DE2625470A1

DE2625470A1 - Verfahren zur herstellung von 1,1-difluoraethylen

Info

Publication number: DE2625470A1
Application number: DE19762625470
Authority: DE
Inventors: Peter Martens; Neithardt Dipl Chem Dr Schultz; Hans-Joachim Dipl Vahlensieck
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1976-06-05
Filing date: 1976-06-05
Publication date: 1977-12-15
Also published as: JPS52151105A; CA1104160A; GB1566485A; NL7706139A; FR2353507A1; US4148831A; BE855371A; FR2353507B1; IT1126736B

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

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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. |

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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

Beispiel 1

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:

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99,0 % CH₂ = CF₂ ,
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

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. :

Beispiel 2 i

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

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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 ,

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.

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.

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Claims

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 j

Reaktionsprodukte 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 ι

die 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. j

k. 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 Reaktor

zwischen 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.

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ORiGWAL INSPECTED