JP6986324B2 - 2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン(hcfc−123)及び/又はhcfc−122(1,1,2−トリクロロ−2,2−ジフルオロエタン)の新規製造方法 - Google Patents
2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン(hcfc−123)及び/又はhcfc−122(1,1,2−トリクロロ−2,2−ジフルオロエタン)の新規製造方法 Download PDFInfo
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Description
流速:約10ml/h−約400l/h
温度:約30℃−約150℃
圧力:約5bar−約50bar
滞留時間:約1分間−約60分間
本発明に係るHCFC−123(2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン)の製造方法は、以下のステップ(a)からステップ(f)を含む。
ステップ(a)において、HCFC−122(1,1,2−トリクロロ−2,2−ジフルオロエタン)を原料又は中間材料として提供する。
ステップ(b)において、HF(フッ化水素)及び触媒、好ましくはハロゲン化促進触媒、より好ましくはフッ素化促進触媒を提供し、必要に応じてHF(フッ化水素)及び触媒を再循環混合物として提供し、さらに、必要(例えば、化学量論比)に応じて別途に新鮮なHFを提供する。
ステップ(c)において、ステップ(a)のHCFC−122と、ステップ(b)のHF及び触媒とを混合する。
ステップ(d)において、ステップ(c)で得られた混合物を少なくとも1つの上部の横寸法が4mm以下の連続流通反応器、好ましくは少なくとも1つのマイクロリアクターににフィードし、前記触媒の存在下でHCFC−122とHFとを反応させ、HCFC−123を含む反応混合物を得る。
以下の1つ又は複数の条件下で少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードすることが好ましい。
流速:約10ml/h−約400l/h
温度:約30℃−約150℃
圧力:約5 bar−約50bar
滞留時間:約1分間−約60分間
ステップ(e)において、前記連続流通反応器、好ましくはマイクロリアクターから(d)で得られた反応混合物を取り出し、HCFC−123を含む生成物、好ましくはHCFC−123生成物、より好ましくは基本的にHCFC−123を含むか、又は基本的にHCFC−123からなる生成物を得る。
ステップ(f)において、必要に応じて(e)で得られたHCFC−123生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−123を得る。
本発明に係るHCFC−122(1,1,2−トリクロロ−2,2−ジフルオロエタン)の製造方法は、以下のステップ(a)からステップ(f)を含む。
ステップ(a)において、PER(テトラクロロエチレン)及び/又はペンタクロロエチレン、好ましくはPER(テトラクロロエチレン)を原料として提供する。
ステップ(b)において、HF(フッ化水素)及び触媒、好ましくはハロゲン化促進触媒、より好ましくはフッ素化促進触媒を提供する。
ステップ(c)において、ステップ(a)のPERとステップ(b)のHFと前記触媒とを混合する。
ステップ(d)において、ステップ(c)で得られた混合物を少なくとも1つの上部の横寸法が約4mm以下の連続流通反応器、好ましくは少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードし、触媒の存在下でPERとHFとを反応させ、HCFC−122を含む反応混合物を得る。
以下の1つ又は複数の条件下で少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードすることが好ましい。
流速:約10ml/h−約400l/h
温度:約30℃−約150℃
圧力:約5bar−約50bar
滞留時間:約1分間−約60分間
ステップ(e)において、前記連続流通反応器、好ましくはマイクロリアクターからステップ(d)で得られた反応混合物を取り出し、HCFC−122を含む生成物、好ましくはHCFC−122生成物、より好ましくは基本的にHCFC−122を含むか、又は基本的にHCFC−122からなる生成物を得る。
ステップ(f)において、ステップ(e)で得られたHCFC−122生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−122を得る。
