JP3217446B2 - ペンタフルオロエタン(r125)の製造方法 - Google Patents

ペンタフルオロエタン(r125)の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、1,1−ジクロロ−
2,2,2−トリフルオロエタン(R123)とフッ化
水素とをガス相中で反応させることによる、ペンタフル
オロエタン(R125)の製造方法に関する。R125
は、塩素のない化合物として、オゾン層を損傷せず、そ
れ故、例えば冷凍におけるR12(ジフルオロジクロロ
メタン)の代用品として適している。
【0002】
【従来の技術】R125の製造は既に知られている。ド
イツ国特許出願公開第1443835号は、R125
を、1,1,1−トリクロロ−2,2−ジフルオロエタ
ン(R122)から、無水フッ化水素を用いて350℃
でオキシフッ化クロム触媒上で塩素/フッ素交換するこ
とにより製造する方法を開示している。しかしながら、
使用したR122を基準として、そのデーターが記載さ
れていない48%の副産物に加えて、42%のR125
の収率しか達成されない。さらに、9倍より高いモル過
剰のフッ化水素が必要である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】英国特許第901,2
97号は、テトラクロロエテンから出発する、無水フッ
化水素を用いた、ガス相中、酸化クロム触媒上での、付
加および塩素/フッ素交換反応によるR125の製造を
開示している。この方法も、7〜9倍モル過剰のフッ化
水素を必要とし、使用したテトラクロロエテンを基準と
して、約10%のR125の収率しか達成されない。使
用する出発物質が、容易に入手できないそして高価であ
る1,1−ジクロロ−2,2−ジフルオロエテンおよび
クロロトリフルオロエテンである場合、16〜22%の
R124の形成および詳細に記載されていない2次成分
の形成と共に、約29%までのR125の収率が達成さ
れる。しかしながら、使用したオレフィンの変換率は、
62%に過ぎない。
【0004】英国特許第1,307,224号は、既
に、テトラフルオロエテンまたは1,1−ジクロロ−
2,2−トリフルオロエテン(R123)から、ガス相
フッ素化により、1:10のモル比でフッ化水素を用い
て酸化クロム触媒上で、R125を製造することを開示
している。しかしながら、この反応は選択的でない。も
しテトラクロロエテンが使用されると、30容量%のR
125、20容量%のR124、20容量%の毒性R1
33aおよび20容量%のR123の混合物が生じる。
もし、これに反して、R123が出発物質として使用さ
れると、R125の収率は、21容量%のR124と並
んで、67容量%に高められ得るが、同時に、R125
と共沸混合物を形成するためにそれから蒸留により除去
され得ない、2.5容量%のペンタフルオロクロロエタ
ン(R115)が形成される。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、1モルの水溶
性クロム(III)塩と、少なくとも1.5モルの水酸
化マグネシウムまたは酸化マグネシウムとを、水の存在
下に反応させ、反応混合物を、水酸化クロムおよびマグ
ネシウム塩を含むペーストに変換し、次いでこのペース
トを乾燥しそして残留物をフッ化水素で20〜500℃
の温度で処理することによる、水酸化クロム(III)
の沈澱により得られ得るクロム−およびマグネシウム−
含有触媒を用いることを特徴とする、1,1−ジクロロ
−2,2,2−トリフルオロエタン(R123)とフッ
化水素とをガス相中で反応させることによる、ペンタフ
ルオロエタン(R125)の製造方法に関する。
【0006】触媒およびその前処理(活性化)はヨーロ
ッパ特許出願第0130532号(米国特許第4,54
7,483号)に記載されており、その内容を本明細書
に明白に組み込んだものとする。
【0007】驚くべきことに、本発明による方法は、ペ
ンタフルオロエタンを高収率で製造することを可能にす
る。当該方法において副産物として生じるR124は、
反応器中に再循環させることによりR125に変換され
得る。当該方法は、さらに別の副産物がには形成さ
れないという大きい利点を有する。
【0008】当該方法は、一般に、慣用のガス反応の方
法で固定床触媒上で、R123およびフッ化水素を含む
ガス混合物を、特許請求の範囲に示した触媒を充填した
加熱できる反応管に通すことにより行われる。
【0009】反応管は、好ましくは、垂直に設置されそ
してフッ化水素に十分に耐蝕性のある材料、例えば、ニ
