DE4005944A1 - Verfahren zur herstellung von 1.1.1.-trifluor-2.2.-dichlorethan - Google Patents
Verfahren zur herstellung von 1.1.1.-trifluor-2.2.-dichlorethanInfo
- Publication number
- DE4005944A1 DE4005944A1 DE4005944A DE4005944A DE4005944A1 DE 4005944 A1 DE4005944 A1 DE 4005944A1 DE 4005944 A DE4005944 A DE 4005944A DE 4005944 A DE4005944 A DE 4005944A DE 4005944 A1 DE4005944 A1 DE 4005944A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- hydrogen fluoride
- bar
- ccl2
- pref
- abs
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C19/00—Acyclic saturated compounds containing halogen atoms
- C07C19/08—Acyclic saturated compounds containing halogen atoms containing fluorine
- C07C19/10—Acyclic saturated compounds containing halogen atoms containing fluorine and chlorine
- C07C19/12—Acyclic saturated compounds containing halogen atoms containing fluorine and chlorine having two carbon atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C07C17/21—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms with simultaneous increase of the number of halogen atoms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von 1.1.1.-Trifluor-2.2.-dichlorethan (CF₃CHCl₂).
CF₃CHCl₂ (diese Verbindung wird in der Technik auch
als R 123 bezeichnet) ist ein wichtiges Zwischenprodukt
bei der Synthese von fluororganischen Verbindungen. Beispielsweise
wird es zur Herstellung von Trifluoressigsäure
verwendet, die als Katalysator in der chemischen Technik
angewendet wird.
CF₃CHCl₂ wird in zunehmendem Maße auch als Ersatzstoff
für perhalogenierte Verbindungen, z. B. CFCl₃, verwendet.
Anders als perhalogenierte Verbindungen, die den
Gehalt an Ozon in höheren Luftschichten vermindern können,
zeichnet sich diese Verbindung durch ein allenfalls geringes
Ozonzersetzungspotential aus. Sie kann in reiner Form
oder im Gemisch mit anderen Verbindungen beispielsweise
als Kühlmittel, als Entfettungsmittel, als Schmier- und
Trennmittel sowie zur Herstellung von Polyurethanschaum
verwendet werden.
Die technische Herstellung dieser Verbindung ist jedoch
mit Schwierigkeiten verbunden. Dies liegt daran, daß
höher halogenierte Verbindungen wie Pentachlorethan,
Tetrachlorethan, Difluortrichlorethan oder auch Tetrachlor
ethylen gegenüber chemischen Reaktionen verhältnismäßig
inert sind.
Es sind bereits Verfahren bekannt, die die Herstellung
von CF₃CHCl₂ zum Ziel haben. Einige Verfahren erfolgen
in flüssiger Phase, andere in der Gasphase. Ein Versuch,
CF₃CHCl₂ in der Flüssigphase herzustellen, wird in
der Veröffentlichung von A. E. Feiring in J. Fluor. Chem.
13 (1979), Seiten 7 bis 18, beschrieben. Dort wird Fluor
tetrachlorethan mit Fluorwasserstoff in Anwesenheit von
Tantalpentafluorid als Katalysator in der Flüssigphase
umgesetzt. Die Ausbeute an CF₃CHCl₂ beträgt etwa 10%.
Ausgehend von Tetrachlorethylen gelingt die Herstellung
nur mit einem einzigen Katalysator, nämlich wiederum mit
Tantalpentafluorid, allerdings in einer Ausbeute von nur
2%.
Ein in der Gasphase durchgeführtes Verfahren, das als
einziges technisch brauchbares Verfahren zur Herstellung
von CF₃CHCl₂ bezeichnet wird, wird in der EP-A 2 82 005
beschrieben. Die Herstellung von CF₃CHCl₂ erfolgt bei Temperaturen
von 320 bis 360°C durch Umsetzung von Tetrachlorethylen
mit Fluorwasserstoff über Aluminiumfluorid/Chromoxid-
Katalysatoren. Umwandlungsgrad und Ausbeute in diesem
Verfahren sind unbefriedigend, der Energieverbrauch natur
gemäß sehr hoch.
Aufgabe der Erfindung war es, ein verbessertes Verfahren
zur Herstellung von CF₃CHCl₂ in flüssiger Phase anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße
Verfahren gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von
CF₃CHCl₂ ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Äthanderivat
aus der Gruppe CCl₃CHCl₂, CFCl₂CHCl₂, CF₂ClCHCl₂,
oder deren Gemische einsetzt und mit im wesentlichen was
serfreiem Fluorwasserstoff in flüssiger Phase in Gegenwart
einer im wesentlichen wasserfreien, katalytisch wirksamen
Lösung einer Fluorwasserstoffadditionsverbindung der
allgemeinen Formel (I)
H₂F⁺ (SbClxFy)- (I)
worin x und y zusammen 6 ergeben und x einen Wert von
0 bis 1 und y einen Wert von 5 bis 6 darstellen, in Fluor
wasserstoff umsetzt und das gebildete CF₃CHCl₂ aus dem
Reaktionsgemisch abtrennt.
