DE2625470A1 - Verfahren zur herstellung von 1,1-difluoraethylen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von 1,1-difluoraethylenInfo
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Description
Troisdorf, den 26. Mai 1976
*" OZ:76049 (2599) Dr.Sk/Sch
DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT j
Troisdorf, Bez. Köln j
Verfahren zur Herstellung von 1,1-Difluoräthylen
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von 1,1-Difluoräthylen, bei dem als Ausgangsprodukt
1,1-Difluoräthan eingesetzt wird.
Es ist bereits bekannt, 1,1-Difluoräthylen direkt aus 1,1-Difluoräthan
herzustellen. Dabei wird das Difluoräthan bei Temperaturen
zwischen 600 und o50 0C mit Chlor umgesetzt, wobei
als Nebenprodukte auch chlorsubstituierte Difluoi'äthylene entstehen.
(Vgl. US-PS 27 22 558). Bei diesem Verfahren wirkt sich äußerst nachteilig die hohe Temperatur aus, bei der die bekannten
metallischen Reaktormaterialien durch das anwesende Chlor angegriffen werden. Für eine großtechnische Herstellung
von 1,1-Difluoräthylen ist deshalb dieses Verfahren ungeeignet.
Weiterhin sind die Ausbeuten an 1,1-Difluoräthylen bei diesem :
Verfahren mit 50 bis 60 % ebenfalls vollkommen unzureichend. . Eine Ausbeutesteigerung läßt sich zwar dadurch erreichen, daß
man in Gegenwart von Dichlordifluormethan die Umsetzung durchführt;
jedoch sind auch dann die Ausbeuten noch unzureichend. . (US-PS 27 23 296). Diese Verfahrensvariante löst aber nicht das
70"9800/0UO
Problem der Verhinderung der Korrosion des Reaktormaterials, so daß durch dieses Verfahren die Nachteile des oben genannten
Verfahrens nicht behoben werden.
Zur Behebung der Nachteile dieser beiden bekannten Verfahren j ist in der DT-OS 21 45 975 ein zweistufiges Verfahren beschrie- '
ben, bei dem in parallel geführten Verfahrensstufen 1,1-Difluor-:
äthan chloriert wird und unabhängig davon 1,i-Difluor-'-chloräthan
zu 1,1-Difluorethylen pyrolytisch gespalten wird. Bei
diesem Verfahren wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Pyrolyse mit einem reinen 1,1-Difluor-i-chloräthan durchgeführt
werden soll, aus dem der bei der Chlorierung gebildete Chlorwasserstoff sowie eventuell vorhandenes überschüssiges Chlor
entfernt vorden ist. Diese Verfahrensweise hat den Kiichteil,
daß zwei vollständige Verfahrensstufen durchlaufen werden und
nur die Aufarbeitung der Verfahrensprodukte gemeinsam erfolgt. Für die Trennung der Verfahrensprodukte ist jedoch ein relativ
großer apparativer Aufwand erforderlich.
Weiterhin sind die Ausbeuten an 1,1-Difluoräthylen, die man nur j
auf die pyrolytische Reaktion beziehen darf, mit Werten unter 90 % für einen großtechnischen Betrieb unbefriedigend.
Es bestand deshalb die Aufgabe, 1,1-Difluoräthylen aus 1,1-Difluoräthan
in der Weise herzustellen, daß man Ausbeuten über j 95 % bei entsprechend hohen Umsätzen erhält. Das Verfahren soll ·
weiterhin möglichst in einer Verfahrensstufe ablaufen und einen geringen apparativen Aufwand erfordern. Weiterhin bestand die j
Aufgabe, ein Verfahren zu finden, bei dessen Durchführung keine |
j
oder nur geringfügige Korrosion durch Chlor an dem Reaktormaterial
entsteht.
In Erfüllung dieser Aufgabe wurde nun ein Verfahren zur Herstellung
von 1,1-Difluoräthylen gefunden, das dadurch gekennzeichnet
ist, dai3 man 1,1-Difluoräthan zu 1,1-Difluor-i-chloräthan
ι hotochloriert und unmittelbar anschließend die dabei
erhaltenen Reaktionsprodukte ohne Isolieren des 1,1-Difluor- \
1-chloräthans auf Temperaturen zwischen 550 und 750 C erhitzt.
Bei Anwendung dieser Verfahrensweise treten die oben genannten : Nachteile der bisher 'Dekanaten Verfahren nicht auf. Man erhält
Umsätze und Ausbeuten über 95 % und benötigt einen erheblich
geringeren apparativen Aufwand als bei den bekannten Verfahren.
