JP5601471B2 - Method for producing chlorine-containing fluoropropene - Google Patents

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本発明は、塩素含有フルオロプロペンの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a chlorine-containing fluoropropene.

一般式: CFX2CCl=CH2 (XはF又はClであり、同一または異なっていてよい)で表される塩素含有フルオロプロペンは、各種フルオロカーボンを製造するための原料や中間体として有用な化合物であり、更に、各種の重合体におけるモノマー成分や、各種の機能性材料としても有用である。特に、CF2ClCCl=CH2で表される2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFC-1232xf)は、洗浄剤、ドライクリーニング溶媒、レジスト除去剤として有望な化合物である。 A chlorine-containing fluoropropene represented by the general formula: CFX 2 CCl = CH 2 (X is F or Cl, and may be the same or different) is a compound useful as a raw material or an intermediate for producing various fluorocarbons. Furthermore, it is also useful as a monomer component in various polymers and various functional materials. In particular, 2,3-dichloro-3,3-difluoropropene (HCFC-1232xf) represented by CF 2 ClCCl═CH 2 is a promising compound as a cleaning agent, a dry cleaning solvent, and a resist removal agent.

上記した一般式で表される化合物の内で、CFCl2CCl=CH2で表される2,3,3-トリクロロ-3-フルオロプロパン(HCFC-1231xf, bp. 98.5-99℃)とCF2ClCCl=CH2で表される2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFC-1232xf, bp. 57-58℃)の製造方法としては、1,1,2,3-テトラクロロ-1-フルオロプロパン(HCFC-241db)又は1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン(HCFC-242dc)に、それぞれ当量以上のKOHを作用させて脱HClさせる方法が知られている(非特許文献1、非特許文献2、特許文献1等参照)。しかしながら、この方法では多量の廃棄物の処理が問題となる上、収率の改善が必要である。 Among the compounds represented by the above general formula, 2,3,3-trichloro-3-fluoropropane (HCFC-1231xf, bp. 98.5-99 ° C.) represented by CFCl 2 CCl═CH 2 and CF 2 The production method of 2,3-dichloro-3,3-difluoropropene (HCFC-1232xf, bp. 57-58 ° C) represented by ClCCl = CH 2 is 1,1,2,3-tetrachloro-1 A method is known in which dehydrochlorination is performed by reacting 1-fluoropropane (HCFC-241db) or 1,2,3-trichloro-1,1-difluoropropane (HCFC-242dc) with an equivalent amount of KOH, respectively. (See Patent Document 1, Non-Patent Document 2, Patent Document 1, etc.). However, in this method, a large amount of waste is problematic, and the yield must be improved.

また、CF3CCl=CH2で表される2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFC-1233xf, bp. 14-15℃)の製造方法としては、1, 2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロパン(HCFC-243db, bp. 76℃)に当量以上のKOHを作用させて脱HClさせる方法が知られている(非特許文献2、非特許文献3)。しかしながら、この方法についても、多量の廃棄物の処理が問題となる上、長い反応時間を要するなど、経済的に適した方法とは言えない。 Also, 2-chloro-3,3,3-trifluoropropene represented by CF 3 CCl = CH 2 As a method for producing (HCFC-1233xf, bp. 14-15 ℃) is 1, 2-dichloro -3 , 3,3-trifluoropropane (HCFC-243db, bp. 76 ° C.) is known to have a method of removing HCl by reacting with an equivalent amount of KOH (Non-patent Documents 2 and 3). However, this method is not an economically suitable method because a large amount of waste is problematic and a long reaction time is required.

その他、気相中において、フッ素化触媒存在下でハロゲン化炭化水素をフッ化水素(HF)と反応させる際に、反応条件によって脱HCl反応が進行してHCFC-1233xfが得られることが知られている(特許文献2、特許文献3)。しかしながら、この方法では、触媒の使用によるコストアップや触媒劣化の問題があり、更に、HFが必要であることなど、工業スケールにおける利用には多くの課題がある。   In addition, when a halogenated hydrocarbon is reacted with hydrogen fluoride (HF) in the presence of a fluorination catalyst in the gas phase, it is known that a deHCl reaction proceeds depending on the reaction conditions to obtain HCFC-1233xf. (Patent Document 2, Patent Document 3). However, this method has problems of cost increase and catalyst deterioration due to the use of a catalyst, and further, there are many problems in utilization on an industrial scale such as the necessity of HF.

以上の通り、現状では、経済性に適合するように、簡便な方法によって高収率で一般式: CFX2CCl=CH2 で表される塩素含有フルオロプロペンを製造できる方法が確立するには至っていない。 As described above, at present, a method capable of producing a chlorine-containing fluoropropene represented by the general formula: CFX 2 CCl = CH 2 in a high yield by a simple method so as to suit the economy has been established. Not in.

