als Halogen
enthalten.
55
40
45
60
b1) ist, daß man die genannten Ausgangsstoffe bei 120 bis
400°C und Verweilzeiten von 0,1 bis 40 Sekunden mit überschüssigem Fluorwasserstoff in Gegenwart eines
Katalysators umsetzt, der durch folgende Maßnahmen hergestellt worden ist:
a) Tränken von γ- oder 77-Aluminiumoxid mit einer
homogenen wäßrigen Lösung eines WismutsaLzes,
b) Vortrocknen des mit der Wismutsalzlösung getränkten Aluminiumoxids bei Temperaturen bis zu
lOO-C,
c) Erhitzen des vorgetrockneten Aluminiumoxids in Stickstoffatmosphäre bis zur vollständigen Trocknung,
dann Ersatz des Stickstoffs durch Luft und steigende Konzentrationen an Fluorwasserstoff bis
zu 100%iger Fluorwasserstoff-Atmosphäre bis zum Abklingen der exothermen Reaktion, jeweils bei
Temperaturen zwischen 150 bis 2500C, wobei der
fertige Katalysator aus
0,1bis20Gew.-% Wismut
35 bis 66 Gew.-% Fluor
24 bis 42 Gew.-% Aluminium und der Rest aus Sauerstoff
besteht
Gegenstand der DE-PS 20 00 200 ist die weitere Ausbildung des Verfahrens gemäß der DE-PS 19 00 241
zur Herstellung von fluorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit zwei und mehr C-Atomen oder von
fluorierten cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen durch Umsetzung von entsprechenden gesättigten oder
ungesättigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen halogenierten Kohlenwasserstoffen, wobei im Fall von
Fluor als Halogen der Fluorierungsgrad niedriger ist als derjenige des Endprodukts, mit Fluorwasserstoff in
Gegenwart von mit Metallsalzen imprägnierten Aluminiumoxid in der Gasphase, wobei man die genannten
Ausgangsstoffe bei 120 bis 400° C und Verweilzeiten von
0,1 bis 40 Sekunden mit überschüssigem Fluorwasserstoff in Gegenwart eines Katalysators umsetzt, der
durch folgende Maßnahmen hergestellt worden ist:
a) Tränken von γ- oder ^-Aluminiumoxid mit einer
homogenen wäßrigen Lösung eines Wismutsalzes,
b) Vortrocknen des mit der Wismutsalzlösung getränkten Aluminiumoxids bei Temperaturen bis zu
1000C,
c) Erhitzen des vorgetrockneten Aluminiumoxids in Stickstoffatmosphäre bis zur vollständigen Trocknung,
dann Ersatz des Stickstoffes durch Luft und steigende Konzentrationen an Fluorwasserstoff bis
zu 100%iger Fluorwasserstoff-Atmosphäre bis zum
Abklingen der exothermen Reaktion, jeweils bei Temperaturen zwischen 150 und 2500C, wobei der
fertige Katalysator aus
0,1 bis 20 Gew.-% Wismut,
35 bis 66 Gew.-°/o Fluor,
24bis42Gew.-% Aluminium und der Rest aus Sauerstoff
35 bis 66 Gew.-°/o Fluor,
24bis42Gew.-% Aluminium und der Rest aus Sauerstoff
besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart eines Katalysators ausführt, bei dessen
Herstellung das γ- oder ^-Aluminiumoxid zusätzlich noch mit einer homogenen Lösung eines Mangansalzes
imprägniert worden ist, so daß der fertige Katalysator zusätzlich noch 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise I bis 3
Gew.-%, Mangan enthält.
Bei der weiteren Untersuchung und Bearbeitung der vorgenannten Verfahren wurde das im vorgenannten
Patentanspruch aufgezeigte Verfahren gefunden, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
Der verwendete Katalysator kann durch Oberleiten von Luft und Erhitzen auf 250° bis 300° C regeneriert
werden, wenn seine Aktivität nachgelassen hat. Diese
niedrige Regenerierungstemperatur schützt den Katalysator in noch stärkerem Maße vor möglichen Schädigungen,
die infolge hoher Glühtemperaturen und der damit einhergehenden noch höheren Oberhitzungen in
Sintervorgängen und damit in der Reduktion der wirksamen Oberfläche, sowie in der Verschlechterung
des mechanischen Zusammenhaltes bis schließlich im Zerfall des Katalysators in Erscheinung treten. Die Zahl
der möglichen Regenerierungen des Katalysators kann dadurch weiter erhöht und die Lebensdauer desselben
wesentlich verlängert werden.
