ITBO20060029A1 - Catalizzatore per la preparazione di pentafluoroetano e relativo metodo di preparazione - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
dell’invenzione industriale dal titolo: “CATALIZZATORE PER LA PREPARAZIONE DI PENTAFLUOROETANO E RELATIVO METODO DI PREPARAZIONE"
RIASSUNTO
Oggetto del presente brevetto è un metodo per la preparazione di un catalizzatore ossido di cromo per la preparazione di pentafluoroetano utilizzando un composto di cloroetano, comprendente trattamento termico di polvere di idrossido di cromo ad una temperatura non superiore a 300°C per ottenere una polvere di ossido di cromo, trattamento termico dell’idrossido di un metallo, scelto tra idrossido di magnesio, idrossido di ferro, idrossido di molibdeno, idrossido di vanadio e idrossido di alluminio, ad una temperatura non superiore a 300°C per ottenere una polvere di ossido di metallo scelta tra ossido di magnesio, ossido di ferro, ossido di molibdeno, ossido di vanadio e ossido di alluminio, miscelazione del'85-99 ,5 peso % della polvere di ossido di cromo con 0,5~15 peso % della polvere di ossido di metallo per ottenere una miscela, composizione della miscela in un pellet, calcinazione del pellet a 200~300°C utilizzando azoto allo stato gassosi e fluorinazione del pellet a 300~320°C utilizzando una miscela di gas contenente N2e HF e poi a 320~380°C utilizzando HF allo stato gassoso. Il catalizzatore di fluorinazione preparato utilizzando il metodo oggetto della presenta invenzione può essere efficacemente utilizzato per preparare pentafluoroetano ad una resa elevata utilizzando un composto di cloroetano.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
1. Campo dell'invenzione
La presente invenzione si riferisce in linea generale ad un catalizzatore per la preparazione di pentafluoroetano ed al metodo di preparazione dello stesso. Più in particolare, la presente invenzione si riferisce ad un catalizzatore idoneo alla preparazione di pentafluoroetano (CF3CHF2, denominato qui di seguito HFC-125') risultante dalla reazione di percloroetano (C2CI4, denominato qui di seguito 'PCE') o di 1,1-dicloro-2,2,2trifluoroetano (CHCI2CF3, denominato qui di seguito HCFC-123') con HF e ad un metodo per la preparazione di detto catalizzatore.
Descrizione della Tecnica Correlata
In linea generale, l HFC-125 non contiene cloro nella molecola e perciò ha un impatto molto ridotto sul riscaldamento del globo terrestre e sull'erosione dello strato di ozono. LHFC-125, che costituisce un materiale alternativo rispetto ai clorofluorocarburi e agli idroclorofluorocarburi utilizzati nei refrigeranti, negli schiumogeni o nei propellenti tradizionali, viene miscelato al difluorometano (CH2F2, denominato qui di seguito HFC-32') per la produzione di refrigeranti misti.
I catalizzatori utilizzati nella preparazione di HFC-125 con composti di cloroetano come materia prima sono noti, e quasi tutti contengono ossidi di cromo.
La pubblicazione di brevetto giapponese messa a disposizione del pubblico N. Hei. 2-178237 concerne un catalizzatore per la preparazione di HFC-125 che utilizza un composto di cloroetano nel quale il catalizzatore è esemplificato da Cr203-Ba0-Al203, Cr203-Mg0-Al203, Cr203-Sr0-Al203, Cr203-Ca0-Al203, Cr203-Fe203, Cr203-Al203e Cr203-Mg0.
La preparazione del catalizzatore Cr203-Al203consiste nello sciogliere Cr(N03)3 9H20 e Α1(Ν03)3'9Η20 in acqua, aggiungere acqua di ammoniaca e agitare per ottenere un precipitato di Cr(OH)3e Al(OH)3,che viene poi lavato con acqua, essiccato e quindi calcinato a 450°C per 5 ore per ottenere polvere di Cr203-Al203, dare alla polvere la forma di pellet, quindi fluorinare il pellet con una miscela di gas contenente N2e HF.
Il Brevetto USA N. 6,433,233 concerne i catalizzatori Cr203/Al203, Cr203/In203, Cr203/Ga203, Cr203/CoO, Cr203/Ni0 e Cr203/Zn0.
Di questi, il catalizzatore Cr203/Al203viene preparato nella maniera indicata di seguito.