US 2787646US 2787646 WO 2008/054781 A1WO 2008/054781 A1 WO 2009/125199 A2WO 2009/125199 A2 GB 772484GB 772484

Inst. Heteroorg. Compds. 1960, pp447-51Inst. Heteroorg. Compds. 1960, pp447-51 Journal of the Chemical Society, 1953, pp3371-8Journal of the Chemical Society, 1953, pp3371-8 Journal of the Chemical Society, 1951, pp2495-504Journal of the Chemical Society, 1951, pp2495-504 Journal of the American Chemical Society, 1947, 69, pp944-7Journal of the American Chemical Society, 1947, 69, pp944-7

本発明は、上記した従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、工業的スケールでの実施に適した簡便かつ経済的に有利な方法によって、効率よく一般式: CFX2CCl=CH2 (XはF又はClであり、同一または異なっていてよい)で表される塩素含有フルオロプロペンを製造できる方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described state of the art, and the main object of the present invention is to provide a general formula: CFX efficiently by a simple and economically advantageous method suitable for implementation on an industrial scale. It is to provide a method capable of producing a chlorine-containing fluoropropene represented by 2 CCl═CH 2 (X is F or Cl, and may be the same or different).

本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、一般式:CFX2CHClCH2Cl (XはF又はClであり、同一または異なっていてよい)で表される塩素含有フルオロプロパンを原料として用い、触媒を用いることなく、気相状態において、所定の温度範囲で十分に加熱する方法によれば、驚くべきことに、一段階の反応操作によって、副反応を抑制して、目的とするCFX2CCl=CH2(Xは上記に同じ)で表される塩素含有フルオロプロペンを高い選択率で製造することができ、従来の塩素含有フルオロプロペンの製造方法における欠点を解消して、工業的スケールにおいて、塩素含有フルオロプロペンを効率良く製造することが可能となることを見出し、ここに本発明を完成するに至った。 The present inventor has intensively studied to achieve the above-described object. As a result, chlorine-containing fluoropropane represented by the general formula: CFX 2 CHClCH 2 Cl (X is F or Cl, which may be the same or different) is used as a raw material, and in a gas phase state without using a catalyst. Surprisingly, according to the method of sufficiently heating in a predetermined temperature range, the side reaction is suppressed by a one-step reaction operation, and the target CFX 2 CCl = CH 2 (X is the same as above) The chlorine-containing fluoropropene represented by the above can be produced with high selectivity, eliminating the drawbacks of the conventional method for producing a chlorine-containing fluoropropene, and efficiently producing the chlorine-containing fluoropropene on an industrial scale. The present invention has been completed here.

即ち、本発明は、下記の一般式: CFX2CCl=CH2(XはF又はClであり、同一または異なっていてよい)で表される塩素含有フルオロプロペンの製造方法を提供するものである。
1. 触媒の不存在下において、一般式:CFX2CHClCH2Cl (XはF又はClであり、同一または異なっていてよい)で表される塩素含有フルオロプロパンを気相状態で加熱して、脱塩化水素反応を生じさせることを特徴とする一般式:CFX2CCl=CH2(Xは上記に同じ)で表される塩素含有フルオロプロペンの製造方法。
2. 加熱温度が350〜550℃である上記項1に記載の塩素含有フルオロプロペンの製造方法。
3. 塩素含有フルオロプロパンと同時に不活性ガスを供給して脱塩化水素反応を行う上記項1又は2に記載の塩素含有フルオロプロペンの製造方法。
4. 塩素含有フルオロプロパン1モルに対して、不活性ガスを0.5〜50モル供給する上記項3に記載の塩素含有フルオロプロペンの製造方法。
5. 上記項1〜4のいずれかの方法によって塩素含有フルオロプロペンを製造した後、反応生成物に含まれる未反応の塩素含有フルオロプロパンを反応器に戻して再利用する工程を含む、塩素含有フルオロプロペンの製造方法。
That is, the present invention provides a method for producing a chlorine-containing fluoropropene represented by the following general formula: CFX 2 CCl═CH 2 (X is F or Cl and may be the same or different). .
1. In the absence of a catalyst, chlorine-containing fluoropropane represented by the general formula: CFX 2 CHClCH 2 Cl (X is F or Cl, which may be the same or different) is heated in the gas phase to dechlorinate. A method for producing a chlorine-containing fluoropropene represented by the general formula: CFX 2 CCl═CH 2 (X is the same as above) characterized by causing a hydrogen reaction.
2. Item 2. The method for producing a chlorine-containing fluoropropene according to Item 1, wherein the heating temperature is 350 to 550 ° C.
3. Item 3. The method for producing a chlorine-containing fluoropropene according to Item 1 or 2, wherein an inert gas is supplied simultaneously with the chlorine-containing fluoropropane to perform a dehydrochlorination reaction.
4). Item 4. The method for producing a chlorine-containing fluoropropene according to Item 3, wherein 0.5 to 50 mol of an inert gas is supplied to 1 mol of the chlorine-containing fluoropropane.
5. After producing a chlorine-containing fluoropropene by the method according to any one of Items 1 to 4, the chlorine-containing fluoropropene comprising a step of returning the unreacted chlorine-containing fluoropropane contained in the reaction product to the reactor and reusing it. Manufacturing method.

以下、本発明の塩素含有フルオロプロペンの製造方法について具体的に説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the chlorine containing fluoropropene of this invention is demonstrated concretely.

