JP3778298B2 - Method for producing hexafluoropropene - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、含フッ素高分子材料のモノマーとして産業上重要なヘキサフルオロプロペンの製造方法(特に多段階的製造方法)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ヘキサフルオロプロペンの製造方法としては、テトラフルオロエチレンの熱分解による方法が知られている。しかし、この製造方法においては、目的であるヘキサフルオロプロペンの他に、パーフルオロブテンやパーフルオロイソブテンが不可避的に副生する。これらの副生成物中のパーフルオロイソブテンは非常に毒性が強く、これを分解、除去するには多大のコストがかかる。
【0003】
また、ヘキサフルオロプロペンを得る他の方法としては、クロロジフルオロメタンの熱分解によりテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロペンを同時に得る製造方法が知られている。しかし、この場合でも、上記した方法と同様に、パーフルオロイソブテンの生成が避けられず、経済的に好ましくない。
【0004】
また、上記の各製造方法は、米国特許3873630号、2970176号、3459818号、2758138号、3306940号に示されているが、いずれも、高温で熱分解を行うものであるため、高価な金属材料からなる反応装置を作製する必要があり、この点でも経済的とはいえない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、毒性の強いパーフルオロイソブテンを全く生成せず、分離や除害の装置が必要なく、経済性を有しながら、含フッ素高分子材料の有用なモノマーであるヘキサフルオロプロペンを製造できる方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記した課題を解決すべくヘキサフルオロプロペンの製造方法について鋭意検討した結果、以下に示す製造方法によって、ヘキサフルオロプロペンを多段階的に製造すれば、毒性の強いパーフルオロイソブテンが全く生成しないため、分離や除害の装置が必要なくなり、経済性を有していることを見出し、本発明を完成させるに至ったのである。
【0007】
即ち、本発明は、
一般式(1):
XCF2 CF2 CHClY
(但し、この一般式において、X及びYはそれぞれフッ素原子又は塩素原子である。)
で表されるプロパン化合物を脱フッ酸させ、
一般式(2):
XCF2 CF=CClY
(但し、この一般式において、X及びYは前記したものと同じである。)
で表されるプロペン化合物を得る第1工程と、
このプロペン化合物を液相にてアンチモン触媒の存在下に無水フッ酸によってフッ素化し、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパンを得る第2工程と、
この1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパンを脱塩酸させ、ヘキサフルオロプロペンを得る第3工程と
を有する、ヘキサフルオロプロペンの多段階的な製造方法に係るものである。
【0008】
本発明の製造方法において、第一段階である、一般式(1):XCF2 CF2 CHClY(X、YはそれぞれF又はCl)で示されるプロパン化合物を脱フッ酸させ、一般式(2):XCF2 CF=CClY(X、Yは一般式(1)のものと同じ。)で示されるプロペン化合物を得る工程について説明する。
【0009】
原料であるXCF2 CF2 CHClY(X、YはそれぞれF又はCl)で示されるプロパン化合物としては、1,1,1,2,2,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパン(以下、HCFC−226caと称する。)、1,1,1,2,2−ペンタフルオロ−3,3−ジクロロプロパン(以下、HCFC−225caと称する。)、1,1,2,2,3−ペンタフルオロ−1,3−ジクロロプロパン(以下、HCFC−225cbと称する。)、1,1,2,2−テトラフルオロ−1,3,3−トリクロロプロパン(以下、HCFC−224caと称する。)などが挙げられる。
【0010】
HCFC−226caは、HCFC−225ca又は225cbをクロム等の触媒存在下に無水フッ酸でフッ素化することにより得られる。HCFC−225ca、HCFC−225cbは、テトラフルオロエチレンとフルオロジクロロメタンとを、またHCFC−224caはテトラフルオロエチレンとクロロホルムとを塩化アルミニウム等のルイス酸触媒の存在下に反応させることにより、容易に製造することができる原料である。
【0011】
(液相での脱フッ酸)
これらの化合物からの脱フッ酸反応は、KOH、NaOH、Ca(OH)2 等のアルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物等の無機の塩基性化合物や、アミン等の有機の塩基性化合物、アルカリ金属アルコキサイドにより実施可能であるが、経済性の面から無機の塩基性化合物を用いることが好ましい。脱フッ酸反応の溶媒としては、水、メタノール等のアルコール類やジブチルエーテル等のエーテル類等を用いることができるが、生成物の回収、経済性の面から、水を溶媒として用いることが好ましい。
【0012】
水酸化カルシウムを用いて脱フッ酸反応を行う場合には、水溶液でも或いは水と水酸化カルシウムとの混合により形成されるスラリーを用いてもよい。また、このとき水酸化カリウムと混合して用いてもよい。水酸化カルシウムを用いた場合の利点は、脱フッ酸により生成するフッ化カルシウムをフッ酸の原料として再利用可能である点である。
【0013】
脱フッ酸反応を水溶液中で実施する場合には、反応を円滑に進行させるために、第四級アンモニウム塩やホスホニウム塩、クラウンエーテル等の相間移動触媒を用いることも可能である。
【0014】
第四級アンモニウム塩のカチオンとしては、ベンジルトリエチルアンモニウム、トリオクチルメチルアンモニウム、トリカプリルメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等が挙げられる。第四級ホスホニウム塩のカチオンとしては、テトラブチルホスホニウム、トリオクチルエチルホスホニウム等が挙げられる。それらのカチオンと塩を形成するアニオンは限定されないが、一般的に、塩素イオン、臭素イオン、硫酸水素イオン等が挙げられる。また、クラウンエーテルとしては、18−クラウン−6、ジベンゾ−18−クラウン−6等が挙げられる。しかしながら、上記のものは例示したにすぎず、相間移動触媒の種類を限定するものではない。
【0015】
これらの水溶液は、反応後に生成したフッ化物を沈澱法、濾過法等により分離した後、再度アルカリを加えて再利用が可能である。
【0016】
反応温度は特に限定されないが、30〜150 ℃の範囲で実施可能である。例えば、沸点の低い化合物であるHCFC−226caの場合には、加圧反応容器中で実施することも可能である。
【0017】
(気相での脱フッ酸)
脱フッ酸反応は、金属酸化物を触媒とした気相反応でも可能であり、金属酸化物としてはFe、Cr、Cuの塩化物、硫酸塩、硝酸塩の水溶液に、アルカリであるアンモニア水溶液又はアルカリ金属水酸化物を加えるか或いは尿素を加え、加熱して得られる金属水酸化物を焼成して得ることができる。クロムの場合には、6価のクロムを還元して調製することも可能である。
【0018】
これらの金属酸化物は単独に用いることもできるが、これらの金属(Fe、Cr、Cu)より選ばれた複数の金属の複合酸化物又は混合された酸化物でもよい。
【0019】
クロムの酸化物の場合には、一部フッ素化された酸化物を用いることも可能であり、そのフッ素化は通常、20〜450 ℃、好ましくは 200〜400 ℃でフッ素化処理することよって行えるが、無水フッ酸を用いてもよいし、フッ素化炭化水素との加熱処理によっても行える。また、一部フッ素化されたクロムの酸化物は、三フッ化クロムの水和物を酸素処理することによっても得ることができる。
【0020】
これらの金属酸化物は粒状化されてもよく、また、ペレット状に圧縮されてもよい。また、これらは直接反応に関与しない担体、例えばフッ化アルミニウム、シリカゲル等に担持されてもよい。触媒の劣化を防ぐために、酸素、空気等を原料と同時に流通させてもよい。
【0021】
脱フッ酸反応は、活性炭を触媒とした気相反応でも可能である。活性炭の種類については限定されないが、粒状活性炭、ヤシ殻活性炭等が好適に用いられる。
【0022】
気相反応の反応温度としては、 200〜600 ℃が良く、さらに好ましくは、 250〜500 ℃の範囲である。
【0023】
気相反応の方法としては、固定床型流通反応装置や流動床型流通反応装置等を用いた方法が採用できる。
【0024】
本発明の製造方法において、第二段階である、一般式(2):XCF2 CF=CClY(X、Yは一般式(1)のものと同じ。)で示されるプロペン化合物を液相にてアンチモンを触媒として無水フッ酸によりフッ素化し、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパン(以下、HCFC−226eaと称する。)を得る方法について説明する。
【0025】
