JP2661504B2 - 1,1,1−トリフルオロクロロエタンの製造方法 - Google Patents

1,1,1−トリフルオロクロロエタンの製造方法

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JP2661504B2
JP2661504B2 JP5146059A JP14605993A JP2661504B2 JP 2661504 B2 JP2661504 B2 JP 2661504B2 JP 5146059 A JP5146059 A JP 5146059A JP 14605993 A JP14605993 A JP 14605993A JP 2661504 B2 JP2661504 B2 JP 2661504B2
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哲 小山
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直樹 江阪
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トリクロロエチレンと
フッ化水素とを反応させて1,1,1−トリクロロエタン
を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】1,1,1−トリフルオロクロロエタン
(以下、R−133aと呼ぶ)は、フロン12の有望な代
替品である1,1,1,2−テトラフルオロエタン(以下、
R−134aと呼ぶ)の中間体として、またトリフルオ
ロエタノールの原料として有用な化合物である。一般に
R−133aは、トリクロロエチレンとフッ化水素を気
相で反応させて製造される(特開昭48−72105号
公報)。この方法では、選択率が高く触媒寿命も比較的
長いが、トリクロロエチレンをフッ素化する反応は、大
きな発熱反応(約30キロカロリー/モル)であるので反
応温度の制御が困難であるという欠点を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のR−
133aの製造方法における発熱を容易に制御でき、従
ってR−133aの生成反応を制御できる方法を提供し
ようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、この課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、トリクロロエチ
レンとフッ化水素の反応においてそれらの原料ガスを反
応に関与しないガスで希釈した場合、非常に温度制御が
容易になるという事実を見い出すと共に、この希釈用ガ
スとして、トリクロロエチレンとフッ化水素との反応混
合物自体を、特に副生塩化水素の除去後に用いれば、ト
リクロロエチレンとフッ化水素の反応に何ら影響を与え
ることなく、反応温度を簡易かつ容易に制御でき、上記
課題を解決することができることを見い出し、本発明を
完成するに至った。
【0005】本発明の要旨は、気相でトリクロロエチレ
ンとフッ化水素とを反応させて1,1,1−トリフルオロ
クロロエタンを製造する方法において、生成した反応混
合物から副生塩化水素を除去した後、該反応混合物を希
釈ガスとして反応系にリサイクルすることを特徴とする
製造方法に存する。反応系へ送られる反応混合物は、反
応原料の希釈ガスとして作用し、反応温度の制御に役立
つ。反応混合物は、全量を反応系へリサイクルしてよい
が、もちろん反応混合物の一部分をリサイクルすること
もできる。
【0006】本発明の方法を以下に説明する。まず、反
応装置に、原料であるトリクロロエチレンとフッ化水素
が供給される。リサイクルされる反応混合物(希釈ガ
ス)中に未反応フッ化水素が充分含まれているときはフ
ッ化水素を新たに添加する必要はない。フッ化水素量は
供給されるトリクロロエチレンの3倍モル〜100倍モ
ル程度が好ましい。フッ化水素量がこれより少ないと、
反応は可能であるが未反応のトリクロロエチレンが増加
する。これより多いと反応装置が大型化し、経済的でな
くなる。
【0007】希釈ガスとして作用する反応混合物の量は
特には限定されないが、通常、原料のトリクロロエチレ
ンの1倍〜40倍容積程度である。反応系において好適
な反応温度は、180〜300℃である。
【0008】反応混合物は、リサイクルされる前に、更
に他の反応に付してもよい。例えば、生成したR−13
3aを更にフッ化水素と反応させてR−134aに変換
してもよい。この場合、リサイクルされた反応混合物に
はR−1122が含まれている。R−1122はフッ化