Vorzugsweise ergeben x und y zusammen 6, stellt x
einen Wert von 0 bis 0,5 und y einen Wert von 5,5 bis 6
dar.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform führt
man das Äthanderivat in die katalytisch wirksame Lösung
ein.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit im wesentlichen
wasserfreien Fluorwasserstoff durchgeführt. Hierunter
wird Fluorwasserstoff mit einem Gehalt von weniger
als 0,01 Gew.-% Wasser verstanden. Wenn im folgenden von
Fluorwasserstoff die Rede ist, wird darunter immer im
wesentlichen wasserfreier Fluorwasserstoff verstanden.
Die als Ausgangsverbindungen eingesetzten Äthanderivate
sind bekannt und können nach bekannten Verfahren hergestellt
werden. Es können auch Gemische verwendet werden.
Im folgenden wird die Herstellung der katalytisch
wirksamen Lösung beschrieben.
Es ist bekannt, daß fünffach koordiniertes Anti
monpentafluorid in flüssigem Fluorwasserstoff mit
H₂F⁺(SbF₆)- im Gleichgewicht steht:
2 HF + SbF₅ = H₂F⁺ (SbF₆)-
Ein derartiges Gleichgewicht existiert nicht nur
zwischen Fluorwasserstoff und Antimonpentafluorid, sondern
auch zwischen Fluorwasserstoff und SbCln · F5-n′, worin
n′ einen Wert von 0 bis 1 darstellt:
2 HF + SbCln · F5-n′ = H₂F⁺ (SbClxFy)-
Durch einen Überschuß an Fluorwasserstoff kann das
Gleichgewicht auf die Seite der Fluorwasserstoffadditionsverbindung
verschoben werden. Im Rahmen der vorliegenden
Erfindung ist es wichtig, daß das vorhandene Antimonpentahalogenid
vorwiegend als Fluorwasserstoffadditionsverbindung
vorliegt mit der allgemeinen Formel H₂F⁺ (SbClxFy)-,
worin x und y zusammen 6 ergeben und x einen Wert von 0
bis 1 und y einen Wert von 5 bis 6 darstellen, gelöst in
überschüssigem Fluorwasserstoff. Das Mol-Verhältnis von
Fluorwasserstoff zur Additionsverbindung soll deshalb
während der gesamten Umsetzung nicht kleiner als etwa 1 : 1
sein. Vorteilhafterweise beträgt das Mol-Verhältnis von
Fluorwasserstoff zu Additionsverbindung etwa 1 : 1 bis 25 : 1,
vorzugsweise etwa 3 : 1 bis 10 : 1. Die Fluorwasserstoff
additionsverbindung ist dann in einer Menge von etwa 33 bis
93 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 60 bis 81 Gew.-%, in
Fluorwasserstoff enthalten.
Das Verhältnis von Fluorwasserstoff zur Fluorwasserstoff
additionsverbindung in der katalytisch aktiven Lösung
kann auch größer als 25 : 1 sein. Die katalytische Aktivität
dieser Lösung ist dann geringer.
Zur Herstellung von CF₃CHCl₂ werden nun in die zuvor
hergestellte katalytisch aktive Lösung das Äthan- oder
Äthenderivat und gegebenenfalls Fluorwasserstoff eingeleitet.
Das Äthan- oder Äthenderivat und Fluorwasserstoff
können gleichzeitig, gewünschtenfalls als Gemisch, eingeleitet
werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß
in der Reaktionsmischung immer Fluorwasserstoff neben der
Additionsverbindung vorhanden sein soll und daher für die
Umsetzung mit der oder den Ausgangsverbindungen nicht verbraucht
werden soll. Die eingesetzte Menge an Fluorwasserstoff,
die über die nicht an der Umsetzung teilnehmende
Menge an Fluorwasserstoff hinausgeht, sollte derart
bemessen sein, daß sie mindestens der zum Chlor-Fluor-Austausch
bzw. bei Verwendung von Perchlorethylen als Ausgangsverbindung
der zur Fluorwasserstoffanlagerung und
zum Chlor-Fluor-Austausch stöchiometrisch notwendigen
Menge entspricht. Bevorzugt entspricht sie einem stöchiometrischen
Überschuß. Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn
Fluorwasserstoff in einer Menge eingesetzt wird, die dem
1,3- bis 2,5fachen der stöchiometrisch benötigten Menge
entspricht.
Gegebenenfalls wird Fluorwasserstoff eingeleitet, so
daß in dem Reaktionsgemisch immer ein Mindestverhältnis
von freiem HF zur Additionsverbindung der Formel (III) von
etwa 1 : 1, z. B. 1 : 1 bis 25 : 1, erhalten bleibt.