本発明では、特に、アンチモン触媒を用いて液相法で反応を行うことが重要である。アンチモン触媒としては、5塩化アンチモン、3塩化アンチモンをフッ素化して得られるフッ化塩化アンチモンを触媒として用いることができるが、触媒上に塩素がある場合には、一般式(2)で表されるプロペン化合物の塩素化が進行する場合があり、反応の選択率を低下させる可能性があるため、完全にフッ素化された5フッ化アンチモン、3フッ化アンチモンを触媒として用いることが好ましい。
【0026】
5価のハロゲン化アンチモン(例えば5フッ化アンチモン)、3価のハロゲン化アンチモン(例えば3フッ化アンチモン)はそれぞれ単独で用いることもできるし、混合して用いることもできる。
【0027】
本発明においては溶媒を特に必要としないが、反応物質である無水HFを溶媒として用いることが可能である。必要に応じて反応溶媒を用いることも可能であり、触媒に対して不活性なものであれば溶媒として用いることができる。例えば、パーフルオロヘキサン、パーフルオロデカリン、パーフルオロトリブチルアミン等のパーフルオロ化合物が挙げられる。
【0028】
5フッ化アンチモンを触媒として用い、無水HFを反応溶媒として用いる場合には、腐食性が強いため、反応容器の材質によりアンチモン触媒の濃度が限定される場合がある。フッ素樹脂製の反応容器の場合には、触媒の濃度は限定されないが、耐食材であるハステロイC22等の反応容器の場合には、触媒濃度は限定される。5フッ化アンチモンのみを触媒として用いる場合には、無水HFに対して1 mol%以下、さらに好ましくは0.5mol%以下が腐食の点で好ましい。
【0029】
5フッ化アンチモンと3フッ化アンチモンを混合して用いる場合には、混合のモル比率は5フッ化アンチモン/3フッ化アンチモン≦2、さらに好ましくは5フッ化アンチモン/3フッ化アンチモン≦1、混合された5フッ化アンチモンの濃度は無水HFに対して 10mol%以下、さらに好ましくは3 mol%以下が腐食の点で好ましい。
【0030】
3フッ化アンチモンのみを触媒として用い、無水HFを反応溶媒として用いる場合には、腐食性が非常に小さいため触媒の濃度は限定されない。
【0031】
腐食性の問題を避けるために、5フッ化アンチモン中に一般式(2)で表されるプロペン化合物と無水HFを仕込んでいき、生成したHCFC−226ea及び未反応の無水HF又は/及び一般式(2)で表されるプロペン化合物を反応系外へ抜き出し、無水HFが反応系内に蓄積しないような反応形態も本発明では採用が可能である。
【0032】
反応温度は特に限定されないが、25〜150 ℃、さらに好ましくは40〜100 ℃である。
【0033】
反応圧力も特に限定されないが、大気圧から50Kg/cm2G、さらに好ましくは大気圧から30Kg/cm2Gが採用できる。
【0034】
一般式(2)で表されるプロペン化合物と無水HFとのモル比は任意に変動させ得るが、反応の選択率を上げる意味では、HF/プロペン化合物=4以上が好ましい。この場合には、未反応のHFがHCFC−226eaと共に反応系外へ出てくる場合もあるが、このときでも、HFは分離後に反応系へリサイクルが可能である。
【0035】
反応の形態としては、必要な原料を仕込んだ後に反応を行い、生成物等を回収するバッチ方式、一方の原料を連続的に仕込んでいき、生成物等を連続的に抜き出していくセミバッチ方式や、原料を連続的に仕込み、生成物等を連続的に抜き出していく方式等が採用できる。
【0036】
本発明の製造方法において、第三段階である、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパン(HCFC−226ea)を脱塩酸させてヘキサフルオロプロペンを得る方法について説明する。
【0037】
(液相での脱塩酸)
HCFC−226eaからの脱塩酸反応は、KOH、NaOH、Ca(OH)2 等のアルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物等の無機の塩基性化合物や、アミン等の有機の塩基性化合物、アルカリ金属アルコキサイド等により実施可能であるが、経済性の面から無機の塩基性化合物を用いることが好ましい。脱塩酸反応の溶媒としては、水、メタノール等のアルコール類やジブチルエーテル等のエーテル類等を用いることができるが、生成物の回収、経済性の面から、水を溶媒として用いることが好ましい。
【0038】
水酸化カルシウムを用いて脱塩酸反応を行う場合には、水溶液でも或いは水と水酸化カルシウムとの混合により形成されるスラリーを用いてもよい。また、このとき水酸化カリウム、水酸化ナトリウムと混合して用いてもよい。
【0039】
脱塩酸反応を水溶液中で実施する場合には、反応を円滑に進行させるために、第四級アンモニウム塩やホスホニウム塩、クラウンエーテル等の相間移動触媒を用いることも可能である。
【0040】
第四級アンモニウム塩のカチオンとしては、ベンジルトリエチルアンモニウム、トリオクチルメチルアンモニウム、トリカプリルメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等が挙げられる。第四級ホスホニウム塩のカチオンとしては、テトラブチルホスホニウム、トリオクチルエチルホスホニウム等が挙げられる。それらのカチオンと塩を形成するアニオンは限定されないが、一般的には、塩素イオン、臭素イオン、硫酸水素イオン等が挙げられる。また、クラウンエーテルとしては18−クラウン−6、ジベンゾ−18−クラウン−6等が挙げられる。しかしながら、上記のものは例示したにすぎず、相間移動触媒の種類を限定するものではない。
【0041】
これらの水溶液は、反応後に生成した塩化物を沈澱法、濾過法等により分離した後、再度アルカリを加えて再利用が可能である。
【0042】
反応温度は特に限定されないが、30〜150 ℃の範囲で実施可能であり、加圧反応容器中で実施することも可能である。
【0043】
(気相での脱塩酸)
脱塩酸反応は金属酸化物を触媒とした気相反応でも可能であり、金属酸化物としてはFe、Co、Ni、Cr、Cuの塩化物、硫酸塩、硝酸塩の水溶液に、アルカリであるアンモニア水溶液又はアルカリ金属水酸化物を加えるか或いは尿素を加え、加熱して得られる金属水酸化物を焼成して得ることができる。クロムの場合には、6価のクロムを還元して調製することも可能である。
【0044】
これらの金属酸化物は単独に用いることもできるが、これらの金属(Fe、Co、Ni、Cr、Cu)より選ばれた複数の金属の複合酸化物又は混合された酸化物でもよい。
【0045】
クロムの酸化物の場合には、一部フッ素化された酸化物を用いることも可能であり、そのフッ素化は通常、20〜450 ℃、好ましくは 200〜400 ℃でフッ素化処理することによって行えるが、無水フッ酸を用いてもよいし、フッ素化炭化水素との加熱処理によっても行える。また、一部フッ素化されたクロムの酸化物は、三フッ化クロムの水和物を酸素処理することによっても得ることができる。
【0046】
これらの金属酸化物は粒状化されてもよく、また、ペレット状に圧縮されてもよい。また、これらは直接反応に関与しない担体、例えばフッ化アルミニウム、シリカゲル等に担持されてもよい。触媒の劣化を防ぐために、酸素、空気等を原料と同時に流通させてもよい。
【0047】
脱塩酸反応は、活性炭を触媒とした気相反応でも可能である。活性炭の種類については限定されないが、粒状活性炭、ヤシ殻活性炭等が好適に用いられる。
【0048】
気相反応の反応温度としては 200〜600 ℃がよく、さらに好ましくは 250〜500 ℃の範囲である。
【0049】
気相反応の方法としては、固定床型流通反応装置や流動床型流通反応装置等を用いた方法が採用できる。
【0050】
【発明の作用効果】
本発明によれば、一般式(1)のプロパン化合物の脱フッ酸、この脱フッ酸による一般式(2)のプロペン化合物のフッ素化、このフッ素化物の脱塩酸という多段階的なプロセスによって、毒性の強いパーフルオロイソブテンが全く生成しないため、分離や除害の装置が必要なくなるといった経済性を有しながら、含フッ素高分子材料の有用なモノマーであるヘキサフルオロプロペンを製造できる。
【0051】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
【0052】
(脱フッ酸)
例1
滴下ロート、コンデンサーを備えた 200mlガラス製反応容器に、1,1,1,2,2−ペンタフルオロ−3,3−ジクロロプロパン(HCFC−225ca)を40.7g、及びテトラブチルアンモニウムブロマイド 0.5gを仕込み、室温で攪拌した。
【0053】
滴下ロートより、水酸化カリウム16.8gを水50mlに溶解させた水溶液を反応温度が30℃を保つように滴下した。
【0054】
滴下終了後、更に2時間反応を続けた後、有機層を分離し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、HCFC−225caの転化率は 100%であり、1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペンが98%の選択率で生成していた。この有機層を塩化カルシウムで乾燥後に蒸留を行ったところ、1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペンの沸点は46℃であった。
【0055】
例2
