JP3516322B2 - 1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの脱水方法 - Google Patents
1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの脱水方法Info
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- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
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Description
等の発泡剤あるいは冷媒等として有用な1,1,1,
3,3−ペンタフルオロプロパンの脱水方法に関する。
パンの製造方法としては従来、CF3−CClX−C
F2Clを接触水素化する方法(特開平6−25623
5号)、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−1−
プロペンをPd−Al2O3で水素化する方法(Izve
st.Akad.Nauk S.S.S.R.,Otd
el.Khim.Nauk.1960,1412−1
8;CA 55,349f)、1,2,2−トリクロ
ロペンタフルオロプロパンを水素化する方法(USP2
942036号)などが知られているが、通常、反応工
程から取り出された生成物は酸性成分を含むので、水洗
浄および/または塩基性水溶液での洗浄を行う。
1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの脱水方法に
ついては知られていない。
よる第三成分の混入のない脱水方法を提供する。
かる問題点を解決するために鋭意検討を加えたところ、
多量に水を含む1,1,1,3,3−ペンタフルオロプ
ロパンであっても、特定のゼオライトと接触させること
で、水分をほとんど含有しないようにできることを見い
だし本発明を完成させた。
1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンをゼオラ
イトと接触させることからなる1,1,1,3,3−ペ
ンタフルオロプロパンの脱水方法である。
するゼオライトは、フォージャサイト属、シャバサイト
属、モルデナイト属などのものが挙げられる。フォージ
ャサイト属としては、フォージャサイトなどの天然ゼオ
ライト、3A、4A、5AなどのA型、10X、13X
などのX型、Y型などの合成ゼオライト、シャバサイト
属としては、シャバサイト、グメリナイト、エリオナイ
ト、レビナイトなどの天然ゼオライト、R型、S型、ま
たはT型の合成ゼオライト、モルデナイト属としては、
天然産または合成品のモルデナイト、クリノプチロライ
トなどを挙げることができる。
品、例えば、Si/Al比を変えたり、ゼオライト合成
に続いてまたは焼成後に後処理を施すなどの方法で得ら
れた、耐酸グレード、耐熱グレードなどが市販されてい
るがこれらを選択して使用することもできる。
オライトが好ましく、入手の容易な合成ゼオライト3
A、4A、10X、13Xなどが特に好ましい。本発明
に使用するゼオライトは、粉末、顆粒、造粒品などの何
れの形状のものでもよいが、特に充填塔形式で使用する
時は、粘土、CMCなどの造粒剤とともに成形・焼成し
た球状または棒状のものが取り扱い易く好ましい。
パンとゼオライトの接触方法は限定されないが、好まし
い形態である液体状態での処理法では容器中の1,1,
1,3,3−ペンタフルオロプロパンにゼオライトを投
入し、攪拌または無攪拌で所定時間接触させる回分式方
法、ゼオライトを充填した容器に1,1,1,3,3−
ペンタフルオロプロパンを通過させる流通式方法などが
挙げられる。処理温度は、特に限定されないが−40〜
100℃であり、−40〜60℃が好ましい。常圧付近
で処理を行う場合、−20〜40℃で行うのが装置上の
点、および1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパ
ンの品質保持の点で最も好ましい。100℃を超えると
1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンが分解す
ることがあるので好ましくない。処理圧力は処理結果に
は特に効果を持たないので任意の圧力でよいが、通常1
〜10kg/cm2で行う。
10m/hr程度であり、2cm/hr〜5m/hrが
好ましい。線速が1cm/hrより遅いと処理時間が長
くなるため好ましくなく、10m/hrを越えると破過
時間が短くなり好ましくない。
1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンへのゼオ
ライトの添加量、処理温度に依存するが、1分〜100
時間であり、2分〜50時間が好ましく、10分〜10
時間がより好ましい。ゼオライトの添加量は特に限定さ
れないが、ゼオライト/1,1,1,3,3−ペンタフ
ルオロプロパンの重量比を0.001〜0.5とするの
が好ましい。0.001以下では処理に長時間を要し、
また、0.5以上であることには特別技術上の不利益は
ないが経済的に好ましくない。
1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの沸点以
上とすることが必要で、20℃以上、好ましくは20〜
100℃で行う。