Prima, viene aggiunta dell'acqua di ammoniaca ad una soluzione acquea di Cr(N03)3per ottenere il precipitato Cr(OH3)3, che viene poi filtrato ed essiccato per ottenere Cr(OH3)3solido, il quale a sua volta viene polverizzato in polvere di Cr(OH3)3. In seguito, la polvere viene aggiunta ad una soluzione acquea di A1(N03)3che viene lasciata depositare per 12 ore, essiccata e integrata con una piccola quantità di grafite per formare un pellet.
Il pellet così ottenuto viene calcinato per 2 ore utilizzando N2in forma gassosa e poi fluorinato con una miscela di gas N2+HF, fino ad ottenere il catalizzatore Cr203/Al203.
In questo modo, secondo i processi tradizionali di preparazione di un catalizzatore ossido binario di cromo come il Cr203-Al203, o di un catalizzatore ossido ternario di cromo, vengono disciolti in acqua Cr(N03)3e A1(N03)3, dopodiché la soluzione ottenuta viene co-precipitata utilizzando acqua di ammoniaca per otenere il co-precipitato Cr(03⁄4)3-A1(0H)3, che viene poi calcinato per otenere un catalizzatore Cr203-Al203(Pubblicazione di breveto giapponese messa a disposizione del pubblico N. Hei. 2178237). Inoltre, la polvere di Cr(OH)3viene impregnata in una soluzione acquea di A1(NC>3)3e poi essiccata per otenere una composizione Cr(OH)3/Al(OH)3, che poi viene calcinata per otenere un catalizzatore C^CVA^C^ (Breveto USA N. 6,433,233).
E' noto che l'attività del catalizzatore ossido di cromo è strettamente correlata alla struttura cristallina del catabzzatore e alla valenza del Cr.
Nel sito ativo del catalizzatore ossido di cromo rivelato nel Breveto USA N. 6,433,233, il cromo ha una valenza variabile tra 3,5 e 5,0 e si trova allo stato amorfo.
E' altresì noto che l'attività del catabzzatore Cr203/Al203dipende dalla valenza del cromo e che è supportato su allumina.
I catalizzatori di cromo binario o ternario, però, preparati avvalendosi del processo di impregnazione e co-precipitazione, ne risentono per via della loro ridota attività e seletività per una reazione di conversione di cloroetano. Pertanto, il catalizzatore di cui sopra non è idoneo ab'utilizzo in processi di produzione di preparati commerciali.
In particolare, quando l'HFC-125 viene preparato utihzzando PCE in presenza del catabzzatore di cui sopra, conversione e selettività sono ridote. Inoltre, i catalizzatori tradizionali non mostrano un'atività sufficiente al momento deba fluorinazione.
L'utilizzo del catabzzatore Ossido di cromo (pubbbcazione di breveto giapponese messa a disposizione del pubblico N. Hei. 2-178237), otenuto per coprecipitazione di ossidi binari o ternari, porta aba seguente conversione e selettività utilizzando il PCE come materiale di partenza.
L'utilizzo del catalizzatore ossido di cromo (Brevetto USA N. 6,433,233), ottenuto per impregnazione di ossidi binari o ternari, porta alla selettività seguente, utilizzando 'HCFC-123 come materiale di partenza.
Cioè, quando il materiale di partenza è il PCE, la selettività a HFC-125 è inferiore al 20%. Per contro, l'utilizzo del HCFC-123 come materiale di partenza dà luogo ad una selettività a HFC-125 fino al 70%.
Pertanto, vi è l'esigenza di sviluppare un catalizzatore che consenta la conversione di un composto di cloroetano e che aumenti la selettività a HFC-125 al momento della fluorinazione.
RIASSUNTO DELL'INVENZIONE
Per arrivare alla presente invenzione è stata condotta una ricerca intensa ed approfondita sui catalizzatori della fluorinazione, eseguita dai presenti inventori con lo scopo di evitare i problemi di attività insufficiente di catalizzatori ossido di cromo preparati da ossidi binari o ternari tramite processi di co-precipitazione o impregnazione, poiché il tipo di componente metallico eterogeneo miscelato al cromo o il rapporto di composizione del catabzzatore è inidoneo alla produzione o al mantenimento del sito attivo del catabzzatore, ed anche perché, anche se la componente metallica è stata idoneamente selezionata, il catalizzatore cromo potrebbe essere attivato in maniera insufficiente a seconda dei processi di fluorinazione e preparazione o il relativo sito attivo potrebbe scomparire a causa deba sinterizzazione, incontrata neba tecnica correlata, la quale ricerca ha portato aba scoperta che quando il Cr(OH)3è trattato a caldo ad una temperatura in grado di mantenere lo stato amorfo deb'ossido di cromo per formare il Cr203, e poi miscelato meccanicamente all'ossido di metabo eterogeneo selezionato, cui viene fatta seguire fluorinazione, si ottiene un aumento deb'attività del catabzzatore ossido di cromo.