Die Chlorierung des 1,1-Difluoräthans erfolgt auf an sich be- .
i kannte Weise. Sie wird bevorzugt in Anwesenheit von Licht
durchgeführt, wobei die Wellenlänge der Lichtstrahlen sowohl ;
I im sichtbaren Bereich als auch im UV-Bereich liegen können. Der
bevorzugte Bereich liegt zwischen 500 und 600 nm. j
Das Molverhältnis zwischen Difluoräthan und Chlor während der Chlorierung soll bei 1:1 liegen; ein geringer Chlorüberschuß
ist möglich; nach Möglichkeit soll das genannte Molverhältnis aber nicht über 1:1,2 liegen.
Die Chlorierung wird bei Temperaturen zwischen 0 und 150 C durchgeführt. Der bevorzugte Temperaturbereich liegt zwischen
Der Reaktor muß aus einem Material bestehen, das bei den
20 und 70 C. Die Verweilzeiten in dem Chlorierungsreaktor,
der bevorzugt aus Glas besteht, sollen dabei möglichst zwischen 20 und 100 see, bezogen auf 0 0C und den leeren Reaktor, betragen
.
ι Die Chlorierungsprodukte werden direkt anschließend an die ·
Chlorierung der Dehydrochlorierung durch Pyrolyse unterworfen.
Sie bestehen überwiegend aus 1,1-Difluor-1-chloräthan und Chlorwasserstoff,
sov/ie geringen Mengen an höher chlorierten Fluor- j
chloräthanen. Der Anteil dieser chlorierten Nebenprodukte liegt '.
im allgemeinen unter 1 %.
Die Dehydrochlorierung erfolgt bei Temperaturen zwischen 500 und ?50 0C. Die bei der Chlorierung des 1,1-Diflucrathans entstehenden
Reaktionsprodukte -- hauptsächlich der freigesetzte ChXorwasserstolf - bewirken, daß die Pyrolyse mit nahezu 100
%iger Ausbeute zu dem gev;ünschten 1,1-Difluoräthylen führt.
Diese hohen Ausbeuten v/erden besonders dann erhalten, wenn man den Dehydrochlorierungsreaktor mit einem gut wärmeleitenden
Material füllt. Als solches eignen sich beispielsweise Metallspäne, die unter den Reaktionsbedingungen nicht angegriffen
werden, wie z.B. Nickelspäne. Die bevorzugte Pyrolysetemperatur
liegt zwischen 650 und 720 °C.
Die Verweilzeit in dem Pyrolysereaktor soll zwischen 1 und 150 j sec.liegen, bezogen auf den leeren Reaktor und 0 0C. Der bevor- '
zugte Bereich liegt zwischen 2,5 und 90 see. |
709850/0440
Reaktionsbedingungen nicht angegriffen wird. Besonders geeignet sind Nickelreaktoren in Form von Röhrenreaktoren.
Im Allgemeinen wird die Dehydrochlorierung bei Atmosphärendruck
oder dem Druck durchgeführt,- der sich im Laufe der Reaktion I
einstellt. Dieser Druck liegt im allgemeinen nicht höher als ;
etwa 1,1 at. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, bei höheren Drücken zu arbeiten.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt kontinuierlich durchgeführt. Dabei werden Chlorierungsreaktor und Dehydro- ϊ
chlorie-rungsreaktor direkt hintereinander geschaltet. Die i
Reaktionsprodukte v/erden nach Verlassen des reiten Reaktors
mit Wasser oder verdünnter Alkalihydroxidlösung gewaschen und anschließend getrocknet. Das erhaltene Gasgemisch enthält als
Verunreinigungen dam hauptsächlich nur nicht umgesetztes Difluoräthan,
das leicht auf an sich bekannte Weise von dem 1,1-Difluoräthylen abgetrennt werden kann.
—Tö-a-fr
Durch einen mit einer 250-YMIalogenmetalldampflampe versehenen
Glasreaktor mit 3,6 1 nutzbarem Volumen wird bei eingeschalteter Strahlungsquelle ein gasförmiges, im Molverhältnis 1:1,1
zusammengesetztes Gemisch aus 1,1-Difluoräthan (DFE) und Chlor
geleitet. Die Temperatur in dem Glasreaktor wird durch Wasserkühlung zwischen 30 und 40 C gehalten. Die Gasgeschwindigkeit
beträgt 6,3 Mol/h (3,0 Mol/h DFE; 3,3'Mol/h Cl2), so daß eine
Verweilzeit von 92 see, bezogen auf 0 0C und den leeren Reaktor,!
.resultiert.
Das erhaltene Reaktionsgemisch wird nach Austritt aus dem Glas- j reaktor unmittelbar in einen zweiten Reaktor (Spaltreaktor) aus i
Reinnickel geführt. Dieser röhrenförmige Spaltreaktor mit einem Innendurchmesser von 36 mm und einer beheizten Länge von
600 mm ist zur besseren Wärme verteilung mit Nickelspänen gefüllt.'
Die Reaktionstemperatur wird durch externe Heizung bei 680 bis
700 0C gehalten. Aus vorgenannten Daten folgt für den leeren
Reaktor eine Verweilzeit von 15,5 see, bezogen auf 0 0C.