3−ペンタフルオロプロパンは、少なくとも水を含むも
のであって、同時に水を伴っていてもよい。水洗浄後の
含有水は通常数100ppm程度であり、含有水と同伴
水との合計量は数100ppm〜10%であるが、予備
脱水工程があれば、数10ppmであるので該工程のあ
りなしにより大きく異なるので特に限定されない。本発
明の方法では水の含有量を10ppm以下に減少させる
ことができる。
から取り出された生成物は酸性成分を含むので、水洗浄
および/または塩基性水溶液での洗浄を行い、酸性成分
を含まないものが好ましい。精製工程の最終段階として
蒸留の後に適用することは好ましい例である。
3−ペンタフルオロプロパンの製造方法は特に限定され
ない。例えば、一般式CFYCl3-YCH2CHFWCl
2-W(式中、Wは0または1、Yは0〜3の整数を表
す。)を触媒の存在下液相においてフッ化水素でフッ素
化する方法、特に、1,1,1,3,3−ペンタクロロ
プロパンをフッ化水素により液相フッ素化して1,1,
1,3,3−ペンタフルオロプロパンを製造する方法で
あって、触媒としてアンチモン化合物を使用する方法、
または、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペ
ンを触媒の存在下液相においてフッ化水素でフッ素化す
る方法によって製造したものを挙げることができる。ま
た、従来技術の欄において述べた方法によることもでき
る。
素の液相フッ素化におけるアンチモン触媒は、一般には
SbFaXb(Xはハロゲン、a,bはいずれも0〜5
であり、a+b=5である。)の混合ハロゲン化状態を
とるものと推定されているため、上記製造方法において
もアンチモン化合物はその活性状態においては出発化合
物に拘わらずこの様な混合ハロゲン状態を採るものと考
えられる。また、ハロゲン化アンチモンは塩素、臭素、
沃素、フッ素により容易にその非活性状態である3価か
ら活性状態である5価に酸化されるので必ずしも反応系
に導入するときから5価のアンチモンを使用する必要は
ない。
いる場合、3価もしくは5価のハロゲン化アンチモンま
たはアンチモン金属を出発原料とすれば目的を達するこ
とができる。そこで、アンチモン化合物を具体的に挙げ
ると、五塩化アンチモン、五臭化アンチモン、五沃化ア
ンチモン、五フッ化アンチモン、三塩化アンチモン、三
臭化アンチモン、三沃化アンチモン、三フッ化アンチモ
ンを例示できるが、五塩化アンチモンまたは三塩化アン
チモンが最も好ましい。
1,1,3,3−ペンタクロロプロパンに対して0.1
〜50モル%が好ましく、10〜20モル%がより好ま
しい。0.1モル%以下では1,1,1,3,3−ペン
タクロロプロパンの反応率、1,1,1,3,3−ペン
タフルオロプロパンの収率が共に低下し、また50モル
%以上では高沸点化合物からなるタ−ルの生成量が増加
し、触媒劣化が著しいので好ましくない。
0〜130℃がより好ましい。10℃以下では1,1,
1,3,3−ペンタクロロプロパンの反応率、1,1,
1,3,3−ペンタフルオロプロパンの収率共低下し、
また150℃以上ではタ−ル生成量が増加し、触媒劣化
が著しい。
素のモル比はハロゲン化炭化水素の種類により異なる
が、通常2〜30の範囲が好ましく、特に好ましくは3
〜20である。モル比2未満では原料ハロゲン化炭化水
素の反応率は十分高くなく、30モル倍を超えても原料
ハロゲン化炭化水素の反応率の向上は認められず、未反
応フッ化水素回収の点からも経済的に有利でない。
反応器内で反応混合物を液相の状態に保てれば良く、
1.0〜100Kg/cm2が好ましく、5〜30Kg
/cm2がより好ましい。
媒劣化の防止を目的として反応系に溶媒を共存させるこ
とができる。溶媒としては、目的物である1,1,1,
3,3−ペンタフルオロプロパンを使用してもよいし、
またはテトラクロロエタン等の塩素化を受けにくい多塩
素化物を使用することが好ましい。
いは触媒原料として五価以外の化合物を使用した場合に
は、容易に五価の活性化状態に活性化することができ
る。この方法は、原料ハロゲン化炭化水素、1,1,
1,3,3−ペンタフルオロプロパンあるいは上記した
いずれかの溶媒の存在下、10℃〜100℃で塩素を導
入することよりなっている。必要に応じて攪拌を行なう
ことも可能である。塩素の量は、触媒のモル数の1〜1
00倍のモル数を用いる。10℃以下では活性化するの
に長時間を要し、100℃以上では共存する原料ハロゲ
ン化炭化水素、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプ
ロパンあるいは上記した溶媒の塩素化がおこり好ましく
ない。
反応器から除去しながら行う半バッチ式または流通式反
応装置において実施することができるが、それぞれの反
応装置において、当業者が容易に調節しうる程度の反応
条件の変更を妨げるものではない。
テロイ、ステンレス鋼、モネル、ニッケルなど、あるい
はこれらの金属または四フッ化エチレン樹脂、クロロト
リフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、PF
A樹脂などを内部にライニングした材質で製作したもの
が好ましい。
ゲン化炭化水素は、次に挙げる方法で製造することがで
きる。1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンは、
塩化ビニリデンとクロロホルムとを銅アミン触媒存在下
に反応させる方法(M.Kotoraら、React.