(1)原料化合物
本発明では、原料化合物としては、一般式:CFX2CHClCH2Cl (XはF又はClであり、同一または異なっていてよい)で表される塩素含有フルオロプロパンを用いる。上記一般式で表される化合物は公知化合物であり、具体例として、化学式:CFCl2CHClCH2Clで表される1,1,2,3-テトラクロロ-1-フルオロプロパン(HCFC-241db, bp. 157℃)、化学式:CF2ClCHClCH2Clで表される1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン(HCFC-242dc, bp. 113-114℃)、化学式:CF3CHClCH2Clで表される1, 2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロパン(HCFC-243db, bp. 76℃)等を挙げることができる。これらの化合物の内で、1,1,2,3-テトラクロロ-1-フルオロプロパン(HCFC-241db, bp. 157℃)、及び1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン(HCFC-242dc, bp. 113-114℃)については、例えば、1,1,1,2,3-テトラクロロプロパン(HCC-240db)をフッ素化する方法で容易に得ることができる(非特許文献1参照)。
(1) Raw Material Compound In the present invention, chlorine-containing fluoropropane represented by the general formula: CFX 2 CHClCH 2 Cl (X is F or Cl and may be the same or different) is used as the raw material compound. The compound represented by the above general formula is a known compound. As a specific example, 1,1,2,3-tetrachloro-1-fluoropropane (HCFC-241db, bp represented by the chemical formula: CFCl 2 CHClCH 2 Cl 157 ° C), chemical formula: CF 2 ClCHClCH 2 Cl, 1,2,3-trichloro-1,1-difluoropropane (HCFC-242dc, bp. 113-114 ° C), chemical formula: CF 3 CHClCH 2 Cl 1,2-dichloro-3,3,3-trifluoropropane (HCFC-243db, bp. 76 ° C.) and the like. Among these compounds, 1,1,2,3-tetrachloro-1-fluoropropane (HCFC-241db, bp. 157 ° C) and 1,2,3-trichloro-1,1-difluoropropane (HCFC) -242dc, bp. 113-114 ° C) can be easily obtained by, for example, a method of fluorinating 1,1,1,2,3-tetrachloropropane (HCC-240db) (see Non-Patent Document 1). ).

その他のHCFC-242dcの製造方法として、化学式:CF2ClCH=CH2 (HCFC-1242zf)で表される化合物又は化学式:CF2ClCHClCH3 (HCFC-252dc)で表される化合物を原料として、塩素を用いて塩素化する方法が知られている(特許文献4、非特許文献4等参照)。また、1, 2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロパン(HCFC-243db, bp. 76℃)の製造方法としては、特許文献3に示されるように、化学式:CF3CH=CH2 (HFC-1243zf)で表される化合物を原料として、塩素を用いて塩素化する方法が知られている。 As a method for producing other HCFC-242dc, formula: CF 2 ClCH = CH 2 the compound represented by (HCFC-1242zf) or Formula: From the compound represented by CF 2 ClCHClCH 3 (HCFC-252dc ), chlorine A method of chlorinating using benzene is known (see Patent Document 4, Non-Patent Document 4, etc.). As a method for producing 1,2-dichloro-3,3,3-trifluoropropane (HCFC-243db, bp. 76 ° C.), as shown in Patent Document 3, the chemical formula: CF 3 CH═CH 2 A method of chlorinating with chlorine using a compound represented by (HFC-1243zf) as a raw material is known.

これらの一般式:CFX2CHClCH2Cl(XはF又はClであり、同一または異なっていてよい)で表される塩素含有フルオロプロパンを原料として用い、後述する条件に従って反応を行うことによって、一段階の反応工程で、脱塩化水素反応を進行させて、目的とする一般式: CFX2CCl=CH2 (Xは上記に同じ)で表される塩素含有フルオロプロペンを高い選択率で製造できる。 By using a chlorine-containing fluoropropane represented by these general formulas: CFX 2 CHClCH 2 Cl (X is F or Cl and may be the same or different) as a raw material, the reaction is carried out according to the conditions described later. In the step reaction process, a dehydrochlorination reaction is allowed to proceed to produce a chlorine-containing fluoropropene represented by the target general formula: CFX 2 CCl═CH 2 (X is the same as above) with high selectivity.

(2)反応方法
本発明の製造方法は、上記した原料化合物を、気相状態で加熱して、脱塩化水素反応を生じさせる方法である。
(2) Reaction method The production method of the present invention is a method in which the above-described raw material compound is heated in a gas phase to cause a dehydrochlorination reaction.

本発明方法では、特に、脱塩化水素反応を行う際に、触媒の不存在下において、原料化合物を加熱することが重要である。この様な条件下において、上記原料化合物を加熱して反応させることによって、一段階の反応工程によって、高い選択率で目的とする一般式: CFX2CCl=CH2 (Xは上記に同じ)で表される塩素含有フルオロプロペンを得ることができる。 In the method of the present invention, it is particularly important to heat the raw material compound in the absence of a catalyst when performing the dehydrochlorination reaction. Under such conditions, the raw material compound is heated and reacted, and the target general formula: CFX 2 CCl = CH 2 (X is the same as above) is obtained with a high selectivity by a one-step reaction process. The represented chlorine-containing fluoropropene can be obtained.