Der vor dem Regenerieren infolge niedergeschlagenen Kohlenstoffes dunkel getönte Katalysator hat nach
dem Regenerieren bei 250° bis 300° C wieder ein helles Aussehen und seine volle Aktivität zurückerhalten.
Die hier nicht unter Schutz gestellte Herstellung des Katalysators erfolgt folgendermaßen: Man tränkt y-
oder ij-Aluminiumoxid, das gegebenenfalls im Vakuum
< 1 Torr bei 8O0C etwa eine Stunde lang erhitzt wurde,
mit der wäßrigen Lösung eines Wismut- und eines Mangansalzes.
Als Wismutsalze eignen sich wasser- oder säurelösliche
Wismutsalze, deren Lösung gegebenenfalls durch den weiter unten erwähnten Komplexbildner stabilisiert
wird.
Als Manganverbindung wählunan an. einfachsten das
Salz mit gleichem Anion wie das verwendete Wismutsalz;
man kann aber auch jedes andere vasser- oder säurelösliche Mangansalz einsetzen, sofern dieses unter
den angegebenen Bedingungen mit dem verwendeten Wismutsalz keinen unlöslichen Niederschlag bildet
Vorzugsweise verwendet man die Mangan(II)- und Wismut- oder Wismutoxysalze der Salpetersäure,
Schwefelsäure, Salzsäure oder Perchlorsäure.
Die Konzentration der Wismut-ZMangansalzlösung
ist nicht verfahrenswesentlich; sie wird entsprechend dem gewünschten Metallgehalt des Katalysators gewählt
Zur Erzielung einer homogenen Lösung der verwendeten Wismut- und Mangansalze stellt man entweder
einen geeigneten sauren pH-Wert ein und/oder setzt der Lösung Komplexbildner zu. Als solche eignen sich
z. B. hydroxylgruppenhaltige, organische Verbindungen
aus der Gruppe der Zuckeralkohole, wie z. B. Mannit,
Sorbit oder Ribit oder Hydroxysäuren, wie z. B. Weinsäure, Milchsäure oder die Zuckersäuren. Auch
Amine und Nitrile eignen sich als Komplexbildner, wie z. B. Äthylendiamin, Nitrilotriessigsäure, Succinodinitril.
Das mit der Wismut-/Mangansalzlösung getränkte Aluminiumoxid wird schließlich bei Temperaturen bis zu
100°C getrocknet und daraufhin in Stickstoffatmosphäre auf 150° bis 250°C erhitzt. Bei dieser Temperatur
wird nach dem vollständigen Trocknen der Stickstoff ω durch Luft und steigende Konzentration von Fluorwasserstoff
ersetzt. Gegen Ende er exothermen Reaktion wird in 100%iger Fluorwasserstoffatmosphäre bis zum
Abklingen der exothermen Reaktion erhitzt.
Zur Durchführung der Hydrofluorierungsreaktion werden die halogenierten Kohlenwasserstoffe in der
Gasphase mit überschüssigem Fluorwasserstoff im erforderlichen Molverhältnis vermischt, auf die benötigte
Reaktionstemperatur vorgewärmt und nach homogener Durchmischung über den auf eine Temperatur
zwischen 120° und 4000C, vorzugsweise 150° bis 250° C,
konstant gehaltenen Katalysator geleitet Der Fluorwasserstoffüberschuß
beträgt 1 bis 50 Mol-%, vorzugsweise 5 bis 20 Mol-%, der stöchiometriseh erforderlichen
Menge, bezogen auf den eingesetzten Halogenkohlenwasserstoff. Der Katalysator kann sowohl in
einem Festbett als auch in einer Wirbelschicht angeordnet sein.
Nach einer Regenerierung eines (nach längerer Benutzung) teilweise inaktivierten Katalysators durch
Überleiten von Luft bei 250° bis 300°C kann die Hydroborierung von Halogenkohlenwasserstoffen mit
gleichem Erfolg wie bei einem neu präparierten Katalysator fortgestzt werden. Derartige Regenerierungen
können an einem Katalysator mehrmals wiederholt werden. Eine Begrenzung der Regeneriarbarkeit
ist nicht festgestellt worden.
Die vorliegende Arbeitsweise ermöglicht es, mit dem aus den oben genannten Patentschriften bekannten
Katalysatoren auch solche Halogenkohlenwasserstoffe herzustellen, die neben Fluor auch noch Chlor und/oder
Brom als Halogen enthalten. Bisher mußte man davon ausgehen, daß die Hydrofluorierung von Halogenkohlenwasserstoffen
mit diesen bekannten Katalysatoren zu Halogenkohlenwassers »ffen führt, die als Halogen
nur Fluor enthielten. Die vorliegende Verfahrensweise überwindet dieses Vorurteil und beschreibt einen neuen
Weg, Zwischenprodukte zur Herstellung von z. B. 2-Brom-2-chIor-l,l,l-triHuoräthan oder Vinylidenfluorid auf einfache Weise in hoher Ausbeute aus leicht
zugänglichen Ausgangsstoffen zu gewinnen.
