JPH03114537A - 改善されたＣｒ２Ｏ３触媒組成物 - Google Patents

改善されたＣｒ２Ｏ３触媒組成物

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JPH03114537A
JPH03114537A JP2151770A JP15177090A JPH03114537A JP H03114537 A JPH03114537 A JP H03114537A JP 2151770 A JP2151770 A JP 2151770A JP 15177090 A JP15177090 A JP 15177090A JP H03114537 A JPH03114537 A JP H03114537A
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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】 〔発明の分野〕 本発明は、重クロム酸アンモニウムの熱分解によって調
製された改善されたＣｒ２Ｏ３であって、アルカリ金属
含有量が１００ｐｐｍ、以下で、またＨＰフッ化氷水素
化反応有用なＣｒ２Ｏ３に関する。
〔発明の背景〕
米国特許節３，７５５，４７７号には、テトラクロロエ
チレン、およびクロロトリフルオロエチレンを含むハロ
ゲン化脂肪族炭化水素のフッ素化を具備する、フッ素化
された脂肪族炭化水素の製造方法が記載されている。上
記フッ素化は、多段階プロセスにより調製され、蒸気処
理および焼成された酸化クロム触媒の存在下に、気相中
でフッ化水素（）ＩＰ）と反応させることによるもので
ある。前記特許第５欄の実施例２３には、テトラクロロ
エチレンを原料に用いると、）（Ｆ／Ｃ２Ｃｌ４　　　
　のモル比ｌＯハ、接触時間５，４秒、反応温度３６０
℃において、Ｃｒ３Ｃ）ｌｃ１２　（２０％）、ＣＦ３
ＣＨＦ２Ｆ　（２０％）、ＣＦ３ＣＨＦ２（３Ｃ１％）
　オよびＣＦ３ＣＣｌＦ２　（２０％）が形成されるこ
とが示されている。また同第５欄の実施例２４には、ク
ロロトリフルオロエチレンを原料に用いると、）ＩＦ／
Ｃ２ＣｌＦ５のモル比１８／１　、接触時間４秒、反応
温度３２０℃において、ＣＦ２・ＣＦ２　（２０幻およ
びＣＦ３ＣＣｌＦ２（１３％）が形成されることが示さ
れている。上記実施例においては、あまり望ましくない
ペンタフルオロ生成物が、前記望ましいトリおよびテト
ラフルオロ生成物に比べ多量に得られる。
米国特許第３，２５８．５００号には、テトラクロロエ
チレンおよびクロロトリフルオロエチレンを含むハロゲ
ン化炭化水素とフッ化水素との気相触媒反応プロセスが
記載されている。上記反応には、アルミナ上に担持され
得る熱活性化無水酸化クロム（ＩＩＩ）から本質的に成
る触媒が使われている。この触媒は高活性である。この
触媒を用いたテトラクロロエチレンのフッ素化を示す、
前記特許の第１４欄の実施例１７には、前記米国特許第
３，７５５゜４７７号同様、望ましくない高フツ素化ベ
ンタフフルオロエタンが多量に生成されている。４００
℃ての生成物の分布は、ペンタフルオロエタン３５．０
％、１−クロロ　−１，２，２，２−テトラフルオロエ
タン　９．２％、１．１−ジクロロ　−２．２．２−ト
リフルオロエタン　３．５％、である。３００℃での前
記生成物の組成は、１−クロロ−１，２，２，２−テト
ラフルオロエタン３８．３％、ペンタフルオロエタン２
５．４％、１．１−ジクロロ　−２．２．２−トリフル
オロエタン１６．０％である。同第１５欄の実施例２０
には、クロロトリフルオロエチレンが４００℃において
、主生成物として　ＣＦ３ＣＨＦ２　　　を生ずること
が示されている。
米国特許第３，５９１，６４６号には、クロムの酸化物