Di conseguenza, uno degb scopi della presente invenzione è quebo di fornire un catabzzatore di fluorinazione che consenta l'aumento sia deba conversione sia della selettività alla preparazione di HFC-125 utilizzando come materia prima un composto di cloroetano.
Un altro scopo deba presente invenzione è quebo di fornire un metodo di preparazione di detto catabzzatore di fluorinazione.
BREVE DESCRIZIONE DEL DISEGNO
La FIG. 1 illustra per fasi un processo di preparazione di un catalizzatore in base alla presente invenzione.
DESCRIZIONE DELLE APPLICAZIONI PREFERITE
La presente invenzione concerne un catalizzatore di fluorinazione idoneo all'uso per la preparazione delTHFC-125 tramite fluorinazione di un composto di cloroetano, come PCE o HCFC-123, ed il relativo metodo di preparazione.
Il catalizzatore della presente invenzione è amorfo ed è un catalizzatore misto ossido cromo contenente ossido di cromo come componente principale e un ossido di un metallo da scegliersi tra magnesio, ferro, molibdeno, vanadio e alluminio.
In base alla presente invenzione, il metodo di preparazione del catalizzatore comprende il trattamento termico dell'idrossido di cromo da convertire in ossido di cromo, la miscelazione dell'ossido di cromo così ottenuto con ossido di magnesio, ferro, molibdeno, vanadio o alluminio, e quindi la fluorinazione della miscela, in modo da ottenere un catalizzatore misto ossido di cromo con area superficiale specifica di 10~30 m<2>/g, mentre il cromo ha una valenza media che va dalla trivalenza alla pentavalenza ed è allo stato amorfo. Questo catalizzatore è vantaggioso perché può migliorare la conversione di PCE e HCFC-123 e la selettività a HFC-125. Al momento della preparazione del catalizzatore, giacché l'attività del catalizzatore varia in base alle condizioni del processo di fluorinazione del catalizzatore, è necessario che il trattamento di fluorinazione sia ottimale.
Viene descritto qui di seguito il metodo di preparazione del catalizzatore oggetto della presente invenzione. Prima viene aggiunta a dell'acqua di ammoniaca (NH4OH) una soluzione di nitrato di cromo (Cr(N03)3'9H20) disciolto in acqua, in modo da ottenere un precipitato di idrossido di cromo blugrigio, che viene poi filtrato. Il precipitato filtrato viene quindi sufficientemente lavato con acqua calda e poi essiccato.
Il processo di essiccatura viene condotto di preferenza a 80~150°C in aria e ancor meglio a circa 100°C, per 24~/2 h e preferibilmente per 72 h. Se il precipitato di idrossido di cromo viene trattato termicamente in modo tale da non poter essere sufficientemente lavato ed essiccato, i nitrati ed i sali di ammonio che vi rimangono provocano la formazione di NOx in eccesso, parte del quale rimarrà. L'idrossido di cromo sufficientemente essiccato viene caricato in un forno o in un riscaldatore e quindi trattato termicamente a 300°C per 2 ore. A questo punto, è preferibile che la temperatura venga gradualmente portata a 300°C procedendo con step di 20°C. Durante la procedura di aumento della temperatura, quando quesfultima raggiunge circa i 200°C, si scarica una grossa quantità di gas NOx giallo che viene indirizzato ad una torre di assorbimento di gas per essere smaltito. Rimuovendo le impurità (nitrati, sali di ammonio, acqua, ecc.) dal catalizzatore, viene preparato l'ossido di cromo con valenza media del cromo compresa tra trivalenza e pentavalenza. In particolare, se le impurità residue non dovessero essere rimosse a sufficienza, al momento della fluorinazione del catalizzatore si genererà del NOx che diminuisce la forza del catalizzatore e comporta la produzione di grosse quantità di sottoprodotti. E' quindi necessario rimuovere completamente le impurità. Dopo il trattamento termico, l'idrossido di cromo viene finemente polverizzato e miscelato con lo 0,5~15 peso % di un altro ossido di metallo ottenuto con le stesse procedure e quindi con una piccola quantità di acqua, dopodiché alla miscela viene data la forma di pellet. Appunto perché tale, l'acqua aggiunta in piccole quantità fa aumentare il grado di agglomerazione e la forza del pellet. Al pellet viene data ima forma cilindrica con diametro di circa 12 mm ed altezza di 12 mm. 11 catalizzatore preparato sotto forma di pellet viene quindi essiccato.