Es ist vorteilhaft, für intensive Durchmischung der
katalytisch wirksamen Lösung und der zu fluorierenden Verbindung
oder des Gemisches von Verbindungen zu sorgen, da
sich ein Zweiphasensystem ausbilden kann. Die vorteilhafte
intensive Durchmischung kann durch entsprechende
leistungsstarke Rührwerke, durch Eindüsen von Inertgas,
beispielsweise Stickstoff, durch Eindüsen von Fluorwasserstoff
oder Umwälzen des Reaktionsgemisches mit einer Pumpe
über einen statischen Mischer erfolgen.
Die Umsetzung kann batchweise oder kontinuierlich
erfolgen. Arbeitet man batchweise, wird die Gesamtmenge an
Äthanderivat und Fluorwasserstoff in Gegenwart der katalytischen
Lösung in einem Reaktor umgesetzt und das erhaltene
Reaktionsgemisch anschließend aufgearbeitet. Die Aufarbeitung
kann beispielsweise durch destillative Abtrennung
flüchtiger Verbindungen, Auswaschen mitgeführter
anorganischer Bestandteile und anschließende Trocknung und
Kondensation des Reaktionsprodukts erfolgen. Gewünschtenfalls
können etwaig vorhandene Nebenprodukte durch weitere
Fraktionierung, beispielsweise eine Destillation, vom
gewünschten Produkt abgetrennt werden.
Bevorzugt arbeitet man in kontinuierlicher Verfahrensweise.
Hierbei werden dem Reaktor kontinuierlich die
zu fluorierende Verbindung bzw. das zu fluorierende Gemisch
von Verbindungen und Fluorwasserstoff zugeführt und
gleichzeitig eine den zugeführten Ausgangsverbindungen
entsprechenden Menge umgesetzter Reaktionsmischung abgeführt.
Dabei wird Fluorwasserstoff in einer solchen Menge zugeführt,
daß die vorstehend beschriebenen Mindestverhältnisse
von Fluorwasserstoff zu Fluorwasserstoffadditionsverbindung
eingehalten werden.
Das aus dem Reaktor abgeführte Reaktionsgemisch wird
beispielsweise destillativ aufgetrennt. Im Reaktionsgemisch
enthaltene Ausgangsverbindungen verbleiben in der
höher siedenden Fraktion und können in dem Reaktor rückgeführt
werden. Die flüchtigen Bestandteile können wie oben
beschrieben aufgearbeitet werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die dampfförmig
ausgetriebene Reaktionsmischung zu kondensieren. Es
bilden sich hierbei zwei Phasen. Die schwerere Phase enthält
das gewünschte fluorierte Reaktionsprodukt. Diese
Phase kann von der leichteren Phase abgetrennt und
gewünschtenfalls destillativ aufgearbeitet werden. Die
leichtere Phase enthält Fluorwasserstoff. Dieser wird
zweckmäßigerweise in den Reaktor zurückgepumpt. Nicht kon
densierende Bestandteile der Reaktionsmischung, vorwiegend
HCl, werden durch einen Gaswäscher geleitet, der mit
Wasser gefüllt ist. Die wasserlöslichen Bestandteile, insbesondere
Salzsäure und etwaig mitgerissener Fluorwasserstoff,
werden hier aus dem Gas ausgewaschen. Zur Entfernung
etwaig mitgerissener organischer Bestandteile kann
man das von HCl befreite Gas in eine Tiefkühlfalle leiten.
Man arbeitet vorteilhafterweise bei Temperaturen von
etwa 80°C bis 200°C, vorzugsweise 100°C bis 150°C. Bei
tieferen Temperaturen erfolgt die Umsetzung sehr langsam
und erfordert hohe Verweilzeiten. Bei höheren Temperaturen
entstehen zunehmend Nebenprodukte.
Die Reaktion wird bei einem solchen Druck durchgeführt,
daß die Umsetzung in der flüssigen Phase erfolgt.
Der Druck liegt zweckmäßigerweise zwischen 10 und 20 bar
(abs.), vorzugsweise zwischen 10 und 16 bar (abs.). Man
kann zwar auch bei höheren Drücken arbeiten, dies erfordert
jedoch entsprechend teuere Druckapparaturen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man von CCl₂=CCl₂
aus. Bei der Umsetzung von CCl₂=CCl₂ mit dem Fluorwasserstoff
bildet sich intermediär in situ ein Gemisch, das
CFCl₂CHCl₂ enthält. Dieses Gemisch wird direkt zu
CF₃Cl₂CHCl₂ weiter umgesetzt.
Zweckmäßig führt man die Umsetzung ausgehend von
CCl₂=CCl₂ in zwei Stufen durch. Diese besonders bevorzugte
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch
gekennzeichnet, daß man die Umsetzung von Fluorwasserstoff
mit CCl₂=CCl₂ unter in-situ-Bildung von
CFCl₂CHCl₂ enthaltenden Gemischen bei Temperaturen von
etwa 60 bis 150°C, vorzugsweise 60 bis 120°C und einem
Druck von 10 bis 30 bar (abs.), vorzugsweise 15 bis 25 bar
(abs.), und die weitere Umsetzung des CFCl₂CHCl₂ enthaltenden
Gemisches mit weiterem Fluorwasserstoff bei Temperaturen
von etwa 80 bis 200°C, vorzugsweise 100 bis
150°C und einem Druck von 10 bis 20 bar (abs.), vorzugsweise
10 bis 16 bar (abs.) durchführt.