のような触媒を用い、ハロゲン化炭化水素の循環混合物
の存在下で、アセチレン、フッ化水素、および塩素の気
相における触媒反応を行うことによって、クロロフルオ
ロエタンを調製することが開示されている。この特許の
第２欄、第２４〜２６行において、前記触媒はその活性
を高める改質剤と併用され得ることが述べられている。
改質剤の例には、カリウム、ナトリウム、リチウム、お
よびセシウムのフッ化物がある。この特許の請求項６て
は、重クロム酸アンモニウムを含浸させた焼成フッ素化
アルミナ触媒が開示されている。
上記の触媒は、フッ素化の活性および触媒寿命の点で、
完全に満足できるものではない。
〔発明の概要〕
ここで発見されたものは、（ＮＨ４）２Ｃｒ２０７　　
　の熱分解によって調製されたＣｒ２Ｏ３を具備し、ま
たｉｏｏｐｐｍ、以下のアルカリ金属を含有する触媒組
成物である。
さらに特定すれば、本発明の触媒組成物は、アルカリ金
属含有量ｔｏｏｐｐｍ、を超えるＣｒ２Ｏ３を処理して
、前記アルカリ金属含有量を　１１００ｐｐ、以下に減
少させることによって調製され得る。
また、本発明の触媒組成物は、最初にアルカリ金属［ｉ
ｏ　〜２０００ｐｐｍ、を含む（ＮＨ４）２Ｃｒ２０７
　　を処理し、該アルカリ金属含有量をＢＯｐｐｍ、未
満に減少させることにより、熱分解で形成されるｃｒ２
ｏ３中のアルカリ金属含有量を１１００ｐｐ、以下とす
ることによって得ることができる。
〔発明の詳細な 説明のＣｒ２Ｏ３触媒は、この技術分野で公知の何かの
方法により、重クロム酸アンモニウムを熱分解すること
によって調製される。公知の熱分解には、参照として本
発明に組み込まれている米国特許第４，７４１，９８５
号に記載されているような方法が含まれる。
熱分解とは、重クロム酸アンモニウムを充分な温度で充
分な時間加熱することにより、以下の反応を発生させ、
且つ実質上完了させることである。
（ＮＨ４）２Ｃｒ２０７−−−−−　　Ｃｒ２Ｏ３＋４
　Ｈ２Ｏ＋Ｎ２例えば、重クロム酸アンモニウムは、連
続炉内において５００〜７００℃、好ましくは５４０〜
７００　’Ｃで５〜２０分間加熱されることにより内部
酸化還元反応を受け、主として水、窒素、およびＣｒ２
Ｏ３を生ずる。前記水および窒素を除去した後、残存し
たＣｒ２Ｏ３の細かい粉末は、容積密度が増大して取扱
いを容易にするために、冷却および圧縮され得る。
例えば、約４００〜５６０　ｋｇ　７ｍ３、好ましくは
４４８〜５１２）ｃｇ／＋ｎ３の容積密度が望ましい。
こうして得られたｃｒ２ｏ３は、原料の（Ｎ）１４）２
Ｃｒ２０７の製造方法の結果として存在する混入物を少
量含む。全体的な触媒効果の破壊はないが、例えばカリ
ウムは、混入物として本発明の触媒の活性および寿命に
対し反対の効果を有する。カリウムおよび他のアルカリ
金属の量は、１１００ｐｐ、以下であることが望ましい
。この量は、水洗工程によって減少する。その条件は重
要でないが、前記水洗工程は＝　Ｃｒ２Ｏ３，５〜１５
％（好ましくは１０％）と、脱イオン水とを含むスラリ
ーを形成することを具備し得る。この水スラリーの攪拌
は、３５〜６５℃で少なくとも　１時間（好ましくは２
時間）以上行われることができる。次いで、前記固体は
濾過により適宜プレート上、およびフレームフィルター
プレス（ｆｒａｍｅ　ｆｉｌｔｅｒ　ｐｒｅｓｓ）上に
回収される。ここで得られたフィルターケーキは、アル
カリ金属含有量について分析され得る。もしこの量が１
００重量ｐｐｍ　、以下（乾燥主成分）であるならば、
その後前記固体は乾燥される。もし　１００重量ｐｐｍ
　、を超えるならば、アルカリ金属含有量が望ましいレ
ベルになるまで前記洗浄工程が前記操作が繰り返される
。
前記触媒の形状は重要ではなく、ベレット、粉末、およ