Il catalizzatore in pellet viene caricato in un reattore e quindi sottoposto a trattamento termico a 200°C per 2 ore con azoto in forma gassosa e poi a 300°C per 3 ore con azoto in forma gassosa. Successivamente, la temperatura viene portata a 320°C e sono erogati contemporaneamente l'azoto ed il fluoruro di idrogeno entrambi allo stato gassoso, per avviare la fluorinazione del catalizzatore. Quando la temperatura viene gradualmente portata a 380°C, viene erogato il solo fluoruro di idrogeno allo stato gassoso, senza l'azoto allo stato gassoso, per fluorinare completamente il catalizzatore. Più elevate sono la temperatura e la pressione, più veloce sarà la fluorinazione. Un cambiamento drastico della temperatura, però, comporterà un degrado del catalizzatore. È pertanto preferibile che la temperatura venga aumentata gradualmente. Il catalizzatore fluorinato ha un'area superficiale specifica di 10~30 m<2>/g.
In presenza del catalizzatore preparato con il metodo oggetto della presente invenzione, per sintetizzare l'HFC-125 viene utilizzato come materiale di partenza il PCE o l'HCFC-123. Di conseguenza, la conversione del materiale di partenza utilizzato e la selettività a HFC-125 variano al variare dei rapporti molari dei materiali di reazione, delle temperature di reazione, dei tempi di contatto, delle pressioni di reazione, dei tipi di trattamento di fluorinazione, ecc. La temperatura ottimale di reazione è compresa tra i 350 ed i 400°C, mentre il rapporto molare ottimale per HF e PCE/HCFC-123 varia da 8/1 a 15/1. Il tempo di contatto rientra di preferenza nella gamma 2~20 sec, con la massima efficienza a 5 sec. I risultati di reazione migliori si ottengono alla pressione atmosferica. La selettività a HFC-125 si eleva all’aumento della temperatura di reazione e del tempo di contatto. Quando, però, la pressione di reazione è superiore alla pressione atmosferica, il tasso di conversione in HFC-125 diminuisce.
Per meglio comprendere la presente invenzione, si riportano di seguito alcuni esempi atti ad illustrarla, ma che non devono essere intesi come limitativi in alcun modo dell’invenzione stessa.
Esempio 1
I catalizzatori fluorinati 1-5 sono stati preparati in conformità con i processi mostrati per fasi in FIG. 1. Nella FIG. 1, un catalizzatore 1 è stato composto con ossido di cromo e ossido di magnesio, un catalizzatore 2 con ossido di cromo e ossido di ferro, un catalizzatore 3 con ossido di cromo e ossido di molibdeno, un catalizzatore 4 con ossido di cromo e ossido di vanadio e infine un catalizzatore 5 con ossido di cromo e ossido di alluminio. Si descrive di seguito un metodo per la preparazione di un catalizzatore composto da ossido di cromo e ossido di magnesio.