本発明方法では、反応温度は、反応器の中の温度として、300〜650℃程度が適当であり、350〜550℃程度がより好ましく、360〜480℃程度が特に好ましい。この様な温度範囲で加熱することによって、高い選択率で目的とする塩素含有フルオロプロペンを得ることができる。加熱温度がこの範囲より高温になると、副生成物が増加して目的とする塩素含有フルオロプロペンの選択率が低下し、一方、低温になると原料化合物の転化率が低下するので、いずれも好ましくない。   In the method of the present invention, the reaction temperature is suitably about 300 to 650 ° C., more preferably about 350 to 550 ° C., and particularly preferably about 360 to 480 ° C. as the temperature in the reactor. By heating in such a temperature range, the target chlorine-containing fluoropropene can be obtained with high selectivity. When the heating temperature is higher than this range, by-products increase and the selectivity of the target chlorine-containing fluoropropene decreases. On the other hand, when the heating temperature is lower, the conversion rate of the raw material compound decreases. .

本発明では、特に、上記した温度範囲において、原料化合物を十分に加熱して、脱塩化水素反応を進行させることが重要である。このために、例えば、十分な長さを有する反応管を用いて、接触時間を長くして原料化合物を加熱する方法;内径の小さい反応管を用いて原料の伝熱面積を大きくすることで、伝熱効率を良好にする方法;熱伝導性が良好で本発明の反応に対する触媒活性が無く、生成する塩化水素(HCl)に対して安定な材料を反応管内に充填して、反応管内の温度分布を均一にして、反応を行う方法などを採用することが好ましい。   In the present invention, it is particularly important to advance the dehydrochlorination reaction by sufficiently heating the raw material compound in the above temperature range. For this purpose, for example, by using a reaction tube having a sufficient length and heating the raw material compound by increasing the contact time; by increasing the heat transfer area of the raw material using a reaction tube having a small inner diameter, Method for improving heat transfer efficiency; filling the reaction tube with a material that has good thermal conductivity, no catalytic activity for the reaction of the present invention, and is stable with respect to the generated hydrogen chloride (HCl), and temperature distribution in the reaction tube It is preferable to adopt a method of making the reaction uniform and conducting the reaction.

この場合、接触時間については、例えば、気相での反応空間の容積V(cc)と反応系に流す原料ガスの全流量Fo(0℃、0.1MPaでの流量:cc/sec)との比率:V/Foで表される接触時間を5〜100 sec程度の範囲とすることが好ましく、20〜60 sec 程度の範囲とすることがより好ましい。尚、上記した原料ガスの全流量とは、原料とする塩素含有フルオロプロパンの他に、後述する不活性ガスを用いる場合には、不活性ガスを加えた合計流量である。   In this case, for the contact time, for example, the ratio between the volume V (cc) of the reaction space in the gas phase and the total flow rate Fo (flow rate at 0 ° C., 0.1 MPa: cc / sec) of the raw material gas flowing into the reaction system : The contact time represented by V / Fo is preferably in the range of about 5 to 100 sec, more preferably in the range of about 20 to 60 sec. Note that the total flow rate of the raw material gas described above is a total flow rate in which an inert gas is added when an inert gas described later is used in addition to the chlorine-containing fluoropropane used as a raw material.

また、内径の小さい反応管を用いて伝熱効率を良くする方法では、例えば、原料の流量と、反応管の内径の関係は、線速度が大きくかつ伝熱面積が大きくなるようにすることが好ましい。   In the method of improving heat transfer efficiency using a reaction tube having a small inner diameter, for example, the relationship between the flow rate of the raw material and the inner diameter of the reaction tube is preferably such that the linear velocity is large and the heat transfer area is large. .

また、触媒活性のない材料を充填する方法では、上記した条件を満足する材料として、例えば、ハステロイ片、ニッケル製ビーズ等を用い、これらの材料を反応管に充填すればよい。充填される材料の形状については特に限定はなく、反応管の形状に応じて、粉体状、ペレット状等の反応管に均一に充填可能な形状であればよい。   In the method of filling materials having no catalytic activity, for example, hastelloy pieces, nickel beads or the like may be used as materials satisfying the above conditions, and these materials may be filled into the reaction tube. The shape of the material to be filled is not particularly limited, and may be any shape that can uniformly fill the reaction tube such as powder or pellets according to the shape of the reaction tube.

触媒の不存在下において、上記した加熱方法を採用することによって、特に良好な選択率で目的とする塩素含有フルオロプロペンを得ることが可能となる。   By employing the heating method described above in the absence of a catalyst, it is possible to obtain the target chlorine-containing fluoropropene with particularly good selectivity.

本発明方法では、前述した反応温度領域において、原料化合物を気体状態で存在させればよく、原料化合物の供給時には、原料化合物が液体状態であってもよい。例えば、気化器を用いて原料化合物を気化(気化領域)させてから予熱領域を通過させることによって、気相状態で反応を行うことができる。また、原料化合物を液体状態で反応装置に供給し、反応領域に達した時に気化させて反応させても良い。原料化合物を反応領域で気化させる方法については特に限定はないが、例えば、前述したハステロイ片やニッケル製ビーズなどの熱伝導性が良好で触媒活性が無く、生成する塩化水素(HCl)に対して安定な材料を反応管内に充填し、反応管内の温度分布を均一にして原料化合物の気化温度以上に加熱し、ここに液体状態の原料化合物を供給して、原料化合物を気化させて気相状態としてもよい。   In the method of the present invention, the raw material compound may be present in a gaseous state in the reaction temperature region described above, and the raw material compound may be in a liquid state when the raw material compound is supplied. For example, the reaction can be carried out in the gas phase by vaporizing the raw material compound (vaporization region) using a vaporizer and then passing it through the preheating region. Alternatively, the raw material compound may be supplied to the reaction apparatus in a liquid state, and vaporized when the reaction region is reached to react. The method for vaporizing the raw material compound in the reaction region is not particularly limited.For example, it has good thermal conductivity such as the above-mentioned Hastelloy pieces and nickel beads, has no catalytic activity, and produces hydrogen chloride (HCl). Fill the reaction tube with a stable material, make the temperature distribution in the reaction tube uniform and heat it above the vaporization temperature of the raw material compound, supply the raw material compound in a liquid state here, vaporize the raw material compound, and vapor phase state It is good.

