JP2007084481A - Preparation method of pentafluoroethane - Google Patents

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雅聡 能勢
Kazuhiro Takahashi
一博 高橋
Toshikazu Yoshimura
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel preparation method of pentafluoroethane. <P>SOLUTION: In reaction process (a), a reaction product containing pentafluoroethane (HFC-125) is prepared by reacting 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane (HCFC-123) with HF in a gas phase in the presence of a catalyst by using a reaction material which contains 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane and practically does not contain 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-chloro-2-butene and 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-fluoro-2-butene. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はペンタフルオロエタン(以下、HFC−125とも言う)の製造方法に関し、より詳細には1,1,1−トリフルオロ−2,2−ジクロロエタン(以下、HCFC−123とも言う)からHFC−125を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing pentafluoroethane (hereinafter also referred to as HFC-125), and more specifically from 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane (hereinafter also referred to as HCFC-123) to HFC- It relates to a method of manufacturing 125.

HFC−125は塩素を含まない代替フロン化合物として有用であり、例えば冷媒、混合冷媒(R−410A、R−407C、R−404A)、発泡剤および噴射剤などに使用されている。   HFC-125 is useful as an alternative chlorofluorocarbon compound containing no chlorine, and is used, for example, in refrigerants, mixed refrigerants (R-410A, R-407C, R-404A), blowing agents, propellants, and the like.

HFC−125はHCFC−123をHFと反応させることにより製造され得る。そのような反応を含むHFC−125の製造方法として、トリクロロエチレン(以下、TrCEとも言う)を出発物質とし、1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン(以下、HCFC−133aとも言う)およびHCFC−123を順に経てHFC−125を得る3段階の反応工程により構成される製造方法が挙げられる。   HFC-125 can be produced by reacting HCFC-123 with HF. As a method for producing HFC-125 including such a reaction, trichloroethylene (hereinafter also referred to as TrCE) is used as a starting material, 1,1,1-trifluoro-2-chloroethane (hereinafter also referred to as HCFC-133a) and HCFC. The manufacturing method comprised by the three-step reaction process which passes through -123 in order and obtains HFC-125 is mentioned.

上記のようなHFC−125の製造方法において、HCFC−133aからHCFC−123を得る反応工程は、HFおよび触媒の存在下、150〜320℃の温度にてHCFC−133aを塩素と接触させることにより実施され、副生成物として1,1,1−トリフルオロ−2,2,2−トリクロロエタン(以下、CFC−113aとも言う)を生じることが知られている(特許文献1を参照のこと)。   In the method for producing HFC-125 as described above, the reaction step of obtaining HCFC-123 from HCFC-133a is performed by contacting HCFC-133a with chlorine at a temperature of 150 to 320 ° C. in the presence of HF and a catalyst. It is known to produce 1,1,1-trifluoro-2,2,2-trichloroethane (hereinafter also referred to as CFC-113a) as a by-product (see Patent Document 1).

また、HFC−125の製造方法に関するものではないが、HCFC−133aからHCFC−123を得る反応については別のいくつかの方法も知られている。
例えば1つの方法では、触媒の存在下または不存在下およびHFの不存在下、通常は250〜500℃の温度にてHCFC−133aを塩素と接触させている(特許文献2を参照のこと)。
例えばもう1つの方法では、触媒およびHFの不存在下、350〜450℃の温度にてHCFC−133aを塩素と接触させている(特許文献3を参照のこと)。
尚、光塩素化によりHCFC−133aからHCFC−123を得る反応も知られているが、このような反応はHCFC−133aの転化率およびHCFC−123の選択率が低いため好ましくない。
Although not related to a method for producing HFC-125, several other methods are known for the reaction of obtaining HCFC-123 from HCFC-133a.
For example, in one method, HCFC-133a is contacted with chlorine in the presence or absence of a catalyst and in the absence of HF, usually at a temperature of 250 to 500 ° C. (see Patent Document 2). .
For example, in another method, HCFC-133a is brought into contact with chlorine at a temperature of 350 to 450 ° C. in the absence of a catalyst and HF (see Patent Document 3).
A reaction for obtaining HCFC-123 from HCFC-133a by photochlorination is also known, but such a reaction is not preferable because the conversion rate of HCFC-133a and the selectivity of HCFC-123 are low.

特開2001−240566号公報JP 2001-240566 A 特開平1−290638号公報JP-A-1-290638 特開平3−24026号公報JP-A-3-24026 特開平11−171806号公報JP-A-11-171806

従来既知のHCFC−133aからHCFC−123を得る反応(特許文献1〜3を参照のこと)では、副成物としてCFC−113aの他、1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−クロロ−2−ブテン(以下、HCFC−1326とも言う)もまた生じ得ることを本発明者らは見出した。   In the conventionally known reaction for obtaining HCFC-123 from HCFC-133a (refer to Patent Documents 1 to 3), 1,1,1,4,4,4-hexafluoro in addition to CFC-113a as a by-product We have found that 2-chloro-2-butene (hereinafter also referred to as HCFC-1326) can also be produced.

従来既知の上記反応は以下の(1)〜(3)のいずれかを目的とし、またはこれに対処したものであると言える:
(1)HCFC−133aの転化率向上、
(2)副成物であるCFC−113aと比較したHCFC−123の選択率の向上、および
(3)穏和で簡便な反応条件。
しかしながら、従来、HCFC−133aからHCFC−123を得る反応においてHCFC−1326が副生成物として生じることは認識されておらず、ましてや、HFC−125の製造にあたってHCFC−1326副生成物の存在が考慮されることは全くなかった。
It can be said that the above-mentioned reaction conventionally known aims at or copes with any of the following (1) to (3):
(1) HCFC-133a conversion rate improvement,
(2) Improved selectivity of HCFC-123 compared to CFC-113a, which is a byproduct, and (3) mild and simple reaction conditions.
However, conventionally, it has not been recognized that HCFC-1326 is produced as a by-product in the reaction of obtaining HCFC-123 from HCFC-133a, and moreover, the presence of HCFC-1326 by-product is considered in the production of HFC-125. It was never done.

これに対して本発明者らは、HCFC−1326副生成物がHFC−125の製造に及ぼす影響について検討した。その結果、HCFC−1326(沸点:30〜32℃)はHCFC−123(沸点:27.1℃)と沸点が近いため、蒸留により分離除去することが困難であること、およびHCFC−123からHFC−125を得る触媒反応系にHCFC−1326が導入されると、HCFC−1326およびこれに由来して生じ得る1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−フルオロ−2−ブテン(以下、HFC−1327とも言う)のために反応効率(またはHFC−125の生成に対する触媒活性)が著しく低下することを見出した。これらは本発明者らが独自に得た知見であり、このような知見に基づいて鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。   In contrast, the present inventors examined the influence of the HCFC-1326 by-product on the production of HFC-125. As a result, HCFC-1326 (boiling point: 30 to 32 ° C.) has a boiling point close to that of HCFC-123 (boiling point: 27.1 ° C.), so that it is difficult to separate and remove by distillation, and HCFC-123 to HFC HCFC-1326 and 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-fluoro-2-butene that may be derived from HCFC-1326 It has been found that the reaction efficiency (or catalytic activity for the production of HFC-125) is significantly reduced due to (hereinafter also referred to as HFC-1327). These are findings obtained independently by the present inventors. As a result of intensive studies based on such findings, the present invention has been completed.

