JPH01268651A - 気相弗素化方法 - Google Patents

気相弗素化方法

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JPH01268651A
JPH01268651A JP1045019A JP4501989A JPH01268651A JP H01268651 A JPH01268651 A JP H01268651A JP 1045019 A JP1045019 A JP 1045019A JP 4501989 A JP4501989 A JP 4501989A JP H01268651 A JPH01268651 A JP H01268651A
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JP
Japan
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metal
catalyst
trifluorochloroethane
reaction
tetrafluoroethane
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JP1045019A
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English (en)
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Leo E Manzer
レオ・イー・マンザー
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EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C19/00Acyclic saturated compounds containing halogen atoms
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/093Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
    • C07C17/20Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms
    • C07C17/202Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms two or more compounds being involved in the reaction
    • C07C17/206Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms two or more compounds being involved in the reaction the other compound being HX
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    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/093Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
    • C07C17/20Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms

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  • Catalysts (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、 1.1.1.2−テトラフロロエタンの改
良製造方法、特に、弗化アルミニウム又は炭素上の選択
した金属の存在下におけるi、+、、i−トリフロロク
ロロエタンと弗化水素との気相反応に関する。
[従来の技術] 米国特許第2.744.147号は、金属[コバルト。
ニッケル及びカドミウム]で促進され得るアルミナ触媒
及び180〜425℃の温度でのハロアルカンの弗素化
の流動床に該触媒を用いる方法を開示する。弗素化に適
するとして開示されたハロアルカンには四塩化炭素、ク
ロロフォルム、 1,1.1−トリクロロエタン、塩化
メチレン、1.1−ジクロロエタン、  1,1.2−
)ジクロロエタン、 uns、テトラクロロエタン、臭
化メチレン、ブロモフォルム、四臭化炭素、アセチレン
テトラプロミド、ジクロロフロロメタン、ジクロ口ジフ
口口メタン、ジブロモジクロロメタン及びプロモクロロ
ジフロロメタンが含まれる。
米国特許第2.744,148号は、金属[クローム1
コバルト、ニッケル、銅及びパラジウム]で促進され得
るアルミナ触媒及び高度弗素化生成物にハロアルカンを
弗素化する方法を開示する、触媒を活性化し少なくとも