ッケルまたはからなる。当該方法を実施するために、
R123およびフッ化水素をガス状態で混合する。この
ために、出発物は、ガスの形(貯蔵容器および供給管
路を加熱することによる)または液体の形(供給ポンプ
を用いることによる)のいずれかで運ばれ得る。それら
を次いで、予備加熱器または蒸発器を介して触媒を充填
した反応器に通す。出発物質は有利には、連続的に配量
されそして工業的純度で使用される。R123は、例え
ば、ヨーロッパ特許出願第0349298号の方法によ
り、製造され得る。
【0010】大気圧で、R123の処理量は、好都合に
は、触媒1リットルあたりそして1時間あたり、1〜9
0リットル(約0.04〜4モル)、特に、5〜50リ
ットル(約0.2〜2モル)である。より高い圧力で、
R123の処理量は、対応してより高くなり得る。当該
方法は一般に大気圧で、または、僅かにで、約1
-1〜25bar、好ましくは1〜12barで行われ
る。特に、比較的高い空時収量を達成しそして生成物ガ
ス中のオレフィン副産物の割合を減ずるためには、
(2〜12bar)の使用が好ましい。HFおよびR1
23の間のモル比は、一般に、2:1〜10:1、好ま
しくは2.5:1〜7:1である。
【0011】当該反応は、一般に、200〜500℃、
好ましくは320〜450℃の温度で行われる。反応器
中のガス混合物の滞留時間は、一般に、1〜60秒、好
ましくは5〜30秒である。
【0012】使用されるR123の変換率は、一般に、
約85%の値に達する。もしR123およびR124成
分が、生成物ガスから除去されそして反応器に新たなガ
スと共に再投入されるならば、実質的に定量的な変換が
達成され得る。この循環ガス方法は、生成物の熱負荷を
低く保ちかつそれにもかかわらず実質的に定量的な変換
および高い収率を達成するという利点を提供する。
【0013】反応生成物は、次の2つの異なる方法によ
り仕上げ処理することができる。 1.過剰のフッ化水素および反応中に生じた塩化水素を
除去するために、気体の反応生成物を、水またはアルカ
リ金属水酸化物水溶液に通す。例えば、塩化カルシウム
を用いて、乾燥した後、粗ガス混合物を凝縮し次いで分
別蒸留によりR125フラクションおよび、R123
(出発物質)およびR124(中間体)を含む残留ガス
混合物に分ける;この混合物は反応器にフィードバック
してもよい。 2.別の仕上げ処理方法において、当該ガスを、反応器
を離れた後、直ちに分別蒸留する。この場合、目標の生
成物R125および塩化水素は、低沸点成分として除去
されそして残留ガス混合物は、対応する量の新たなガス
と混合した後、反応器に再循環される。この方法は、過
剰のフッ化水素を洗いさないという利点を有するが、
その代わりとして残留ガス中に残る。
【0014】
【発明の効果】本発明による方法の利点は、R124お
よびR125の合計において高い選択率(>97%)が
達成されることであり、その際、形成されるR124は
反応器にフィードバックされ、そこでそれはさらにR1
25に変換され得る。副反応、特に、オレフィン形成お
よび不均化反応は、実質的に完全に抑制される。特に、
0.1容量%未満のR115が形成され、その結果、共
沸混合物の形成が避けられる。これは、同様に、反応生
成物の仕上げ処理を決定的に簡単にする。
【0015】当該方法は、それが、工業的に得られる出
発物質(R123)から、出発物質の最適の利用と共
に、異性化、不均化、オリゴマー化、重合またはフラグ
メンテーション生成物の著しい形成なしに、高い収率で
R125を製造することを可能にするので、かなりの技
術的進歩を示す。これと関連して、簡単な仕上げ処理お
よび生成物の高い純度が達成できる
【0016】
【実施例】以下、本発明による方法を、例を用いてより
詳細に説明する。GC分析について示された百分率は、
面積パーセントである。
【0017】実験報告 (ヨーロッパ特許出願第130532号=米国特許第
4,547,483号に記載されている触媒製造)20
0gのCr(NO3 3 ×9H2 Oを、水1リットルに
溶解した。この溶液を、酸化マグネシウム500gおよ
び黒鉛240gの混合物に添加し、そして生じたペース
ト組成物をよくこねまぜた。次いでペースト反応生成物
を立方体形状(0.5cmのの長さ)に粒化しそして
100℃で16時間乾燥した。
【0018】1リットル(かさ容量)の乾燥した触媒成
分(=600g)を200℃でフッ化水素15モルを用
いてニッケルまたはVA鋼から作られた、内径5cm
長さ100cmの管中で処理した。フッ化水素処理は、