本発明の1つの要旨によれば、ペンタフルオロエタンの製造方法であって、
(a)1,1,1−トリフルオロ−2,2−ジクロロエタン(HCFC−123)を含み、かつ1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−クロロ−2−ブテン(HCFC−1326)および1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−フルオロ−2−ブテン(HFC−1327)を実質的に含まない反応原料(以下、HCFC−123含有反応原料とも言う)を用いて、触媒の存在下、1,1,1−トリフルオロ−2,2−ジクロロエタン(HCFC−123)をHFと気相で反応させてペンタフルオロエタン(HFC−125)を含む反応生成物を得る反応工程
を含む製造方法が提供される。
According to one aspect of the present invention, there is provided a process for producing pentafluoroethane,
(A) 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane (HCFC-123) and 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-chloro-2-butene (HCFC) -1326) and 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-fluoro-2-butene (HFC-1327) (hereinafter also referred to as HCFC-123-containing reaction raw material). ), 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane (HCFC-123) is reacted with HF in the gas phase in the presence of a catalyst to produce a reaction containing pentafluoroethane (HFC-125) A production method including a reaction step for obtaining a product is provided.

従来、HFC−125を製造するために使用され得るHCFC−123含有反応原料はHCFC−1326も含有していた。HCFC−123からHFC−125を得る触媒反応工程にこのようなHCFC−123含有反応原料を用いると、HCFC−1326およびこれに由来して生じ得るHFC−1327により触媒活性が低下し、このため触媒を頻繁に交換または再生することが必要となる。あるいは、触媒活性の低下を補填するために反応条件をより過酷な条件に変更し、具体的には反応温度を徐々に上昇させる必要があるが、高温状態での触媒の安定性、反応器材質の耐熱性、および反応系に存在するHFおよびHClに対する高温状態での反応器材質の耐腐食性などを考慮すれば、反応温度を上昇させることには限界がある。またあるいは、HCFC−123含有反応原料から予めHCFC−1326を分離除去することも考えられ得るが、このような分離は常套的な蒸留操作では困難であり、製造プロセスが複雑化し、および製造コストの増加を招くこととなる。   Traditionally, HCFC-123 containing reaction feedstock that can be used to produce HFC-125 also contained HCFC-1326. When such a reaction raw material containing HCFC-123 is used in the catalytic reaction step for obtaining HFC-125 from HCFC-123, the catalytic activity is reduced by HCFC-1326 and HFC-1327 that may be derived therefrom. Need to be replaced or regenerated frequently. Alternatively, it is necessary to change the reaction conditions to more severe conditions in order to compensate for the decrease in catalyst activity, and specifically, it is necessary to gradually increase the reaction temperature. Considering the heat resistance of the reactor and the corrosion resistance of the reactor material at high temperatures against HF and HCl present in the reaction system, there is a limit to raising the reaction temperature. Alternatively, it may be considered that HCFC-1326 is separated and removed in advance from the reaction raw material containing HCFC-123, but such separation is difficult by a conventional distillation operation, the production process is complicated, and the production cost is reduced. It will increase.

これに対して、本発明の上記製造方法によれば、HCFC−1326およびHFC−1327を実質的に含まないHCFC−123含有反応原料を用いているので、HCFC−1326およびHFC−1327に起因する触媒被毒を著しく軽減し、望ましくは無くすことができる。これにより、比較的長期間に亘って触媒活性を高く維持でき、よってHCFC−123の転化率を高く維持できて、最終目的生成物であるHFC−125を効率的に製造することが可能となる。   On the other hand, according to the production method of the present invention, since the HCFC-123-containing reaction raw material substantially not containing HCFC-1326 and HFC-1327 is used, it is caused by HCFC-1326 and HFC-1327. Catalyst poisoning can be significantly reduced and desirably eliminated. As a result, the catalytic activity can be maintained high for a relatively long period of time, and thus the conversion rate of HCFC-123 can be maintained high, and the final target product HFC-125 can be efficiently produced. .

反応工程(a)に用いる反応原料中の1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−クロロ−2−ブテン(HCFC−1326)および1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−フルオロ−2−ブテン(HFC−1327)(本明細書においてこれらを総称して単にオレフィンとも言う)の総濃度は触媒被毒が問題とならない程度に十分に低ければよく、例えば100molppm未満であり、好ましくは約40molppm以下である(当然ながら下限値はいずれも0molppmである)。尚、オレフィン濃度はガスクロマトフ分析により求めることができる(尚、分析試料は気相であるのでモル基準の割合(molppm)は体積基準の割合(volppm)と同じである)。   1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-chloro-2-butene (HCFC-1326) and 1,1,1,4,4,4 in the reaction raw material used in the reaction step (a) The total concentration of hexafluoro-2-fluoro-2-butene (HFC-1327) (collectively referred to herein simply as olefins) should be sufficiently low that catalyst poisoning is not a problem, For example, it is less than 100 molppm, preferably about 40 molppm or less (of course, the lower limit is 0 molppm for all). The olefin concentration can be determined by gas chromatographic analysis (the analysis sample is in the gas phase, so the molar basis ratio (molppm) is the same as the volume basis ratio (volppm)).

反応工程(a)にてHCFC−1326およびHFC−1327は触媒上で平衡状態にあり、これらはその他の物質に変換されない。従って、上記のオレフィン濃度は反応工程(a)の実施の前後に亘ってほぼ同じであり、反応原料中におけるオレフィン濃度は、反応系の有機物中のオレフィン濃度とみなし得る。「反応系」は、反応が進行する反応混合物であって、反応原料および生成物(目的生成物、中間体および副生成物)を含むものを意味し、具体的には当該反応を実施するための反応器内のガス混合物である。尚、HCFC−1326は上述のようにHCFC−123を得る反応工程にて生じ得、HFC−1327はHCFC−123からHFC−125を得る反応工程にてHCFC−1326が触媒と接触することにより生じ得るものであるが、本発明はこれに限定されない。   In the reaction step (a), HCFC-1326 and HFC-1327 are in an equilibrium state on the catalyst, and they are not converted into other substances. Therefore, the olefin concentration is substantially the same before and after the reaction step (a), and the olefin concentration in the reaction raw material can be regarded as the olefin concentration in the organic matter of the reaction system. The “reaction system” means a reaction mixture in which the reaction proceeds and includes a reaction raw material and a product (target product, intermediate and by-product), and specifically for carrying out the reaction. Gas mixture in the reactor. As described above, HCFC-1326 can be generated in the reaction step for obtaining HCFC-123, and HFC-1327 is generated in the reaction step for obtaining HFC-125 from HCFC-123 by contacting HCFC-1326 with the catalyst. However, the present invention is not limited to this.