水素の存在下にR−133aに変化する。従って、反応
混合物を反応系へ供給することにより、R−1122を
R−133aに変化させR−1122の存在量を減少さ
せることができる。この場合、効果的にR−1122を
減少させるためにも反応温度を180℃〜300℃にす
る必要がある。これより低温ではトリクロロエチレンの
反応速度が遅くなり、これより高温ではR−1122が
残る。
【0009】本発明の方法において触媒を用いてよく、
触媒としては、フッ素化反応に対して触媒作用を有する
ものであればどのようなものを用いても良い。通常、酸
化クロム系の触媒が用いられる。例えば、Cr(OH)3
熱処理したもの、これをフッ化水素でフッ素化したフッ
化酸化クロム、CrF3の含水塩を酸素を含む雰囲気で熱
処理したもの等が挙げられる。
【0010】反応混合物を反応系へリサイクルする前の
任意の段階で、反応混合物から塩化水素を除去する。塩
化水素は、トリクロロエチレンとフッ化水素との反応の
副生物であるので、塩化水素がリサイクルガスに含まれ
ていると、反応系における平衡が原料側にシフトするの
で好ましくない。反応混合物を他の反応に付する場合、
塩化水素の除去は、他の反応の前または後のいずれで行
ってもよい。
【0011】本発明の方法を実施するためのプロセスフ
ローチャートを図1に示す。第1反応装置にトリクロロ
エチレンとHFが供給され、両者が反応してR−133
aを生成する。次いで反応混合物から塩化水素(塩酸)
を除去する。この段階で、反応混合物を第1反応装置に
リサイクルしてもよいが、図1に示すように、反応混合
物を他の反応に付すために、第2反応装置に供給しても
よい。
【0012】図1の場合、第2反応装置にはR−133
aを含む反応混合物とHFが供給される。第2の反応の
生成物は、未反応のR−133aとHF、R−134
a、R−1122およびその他の副生成物の混合物であ
り、ガス状物質である。この混合ガスを、希釈ガスとし
てそのまま第1反応装置に供給する。同時に原料である
トリクロロエチレンも供給される。トリクロロエチレン
はHFと反応し、R−133aを生成する。同時にR−
1122がHFと反応し、R−133aに戻る。従っ
て、この段階での第1反応装置の生成ガスは、R−13
3a、R−134a、HF、HClおよび少量のトリク
ロロエチレンと他の副生成物の混合物であり、R−11
22の存在はほとんど認められなくなる。生成ガスから
HClが分離、除去され、次にR−134aが分離され
る。残ったR−133aおよびHFは第2反応装置に戻
される。このとき、不足分のHFが追加される。
【0013】上記の方法によれば、第1反応装置内の発
熱を、第1の反応の生成物である未反応のR−133a
を含む第2反応装置からの反応生成物で希釈することが
できるため第1反応装置の反応温度の制御が極めて容易
に行える。なお、第1反応装置の大きさによっては、第
1反応装置の生成ガス中R−1122が若干残るが、こ
の場合は第1反応装置の後にさらに反応温度を180℃
〜300℃に設定した第3の反応装置を設けてR−11
22の濃度をさらに下げることができる。
【0014】図1の各反応装置での反応について詳細に
説明する。第1反応装置には、初期にはトリクロロエチ
レンおよびHFが供給され、その後、トリクロロエチレ
ンおよびHFに加えてリサイクルされた希釈ガスが供給
される。第2反応装置の出口ガスをそのまま導入する場
合には、第2反応装置で減少したR−133aと等モル
のトリクロロエチレンを同時に導入する。このときトリ
クロロエチレンと反応するHFを同時に供給してもよい
が、通常、第2反応装置からのガス中に充分量が含まれ
ているので、供給しなくてもよい。反応装置には前述と
同様の触媒が充填される。好ましい反応温度は触媒活性
によりいくぶん変化するが、前述の通り180〜300
℃の温度とされる。
【0015】第2反応装置にはR−133aと好ましく
は無水のHFが供給される。HF/R−133aの比は
2以上とされる。2以下でも反応を行い得るが転化率が
低下するだけでなく、選択率も低下するので好ましくな
い。上限は特に限定されないが、大きくなればなるほど
HFの回収およびリサイクルの量が増加し経済性が悪化
する。通常10程度が上限である。反応装置には前述と
同様の触媒が充填される。好適な反応温度は300〜4
00℃である。300℃以下では平衡の関係から転化率
が非常に低くなり、400℃以上では選択率が低下す
る。
【0016】反応装置はどのような形式のものであって
もかまわない。本発明は気固接触反応であるので、通
常、多管式固定床反応装置または流動床反応装置が用い