一部のアルミナを塩基性弗化アルミニウムに変換する方
法が開示されている。
米国特許第4,129.603号は1.1.1.2−テ
トラフロロエタンの製造方法を開示する。この方法は、
上昇温度の気相で2式CX3CH2Y  [式中、Xは
臭素、塩素又は弗素であり、Yは塩素である]のハロエ
タンと弗化水素とを酸化クローム(ilりであるか又は
少なくとも一部が塩基性弗化クローム(Ill)である
触媒の存在下で反応させることを包含するものであって
、 !、1.1.2−テトラフロロエタン生成物が液体
媒体中の過マンガン酸金属塩との緊密接触で除去さ、れ
る望ましくない不純物として1,1−ジフロロー2−ク
ロロエチレンを含むものである。該不純物は生成物流か
ら除くのが困難で。
分離には追加資本の投資を必要とする。それに加えて不
純物は触媒の不活性化をもたらす。
米国特許第4.158,875号は1.1.1.2−テ
トラフロロエタンの製造方法を開示する。この方法は、
上昇温度の気相で2式CX3CH2Y [式中、Xは臭
素、塩素又は弗素であり、Yは塩素である]のハロエタ
ンと弗化水素とを酸化クローム(Ill)であるか又は
少なくとも一部が塩基性弗化クローム(IN)である触
媒の存在下で反応させることを包含するものであって、
不純物として1.1−ジフロロー2−クロロエチレンを
含む1.1.1.2−テトラフロロエタン生成物が弗化
水素と共に100〜275℃の範囲の温度で酸化クロー
ム(Ill)であるか又は少なくとも一部が塩基性弗化
クローム(Ill)である触媒と接触させて不純物の量
を減少させるものである。
JP55/ 27138は、300〜450℃で無機ク
ローム(Ill)化合物の存在下で1:3〜20のモル
比で1.1.1−)リフロロクロロエタンと弗化水素と
を反応させることを包含する1、1.1.2−テトラフ
ロロエタンの製造方法を開示する。 1.1.1−トリ
フロロクロロエタンと弗化水素との好ましいモル比は1
:5〜20である6反応温度は350〜420℃である
2反応圧力は大気圧から10kg/cシGであり2反応
時間は℃〜30秒である。 1.1.l。2−テトラフ
ロロエタンへの選択性は高転換で高い9反応に適するク
ローム(Ill)化合物は酸化物、水酸化物、塩化物、
臭化物、沃化物及び弗化物のようなハロゲン化物、及び
硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩及び燐酸塩のような無機酸塩が
含まれる。クローム。
化合物は反応条件の温度及び圧力で弗化水素の雰囲気で
℃〜5時間予備処理して活性を安定化させる。
上記の方法で、弗化水素/1,1.1−トリフロロクロ
ロエタンのモル比が1:1で主たる副産物としてl−ク
ロロ−2,2−ジフロロエチレンを生じる。該モル比が
5:1を超える場合、 1.1.1.2−テトラフロロ
エタンの選択性は95%を超える。転換は200℃では
無視できる程度であるが、350℃を超えると20%に
達する。この転換は温度と共に上昇するが1選択性は低
下する。420℃未満では該選択性は8:1のモル比で
95%以上であり、450℃未満では90%以上である
GB 2.030.981は1反応系に1.1.1−ト
リフロロクロロエタンの1モル当り0.002〜0.0
5モルの酸素を通過させる無機クローム(Ill)化合
物の存在下でHFと1.1.1−トリフロロクロロエタ
ンとの反応による1、1.1.2−テトラ、フロロエタ
ンの製造を開示する。HFの1.1.1−)リフロロク
ロロエタンに対するモル比は好ましくは3〜20:1゜
特に好ましくは5〜12:1である1反応塩度は300
〜450℃、特に好ましくは350〜420℃であり2
反応時間は℃〜30秒である。
触媒は、クローム(Ill)オキシフロライド、オキサ
イド、ハイドロオ、キサイド、ハライド、無機酸塩、又
はその水和物である。触媒による高度かつ選択的添加は
酸素の添加によって維持され、触媒活性の損失が遅らさ
れる。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、非クローム触媒の存在下でHFによる
1、1.1−トリフロロクロロエタンの弗素化により1
.1.1.2−テトラフロロエタンを製造することであ
る。別の目的は、酸素の不存在下で高度の活性及び選択
性を維持することができるE弗化アルミニウム上に支持
された金属]、又はCF2=CHClの形成を実質的に
防ぐことができる[炭素上に支持された金属]触媒を提
供することである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、気相において約300℃〜約500℃で該1
,1.1−)リフロロクロロエタンとHFとを少なくと
も1の金属を包含する触媒と接触させ。
該金属は第VI I I、VI IB、I I IB。
IB族からの金属及び/又は原子番号58〜71の金属
からなる群から選ばれ。
該金属は弗化アルミニウム又は炭素上にあり。
該金属は0を超える酸化状態を有し。