Für die Durchführung dieser besonders bevorzugten
Ausführungsform mit zweistufiger Durchführung bieten sich
zwei besonders zweckmäßige Ausführungsarten an.
Die eine Ausführungsart eignet sich besonders für
die batchweise Herstellung von CF₃CHCl₂. Beide Stufen
werden hier zweckmäßig im gleichen Reaktor nacheinander
durchgeführt. Man geht dann so vor, daß man die Umsetzung
von CCl₂=CCl₂ mit Fluorwasserstoff zunächst unter den
Bedingungen der in-situ-Herstellung der CFCl₂CHCl₂ enthaltenden
Gemische hinsichtlich Temperatur und Druck durchführt,
und, wenn ein wesentlicher Teil, also beispielsweise
mehr als 70 Gew.-% des ursprünglich vorhandenen
CCl₂=CCl₂, umgesetzt ist, im Reaktor die Bedingungen der
Fluorierung hinsichtlich Temperatur und Druck einstellt.
Die andere Ausführungsart eignet sich für die kontinuierliche
Durchführung des Verfahrens. Diese Ausführungsart
eignet sich ganz besonders gut für die technische Herstellung
von CF₃CHCl₂. In dieser Ausführungsart werden die
in-situ-Herstellung der CFCl₂CHCl₂ enthaltenden Gemische
und deren weitere Umsetzung zu CF₃CHCl₂ räumlich getrennt
durchgeführt. Man verwendet hierbei zwei Reaktoren und
setzt in beiden Reaktoren die vorstehend beschriebene
katalytisch aktive Lösung ein. Auch bei dieser Ausführungsart
leitet man zweckmäßig bevorzugt die Reaktionspartner
in die katalytisch wirksame Lösung ein.
Im ersten Reaktor wird kontinuierlich zugeführtes
CCl₂=CCl₂ mit kontinuierlich zugeführtem Fluorwasserstoff
bei für die in-situ-Bildung von CFCl₂CHCl₂ geeignetem
Druck und Temperatur umgesetzt. Das gebildete CFCl₂CHCl₂-
haltige Gemisch wird sodann in einen zweiten Reaktor überführt
und darin bei für die Bildung des CF₃CHCl₂ geeigneten
Druck und Temperatur mit Fluorwasserstoff umgesetzt.
Die Überführung der Reaktionsmischung vom 1. in den
2. Reaktor erfolgt zweckmäßigerweise in der Dampfphase,
weil dann allenfalls geringe Mengen der katalytisch aktiven
Lösung und geringere Mengen an Ausgangsverbindung(en)
mitgerissen werden. Die Überführung kann beispielsweise
mittels einer rückschlagsicheren Pumpe erfolgen.
Das Reaktionsprodukt stellt ein Gemisch dar, welches
Fluorwasserstoff, Chlorwasserstoff, CF₂ClCHCl₂, CF₃CHCl₂
und Verunreinigungen, beispielsweise C₂Cl₃F₃ und C₂Cl₂F₄,
enthält. Diese und gegebenenfalls weitere perhalogenierte
Nebenprodukte fallen nur in sehr geringer Konzentration
an.
Dieses Produktgemisch kann unter Druckentspannung zunächst
durch fraktionierte Kondensation und anschließende
destillative Aufarbeitung aufgetrennt werden.
Gewünschtenfalls kann man das aus dem zweiten Reaktor
ausgetriebene Reaktionsgemisch vor der Aufarbeitung in
eine Beruhigungszone überführen. In dieser Beruhigungszone
kann man leichtsiedende Bestandteile der organischen
Phase, vorwiegend das gewünschte Reaktionsprodukt, gasförmig
abtrennen. Die kondensierte hochsiedende Phase enthält
Ausgangsverbindungen und mitgerissene Katalysatorprodukte
und wird in den Reaktor zurückgeführt. Beispielsweise
kann die Beruhigungszone einen Stripper mit aufgesetzter
Destillationskolonne umfassen. Hier werden die
höher siedenden Bestandteile der Reaktionsmischung durch
die Destillationskolonne aus dem Dampfstrom abgetrennt und
laufen in den Reaktor zurück.
Es ist auch hier möglich, das dampfförmig ausgetriebene
Reaktionsgemisch zunächst zu kondensieren. Es bilden
sich dann zwei Phasen. Die schwerere Phase, die das
gewünschte Reaktionsprodukt enthält, wird von der leichteren
Phase abgetrennt und kann gewünschtenfalls noch destillativ
aufgearbeitet werden. Die leichtere Phase enthält
Fluorwasserstoff und wird zweckmäßigerweise in den oder
die Reaktoren zurückgepumpt.