られるが、その他、移動床反応装置等も用いることがで
きる。また、第2反応装置を用いる場合、第1反応装置
と第2反応装置にそれぞれ別の形式の反応装置を用いて
もよい。
【0017】
【実施例】比較例1 硝酸クロム水溶液からアンモニア水により沈澱させた水
酸化クロムを加熱処理してフッ素化触媒を得た。反応の
前にあらかじめフッ化水素を単独で通し、フッ素化し
た。内径20mm、長さ700mmのハステロイC反応管に
触媒40gを充填し、窒素気流下320℃に昇温した。
その後窒素を止め、代わってトリクロロエチレンおよび
フッ化水素をそれぞれ85ccおよび420cc/分の流速
で導入した。導入と同時に大きな発熱が観察され最高温
度は345℃にまで達した。生成ガスを水洗、乾燥後、
ガスクロマトグラフィーにより組成分析した。トリクロ
ロエチレンの転化率は98%、選択率は96%であっ
た。この条件のまま反応を継続したところ、400時間
経過後に急激な転化率の低下が認められた。
【0018】実施例1 内径20mm、長さ700mmのハステロイC反応管(第2
反応装置)に触媒10gを充填し、窒素気流下360℃に
昇温した。その後、窒素の供給を止め、代わりにR−1
33aおよびフッ化水素をそれぞれ60ccおよび360
cc/分の流速で導入した。生成ガスを水洗、乾燥後、ガ
スクロマトグラフィーにより組成分析を行った。R−1
33aの転化率は30%で、R−134aおよびR−1
122の選択率はそれぞれ97%および2%であった。
次に、第2反応装置と同様の反応管(第1反応装置)に
同じ触媒を10g充填し、窒素気流下250℃に加熱し
た。窒素の供給を止め、第2反応装置の生成ガスと共に
トリクロロエチレンを18cc/分の流速で第1反応装置
に導入した。発熱は全く認められなかった。生成ガスを
ガスクロマトグラフィーで分析したところ、トリクロロ
エチレンの転化率は99%であり、R−1122は検知
されなかった。R−134aの増減はほとんど認められ
なかった。
【0019】実施例2 硝酸クロム水溶液からアンモニア水により沈澱させた水
酸化クロムを加熱処理してフッ素化触媒を得た。反応の
前にあらかじめフッ化水素を単独で通し、フッ素化し
た。内径20mm、長さ700mmのハステロイC反応管に
触媒10gを充填し、窒素気流下320℃に昇温した。
その後窒素を止め、代わってトリクロロエチレンおよび
フッ化水素をそれぞれ18ccおよび90cc/分の流速で
導入した。同時に希釈ガスとして、R−133aとR−
134aの1:1混合ガスを400cc/分で原料と共に
導入した。発熱は全く認められず、250℃の温度が維
持された。生成ガスを水洗、乾燥後、ガスクロマトグラ
フィーにより組成分析した。トリクロロエチレンの転化
率は98%、選択率は97%であった。この条件のまま
反応を継続したところ、400時間経過後にも急激な転
化率の低下は認められなかった。
【0020】
【発明の効果】実施例からわかるように、本発明によれ
ば、トリクロロエチレンとフッ化水素との反応に対し、
その反応混合物自体を希釈ガスとしてリサイクルすると
ともに、そのリサイクルの間に副生塩化水素を除去して
いるため、上記トリクロロエチレンとフッ化水素の反応
に何らの影響を与えることなく反応温度を簡易かつ容易
に制御でき、結果として発熱による触媒の劣化を抑え、
触媒寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法を実施するためのプロセスフロ
ーチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−262946(JP,A) 特開 昭61−267533(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気相でトリクロロエチレンとフッ化水素
    とを反応させて1,1,1−トリフルオロクロロエタンを
    製造する方法において、生成した反応混合物から副生塩
    化水素を除去した後、該反応混合物を希釈ガスとして反
    応系にリサイクルすることを特徴とする製造方法。
  2. 【請求項2】 反応をフッ素化触媒の存在下に行う請求
    項1記載の製造方法。
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JPH0685878B2 (ja) * 1988-04-13 1994-11-02 ダイキン工業株式会社 クロム系フッ素化触媒の賦活方法

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