び顆粒として使用され得る。
例えば、前記触媒がベレット状であることが望ましいな
らば、酢酸クロム５〜１５％（好ましくは１０％）、お
よびグラフフィト　１〜５％（好ましくは２％）が、ペ
レット化剤として前記乾燥固体に加えられる。前記酢酸
クロムは、濃度３０〜７０％（好ましくは５０％）の水
溶液で加えられる。こうして得られたペーストは、加温
されて各成分を混合し、その後望ましい大きさ（好まし
くは０．３２ｃｍＸ０．３２ｃｍの円筒形）にペレット
化される。前記ベレットは、８０〜１２０℃（好ましく
は１０５℃）で８〜４８時間（好ましくは１６〜２４時
間）乾燥され得る。
このＣｒ２Ｏ３ベレットは、このとき前記好ましいベレ
ットの大きさで容積密度１１２０〜１４４０ｋｇ／ｍ’
　　および表面積４０〜５７ゴ／ｇ　（好ましくは４５
〜５５ゴ／ｇ）を有する。細孔容積は０，１５〜０．３
　ｃｃ／ｇで、アルカリ金属含有量は１．００ｐｐｍ、
以下である。
−船釣にこの最終Ｃｒ２Ｏ３触媒は、クロロメタン、ク
ロロエタン、およびクロロプロパンの）ＩＦフッ化氷水
素化有用である。さらに特定すれば、前記触媒は本明細
書に参照として組み込まれている米国特許第３，７５５
．４７７号、第４，１２９．８（１３号、ｊｆ、Ｌ２５
８゜５００号、および英国特許第２．０，３０，９８１
号に開示されたような方法で使用される。
〔実施例〕
以下に示す実施例において、他に記載がない限り、全て
の部、百分率は重量に関するものであり、全ての温度は
摂氏で表されている。全ての反応において、極少量の水
を含む商業的なフッ化水素を使用した。
以下の実施例で使われた熱分解Ｃｒ２Ｏ３触媒を、以下
の仕様を有する重クロム酸アンモニウムを使用すること
によって調製した。
（ＮＨ４）２Ｃｒ２０７　　　　　　　　　　９９　、
５　％不溶分　　　　　　　　　　０．２％ 鉄　　　　　　　　　　　１１００ｐｐ、未満塩化物　
　　　　　　　　１１００ｐｐ、未満硫酸塩　　　　　
　　　　　１００ｐｐＩＯ，未満アルカリ金属　　　　
　　　５００ｐｐｍ、未満ｐＨ（８重量％水溶液）　　
［１０〜２０００ｐｐｉ本発明で使われるｃｒ２ｏ３　
の調製、精製、乾燥、および固形化は、以下の操作によ
り実施される。
内径１８インチ、長さ１７フイートの回転連続炉を、電
気的に５７０〜６２０℃まで加熱した。この時点で該ヒ
ーターを切り、重クロム酸アンモニウムを供給速度２８
０１ｂ／ｈｒ　（滞留時間８分）で前記炉内に送り込ん
だ。重クロム酸アンモニウムからＣｒ２Ｏ３への転化は
、本質的に定量的であった。水、窒素、およびＣｒ２Ｏ
３を生ずる内部酸化還元反応で発生した熱は、望ましい
反応温度を維持するのに充分てあった。水および窒素を
除去した後、残留したＣｒ２Ｏ３の細かい粉末を冷却し
、容積密度約４４８〜５１２ｋｇ／ｍ３ニ圧縮シタ。
前記水洗工程は、Ｃｒ２Ｏ３５〜１５％および脱イオン
水を含むスラリーの形成を具備する。この水スラリーの
攪拌は、３５〜．６５℃で少なくとも　１時間行われる
。その後、前記固体は濾過により、適宜プレート上、お
よびフレームフィルタープレス上に回収される。このフ
ィルターケーキは、アルカリ金属含有量について分析さ
れ得る。もしこの量が１００重量ｐｐｍ、以下（乾燥主
成分）であるならば、その後前記固体は乾燥される。も
しこの量が１００重量ｐｐｍ　、を超えるならば、前記
洗浄工程がアルカリ金属含有量が望ましいレベルになる
まで繰り返される。
その後、得られた触媒は、オーブン中において５００〜
６５０℃で乾燥される。その後前記触媒を、これにアル
カリ金属を含まない酢酸クロム５〜１５％と、グラファ
イト　１〜５％とをベレット化剤として混合することに
よって、ベレット形状に転化させる。前記酢酸クロムは
、３０〜７０％水溶液として加えられる。こうして得ら