Zur Darstellung des Katalysators werden 650 g ^-Aluminiumoxid in Kügelchen von 3 mm Durchmesser
einem mit Heizmantel versehenen Glasrohr eine Stunde lang bei 80° C auf < 1 Torr evakuiert Danach wird unter
Vakuum auf Raumtemperatur abgekühlt und in das Rohr eine Lösung von 150 g Bi(NO3J3 · 5 H2O, 60 g
Mn(NO3J2 · 4 H2O und 75 ml 14n Salpetersäure in
900 ml H2O einströmen gelassen. Nach Blüftung des Tränkansatzes läßt man ihn 1 Stunde lang bei 80°C
stehen. Anschließend wird die wäßrige Phase abgezogen und die Kontaktmasse im Vakuum der Wasserstrahlpumpe
vorgetrocknet. Zur Hydrofluorierung wird der Katalysator in ein mit Doppelmantel versehenes
Ni-Rohr von 150 cm Länge und 5 cm Durchmesser gefüllt, dessen Temperatur mit Hilfe eines öiumlaufes
geregelt werden kann. Bei 200° C wird der Katalysator mit Stickstoff gut nachgetrocknet und anschließend mit
einem Gemisch von Luft und steigender Konzentration Fluorwasserstoff aktiviert. Durch Variation der HF-Konzentration
wird die Temperatur stets unter 250°C gehalten. Nach Erreichen eines 100%igen HF-Stromes
wird die Behandlung noch eine Stunde fortgesetzt und dann mit Luft eine Stunde nachgetrocknet Der
Flüöfidgehält des Katalysators beträgt dann ca. 50%,
der Wismutgehalt ca. 5%, der Mangangehalt ca. 2%. Über den so vorbereiteten Katalysator leitet man ein
gasförmiges, vorher auf 230° C vorgeheiztes homogenes Gemisch aus I Teil Trichloräthylen und 33 Teilen
wasserfreiem Fluorwasserstoff mit einer Verweilzeit von 12 see. Das mit Wasser gewaschene und anschließend
getrocknete Reaktionsprodukt besteht aus:
3,2 Vol.-% CF2CI -CH3CI
1,5 Vol.% CFCl = CHCI, eis und trans Isomeres
03 Vol.-% CFCl2-CH2CI
3,4 VoL-% CCI2 = CHCI.
Die Temperatur entlang des Katalysators liegt bei 235° bis 250° C
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Halogenfluorkohlenwasserstoffen mit zwei und mehr C-Atomen durch Umsetzung von entsprechenden gesättigten oder ungesättigten aliphatischen halogenierten Kohlenwasserstoffen, wobei im Fall von Fluor als Halogen der Fluorierungsgrad niedriger ist als derjenige des Endprodukts, mit Fluorwasserstoff, wobei man die genannten Ausgangsstoffe bei 120 bis 4000C und Verweilzeiten von 0,1 bis 40 Sekunden in Gegenwart eines Katalysators umsetzt, der durch folgende Maßnahmen hergestellt worden ist:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712108951 DE2108951C3 (de) | 1970-01-03 | 1971-02-25 | Verfahren zur Herstellung von Halogenfluorkohlenwasserstoffen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000200A DE2000200C3 (de) | 1970-01-03 | 1970-01-03 | Verfahren zur Herstellung von fluorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit zwei und mehr C-Atomen oder von fluorierten cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen |
DE19712108951 DE2108951C3 (de) | 1970-01-03 | 1971-02-25 | Verfahren zur Herstellung von Halogenfluorkohlenwasserstoffen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2108951A1 DE2108951A1 (en) | 1972-08-31 |
DE2108951B2 DE2108951B2 (de) | 1981-02-26 |
DE2108951C3 true DE2108951C3 (de) | 1981-12-17 |
Family
ID=25758469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712108951 Expired DE2108951C3 (de) | 1970-01-03 | 1971-02-25 | Verfahren zur Herstellung von Halogenfluorkohlenwasserstoffen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2108951C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5334786A (en) * | 1990-03-13 | 1994-08-02 | Daikin Industries, Ltd. | Process for preparing 1,1,1,2-tetrafluoroethane |
-
1971
- 1971-02-25 DE DE19712108951 patent/DE2108951C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2108951B2 (de) | 1981-02-26 |
DE2108951A1 (en) | 1972-08-31 |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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