本発明の実施形態(1)に記載のHCFC−123(2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン)において、製造方法のステップ(a)で原料又は中間材料として提供されるHCFC−122(1,1,2−トリクロロ−2,2−ジフルオロエタン)は、実施形態(2)に記載のHCFC−122(1,1,2−トリクロロ−2,2−ジフルオロエタン)の方法に従って得られる。
本発明の実施形態(1)に記載のHCFC−123(2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン)の製造方法、又は実施形態(2)に記載のHCFC−122(1,1,2−トリクロロ−2,2−ジフルオロエタン)の製造方法において、ステップ(d)における少なくとも1つの前記連続流通反応器、好ましい少なくとも1つのマイクロリアクターは、独立してSiC−連続流通反応器、好ましくはSiC−マイクロリアクターである。
本発明の実施形態(4)に記載のHCFC−123(2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン)の製造方法において、ステップ(d)における少なくとも1つのマイクロリアクターは、独立してSiC−マイクロリアクターであり、好ましくはステップ(d)における少なくとも1つのマイクロリアクターは、実施形態(1)のステップ(d)におけるSiC−マイクロリアクターである。
本発明の実施形態(1)から(5)のいずれかに記載の方法において、前記触媒は、Sb、As、Bi、Al、Zn、Fe、Mg、Cr、Ru、Sn、Ti、Co、Ni、好ましくはSbに基づくハロゲン化触媒であり、好ましくはフッ素化触媒である。より好ましくは、フッ素化触媒は、Sbフッ素化触媒からなる群より選択されるフッ素化触媒である。これにより、活性物質H2F+SbF6 −が提供される。
本発明の実施形態(6)に記載の方法において、前記ハロゲン化触媒は、五塩化アンチモン及び/又は五フッ化アンチモンである。前記触媒は、好ましくは五フッ化アンチモン(SbF5)であり、オートクレーブ中でSbCl5とHFとの反応により調製され、より好ましくはHFにおけるSbF5からなる。HFにおけるSbF5は、実施形態(1)から(3)のいずれかに記載の方法における反応ステップ(d)の前に活性物質H2F+SbF6 −として形成される。
本発明の実施形態(1)から(7)のいずれかに記載の方法において、ステップ(f)では実施形態(2)のステップ(e)で得られたHCFC−122生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−122を得ることを含む。並びに/あるいは、前記方法は、ステップ(f)では実施形態(1)のステップ(e)で得られたHCFC−123生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−123を得ることを含む。
本発明の実施形態(8)に記載の方法において、実施形態(1)又は(2)のステップ(f)では、HCFC−122及び/又はHCFC−123の精製及び/又は分離は、相分離法を含むか、又は相分離法で構成される。好ましくは、少なくとも実施形態(2)のステップ(f)に記載のHCFC−122の精製及び/又は分離、或いは実施形態(2)のステップ(f)のみに記載のHCFC−122の精製及び/又は分離は、相分離法を含むか、又は相分離法で構成される。
本発明の実施形態(1)から(9)のいずれかに記載の方法において、少なくとも実施形態(2)におけるHCFC−122を精製及び/又は分離するステップ(f)には蒸留が含まれず、精製及び/又は分離されたHCFC−122が得られる。好ましくは、精製及び/又は分離されたHCFC−122が実施形態(1)に記載のHCFC−123(2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン)の製造方法に提供される場合、少なくとも実施形態(2)におけるHCFC−122を精製及び/又は分離するステップ(f)には蒸留が含まれず、精製及び/又は分離されたHCFC−122が得られる。ステップ(a)における原料又は中間材料として提供されるHCFC−122(1,1,2−トリクロロ−2,2−ジフルオロエタン)は、実施形態(2)に記載のHCFC−122(1,1,2−トリクロロ−2,2−ジフルオロエタン)の製造方法により得られる。
ステップ(i)において、第1連続フロー二段階プロセスによりHCFC−122(1,1,2−トリクロロ−2,2−ジフルオロエタン)を原料又は中間材料として提供する。ステップ(i)は、以下のステップ(a)から(d)を含む。
ステップ(a)において、PER(テトラクロロエチレン)及び/又はペンタクロロエチレン、好ましくはPER(テトラクロロエチレン)を原料として提供する。
ステップ(b)において、HF(フッ化水素)及び触媒、好ましくはハロゲン化促進触媒、より好ましくはフッ素化促進触媒を提供する。
ステップ(c)において、ステップ(a)のPERとステップ(b)のHFと前記触媒とを混合する。