Ad una soluzione acquea di 1 kg di nitrato di cromo (ΠΙ) Cr(N03)39H20) disciolto in acqua distillata, sono stati aggiunti 0,391 kg di acqua di ammoniaca (NH4OH) in gocce, ottenendo così un precipitato di idrossido di cromo blu-grigio (Cr(OH)3). Questo precipitato è stato sufficientemente lavato con acqua distillata calda, poi è stato filtrato ed essiccato a circa 100°C per 24 ore, per preparare dell'idrossido di cromo in una fase sobda. L'idrossido di cromo così preparato è stato ridotto in polvere utilizzando un mobno a palle o un mortaio, poi è stato sottoposto a trattamento termico. Il trattamento termico è consistito in un aumento graduale della temperatura di reazione per step di 20°C fino a raggiungere i 300°C, poi in un mantenimento di questa temperatura di 300°C per 2 ore. Durante il trattamento termico, in caso di produzione di NOx dovuto ai nitrati rimasti nell'idrossido di cromo, esso è stato evacuato ad una torre di assorbimento per essere smaltito. Una volta completato il trattamento termico, il materiale risultante è stato sufficientemente polverizzato con un polverizzatore. Separatamente, è stato trattato del nitrato di magnesio [Mg(N(3⁄4)263⁄40] nella stessa maniera di cui sopra, per ottenere dell'idrossido di magnesio, che è poi stato sottoposto a trattamento termico come descritto sopra fino ad ottenere della polvere di ossido di magnesio (MgO).
Il 98 peso % di ossido di cromo è stato miscelato al 2 peso % di polvere di ossido di magnesio, dopodiché è stata aggiunta acqua in quantità sufficiente a miscelare i due ossidi, per ottenere una miscela di reazione cui poi è stata data la forma di pellet utilizzando un pellettizzatore. Il pellet di forma cilindrica, con diametro di circa 12 mm e altezza di 12 mm, è stato successivamente essiccato a 100°C per circa 48 ore prima di essere caricato in un reattore. In un reattore cilindrico da 1 pollice e 500 mm sono stati caricati circa 150 g del catalizzatore così ottenuto, che poi sono stati calcinati a 200°C per 2 ore e poi a 300°C per 3 ore in presenza di azoto. Successivamente, la temperatura è stata portata a 320°C erogando contemporaneamente acido fluoridrico ed azoto entrambi in forma gassosa, per avviare la fluorinazione del catalizzatore. Per circa 30 minuti, il catalizzatore è stato fatto reagire con la miscela di gas contenente fluoruro di idrogeno e azoto entrambi allo stato gassoso, e poi solo con il fluoruro di idrogeno allo stato gassoso, senza l'azoto. La temperatura è stata aumentata gradualmente a 380°C continuando ad erogare acido fluoridrico allo stato gassoso, per fluorinare completamente il catalizzatore. Dopo aver completato la fluorinazione, è stato erogato dell'azoto allo stato gassoso per scaricare il fluoruro di idrogeno allo stato gassoso non reagito e le altre impurità gassose e ottenere cosi il catalizzatore 1. L'amorfismo del catalizzatore così preparato è stato confermato con un diffrattometro a raggi X. Inoltre, il catalizzatore presentava un'area superficiale specifica compresa tra 10 e 30 m<2>/g, misurata con un analizzatore di area superficiale (BET).
Esempio 2
<Preparazione del Catalizzatore 2 (Catalizzatore ossido di cromo-ossido di ferro>
E' stato preparato un catalizzatore 2 procedendo nella stessa maniera di cui all'Esempio 1, eccezion fatta per il nitrato di ferro [Fe(N03)26H20] utilizzato al posto del nitrato di magnesio.
Esempio 3
<Preparazione del Catalizzatore 3 (Catalizzatore ossido di cromo-ossido di molibdeno>
E' stato preparato un catalizzatore 3 procedendo nella stessa maniera di cui all'Esempio 1, eccezion fatta per il molibdato di ammonio [(NH4)6Mo7024] utilizzato al posto del nitrato di magnesio.
Esempio 4
<Preparazione del Catalizzatore 4 (Catalizzatore ossido di cromo-ossido di vanadio>
E' stato preparato un catalizzatore 4 procedendo nella stessa maniera di cui all'Esempio 1, eccezion fatta per il vanadato di ammonio (NH4VO3) utilizzato al posto del nitrato di magnesio.
Esempio 5
<Preparazione del Catalizzatore S (Catalizzatore ossido di cromo-ossido di alluminio>
E' stato preparato un catalizzatore 5 procedendo nella stessa maniera di cui all'Esempio 1, eccezion fatta per il nitrato di alluminio[Al(N03)39H20] utilizzato al posto del nitrato di magnesio.
La struttura cristallina e l'area superficiale specifica di ciascun catalizzatore preparato negli esempi 2~4 sono state confermate come amorfe e di 10~30 m<2>/g, utilizzando rispettivamente un diffrattometro a raggi X ed un BET.