Nichtkondensierende Bestandteile werden wiederum
durch einen Gaswäscher geleitet und gewünschtenfalls, zur
Abtrennung etwaig mitgerissener organischer Bestandteile,
in eine Tiefkühlfalle geleitet.
Das nach diesem Verfahren produzierte 1.1.1.-Trifluor-
2.2.-dichlorethan kann als Alternative zu CFCl₃ als
Lösemittel oder Treibmittel verwendet werden. Die teil
fluorierten Produkte wie CFCl₂CHCl₂ und CF₂ClCHCl₂ können
in das erfindungsgemäße Verfahren rückgeführt werden.
Rückgeführt werden auch die anorganischen fluorhaltigen
Bestandteile wie Fluorwasserstoff. Der abgetrennte Chlor
wasserstoff kann zu Salzsäure aufgearbeitet werden. Sofern
man im erfindungsgemäßen Verfahren nach der bevorzugten
Ausführungsform von CCl₂=CCl₂ ausgeht, kann es günstig
sein, einen Teil des abgetrennten Chlorwasserstoffes in
die erste Reaktionsstufe zurückzuführen, da diese einfache
Maßnahme zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit und des
Umsatzgrads des erfindungsgemäßen Verfahrens beitragen
kann.
Eine einfache zweckmäßige Apparatur zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt die Fig. 1.
Gewünschte Abwandlungen dieser Vorrichtung kann der Fachmann
leicht vornehmen. Beispielsweise ist es ohne weiteres möglich,
anstelle des in der Fig. 1 gezeigten einstufigen
Reaktors einen zweistufigen Reaktor vorzusehen.
Die in Fig. 1 gezeigte Apparatur weist einen Reaktor
R auf. Dieser Reaktor R sollte zweckmäßigerweise aus einem
gegenüber Fluorwasserstoff und Antimonhalogenid resistenten
Werkstoff sein. Gut geeignet sind beispielsweise Reaktoren
aus Hastelloy-Legierung. Der Reaktor R weist einen
Einlaß auf, in den über die Leitung E die Ausgangsmaterialien
eingebracht werden können. Weitere Öffnungen, die
in der Figur nicht wiedergegeben sind, ermöglichen die
Temperaturkontrolle und die Entnahme von Analysenproben.
Der Reaktor R weist weiterhin eine durch den Motor M
betriebene Rühreinrichtung auf und einen Auslaß für die
Reaktionsprodukte. Dieser Auslaß ist mit einer Destilla
tionskolonne D verbunden, die ihrerseits mit einem Rück
flußkühler RK verbunden ist. Der Rückflußkühler RK ist
durch die Leitung G1 mit einem kühlbaren Kondensator K
verbunden. Zwischen dem Rückflußkühler RK und dem Kondensator
K ist ein Druckhalteventil DV1 in die Leitung G1
eingebaut.
Der Kondensator K ist mit einem Phasentrenner PHT
verbunden. In diesem Phasentrenner PHT bildet sich ein aus
zwei Phasen bestehendes Kondensat. Die schwerere Phase
enthält die organischen Reaktionsprodukte. Die leichtere
Phase besteht im wesentlichen aus Fluorwasserstoff. Diese
obere Phase wird in einen HF-Recycle-Tank RTHF überführt
und mittels einer Pumpe P durch die Leitung F1 in den Reaktor
zurückgeführt.
Die schwerere Phase wird durch die Leitung F2 in
einen Rohtank RTO abgelassen und aus diesem gewünschtenfalls
destillativ aufgearbeitet.
Nicht kondensierende Gase werden durch die Gasleitung
G2 und das Druckhalteventil DV2 in einen Gaswäscher GW
entspannt. Hier werden wasserlösliche Bestandteile, insbesondere
Salzsäure und etwaig mitgerissener Fluorwasserstoff
ausgewaschen. Das den Gaswäscher verlassende Restgas
wird durch die Leitung G3 in eine Tiefkältefalle TKF
geleitet. Hier kondensieren etwaig mitgerissene organische
Bestandteile.
Abwandlungen dieser Apparatur kann der Fachmann
leicht vornehmen. So kann er beispielsweise anstelle des
einstufigen Reaktors R einen zweistufigen Reaktor vorsehen.
Gewünschtenfalls kann die Tiefkühlkondensations-
Einrichtung mit einer weiteren Destillationskolonne verbunden
sein. Diese und weitere Abwandlungen der verwendeten
Apparatur liegen im Bereich des Fachwissens.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet besondere Vorteile:
- - es erfolgt energiesparend in der flüssigen Phase,
- - die Ausbeute ist um ein vielfaches höher als bei bislang bekannten Verfahren,
- - es kann kontinuierlich betrieben werden,
- - es fallen wenig Nebenprodukte an, insbesondere wenig perhalogenierte Verbindungen,
- - der Katalysator ist langlebig, die Entsorgungsprobleme sind entsprechend gering.
Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße
Verfahren weiter erläutern, ohne seinen Schutzumfang einzuschränken.