本発明者らの研究によれば、反応原料ひいては反応系中に存在するオレフィン濃度と触媒被毒の程度との間に定量的な関係はみられず、オレフィン濃度が100molppm以上の範囲で存在すると触媒被毒が起こり、触媒活性が低下することが確認されている。   According to the study by the present inventors, there is no quantitative relationship between the concentration of the olefins present in the reaction raw material and thus the reaction system and the degree of catalyst poisoning, and the olefin concentration is present in the range of 100 molppm or more. It has been confirmed that catalyst poisoning occurs and the catalytic activity decreases.

1つの態様において本発明の製造方法は反応工程(a)の前に、
(b)触媒およびHFの不存在下、200〜420℃の温度にて1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン(HCFC−133a)をClと気相で反応させて1,1,1−トリフルオロ−2,2−ジクロロエタン(HCFC−123)を含む予備反応生成物を得る反応工程
を更に含む。
このように、触媒およびHFの不存在および200〜420℃の温度条件を適用することによって、HCFC−1326の生成を効果的に低減することができ、オレフィンを実質的に含まない予備反応生成物が得られ、この予備反応生成物から上記反応原料を得ることができる。反応工程(b)の圧力は特に限定されないが、例えば第1反応工程(a)については約0.3〜0.7MPa、代表的には約0.6MPaおよびその近傍の圧力であり得る。
In one embodiment, the production method of the present invention is performed before the reaction step (a).
(B) 1,1,1-trifluoro-2-chloroethane (HCFC-133a) is reacted with Cl 2 in the gas phase in the absence of a catalyst and HF at a temperature of 200 to 420 ° C. The method further includes a reaction step of obtaining a preliminary reaction product containing 1-trifluoro-2,2-dichloroethane (HCFC-123).
Thus, by applying the absence of catalyst and HF and temperature conditions of 200-420 ° C., the production of HCFC-1326 can be effectively reduced and the pre-reaction product substantially free of olefins. From the preliminary reaction product, the reaction raw material can be obtained. The pressure in the reaction step (b) is not particularly limited. For example, the pressure in the first reaction step (a) may be about 0.3 to 0.7 MPa, typically about 0.6 MPa and the pressure in the vicinity thereof.

反応工程(b)にて得られた予備反応生成物から反応工程(a)の反応原料を得るには、例えば、反応工程(a)および(b)の間に、
(p)反応工程(b)にて得られた予備反応生成物を蒸留操作に付して、1,1,1−トリフルオロ−2,2−ジクロロエタンを含む第1フラクションを分離する蒸留工程
を実施し、これにより得られた第1フラクションを反応工程(a)の反応原料に用いる。
In order to obtain the reaction raw material of the reaction step (a) from the preliminary reaction product obtained in the reaction step (b), for example, between the reaction steps (a) and (b),
(P) A distillation step of subjecting the preliminary reaction product obtained in the reaction step (b) to a distillation operation to separate a first fraction containing 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane. The first fraction thus obtained is used as a reaction raw material in the reaction step (a).

この蒸留工程(p)は、蒸留操作により1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタン(HCFC−133a)を含む第2フラクションを分離することを含み、得られた第2フラクションを反応工程(b)に戻してよい。これにより、未反応のHCFC−133aを反応工程(b)にリサイクルして再使用することができる。   This distillation step (p) includes separating a second fraction containing 1,1,1-trifluoro-2-chloroethane (HCFC-133a) by a distillation operation, and the obtained second fraction is subjected to a reaction step ( You may return to b). Thereby, the unreacted HCFC-133a can be recycled and reused in the reaction step (b).

また、蒸留工程(p)において、または追加の操作によって、反応により生成するHClおよび場合により存在する未反応のClを分離してよい。 Also, HCl produced by the reaction and optionally unreacted Cl 2 may be separated in the distillation step (p) or by an additional operation.

以上のようにして、反応工程(a)に用いるHCFC−123含有反応原料を得てよい。   As described above, an HCFC-123-containing reaction raw material used in the reaction step (a) may be obtained.

上記反応工程(a)は、例えば約250〜400℃の温度にて実施することができる。反応工程(a)の圧力は特に限定されないが、例えば約0.1〜1MPa、代表的には約0.3MPaおよびその近傍の圧力であり得る。反応工程(a)の圧力は、実施する場合には上記反応工程(b)の圧力と同等であっても、互いに異なっていてもよい。
また、反応工程(a)はクロムを含む触媒を用いて実施することができる。
The said reaction process (a) can be implemented at the temperature of about 250-400 degreeC, for example. The pressure in the reaction step (a) is not particularly limited, and may be, for example, about 0.1 to 1 MPa, typically about 0.3 MPa and a pressure in the vicinity thereof. The pressure in the reaction step (a) may be equal to or different from the pressure in the reaction step (b) when carried out.
Moreover, reaction process (a) can be implemented using the catalyst containing chromium.

1つの態様において本発明の製造方法は反応工程(a)の後に、
(q)反応工程(a)にて得られた反応生成物を蒸留操作に付して、ペンタフルオロエタン(HFC−125)を含む第3フラクションを分離する蒸留工程
を更に含む。これにより、最終目的物質であるHFC−125を蒸留操作により得ることができる。
In one embodiment, the production method of the present invention comprises, after the reaction step (a),
(Q) The method further includes a distillation step of subjecting the reaction product obtained in the reaction step (a) to a distillation operation to separate a third fraction containing pentafluoroethane (HFC-125). Thereby, HFC-125 which is a final target substance can be obtained by distillation operation.

この蒸留工程(q)は、蒸留操作により1,1,1−トリフルオロ−2,2−ジクロロエタン(HCFC−123)を含む第4フラクションを分離することを含み、得られた第4フラクションを反応工程(a)に戻してよい。これにより、未反応のHCFC−123を反応工程(b)にリサイクルして再使用することができる。   This distillation step (q) includes separating a fourth fraction containing 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane (HCFC-123) by a distillation operation, and reacting the obtained fourth fraction. You may return to a process (a). Thereby, unreacted HCFC-123 can be recycled to the reaction step (b) and reused.

また、蒸留工程(q)は、蒸留操作により1,1,1,2−テトラフルオロ−2−クロロエタン(以下、HCFC−124とも言う)を含む第5フラクションを分離することを含み、得られた第5フラクションを、1,1,1,2−テトラフルオロ−2−クロロエタンを触媒の存在下、HFと気相で反応させてペンタフルオロエタンを生成させるために反応工程(a)に戻してよい。これにより、副成物であるHCFC−124を反応工程(a)にてHFC−125を得るためのHCFC−123とは別の原料として有効に使用することができる。   The distillation step (q) was obtained by separating a fifth fraction containing 1,1,1,2-tetrafluoro-2-chloroethane (hereinafter also referred to as HCFC-124) by distillation operation. The fifth fraction may be returned to reaction step (a) to react 1,1,1,2-tetrafluoro-2-chloroethane with HF in the gas phase in the presence of a catalyst to produce pentafluoroethane. . Thereby, HCFC-124 which is a by-product can be effectively used as a raw material different from HCFC-123 for obtaining HFC-125 in the reaction step (a).