Esempio sperimentale
<Fluorinazione di PCE>
Il PCE è stato fluorinato utilizzando HF allo stato gassoso in presenza di ciascuno dei catalizzatori 1~5 ottenuti con le procedure di cui agli Esempi 1-5 alle seguenti condizioni di reazione.
Condizioni di reazione:
Quantità di catalizzatore: 150 g
Reattore: 25,4 mm (ID), SUS 316L
Gas reattivo: PCE (6,9 g/min), HF (300 sccm)
Tempo di contatto: 10 sec
Temperatura di reazione: 350 C, 300°C
Pressione di reazione: pressione atmosferica
Dopo che il PCE è stato fluorinato alle condizioni di reazione di cui sopra, il gas risultante è stato passato attraverso una soluzione acquosa di idrossido di potassio fuori dal reattore, poi il gas prodotto dalla reazione è stato analizzato tramite gas-cromatografia. I risultati alla temperatura di reazione di 300°C sono riportati nella Tabella 1 seguente, mentre quelli alla temperatura di reazione di 350°C sono invece riportati in Tabella 2.
TABELLA 1
TABELLA 2
Quando l'HFC-125 è stato sinterizzato utilizzando il PCE come materiale di partenza in presenza del catalizzatore preparato come descritto sopra, la conversione del PCE è stata del 94,9% o superiore alla temperatura di reazione di 350°C, mentre la conversione del PCE è stata dell<1>80,1% o superiore alla 5 temperatura di reazione di 300°C. La selettività a HFC-125 è stata del 61% e del 40,2% o superiore rispettivamente a 350°C e a 300°C. Da questi risultati si evince che l'utilizzo del PCE come materiale di partenza in presenza del catalizzatore oggetto della presente invenzione comporta una selettività simile a quella dell'utilizzo di HCFC-123 come materiale di partenza in presenza di un catalizzatore misto ossido di cromo tradizionale. Tenuto conto però del fatto che la sintesi dell'HFC-125 con il PCE è più difficoltosa rispetto all'utilizzo delTHCFC-123, l'attività del catalizzatore oggetto della presente invenzione si può considerare molto elevata. Il catalizzatore oggetto della presente invenzione, contenente ossido di cromo e solo il 2 peso % di ossido di Mg, Fe, Mo, V o Al per avere un'elevata attività di catalizzazione, può migliorare l'attività di reazione e la selettività a HFC-125. Inoltre, aggiungendo dell'ossido di metallo all'ossido di cromo anche se in quantità ridotta come lo 0,5 peso %, si può aumentare la selettività. L'aggiunta di ossido di metallo, però, oltre il 15 peso % diminuisce attività e selettività. Pertanto, la quantità di ossido di metallo preferibile rientra nell’intervallo 0,5~15 peso % rispetto alla quantità di ossido di cromo. Inoltre, il catalizzatore oggetto della presente invenzione è vantaggioso perché ha un periodo di induzione in grado di comportare resa e selettività uniformi ad una reazione iniziale, molto più breve di un catalizzatore all'ossido di cromo puro, alle medesime condizioni di reazione. L'attività di catalizzatore dell'ossido di metallo utilizzato aumenta in base alla sequenza Mg > Fe > V > Mo > Al.
<Test attività di Catalizzatore per tipi di Trattamento di Fluorinazione> Per studiare l'attività di reazione del catalizzatore variabile in base ai tipi di trattamento di fluorinazione è stata condotta la fluorinazione dell'HF allo stato gassoso e dell'HCFC-123 utilizzando il catalizzatore 2 alle condizioni di reazione seguenti.
Condizioni di reazione:
Catalizzatore utilizzato: catalizzatore 2
Tempo di contatto: 5 sec
Reattore: 25,4 mm (ID), SUS 316L
Gas reattivo: HCFC-123 (12,5 g/min), HF (590 sccm)
Temperatura di reazione: 350°C
Pressione di reazione: pressione atmosferica Tipi di trattamento di Fluorinazione del Catalizzatore
I risultati del test sono riportati nella tabella 3 seguente.