原料化合物は、反応器にそのまま供給してもよいが、特に、不活性ガスとともに反応温度領域に供給することによって、副反応を抑制して、高い選択率で目的とする塩素含有フルオロプロペンを得ることができる。不活性ガスとしては、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等を用いることができる。不活性ガスの供給量は、通常、原料化合物1 モルに対して0.5〜50モル程度の範囲とすることが好ましく、5〜30モル程度の範囲とすることがより好ましい。不活性ガスの使用量をこの様な範囲とすることによって、塩素含有フルオロプロペンの選択率を良好な範囲内に維持することができる。   The raw material compound may be supplied to the reactor as it is, but in particular, by supplying it to the reaction temperature region together with an inert gas, the side reaction is suppressed and the desired chlorine-containing fluoropropene is obtained with high selectivity. be able to. As the inert gas, for example, nitrogen, helium, argon or the like can be used. The supply amount of the inert gas is usually preferably in the range of about 0.5 to 50 mol, more preferably in the range of about 5 to 30 mol, relative to 1 mol of the raw material compound. By making the usage-amount of an inert gas into such a range, the selectivity of a chlorine containing fluoropropene can be maintained in a favorable range.

本発明方法で用いる反応器の形態は特に限定されるものではなく、例えば、空塔の反応器や金属や媒体を充填した反応器を用いることができる。充填する金属や媒体としては、上述した通り、熱伝導性が良好で、反応に対して触媒活性が無く、生成する塩化水素(HCl)に対して安定な材料を用いればく、各種形状の多孔質材料や非多孔質材料を用いることができる。このような反応器を用いて、例えば、電気炉などにより外部から加熱して、反応器の内部を所定の温度に加熱すればよい。また、熱媒体を用いて伝熱・除熱・反応器内の温度分布を均一化した多管型反応器等を用いることもできる。尚、反応器としては、インコネル(INCONEL)、ハステロイ(HASTALLOY)、モネル(MONEL)、インコロイ(INCOLLOY)等の塩化水素の腐食作用に抵抗性がある材料によって構成されるものを用いることが好ましい。   The form of the reactor used in the method of the present invention is not particularly limited. For example, an empty reactor or a reactor filled with a metal or a medium can be used. As described above, the metal or medium to be filled is porous in various shapes, as long as it uses a material that has good thermal conductivity, does not have catalytic activity for the reaction, and is stable with respect to the generated hydrogen chloride (HCl). Materials and non-porous materials can be used. Using such a reactor, for example, the inside of the reactor may be heated to a predetermined temperature by heating from the outside with an electric furnace or the like. In addition, a multi-tubular reactor in which heat transfer, heat removal, and temperature distribution in the reactor are made uniform using a heat medium can also be used. As the reactor, it is preferable to use a reactor made of a material resistant to the corrosive action of hydrogen chloride, such as Inconel, HASTALLOY, Monel, and INCOLLOY.

反応時の圧力については、原料化合物が気相状態で存在できる圧力であれば特に限定されるものではなく、常圧下、加圧下、減圧下のいずれでもよい。即ち、本発明の製造方法は、減圧下又は大気圧(0.1MPa)下で実施することができ、原料が液体状態にならない程度の加圧下で実施することもできる。   The pressure during the reaction is not particularly limited as long as the raw material compound can exist in a gas phase state, and may be any of normal pressure, pressurized pressure, and reduced pressure. That is, the production method of the present invention can be carried out under reduced pressure or atmospheric pressure (0.1 MPa), and can also be carried out under a pressure that does not cause the raw material to be in a liquid state.

上記した反応条件によれば、反応器出口では、目的とする一般式: CFX2CCl=CH2 (Xは上記に同じ)で表される塩素含有フルオロプロペンを含む反応生成物を得ることができる。該塩素含有フルオロプロペンは、蒸留などによって精製して回収することができ、そのまま目的とする用途に用いても良いし、他の化合物へと変換することもできる。 According to the reaction conditions described above, a reaction product containing a chlorine-containing fluoropropene represented by the target general formula: CFX 2 CCl═CH 2 (X is the same as above) can be obtained at the reactor outlet. . The chlorine-containing fluoropropene can be purified and recovered by distillation or the like, and can be used as it is for the intended purpose or can be converted into other compounds.

本発明方法では、目的物である塩素含有フルオロプロペンの選択率が高いので、未反応の原料を再び反応器に戻してリサイクルすることによって、原料転化率が低い場合であっても、高い生産性を維持することができる。   In the method of the present invention, since the selectivity of the target chlorine-containing fluoropropene is high, by returning the unreacted raw material to the reactor again for recycling, even if the raw material conversion rate is low, high productivity Can be maintained.