また、蒸留工程(q)において、または追加の操作によって、反応により生成するHClおよび場合により存在する未反応のHFを分離してよい。   In addition, in the distillation step (q) or by an additional operation, HCl produced by the reaction and optionally unreacted HF may be separated.

以上のような本発明の製造方法は連続的に実施する場合に好ましく適用され、とりわけ、HCFC−123を含む第4フラクションおよびHCFC−124を含む第5フラクションの少なくとも一方を反応工程(a)に戻す場合に特に効果を奏する。HCFC−123(沸点:27.1℃)とHCFC−1326(沸点:30〜32℃)とを分離することおよびHCFC−124(沸点:−12℃)とHFC−1327(沸点:−13〜−14℃)とを分離することは困難であるので、従来のようにHCFC−1326を含む反応原料を用いる場合において、HCFC−123を含むフラクションを反応系に戻す場合にはHCFC−1326も一緒に戻され、また、HCFC−124を含むフラクションを反応系に戻す場合にはHFC−1327も一緒に戻されることとなって、HCFC−1326/HCFC−1327が反応系に蓄積され、オレフィンによる触媒被毒の問題が顕著となり得る。これに対して本発明の上記製造方法によれば、オレフィンを実質的に含まないHCFC−123含有反応原料を用いているので、第4および/または第5フラクションを反応工程(a)に戻しても、この反応系へのオレフィンの蓄積を長期に亘って問題とならない程度に十分に低く維持することが可能であり、好ましくは反応系におけるオレフィン濃度を100molppm未満に維持できる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、本発明の上記製造方法をバッチ式で実施してもよい。   The production method of the present invention as described above is preferably applied when continuously carried out, and in particular, at least one of the fourth fraction containing HCFC-123 and the fifth fraction containing HCFC-124 is used in the reaction step (a). This is especially effective when returning. Separating HCFC-123 (boiling point: 27.1 ° C.) and HCFC-1326 (boiling point: 30 to 32 ° C.) and HCFC-124 (boiling point: −12 ° C.) and HFC-1327 (boiling point: −13 to − 14 ° C.), it is difficult to separate the HCFC-1326 in the case of using the reaction raw material containing HCFC-1326 as in the prior art and returning the fraction containing HCFC-123 to the reaction system. In addition, when the fraction containing HCFC-124 is returned to the reaction system, HFC-1327 is also returned together, and HCFC-1326 / HCFC-1327 is accumulated in the reaction system, and the catalyst coverage by olefins is increased. Poison problems can be significant. On the other hand, according to the production method of the present invention, since the reaction raw material containing HCFC-123 substantially free of olefin is used, the fourth and / or fifth fractions are returned to the reaction step (a). However, olefin accumulation in the reaction system can be kept sufficiently low so as not to cause a problem over a long period of time, and preferably the olefin concentration in the reaction system can be maintained at less than 100 molppm. However, this invention is not limited to this, You may implement the said manufacturing method of this invention by a batch type.

本発明の製造方法によれば、触媒の存在下、1,1,1−トリフルオロ−2,2−ジクロロエタン(HCFC−123)からペンタフルオロエタン(HFC−125)を得る反応工程(a)にて、オレフィン(HCFC−1326およびHFC−1327)を実質的に含まないHCFC−123含有反応原料を用いているので、オレフィンに起因する触媒被毒を著しく軽減でき、比較的長期間に亘って触媒活性を高く維持できるので、ペンタフルオロエタンを効率的に製造することが可能となる。   According to the production method of the present invention, in the reaction step (a) for obtaining pentafluoroethane (HFC-125) from 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane (HCFC-123) in the presence of a catalyst. Thus, since the HCFC-123-containing reaction raw material substantially free of olefins (HCFC-1326 and HFC-1327) is used, catalyst poisoning due to olefins can be remarkably reduced, and the catalyst can be used for a relatively long period of time. Since the activity can be maintained high, pentafluoroethane can be efficiently produced.

また、本発明の製造方法によれば、比較的長期間に亘って触媒活性を高く維持できるので、触媒の交換または再生頻度を低くすることができ、オレフィンによる触媒活性の低下を補填するために反応条件をより過酷な条件に変更すること、またはオレフィンを除去するための複雑な工程を追加することを要しないという利点がある。   In addition, according to the production method of the present invention, the catalyst activity can be maintained high for a relatively long period of time, so that the replacement or regeneration frequency of the catalyst can be reduced, and the decrease in the catalyst activity due to the olefin is compensated. There is an advantage that it is not necessary to change the reaction conditions to harsher conditions or to add a complicated process for removing the olefin.

本発明の1つの実施形態について図面を参照しながら以下に詳述する。尚、本明細書を通じてフラクションについて説明する場合、「(1つまたはそれ以上の成分)を含んで成る」との語句は、そのような成分から実質的に成り、またはそのような成分を主成分とし、更にその他の成分を少量含み得ることを意味するものとする。   One embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that in the description of the fraction throughout this specification, the phrase “comprising (one or more components)” consists essentially of such components, or consists essentially of such components. Furthermore, it shall mean that other components may be contained in a small amount.

1.第1反応工程(反応工程(b)に対応する)
まず、図1に示すように、HCFC−133aおよびClを第1反応器1に供給する。HCFC−133aは、例えばトリクロロエチレン(TrCE)を適当な条件でHFと反応させ、これをフッ素化することにより得ることができる(但し、第1反応器1へ供給する際にHFを同伴しないように、未反応のHFは予め除去しておく)。しかし本発明はこれに限定されず、その他の方法によりHCFC−133aを準備してよい。
1. First reaction step (corresponding to reaction step (b))
First, as shown in FIG. 1, HCFC-133a and Cl 2 are supplied to the first reactor 1. HCFC-133a can be obtained by, for example, reacting trichlorethylene (TrCE) with HF under appropriate conditions and fluorinating the HFFC (provided that HF is not entrained when fed to the first reactor 1). Unreacted HF is removed in advance). However, the present invention is not limited to this, and HCFC-133a may be prepared by other methods.

第1反応器1において、HCFC−133aおよびClを触媒およびHFの不存在下、約200〜420℃、好ましくは約350〜420℃、より好ましくは約350〜400℃の温度にて気相で反応させる。この結果、以下の式(I)の反応が起こってHCFC−123を生じる。

Figure 2007084481
またこのとき一般に副反応も起こってCFC−113aおよびHCFC−1326を生じ得る。但し、上記反応条件では、HCFC−1326の生成量は無視可能な程度に極めて少量である。 In the first reactor 1 HCFC-133a and Cl 2 are vapor phased in the absence of catalyst and HF at a temperature of about 200-420 ° C., preferably about 350-420 ° C., more preferably about 350-400 ° C. React with. As a result, the following reaction of formula (I) occurs to produce HCFC-123.
Figure 2007084481
At this time, side reactions generally also occur to yield CFC-113a and HCFC-1326. However, under the above reaction conditions, the amount of HCFC-1326 produced is extremely small enough to be ignored.

これにより、HCFC−123、HCFC−133a、CFC−113a、HCFC−1326、HClおよびClを含む予備反応生成物(ガス混合物)が得られる。 Thereby, a preliminary reaction product (gas mixture) containing HCFC-123, HCFC-133a, CFC-113a, HCFC-1326, HCl and Cl 2 is obtained.