ステップ(d)において、ステップ(c)で得られた混合物を少なくとも1つの第1連続流通反応器にフィードし、前記触媒の存在下でPERとHFとを反応させ、HCFC−122を含む反応混合物を得る。
最も好ましくは、以下の1つ又は複数の条件下で少なくとも1つの第1マイクロリアクターにフィードする。
流速:約10ml/h−約400l/h
温度:約30℃−約150℃
圧力:約5bar−約50bar
滞留時間:約1分間−約60分間
ステップ(e)において、前記第1連続流通反応器、最も好ましくは前記第1マイクロリアクターからステップ(d)で得られた反応混合物を取り出し、HCFC−122を含む生成物、好ましくはHCFC−122生成物、より好ましくは基本的にHCFC−122を含むか又は基本的にHCFC−122からなる生成物を得る。
ステップ(ii)において、(e)で得られた前記HCFC−122生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−122を得る。好ましくは、精製及び/又は分離されたHCFC−122を得るための前記精製及び/又は分離ステップは、相分離法である。
ステップ(iii)において、HF(フッ化水素)及び触媒、好ましくはハロゲン化促進触媒、より好ましくはフッ素化促進触媒を提供し、必要に応じてHF(フッ化水素)及び触媒を再循環混合物として提供し、さらに、必要(例えば、化学量論比)に応じて別途に新鮮なHFを提供する。
ステップ(iv)において、ステップ(i)のHCFC−122と、ステップ(iii)のHF及び触媒とを混合し、ステップ(ii)のHCFC−122とステップ(iii)のHFと触媒とを混合する。
ステップ(v)において、(iv)で得られた混合物を少なくとも1つの第2連続流通反応器、最も好ましくは少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードし、前記触媒の存在下でHCFC−122とHFとを反応させ、HCFC−123を含む反応混合物を得る。
好ましくは、以下の1つ又は複数の条件下で少なくとも1つの第2マイクロリアクターにフィードする。
流速:約10ml/h−約400l/h
温度:約30℃−約150℃
圧力:約5bar−約50bar
滞留時間:約1分間−約60分間
ステップ(vi)において、前記第2連続流通反応器、最も好ましくは前記第2マイクロリアクターからステップ(v)で得られた反応混合物を取り出し、HCFC−123を含む生成物、好ましくはHCFC−123生成物、より好ましくは基本的にHCFC−123を含むか又は基本的にHCFC−123からなる生成物を得る。
ステップ(vii)において、(vi)で得られたHCFC−123生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−123を得る。
ステップ(a)において、PER(テトラクロロエチレン)及び/又はペンタクロロエチレン、好ましくはPER(テトラクロロエチレン)を原料として提供する。
ステップ(b)において、HF(フッ化水素)及び触媒、好ましくはハロゲン化促進触媒、より好ましくはフッ素化促進触媒を提供する。
ステップ(c)において、ステップ(a)のPERと、ステップ(b)のHF及び触媒とを混合する。
ステップ(d)において、ステップ(c)で得られた混合物を少なくとも1つのマイクロリアクターにフィードし、そこで触媒の存在下でPERとHFとを反応させ、HCFC−122を含む反応混合物をえる。
好ましくは、以下の1つ又は複数の条件下でフィードする。
流速:約10ml/h−約400l/h
温度:約30℃−約150℃
圧力:約5bar−約50bar
滞留時間:約1分間−約60分間
ステップ(e)において、マイクロリアクターからステップ(d)で得られた反応混合物を取り出し、HCFC−122を含む生成物、好ましくはHCFC−122生成物、より好ましくは基本的にHCFC−122を含むか、又は基本的にHCFC−122からなる生成物を得る。
ステップ(f)において、ステップ(e)で得られたHCFC−122生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−122を得る。
HCFC−122(1,1,2−トリクロロ−2,2−ジフルオロエタン)及びHCFC−123(2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン)の製造
図1に示される方法を参照されたい。