本発明方法によれば、化学式CFX2CHClCH2Cl (XはF又はClであり、同一または異なっていてよい)で表される塩素含有フルオロプロパンを原料として、一段階の反応操作によって、高い選択率で一般式: CFX2CCl=CH2(Xは上記に同じ)で表される塩素含有フルオロプロペンを製造することができる。 According to the method of the present invention, a chlorine-containing fluoropropane represented by the chemical formula CFX 2 CHClCH 2 Cl (X is F or Cl, which may be the same or different) is used as a raw material, and high selection is achieved by a one-step reaction operation. A chlorine-containing fluoropropene represented by the general formula: CFX 2 CCl═CH 2 (X is the same as above) can be produced.

また、本発明の製造方法は、常圧や減圧状態等の穏和な条件下で実施が可能であり、連続製造に適した気相反応を利用する製造方法である。   Further, the production method of the present invention can be carried out under mild conditions such as normal pressure and reduced pressure, and is a production method utilizing a gas phase reaction suitable for continuous production.

更に、本発明方法によれば、従来の触媒を用いる製造方法の欠点をことごとく解消した上で、高い選択率で目的とする塩素含有フルオロプロペンを得ることができる。   Furthermore, according to the method of the present invention, the desired chlorine-containing fluoropropene can be obtained with high selectivity after eliminating all the disadvantages of the conventional production method using a catalyst.

このため、本発明の方法は、塩素含有フルオロプロペンの製造方法として工業的に有利な方法といえる。   Therefore, the method of the present invention can be said to be an industrially advantageous method as a method for producing chlorine-containing fluoropropene.

実施例1〜3で用いた反応装置の概略図。The schematic of the reactor used in Examples 1-3.

以下、本発明の実施例を記載して本発明を更に詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by describing examples of the present invention.

実施例1
以下、原料として、1, 2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロパン(HCFC-243db)を用いた製造方法の具体例を示す。
Example 1
Hereinafter, a specific example of a production method using 1,2-dichloro-3,3,3-trifluoropropane (HCFC-243db) as a raw material will be shown.

本実施例で使用した反応装置図の概略を図1に示す。この反応装置では、外径1/2インチ(肉厚1.24 mm)、長さ199 cmの管状インコネル600製反応器(反応管、内容積163.2cm3)をマッフル炉内に組み、反応管入口側接続部には1, 2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロパン(HCFC-243db)と不活性ガスが供給されるラインを接続した。HCFC-243dbの供給ラインには気化器を設置し、液状態で供給したHCFC-243dbを140℃で気化させた。気化したHCFC-243dbは反応器へ供給されるまで200℃で予熱し、また、不活性ガスを供給する場合は、不活性ガスの供給ラインも200℃で予熱し、HCFC-243dbと混合した状態で反応器へ供給した。反応管接続部の入口側と出口側は両方とも外径1/8インチの配管で接続し、マッフル炉内での配管内容積についても反応空間とみなした。この場合のマッフル炉内における反応空間容積は164.0 cm3となった。反応管以外の配管・継手は全てハステロイ製の材料を使用した。 A schematic diagram of the reactor used in this example is shown in FIG. In this reactor, a reactor made of tubular Inconel 600 with an outer diameter of 1/2 inch (wall thickness: 1.24 mm) and a length of 199 cm (reaction tube, internal volume: 163.2 cm 3 ) is assembled in a muffle furnace, and the reaction tube inlet side A line for supplying 1,2-dichloro-3,3,3-trifluoropropane (HCFC-243db) and inert gas was connected to the connection part. A vaporizer was installed in the supply line of HCFC-243db, and HCFC-243db supplied in liquid state was vaporized at 140 ° C. Vaporized HCFC-243db is preheated at 200 ° C until it is supplied to the reactor. When supplying inert gas, the inert gas supply line is also preheated at 200 ° C and mixed with HCFC-243db. To the reactor. Both the inlet side and the outlet side of the reaction tube connecting part were connected by a pipe having an outer diameter of 1/8 inch, and the pipe volume in the muffle furnace was also regarded as a reaction space. The reaction space volume in the muffle furnace in this case was 164.0 cm 3 . All the pipes and joints other than the reaction tube were made of Hastelloy material.

マッフル炉内部では、炉内の空間温度を2点測定し、この平均温度を炉内温度とし、反応管の外壁の温度を入口側から出口側に至るまで等間隔で8点測定し、この平均温度を反応温度とした。この反応管内を大気圧(0.1MPa)として、反応温度を400℃に維持し、窒素(N2)を200 cc/min(0℃、0.1MPaでの流量)の流量で反応器に連続的に供給し、10時間維持した。 Inside the muffle furnace, the space temperature in the furnace is measured at two points, this average temperature is taken as the furnace temperature, and the temperature of the outer wall of the reaction tube is measured at eight points at regular intervals from the inlet side to the outlet side. The temperature was taken as the reaction temperature. The reaction tube is maintained at atmospheric pressure (0.1 MPa), the reaction temperature is maintained at 400 ° C., and nitrogen (N 2 ) is continuously supplied to the reactor at a flow rate of 200 cc / min (0 ° C., flow rate at 0.1 MPa). Feeded and maintained for 10 hours.