2.第1蒸留工程(蒸留工程(p)に対応する)
以上により得られた予備反応生成物を蒸留操作に付して、HCFC−123を含んで成る第1フラクションを得る。
2. First distillation step (corresponding to distillation step (p))
The preliminary reaction product obtained as described above is subjected to a distillation operation to obtain a first fraction comprising HCFC-123.

より詳細には、まず、予備反応生成物を第1反応器1から分留塔3に供給して、高揮発性成分フラクションと、低揮発性成分フラクションとに分離する。高揮発性成分フラクションはHClおよび未反応のClを含んで成り、分留塔3の塔頂側から取り出されて除去される。他方、分留塔3から缶出液として取り出される低揮発性成分フラクションは精留塔5へ供給し、低沸点成分であるHCFC−133aを含んで成る第2フラクションと、高沸点成分フラクションとに分離する。精留塔5の塔頂側から取り出される第2フラクションは、HCFC−133aをリサイクルするために第1反応器1へ戻す。他方、精留塔5の缶出液として取り出される高沸点成分フラクションは精留塔7へ供給する。そして、精留塔7の塔頂側から低沸点成分であるHCFC−123を含んで成る第1フラクションが取り出され、他方、缶出液として高沸点成分であるCFC−113aを含んで成るフラクションが取り出される。 More specifically, first, the preliminary reaction product is supplied from the first reactor 1 to the fractionation tower 3 and separated into a high volatile component fraction and a low volatile component fraction. The highly volatile fraction comprises HCl and unreacted Cl 2 and is removed from the top of fractionator 3 and removed. On the other hand, the low-volatile component fraction taken out from the fractionation tower 3 as the bottoms is supplied to the rectification tower 5 and is divided into a second fraction comprising HCFC-133a, which is a low-boiling component, and a high-boiling component fraction. To separate. The second fraction taken out from the column top side of the rectifying column 5 is returned to the first reactor 1 in order to recycle the HCFC-133a. On the other hand, the high-boiling component fraction taken out as the bottoms of the rectification column 5 is supplied to the rectification column 7. And the 1st fraction which contains HCFC-123 which is a low boiling point component is taken out from the column top side of the rectification column 7, and the fraction which contains CFC-113a which is a high boiling point component as a bottom liquid. It is taken out.

これにより第1フラクションが得られるが、第1フラクション中にはHCFC−123に加えて、存在する場合にはHCFC−1326が含まれることとなる。第1フラクション中のHCFC−1326の濃度は約100molppm未満、好ましくは約40molppm以下であり、約10molppm以下とすることも可能である。   As a result, the first fraction is obtained. In addition to HCFC-123, the first fraction contains HCFC-1326 if present. The concentration of HCFC-1326 in the first fraction is less than about 100 molppm, preferably about 40 molppm or less, and can be about 10 molppm or less.

3.第2反応工程(反応工程(a)に対応する)
次に、図2に示すように、上記で得られたHCFC−123を含んで成る第1フラクションを反応原料として用い、第1フラクション(反応原料)およびHFを第2反応器11に供給する。第2反応器11には予め触媒を入れられている。この触媒としては、クロムを含むものを用いることができ、例えばクロム、酸化クロム、フッ化クロムおよび酸化フッ化クロムならびにこれらに金属元素(インジウム、ガリウム、コバルト、ニッケル、亜鉛およびアルミニウムなどからなる群より選択される少なくとも1種)が添加されたものなどを包含するクロム系触媒を用いることができる。クロム系触媒には、例えば特許文献4に記載されるような触媒が含まれる。このようなクロム系触媒はそのまま用いてよいが、例えば活性炭およびフッ化アルミニウムなどの担体にクロムを担持させて用いてもよい。
3. Second reaction step (corresponding to reaction step (a))
Next, as shown in FIG. 2, the first fraction containing HCFC-123 obtained above is used as a reaction raw material, and the first fraction (reaction raw material) and HF are supplied to the second reactor 11. A catalyst is put in the second reactor 11 in advance. As this catalyst, one containing chromium can be used, for example, chromium, chromium oxide, chromium fluoride and chromium oxide fluoride, and metal elements (indium, gallium, cobalt, nickel, zinc, aluminum, and the like). It is possible to use chromium-based catalysts including those to which at least one selected from the above is added. Examples of the chromium-based catalyst include a catalyst described in Patent Document 4. Such a chromium-based catalyst may be used as it is, but for example, chromium may be supported on a support such as activated carbon and aluminum fluoride.

第2反応器11において、HCFC−123およびHFを触媒の存在下、約250〜400℃、好ましくは約300〜350℃の温度にて気相で反応させる。この結果、以下の式(II−a)および(II−b)の反応が連続的に起こってHFC−125を生じる。

Figure 2007084481
このとき式(II−a)により生じるHCFC−124の一部はそのまま存在し得る。またこのとき一般に副反応も起こってCFC−115を生じ得る。 In the second reactor 11, HCFC-123 and HF are reacted in the gas phase in the presence of a catalyst at a temperature of about 250 to 400 ° C, preferably about 300 to 350 ° C. As a result, the following reactions of formulas (II-a) and (II-b) occur continuously to yield HFC-125.
Figure 2007084481
At this time, a part of HCFC-124 produced by the formula (II-a) may exist as it is. At this time, a side reaction generally occurs and CFC-115 can be generated.

この第2反応工程により、第1フラクション中に含まれていたHCFC−1326は触媒と接触し、触媒上にてHCFC−1326とHFC−1327とが平衡状態となり、反応混合物中に両者が含まれることとなる。HCFC−1326およびHFC−1327はその他の物質に変換されないので、反応器11内の反応混合物中のオレフィン濃度(HCFC−1326およびHFC−1327を合わせた濃度)は第2反応工程の実施の前後で本質的に同じである。但し、後述するように、連続式で実施する場合、運転時間が長くなるにつれてオレフィン濃度が上昇する点に留意されたい。   By this second reaction step, HCFC-1326 contained in the first fraction comes into contact with the catalyst, and HCFC-1326 and HFC-1327 are equilibrated on the catalyst, and both are contained in the reaction mixture. It will be. Since HCFC-1326 and HFC-1327 are not converted into other substances, the olefin concentration in the reaction mixture in the reactor 11 (concentration of HCFC-1326 and HFC-1327 combined) is before and after the second reaction step. It is essentially the same. However, as will be described later, it should be noted that the olefin concentration increases as the operation time increases when the operation is performed continuously.

これにより、HFC−125、HCFC−124、HCFC−123、CFC−115、HCFC−1326、HFC−1327、HFおよびHClを含む反応生成物(ガス混合物)が得られる。   Thereby, a reaction product (gas mixture) containing HFC-125, HCFC-124, HCFC-123, CFC-115, HCFC-1326, HFC-1327, HF and HCl is obtained.

4.第2蒸留工程(蒸留工程(q)に対応する)
以上により得られた反応生成物を蒸留操作に付して、HFC−125を含んで成る第3フラクションを得る。
4). Second distillation step (corresponding to distillation step (q))
The reaction product obtained above is subjected to a distillation operation to obtain a third fraction comprising HFC-125.