該接触は1.1.1.2−テトラフロロエタンを含有す
る生成物流を生じ、かつ、その後。
該生成物流から1.1.1.2−テトラフロロエタンを
分離する ことを包含する1、1.1−)リフロロクロロエタンの
弗素化による1、1.1.2−テトラフロロエタンの製
造方法である5 弗化アルミニウム上の金属は、非支持クローム(l I
 +)化合物に比較して1本方法に対し長い寿命及び高
選択性を通常有する。
炭素上の金属は実質的にCF2−CHC1を生じない。
[発明の構成] 本発明触媒は当該技術に既知の方法で製造できる1例え
ば9本発明触媒は、第Vlll族[鉄。
コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウ
ム、オスミウム、イリジウム、白金]、第VIIB族[
マンガン、テクネチウム、レニウム]、第1IIB族[
スカンジウム、イツトリウム、ランタン]、第1B族[
銅、銀、金]からの少なくとも1の金属、及び/又は原
子番゛号58〜71の金属[セリウム、ブラセオジミウ
ム、ネオジミウム、プロメチウム、サマリウム、ユウロ
ピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、
ホル・ミウム、エルビウム、ツリウム、イツトリウム、
又はルテチウム]の溶液で含浸したアルミナ又は炭素の
弗素化によって製造できる。この金属は、酸化物、オキ
シハライド、ハライド。
プソイドハライド、硝酸塩、燐酸塩、炭酸塩、硫酸塩、
又は酢酸塩、プロピオン酸塩のような有機酸塩のような
該金属の可溶性化合物、及びここに記載する反応条件又
は触媒予備処理条件の下で弗化金属に転換できる該金属
の他の化合物の形態である。該ハライドには弗化物、塩
化物及び臭化物が含まれる。該プソイドハライドにはシ
アニド。
シアネート、及びチオシアネートが含まれる。好ましい
金属は、コバルト、ランタン、ニッケル及びマンガンで
ある。特に好ましい金属はコバルトである。
それに加えて、金属が弗化アルミニウム上にあることが
望まれる場合1本発明触媒は、当該技術に既知の方法で
、触媒金属及びアルミニウムを水酸化物として共沈層さ
せ1次いで乾燥し焼成して混合酸化物を形成することに
よっても製造できる。
生成酸化物はここに記載するように弗素化できる。
炭素又はアルミナ上の金属の全含量は触媒的に有効量で
なければならず、金属として表わして。
一般に触媒の50重量%を超えず、好ましくは触媒の2
0重量%を超えず、一般には触媒の少なくとも0.02
重量%である。特に好ましい範囲は触媒の0.℃〜10
重量%である。
触媒の形態は臨界的ではないが、ペレット、粉又は果粒
[granulosl状の形態であり得る、アルミナは
ここに記載するように弗素化条件下で弗化アルミニウム
に変換される。
本発明の触媒組成物の存在下での1.1.1−トリフロ
ロクロロエタン之HFとの反応は約300〜500℃、
好ましくは約350〜475℃、特に好ましくは約40
0〜450℃で行われる。
接触時間は所望の変換度によって大きく変り得るが、一
般には約0.℃〜60秒、好ましくは約10〜30秒で
ある。
HFの量は少なくとも化学量論的量でなければならない
1.一般に、HFと1.1.l−トリフロロクロロエタ
ンのモル比は約3/℃〜30/1.好ましくは約3/℃
〜20/1.特に好ましくは約5/℃〜10/1の範囲
であり得る。
反応の過程の間未反応1.1.1−トリフロロクロロエ
タンは再循環し得る。
1.1.1−トリフロロクロロエタンとHFとの反応は
、固定及び流動床反応器を含む適当な反応器の中で行な
い得る1反応容器は、「ハステロイ」及び「インコネル
」のような弗化水素及び水に対する耐腐蝕性の物質で作
られなければならない。
一般に2本発明の触媒組成物は、触媒を活性化するため
、HFで又はCCl3 F、SiF4゜CC12F2.
CHF3.又は CC12FCCI P2のような他の揮発性化合物で予
備処理される。この予備処理は2本発明の反応を行なう
ために用いられる反応器であり得る適当な容器に触媒組
成物を入れ1次いで、乾燥触媒組成物上にHFを通過さ
せて行われる。これは触媒上に一定の時間1例えば約1
5〜300分間。
例えば約200℃乃至約400℃の温度でHFを通過さ
せることによって便宜に行われる。然しながら、この予
備処理は必須ではない、初期方法条件及び装置は初期方
法条件で触媒を活性化するように選択できる。
圧力は臨界的ではない、大気圧及び超大気圧が特に便宜
であり、好ましい。
弗化アルミニウム上の本発明の金属は2文献に開示され
た触媒に比較して異常に長い寿命及び選択性ををする。
本発明の金属は、炭素上に支持した場合、高い選択性を
有し、CF2=CHClを実質的に含まない生成物流を
生じる。CF2=CHClを実質的に含まないとは、生
成物流が0.01%以下のCF2=CHClを含むこと
を意味する。
本発明により製造された1、1.1.2−テトラフロロ
エタンは、冷凍剤1発泡剤、アエロゾル スプレィ用の