Als Reaktor wurde ein Autoklav mit einem Innenvolumen
von 30 Litern verwendet. Der Autoklav war mit einer Rühr
einrichtung sowie mit einem verschließbaren Einlaß zur
Zuführung der Ausgangsverbindungen versehen. Er war über
einen Auslaß mit einer aufgesetzten Destillationskolonne
und einem sich an die Kolonne anschließenden Rückflußkühler
versehen.
Der Rückflußkühler war mit einer Gasleitung verbunden, die
in einen kühlbaren Kondensator mündete. Der Kondensator
war über eine Leitung mit einem Phasentrenner verbunden.
Aus dem Phasentrenner führte eine Gasleitung in einen Gaswäscher.
Der Gaswäscher war mit einem Tiefkältekondensator
verbunden. Ein Druckhalteventil, welches hinter dem Rückflußkühler
in die Gasleitung eingebaut war, hielt den
Druck im Autoklaven konstant.
Der Phasentrenner war weiterhin mit einem Rohtank verbunden,
in welchen die schwerere organische Phase abgelassen
werden konnte, sowie mit einem Tank, in welchen die
leichtere, Fluorwasserstoff enthaltende Phase abgelassen
werden konnte.
Die Destillationskolonne und der Rückflußkühler wurden
während der Umsetzung auf 90°C temperiert. Nicht umgesetzte
organische Bestandteile kondensierten hier und
liefen in den Reaktor zurück.
In den Autoklaven wurden 11,0 kg (550 Mol) Fluorwasserstoff
vorgelegt und 26,3 kg (121,5 Mol) Antimonpentafluorid
unter Rühren zugegeben. Es bildete sich eine Lösung
von H₂F⁺ (SbF₆)- in Fluorwasserstoff.
Zu der unter 1.2. beschriebenen katalytisch aktiven Lösung
wurden 2,7 kg (135 Mol) Fluorwasserstoff und 5,84 kg
(35 Mol) Perchlorethylen zugegeben. Das Reaktionsgemisch
wurde 8 Stunden bei 135°C gerührt. Während der Umsetzung
entwickelten sich Gase, im wesentlichen Chlorwasserstoff,
welche einen Druckanstieg bewirkten. Der Druck wurde durch
entsprechende Einstellung des hinter dem Kühler befindlichen
Druckhalteventils auf einen Maximaldruck von etwa
16 bar (abs.) eingeregelt. Sobald der Druck im Reaktionssystem
den eingestellten Maximaldruck überschritt, wurden
gasförmige Reaktionsprodukte, insbesondere HCl, hinter der
Destillationskolonne und dem Rückflußkühler über das
Druckhalteventil aus dem Autoklaven abgeleitet. Höher
siedende Bestandteile wurden hierbei in der Destillationskolonne
und im Rückflußkühler auskondensiert und in den
Autoklaven rückgeführt. Die über das Druckhalteventil ent
weichenden Gase, insbesondere Chlorwasserstoff, wurden im
Gaswäscher, der als Absorptionsmittel Wasser enthielt,
ausgewaschen.
Nach Beendigung der Gasentwicklung wurde das Reaktionsgemisch
auf etwa 90 bis 100°C abgekühlt und die Destillationskolonne,
der Rückflußkühler und das Wasser im Gaswäscher
auf etwa 50°C temperiert. Das Druckhalteventil
wurde geöffnet, so daß der Autoklavendruck auf Umgebungsdruck
absinken konnte. Unter Umgebungsdruck bei den
genannten Bedingungen ist das Reaktionsprodukt gasförmig.
Das aus dem Autoklaven entweichende gasförmige Reaktionsprodukt
wurde durch den kühlbaren Kondensator geleitet.
Kondensierbare Produkte wurden verflüssigt und im Phasentrenner
aufgefangen. Gasförmige Produkte, insbesondere HCl
enthaltend, wurden in einen Gaswäscher geleitet.
Aus dem Phasentrenner wurden 4,86 kg eines organischen
Reaktionsproduktes in den Rohtank abgelassen. Das Reak
tionsprodukt wurde gaschromatographisch analysiert. Es
bestand zu etwa 97,3 Gew.-% aus 1.1.1.-Trifluor-2.2.-
Dichlorethan neben geringen Mengen an 1.1.-Difluor-1.2.2.-
Trichlorethan und 1.1.1.2.-Tetrafluor-2.2.-Dichlorethan.
Die Ausbeute betrug 87%, bezogen auf das eingesetzte Perchlorethylen.
Eine weitere Reinigung des Produkts erfolgte durch
Destillation.
Die in diesem Beispiel verwendete Apparatur entsprach
der in Beispiel 1.1. beschriebenen Apparatur, als Reaktor
wurde diesmal ein 5-l-Druckreaktor aus Hastelloy® C22
(eine fluorwasserstoffresistente Nickellegierung) mit
aufgesetzter Trennkolonne und Kühler verwendet. Die Trennkolonne
und der Kühler wurden diesmal auf 85°C temperiert.
Im Druckreaktor wurden 5 kg (23,4 Mol) Antimonpentafluorid
unter Rühren in 1,7 kg Fluorwasserstoff aufgelöst.