その後、反応温度を400℃に保ち、窒素(N2)を200 cc/min(0℃、0.1MPaでの流量)の流量のままで供給しながら、1,2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロパン(HCFC-243db, 純度99.8%)を20.0 cc/min(0℃、0.1MPaでの流量)の速度で連続的に供給し、反応開始とした。このとき、反応温度を400℃に維持できるように炉内温度を設定した。窒素(N2)と1,2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロパン(HCFC-243db)のモル比(N2/ HCFC-243db )は10であり、接触時間(V/F0)は、マッフル炉内の反応空間容積(V)と反応物の総流量(F0)から、V/F0= 44.7 secであった。 Thereafter, while maintaining the reaction temperature at 400 ° C. and supplying nitrogen (N 2 ) at a flow rate of 200 cc / min (flow rate at 0 ° C. and 0.1 MPa), 1,2-dichloro-3,3,3 -Trifluoropropane (HCFC-243db, purity 99.8%) was continuously supplied at a rate of 20.0 cc / min (flow rate at 0 ° C., 0.1 MPa) to initiate the reaction. At this time, the furnace temperature was set so that the reaction temperature could be maintained at 400 ° C. The molar ratio (N 2 / HCFC-243db) of nitrogen (N 2 ) to 1,2-dichloro-3,3,3-trifluoropropane (HCFC-243db) is 10, and the contact time (V / F 0 ) From the reaction space volume (V) in the muffle furnace and the total flow rate of the reactant (F 0 ), V / F 0 = 44.7 sec.

反応開始から3時間後の反応器からの流出物をガスクロマトグラフを使用して分析した。反応生成物の内で、沸点が50℃以上の高沸点物と原料であるHCFC-243dbの回収量については、以下に説明する方法で定量した。即ち、内部標準物質として所定量のパークロロエチレンを溶解したHCFC-225(225ca:225cb = 57:43)と氷水を混合して分液状態にしておき、反応器出口成分を一定時間HCFC-225層にバブリングして、有機物をHCFC-225層で抽出し、塩化水素は氷水に溶解させた。   The effluent from the reactor 3 hours after the start of the reaction was analyzed using a gas chromatograph. Among the reaction products, the recovered amounts of high-boiling products having a boiling point of 50 ° C. or higher and the raw material HCFC-243db were quantified by the method described below. That is, HCFC-225 (225ca: 225cb = 57: 43) in which a predetermined amount of perchlorethylene was dissolved as an internal standard substance and ice water were mixed and separated, and the reactor outlet component was kept for a certain period of time. The organic matter was extracted with the HCFC-225 layer, and hydrogen chloride was dissolved in ice water.

抽出液は20℃まで加温し、HCFC-225層をガスクロマトグラフ(FID)で分析した。カラムとしてはDB-1(60m)のキャピラリーカラムを使用し、内部標準物質であるパークロロエチレンとHCFC-243dbやその他の化合物との検出エリア比から、それぞれガスクロマトグラフでの係数を考慮して、HCFC-243db量をモル比に換算し、HCFC-243dbの回収量から原料転化率を算出し、その他の生成量も算出した。   The extract was heated to 20 ° C., and the HCFC-225 layer was analyzed by gas chromatography (FID). A DB-1 (60m) capillary column is used as the column. From the detection area ratio of perchlorethylene, which is the internal standard substance, to HCFC-243db and other compounds, the coefficients in the gas chromatograph are taken into consideration, respectively. The amount of -243db was converted to a molar ratio, the raw material conversion was calculated from the recovered amount of HCFC-243db, and other product amounts were also calculated.

一方、沸点が50℃以下の低沸点物については、以下に説明する方法で定量した。即ち、 反応器出口に水を入れた水洗塔を2本連結して接続し、ウォーターバスに浸して予め60℃に加温した後、反応器流出物を流し込み、バブリングさせて酸分を洗った後、CaCl2管を通して脱水したガス成分を捕集してガスクロマトグラフ(FID)で分析した。この時、反応器出口側から水洗塔に内部標準物質として所定量のジフルオロメタン(HFC-32)を同伴させた。カラムとしては、gsgaspro(60m)のキャピラリーカラムを使用し、内部標準物質であるHFC-32と各生成物との検出エリア比から、それぞれガスクロマトグラフでの係数を考慮して、各生成物の生成量をモル比に換算した。以上の方法を用いて反応器出口成分の定量を行った結果を表1に示す。 On the other hand, low boiling point substances having a boiling point of 50 ° C. or less were quantified by the method described below. That is, two washing towers containing water were connected and connected at the outlet of the reactor, immersed in a water bath and preheated to 60 ° C., then the reactor effluent was poured and bubbled to wash the acid content. Thereafter, the dehydrated gas components were collected through a CaCl 2 tube and analyzed by gas chromatography (FID). At this time, a predetermined amount of difluoromethane (HFC-32) was caused to accompany the washing tower from the outlet side of the reactor as an internal standard substance. As the column, a gsgaspro (60m) capillary column was used, and the amount of each product produced, taking into account the coefficient in the gas chromatograph from the detection area ratio between the internal standard substance HFC-32 and each product. Was converted to a molar ratio. Table 1 shows the results of quantification of reactor outlet components using the above method.