分散体ガス、殺菌ガス等として有用である。
[実施例] 次にあげる例において、全ての部及びパーセントは重量
基準であり、全ての温度は摂氏である。
全ての反応は水の痕跡量のみを含む市販のHFを用いた
。全ての生成物組成はエリア パーセントで示し9選択
性はエリア パーセントに基づいて計算した。
弗素化の一般方法 反応器[0,5インチID、12インチ長さインコネル
 パイブコに次の例に示す量の触媒を入れ、砂浴におい
た。該浴は、乾燥窒素ガスを501j1/分の流速で反
応器を通して痕跡の水を除きながら、徐々に400℃に
加熱した。HF及び窒素ガス[1:4モル比]を反応器
に通しながら温度を下げ約200°に維持し、きれいな
HFが反応器を通過するようになるまで時間と共に窒素
流を減少した。この点で温度を徐々に450°にあげ、
そこで15〜300分間維持した。X線回折分析はアル
ミナが用いられた場合本質的にすべて弗化アルミニウム
に変換したことを示した。
HF流を維持しながら1次いで温度を指示値に調節し、
その後1.1.l−トリフロロクロロエタン流を開始し
た。HF及び1.1.1−トリフロロクロロエタン流は
例に指定するモル比及び接触時間を示すように調節した
反応器排出流は水性水酸化カリウムでスクラップしてH
CI及びHFを除き、20フィート長さ。
1/8インチ直径、不活性支持体上のクリドックス[K
rytox]過弗化ポリエーテルを含むカラム。
及び3’ 5 cc/分のヘリウム流を用いてヒユーレ
ット バッカードHP5980ガス クロマトグラフで
オンライン サンプリングした。ガス クロマトグラフ
条件は70°で3分間で、続いて6°/分の速度で18
0°に温度プログラミングした。
例1 1/20インチ直径の押出物の形態の CoC12/A 1203 [2,O%Co]の19、
 1 g [30calを用いて弗素化一般方法に従っ
た1反応温度は410℃、HF/CF3 CH2Clの
比は10/1であり、接触時間は30秒であった。調製
触媒上でのHFとCF30H2Clとの反応の結果は表
1に示す。
表  1 CF3CH2CI CF3 CH2F 肢朋  変 換   選択性 5   34.7%    93.4%to    3
4.1%    93.0%15   34.7%  
  93.4%20   33.5%    93.1
%25   32.8%    93.0%30、  
33.0%    93.6%38   33.1% 
   94.0%触媒の活性は38時間で4.6%の劣
化を示した。
比較のため、触媒として非支持クローム(II+)を用
い7.7/1のHF/CF3 CH2C1で400℃の
温度におけるC B 2,030.981の比較例1は
、29時間後に7.7%の劣化及び44時間後15.4
%の劣化を示した。
例2 1/20インチ直径の押出物の形態の CoC12/A 1203 [2,0%Co]の19、
 1 g [30cc]を用いて弗素化一般方法に従っ
た0反応温度は450℃、HF/ CF3 CH2CIの比は20/1であり、接触時間は
30秒であった。調製触媒上でのHFとCF、CH2C
lとの反応の結果は表2に示す。
表  2 CF3CH2CI CF3CH2F 時間  変 換   選択性 5   50.3%   83.9% 10   49.5%   83.6%15   48
.8%   82.9%20   47.5%   8
3.2%21   47.2%   83.3%触媒活
性は21時間で6.2%劣化を示した。
例3 1720インチ直径の押出物の形態の CoC12/A 1203 [0,1%Colの18.
9g [30calを用いて弗素化一般方法に従った6
450℃における調製触媒上でのHFとCF3CH2C
1との反応の結果は表3に示す。
表  3 西 11F/CF3C1(2CI  C,T、 [秒]
  CF3C112CI  CF3.Cll2F  −
E9傳220/1 30 56.5%34.4%9.1
%例4 1/20インチ直径の押出物の形態の CoC12/A1203 [20%Co]の26.4g
 [30calを用いて弗素化−船方法に従った。45
0℃における調製触媒上でのHFとCF3CH2C1と
の反応の結果は表4に示す。
表  4 ■?リ HF/CF3Cl12CI  C,T、  [
秒コ  CF3 C112CI  CF3 CH2F 
 と猛二□34り藁4 20/1 30 64.5% 
30.2%5.3%例5〜7 1/20インチ直径の押出物の形態の NiCl2/Al2O3[2% Ni  コ の19、
8g [30cc]を用いて弗素化−船方法に従った。
接触時間30秒における調製触媒上でのHFとCF3C
H2C1との反応の結果は表5〜表5〜7 撚部111’/CP3C112以 CF2O)12 C
I CF3ClI2 F  !准5350°   10
71     92.0%   6.9%  1.1%
6400°   10/1    78.0%  18
.7%  3.3%丁 425°    10/l  
      B8.0%    27.4%   4.