コンデンサーを備えた 200mlガラス製反応容器に、1,1,2,2,3−ペンタフルオロ−1,3−ジクロロプロパン(HCFC−225cb)40.7g、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド 0.5g、水酸化カリウム16.8gを水50mlに溶解させた水溶液を仕込んだ。
【0056】
攪拌しながら反応を55℃で行い、10時間反応後、上記と同様に分析したところ、HCFC−225cbの転化率は15%であり、1,1,2,3−テトラフルオロ−1,3−ジクロロプロペンが98%の選択率で生成していた。
【0057】
例3
滴下ロート、コンデンサーを備えた 200mlガラス製反応容器に、水酸化カリウム16.8gを水50mlに溶解させた水溶液及びテトラブチルアンモニウムブロマイド
0.5gを仕込み、40℃で攪拌した。
【0058】
滴下ロートより、1,1,2,2−テトラフルオロ−1,3,3−トリクロロプロパン(HCFC−224ca)43.9gを反応温度が40℃を保つように滴下した。
【0059】
滴下終了後、更に4時間反応を続けた後、有機層を分離し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、HCFC−224caの転化率は99%であり、目的の1,1,2−トリフルオロ−1,3,3−トリクロロプロペンの選択率は96%であった。
【0060】
例4
SUS316製オートクレーブに、水酸化カリウム16.8gを水50mlに溶解させた水溶液及びテトラブチルアンモニウムブロマイド 0.5gを仕込み、−20℃に冷却した。
【0061】
冷却後、1,1,1,2,2,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパン(HCFC−226ca)37.3gをオートクレーブに仕込み、室温に戻した。攪拌を開始し、反応器内温を80℃に保ち、8時間反応させた。反応終了後に生成物を−70℃に冷却したトラップに初めは大気圧、その後、減圧下で回収した。
【0062】
回収した有機物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、HCFC−226caの転化率は20%であり、目的の1,1,1,2−テトラフルオロ−3−クロロプロペン−2の選択率は96%であった。
【0063】
例5
硝酸クロム水溶液及びアンモニア水から調製した水酸化クロムを濾別、水洗し、 100℃で乾燥し、これを打錠成型機を用いて直径3mm、高さ3mmの円筒状に成型した。
【0064】
こうして得た触媒を反応前にハステロイC製反応管に充填し、窒素気流下、 400℃で1時間加熱保持した。その後、温度を 200℃に下げ、無水フッ酸を供給して1時間処理し、活性化した。
【0065】
内径2cm、長さ40cmのハステロイC製反応管に上記のようにして調製した触媒(20g)を充填し、窒素ガスを流通させながら電気炉にて 350℃に加熱した。窒素をHCFC−225ca(57cc/min)に変え、酸素(3cc/min)を同伴して、反応管に流通させた。
【0066】
反応管出口ガスは、水洗し、塩化カルシウムで乾燥後、ガスクロマトグラフィーにより分析を行った。反応開始1時間後のHCFC−225caの転化率は70%であり、目的の1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペン−2の選択率は85%であった。
【0067】
例6
触媒として酸化銅−クロミア複合酸化物を用いた以外は、例5と同様に反応を行った。反応開始1時間後のHCFC−225caの転化率は52%であり、目的の1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペン−2の選択率は83%であった。
【0068】
例7
触媒として酸化鉄を用いた以外は、例1と同様に反応を行った。反応開始1時間後のHCFC−225caの転化率は33%であり、目的の1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペン−2の選択率は86%であった。
【0069】
(フッ素化)
例8
内容積 200mlのハステロイC22製オートクレーブにSbF5 2.0gを仕込んだ。オートクレーブを−30℃に冷却後、無水HF 50g、上記の例1で得た1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペン 20gを仕込んだ後、室温まで戻し、攪拌しながら80℃で10時間反応を続けた。このとき発生するHClを系外へ除去しながら反応圧力を12Kg/cm2に保った。
【0070】
オートクレーブから反応生成物を、水洗塔、アルカリ水塔によりHFを除去しながら、−70℃に冷却したトラップに捕集した。捕集された有機物をガスクロマトグラフィーにより分析した。
【0071】
分析の結果、1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペンの転化率は99%、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパン(HCFC−226ea)の選択率は99.9%以上であった。
【0072】
例9
例8において触媒をSbF5 に代えて、SbF5 5.4gとSbF3 8.9gを仕込み、同様に反応を行った。
【0073】
同様の分析の結果、1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペンの転化率は99%、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパン(HCFC−226ea)の選択率はほぼ99%以上であった。
【0074】
10
内容積 500mlのPTFE製内筒管付きSUS316オートクレーブにSbCl5 を60g仕込んだ。オートクレーブを−30℃に冷却後、無水HF 250gを仕込み、室温まで戻した後、攪拌しながら80℃に加熱した。このとき、発生してくるHClを系外に除去しながら、反応圧力を12Kg/cm2に保った。
【0075】
塩酸の発生が止まった後、80℃で、上記の例1で得た1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペンを 100g/Hrで仕込んでいった。このとき、発生してくるHClを系外に除去しながら、反応圧力を12Kg/cm2に保った。3時間後、1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペンの仕込みを停止し、さらに80℃で3時間反応を続けた。
【0076】
反応生成物を、水洗塔、アルカリ水塔によりHFを除去しながら、−70℃に冷却したトラップに捕集した。捕集された有機物をガスクロマトグラフィーにより分析した。
【0077】
分析の結果、1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペンの転化率は99%であり、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパン(HCFC−226ea)の選択率は95%であった。主な副生成物は、1,1,1,2,3−トリフルオロ−3,3−ジクロロプロパンであった。
【0078】
触媒の残存した反応容器に無水HF 200gを仕込み、同様にして1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペンを 300g仕込んで反応を行った。生成物をガスクロマトグラフィーにより分析した結果、1,1,1,2−テトラフルオロ−3,3−ジクロロプロペンの転化率は99%であり、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパン(HCFC−226ea)の選択率は96%であった。
【0079】
11
例8において原料を上記の例3で得た1,1,2−トリフルオロ−1,3,3−トリクロロプロペンに変えて同様に反応を行った結果、1,1,2−トリフルオロ−1,3,3−トリクロロプロペンの転化率は99%、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパン(HCFC−226ea)の選択率は98%であった。
【0080】
12
例8において原料を上記の例2で得た1,1,2,3−テトラフルオロ−1,3−ジクロロプロペンに変えて同様に反応を行った結果、1,1,2,3−テトラフルオロ−1,3−ジクロロプロペンの転化率は99%、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパン(HCFC−226ea)の選択率は97%であった。
【0081】
(脱塩酸)
13
ガス導入管、−5℃に冷却したコンデンサー、このコンデンサーの上部から抜け出てくるガスを捕集するための−70℃のトラップを備えた 200mlガラス製反応容器に、水酸化カリウム16.8gを水50mlに溶解させた水溶液及びテトラブチルアンモニウムブロマイド 0.5gを仕込み、0℃で攪拌した。
【0082】
ガス導入管より上記の例8で得た1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパン(HCFC−226ea)(沸点18〜19℃)37.3gを、反応温度が0℃を保つようにガス状態で仕込んだ。このとき、発生するヘキサフルオロプロペンは反応系外へ逃がし、ヘキサフルオロプロペンと共に反応系外へ抜けようとするHCFC−226eaはコンデンサーで還流するように仕込み量を調節した。