より詳細には、まず、反応生成物を第2反応器11から分留塔13に供給して、高揮発性成分フラクションと、低揮発性成分フラクションとに分離する。分留塔13から缶出液として取り出される低揮発性成分フラクションは未反応のHCFC−123およびHFを含んで成り、更にHCFC−1326を含み得る第4フラクションであり、これはHCFC−123およびHFをリサイクルするために第2反応器11へ戻す。他方、分留塔13の塔頂から取り出される高揮発性成分フラクションは、水洗による脱酸処理15に付してHClを除去し、次いで、適当な吸着剤に通す脱水処理17に付して残留している水分を除去した後、精留塔19へ供給し、低沸点成分フラクションと、高沸点成分フラクションとに分離する。精留塔19から缶出液として取り出される高沸点成分フラクションはHCFC−124を含んで成り、更にHFC−1327を含み得る第5フラクションであり、これはHCFC−124をリサイクルするために第2反応器11へ戻す。他方、精留塔19の塔頂から取り出される低沸点成分フラクションは互いに沸点の近いHFC−125とCFC−115とを含んで成り、CFC−115を除去してHFC−125純度のより高い製品フラクションを得るために抽出剤を添加して抽出蒸留塔21へ供給する。この抽出剤には、本実施形態の場合、CFC−115に比べてHFC−125に対して親和性がより高く、揮発度を低下させるもの、例えばメタノールなどを用いるものとするが、これに限定されない。抽出蒸留塔21では、CFC−115を含んでなるフラクションと、抽出剤およびHFC−125を含んで成るフラクションとに分離される。CFC−115を含んでなるフラクションは抽出蒸留塔21の塔頂側から取り出されて除去される。他方、抽出剤およびHFC−125を含んで成るフラクションは抽出蒸留塔21から缶出液として取り出され、精留塔23へ供給し、HCFC−125を含んで成る第3フラクションと、抽出剤を含んで成るフラクションとに分離する。回収した抽出剤を含むフラクションは、図2に示すようにリサイクルして用いてよい。   More specifically, first, the reaction product is supplied from the second reactor 11 to the fractionation tower 13 and separated into a high volatile component fraction and a low volatile component fraction. The low-volatile component fraction withdrawn from the fractionator 13 as bottoms comprises unreacted HCFC-123 and HF, and is a fourth fraction that may further contain HCFC-1326, which is HCFC-123 and HF. To the second reactor 11 for recycling. On the other hand, the highly volatile component fraction taken out from the top of the fractionation tower 13 is subjected to deoxidation treatment 15 by washing with water to remove HCl, and then subjected to dehydration treatment 17 which is passed through a suitable adsorbent to remain. After removing the water content, it is supplied to the rectifying column 19 and separated into a low boiling point component fraction and a high boiling point component fraction. The high-boiling component fraction withdrawn from the rectification column 19 as the bottoms comprises HCFC-124, and is the fifth fraction that may further contain HFC-1327, which is the second reaction to recycle HCFC-124. Return to vessel 11. On the other hand, the low-boiling component fraction taken out from the top of the rectifying column 19 comprises HFC-125 and CFC-115 having close boiling points, and the product fraction having higher HFC-125 purity by removing CFC-115. In order to obtain this, an extractant is added and supplied to the extractive distillation column 21. In the case of the present embodiment, the extractant has a higher affinity for HFC-125 than CFC-115 and lowers volatility, such as methanol, but is not limited thereto. Not. The extractive distillation column 21 is separated into a fraction containing CFC-115 and a fraction containing an extractant and HFC-125. The fraction comprising CFC-115 is removed from the top of extractive distillation column 21 and removed. On the other hand, the fraction containing the extractant and HFC-125 is taken out from the extractive distillation tower 21 as a bottoms and supplied to the rectifying tower 23, and contains the third fraction containing HCFC-125 and the extractant. Separated into fractions consisting of The collected fraction containing the extractant may be recycled and used as shown in FIG.

これにより最終目的物質であるHFC−125の製品フラクションが第3フラクションとして得られる。   Thereby, the product fraction of HFC-125 which is the final target substance is obtained as the third fraction.

尚、本実施形態を通じて、圧力は約0.1〜1.0MPaとされ得る。しかし、本発明はこれに限定されず、圧力は適宜設定してよく、また、第1反応工程および第2反応工程における圧力は同等であっても、異なっていてもよい。   Throughout this embodiment, the pressure can be about 0.1 to 1.0 MPa. However, the present invention is not limited to this, and the pressure may be set as appropriate, and the pressures in the first reaction step and the second reaction step may be the same or different.

上記のような製造方法は連続的に実施される。本実施形態によれば、HCFC−1326およびHFC−1327をそれぞれ含み得る第4フラクションおよび第5フラクションを第2反応器11に戻しているので、HCFC−1326およびHFC−1327が除去されず、運転時間が長くなるにつれて第2反応器11内に蓄積され、よって、反応混合物中のオレフィン濃度が上昇することとなる。しかしながら、本実施形態によれば、第1反応工程において生成するHCFC−1326の量が十分低減されているので、第2反応器11内の反応混合物中のオレフィン濃度を100molppm未満、好ましくは約40molppm以下の低いレベルに比較的長期間に亘って維持することが可能である。   The manufacturing method as described above is continuously performed. According to this embodiment, since the 4th fraction and the 5th fraction which can respectively contain HCFC-1326 and HFC-1327 are returned to the 2nd reactor 11, HCFC-1326 and HFC-1327 are not removed, but operation As time goes on, it accumulates in the second reactor 11 and thus the olefin concentration in the reaction mixture increases. However, according to this embodiment, since the amount of HCFC-1326 produced in the first reaction step is sufficiently reduced, the olefin concentration in the reaction mixture in the second reactor 11 is less than 100 molppm, preferably about 40 molppm. It is possible to maintain the following low levels for a relatively long period of time.

以上、本発明の1つの実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、種々の改変が可能である。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made.

例えば、本実施形態においてはClおよびHClを同じフラクション中に分離除去することとしたが、これらを別々のフラクションとして分離し、Clを含んで成るフラクションはリサイクルのために第1反応器1に戻すようにしてもよい。また、本実施形態においてはHCFC−123およびHFを同じフラクション中に分離除去することとしたが、これらを別々のフラクションとして分離し、第2反応器11に各々戻すようにしてもよい。 For example, in this embodiment, Cl 2 and HCl are separated and removed in the same fraction, but these are separated as separate fractions, and the fraction comprising Cl 2 is recycled to the first reactor 1 for recycling. You may make it return to. In this embodiment, HCFC-123 and HF are separated and removed in the same fraction, but these may be separated as separate fractions and returned to the second reactor 11 respectively.

更に、本実施形態ではHCFC−133a、HCFC−123、HFおよびHCFC−124をリサイクルするために第2フラクションを第1反応工程に、第4および第5フラクションを第2反応工程に戻すこととしたが、これらのことは本発明に必須でなく、これら操作の一部または全部を省略してもよい。   Furthermore, in this embodiment, in order to recycle HCFC-133a, HCFC-123, HF and HCFC-124, the second fraction is returned to the first reaction step, and the fourth and fifth fractions are returned to the second reaction step. However, these are not essential to the present invention, and some or all of these operations may be omitted.