Kinet.Catal.Lett.,44巻,2号,
415頁,1991年)、四塩化炭素と塩化ビニルとを
銅アミン触媒存在下に反応させる方法(M.Kotor
aら、J.of Mol. Catal.77巻,51
頁,1992年)、四塩化炭素と塩化ビニルを塩化第一
鉄触媒の存在下反応させる方法(J.of Org.C
hem.USSR,3巻、2101頁、1969年)等
で得ることができる。
オロプロペンは、3,3,3−トリフルオロプロピンの
塩化水素による塩素化反応(J.Chem.Soc.,
1952,3490.)または3−クロロ−1,1,
1,−トリフルオロ−3−ヨードプロパンのエタノール
性KOHによる脱ヨウ化水素反応(J.Chem.So
c.,1953,1199.)などの方法が知られてい
る。また、本出願人が出願した特願平8−5971には
気相中においてフッ素化触媒存在下、1,1,1,3,
3−ペンタクロロプロパンをフッ化水素でフッ素化する
方法を開示している。
3,3−ペンタフルオロプロパンは、フッ素化反応生成
物について公知の方法を適用して精製されるが、例え
ば、塩化水素、未反応のフッ化水素とともに反応器から
液体または気体状態で取り出された後、過剰のフッ化水
素が液相分離などの操作で除去され、ついで、水または
塩基性水溶液で酸性成分を除かれた後、蒸留により目的
とする高純度の1,1,1,3,3−ペンタフルオロプ
ロパンとされる。
るが、装置の大きさ、形状、処理量等を加味すると液相
での処理が推奨される。本発明の方法は、回分式装置に
よる方法は当然可能であるが、より好ましくは流通式に
よる方法である。例えば、ゼオライトを充填した管状容
器に少なくとも1,1,1,3,3−ペンタフルオロプ
ロパンを含む液体または気体を流通することで目的を達
成することはできるが、かかる吸着装置に適用されてい
る通常の応用形式を取ることも可能であるのは言うまで
もない。
る。実施例は、別に指示がない限り約20℃の室温で行
った。
ロパンの調製例1〕還流冷却器と攪拌機を備えたSUS
316L製10lオ−トクレ−ブに触媒として五塩化ア
ンチモン2モル(600g)、フッ化水素100ル(2000g)及
び、1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパン10モ
ル(2165g)を仕込み、攪拌しながら反応温度を100
℃に昇温した。反応の進行と共に発生する塩化水素によ
り圧力は上昇するが、10Kg/cm2になった時点で還流冷
却器を通して塩化水素の抜出しを開始し、その後反応圧
力を10Kg/cm2に保った。
し、圧力を常圧まで下げることにより反応器から流出し
たガスを水層を通した上で、ドライアイス−メタノール
で冷却されたトラップに捕集した。この捕集物とオ−ト
クレ−ブの内容物を塩酸で洗浄し、さらに水で洗浄して
1355gの有機物を得た。これをカールフィシャー法
で分析したところ水分は345ppmであり、ガスクロ
マトグラフにより分析したところ反応生成物の組成は次
の通りであった(粗1,1,1,3,3−ペンタフルオ
ロプロパン)。 1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン 71.3% 3,3,3−トリフルオロ−1−クロロ−1−プロペン 10.4% 1,1,1,3−テトラフルオロ−3−クロロプロパン 2.3% 1,1,1−トリフルオロ−3,3−ジクロロプロパン 1.9% 得られた粗1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパ
ンをモレキュラーシーブ4Aで乾燥し、次いで蒸留する
ことで99.1%純度の1,1,1,3,3−ペンタフ
ルオロプロパン923gを得た。これに分液ロートにと
り500gの水を加えて強く振盪して水分を溶解させ
た。水を分離し、回収した1,1,1,3,3−ペンタ
フルオロプロパンの水分は235ppmであった(精製
1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン)。
ロパンの調製例2〕還流冷却器と攪拌機を備えたSUS
317製1lオ−トクレ−ブに触媒として五塩化アンチ
モン0.053モル(15.9g)、フッ化水素5.0
モル(100g)及び、1−クロロ−3,3,3−トリ
フルオロプロペン 0.265モル(34.6g)を仕
込み、攪拌しながら反応温度を71℃に昇温し、反応中
71〜74℃に保った。反応の進行と共に発生する塩化
水素により圧力は上昇するが、10Kg/cm2になった時点
で還流冷却器を通して塩化水素の抜出しを開始し、その
後反応圧力を10Kg/cm2に保った。
し、圧力を常圧まで下げることにより反応器から流出し
たガスを水層を通した上で、ドライアイス−メタノール
で冷却されたトラップに捕集した。この捕集物とオ−ト
クレ−ブの内容物を塩酸で洗浄し、さらに水で洗浄して
