JP2000034236A - 1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン又は2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタンの製造方法 - Google Patents

1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン又は2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタンの製造方法

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JP2000034236A
JP2000034236A JP20351498A JP20351498A JP2000034236A JP 2000034236 A JP2000034236 A JP 2000034236A JP 20351498 A JP20351498 A JP 20351498A JP 20351498 A JP20351498 A JP 20351498A JP 2000034236 A JP2000034236 A JP 2000034236A
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tetrafluoroethane
hfc
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hcfc
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Sei Kono
聖 河野
Takashi Shibanuma
俊 柴沼
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/093Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
    • C07C17/20Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms
    • C07C17/202Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms two or more compounds being involved in the reaction
    • C07C17/206Preparation 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 CFC類の生成を極力抑えながら、HCFC
−124とともに有用なHFC−125を製造できる方
法を提供すること。 【解決手段】 出発原料としてHFC−134aを選択
し、それと塩素とフッ化水素とを反応させて、HCFC
−124とともに有用なHFC−125を得る製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は1,1,1,2,2
−ペンタフルオロエタン(以下、HFC−125と略称
する。)又は2−クロロ−1,1,1,2−テトラフル
オロエタン(以下、HCFC−124と略称することが
ある。)の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】HFC−125及びHCFC−124
は、現在、発泡剤、噴射剤、冷媒等に使用されており、
特に前者は塩素を含まず、且つオゾン破壊係数も零であ
ることから、環境にやさしい有用なHFCである。
【0003】このHFC−125の製造方法としては、
米国特許第3755477号公報に記載のように、パー
クロロエチレン又は2,2−ジクロロ−1,1,1−ト
リフルオロエタン(以下、HCFC−123と略称する
ことがある。)のフッ素化による方法とか、あるいは米
国特許第5334787号公報に記載のように、HCF
C−123又はHCFC−124をフッ素化する方法が
知られている。それ以外にも、パークロロエチレンもし
くはHCFC−123、HCFC−124以外の原料を
用いるHFC−125の製造方法として、米国特許第5
258561号、特開平8−301800号、特表平8
−503459号等の各公報に、2−クロロ−1,1,
1,−トリフルオロエタン(以下、HCFC−133a
と略称することがある。)を塩素フッ素化してHFC−
125を製造する方法が開示されている。
【0004】一方、HCFC−123又はHCFC−1
24の製造方法については、パークロロエチレンから液
相で製造する方法がドイツ特許第4005944号公報
に記載されており、その外にも2,2−ジクロロ−1,
1,1,2−テトラフルオロエタン(以下、CFC−1
14aと略称することがある。)を還元して製造する方
法も知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の製造方法では、副生するCFC類(これは規制
により全廃の対象となっている。)の生成比が高いか、
あるいは目的生成物の収率が低いと言う問題点があっ
た。
【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、これまでの製造方法に