Das den Nickelreaktor verlassende Reaktionsgemisch wird mit verdünnter
Natronlauge gewaschen und anschließend getrocknet. Man erhält ein Gemisch organischer Verbindungen mit der gaschromatographisch
ermittelten Zusammensetzung:
7098S0/0440
99,0 % CH2 = CF2 ,
0,5 % CH - CHF0 ,
0,5 % CH - CHF0 ,
0,5 % höhersiedende Verbindungen.
Auf die Summe beider Reaktionen bezogen, werden somit 99,5 %
Umsatz und 99.5 %".Ausbeute erreicht. j
Umsatz und 99.5 %".Ausbeute erreicht. j
Über eine mit entsprechenden Absperrvorrichtungen versehene Zusatzleitung
besteht die Möglichkeit, das Produkt der Chlorierungsreaktoren hinter dem Glasreaktor über eine Wasch- und Trockenvorrichtung
zu leiten und zu analysieren. Es besteht aus ;
99,1 % CH3 - CF2Cl , !
0,9 % höhersiedenden Verbindungen. :
In die in Beispiel 1 beschriebene Versuchsanordnung wird ein gasförmiges
Gemisch aus 4,0 Mol/h DFE und 4,4 Mol/h Cl geleitet. '
Die Reaktionstemperatur im Glasreaktor wird bei 55 0C gehalten, :
wodurch sich eine Verweilzeit von 69 see, bezogen auf 0 0C, j
ergibt. Im Nickelreaktor wird die Reaktionstemperatur, wie in · Beispiel 1, bei 680 bis 700 0C gehalten. Die Verweilzeit be- [
trägt hier demzufolge 11,5 see. (0 0C), auf das Reaktorleer- J
volumen von 610 ml bezogen.
Das Gasgemisch wird wie in Beispiel 1 aus dem Chlorierungsreaktor direkt in den Spaltreaktor übergeführt. Nach dem Verlassen des
7 0 98~5~u/~£) 4 4u
sprechen den Angaben des Beispiels 2.
Nach Waschen und Trocknen des aus dem Nickelreaktor austretenden Produktes ergab sich folgende Zusammensetzung:
59,8 % CH2 = CF ,
2,9 % CH - CHF2 ,
ι 23,8 % CH3 - CF2Cl ,
ι 23,8 % CH3 - CF2Cl ,
13,4 % Nebenprodukte, vorwiegend
Spaltreaktors wird das Reaktionsprodukt gewaschen und getrocknet. Es besteht aus ;
98,9 % CH2 = CF2 ,
0,6 % CH3 - CHF2 ,
0,5 % höhersiedenden Verbindungen.
0,6 % CH3 - CHF2 ,
0,5 % höhersiedenden Verbindungen.
Gesamtumsatz: 99»4- %'» Gesamtausbeute: 99»5 %·
Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel) ;
Zur Demonstration des überraschend günstigen Erfolges der in ι
de:.i Beispielen 1 und 2 getroffenen Anordnung wurde in einem ·
Vergleichsversuch zwischen Glasreaktor (Chlorierung von DFE) ;
und Nickelreaktor (Spaltung von DFCE) eine Wasch- und Trocken- [
verrichtung zv.oschengeschaltet, iam dadurch das Reaktionsprodukt
der Chlorierung von dem gebildeten Chlorwasserstoff und rest-
liehen Chlorspuren zu befreien. Die Reaktionstemperaturen in '
beiden Reaktoren und die sonstige Versuchsdurchführung ent-
-rhaltige Äthylene.
Der Gesamtumsatz lag bei 97,1 %, die Gesamtausbeute war auf
61,7 % zurückgegangen.
709850/0440
Claims (3)
- Patentansprüche( 1./Verfahren zur Herstellung von 1,1-Difluoräthylen aus 1,1-Difluoräthan, dadurch gekennzeichnet,
daß man 1,1-Difluoräthan zu 1,1-Difluor-i-chloräthan photo- j chloriert und unmittelbar anschließend die dabei erhaltenen jReaktionsprodukte ohne Isolierung des 1,1-Difluor-i-chlor-äthans auf Temperaturen zwischen 550 und 750 0C erhitzt. - 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ιdie Photochlorierung bei Temperaturen zwischen 0 und 150 0C 'i durchführt. j
- 3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 und S, dadurch gekenn- \zeichnet, daß man die Photcchlorierung bei einem Molverhältnis ! 1,1-Difluoräthan:Chlor von 1:(1,0 - 1,2) durchführt. jk. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen auf 550 bis 750 0C in einem Reaktor bei Verweilzeiten der Reaktionskomponenten in diesem Reaktorzwischen 1 und 150 Sekunden durchgeführt wird. j?. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- ; zeichnet, daß das Erhitzen auf 550 bis 750 0C in Gegenwart : von Nickelspänen durchgeführt wird.709850/0440ORiGWAL INSPECTED
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