In den auf etwa 125 bis 130°C temperierten Reaktor wurde
kontinuierlich ein Gemisch von Perchlorethylen und Fluorwasserstoff
eingeleitet. Bei der Reaktion entwickelten
sich Gase, die zu einer Druckerhöhung führten. Das Druckhalteventil
wurde so eingeregelt, daß der Druck maximal
16 bar (abs.) betrug. In 7 Stunden wurden 2270 g Per
chlorethylen und 1500 g Fluorwasserstoff eindosiert.
Die das Reaktionssystem verlassenden Gase wurden kondensiert
und im Phasentrenner gesammelt. Man erhielt 2134 g
Rohprodukt. Das Rohprodukt enthielt 75,9 Gew.-% 1.1.1.-
Trifluor-2.2.-Dichlorethan, 21,8 Gew.-% 1.1.-Difluor-
1.2.2.-Trichlorethan, ferner 1,1 Gew.-% Perchlorethylen
und 1,2 Gew.-% perhalogenierte Produkte. Das Gemisch wurde
destillativ aufgearbeitet, wobei der Anteil an 1.1.-Difluor-
1.2.2.-Trichlorethan zur weiteren Umsetzung in den
Reaktor zurückgeführt werden kann.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von CF₃CHCl₂, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Äthanderivat aus der Gruppe
CCl₃CHCl₂, CFCl₂CHCl₂, CF₂ClCHCl₂ oder deren Gemischen
eingesetzt und mit im wesentlichen wasserfreiem Fluor
wasserstoff in flüssiger Phase in Gegenwart einer im
wesentlichen wasserfreien, katalytisch wirksamen Lösung
einer Fluorwasserstoffadditionsverbindung der allgemeinen
Formel (I)
H₂F⁺ (SbClxFy)- (I)worin x und y zusammen 6 ergeben und x einen Wert von
0 bis 1 und y einen Wert von 5 bis 6 darstellen, in Fluor
wasserstoff umsetzt und das gebildete CF₃CHCl₂ aus dem
Reaktionsgemisch abtrennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man das Äthanderivat in die katalytisch wirksame Lösung
einführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Reaktionsmischung das Mol-Verhältnis
von Fluorwasserstoff zu Fluorwasserstoffadditionsverbindung
mindestens 1 : 1 beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei einer
Temperatur von 80°C bis 200°C, vorzugsweise von 100°C
bis 150°C, und einem Druck von 10 bis 20 bar (abs.),
vorzugsweise von 10 bis 16 bar (abs.) durchführt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß als Äthanderivat
ein CFCl₂CHCl₂ enthaltendes Gemisch eingesetzt wird,
welches in situ durch Umsetzen von CCl₂=CCl₂ mit im
wesentlichen wasserfreiem Fluorwasserstoff in flüssiger
Phase in Gegenwart der katalytisch wirksamen Lösung
eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das CCl₂=CCl₂ in die katalytisch wirksame Lösung eingeführt
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß man die in-situ-Umsetzung des CCl₂=CCl₂ zu dem
CCl₂FCHCl₂ enthaltenden Gemisch bei einer Temperatur von
etwa 60°C bis 150°C, vorzugsweise 60°C bis 120°C, und
einem Druck von 10 bis 30 bar (abs.), vorzugsweise 15 bis
25 bar (abs.), und die weitere Umsetzung des CCl₂FCHCl₂
enthaltenden Gemisches bei einer Temperatur von 80 bis
200°C, vorzugsweise 100 bis 150°C, und einem Druck von
etwa 10 bis 20 bar (abs.), vorzugsweise 10 bis 16 bar
(abs.), durchführt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man die katalytisch wirksame
Lösung erzeugt, indem man Antimonpentachlorid mit Fluorwasserstoff
umsetzt, wobei der Fluorwasserstoff in einer
Menge von mindestens 8 Mol Fluorwasserstoff pro Mol Antimonpentachlorid
vorliegt und diese Lösung bei solcher
Temperatur und solchem Druck hält, daß das Antimonpentachlorid
im wesentlichen vollständig unter Bildung von
H₂F⁺ (SbClxFy)⁻ umgewandelt wird, wobei x und y die vorgenannte
Bedeutung besitzen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß man Antimonpentachlorid und Fluorwasserstoff bei einer
Temperatur von etwa 20°C bis 100°C und einem Druck von
etwa 0,5 und 8 bar (abs.) umsetzt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4005944A DE4005944A1 (de) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | Verfahren zur herstellung von 1.1.1.-trifluor-2.2.-dichlorethan |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4005944A DE4005944A1 (de) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | Verfahren zur herstellung von 1.1.1.-trifluor-2.2.-dichlorethan |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4005944A1 true DE4005944A1 (de) | 1991-08-29 |
Family
ID=6400947
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4005944A Withdrawn DE4005944A1 (de) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | Verfahren zur herstellung von 1.1.1.-trifluor-2.2.-dichlorethan |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4005944A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8049045B2 (en) | 2005-12-17 | 2011-11-01 | Mexichem Amanco S.A. de C.V. | Process for production of dichlorotrifluoroethane |