用いられる第1マイクロリアクターは、体積が20mlのSiC−マイクロリアクターModule Protrix(Chemtrix)であり、第2マイクロリアクターは、滞留時間を増加するために、4つのモジュール(総体積80ml)から構成される。オートクレーブ中で反応を行う前に、SbCl5とHFの反応により触媒を調製した。この触媒は、HF中のSbF5からなり(任意に微量のHClを含む)、HF中のSbF5は活性物質H2F+SbF6 −を形成する。SbのHFにおける濃度を10mol%、第1反応器1内の圧力(圧力保持バルブはサイクロンセパレータにある)を10bar、温度を80℃に設定した。それぞれポンプにより滞留時間が5分間(HF/PER比=4:1)に達する量でHF及びPER(テトラクロロエチレン)を貯蔵タンクから上流の混合器にポンピングし、次いで第1マイクロリアクターにポンピングした。HFを含む貯蔵タンクには、調製された触媒SbF5が含まれる。サイクロンセパレータを出たHCl/HF混合物(主にHClを含む)は、下流にあるHCl圧力柱中で市販可能なHCl及びHFに分離され、ここで、HFは反応に輸送された。第1相分離器は、500mlの体積を有することにより、反応混合物は、分離に十分な時間を有する。HF/触媒相をHF回路にポンピングし、次いで、HFタンクにポンピングし、消費されたHF相当量の新鮮なHFと混合した。次いで、得られたHCFC−122を主に含む相を第1相分離器から第2のSiC−マイクロリアクター2(温度100℃)にポンピングし、HFタックからの触媒を含むHF−混合物(HF/HCFC−122比=8:1)と混合した。さらに、サイクロンセパレータ上に第2段階の圧力を保持し、15barに設定した。なお、触媒混合物が第1マイクロリアクター1及び第2マイクロリアクター2中で反応する過程においてSbVからSbIIIへの(ゆっくり)転換反応により不活性化される可能性があるため、SbIIIを活性を有するSbVに再生するために相分離器の後ろに必要に応じて触媒の流れにF2又はCl2を入れる必要がある。第2相分離器のHF触媒相もHFタンクにポンピングされ、スチールコラム内で主にHCFC−123(微量のHCFC−123aのみを含む可能性がある)を含む相を大気圧下で蒸留し、精製されたHCFC−123を得た。精製HCFC−123の分離収率は97%であった。
Claims (4)
- 以下のステップ(a)から(h)を含む、PER(テトラクロロエチレン)を原料とするHCFC−123(2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン)の製造方法であって、
ステップ(a)において、PER(テトラクロロエチレン)を原料として提供し、
ステップ(b)において、HFタンクからHF(フッ化水素)及び触媒を提供し、
ステップ(c)において、ステップ(a)の前記PERと、ステップ(b)の前記HF及び触媒とを混合し、
ステップ(d)において、ステップ(c)で得られた混合物を第1マイクロリアクターにフィードし、そこで前記触媒の存在下でPERとHFの反応を行い、HCFC−122を含む反応混合物を得、
ステップ(e)において、前記HCFC−122を含む反応混合物における未反応のHF及び触媒を前記HFタンクに再循環し、HCFC−122を中間材料として第2マイクロリアクターにフィードし、
ステップ(f)において、前記第2マイクロリアクターに新鮮なHF(フッ化水素)及び触媒を提供し、HCFC−122と混合し、HCFC−122とHFとの反応を行い、HCFC−123を含む反応混合物を得、
ステップ(g)において、前記第2マイクロリアクターからステップ(f)で得られた反応混合物を取り出し、HCFC−123を含む生成物を得、
ステップ(h)において、ステップ(g)で得られた前記HCFC−123生成物を精製及び/又は分離し、精製及び/又は分離されたHCFC−123を得、前記第2マイクロリアクターにおける未反応のHF及び触媒を前記HFタンクに再循環し、
前記触媒は、Sbに基づくハロゲン化触媒であり、これにより、活性物質H 2 F + SbF 6 − が提供され、
前記Sbに基づくハロゲン化触媒は、五塩化アンチモン及び/又は五フッ化アンチモンであり、前記五フッ化アンチモンは、オートクレーブ中でSbCl 5 とHFとの反応により製造された五フッ化アンチモン(SbF 5 )であるか、またはHF中のSbF 5 からなる五フッ化アンチモン(SbF 5 )であり、前記HF中のSbF 5 は、前記活性物質H 2 F + SbF6 − を形成する方法。 - 前記第1マイクロリアクター及び前記第2マイクロリアクターはそれぞれSiC−マイクロリアクターである、請求項1に記載の方法。
- 前記第1マイクロリアクター及び前記第2マイクロリアクターへのフィードは、以下の1つ又は複数の条件下で行われる、
流速:10ml/h−400l/h
温度:30℃−150℃
圧力:5bar−50bar
滞留時間:1分間−60分間
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記HCFC−123の精製及び/又は分離は、相分離法を含むか、又は相分離法から構成される請求項1に記載の方法。
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