TABELLA 3
Dai risultati di cui sopra si evince chiaramente che i tipi di trattamento di fluorinazione del catalizzatore influenzano considerevolmente attività e selettività del catalizzatore stesso. Nel trattamento di fluorinazione del tipo A, giacché la fluorinazione viene condotta a temperatura elevata, non inferiore a 400°C, per un lungo periodo di tempo, l'ossido di cromo si deforma in una struttura cristallina di Cr203,risultante in un'attività e in una selettività del catalizzatore drasticamente inferiori. D'altro canto, nei trattamenti di fluorinazione di tipo B, C e D, l'attività del catalizzatore fluorinato ad una temperatura inferiore ai 400°C per un breve periodo di tempo è stata giudicata eccellente. Giacché il catalizzatore, ottenuto tramite fluorinazione a 380°C per 60~180 min, è in uno stato amorfo, la conversione del PCE o del HCFC-123 e la selettività al HFC-125 possono essere considerate elevate. In questo modo si è notato che l'attività del catalizzatore risente del tempo di trattamento, oltre che della temperatura del trattamento, al momento della fluorinazione. Cioè, quando la fluorinazione del pellet con ÌHF allo stato gassoso viene condotta a 380°C per un periodo di tempo non superiore alle 3 ore, è possibile confermare l'attività del catalizzatore come massima.
Inoltre, per studiare l'effetto dell'attività del catalizzatore a seconda della temperatura di reazione, detta reazione è stata condotta utilizzando il catalizzatore 2 alle condizioni di reazione seguenti.
Condizioni di reazione:
Catalizzatore utilizzato: catalizzatore 2
Tempo di contatto: 10 sec
Reattore: 25,4 mm (ID), SUS 316L
Gas reattivo: PCE (6,9 g/min), HF (300 sccm)
Temperatura di reazione: 300°C, 330°C, 350°C
Pressione di reazione: pressione atmosferica
I risultati sono riportati nella tabella 4 seguente.
TABELLA 4
Come si evince dalla Tabella 4, più elevata è la temperatura di reazione, maggiore è la selettività a HFC-125 e la conversione di PCE.
Come precedentemente espresso, la presente invenzione fornisce un catalizzatore per la preparazione di HFC-125 ed il relativo metodo di preparazione dello stesso. Il catalizzatore di fluorinazione preparato utilizzando il metodo oggetto della presente invenzione può essere efficacemente utilizzato per preparare HFC-125 ad una resa elevata utilizzando come materia prima un composto di cloroetano.
Le applicazioni preferite della presente invenzione sono ivi esposte a mero scopo illustrativo, ma i tecnici del settore apprezzeranno la possibilità di apportarvi varie modifiche, aggiunte e sostituzioni, che rientrano comunque nello scopo e nello spirito dell'invenzione esplicata nelle rivendicazioni allegate.
Claims (5)
- RIVENDICAZIONI: 1. Un metodo per la preparazione di un catalizzatore ossido di cromo per la preparazione di penlafluoroetano utilizzando un composto di cloroetano, caratterizzato da: trattamento termico di polvere di idrossido di cromo ad una temperatura non superiore a 300°C per ottenere polvere di ossido di cromo; trattamento termico dell idrossido di un metallo, a scelta tra idrossido di magnesio, idrossido di ferro, idrossido di molibdeno, idrossido di vanadio e idrossido di alluminio, ad una temperatura non superiore a 300°C per ottenere una polvere di ossido di metallo a scelta tra ossido di magnesio, ossido di ferro, ossido di molibdeno, ossido di vanadio e ossido di alluminio; miscelazione di 85~99,5 peso % della polvere di ossido di cromo con 0,5~15 peso % della polvere di ossido di metallo per ottenere una miscela; creazione di un pellet con detta miscela; calcinazione del pellet a 200~300°C utilizzando azoto allo stato gassoso e fluorinazione del pellet a 300~320°C utilizzando una miscela di gas contenente N2e HF e poi a 320~380°C utilizzando HF allo stato gassoso.
- 2. Il metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il composto di cloroetano è percloroetano o l,l-dicloro2,2,2-trifluoroetano.
- 3. Il metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il trattamento termico delTidrossido di metallo è condotto ad una temperatura non superiore a 300°C, con aumento graduale della temperatura per un periodo di tempo non superiore alle 2 ore ad una pressione atmosferica.
- 4. Il metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la fluorinazione del pellet con HF allo stato gassoso è condotta ad una temperatura non superiore a 380<°>C per un periodo di tempo non superiore alle 3 ore.
- 5. Un catalizzatore ossido di cromo per la preparazione di pentafluoroetano, preparato utilizzando il metodo di cui alla rivendicazione 1.
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