28.7gの有機物を得た。これをカールフィシャー法
で分析したところ水分は307ppmであり、ガスクロ
マトグラフにより分析したところ反応生成物の組成は次
の通りであった(粗1,1,1,3,3−ペンタフルオ
ロプロパン)。 1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン 93.9% 1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン 2.7% 1,1,1,3−テトラフルオロ−3−クロロプロパン 1.4% その他:高沸点成分 2.0% [実施例1]密栓できる容積100mlの硝子製容器に
直径約2mmの球状モレキュラーシーブ4A20gを取
り、そこへ調製例1で得られた精製1,1,1,3,3
−ペンタフルオロプロパン50gを仕込み、密栓した。
1時間後カールフィシャー法で水分を、ガスクロマトグ
ラフィーで有機物の純度を測定した。その結果、水分3
ppmであり、新たな有機物は見いだされなかった。 [実施例2]モレキュラーシーブ4Aを同一形状のモレ
キュラーシーブ3Aとし、0℃の低温恒温槽に静置する
以外、実施例1と同様の試験を行った。その結果、水分
1ppmであり、新たな有機物は見いだされなかった。 [実施例3]モレキュラーシーブ4Aを同一形状のモレ
キュラーシーブ5Aとする以外、実施例1と同様の試験
を行った。その結果、水分3ppmであり、新たな有機
物は見いだされなかった。 [実施例4]モレキュラーシーブ4Aを同一形状のモレ
キュラーシーブ10Xとする以外、実施例1と同様の試
験を行った。その結果、水分4ppmであり、新たな有
機物は見いだされなかった。 [実施例5]モレキュラーシーブ4Aを同一形状のモレ
キュラーシーブ13Xとする以外、実施例1と同様の試
験を行った。その結果、水分4ppmであり、新たな有
機物は見いだされなかった。 [実施例6]調製例1の精製1,1,1,3,3−ペン
タフルオロプロの代わりに調製例1の粗1,1,1,
3,3−ペンタフルオロプロパンとする以外、実施例1
と同様の試験を行った。その結果、水分3ppmであ
り、新たな有機物は見いだされなかった。 [実施例7]調製例1の精製1,1,1,3,3−ペン
タフルオロプロの代わりに調製例2の粗1,1,1,
3,3−ペンタフルオロプロパン25gとし、モレキュ
ラーシーブ4Aを10gとする以外、実施例1と同様の
試験を行った。その結果、水分3ppmであり、新たな
有機物は見いだされなかった。 [実施例8]内径2.8cm、長さ1mのSUS製の吸
着搭に直径2mmの球状のモレキュラーシーブ4Aを5
00g充填した。精製1,1,1,3,3−ペンタフル
オロプロパンを線速度1m/hで流通させた。搭出口の
1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンをガスク
ロマトグラフィーで純度、カールフィシャー法で水分を
測定した。その結果、水分3ppm、1,1,1,3,
3−ペンタフルオロプロパン純度99.1%であった。
新たな有機物は見いだされなかった。
ら明らかなように、第三成分の生成を伴わずに容易に
1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンに含まれ
る水を除去できるという効果がある。、
Claims (3)
- 【請求項1】1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロ
パンの脱水において、1,1,1,3,3−ペンタフル
オロプロパンをフォージャサイト属のゼオライトあるい
は合成ゼオライト3A、4A、5A、10Xまたは13
Xよりなる合成ゼオライトと接触させることを特徴とす
る、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの脱
水方法。 - 【請求項2】1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロ
パンが、一般式CFYCl3-YCH2CHFWCl2-W(式
中、Wは0または1、Yは0〜3の整数を表す。)をフ
ッ化水素でフッ素化して得られた1,1,1,3,3−
ペンタフルオロプロパンであることを特徴とする請求項
1記載の脱水方法。 - 【請求項3】1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロ
パンが、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペ
ンをフッ化水素でフッ素化して得られた1,1,1,
3,3−ペンタフルオロプロパンであることを特徴とす
る請求項1記載の脱水方法。
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