約6時間続いた。処理中、HFをN2 で稀釈した。得ら
れたフッ素化触媒は、2.3重量%のクロム含量を有し
ていた。
【0019】例1 1:5.7のモル比の、1,1−ジクロロ−2,2,2
−トリフルオロエタン(R123)およびフッ化水素
を、加熱した管路を介して蒸発器に供給し、混合し
して気体状態で、管状のニッケル反応器(反応管の寸
法:直径54mm、長さ約1m)中の、前記実験報告に
記載したように製造された触媒0.5リットルの床に通
した。滞留時間は10.8秒であった。電気によって加
熱した反応器を、390℃の内部温度保った。反応器
を離れた気体の反応生成物を、反応ガスが凝縮するのを
避けるために加熱された水スクラバーに通した。気体
の、水不溶性の反応生成物を、塩化カルシウム管を用い
て乾燥しそしてガスクロマトグラフィーで分析した。
【0020】分析は次の組成を示した: 56.6%のR125(ペンタフルオロエタン) 25.6%のR124(2−クロロ−1,1,1,2−
テトラフルオロエタン) 16.1%のR123(2,2−ジクロロ−1,1,1
−トリフルオロエタン)。
【0021】例2 R123とHFとの反応を、例1に記載された装置中
で、例1に記載した触媒を用いて、410℃の反応器内
部温度、1:5のモル比および10.3秒の滞留時間
で、しかしながら、その他の点で例1と同様に、行っ
た。生成物のガスクロマトグラフィーによる分析は次の
値を示した: 58.3%のR125 25.2%のR124 14.1%のR123。
【0022】例3 HFがなくなるまで洗浄しそして乾燥した、例1の手順
により得られた生成物ガス混合物(ガスクロマトグラフ
ィーによる分析による組成:23.0%のR123;3
1.9%のR124;43.2%のR125)を、HF
と、約1:5のモル比で再混合しそして例1に記載した
管状の反応器に通した。実験を、390℃および9.5
秒の滞留時間で、しかし、その他の点で例1と同様に、
行った。生成物のガスクロマトグラフィーによる分析
は: 74.4%のR125 17.7%のR124 5.4%のR123 を示した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルテイン・シヨツト ドイツ連邦共和国、シユタインバツハ、 ケーニツヒシユタイネル・ストラーセ、 7 (56)参考文献 特開 平3−109336(JP,A) 特開 昭60−19038(JP,A) 英国特許1307224(GB,B) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 17/20 C07C 19/08

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1モルの水溶性クロム(III)塩と、
    少なくとも1.5モルの水酸化マグネシウムまたは酸化
    マグネシウムとを、水の存在下に反応させ、反応混合物
    を、水酸化クロムおよびマグネシウム塩を含むペースト
    に変換し、次いでこのペーストを乾燥しそして残留物を
    フッ化水素で20〜500℃の温度で処理することによ
    る、水酸化クロム(III)を沈澱させることにより得
    られ得るクロム−およびマグネシウム−含有触媒を用い
    ることを特徴とする、1,1−ジクロロ−2,2,2−
    トリフルオロエタン(R123)とフッ化水素とをガス
    相中で反応させることによるペンタフルオロエタン(R
    125)の製造方法。
  2. 【請求項2】 R123とフッ化水素との反応が、20
    0〜500℃の温度範囲で行われる、請求項1記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 R123とフッ化水素との反応が、32
    0〜450℃の温度範囲で行われる、請求項1記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 R123とフッ化水素との反応が、1〜
    12barの圧力で行われる、請求項1〜3のいずれか
    1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 R123とフッ化水素との反応が、R1
    231モルあたり2〜10モルのHFのモル比で行われ
    る、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
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