比べCFC類の生成を最小限に抑えながら、選択率及び
収率良好にして、有用なHFC−125又はHCFC−
124を得るための製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、
1,1,1,2−テトラフルオロエタン(以下、HFC
−134aと略称することがある。)と塩素とフッ化水
素とを反応させて、主な反応生成物として1,1,1,
2,2−ペンタフルオロエタン(HFC−125)を得
ることを特徴とする。この反応ではHFC−125以外
に、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタ
ン(HCFC−124)も生成される。
【0008】このように、出発原料としてHFC−13
4aを選択し、それを塩素とフッ化水素に接触させる
と、従来の製造方法に比べ、副生成物であるCFC類の
生成を最少限に抑えながら、HFC−125又はHCF
C−124を製造することができる。
【0009】出発原料のHFC−134aは、それ自
体、発泡剤、噴射剤、冷媒等に使用されており、トリク
ロロエチレンのフッ素化、あるいはパークロロエチレン
のフッ素化、還元による製法が知られている。このHF
C−134aを出発原料に用いるときは、それを単独に
使用するだけでなく、HCFC−133aと混合して用
いてもよい。その場合、HFC−134aは80容量%
以上の混合比とするのが好ましい。
【0010】本発明においては、このHFC−134a
と塩素とフッ化水素との反応を一般に、触媒の存在下に
250℃から350℃の範囲、好ましくは280℃から
320℃の範囲で行なわせるのがよい。
【0011】その触媒としては、これまでのHFC、H
CFCの製造分野等で公知のものが使用可能であるが,
通常は酸化クロムまたはγ−アルミナを用いるのが好ま
しい。酸化クロムの調製法については、たとえば英国特
許第976883号や特開平5−146680号などの
公報に開示されており、本発明では特に限定する必要は
ない。
【0012】本発明に用いる触媒の形状についても限定
はされず、たとえば反応管に充填する場合は打錠したペ
レット、流動床炉を用いる場合は粉体と、反応器の様式
に応じて適宜選定される。
【0013】触媒として前記酸化クロムを用いる場合、
反応に際してはこれをそのまま使用するのではなく、常
法(たとえば特開平5−146680号公報に記載の方
法)に従ってフッ化水素でいったんフッ素化してから使
用するのがよい。したがって、反応直前の時点では、こ
の触媒は酸化フッ化クロムに変化している。また、触媒
としてγ−アルミナを使用する場合にも、これをそのま
ま用いるのではなく、フッ化水素でいったんフッ素化し
てから使用するのがよい。したがって、反応直前の時点
では、この触媒は酸化フッ化アルミニウムに変化してい
る。
【0014】触媒の比表面積としては、ある程度までは
それが高表面積であるほど触媒の活性が高くなることが
知られており、酸化フッ化クロムの場合、通常25m2
/gから130m2 /g程度、好ましくは40m2 /g
から100m2 /gの範囲でよいが、本発明では強いて
この範囲に限定されず、余り大幅でなければこの範囲を
上回っても下回ってもよい。
【0015】反応容器には特殊な場合を除いて、フッ化
水素、塩化水素及び塩素の腐食作用に対し耐性のある材
料を使用すべきである。たとえば、ハステロイ、ニッケ
ル合金、インコネルなどが好ましい。
【0016】本発明において、反応器に仕込むフッ化水
素とHFC−134aとの比率はモル比で通常0.1:
1から20:1の範囲から選ばれ、好ましくは1:1か
ら10:1の範囲であるが、これ以外の範囲でも使用で
きる。とくに、フッ化水素のモル比が高い場合にはCF
C類の生成比は少なくなるため、とくにCFC類の含有
量の少ないHFC−125を必要とする場合に有効であ
るが、過剰にフッ化水素を用いることは、経済性の観点
から望ましくない。
【0017】本発明において、HFC−134aと塩素
との比率は通常、塩素がHFC−134aに対し3から
30容量%の程度の範囲から選ばれる。塩素の比率が少
ないほどHCFC−124、HFC−125の選択率が
増加するが、未反応物を循環させる場合は、反応効率が
向上するが、その循環量をコントロールするのがよい。
【0018】反応の圧力に関しては本発明は限定される
ものではなく、通常、反応混合物からのHFC−125
の分離工程を常圧以上で行なう場合、それに伴って反応
を加圧下で行なわせる。
【0019】本発明においては、反応混合物から目的生
成物であるHFC−125又はHCFC−124を分離
し、必要に応じてHCFC−123などの副生物も分離
し、さらに塩化水素を除去してから、未反応物を主体と
する残分を循環させることができる。HFC−125の
みを目的生成物とする場合には、HCFC−124及び
HCFC−123をさらにフッ素化することによって、
目的生成物のHFC−125を得ることができる。
【0020】いづれにせよ、分離工程には、蒸留塔、膜
分離、分離槽など既存の分離技術を適用することができ
る。
【0021】循環させる場合の典型的な循環組成を示す
と、それはフッ化水素、塩素、HFC−134a及び/
又はHCFC−133aとなり、HCFC−124、H