また、本実施形態では高純度のHFC−125を得るために抽出蒸留技術を利用するものとしたが、このことは本発明に必須でなく、所望される純度がそれ程高くない場合には抽出蒸留およびその後の抽出剤分離のための操作を省略してもよい。   In this embodiment, extractive distillation technology is used to obtain high-purity HFC-125. However, this is not essential to the present invention. If the desired purity is not so high, extractive distillation is used. And subsequent operations for separating the extractant may be omitted.

加えて、本実施形態において詳述した蒸留操作は一例に過ぎず、分留塔および精留塔を包含する蒸留塔の数、構成および配置などは適宜変更され得るであろう。   In addition, the distillation operation described in detail in the present embodiment is merely an example, and the number, configuration, arrangement, and the like of the distillation column including the fractionation column and the rectification column may be appropriately changed.

本発明の製造方法における反応工程(a)および(b)について試験した。   The reaction steps (a) and (b) in the production method of the present invention were tested.

(試験1) 反応工程(b)(第1反応工程)
内径2mmおよび長さ12.1mの管状ニッケル製反応管を約0.6MPaおよび表1に示す種々の温度に維持した。HCFC−133aおよびClをそれぞれ180cc/minおよび30cc/minの流量で、予め約200℃に加熱して上記反応管に流通させた。
反応管から出てきた反応生成物(ガス混合物)を、予め70℃に加温した希アルカリ水溶液で水洗してHClおよびClを除去した。これにより得られた混合物の組成を水素炎イオン化検出器(FID)によりガスクトマトグラフで分析して、HCFC−133aの転化率、CFC−113aと比較したHCFC−123の選択率、および混合物中のHCFC−1326濃度を求めた。尚、CFC−113aと比較したHCFC−123の選択率は、HCFC−123およびCFC−113aの総量に対するHCFC−123の割合として求めた。
結果を表1に併せて示す。
(Test 1) Reaction step (b) (First reaction step)
A tubular nickel reaction tube having an inner diameter of 2 mm and a length of 12.1 m was maintained at about 0.6 MPa and various temperatures shown in Table 1. HCFC-133a and Cl 2 were heated to about 200 ° C. at a flow rate of 180 cc / min and 30 cc / min, respectively, and were circulated through the reaction tube.
The reaction product (gas mixture) coming out of the reaction tube was washed with a dilute alkaline aqueous solution previously heated to 70 ° C. to remove HCl and Cl 2 . The composition of the mixture thus obtained was analyzed with a gas chromatograph using a flame ionization detector (FID), the conversion of HCFC-133a, the selectivity of HCFC-123 compared to CFC-113a, and the The HCFC-1326 concentration was determined. The selectivity of HCFC-123 compared to CFC-113a was determined as the ratio of HCFC-123 to the total amount of HCFC-123 and CFC-113a.
The results are also shown in Table 1.

Figure 2007084481
Figure 2007084481

表1からわかるように、200〜420℃の温度条件とした実施例1〜3では、HCFC−133a転化率を許容可能な程度に維持し、および高いHCFC−123選択率を実現しつつ、HCFC−1326濃度を40molppm以下と極めて低くすることができた。これに対して、430℃以上の温度条件とした比較例1および2ではHCFC−1326濃度が100molppm以上となり、とりわけ450℃以上の温度条件では500molppmを超える結果となった。   As can be seen from Table 1, in Examples 1 to 3 in which the temperature condition was 200 to 420 ° C., the HCFC-133a conversion rate was maintained to an acceptable level, and high HCFC-123 selectivity was achieved, while HCFC The concentration of −1326 could be reduced to 40 molppm or less. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which the temperature condition was 430 ° C. or higher, the HCFC-1326 concentration was 100 mol ppm or higher, and in particular, the temperature condition of 450 ° C. or higher exceeded 500 mol ppm.

(試験2) 反応工程(a)(第2反応工程)
まず、HCFC−123にHCFC−1326を添加することにより、HCFC−1326を表1に示す種々の濃度で含む模擬的な第1フラクションを準備した。
酸化クロムにフッ素化処理を施して得られた触媒4.0g(フッ素含有量 約15.0%)を、内径20mmおよび長さ1mの管状ハステロイ製反応管に充填した。この反応管を約0.1MPaおよび320℃に維持し、上記で準備した第1フラクションおよびフッ化水素をそれぞれ60cc/minおよび180cc/minの流量で上記反応管に流通させた。
所定の反応時間にて反応管から出てきた反応生成物(ガス混合物)を、予め60℃に加温した水で水洗してHClおよびHFを除去した。これにより得られた混合物の組成を熱伝導度検出器(TCD)によりガスクトマトグラフで分析して、HCFC−123の転化率およびHFC−125の選択率を求めた。尚、HFC−125の選択率は、全有機物量(HCFC−123、HCFC−124およびHFC−125を含む)に対するHFC−125の割合として求めた。
結果を表2に併せて示す。
(Test 2) Reaction step (a) (second reaction step)
First, by adding HCFC-1326 to HCFC-123, simulated first fractions containing HCFC-1326 at various concentrations shown in Table 1 were prepared.
4.0 g of a catalyst obtained by subjecting chromium oxide to a fluorination treatment (fluorine content: about 15.0%) was charged into a tubular Hastelloy reaction tube having an inner diameter of 20 mm and a length of 1 m. The reaction tube was maintained at about 0.1 MPa and 320 ° C., and the first fraction and hydrogen fluoride prepared above were circulated through the reaction tube at a flow rate of 60 cc / min and 180 cc / min, respectively.
The reaction product (gas mixture) that came out of the reaction tube at a predetermined reaction time was washed with water preliminarily heated to 60 ° C. to remove HCl and HF. The composition of the mixture thus obtained was analyzed with a gas chromatograph using a thermal conductivity detector (TCD) to determine the conversion of HCFC-123 and the selectivity of HFC-125. In addition, the selectivity of HFC-125 was calculated | required as a ratio of HFC-125 with respect to the total amount of organic substances (including HCFC-123, HCFC-124, and HFC-125).
The results are also shown in Table 2.