本実施例での生成物は以下の通りである。
CF3CCl=CH2 (HCFC-1233xf)
CF3CH=CH2 (HFC-1243zf)
CF3CH=CHCl (HCFC-1233zd) (E体とZ体の合計を表1に記載する)
CH2ClCCl=CF2 (HCFC-1232xc)
実施例2
窒素(N2)の供給量を400 cc/min(0℃、0.1MPaでの流量)に変更し、反応温度を450℃に変更した以外は実施例1と同様の条件で反応を行った。窒素(N2)と1,2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロパンのモル比(N2/ HCFC-243db )は20であった。接触時間(V/F0)はマッフル炉内の反応空間容積(V)と反応物の総流量(F0)から、V/F0= 23.4 secであった。反応開始から3時間の時点での分析結果を表1に示す。
The products in this example are as follows.
CF 3 CCl = CH 2 (HCFC-1233xf)
CF 3 CH = CH 2 (HFC-1243zf)
CF 3 CH = CHCl (HCFC-1233zd) (The total of E and Z forms is listed in Table 1)
CH 2 ClCCl = CF 2 (HCFC-1232xc)
Example 2
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the supply amount of nitrogen (N 2 ) was changed to 400 cc / min (flow rate at 0 ° C. and 0.1 MPa) and the reaction temperature was changed to 450 ° C. The molar ratio of nitrogen (N 2 ) to 1,2-dichloro-3,3,3-trifluoropropane (N 2 / HCFC-243db) was 20. The contact time (V / F 0 ) was V / F 0 = 23.4 sec from the reaction space volume (V) in the muffle furnace and the total flow rate of the reactant (F 0 ). Table 1 shows the analysis results at 3 hours from the start of the reaction.

実施例3
窒素(N2)の供給量を168 cc/min(0℃、0.1MPaでの流量)に、1,2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロパン(HCFC-243db, 純度99.8%)の供給量を28.0 cc/min(0℃、0.1MPaでの流量)に変更し、反応温度を380℃に変更した以外は実施例1と同様の条件で反応を行った。窒素(N2)と1,2-ジクロロ-3,3,3-トリフルオロプロパンのモル比(N2/ HCFC-243db )は6であった。接触時間(V/F0)はマッフル炉内の反応空間容積(V)と反応物の総流量(F0)から、V/F0= 50.2 secであった。反応開始から3時間の時点での分析結果を表1に示す。
Example 3
The supply rate of nitrogen (N 2 ) is 168 cc / min (flow rate at 0 ° C, 0.1 MPa) and 1,2-dichloro-3,3,3-trifluoropropane (HCFC-243db, purity 99.8%) The reaction was performed under the same conditions as in Example 1 except that the supply rate was changed to 28.0 cc / min (flow rate at 0 ° C., 0.1 MPa) and the reaction temperature was changed to 380 ° C. The molar ratio of nitrogen (N 2 ) to 1,2-dichloro-3,3,3-trifluoropropane (N 2 / HCFC-243db) was 6. The contact time (V / F 0 ) was V / F 0 = 50.2 sec from the reaction space volume (V) in the muffle furnace and the total flow rate of the reactant (F 0 ). Table 1 shows the analysis results at 3 hours from the start of the reaction.

Figure 0005601471
Figure 0005601471

Claims (5)

触媒の不存在下において、一般式:CFX2CHClCH2Cl (XはF又はClであり、同一または異なっていてよい)で表される塩素含有フルオロプロパンを気相状態において350〜550℃で脱塩化水素反応を生じさせることを特徴とする一般式:CFX2CCl=CH2(Xは上記に同じ)で表される塩素含有フルオロプロペンの製造方法。 In the absence of a catalyst, chlorine-containing fluoropropane represented by the general formula: CFX 2 CHClCH 2 Cl (X is F or Cl, which may be the same or different) is degassed at 350 to 550 ° C. in the gas phase. A method for producing a chlorine-containing fluoropropene represented by the general formula: CFX 2 CCl═CH 2 (X is the same as above) characterized by causing a hydrogen chloride reaction. 360〜480℃で脱塩化水素反応を生じさせる請求項1に記載の塩素含有フルオロプロペンの製造方法。 The method for producing a chlorine-containing fluoropropene according to claim 1, wherein a dehydrochlorination reaction is caused at 360 to 480 ° C. 塩素含有フルオロプロパンと同時に不活性ガスを供給して脱塩化水素反応を行う請求項1又は2に記載の塩素含有フルオロプロペンの製造方法。 The method for producing a chlorine-containing fluoropropene according to claim 1 or 2, wherein a dehydrochlorination reaction is performed by supplying an inert gas simultaneously with the chlorine-containing fluoropropane. 塩素含有フルオロプロパン1モルに対して、不活性ガスを0.5〜50モル供給する請求項3に記載の塩素含有フルオロプロペンの製造方法。 The method for producing a chlorine-containing fluoropropene according to claim 3, wherein 0.5 to 50 mol of an inert gas is supplied to 1 mol of the chlorine-containing fluoropropane. 請求項1〜4のいずれかの方法によって塩素含有フルオロプロペンを製造した後、反応生成物に含まれる未反応の塩素含有フルオロプロパンを反応器に戻して再利用する工程を含む、塩素含有フルオロプロペンの製造方法。 A chlorine-containing fluoropropene comprising a step of producing a chlorine-containing fluoropropene by the method according to any one of claims 1 to 4 and then returning the unreacted chlorine-containing fluoropropane contained in the reaction product to the reactor for reuse. Manufacturing method.
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