CFC−124a、HCFC−123、HCFC−12
3aを別の反応器でフッ素化し、HFC−125とす
る。さらに副生するHCFC−133aについては、循
環前に別の反応器でフッ素化し、HFC−134aにし
たのち循環させることも可能である。
【0022】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。
【0023】実施例1〜5 まず、触媒の調製を次の手順で行なった。硝酸クロムの
5.7%水溶液765gに10%のアンモニア水114
gを加え、得られた沈澱を濾過洗浄後、空気中にて12
0℃で12時間乾燥し、水酸化クロムを得た。このもの
を直径3.0mm、高さ3.0mmのペレットに成形
し、さらに窒素気流中にて400℃で2時間焼成し、酸
化クロムを得た。
【0024】次に、こうして得た酸化クロムを内径15
mmのハステロイC製の反応管に充填し、フッ化水素を
通じて350℃で約5時間フッ素化した。
【0025】次に、下記の表1に示す如く、この反応管
に所定量のHFC−134a、フッ化水素及び塩素を所
定の温度で流通させ、反応ガスを水洗したのち、ガスク
ロマトグラフィ(カラム充填剤フルオロコール)で反応
ガスを分析した。反応条件を下記の表1に示すととも
に、反応生成物の選択率及び収率を下記の表2に示す。
なお、ここに言う選択率について以下に詳述する。この
塩素フッ素化反応の特徴は、HFC−125かあるいは
HCFC−124、HCFC−124a、HCFC−1
23、HCFC−123aなど、HFC−125そのも
のか、あるいはフッ素化によってHFC−125になり
得る化合物(HCFC−124、HCFC−124a、
HCFC−123、HCFC−123aなどはいづれも
フッ素化によってHFC−125となる。)の生成比
が、CFC−113、CFC−113a、CFC−11
4、CFC−114a、CFC−115等の生成比に比
較して大きくなる点にある。以下の実施例では、HFC
−125自体の選択率は生成物中にHCFC−133a
が含まれてしまうため、大きくはないが、このHCFC
−133aはフッ素化によりHCFC−134aに戻す
ことが可能である。
【0026】したがって、選択率として大きな問題とな
るのは、HFC−125、HCFC−124、HCFC
−124a、HCFC−123、HCFC−123aよ
りなる群(12Xとする。)の生成する選択率が高いか
低いか、CFC−113、CFC−113a、CFC−
114、CFC−114a、CFC−115よりなる群
(11Xとする。)の選択率が高いか低いか、と言うこ
とである。
【0027】本発明では、12X/(12X+11X)
%を高くすることが、1つの重要な目標である。それ
は、フッ素化を続けると12Xは上記のごとくHFC−
125に転化するのに対し、11Xはオゾン層損傷物質
として知られるCFC−115に転化し、反応後、この
両者を分離することが技術的にあるいはコスト的に著し
く困難である、と言う現実的な問題がひかえているから
である。
【0028】
【0029】 *組成はガスクロマトグラフィー(フルオロコール)で分析時の面積比(%) (以下、同様)
【0030】 上記において、HCFC−133a:2−クロロ−1,
1,1−トリフルオロロエタン、HFC−134a:
1,1,1,2−テトラフルオロエタン、HFC−12
5:1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン、HC
FC−124:2−クロロ−1,1,1,2−テトラフ
ルオロエタン、HCFC−124a:1−クロロ−1,
1,2,2−テトラフルオロエタン、HCFC−12
3:2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタ
ン、HCFC−123a:1,2−ジクロロ−1,1,
2−トリクロロエタン、CFC−115:2−クロロ−
1,1,1,3,3−ペンタフルオロエタン、CFC−
114:1,2−ジクロロ−1,1,2,2−テトラフ
ルオロエタン、CFC−114a:2,2−ジクロロ−
1,1,1,2−テトラフルオロエタン、CFC−11
3:1,2,2−トリクロロ−1,1,2−トリフルオ
ロエタン。
【0031】実施例6 実施例4のHFC−134aに代えて、HFC−134
aとHCFC−133aの混合物(HFC−134a:
HCFC−133a=90:10)に変えた他は実施例
4と同じ条件で反応を行った。上記と同様にして求めた
反応生成物の選択率及び収率を下記の表3に示す。
【0032】実施例7 まず、酸化クロムをγ−アルミナに代えて実施例1と同
じ条件で触媒(酸化フッ化アルミニウム)を調製した。
【0033】次にこの触媒をHFC−134aのフッ素
化反応に用いた。その反応条件を下記表4に示すととも
に反応生成物の選択率及び収率を下記の表5に示す。
【0034】比較例1 実施例2のHFC−134aの代わりにHCFC−13
3aを用い、これ以外は実施例2と同じ条件で反応を行
った。前記と同様にして求めた反応生成物の選択率及び
収率を下記の表6に示す。
【0035】以上に示した結果から、本発明に基づい
て、出発原料としてHFC−134aを選択し、それと
塩素とフッ化水素とを反応させることにより、CFC類
の生成を最小限に抑えながら、HCFC−124ととも