【0083】
仕込み終了後、更に10℃で2時間反応を続けた後、反応を終了した。このとき、反応器の中には有機物はなかった。トラップ内の有機層をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、HCFC−226eaの転化率は98%であり、目的のヘキサフルオロプロペンが99%の選択率で生成していた。
【0084】
14
内径2cm、長さ40cmのハステロイC製反応管にヤシ殻活性炭(ヤシコールM、太平化学(株)製)10gを充填し、窒素ガスを流通させながら、電気炉にて 400℃で2時間加熱した。
【0085】
窒素を上記の例8で得たHCFC−226ea(100cc/min)に変え、反応管に流通させた。反応管出口ガスは、水洗し、塩化カルシウムで乾燥後、ガスクロマトグラフィーにより分析を行った。反応開始1時間後のHCFC−226eaの転化率は15%であり、目的のヘキサフルオロプロペンの選択率は98%であった。未反応のHCFC−226eaは、回収後に再使用できた。
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a production method (especially a multistage production method) of hexafluoropropene which is industrially important as a monomer of a fluorine-containing polymer material.
[0002]
[Prior art]
As a method for producing hexafluoropropene, a method by thermal decomposition of tetrafluoroethylene is known. However, in this production method, perfluorobutene and perfluoroisobutene are inevitably by-produced in addition to the target hexafluoropropene. Perfluoroisobutene in these by-products is very toxic, and it is very expensive to decompose and remove it.
[0003]
As another method for obtaining hexafluoropropene, a production method for simultaneously obtaining tetrafluoroethylene and hexafluoropropene by thermal decomposition of chlorodifluoromethane is known. However, even in this case, as in the above-described method, the production of perfluoroisobutene is unavoidable, which is economically undesirable.
[0004]
Moreover, although each said manufacturing method is shown by US Patent 3873630, 2970176, 3459818, 2758138, 3306940, since all are pyrolyzed at high temperature, expensive metal materials Therefore, it is not economical in this respect.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to produce hexafluoropropene, which is a useful monomer of a fluorine-containing polymer material, while producing no toxic perfluoroisobutene at all, eliminating the need for separation and detoxification equipment, and being economical. It is to provide a method that can be manufactured.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on a method for producing hexafluoropropene in order to solve the above-mentioned problems, the present inventor can produce highly toxic perfluoroisobutene by producing hexafluoropropene in multiple stages by the production method described below. Since it was not generated at all, it was found that the device for separation and abatement was not necessary and it was economical, and the present invention was completed.
[0007]
That is, the present invention
General formula (1):
XCF2CF2CHClY
(However, in this general formula, X and Y are each a fluorine atom or a chlorine atom.)
The propane compound represented by
General formula (2):
XCF2CF = CClY
(However, in this general formula, X and Y are the same as described above.)
A first step of obtaining a propene compound represented by:
A second step of fluorinating the propene compound with hydrofluoric anhydride in the presence of an antimony catalyst in the liquid phase to obtain 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-chloropropane;
A third step of dehydrochlorinating 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-chloropropane to obtain hexafluoropropene;
It relates to a multistage production method of hexafluoropropene having
[0008]
In the production method of the present invention, the first step, general formula (1): XCF2CF2A propane compound represented by CHClY (X and Y are each F or Cl) is dehydrofluorinated to give a general formula (2): XCF2A process for obtaining a propene compound represented by CF = CClY (X and Y are the same as those in formula (1)) will be described.
[0009]
Raw material XCF2CF2Examples of propane compounds represented by CHClY (X and Y are F and Cl, respectively) include 1,1,1,2,2,3-hexafluoro-3-chloropropane (hereinafter referred to as HCFC-226ca), 1, 1,1,2,2-pentafluoro-3,3-dichloropropane (hereinafter referred to as HCFC-225ca), 1,1,2,2,3-pentafluoro-1,3-dichloropropane (hereinafter referred to as HCFC-225ca) HCFC-225cb), 1,1,2,2-tetrafluoro-1,3,3-trichloropropane (hereinafter referred to as HCFC-224ca) and the like.
[0010]
HCFC-226ca is obtained by fluorinating HCFC-225ca or 225cb with anhydrous hydrofluoric acid in the presence of a catalyst such as chromium. HCFC-225ca and HCFC-225cb are easily produced by reacting tetrafluoroethylene and fluorodichloromethane, and HCFC-224ca by reacting tetrafluoroethylene and chloroform in the presence of a Lewis acid catalyst such as aluminum chloride. Can be a raw material.
[0011]
(Dehydrofluoric acid in liquid phase)
The dehydrofluorination reaction from these compounds is KOH, NaOH, Ca (OH)2It can be carried out with inorganic basic compounds such as alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides, organic basic compounds such as amines, and alkali metal alkoxides. It is preferable to use a basic compound. As a solvent for the dehydrofluorination reaction, water, alcohols such as methanol, ethers such as dibutyl ether, and the like can be used, but water is preferably used as a solvent from the viewpoint of product recovery and economy. .
[0012]
When the hydrofluoric acid reaction is performed using calcium hydroxide, an aqueous solution or a slurry formed by mixing water and calcium hydroxide may be used. Moreover, you may mix and use potassium hydroxide at this time. An advantage of using calcium hydroxide is that calcium fluoride produced by dehydrofluoric acid can be reused as a raw material for hydrofluoric acid.
[0013]
When the dehydrofluorination reaction is carried out in an aqueous solution, a phase transfer catalyst such as a quaternary ammonium salt, a phosphonium salt, or a crown ether can be used in order to make the reaction proceed smoothly.
[0014]
Examples of the cation of the quaternary ammonium salt include benzyltriethylammonium, trioctylmethylammonium, tricaprylmethylammonium, tetrabutylammonium and the like. Examples of the cation of the quaternary phosphonium salt include tetrabutylphosphonium and trioctylethylphosphonium. Although the anion which forms a salt with those cations is not limited, In general, a chlorine ion, a bromine ion, a hydrogen sulfate ion, etc. are mentioned. Examples of the crown ether include 18-crown-6 and dibenzo-18-crown-6. However, the above is merely an example and does not limit the type of phase transfer catalyst.
[0015]
These aqueous solutions can be reused by separating the fluoride produced after the reaction by a precipitation method, a filtration method or the like and then adding an alkali again.
[0016]
Although reaction temperature is not specifically limited, It can implement in 30-150 degreeC. For example, in the case of HCFC-226ca, which is a compound having a low boiling point, it can be carried out in a pressurized reaction vessel.
[0017]
(Dehydrofluoric acid in gas phase)
The hydrofluoric acid reaction may be a gas phase reaction using a metal oxide as a catalyst. The metal oxide may be an aqueous solution of Fe, Cr, Cu chloride, sulfate, nitrate, an alkali ammonia solution or alkali. The metal hydroxide obtained by adding metal hydroxide or adding urea and heating can be obtained by firing. In the case of chromium, it can be prepared by reducing hexavalent chromium.
[0018]
These metal oxides can be used alone, but may be a composite oxide or a mixed oxide of a plurality of metals selected from these metals (Fe, Cr, Cu).
[0019]
In the case of chromium oxide, it is possible to use a partially fluorinated oxide, and the fluorination can usually be carried out by fluorination treatment at 20 to 450 ° C., preferably 200 to 400 ° C. However, anhydrous hydrofluoric acid may be used, or heat treatment with fluorinated hydrocarbon can be used. The partially fluorinated chromium oxide can also be obtained by oxygenating a chromium trifluoride hydrate.
[0020]
These metal oxides may be granulated or compressed into pellets. These may be supported on a carrier not directly involved in the reaction, such as aluminum fluoride or silica gel. In order to prevent deterioration of the catalyst, oxygen, air, etc. may be circulated simultaneously with the raw materials.
[0021]
The dehydrofluorination reaction can also be a gas phase reaction using activated carbon as a catalyst. Although it does not limit about the kind of activated carbon, granular activated carbon, coconut shell activated carbon, etc. are used suitably.
[0022]
The reaction temperature for the gas phase reaction is preferably 200 to 600 ° C, more preferably 250 to 500 ° C.
[0023]
As a gas phase reaction method, a method using a fixed bed type flow reaction apparatus, a fluidized bed type flow reaction apparatus, or the like can be employed.
[0024]
In the production method of the present invention, the second step, general formula (2): XCF2A propene compound represented by CF = CClY (X and Y are the same as those in formula (1)) is fluorinated with anhydrous hydrofluoric acid using antimony as a catalyst in a liquid phase, and 1,1,1,2,3, A method for obtaining 3-hexafluoro-3-chloropropane (hereinafter referred to as HCFC-226ea) will be described.
[0025]
In the present invention, it is particularly important to carry out the reaction by a liquid phase method using an antimony catalyst. As the antimony catalyst, antimony fluorinated chloride obtained by fluorinating antimony pentachloride and antimony trichloride can be used as the catalyst. When chlorine is present on the catalyst, it is represented by the general formula (2). Since chlorination of the propene compound may proceed and the selectivity of the reaction may be reduced, it is preferable to use fully fluorinated antimony pentafluoride and antimony trifluoride as a catalyst.
[0026]
The pentavalent antimony halide (for example, antimony pentafluoride) and the trivalent antimony halide (for example, antimony trifluoride) can be used alone or in combination.
[0027]
In the present invention, a solvent is not particularly required, but anhydrous HF, which is a reactant, can be used as a solvent. A reaction solvent can be used as necessary, and any solvent can be used as long as it is inert to the catalyst. Examples thereof include perfluoro compounds such as perfluorohexane, perfluorodecalin, and perfluorotributylamine.
[0028]
When antimony pentafluoride is used as a catalyst and anhydrous HF is used as a reaction solvent, since the corrosiveness is strong, the concentration of the antimony catalyst may be limited depending on the material of the reaction vessel. In the case of a reaction vessel made of a fluororesin, the concentration of the catalyst is not limited, but in the case of a reaction vessel such as Hastelloy C22 which is a corrosion resistant material, the catalyst concentration is limited. When only antimony pentafluoride is used as a catalyst, 1 mol% or less, more preferably 0.5 mol% or less with respect to anhydrous HF is preferable in terms of corrosion.
[0029]
When antimony pentafluoride and antimony trifluoride are mixed and used, the mixing molar ratio is antimony pentafluoride / antimony trifluoride ≦ 2, more preferably antimony pentafluoride / antimony trifluoride ≦ 1, The concentration of the mixed antimony pentafluoride is preferably 10 mol% or less, more preferably 3 mol% or less with respect to anhydrous HF, in view of corrosion.
[0030]
When only antimony trifluoride is used as a catalyst and anhydrous HF is used as a reaction solvent, the concentration of the catalyst is not limited because the corrosivity is very small.
[0031]
In order to avoid the corrosive problem, the propene compound represented by the general formula (2) and anhydrous HF are charged into antimony pentafluoride, and the produced HCFC-226ea and unreacted anhydrous HF or / and the general formula A reaction form in which the propene compound represented by (2) is extracted out of the reaction system and anhydrous HF does not accumulate in the reaction system can be employed in the present invention.
[0032]
The reaction temperature is not particularly limited, but is 25 to 150 ° C, more preferably 40 to 100 ° C.
[0033]
The reaction pressure is not particularly limited, but from atmospheric pressure to 50 kg / cm.2G, more preferably from atmospheric pressure to 30 kg / cm2G can be adopted.
[0034]
Although the molar ratio of the propene compound represented by the general formula (2) and anhydrous HF can be arbitrarily changed, in order to increase the selectivity of the reaction, HF / propene compound = 4 or more is preferable. In this case, unreacted HF may come out of the reaction system together with HCFC-226ea, but even at this time, HF can be recycled to the reaction system after separation.
[0035]
As a form of reaction, a batch method in which a reaction is performed after supplying necessary raw materials and a product is recovered, a semi-batch method in which one raw material is continuously charged and a product is continuously extracted, or A method of continuously charging raw materials and continuously extracting products and the like can be employed.
[0036]
In the production method of the present invention, a method for obtaining hexafluoropropene by dehydrochlorinating 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-chloropropane (HCFC-226ea), which is the third stage, will be described. .
[0037]
(Dehydrochlorination in liquid phase)
The dehydrochlorination reaction from HCFC-226ea is KOH, NaOH, Ca (OH)2It can be carried out with inorganic basic compounds such as alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, etc., organic basic compounds such as amines, alkali metal alkoxides, etc. It is preferable to use the basic compound. As the solvent for the dehydrochlorination reaction, water, alcohols such as methanol, ethers such as dibutyl ether, and the like can be used. From the viewpoint of product recovery and economy, water is preferably used as the solvent.
[0038]
When the dehydrochlorination reaction is performed using calcium hydroxide, an aqueous solution or a slurry formed by mixing water and calcium hydroxide may be used. At this time, a mixture with potassium hydroxide or sodium hydroxide may be used.
[0039]
When the dehydrochlorination reaction is carried out in an aqueous solution, a phase transfer catalyst such as a quaternary ammonium salt, a phosphonium salt, or a crown ether can be used in order to make the reaction proceed smoothly.
[0040]
Examples of the cation of the quaternary ammonium salt include benzyltriethylammonium, trioctylmethylammonium, tricaprylmethylammonium, tetrabutylammonium and the like. Examples of the cation of the quaternary phosphonium salt include tetrabutylphosphonium and trioctylethylphosphonium. The anions that form salts with these cations are not limited, but generally include chloride ions, bromine ions, hydrogen sulfate ions, and the like. Examples of the crown ether include 18-crown-6, dibenzo-18-crown-6 and the like. However, the above is merely an example and does not limit the type of phase transfer catalyst.
[0041]
These aqueous solutions can be reused by separating the chloride produced after the reaction by precipitation, filtration, etc., and then adding alkali again.
[0042]
Although reaction temperature is not specifically limited, It can implement in the range of 30-150 degreeC, and can also be implemented in a pressurized reaction container.
[0043]
(Dehydrochlorination in gas phase)
The dehydrochlorination reaction can also be a gas phase reaction using a metal oxide as a catalyst. As the metal oxide, an aqueous solution of Fe, Co, Ni, Cr, Cu chloride, sulfate, nitrate, or an alkaline ammonia solution Alternatively, it can be obtained by adding an alkali metal hydroxide or adding urea and calcining a metal hydroxide obtained by heating. In the case of chromium, it can be prepared by reducing hexavalent chromium.
[0044]
These metal oxides can be used alone, but may be a composite oxide or a mixed oxide of a plurality of metals selected from these metals (Fe, Co, Ni, Cr, Cu).
[0045]
In the case of chromium oxide, it is also possible to use a partially fluorinated oxide, and the fluorination can usually be carried out by fluorination treatment at 20 to 450 ° C., preferably 200 to 400 ° C. However, anhydrous hydrofluoric acid may be used, or heat treatment with fluorinated hydrocarbon can be used. The partially fluorinated chromium oxide can also be obtained by oxygenating a chromium trifluoride hydrate.
[0046]
These metal oxides may be granulated or compressed into pellets. These may be supported on a carrier not directly involved in the reaction, such as aluminum fluoride or silica gel. In order to prevent deterioration of the catalyst, oxygen, air, etc. may be circulated simultaneously with the raw materials.
[0047]
The dehydrochlorination reaction can be performed by a gas phase reaction using activated carbon as a catalyst. Although it does not limit about the kind of activated carbon, granular activated carbon, coconut shell activated carbon, etc. are used suitably.
[0048]
The reaction temperature of the gas phase reaction is preferably 200 to 600 ° C, more preferably 250 to 500 ° C.
[0049]
As a gas phase reaction method, a method using a fixed bed type flow reaction apparatus, a fluidized bed type flow reaction apparatus, or the like can be employed.
[0050]
[Effects of the invention]
According to the present invention, by a multi-step process of dehydrofluoric acid of the propane compound of the general formula (1), fluorination of the propene compound of the general formula (2) by this dehydrofluorination, Since no highly toxic perfluoroisobutene is produced, it is possible to produce hexafluoropropene, which is a useful monomer of a fluorine-containing polymer material, while having the economy of eliminating the need for separation and detoxification equipment.
[0051]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[0052]
(Dehydrofluoric acid)
Example 1
In a 200 ml glass reaction vessel equipped with a dropping funnel and condenser, 40.7 g of 1,1,1,2,2-pentafluoro-3,3-dichloropropane (HCFC-225ca) and 0.5 g of tetrabutylammonium bromide were added. Charged and stirred at room temperature.
[0053]
From an addition funnel, an aqueous solution in which 16.8 g of potassium hydroxide was dissolved in 50 ml of water was added dropwise so that the reaction temperature was maintained at 30 ° C.
[0054]
After completion of the dropwise addition, the reaction was continued for further 2 hours, and then the organic layer was separated and analyzed by gas chromatography. The conversion of HCFC-225ca was 100%, and 1,1,1,2-tetrafluoro- 3,3-Dichloropropene was produced with a selectivity of 98%. When the organic layer was dried with calcium chloride and distilled, 1,1,1,2-tetrafluoro-3,3-dichloropropene had a boiling point of 46 ° C.
[0055]
Example 2
In a 200 ml glass reaction vessel equipped with a condenser, 40.7 g of 1,1,2,2,3-pentafluoro-1,3-dichloropropane (HCFC-225cb), 0.5 g of methyltrioctylammonium chloride, 16.8 potassium hydroxide An aqueous solution in which g was dissolved in 50 ml of water was charged.
[0056]
The reaction was carried out at 55 ° C. with stirring, and after the reaction for 10 hours, analysis was carried out in the same manner as above. As a result, the conversion of HCFC-225cb was 15%, Dichloropropene was produced with a selectivity of 98%.
[0057]
Example 3
An aqueous solution and tetrabutylammonium bromide in which 16.8 g of potassium hydroxide is dissolved in 50 ml of water in a 200 ml glass reaction vessel equipped with a dropping funnel and a condenser
 0.5 g was charged and stirred at 40 ° C.
[0058]
From the dropping funnel, 43.9 g of 1,1,2,2-tetrafluoro-1,3,3-trichloropropane (HCFC-224ca) was added dropwise so that the reaction temperature was kept at 40 ° C.
[0059]
After completion of the dropwise addition, the reaction was continued for further 4 hours, and then the organic layer was separated and analyzed by gas chromatography. The conversion of HCFC-224ca was 99% and the desired 1,1,2-trifluoro- The selectivity for 1,3,3-trichloropropene was 96%.