6%例8 1720インチ直径の押出物の形態の MnC+2 /A 120.[3゜696 M n ]
の20 、 7 g [30ccFを用いて弗素化−船
方法に従った、450℃における調製触媒上でのHFと
CF3 CH2C1との反応の結果は表8に示す。
表  8 燃 叩匹り部り四 C,T、 [秒]  CF3 CH
2CI  CF3 CH2F  至9傳8   20/
l      30     B4.4%   9.8
%  5.8%例9〜11 ″1/20インチ直径の押出物の形態のRuCl4/A
l2O3[2%Rulの20.2g [30calを用
いて弗素化−船方法に従った。接触時間30秒における
調製触媒上でのHFとCF、CH2C1との反応の結果
は表9〜11に示す。
表9〜11 f’l me IIP/CF3Cl]2Ci  CF3
(JI2CI CF3CH2C’c(D4uA9350
°  20/L    B9.7%  29.9% 0
.4%1.0400°  2071   59.4% 
 38.0% 2.6%11450°  20/l  
  53.9%  39.6% 8.5%例12〜15 果粒状物の形態のLaC13/C[22,6%La]の
12.75g [15cc]を用いて弗素化−船方法に
従った。調製触媒上でのHFとCF、CH2C1との反
応の結果は表12〜15に示す2例12及び13は40
0℃で行ない2例14及び15は450℃で行なった。
12   20/1     5    92%   
 7%   1%13   20/1     10 
   87%    12%   1%14   10
/1     10    74%    24%  
 2%15  20/1   10    [i9% 
 31%  0%生成物流は実質的にCF2−CHC1
を含まなかった。
例16〜17 果粒状物の形態のNiCl2/C[11,5%Ni]の
8. 25 g [15cc]を用いて弗素化−船方法
に従った。接触時間10秒における調製触媒上でのHF
とCF3.CH2Clとの反応の結果は表16〜17に
示す、 18 400°   2071     99%   
 1%   0%17 450°   20/1   
  98%    2%   0%生成物流は実質的に
CF2=CHClを含まなかった。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 気相において約300℃〜約500℃で該1,1,
    1−トリフロロクロロエタンとHFとを少なくとも1の
    金属を包含する触媒と接触させ、 該金属は第VIII、VIIB、IIIB、 I B族からの金属及び/又は原子番号58〜71の金
    属からなる群から選ばれ、 該金属は弗化アルミニウム又は炭素上にあり、該金属は
    0を超える酸化状態を有し、 該接触は1,1,1,2−テトラフロロエタンを含有す
    る生成物流を生じ、かつ、その後、 該生成物流から1,1,1,2−テトラフロロエタンを
    分離する ことを包含する1,1,1−トリフロロクロロエタンの
    弗素化による1,1,1,2−テトラフロロエタンの製
    造方法。 2 金属の量が触媒の約0.02〜約50重量%である
    請求項1に記載の方法。 3 金属の量が触媒の約0.1〜約10重量%である請
    求項1に記載の方法。 4 HFと1,1,1−トリフロロクロロエタンとを約
    3/1〜約30/1のモル比、約300℃〜約500℃
    の温度、及び約0.1〜約60秒の接触時間で接触させ
    る請求項1に記載の方法。 5 HFと1,1,1−トリフロロクロロエタンとを約
    3/1〜約20/1のモル比、約350℃〜約475℃
    の温度、及び約10〜約30秒の接触時間で接触させる
    請求項1に記載の方法。 6 HFと1,1,1−トリフロロクロロエタンとを約
    5/1〜約10/1のモル比、約400℃〜約450℃
    の温度、及び約10〜約30秒の接触時間で接触させる
    請求項1に記載の方法。 7 該金属がコバルト、ランタン、ニッケル、マンガン
    及びルテニウムからなる群から選ばれる請求項1に記載
    の方法。 8 該金属がコバルトである請求項7に記載の方法。 9 該金属がルテニウムである請求項7に記載の方法。 10 該金属がニッケルである請求項7に記載の方法。 11 該金属がランタンである請求項7に記載の方法。 12 該金属がマンガンである請求項7に記載の方法。 13 該金属が炭素上に支持され及び該生成物流が実質
    的にCF_2=CHClを含まない請求項1に記載の方
    法。
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