に有用なHFC−125を収率よく製造することができ
ることが明らかである。
【0036】
【発明の作用効果】本発明の製造方法によれば、出発原
料としてHFC−134aを選択し、それと塩素とフッ
化水素とを反応させるので、CFC類の生成を最小限に
抑えながら、HCFC−124とともに有用なHFC−
125を収率よく製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC30 BA09 BA14 BA37 BC10 BC31 BC52 BD33 BE01 BE53 EA02 4H039 CA51 CD10

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1,1,1,2−テトラフルオロエタン
    と塩素とフッ化水素とを反応させて、主な反応生成物と
    して1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンを得る
    ことを特徴とする、1,1,1,2,2−ペンタフルオ
    ロエタン又は2−クロロ−1,1,1,2−テトラフル
    オロエタンの製造方法。
  2. 【請求項2】 触媒の存在下に反応を行なう、請求項1
    に記載の1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン又
    は2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記触媒として酸化フッ化クロムを用い
    る、請求項2に記載の1,1,1,2,2−ペンタフル
    オロエタン又は2−クロロ−1,1,1,2−テトラフ
    ルオロエタンの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記触媒として酸化フッ化アルミニウム
    を用いる、請求項2に記載の1,1,1,2,2−ペン
    タフルオロエタン又は2−クロロ−1,1,1,2−テ
    トラフルオロエタンの製造方法。
  5. 【請求項5】 2−クロロ−1,1,1,2−テトラフ
    ルオロエタンも含む前記反応生成物を得る、請求項1又
    は2に記載の1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタ
    ン又は2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエ
    タンの製造方法。
  6. 【請求項6】 前記反応の温度を250℃〜350℃と
    し、前記フッ化水素と前記1,1,1,2−テトラフル
    オロエタンとの比をモル比で0.1:1〜20:1と
    し、前記1,1,1,2−テトラフルオロエタンに対す
    る前記塩素の比を3〜30容量%とする、請求項1又は
    2に記載の1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン
    又は2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタ
    ンの製造方法。
  7. 【請求項7】 反応混合物から、1,1,1,2−テト
    ラフルオロエタンを分離し、前記反応に循環させる、請
    求項1又は2に記載の1,1,1,2,2−ペンタフル
    オロエタン又は2−クロロ−1,1,1,2−テトラフ
    ルオロエタンの製造方法。
  8. 【請求項8】 1,1,1,2−テトラフルオロエタン
    の代わりに、1,1,1,2−テトラフルオロエタンと
    2−クロロ−1,1,1,−トリフルオロエタンとを反
    応に供する、請求項1又は2に記載の1,1,1,2,
    2−ペンタフルオロエタン又は2−クロロ−1,1,
    1,2−テトラフルオロエタンの製造方法。
  9. 【請求項9】 前記2−クロロ−1,1,1,−トリフ
    ルオロエタンに対する前記1,1,1,2−テトラフル
    オロエタンの比率を80容量%以上とする、請求項8に
    記載の1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン又は
    2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタンの
    製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003528723A (ja) * 2000-03-31 2003-09-30 カウンシル・オブ・サイエンティフィック・アンド・インダストリアル・リサーチ 1,1,1,2−テトラフルオロエタンの調製のためのプロセス

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JP2003528723A (ja) * 2000-03-31 2003-09-30 カウンシル・オブ・サイエンティフィック・アンド・インダストリアル・リサーチ 1,1,1,2−テトラフルオロエタンの調製のためのプロセス

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