[0060]
Example 4
An SUS316 autoclave was charged with an aqueous solution prepared by dissolving 16.8 g of potassium hydroxide in 50 ml of water and 0.5 g of tetrabutylammonium bromide, and cooled to −20 ° C.
[0061]
After cooling, 37.3 g of 1,1,1,2,2,3-hexafluoro-3-chloropropane (HCFC-226ca) was charged into an autoclave and returned to room temperature. Stirring was started, and the temperature inside the reactor was kept at 80 ° C. for 8 hours. After completion of the reaction, the product was recovered in a trap cooled to -70 ° C under atmospheric pressure first and then under reduced pressure.
[0062]
The recovered organic matter was analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion of HCFC-226ca was 20%, and the selectivity for the desired 1,1,1,2-tetrafluoro-3-chloropropene-2 was 96%. there were.
[0063]
Example 5
Chromium hydroxide prepared from an aqueous chromium nitrate solution and aqueous ammonia was filtered off, washed with water, dried at 100 ° C., and molded into a cylindrical shape having a diameter of 3 mm and a height of 3 mm using a tableting molding machine.
[0064]
The catalyst thus obtained was charged into a Hastelloy C reaction tube before the reaction, and heated and held at 400 ° C. for 1 hour in a nitrogen stream. Thereafter, the temperature was lowered to 200 ° C., hydrofluoric acid was supplied, and the mixture was treated for 1 hour to be activated.
[0065]
A catalyst (20 g) prepared as described above was filled in a Hastelloy C reaction tube having an inner diameter of 2 cm and a length of 40 cm, and heated to 350 ° C. in an electric furnace while flowing nitrogen gas. Nitrogen was changed to HCFC-225ca (57 cc / min) and accompanied by oxygen (3 cc / min) and circulated through the reaction tube.
[0066]
The reaction tube outlet gas was washed with water, dried over calcium chloride, and analyzed by gas chromatography. One hour after the start of the reaction, the conversion of HCFC-225ca was 70%, and the selectivity for the desired 1,1,1,2-tetrafluoro-3,3-dichloropropene-2 was 85%.
[0067]
Example 6
The reaction was performed in the same manner as in Example 5 except that the copper oxide-chromia composite oxide was used as the catalyst. One hour after the start of the reaction, the conversion of HCFC-225ca was 52%, and the selectivity for the desired 1,1,1,2-tetrafluoro-3,3-dichloropropene-2 was 83%.
[0068]
Example 7
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that iron oxide was used as the catalyst. One hour after the start of the reaction, the conversion of HCFC-225ca was 33%, and the selectivity for the desired 1,1,1,2-tetrafluoro-3,3-dichloropropene-2 was 86%.
[0069]
(Fluorination)
Example 8
SbF in Hastelloy C22 autoclave with internal volume of 200mlFive 2.0g was charged. After cooling the autoclave to −30 ° C., 50 g of anhydrous HF and 20 g of 1,1,1,2-tetrafluoro-3,3-dichloropropene obtained in Example 1 above were charged, and then returned to room temperature with stirring. The reaction was continued at 80 ° C. for 10 hours. While removing HCl generated at this time, the reaction pressure was 12 kg / cm.2Kept.
[0070]
The reaction product was collected from the autoclave in a trap cooled to −70 ° C. while removing HF with a washing tower and an alkaline water tower. The collected organic matter was analyzed by gas chromatography.
[0071]
As a result of the analysis, the conversion of 1,1,1,2-tetrafluoro-3,3-dichloropropene was 99%, 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-chloropropane (HCFC-226ea). ) Was 99.9% or more.
[0072]
Example 9
In Example 8, the catalyst was SbFFiveInstead of SbFFive 5.4g and SbFThree 8.9 g was charged and reacted in the same manner.
[0073]
As a result of the same analysis, the conversion of 1,1,1,2-tetrafluoro-3,3-dichloropropene was 99%, 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-chloropropane (HCFC The selectivity of -226ea) was almost 99% or more.
[0074]
Example Ten
SbCl in SUS316 autoclave with PTFE inner tube with internal volume of 500mlFive60g was charged. After cooling the autoclave to −30 ° C., 250 g of anhydrous HF was charged, the temperature was returned to room temperature, and then heated to 80 ° C. with stirring. At this time, while removing the generated HCl out of the system, the reaction pressure was 12 kg / cm2.2Kept.
[0075]
After the generation of hydrochloric acid ceased, 1,1,1,2-tetrafluoro-3,3-dichloropropene obtained in Example 1 was charged at 100 g / Hr at 80 ° C. At this time, while removing the generated HCl out of the system, the reaction pressure was 12 kg / cm2.2Kept. After 3 hours, charging of 1,1,1,2-tetrafluoro-3,3-dichloropropene was stopped, and the reaction was further continued at 80 ° C. for 3 hours.
[0076]
The reaction product was collected in a trap cooled to −70 ° C. while removing HF with a washing tower and an alkaline water tower. The collected organic matter was analyzed by gas chromatography.
[0077]
As a result of the analysis, the conversion of 1,1,1,2-tetrafluoro-3,3-dichloropropene was 99%, and 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-chloropropane (HCFC) The selectivity for -226ea) was 95%. The main by-product was 1,1,1,2,3-trifluoro-3,3-dichloropropane.
[0078]
In a reaction vessel in which the catalyst remained, 200 g of anhydrous HF was charged, and similarly, 300 g of 1,1,1,2-tetrafluoro-3,3-dichloropropene was charged and reacted. As a result of analyzing the product by gas chromatography, the conversion of 1,1,1,2-tetrafluoro-3,3-dichloropropene was 99%, and 1,1,1,2,3,3-hexa The selectivity for fluoro-3-chloropropane (HCFC-226ea) was 96%.
[0079]
Example 11
In Example 8, the raw material was changed to 1,1,2-trifluoro-1,3,3-trichloropropene obtained in Example 3 above, and the same reaction was carried out. As a result, 1,1,2-trifluoro-1 The conversion of 1,3,3-trichloropropene was 99%, and the selectivity for 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-chloropropane (HCFC-226ea) was 98%.
[0080]
Example 12
In Example 8, the raw material was changed to 1,1,2,3-tetrafluoro-1,3-dichloropropene obtained in Example 2 above, and the same reaction was performed. As a result, 1,1,2,3-tetrafluoro was obtained. The conversion of -1,3-dichloropropene was 99%, and the selectivity of 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-chloropropane (HCFC-226ea) was 97%.
[0081]
(Dehydrochloric acid)
Example 13
A 200 ml glass reaction vessel equipped with a gas inlet tube, a condenser cooled to -5 ° C., and a trap at −70 ° C. for collecting the gas that escapes from the top of the condenser, 16.8 g of potassium hydroxide in 50 ml of water Aqueous solution and 0.5 g of tetrabutylammonium bromide were charged and stirred at 0 ° C.
[0082]
37.3 g of 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-chloropropane (HCFC-226ea) (boiling point: 18-19 ° C.) obtained in Example 8 above from the gas inlet tube, the reaction temperature was 0 ° C. It was charged in a gas state so as to keep it. At this time, the amount of hexafluoropropene generated was released from the reaction system, and the amount charged was adjusted so that HCFC-226ea trying to escape from the reaction system together with hexafluoropropene was refluxed by a condenser.