US8058485B2 (en) | 2005-12-17 | 2011-11-15 | Mexichem Amanco S.A. de C.V. | Process for the production of dichlorotrifluoroethane |
US8236997B2 (en) | 2005-12-17 | 2012-08-07 | Mexichem Amanco Holding S.A. De C.V. | Process for the production of pentafluoroethane |
CN103755519A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-04-30 | 山东联创节能新材料股份有限公司 | 六氟丁烯的合成方法 |
EP3613722A1 (de) | 2018-07-30 | 2020-02-26 | Fujian Yongjing Technology Co., Ltd. | Neues verfahren zur herstellung von 2,2-dichlor-1,1,1-trifluorethan (hcfc-123) und/oder hcfc-122 (1,1,2-trichlor-2,2-difluorethan) |
-
1990
- 1990-02-26 DE DE4005944A patent/DE4005944A1/de not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8049045B2 (en) | 2005-12-17 | 2011-11-01 | Mexichem Amanco S.A. de C.V. | Process for production of dichlorotrifluoroethane |
US8058485B2 (en) | 2005-12-17 | 2011-11-15 | Mexichem Amanco S.A. de C.V. | Process for the production of dichlorotrifluoroethane |
US8236997B2 (en) | 2005-12-17 | 2012-08-07 | Mexichem Amanco Holding S.A. De C.V. | Process for the production of pentafluoroethane |
US8415515B2 (en) | 2005-12-17 | 2013-04-09 | Mexichem Amanco Holding S.A. De C.V. | Process for the production of pentafluroethane |
CN103755519A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-04-30 | 山东联创节能新材料股份有限公司 | 六氟丁烯的合成方法 |
EP3613722A1 (de) | 2018-07-30 | 2020-02-26 | Fujian Yongjing Technology Co., Ltd. | Neues verfahren zur herstellung von 2,2-dichlor-1,1,1-trifluorethan (hcfc-123) und/oder hcfc-122 (1,1,2-trichlor-2,2-difluorethan) |
US10633310B2 (en) | 2018-07-30 | 2020-04-28 | Fujian Yongjing Technology Co., Ltd | Process for the manufacture of 2,2-dichloro-1,1,1-trifluoroethane (HCFC-123) and/or HCFC-122 (1,1,2-Trichloro-2,2-difluoroethane) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69931043T2 (de) | Verfahren zur herstellung von 1,1,1,3,3-pentafluorpropan | |
DE69507034C5 (de) | Verfahren zur herstellung von 1,1,1,3,3-pentafluorpropan | |
EP0036123B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von hochreinen teilfluorierten Äthanen | |
DE2659046A1 (de) | Verfahren zur herstellung von 1-chlor- 1,1-difluoraethan und/oder 1,1,1-trifluoraethan | |
EP0445560B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Äthanderivaten | |
EP0442087A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von gesättigten, fluorhaltigen und chlorfreien Kohlenwasserstoffen | |
DE1468680C3 (de) | Verfahren zur Herstellung chlorfluorierter Derivate des Äthylens oder des Äthans | |
DE2708190C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von m-Brom-benzotrifluoriden | |
DE4005944A1 (de) | Verfahren zur herstellung von 1.1.1.-trifluor-2.2.-dichlorethan | |
EP0451746B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Fluor enthaltenden Ethanderivaten | |
EP0533003B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Fluor enthaltenden Ethanderivaten | |
DE69926621T2 (de) | Flüssigphase fluorierungssystem und verfahren | |
EP0492386B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Fluor enthaltenden Ethanderivaten | |
DE2739218C2 (de) | ||
EP0781745B1 (de) | Katalytische Gemische auf Basis von teilfluorierten Titan- und Zinnhalogeniden und ihre Verwendung zur Herstellung fluorierter organischer Verbindungen | |
DE60116883T2 (de) | Herstellung von fluorkohlenwasserstoffen | |
DE3332017A1 (de) | Verfahren zur herstellung von 3,4-dichlorbenzotrihalogeniden | |
DE2139964A1 (de) | Verfahren zur herstellung von pentafluoraethyljodid und heptafluorisopropyljodid | |
DE2644594A1 (de) | Fluorsubstitution in 1,1,1-trihalogenalkanen | |
DE2719021A1 (de) | Verfahren zur herstellung von 1,1,1-trifluor-2-chloraethan | |
DE2837690C2 (de) | ||
DE19740632A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 2,3,4,5-Tetrafluorbenzolderivaten | |
EP0537560A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 1.1.1.2-Tetrafluorethan | |
DE2739621C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von 1,1,1-Trifluor-2-chlorethan | |
EP0045430A1 (de) | Verfahren zur alpha-Bromierung von gegebenenfalls substituierten Fluortoluolen und Gemische von in alpha-Stellung verschieden hoch bromierten, gegebenenfalls substituierten Fluortoluolen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |