JP6623561B2 - Method for producing fluorine-containing olefin - Google Patents

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本発明は、含フッ素オレフィンの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a fluorine-containing olefin.

一般式:CF3(CX2)nCF=CH2、一般式:CF3(CX2)nCH=CHF等(いずれもXはハロゲンである)で表されるフルオロオレフィンは、各種機能性材料、溶媒、冷媒、発泡剤等の用途、並びに機能性重合体の製造用のモノマー又はその原料等として有用な化合物である。特に、上記したフルオロオレフィンの中でも一般式CF3CF=CH2で表される2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(以下、本明細書において「HFO−1234yf」略記する)は、地球温暖化係数の低い冷媒化合物として有望視されている。 Fluoroolefins represented by the general formula: CF 3 (CX 2 ) n CF = CH 2 , and the general formula: CF 3 (CX 2 ) n CH = CHF (X is a halogen) are various functional materials. , A solvent, a refrigerant, a foaming agent, and the like, and a compound useful as a monomer or a raw material thereof for producing a functional polymer. In particular, among the above-mentioned fluoroolefins, 2,3,3,3-tetrafluoropropene represented by the general formula CF 3 CF = CH 2 (hereinafter, abbreviated as “HFO-1234yf” in the present specification) is used for global warming. Promising as a refrigerant compound having a low conversion coefficient.

上記HFO−1234yfは、ハロプロパン又はハロプロペンを原料として、これをフッ化水素(HF)によりフッ素化する方法又は水素化と脱ハロゲン化水素を適宜組み合わせる方法によって製造されることが知られている。例えば、特許文献1にも示されているように、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロプロペン(HFO−1216)を原料とする場合には、以下の反応工程を経てHFO−1234yfが製造される。
CF3CF=CF2+ H2 → CF3CFHCF2H (HFC-236ea) (1)
CF3CFHCF2H → CF3CF=CFH (HFO-1225ye(E/Z)) + HF (2)
CF3CF=CFH + H2 → CF3CFHCFH2(HFC-245eb) (3)
CF3CFHCFH2 → CF3CF=CH2(HFO-1234yf) + HF (4)
また、下記反応式(5)のようにHFO−1243zfをフッ素化してHFC−245ebを得た後、上記の反応式(4)の反応を行い、HFO−1234yfを得る反応工程も知られている。
CF3CH=CFH + F2 → CF3CFHCFH2(HFC-245eb) (5)
CF3CFHCFH2 → CF3CF=CH2(HFO-1234yf) + HF (4)
上記のように、いずれの反応工程にあってもHFC−245ebの脱フッ化水素反応により、HFO−1234yfが製造される。このような脱フッ化水素反応については従来から種々検討されており(例えば、特許文献2〜4等を参照)、触媒の種類、反応温度あるいは接触時間等を適宜調節して、効率よくHFO−1234yf等の含フッ素オレフィンを製造する方法が提案されている。
It is known that the above HFO-1234yf is produced by a method in which halopropane or halopropene is used as a raw material and which is fluorinated with hydrogen fluoride (HF) or a method in which hydrogenation and dehydrohalogenation are appropriately combined. . For example, as shown in Patent Document 1, when 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropene (HFO-1216) is used as a raw material, HFO- 1234yf is manufactured.
CF 3 CF = CF 2 + H 2 → CF 3 CFHCF 2 H (HFC-236ea) (1)
CF 3 CFHCF 2 H → CF 3 CF = CFH (HFO-1225ye (E / Z)) + HF (2)
CF 3 CF = CFH + H 2 → CF 3 CFHCFH 2 (HFC-245eb) (3)
CF 3 CFHCFH 2 → CF 3 CF = CH 2 (HFO-1234yf) + HF (4)
Further, as shown in the following reaction formula (5), a reaction process is also known in which after fluorinating HFO-1243zf to obtain HFC-245eb, the reaction of the above reaction formula (4) is performed to obtain HFO-1234yf. .
CF 3 CH = CFH + F 2 → CF 3 CFHCFH 2 (HFC-245eb) (5)
CF 3 CFHCFH 2 → CF 3 CF = CH 2 (HFO-1234yf) + HF (4)
As described above, in any of the reaction steps, HFO-1234yf is produced by the dehydrofluorination reaction of HFC-245eb. Various studies have been made on such a dehydrofluorination reaction (see, for example, Patent Documents 2 to 4 and the like), and the type of catalyst, the reaction temperature, the contact time, and the like are appropriately adjusted so that HFO- A method for producing a fluorine-containing olefin such as 1234yf has been proposed.

特開2012−77086号公報JP 2012-77086 A 特表2009−542651号公報JP-T-2009-54251 特表2011−515457号公報JP 2011-515457 A 特表2009−513719号公報JP-T-2009-513719

しかしながら、245ebのようなハイドロフルオロカーボンの脱フッ化水素反応をするには、触媒量がある程度多く必要であり、その上、反応温度も比較的高温にする必要もある。このため、従来法では、目的物のみならず、その異性体であるCF3CH=CHF(HFO−1234ze)が多く副生しやすいという問題があり、さらに、反応に使用する触媒寿命が低下するという課題もあった。触媒寿命の低下する問題に関しては、酸素を同伴させることによって解消させることも考えられるが、この場合、原料や目的物の燃焼が促進されるので、収率が低下するという問題があった。 However, in order to carry out the dehydrofluorination reaction of hydrofluorocarbon such as 245 eb, a certain amount of catalyst is required, and the reaction temperature also needs to be relatively high. For this reason, in the conventional method, there is a problem that not only the target substance but also its isomer CF 3 CH = CHF (HFO-1234ze) tends to be produced as a by-product, and the life of the catalyst used in the reaction is reduced. There was also a problem. The problem that the catalyst life is shortened may be solved by entraining oxygen. However, in this case, since the combustion of the raw material and the target product is promoted, there is a problem that the yield is reduced.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ハイドロフルオロカーボンの脱フッ化水素反応によって含フッ素オレフィンを製造するプロセスおいて、高い転化率、かつ、高い選択率で目的物の含フッ素オレフィンを製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and in a process of producing a fluorinated olefin by a dehydrofluorination reaction of a hydrofluorocarbon, a high conversion rate, and, at a high selectivity, the desired fluorinated olefin at a high selectivity. It is intended to provide a method of manufacturing.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ハイドロフルオロカーボンの脱フッ化水素反応によって含フッ素オレフィンを製造する反応おいて、触媒として、第5族金属を含むクロム系触媒を用いることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, in a reaction for producing a fluorinated olefin by a dehydrofluorination reaction of a hydrofluorocarbon, a chromium-based catalyst containing a Group 5 metal was used as a catalyst. It has been found that the use can achieve the above object, and the present invention has been completed.

即ち、本発明は、下記の含フッ素オレフィンの製造方法に関する。
項1.
触媒の存在下、ハイドロフルオロカーボンの脱フッ化水素が行われる第1反応工程を経て含フッ素オレフィンを製造する方法において、
前記ハイドロフルオロカーボンは、一般式(1)RfCFYCHZ2(一般式(1)中、Rは炭素数1〜3の直鎖状又は分岐状のパーフルオロアルキル基であって、塩素を含まず、Y及びZはそれぞれ独立にH又はFであるが、ZがすべてHである場合、YはFである)で表される化合物であり、
前記触媒は、第5族金属を含むクロム系触媒である、含フッ素オレフィンの製造方法。
項2.
一般式(1)において、RfがCF3である、上記項1に記載の含フッ素オレフィンの製造方法。
項3.
前記ハイドロフルオロカーボンがHFC−236ea、HFC−245eb及びHFC−245cbの群から選ばれる少なくとも1種を含む、上記項2に記載の含フッ素オレフィンの製造方法。
項4.
前記ハイドロフルオロカーボンがHFC−245ebである、上記項3に記載の含フッ素オレフィンの製造方法。
項5.
前記触媒に含まれる第5族金属の原子数の割合は、前記触媒に含まれる全金属原子数に対して0.1%以上50%以下である、上記項1〜4のいずれかに記載の含フッ素オレフィンの製造方法。
項6.
前記第1反応工程の脱フッ化水素が50〜380℃で行われる、上記項1〜5のいずれか1項に記載の含フッ素オレフィンの製造方法。
項7.
前記第1反応工程の脱フッ化水素が100〜350℃で行われる、上記項1〜6のいずれか1項に記載の含フッ素オレフィンの製造方法。
項8.
前記ハイドロフルオロカーボンは、酸素ガスを同伴させて前記第1反応工程に供する、上記項1〜7のいずれか1項に記載の含フッ素オレフィンの製造方法。
項9.
酸素ガスの流量(mol/min)が、前記ハイドロフルオロカーボンの流量(mol/min)に対して0.1%以上10%以下である、上記項8に記載の方法。
That is, the present invention relates to the following method for producing a fluorinated olefin.
Item 1.
In a method for producing a fluorinated olefin through a first reaction step in which dehydrofluorination of a hydrofluorocarbon is performed in the presence of a catalyst,
The hydrofluorocarbon is represented by the general formula (1) R f CFYCHZ 2 (In the general formula (1), R f is a linear or branched perfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms and does not contain chlorine. , Y and Z are each independently H or F, but when all Z are H, then Y is F).
The method for producing a fluorinated olefin, wherein the catalyst is a chromium-based catalyst containing a Group 5 metal.
Item 2.
Item 2. The method for producing a fluorine-containing olefin according to the above item 1, wherein in the general formula (1), R f is CF 3 .
Item 3.
Item 3. The method for producing a fluorinated olefin according to Item 2, wherein the hydrofluorocarbon includes at least one selected from the group consisting of HFC-236ea, HFC-245eb, and HFC-245cb.
Item 4.
Item 4. The method for producing a fluorinated olefin according to Item 3, wherein the hydrofluorocarbon is HFC-245eb.
Item 5.
The ratio of the number of atoms of the Group V metal contained in the catalyst is 0.1% or more and 50% or less based on the total number of metal atoms contained in the catalyst. A method for producing a fluorine-containing olefin.
Item 6.
Item 6. The method for producing a fluorine-containing olefin according to any one of Items 1 to 5, wherein the dehydrofluorination in the first reaction step is performed at 50 to 380 ° C.
Item 7.
Item 7. The method for producing a fluorinated olefin according to any one of Items 1 to 6, wherein the dehydrofluorination in the first reaction step is performed at 100 to 350 ° C.
Item 8.
Item 8. The method for producing a fluorinated olefin according to any one of Items 1 to 7, wherein the hydrofluorocarbon is supplied to the first reaction step with oxygen gas.
Item 9.
Item 9. The method according to Item 8, wherein the flow rate (mol / min) of the oxygen gas is 0.1% or more and 10% or less with respect to the flow rate (mol / min) of the hydrofluorocarbon.

本発明に係る含フッ素オレフィンの製造方法では、触媒として、第5族金属を含むクロム系触媒を使用して特定のハイドロフルオロカーボンの脱フッ化水素反応を行う。これにより、ハイドロフルオロカーボンの転化率を高くすることができ、かつ、高い選択率で目的物を得ることができる。また、脱フッ化水素反応を低温で行ったとしても、高い転化率、かつ、高い選択率で目的物を得ることができる。   In the method for producing a fluorinated olefin according to the present invention, a specific hydrofluorocarbon is subjected to a dehydrofluorination reaction using a chromium-based catalyst containing a Group 5 metal as a catalyst. Thereby, the conversion rate of the hydrofluorocarbon can be increased, and the target product can be obtained with a high selectivity. In addition, even if the dehydrofluorination reaction is performed at a low temperature, the target product can be obtained with a high conversion and a high selectivity.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本実施形態の含フッ素オレフィンの製造方法では、触媒の存在下、ハイドロフルオロカーボンの脱フッ化水素が行われる第1反応工程を経て含フッ素オレフィンを製造する。特に、本実施形態では、触媒が、第5族金属を含むクロム系触媒を含む。本実施形態の含フッ素オレフィンの製造方法では、上記触媒を使用することで、ハイドロフルオロカーボンの転化率を高くすることができ、かつ、高い選択率で目的物を得ることができる。また、脱フッ化水素反応を低温で行ったとしても、高い転化率、かつ、高い選択率で目的物を得ることができる。   In the method for producing a fluorinated olefin of the present embodiment, the fluorinated olefin is produced through a first reaction step in which hydrofluorocarbon is dehydrofluorinated in the presence of a catalyst. In particular, in the present embodiment, the catalyst includes a chromium-based catalyst containing a Group 5 metal. In the method for producing a fluorinated olefin of the present embodiment, by using the above catalyst, the conversion of hydrofluorocarbon can be increased, and the target product can be obtained with a high selectivity. In addition, even if the dehydrofluorination reaction is performed at a low temperature, the target product can be obtained with a high conversion and a high selectivity.

第1反応工程では、触媒の存在下、ハイドロフルオロカーボンの脱フッ化水素が行われる。   In the first reaction step, dehydrofluorination of hydrofluorocarbon is performed in the presence of a catalyst.

上記ハイドロフルオロカーボンは、一般式(1)RfCFYCHZ2で表される化合物である。ここで、一般式(1)中、Rは炭素数1〜3の直鎖状又は分岐状のパーフルオロアルキル基であって、塩素を含まず、Y及びZはそれぞれ独立にH又はFであるが、ZがすべてHである場合、YはFである。ハイドロフルオロカーボンは、塩素を置換基として有していないことで、脱塩酸工程あるいはフッ素化工程をする必要がないという利点がある。 The hydrofluorocarbon is a compound represented by the general formula (1) R f CFYCHZ 2 . Here, in the general formula (1), R f is a linear or branched perfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, does not contain chlorine, and Y and Z are each independently H or F However, if Z is all H, then Y is F. Hydrofluorocarbons have the advantage of not having to perform a dehydrochlorination step or a fluorination step because they do not have chlorine as a substituent.

は炭素数1〜3の直鎖状又は分岐状のパーフルオロアルキル基であれば特に限定的ではないが、CF基(トリフルオロメチル基)であることが好ましい。この場合、より高い転化率及び選択率で含フッ素オレフィンを製造することができる。 R f is not particularly limited as long as it is a linear or branched perfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, but is preferably a CF 3 group (trifluoromethyl group). In this case, the fluorinated olefin can be produced at a higher conversion and selectivity.

ハイドロフルオロカーボンは、一般式(1)で表される化合物1種のみで構成されていてもよいが、これに限定されず、2種以上の一般式(1)で表される化合物を含んで構成されていてもよい。   The hydrofluorocarbon may be composed of only one compound represented by the general formula (1), but is not limited thereto, and may be composed of two or more compounds represented by the general formula (1). It may be.

ハイドロフルオロカーボンは、HFC−236ea、HFC−245eb及びHFC−245cbの群から選ばれる少なくとも1種を含んでいることが好ましい。この場合、より高い転化率及び選択率で含フッ素オレフィンを製造することができる。   The hydrofluorocarbon preferably contains at least one selected from the group consisting of HFC-236ea, HFC-245eb and HFC-245cb. In this case, the fluorinated olefin can be produced at a higher conversion and selectivity.

なお、HFC−236eaは、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン、HFC−245ebは、1,1,1,2,3−ペンタフルオロプロパン、HFC−245cbは、1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロパンである。   Note that HFC-236ea is 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropane, HFC-245eb is 1,1,1,2,3-pentafluoropropane, and HFC-245cb is 1,1 , 1,2,2-pentafluoropropane.

ハイドロフルオロカーボンとしては、市販品を使用することができるが、これに限らず、例えば、二重結合を有するハイドロフルオロカーボンの水素還元によって製造してもよい。例えば、ヘキサフルオロプロパンを水素還元すれば、HFC−236eaが得られ、1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン(HFO−1225ye)を水素還元すれば、HFC−245ebが得られる。   As the hydrofluorocarbon, a commercially available product can be used, but the present invention is not limited thereto. For example, the hydrofluorocarbon may be produced by hydrogen reduction of a hydrofluorocarbon having a double bond. For example, hydrogen reduction of hexafluoropropane yields HFC-236ea, and hydrogen reduction of 1,2,3,3,3-pentafluoropropene (HFO-1225ye) yields HFC-245eb.

本実施形態の製造方法では、触媒としては、上述のように、第5族金属を含むクロム系触媒を含む。これにより、より高い転化率及び選択率で含フッ素オレフィンを製造することができる。   In the production method of the present embodiment, as described above, the catalyst includes a chromium-based catalyst containing a Group 5 metal. Thereby, a fluorinated olefin can be produced with a higher conversion and selectivity.

第5族元素の具体例としては、バナジウム、ニオブ、タンタルなどを挙げることができ、入手の容易さや性能の点でバナジウム、ニオブなどが好ましく、特に、ニオブが好ましい。第5族元素は、一種のみ含まれていてもよく、二種以上が含まれていても良い。   Specific examples of the Group 5 element include vanadium, niobium, tantalum, and the like. Vanadium, niobium, and the like are preferable in terms of availability and performance, and niobium is particularly preferable. The Group 5 element may contain only one kind or two or more kinds.

第5族元素は4〜5価の状態で存在することが好ましい。この場合、触媒作製用の原料としては、0〜3価の第5族元素を含む化合物を用いてもよく、触媒の製造工程において、第5族元素を酸化して4〜5価とすることができる。   The group 5 element preferably exists in a tetravalent to pentavalent state. In this case, as a raw material for preparing the catalyst, a compound containing a group 5 element of 0 to 3 valences may be used, and in the process of producing the catalyst, the group 5 element is oxidized to 4 to 5 valences. Can be.

第5族元素の量は特に限定的ではない。ただし、選択率の低下を抑制するという観点から、酸化クロムに含まれる第5族金属の原子数の割合は、酸化クロムに含まれる全金属原子の全原子数に対して0.1%以上50%以下であることが好ましく、0.5%以上15%以下であることがより好ましい。さらに、第5族元素がバナジウムであれば、酸化クロムに含まれるバナジウムの原子数の割合は、酸化クロムに含まれる全金属原子の全原子数に対して0.1%以上50%以下であることが好ましく、0.5%以上15%以下であることがより好ましく、0.5%以上3%以下であることが特に好ましい。   The amount of the Group 5 element is not particularly limited. However, from the viewpoint of suppressing a decrease in selectivity, the ratio of the number of Group 5 metal atoms contained in the chromium oxide is 0.1% or more to the total number of metal atoms contained in the chromium oxide. %, More preferably 0.5% or more and 15% or less. Further, when the Group 5 element is vanadium, the ratio of the number of vanadium atoms contained in chromium oxide is 0.1% or more and 50% or less with respect to the total number of metal atoms contained in chromium oxide. It is more preferably 0.5% or more and 15% or less, particularly preferably 0.5% or more and 3% or less.

第5族金属が含まれるクロム系触媒としては、クロムを含んで構成されていれば特に限定されず、例えば、酸化クロム、オキシフッ化クロム触媒等が挙げられる。特に好ましいクロム系触媒としては、酸化クロムである。酸化クロムにおけるクロムの価数は特に制限されず、例えば、3価以上であればよい。クロムの価数は、公知の方法によって測定することができる。   The chromium-based catalyst containing a Group 5 metal is not particularly limited as long as it contains chromium, and examples thereof include chromium oxide and chromium oxyfluoride catalysts. A particularly preferred chromium-based catalyst is chromium oxide. The valence of chromium in chromium oxide is not particularly limited, and may be, for example, three or more. The valence of chromium can be measured by a known method.

クロム系触媒が酸化クロムであれば、例えば、以下のように製造できる。   If the chromium-based catalyst is chromium oxide, it can be produced, for example, as follows.

まず、クロム塩の水溶液とアンモニア水を混合して水酸化クロムの沈殿を得る。このクロム塩としては、硝酸クロム、塩化クロム、クロムみょうばん、硫酸クロム等が例示される。例えば、硝酸クロムの水溶液にアンモニア水を、硝酸クロム1当量に対して、約1当量以上滴下することによって、水酸化クロムの沈殿を得ることができる。   First, an aqueous solution of a chromium salt and aqueous ammonia are mixed to obtain chromium hydroxide precipitate. Examples of the chromium salt include chromium nitrate, chromium chloride, chrome alum, chromium sulfate and the like. For example, precipitation of chromium hydroxide can be obtained by dropping about 1 equivalent or more of aqueous ammonia to 1 equivalent of chromium nitrate in an aqueous solution of chromium nitrate.

この沈殿を濾過洗浄後、乾燥する。乾燥は、例えば、空気中、70〜200℃程度、特に120℃程度で、1〜100時間程度、特に12時間程度行えばよい。この段階の生成物を水酸化クロムの状態と呼ぶ。次いで、この生成物を解砕する。   The precipitate is filtered, washed and dried. Drying may be performed, for example, in air at about 70 to 200 ° C., particularly about 120 ° C., for about 1 to 100 hours, particularly about 12 hours. The product at this stage is called the chromium hydroxide state. The product is then broken up.

解砕して得た上記この水酸化クロムの粉体を、打錠機によりペレット化する。ペレットは、例えば、直径3.0mm程度、高さ3.0mm程度とすればよい。ペレット形成に際し、グラファイト等の添加物を混合しても良い。   The chromium hydroxide powder obtained by crushing is pelletized by a tableting machine. The pellet may have, for example, a diameter of about 3.0 mm and a height of about 3.0 mm. At the time of pellet formation, additives such as graphite may be mixed.

成形されたペレットを焼成して、酸化クロムにすることが好ましい。   Preferably, the formed pellets are fired to form chromium oxide.

上記のようにして、酸化クロムを調製することができる。   Chromium oxide can be prepared as described above.

第5族元素は、酸化クロム等のクロム系触媒と同時に存在すればよく、第5族元素の存在状態は特に限定はない。例えば、クロム系触媒の表面に第5族元素が偏在していてもよく、あるいは、第5族元素がクロム系触媒に均一に混合されている状態であっても良い。これらの場合、第5族元素は、金属として存在してもよく、或いは、酸化物、オキシフッ化物等の状態で存在してもよいが、酸化物、オキシフッ化物の状態で存在していることが好ましい。また、第5族元素の一部又は全部はクロム金属と複合化されて複合酸化物を形成していてもよい。第5族元素を含む酸化クロムは、結晶状態又は非晶質状態のいずれでもよい。また、結晶状態の酸化物と非晶質状態の酸化物の混合物も使用できる。   The Group 5 element may be present at the same time as a chromium-based catalyst such as chromium oxide, and the state of the Group 5 element is not particularly limited. For example, the Group 5 element may be unevenly distributed on the surface of the chromium-based catalyst, or the Group 5 element may be uniformly mixed with the chromium-based catalyst. In these cases, the Group 5 element may be present as a metal, or may be present in the form of an oxide or oxyfluoride, but may be present in the form of an oxide or oxyfluoride. preferable. Further, part or all of the Group 5 element may be combined with chromium metal to form a complex oxide. The chromium oxide containing a Group 5 element may be in a crystalline state or an amorphous state. Alternatively, a mixture of a crystalline oxide and an amorphous oxide can be used.

第5族金属が含まれるクロム系触媒の製造方法は特に限定されない。例えば、第5族元素を含む酸化クロムを製造する方法としては、第5族元素を含む溶液に、酸化クロム又はその前駆体である水酸化クロムを添加して、第5族元素を含浸させた後、溶媒を除去し、残留物を焼成する方法(含浸法);Crに加えて第5族元素を含む溶液からCr及び第5族元素を水酸化物,アンモニウム塩,炭酸塩,炭酸水素塩等として沈殿させた後、沈殿物を洗浄、乾燥した後、焼成する方法(共沈法);Cr及び第5族元素を含む溶液を水熱合成反応に供することで溶液からCr及び第5族元素を沈殿させ、その後分離した沈殿物を焼成する方法(水熱合成法):Cr及び第5族元素を含む塩、Cr及び第5族元素を含む酸化物等を、乳鉢などを用いて物理的に混合し、必要に応じて、この混合物を焼成する方法(混錬法)等を例示できる。その他、昇華性を有する第5族元素を含む金属塩、例えば、塩化ニオブ、塩化バナジウム、塩化タンタル等と、酸化クロムとを乳鉢などを用いて物理的に混合した後、昇華性金属塩の昇華温度以上に加熱して、昇華した金属塩を酸化クロムに蒸着させ、必要に応じて、昇華性金属塩を分解し金属又は金属酸化物として酸化クロムに担持させる方法(化学蒸着法;CVD法)などを例示できる(特開2015−509096号公報等を参照)。   The method for producing a chromium-based catalyst containing a Group 5 metal is not particularly limited. For example, as a method for producing chromium oxide containing a group V element, chromium oxide or chromium hydroxide which is a precursor thereof is added to a solution containing a group V element to impregnate the group V element. Then, the solvent is removed, and the residue is calcined (impregnation method); from a solution containing Group 5 element in addition to Cr, Cr and Group 5 element are hydroxide, ammonium salt, carbonate, hydrogen carbonate. After precipitating as such, the precipitate is washed, dried, and calcined (coprecipitation method); the solution containing Cr and the Group 5 element is subjected to a hydrothermal synthesis reaction to remove Cr and the Group 5 from the solution. A method of precipitating the element and then calcining the separated precipitate (hydrothermal synthesis method): a salt containing Cr and a Group 5 element, an oxide containing Cr and a Group 5 element, and the like are physically converted using a mortar or the like. And then, if necessary, firing the mixture (kneading method) Etc. can be exemplified. In addition, after a metal salt containing a Group 5 element having sublimability, for example, niobium chloride, vanadium chloride, tantalum chloride, and the like, and chromium oxide are physically mixed using a mortar or the like, the sublimation of the sublimable metal salt is performed. A method in which a sublimated metal salt is vapor-deposited on chromium oxide by heating to a temperature equal to or higher than a temperature and, if necessary, the sublimable metal salt is decomposed and supported on chromium oxide as a metal or metal oxide (chemical vapor deposition method; CVD method). And the like (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-509096).

触媒として使用する酸化クロムはフッ素化された、いわゆるフッ素化酸化クロムでもよい。このフッ素化の方法は公知の方法に従えばよい。   The chromium oxide used as the catalyst may be fluorinated, so-called fluorinated chromium oxide. This fluorination method may be in accordance with a known method.

また、触媒は、アルミナ、フッ化アルミニウム、フッ化酸化アルミニウム、活性炭等の担体に担持して使用することもできる。   Further, the catalyst can be used by being supported on a carrier such as alumina, aluminum fluoride, aluminum fluoride oxide, and activated carbon.

触媒は、上記の第5族元素を含むクロム系触媒を単独で使用してもよいし、あるいは、本発明の効果が阻害されない程度であれば、上記の第5族元素を含むクロム系触媒と共に、他の触媒を併用してもよい。また、上記の第5族元素を含む酸化クロムにおいて、第5族金属以外の成分がさらに添加された触媒を使用してもよい。具体的に第5族金属以外の成分としては、例えば、インジウム、ガリウム、ニッケル、銅、亜鉛などの金属、該金属の酸化物、フッ化物、オキシフッ化物等が例示できる。その他、第5族金属以外の成分としては、カーボンなどの非金属も例示できる。   As the catalyst, a chromium-based catalyst containing the above-described group V element may be used alone, or together with the above-mentioned chromium-based catalyst containing a group V element as long as the effect of the present invention is not impaired. Alternatively, another catalyst may be used in combination. In the chromium oxide containing a Group 5 element, a catalyst to which a component other than the Group 5 metal is further added may be used. Specifically, examples of the component other than the Group 5 metal include metals such as indium, gallium, nickel, copper, and zinc, and oxides, fluorides, and oxyfluorides of the metal. In addition, non-metals such as carbon can be exemplified as components other than the Group 5 metals.

第5族金属以外の他の成分が酸化クロムに共存する場合、クロムの含有量は酸化クロムに含まれる全原子数に対し30%以上とすることができ、好ましくは50%以上、より好ましくは90%以上である。   When a component other than the Group 5 metal coexists with chromium oxide, the content of chromium can be 30% or more, preferably 50% or more, more preferably 50% or more of the total number of atoms contained in chromium oxide. 90% or more.

次に、上記以外の第1反応工程の反条件を説明する。   Next, the reverse conditions of the first reaction step other than those described above will be described.

上記第1反応工程内でのハイドロフルオロカーボンの脱フッ化水素反応において、反応圧力は特に限定されず、減圧下、常圧下、もしくは加圧下で反応を進行させることが可能である。特に、常圧下での反応であれば、加圧下での反応に比べて平衡的に有利であり、減圧下での反応に比べて比較的大きな装置を要しないという利点がある。   In the dehydrofluorination reaction of hydrofluorocarbon in the first reaction step, the reaction pressure is not particularly limited, and the reaction can proceed under reduced pressure, normal pressure, or increased pressure. In particular, a reaction under normal pressure is advantageous in equilibrium as compared with a reaction under pressure, and has an advantage that a relatively large apparatus is not required as compared with a reaction under reduced pressure.

第1反応工程を行う反応器としては特に制限はなく、ハステロイ(HASTELLOY)、インコネル(INCONEL)、モネル(MONEL)等の材料によって構成される反応器を用いることができる。   There is no particular limitation on the reactor for performing the first reaction step, and a reactor made of a material such as Hastelloy, Inconel, or Monel can be used.

第1反応工程における脱フッ化水素の反応温度の上限は、エネルギーの浪費、選択率の低下及び触媒劣化を抑制するという観点から、常圧下の場合であれば、好ましくは380℃、より好ましくは350℃、さらに好ましくは330℃、特に好ましくは300℃である。また、第1反応工程における脱フッ化水素の反応温度の下限は、生産性の面から転化率が許容できないほど低下するのを防止しやすいという観点から、常圧下の場合であれば、好ましくは50℃、より好ましくは100℃、さらに好ましくは200℃、特に好ましくは230℃、その中でも特に好ましくは270℃である。   The upper limit of the reaction temperature of dehydrofluorination in the first reaction step is preferably 380 ° C., more preferably 380 ° C., from the viewpoint of suppressing waste of energy, decrease in selectivity and deterioration of the catalyst. The temperature is 350 ° C, more preferably 330 ° C, particularly preferably 300 ° C. In addition, the lower limit of the reaction temperature of the dehydrofluorination in the first reaction step is preferably in the case of normal pressure from the viewpoint that the conversion is easily prevented from unacceptably low in terms of productivity. The temperature is 50 ° C, more preferably 100 ° C, further preferably 200 ° C, particularly preferably 230 ° C, and particularly preferably 270 ° C.

通常、ハイドロフルオロカーボンの脱フッ化水素反応は、比較的高温にする必要があるが、本実施形態の製造方法では、上述の特定の触媒を使用して反応を行うものであり、触媒の活性が高いため、従来よりも低温で反応することが可能となる。そのため、低温で反応することにより、高温で反応したときに生じやすい副生成物をより少なくすることができ、触媒寿命の低下も抑制しやすいものである。   Normally, the dehydrofluorination reaction of hydrofluorocarbon needs to be performed at a relatively high temperature. However, in the production method of the present embodiment, the reaction is performed using the above-described specific catalyst, and the activity of the catalyst is reduced. Since it is high, it is possible to react at a lower temperature than before. Therefore, by reacting at a low temperature, it is possible to further reduce by-products that are likely to be generated when reacting at a high temperature, and it is easy to suppress a decrease in the catalyst life.

第1反応工程における接触時間は特に限定的ではなく、例えば、0.1〜300秒とすることができる。また、W/F0(g・sec・ml−1)の値も特に限定的ではなく、例えば、0.1〜350とすることができる。なお、F0(Nml・sec−1)は、原料を含むガスの反応器への供給量であり、W(g)は反応器に充填した触媒の量である。 The contact time in the first reaction step is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 to 300 seconds. Also, the value of W / F0 (g · sec · ml −1 ) is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 to 350. F0 (Nml · sec −1 ) is the supply amount of the gas containing the raw material to the reactor, and W (g) is the amount of the catalyst charged in the reactor.

第1反応工程において、ハイドロフルオロカーボンを反応器に供給する方法に制限はない。例えば、ハイドロフルオロカーボンは、酸素ガスを同伴させて第1反応工程に供することができる。この場合、酸素ガスの流量(mol/min)は、ハイドロフルオロカーボンの流量(mol/min)に対して例えば、0.1%以上30%以下とすることができ、0.5%以上15%以下が好ましく、1%以上10%以下であることがより好ましい。これにより、触媒活性の低下が抑制されやすくなり、長期間継続して高い選択率で目的とする含フッ素オレフィンを得ることができる。   In the first reaction step, there is no limitation on the method of supplying the hydrofluorocarbon to the reactor. For example, the hydrofluorocarbon can be supplied to the first reaction step with the accompanying oxygen gas. In this case, the flow rate (mol / min) of the oxygen gas can be, for example, 0.1% or more and 30% or less, and 0.5% or more and 15% or less with respect to the flow rate (mol / min) of the hydrofluorocarbon. Is preferably 1% or more and 10% or less. As a result, a decrease in the catalytic activity is easily suppressed, and the desired fluorinated olefin can be obtained at a high selectivity continuously for a long period of time.

また、ハイドロフルオロカーボンを反応器に供給するにあたっては、窒素、ヘリウム、アルゴン等の原料や触媒に対して不活性なガスを共存させてもよい。ただし、原料に不活性ガスを混合させると、目的物と不活性ガスとを精留又は抽出蒸留等によって分離回収する必要が生じる。この場合、不活性ガスであるNは非凝縮性のガスであるため、Nと目的物を含む有機成分が同伴して回収されることになる。そのため、目的物の回収率が低下するおそれもある。このような観点から、ハイドロフルオロカーボンを反応器に供給するにあたり、ハイドロフルオロカーボン及び不活性ガスの全量に対する不活性ガスの含有量は、好ましくは50モル%未満、より好ましくは10モル%未満、特に好ましくは2モル%未満であり、最も好ましくは不活性ガスをハイドロフルオロカーボンに共存させないことである。 Further, when supplying the hydrofluorocarbon to the reactor, a gas such as nitrogen, helium, or argon, which is inert to the raw material or the catalyst, may be allowed to coexist. However, if an inert gas is mixed with the raw material, it becomes necessary to separate and recover the target substance and the inert gas by rectification or extractive distillation. In this case, since the inert gas N 2 is a non-condensable gas, the N 2 and the organic component including the target substance are collected and collected. For this reason, there is a possibility that the recovery rate of the target object may decrease. From such a viewpoint, in supplying the hydrofluorocarbon to the reactor, the content of the inert gas with respect to the total amount of the hydrofluorocarbon and the inert gas is preferably less than 50 mol%, more preferably less than 10 mol%, and particularly preferably. Is less than 2 mol%, and most preferably, no inert gas is allowed to coexist with the hydrofluorocarbon.

第1反応工程における脱フッ化水素反応は、例えば、原料を反応器の入口から連続的に供給させて反応器内で反応を行った後、生成物を反応器の出口から連続的に排出させる方式(いわゆる、連続反応方式)で反応させることができる。   In the dehydrofluorination reaction in the first reaction step, for example, the raw material is continuously supplied from the inlet of the reactor, the reaction is performed in the reactor, and the product is continuously discharged from the outlet of the reactor. The reaction can be carried out in a system (so-called continuous reaction system).

また、脱フッ化水素反応は、反応温度にもよるが気相状態及び液相状態のいずれの状態で反応させてもよいが、高い選択率で目的とする含フッ素オレフィンを得るという観点からは気相状態で反応させることが好ましい。   Further, the dehydrofluorination reaction may be carried out in any of a gas phase state and a liquid phase state depending on the reaction temperature, but from the viewpoint of obtaining the desired fluorinated olefin with a high selectivity. The reaction is preferably performed in a gas phase.

上記の第1反応工程を経ることで、目的とする含フッ素オレフィンが製造される。   Through the above first reaction step, the desired fluorine-containing olefin is produced.

含フッ素オレフィンは、一般式(2)RfCF=CHZ(ここで、R及びZは一般式(1)に同じである)で表される。 Fluorine-containing olefin of the general formula (2) R f CF = CHZ ( where, R f and Z have the general formula (1) is the same) is represented by.

具体的な含フッ素オレフィンとしては、原料である上記ハイドロフルオロカーボンの種類にもよるが、例えば、ハイドロフルオロカーボンとしてHFC−245eb又はHFC−245cbを使用すれば、得られる含フッ素オレフィンは、1,1,1,2−テトラフルオロプロペン(HFO−1234yf)となる。また、ハイドロフルオロカーボンとしてHFC−236eaを使用すれば、得られる含フッ素オレフィンは、1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン(HFO−1225ye)となる。同様に、ハイドロフルオロカーボンとして1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−245ca)を使用すれば、得られる含フッ素オレフィンは1,1,2,3−ペンタフルオロプロペン(HFO−1234ye)となる。
第1反応工程における脱フッ化水素反応の反応生成物は、例えば、反応器の出口から排出させることにより抜き出すことができる。
Although the specific fluorinated olefin depends on the type of the hydrofluorocarbon as a raw material, for example, if HFC-245eb or HFC-245cb is used as the hydrofluorocarbon, the obtained fluorinated olefin is 1,1, It becomes 1,2-tetrafluoropropene (HFO-1234yf). If HFC-236ea is used as the hydrofluorocarbon, the obtained fluorinated olefin will be 1,2,3,3,3-pentafluoropropene (HFO-1225ye). Similarly, if 1,1,2,2,3-pentafluoropropane (HFC-245ca) is used as the hydrofluorocarbon, the resulting fluorinated olefin will be 1,1,2,3-pentafluoropropene (HFO-1234ye). ).
The reaction product of the dehydrofluorination reaction in the first reaction step can be extracted, for example, by discharging it from the outlet of the reactor.

本実施形態の製造方法では、脱フッ化水素反応後の原料であるハイドロフルオロカーボンの転化率が高く、しかも、目的物である含フッ素オレフィンの選択率も高い。そのため、例えば、第1反応工程の後、該第1反応工程が行われる反応器から排出される全生成物の流量S(mol/min)に対する、目的物の含フッ素オレフィンの含有割合が大きいものとなる。すなわち、全生成物の流量S(mol/min)に対する副生成物の含有割合が小さいものとなる。以下、具体例を挙げて説明する。   In the production method of the present embodiment, the conversion of hydrofluorocarbon, which is the raw material after the dehydrofluorination reaction, is high, and the selectivity of the target fluorine-containing olefin is also high. Therefore, for example, after the first reaction step, the content ratio of the target fluorine-containing olefin to the flow rate S (mol / min) of all products discharged from the reactor in which the first reaction step is performed is large. It becomes. That is, the content ratio of by-products to the flow rate S (mol / min) of all products is small. Hereinafter, a specific example will be described.

例えば、ハイドロフルオロカーボンがHFC−245ebである場合、目的物である含フッ素オレフィンは、HFO−1234yfであるが、通常は副生成物として、E体の1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン(以下、HFO−1234zeと略記する)、Z体のHFO−1234ze及び1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(以下、HFC−245faと略記する)が生成し、これらの他、HFC−245cb及びCOも副生することがある。特に、E体及びZ体のHFO−1234ze及びHFC−245faは、目的生成物の性能を低下させるおそれがあるので、これらはできるだけ少ない方が好ましい。 For example, when the hydrofluorocarbon is HFC-245eb, the target fluorinated olefin is HFO-1234yf, but usually, as a by-product, E-form 1,3,3,3-pentafluoropropene ( Hereinafter, HFO-1234ze), Z-form HFO-1234ze and 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (hereinafter abbreviated as HFC-245fa) are produced. 245cb and CO 2 may also be by-produced. In particular, the E-form and the Z-form of HFO-1234ze and HFC-245fa may reduce the performance of the target product.

この点、本実施形態の製造方法では、E体及びZ体のHFO−1234ze及びHFC−245faの生成量は低減されている。詳述すると、第1反応工程の後、該第1反応工程が行われる反応器から排出する全生成物の流量S(mol/min)とし、前記全生成物に含まれるE体及びZ体のHFO−1234zeの流量とHFC−245faの流量との合計S1(mol/min)とした場合、流量S(mol/min)に対する合計S1(mol/min)の割合が20%以下となり得る。すなわち、全生成物に含まれる副生成物の割合が低く、目的物であるHFO−1234yfの割合が高いものとなり得る。より好ましくは、全生成物の流量S(mol/min)に対して、前記合計S1(mol/min)が10%以下、特に好ましくは5%以下である。   In this regard, in the manufacturing method of the present embodiment, the amounts of the E-form and the Z-form of HFO-1234ze and HFC-245fa are reduced. Specifically, after the first reaction step, the flow rate S (mol / min) of all products discharged from the reactor in which the first reaction step is performed is defined as the flow rate of E-form and Z-form contained in the total products. When the sum of the flow rate of HFO-1234ze and the flow rate of HFC-245fa is S1 (mol / min), the ratio of the total S1 (mol / min) to the flow rate S (mol / min) can be 20% or less. That is, the ratio of by-products contained in all products is low, and the ratio of HFO-1234yf, which is the target product, can be high. More preferably, the total S1 (mol / min) is 10% or less, particularly preferably 5% or less, based on the flow rate S (mol / min) of all products.

上記のように、本実施形態の製造方法では目的物の選択率が高いため、純度よく目的物である含フッ素オレフィンを製造することができる。そのため、第1反応工程の後、反応器から排出させた流出物を精製せずにそのまま含フッ素オレフィンとして使用することも可能である。   As described above, in the production method of the present embodiment, since the selectivity of the target substance is high, the fluorine-containing olefin that is the target substance can be produced with high purity. Therefore, the effluent discharged from the reactor after the first reaction step can be used as it is as a fluorine-containing olefin without purification.

また、上記のように得られた流出物は、精製することによって、より高純度で含フッ素オレフィンを得てもよい。この精製をすれば、未反応のハイドロフルオロカーボン及び副生成物等を含む留分を得ることができるので、この留分を再利用することが可能となる。要するに、本実施形態の製造方法では、第1反応工程の後、該第1反応工程が行われる反応器からの流出物の一部又は全部を少なくとも二以上の留分に分離する分離工程を行うことができる。以下、具体例を挙げて説明する。   The effluent obtained as described above may be purified to obtain a fluorine-containing olefin with higher purity. By performing this purification, a fraction containing unreacted hydrofluorocarbon, by-products, and the like can be obtained, and this fraction can be reused. In short, in the production method of the present embodiment, after the first reaction step, a separation step of separating part or all of the effluent from the reactor in which the first reaction step is performed into at least two or more fractions is performed. be able to. Hereinafter, a specific example will be described.

例えば、ハイドロフルオロカーボンがHFC−236ea、HFC−245eb及びHFC−245cbの群から選ばれる少なくとも1種である場合、第1反応工程の後、該第1反応工程が行われる反応器からの上記流出物には、目的生成物であるHFO−1234yf及び上述した副生成物の他、HFC−245ebも含まれ得る。このHFC−245ebは、原料のハイドロフルオロカーボンがHFC−245ebを含めば未反応物であるり、一方、原料がHFC−245ebでなく、HFC−236ea又はHFC−245cbであれば、副生生成物としてのHFC−245ebである。   For example, when the hydrofluorocarbon is at least one selected from the group consisting of HFC-236ea, HFC-245eb and HFC-245cb, after the first reaction step, the effluent from the reactor in which the first reaction step is performed May contain HFC-245eb in addition to the target product HFO-1234yf and the by-products described above. This HFC-245eb is an unreacted material if the raw material hydrofluorocarbon includes HFC-245eb, while if the raw material is not HFC-245eb but HFC-236ea or HFC-245cb, it is a by-product. HFC-245eb.

いずれの場合であっても、分離工程によって、第1反応工程が行われる反応器からの流出物の一部又は全部を第1留分と第2留分とに分離することができる。この分離させる手段としては特に限定的ではないが、例えば、沸点差を利用した蒸留操作によって分離することができる。このような分離工程を行うことで、例えば、HFC−245eb濃度が前記分離工程の前よりも増大した留分(第1留分とする)及びHFC−245eb濃度が前記分離工程の前よりも低下した留分(第2留分とする)として得ることができる。   In any case, the separation step can separate part or all of the effluent from the reactor in which the first reaction step is performed into a first fraction and a second fraction. The means for this separation is not particularly limited, but for example, it can be separated by a distillation operation utilizing a difference in boiling point. By performing such a separation step, for example, a fraction (referred to as a first fraction) in which the HFC-245eb concentration is higher than before the separation step and the HFC-245eb concentration are lower than before the separation step (A second fraction).

分離工程の後、上記第1留分の一部又は全部の脱フッ化水素反応を行えば、第1留分中のHFC−245ebが脱フッ化水素され、これによりHFO−1234yfを得ることができる。従って、原料であるハイドロフルオロカーボン(HFC−245eb)を有効に利用することができ、HFO−1234yfを効率的に製造することができる。   After the separation step, if a part or all of the first fraction is dehydrofluorinated, HFC-245eb in the first fraction is dehydrofluorinated, whereby HFO-1234yf can be obtained. it can. Therefore, the raw material hydrofluorocarbon (HFC-245eb) can be effectively used, and HFO-1234yf can be efficiently produced.

上記第1留分に含まれるHFC−245ebの脱フッ化水素をするにあたっては、上述の第1反応工程内で行うようにしてもよい。すなわち、第1反応工程で得られた上記流出物を分離工程で第1留分と第2留分とに分離した後、得られた上記第1留分を再度、第1反応工程にリサイクルしてもよい。この場合、より効率的にHFO−1234yfを製造することができ、原料の転化率及び目的物の選択率をさらに高めることができる。   In performing the dehydrofluorination of HFC-245eb contained in the first fraction, the HFC-245eb may be performed in the above-described first reaction step. That is, after the effluent obtained in the first reaction step is separated into a first fraction and a second fraction in a separation step, the obtained first fraction is recycled to the first reaction step again. You may. In this case, HFO-1234yf can be manufactured more efficiently, and the conversion of the raw material and the selectivity of the target product can be further increased.

もちろん、第1留分に含まれるHFC−245ebの脱フッ化水素は、第1反応工程とは別の反応工程(例えば、第2反応工程と称する)にて行ってもよい。この第2反応工程においても脱フッ化水素反応は第1反応工程と同様の条件で行うことができる。   Of course, the dehydrofluorination of HFC-245eb contained in the first fraction may be performed in a reaction step different from the first reaction step (for example, referred to as a second reaction step). Also in this second reaction step, the dehydrofluorination reaction can be performed under the same conditions as in the first reaction step.

また、例えば、ハイドロフルオロカーボンがHFC−236ea、HFC−245eb及びHFC−245cbの群から選ばれる少なくとも1種である場合、第1反応工程の後、該第1反応工程が行われる反応器からの流出物には、目的生成物であるHFO−1234yfの他、未反応のHFC−245cbが含まれ得る。このHFC−245cbは、ハイドロフルオロカーボンがHFC−245cbを含めば未反応物であり、一方、原料がHFC−245cbでなく、HFC−236ea又はHFC−245ebであれば、副生生成物としてのHFC−245cbである。   Further, for example, when the hydrofluorocarbon is at least one selected from the group consisting of HFC-236ea, HFC-245eb and HFC-245cb, after the first reaction step, the outflow from the reactor in which the first reaction step is performed is performed. The product may include unreacted HFC-245cb in addition to the desired product, HFO-1234yf. This HFC-245cb is an unreacted product if the hydrofluorocarbon contains HFC-245cb, while if the raw material is not HFC-245cb but HFC-236ea or HFC-245eb, by-product HFC-245cb is produced. 245 cb.

この場合も上述と同様に分離工程をすれば、第1反応工程が行われる反応器からの流出物の一部又は全部を2種類の留分(それぞれ、第3留分と第4留分とする)に分離することができる。例えば、第3留分は、HFC−245cb濃度が前記分離工程の前よりも増大した留分であり、前記第4留分は、HFC−245cb濃度が前記分離工程の前よりも低下した留分である。   Also in this case, if the separation step is performed in the same manner as described above, part or all of the effluent from the reactor in which the first reaction step is performed can be divided into two types of fractions (the third fraction and the fourth fraction, respectively). To). For example, the third fraction is a fraction in which the HFC-245cb concentration is higher than before the separation step, and the fourth fraction is a fraction in which the HFC-245cb concentration is lower than before the separation step. It is.

そして、分離工程の後、上記第3留分の少なくとも一部の脱フッ化水素を行えば、第3留分中のHFC−245cbが脱フッ素化されてHFO−1234yfを得ることができる。これにより、原料であるハイドロフルオロカーボン(HFC−245cb)を有効に利用することができ、HFO−1234yfを効率的に製造することができる。   After the separation step, if at least a part of the third fraction is dehydrofluorinated, HFC-245cb in the third fraction is defluorinated to obtain HFO-1234yf. As a result, the raw material hydrofluorocarbon (HFC-245cb) can be effectively used, and HFO-1234yf can be efficiently produced.

上記第3留分に含まれるHFC−245cbの脱フッ化水素をするにあたっては、上述の第1反応工程内で行うようにしてもよい。すなわち、第1反応工程で得られた上記流出物を分離工程で第3留分と第4留分とに分離した後、得られた上記第3留分を再度、第1反応工程にリサイクルしてもよい。この場合、より効率的にHFO−1234yfを製造することができ、原料の転化率及び目的物の選択率をさらに高めることができる。   The dehydrofluorination of HFC-245cb contained in the third fraction may be performed in the first reaction step described above. That is, after the effluent obtained in the first reaction step is separated into a third fraction and a fourth fraction in a separation step, the obtained third fraction is recycled to the first reaction step again. You may. In this case, HFO-1234yf can be manufactured more efficiently, and the conversion of the raw material and the selectivity of the target product can be further increased.

また、上述の第1留分の場合と同様、第3留分に含まれるHFC−245cbの脱フッ化水素は、上記第2反応工程で行ってもよい。   Further, as in the case of the first fraction described above, the dehydrofluorination of HFC-245cb contained in the third fraction may be performed in the second reaction step.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
ハイドロフルオロカーボンとしてHFC−245ebを使用して第1反応工程の脱フッ化水素反応を実施した。ニオブとクロムの合計原子モル数に対し酸化ニオブが10%添加された酸化クロム触媒(第5族金属を含むクロム系触媒)150gを管型反応器に充填した。触媒を反応に使用する前処理として、触媒を収容した反応器に窒素で希釈した無水フッ化水素を流通させ、反応器の温度を最高350℃に加熱し、フッ素化処理を行った。
(Example 1)
The dehydrofluorination reaction in the first reaction step was performed using HFC-245eb as the hydrofluorocarbon. A tubular reactor was charged with 150 g of a chromium oxide catalyst (a chromium-based catalyst containing a Group 5 metal) to which 10% of niobium oxide was added based on the total number of atomic moles of niobium and chromium. As a pretreatment for using the catalyst in the reaction, anhydrous hydrogen fluoride diluted with nitrogen was passed through a reactor containing the catalyst, and the reactor was heated to a maximum of 350 ° C. to perform a fluorination treatment.

上記前処理した触媒層に、1L/minで窒素を流通し、電気炉により反応器を加熱した。反応器が所定の温度(本実施例では350℃)に達した後、HFC−245ebの反応器への導入を開始し、代わりに窒素の供給を減少させた。初期の発熱が過大にならないようにHFC−245ebの流通を増加させ、増加させた分窒素の流量を減少させていき、最終的にHFC−245ebの流量が900NmL/minの流量で、窒素の流量が0になるように調整した。その後、酸素ガスを導入した。酸素ガスは、導入するHFC−245ebの流速に対して、10モル%となるように反応器入口から導入した。反応の運転条件は、圧力を0.0MPaG(Gはゲージ圧であることを示す)、反応温度を350℃、W/F0を10g・sec・ml−1となった。 Nitrogen was passed through the pretreated catalyst layer at 1 L / min, and the reactor was heated by an electric furnace. After the reactor reached a predetermined temperature (350 ° C. in this example), the introduction of HFC-245eb into the reactor was started and the nitrogen supply was reduced instead. The flow of HFC-245eb is increased so that the initial heat generation does not become excessive, and the flow rate of nitrogen is reduced by the increased amount. Finally, the flow rate of HFC-245eb is 900 NmL / min. Was adjusted to 0. Thereafter, oxygen gas was introduced. Oxygen gas was introduced from the inlet of the reactor so as to be 10 mol% with respect to the flow rate of HFC-245eb to be introduced. The operating conditions for the reaction were a pressure of 0.0 MPaG (G indicates a gauge pressure), a reaction temperature of 350 ° C., and a W / F0 of 10 g · sec · ml −1 .

上記のように第1反応工程の脱フッ化水素反応を実施して、反応器出口から抜き出された流出物の成分組成を、ガスクロマトグラフを用いて分析した。結果は後掲の表1に示している。   The dehydrofluorination reaction in the first reaction step was performed as described above, and the component composition of the effluent extracted from the reactor outlet was analyzed using a gas chromatograph. The results are shown in Table 1 below.

(実施例2)
ハイドロフルオロカーボンとしてHFC−245ebを使用して第1反応工程の脱フッ化水素反応を実施した。触媒は、バナジウムとクロムの合計原子モル数に対し酸化バナジウムを1%添加した酸化クロム触媒(第5族金属を含むクロム系触媒)150gを管型反応器に充填した。触媒を反応に使用する前処理として、触媒を収容した反応器に窒素で希釈した無水フッ化水素を流通させ、反応器の温度を最高350℃に加熱し、フッ素化処理を行った。
(Example 2)
The dehydrofluorination reaction in the first reaction step was performed using HFC-245eb as the hydrofluorocarbon. As the catalyst, 150 g of a chromium oxide catalyst (a chromium-based catalyst containing a Group 5 metal) in which 1% of vanadium oxide was added to the total atomic mole number of vanadium and chromium was charged into a tubular reactor. As a pretreatment for using the catalyst in the reaction, anhydrous hydrogen fluoride diluted with nitrogen was passed through a reactor containing the catalyst, and the reactor was heated to a maximum of 350 ° C. to perform a fluorination treatment.

上記前処理した触媒層に、1L/minで窒素を流通し、電気炉により反応器を加熱した。反応器が所定の温度(本実施例では350℃)に達した後、HFC−245ebの反応器への導入を開始し、代わりに窒素の供給を減少させた。初期の発熱が過大にならないようにHFC−245ebの流通を増加させ、増加させた分窒素の流量を減少させていき、最終的にHFC−245ebの流量が900NmL/minの流量で、窒素の流量が0になるように調整した。その後、酸素ガスを導入した。酸素ガスは、導入するHFC−245ebの流速に対して、2モル%となるように反応器入口から導入した。反応の運転条件は、圧力を0.0MPaG(Gはゲージ圧であることを示す)、反応温度を350℃、W/F0を10g・sec・ml−1となった。 Nitrogen was passed through the pretreated catalyst layer at 1 L / min, and the reactor was heated by an electric furnace. After the reactor reached a predetermined temperature (350 ° C. in this example), the introduction of HFC-245eb into the reactor was started and the nitrogen supply was reduced instead. The flow of HFC-245eb is increased so that the initial heat generation does not become excessive, and the flow rate of nitrogen is reduced by the increased amount. Finally, the flow rate of HFC-245eb is 900 NmL / min. Was adjusted to 0. Thereafter, oxygen gas was introduced. Oxygen gas was introduced from the reactor inlet so as to be 2 mol% with respect to the flow rate of HFC-245eb to be introduced. The operating conditions for the reaction were a pressure of 0.0 MPaG (G indicates a gauge pressure), a reaction temperature of 350 ° C., and a W / F0 of 10 g · sec · ml −1 .

上記のように第1反応工程の脱フッ化水素反応を実施して、反応器出口から抜き出された流出物の成分組成を、ガスクロマトグラフを用いて分析した。結果は後掲の表1に示している。   The dehydrofluorination reaction in the first reaction step was performed as described above, and the component composition of the effluent extracted from the reactor outlet was analyzed using a gas chromatograph. The results are shown in Table 1 below.

(比較例1)
ハイドロフルオロカーボンとしてHFC−245ebを使用して第1反応工程の脱フッ化水素反応を実施した。触媒は、酸化クロムをフッ素化したオキシフッ化クロム触媒(第5族金属を含まないクロム系触媒)を用いた。また、触媒を反応に使用する前処理として、触媒を収容した反応器に窒素で希釈した無水フッ化水素を流通させ、反応器の温度を最高350℃に加熱させてフッ素化処理を行った。
(Comparative Example 1)
The dehydrofluorination reaction in the first reaction step was performed using HFC-245eb as the hydrofluorocarbon. As the catalyst, a chromium oxyfluoride catalyst obtained by fluorinating chromium oxide (a chromium-based catalyst containing no Group 5 metal) was used. In addition, as a pretreatment for using the catalyst in the reaction, anhydrous hydrogen fluoride diluted with nitrogen was passed through a reactor containing the catalyst, and the reactor was heated to a maximum of 350 ° C. to perform a fluorination treatment.

上記前処理した触媒を、脱フッ化水素反応を行う反応器に収容し、窒素気流中、電気炉により反応器を加熱した。反応器が所定の温度(本実施例では420℃)に達した後、HFC−245ebを反応器に導入し、窒素の供給を停止させた。酸素ガスは反応器入口のHFC−245ebに対して10モル%となるよう適宜、反応器入口から導入した。反応の運転条件は、圧力を0.0MPaG(Gはゲージ圧であることを示す)、反応温度を420℃、W/F0を164g・sec・ml−1とした。 The pretreated catalyst was accommodated in a reactor for performing a dehydrofluorination reaction, and the reactor was heated with an electric furnace in a nitrogen stream. After the reactor reached a predetermined temperature (420 ° C. in this example), HFC-245eb was introduced into the reactor, and the supply of nitrogen was stopped. Oxygen gas was appropriately introduced from the reactor inlet so as to be 10 mol% with respect to HFC-245eb at the reactor inlet. The operating conditions for the reaction were a pressure of 0.0 MPaG (G indicates a gauge pressure), a reaction temperature of 420 ° C., and a W / F0 of 164 g · sec · ml −1 .

上記のように第1反応工程の脱フッ化水素反応を実施して、反応器出口から抜き出された流出物の成分組成を、ガスクロマトグラフを用いて分析した。結果は後掲の表1に示している。   The dehydrofluorination reaction in the first reaction step was performed as described above, and the component composition of the effluent extracted from the reactor outlet was analyzed using a gas chromatograph. The results are shown in Table 1 below.

Figure 0006623561
Figure 0006623561

なお、表1中、245ebは、1,1,1,2,3−ペンタフルオロプロパン、1234yfは、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン、245cbは、1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロパン、1234zeは1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、245faは、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンを示す。   In Table 1, 245eb is 1,1,1,2,3-pentafluoropropane, 1234yf is 2,3,3,3-tetrafluoropropene, and 245cb is 1,1,1,2,2 -Pentafluoropropane, 1234ze indicates 1,3,3,3-pentafluoropropene, and 245fa indicates 1,1,1,3,3-pentafluoropropane.

表1には、使用した触媒の種類、反応温度及びガスクロマトグラフで検出された各成分の選択率(HFO−245ebについては転化率)を示している。   Table 1 shows the type of catalyst used, the reaction temperature, and the selectivity of each component (conversion rate for HFO-245eb) detected by gas chromatography.

実施例1,2では、第5族金属を含むクロム系触媒を触媒として使用して脱フッ化水素反応を行っているので、原料であるHFC−245ebの選択率が高く、目的物であるHFO−1234yfを高い選択率で製造できていることがわかる。一方、比較例1では、第5族金属を含まないクロム系触媒を触媒として使用しているので、実施例1、2よりも反応温度及び接触時間が大きいにもかかわらず、原料の転化率が低く、かつ、目的生成物であるHFO−1234yfの選択率も低いものであった。   In Examples 1 and 2, since the dehydrofluorination reaction is carried out using a chromium-based catalyst containing a Group 5 metal as a catalyst, the selectivity of HFC-245eb as a raw material is high, and HFO as an objective substance is obtained. It can be seen that -1234yf was manufactured with a high selectivity. On the other hand, in Comparative Example 1, a chromium-based catalyst containing no Group V metal was used as the catalyst, so that the conversion of the raw material was higher than in Examples 1 and 2, despite the higher reaction temperature and contact time. The selectivity of HFO-1234yf, which was low, was low.

Claims (9)

触媒の存在下、ハイドロフルオロカーボンの脱フッ化水素が行われる第1反応工程を経て含フッ素オレフィンを製造する方法において、
前記ハイドロフルオロカーボンは、一般式(1)RfCFYCHZ2(一般式(1)中、Rは炭素数1〜3の直鎖状又は分岐状のパーフルオロアルキル基であって、塩素を含まず、Y及びZはそれぞれ独立にH又はFであるが、ZがすべてHである場合、YはFである)で表される化合物であり、
前記触媒は、第5族金属を含むクロム系触媒である、含フッ素オレフィンの製造方法。
In a method for producing a fluorinated olefin through a first reaction step in which dehydrofluorination of a hydrofluorocarbon is performed in the presence of a catalyst,
The hydrofluorocarbon is represented by the general formula (1) R f CFYCHZ 2 (In the general formula (1), R f is a linear or branched perfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms and does not contain chlorine. , Y and Z are each independently H or F, but when all Z are H, then Y is F).
The method for producing a fluorinated olefin, wherein the catalyst is a chromium-based catalyst containing a Group 5 metal.
一般式(1)において、RfがCF3である、請求項1に記載の含フッ素オレフィンの製造方法。 The method for producing a fluorinated olefin according to claim 1, wherein in the general formula (1), R f is CF 3 . 前記ハイドロフルオロカーボンがHFC−236ea、HFC−245eb及びHFC−245cbの群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項2に記載の含フッ素オレフィンの製造方法。   The method for producing a fluorine-containing olefin according to claim 2, wherein the hydrofluorocarbon includes at least one selected from the group consisting of HFC-236ea, HFC-245eb, and HFC-245cb. 前記ハイドロフルオロカーボンがHFC−245ebである、請求項3に記載の含フッ素オレフィンの製造方法。   The method for producing a fluorinated olefin according to claim 3, wherein the hydrofluorocarbon is HFC-245eb. 前記触媒に含まれる第5族金属の原子数の割合は、前記触媒に含まれる全金属原子数に対して0.1%以上50%以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の含フッ素オレフィンの製造方法。   5. The catalyst according to claim 1, wherein the proportion of the number of Group 5 metal atoms contained in the catalyst is 0.1% or more and 50% or less based on the total number of metal atoms contained in the catalyst. A method for producing a fluorine-containing olefin. 前記第1反応工程の脱フッ化水素が50〜380℃で行われる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の含フッ素オレフィンの製造方法。   The method for producing a fluorine-containing olefin according to any one of claims 1 to 5, wherein the dehydrofluorination in the first reaction step is performed at 50 to 380 ° C. 前記第1反応工程の脱フッ化水素が100〜350℃で行われる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の含フッ素オレフィンの製造方法。   The method for producing a fluorine-containing olefin according to any one of claims 1 to 6, wherein the dehydrofluorination in the first reaction step is performed at 100 to 350 ° C. 前記ハイドロフルオロカーボンは、酸素ガスを同伴させて前記第1反応工程に供する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の含フッ素オレフィンの製造方法。   The method for producing a fluorinated olefin according to any one of claims 1 to 7, wherein the hydrofluorocarbon is supplied to the first reaction step with accompanying oxygen gas. 酸素ガスの流量(mol/min)が、前記ハイドロフルオロカーボンの流量(mol/min)に対して0.1%以上10%以下である、請求項8に記載の方法。   The method according to claim 8, wherein a flow rate (mol / min) of the oxygen gas is 0.1% or more and 10% or less with respect to a flow rate (mol / min) of the hydrofluorocarbon.
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