[0083]
After completion of the charging, the reaction was further continued at 10 ° C. for 2 hours, and then the reaction was completed. At this time, there was no organic matter in the reactor. When the organic layer in the trap was analyzed by gas chromatography, the conversion of HCFC-226ea was 98%, and the desired hexafluoropropene was produced at a selectivity of 99%.
[0084]
Example 14
A Hastelloy C reaction tube with an inner diameter of 2 cm and a length of 40 cm was filled with 10 g of coconut shell activated carbon (Yacoal M, manufactured by Taihei Chemical Co., Ltd.) and heated at 400 ° C. for 2 hours in an electric furnace while nitrogen gas was circulated. .
[0085]
Nitrogen was changed to HCFC-226ea (100 cc / min) obtained in Example 8 above, and then circulated through the reaction tube. The reaction tube outlet gas was washed with water, dried with calcium chloride, and then analyzed by gas chromatography. One hour after the start of the reaction, the conversion of HCFC-226ea was 15%, and the selectivity for the desired hexafluoropropene was 98%. Unreacted HCFC-226ea could be reused after recovery.

Claims (18)

一般式(1):
XCF2 CF2 CHClY
(但し、この一般式において、X及びYはそれぞれフッ素原子又は塩素原子である。)
で表されるプロパン化合物を脱フッ酸させ、
一般式(2):
XCF2 CF=CClY
(但し、この一般式において、X及びYは前記したものと同じである。)
で表されるプロペン化合物を得る第1工程と、
このプロペン化合物を液相にてアンチモン触媒の存在下に無水フッ酸によってフッ素化し、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパンを得る第2工程と、
この1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパンを脱塩酸させ、ヘキサフルオロプロペンを得る第3工程と
を有する、ヘキサフルオロプロペンの製造方法。
General formula (1):
XCF 2 CF 2 CHClY
(However, in this general formula, X and Y are each a fluorine atom or a chlorine atom.)
The propane compound represented by
General formula (2):
XCF 2 CF = CClY
(However, in this general formula, X and Y are the same as described above.)
A first step of obtaining a propene compound represented by:
A second step of fluorinating the propene compound with hydrofluoric anhydride in the presence of an antimony catalyst in the liquid phase to obtain 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-chloropropane;
A process for producing hexafluoropropene, comprising a third step of dehydrochlorinating 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-chloropropane to obtain hexafluoropropene.
第1工程での脱フッ酸をアルカリ水溶液で行う、請求項1に記載した製造方法。The production method according to claim 1, wherein the dehydrofluorination in the first step is performed with an alkaline aqueous solution. 脱フッ酸を相間移動触媒の存在下にアルカリ水溶液で行う、請求項2に記載した製造方法。The production method according to claim 2, wherein the dehydrofluorination is performed with an alkaline aqueous solution in the presence of a phase transfer catalyst. アルカリ水溶液がKOH、NaOH又はCa(OH)2 の水溶液である、請求項2又は3に記載した製造方法。The production method according to claim 2 or 3, wherein the aqueous alkaline solution is an aqueous solution of KOH, NaOH, or Ca (OH) 2 . 脱フッ酸を水酸化カルシウムと水とで形成されるスラリーで行う、請求項4に記載した製造方法。The production method according to claim 4, wherein the dehydrofluorination is performed with a slurry formed of calcium hydroxide and water. クロム、鉄及び銅の少なくとも1つを触媒として第1工程での脱フッ酸を気相反応で行う、請求項1に記載した製造方法。The production method according to claim 1, wherein the dehydrofluorination in the first step is performed by a gas phase reaction using at least one of chromium, iron and copper as a catalyst. 活性炭触媒を用いて第1工程での脱フッ酸を気相反応で行う、請求項1に記載した製造方法。The production method according to claim 1, wherein the hydrofluoric acid in the first step is performed by a gas phase reaction using an activated carbon catalyst. 第2工程でのフッ素化反応のアンチモン触媒が5価のハロゲン化アンチモン、3価のハロゲン化アンチモン又はこれらの混合物である、請求項1に記載した製造方法。The production method according to claim 1, wherein the antimony catalyst of the fluorination reaction in the second step is pentavalent antimony halide, trivalent antimony halide, or a mixture thereof. アンチモン触媒が5フッ化アンチモンと3フッ化アンチモンとの混合物である、請求項8に記載した製造方法。The production method according to claim 8, wherein the antimony catalyst is a mixture of antimony pentafluoride and antimony trifluoride. アンチモン触媒が5フッ化アンチモンである、請求項8に記載した製造方法。The production method according to claim 8, wherein the antimony catalyst is antimony pentafluoride. 無水フッ酸を溶媒として第2工程でのフッ素化反応を行う、請求項1に記載した製造方法。The production method according to claim 1, wherein the fluorination reaction in the second step is performed using anhydrous hydrofluoric acid as a solvent. 第3工程での脱塩酸をアルカリ水溶液で行う、請求項1に記載した製造方法。The production method according to claim 1, wherein the dehydrochlorination in the third step is performed with an alkaline aqueous solution. 脱塩酸を相間移動触媒の存在下にアルカリ水溶液で行う、請求項12に記載した製造方法。13. The production method according to claim 12, wherein dehydrochlorination is performed with an alkaline aqueous solution in the presence of a phase transfer catalyst. アルカリ水溶液がKOH、NaOH又はCa(OH)2 の水溶液である、請求項12又は13に記載した製造方法。14. The production method according to claim 12 or 13, wherein the alkaline aqueous solution is an aqueous solution of KOH, NaOH or Ca (OH) 2 . 脱塩酸を水酸化カルシウムと水とで形成されるスラリーで行う、請求項14に記載した製造方法。15. The production method according to claim 14, wherein the dehydrochlorination is performed with a slurry formed of calcium hydroxide and water. クロム、ニッケル、鉄、コバルト及び銅の少なくとも1つを触媒として第3工程での脱塩酸を気相で行う、請求項1に記載した製造方法。The production method according to claim 1, wherein dehydrochlorination in the third step is performed in a gas phase using at least one of chromium, nickel, iron, cobalt and copper as a catalyst. 活性炭を触媒として第3工程での脱塩酸を気相で行う、請求項1に記載した製造方法。The production method according to claim 1, wherein the dehydrochlorination in the third step is performed in a gas phase using activated carbon as a catalyst. 一般式(1)で表される化合物が、1,1,1,2,2,3−ヘキサフルオロ−3−クロロプロパン、1,1,1,2,2−ペンタフルオロ−3,3−ジクロロプロパン、1,1,2,2,3−ペンタフルオロ−1,3−ジクロロプロパン又は1,1,2,2−テトラフルオロ−1,3,3−トリクロロプロパンである、請求項1に記載した製造方法。The compound represented by the general formula (1) is 1,1,1,2,2,3-hexafluoro-3-chloropropane, 1,1,1,2,2-pentafluoro-3,3-dichloropropane. The production according to claim 1, which is 1,1,2,2,3-pentafluoro-1,3-dichloropropane or 1,1,2,2-tetrafluoro-1,3,3-trichloropropane. Method.
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