Figure 2007084481
Figure 2007084481

表2を参照して、HCFC−1326を含まない理想的な第1フラクションを用いた実施例1では、HCFC−123転化率は50時間および250時間において同じであった。実施例1のHFC−125選択率は50時間と250時間とで若干相違するが、これはHCFC−124およびHFC−125の生成量が相反的な関係にあり、反応状態によりわずかに変動し得ることによると考えられるので、実質的に同等であると考えて差し支えない。また、HCFC−1326を100molppm未満、具体的には40molppm以下で含む第1フラクションを用いた実施例2および3では、実施例1と同様の結果が得られ、触媒活性が維持されていることが確認された。これに対して、HCFC−1326を100molppm以上で含む第1フラクションを用いた比較例1〜4では、HCFC−123転化率およびHFC−125選択率の双方が50時間より250時間にて低くなり、触媒活性の低下が認められた。特に、HCFC−1326を5000molppm以上で含む第1フラクションを用いた比較例4で触媒被毒が顕著であった。   Referring to Table 2, in Example 1 using the ideal first fraction without HCFC-1326, the HCFC-123 conversion was the same at 50 hours and 250 hours. The HFC-125 selectivity of Example 1 is slightly different between 50 hours and 250 hours, but this is because the production amounts of HCFC-124 and HFC-125 are in a reciprocal relationship and may slightly vary depending on the reaction state. It can be considered that they are substantially equivalent. Further, in Examples 2 and 3 using the first fraction containing HCFC-1326 at less than 100 molppm, specifically 40 molppm or less, the same results as in Example 1 were obtained and the catalytic activity was maintained. confirmed. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4 using the first fraction containing HCFC-1326 at 100 molppm or more, both the HCFC-123 conversion rate and the HFC-125 selectivity were lowered in 250 hours from 50 hours, A decrease in catalyst activity was observed. In particular, catalyst poisoning was significant in Comparative Example 4 using the first fraction containing HCFC-1326 at 5000 molppm or more.

本発明の1つの実施形態におけるペンタフルオロエタンの製造方法の前半部分を説明するための概略模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the first half part of the manufacturing method of the pentafluoroethane in one embodiment of this invention. 本発明の1つの実施形態におけるペンタフルオロエタンの製造方法の後半部分を説明するための概略模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the second half part of the manufacturing method of the pentafluoroethane in one embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、11 反応器
3、13 分留塔
5、7 精留塔
15 脱酸処理
17 脱水処理
19、23 精留塔
21 抽出蒸留塔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Reactor 3,13 Fractionation tower 5,7 Fractionation tower 15 Deoxidation treatment 17 Dehydration treatment 19,23 Fractionation tower 21 Extractive distillation tower

Claims (11)

ペンタフルオロエタンの製造方法であって、
(a)1,1,1−トリフルオロ−2,2−ジクロロエタンを含み、かつ1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−クロロ−2−ブテンおよび1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−フルオロ−2−ブテンを実質的に含まない反応原料を用いて、触媒の存在下、1,1,1−トリフルオロ−2,2−ジクロロエタンをHFと気相で反応させてペンタフルオロエタンを含む反応生成物を得る反応工程
を含む、製造方法。
A method for producing pentafluoroethane, comprising:
(A) 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane and 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-chloro-2-butene and 1,1,1, Using a reaction raw material substantially free of 4,4,4-hexafluoro-2-fluoro-2-butene, 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane and HF in the presence of a catalyst A production method comprising a reaction step of obtaining a reaction product containing pentafluoroethane by reacting in a gas phase.
反応工程(a)に用いる反応原料中の1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−クロロ−2−ブテンおよび1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−フルオロ−2−ブテンの総濃度が100molppm未満である、請求項1に記載の製造方法。   1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-chloro-2-butene and 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2 in the reaction raw material used in the reaction step (a) The production method according to claim 1, wherein the total concentration of -fluoro-2-butene is less than 100 molppm. 反応工程(a)の前に、
(b)触媒およびHFの不存在下、200〜420℃の温度にて1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタンをClと気相で反応させて1,1,1−トリフルオロ−2,2−ジクロロエタンを含む予備反応生成物を得る反応工程
を更に含み、反応工程(a)の反応原料は予備反応生成物から得られたものである、請求項1または2に記載の製造方法。
Prior to reaction step (a),
(B) 1,1,1-trifluoro-2-chloroethane is reacted with Cl 2 in the gas phase in the absence of a catalyst and HF at a temperature of 200 to 420 ° C. The production method according to claim 1 or 2, further comprising a reaction step of obtaining a preliminary reaction product containing 2,2-dichloroethane, wherein the reaction raw material in the reaction step (a) is obtained from the preliminary reaction product. .
反応工程(a)および(b)の間に、
(p)反応工程(b)にて得られた予備反応生成物を蒸留操作に付して、1,1,1−トリフルオロ−2,2−ジクロロエタンを含む第1フラクションを分離する蒸留工程
を更に含み、これにより得られた第1フラクションを反応工程(a)の反応原料に用いる、請求項3に記載の製造方法。
During reaction steps (a) and (b),
(P) A distillation step of subjecting the preliminary reaction product obtained in the reaction step (b) to a distillation operation to separate a first fraction containing 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane. Furthermore, the manufacturing method of Claim 3 which uses the 1st fraction obtained by this as a reaction raw material of a reaction process (a).
蒸留工程(p)が、蒸留操作により1,1,1−トリフルオロ−2−クロロエタンを含む第2フラクションを分離することを含み、これにより得られた第2フラクションを反応工程(b)に戻す、請求項4に記載の製造方法。   The distillation step (p) includes separating a second fraction containing 1,1,1-trifluoro-2-chloroethane by a distillation operation, and returning the second fraction thus obtained to the reaction step (b). The manufacturing method of Claim 4. 反応工程(a)を250〜400℃の温度にて実施する、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method in any one of Claims 1-5 which implements reaction process (a) at the temperature of 250-400 degreeC. 反応工程(a)における触媒としてクロムを含む触媒を用いる、請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method in any one of Claims 1-6 using the catalyst containing chromium as a catalyst in reaction process (a). 反応工程(a)の後に、
(q)反応工程(a)にて得られた反応生成物を蒸留操作に付して、ペンタフルオロエタンを含む第3フラクションを分離する蒸留工程
を更に含む、請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。
After reaction step (a)
(Q) The reaction product obtained in the reaction step (a) is subjected to a distillation operation to further include a distillation step of separating a third fraction containing pentafluoroethane. The manufacturing method as described.
蒸留工程(q)が、蒸留操作により1,1,1−トリフルオロ−2,2−ジクロロエタンを含む第4フラクションを分離することを含み、これにより得られた第4フラクションを反応工程(a)に戻す、請求項8に記載の製造方法。   The distillation step (q) includes separating a fourth fraction containing 1,1,1-trifluoro-2,2-dichloroethane by a distillation operation, and the fourth fraction obtained thereby is reacted in the reaction step (a). The manufacturing method according to claim 8, wherein 蒸留工程(q)が、蒸留操作により1,1,1,2−テトラフルオロ−2−クロロエタンを含む第5フラクションを分離することを含み、これにより得られた第5フラクションを、1,1,1,2−テトラフルオロ−2−クロロエタンを触媒の存在下、HFと気相で反応させてペンタフルオロエタンを生成させるために反応工程(a)に戻す、請求項8または9に記載の製造方法。   The distillation step (q) includes separating a fifth fraction containing 1,1,1,2-tetrafluoro-2-chloroethane by a distillation operation, and the resulting fifth fraction is 1,1,1, 10. The process according to claim 8 or 9, wherein 1,2-tetrafluoro-2-chloroethane is returned to reaction step (a) to react with HF in the gas phase in the presence of a catalyst to produce pentafluoroethane. . 連続的に実施される、請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method in any one of Claims 1-10 performed continuously.
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