れたペーストは、加温され、各成分を混合し、その後望
ましい大きさ（好ましくは０．３２ｃｍ　Ｘ　Ｏ，３２
ｃｍの円筒形）にペレット化される。前記ベレットは、
８０〜１２０℃で、８〜４８時間乾燥される。このＣｒ
２０ｊペレツトは前記好ましいベレットの大きさで容積
密度１１２０〜１４４０ｋｇ／ｍ３、および表面積４０
〜５７ｒｒｒ／ｇを有する。細孔容積は０．１５〜０．
３　ｃｃ／ｇで、アルカリ金属含有量は１００ｐｐｍ、
以下である。
前処理操作 反応器（内径０．５インチ、長さ１２インチの“インコ
ネル（Ｉｎｃｏｎｅｔ）″バイブ）に、以下の実施例に
記載されたような量の触媒を充填し、これをサンドバス
内に置いた。このバスを、４００’Ｃにまで徐々に加熱
し、その間に流速５０ｍ１／ｍｉｎで窒素ガスを反応器
中に通過させ、微量の水を除去した。
前記バス温度を２００℃に下げ、フッ化水素（ＨＰ）お
よび窒素ガス（モル比１：４）を前記反応器中に通過さ
せた。この窒素流は、適切なフッ化水素が前記反応器中
を通過するまで経時的に減少した。この時点で温度は４
５０℃まで徐々に上昇し、その状聾が１５〜３００分間
維持された。
フッ素化操作 上記の後、フッ化水素流を前記の指示された値に維持し
ながら温度を低下させ、その後ＣＣｌ２・ＣＣｌ２の流
入を開始した。このフッ化水素およびＣＣｌ２・ＣＣｌ
２流は、前記示されたモル比および接触時間を与えるの
に適切であった。
塩化水素（ＨＣＩ）およびフッ化水素を除くため、反応
器の流出物を水酸化カリウム水溶液にを用いて除去した
。そしてこの流出物を、長さ２ｏフイート、直径１／８
インチのカラム（不活性担体上の“クリトクス（Ｋｒｙ
ｔｏｘ）”過フッ化ポリエステル、および流速３５ｃｃ
／ｍｉｎのヘリウムキャリアーガスを含む）を使用した
ガスクロマトグラフィーを用いてオンライン検定した。
実施例１〜７ 前記前処理およびフッ素化を、初期触媒充填として粉砕
ベレット（４０〜８０メツシユ）形状のカリウム含有量
６０ｐｐｍ、を有するＣｒ２Ｏ３３ｇ、１ｇ　（３０ｃ
ｃ）を使用して行った。
逐− 渇佐（℃）　　　３００’ ＨＦ／Ｃ２Ｃｌ４ εりろ　４／１ 鼎峻惚豐Ｏ１５ 餡憐墓）７９．８ ３００’ ４／１ ０ ８９．４ ２５０゜ ４／１ ０ ９７．８ ２２５＠　２２５’″ ６／１　１０／１ ６０　　６０ ９Ｌ９　９０．４ ２２５′ ７１ ０ ９８．３ ２５０′ ７１ ０ ９９．５ ＣＦ３ＣＨＣ１２６５，３５７，９７６，１７３，１７
４，２７８，３６８，３ＣＦ３ＣＨＣＴＦ　　１１．８
　１３．２　１４．５　１０．０　１０．０　１２．４
　２０．２ＣＦ３ＣＨＦ２　　１０．７　１５．１　５
．４　０．１　　０．１　０．１　８．０実施例８ カリウム１０〜２０ｐｐｍ、未満およびナトリウム１０
〜４５ｐｐｍ、未満を含み、−片の大きさが１０〜２０
メツシユに粉砕された本発明の触媒１０ｇ部を、サンド
バス内に浸された３／８インチの“インコネル（１０ｃ
ｏｎｅｌ）“６００反応器中定置いた。前記触媒をフッ
化水素を用い、４５０℃において乾燥および前処理した
。この温度を一日当たり２５℃の割合でで４５０℃に達
するまで上昇させた。フッ化水素の流速は４８ｓｅｃｍ
・２，２−ジクロロへキサフルオロプロパン（反応物）
の流速は９．５ｇ／ｈｒであった。この反応器からの流
出物を、２−クロロへブタフルオロプロパン（生成物）
含有量についてオンラインガスクロマトグラフィーによ
り分析した。
この実験の条件は、触媒がカリウム３３〜７０ｐｐｍお
よびナトリウム　１４０〜１８０ｐｐｍ、を含むことを
除いて、ここに記載されたのと本質的に同じ触媒を使用
して繰り返された。
表 ５０ ７５ ００ ２５ ５０ ０．７０ ２．４５ ６．６７ １８．０ ３６．６ ０．４４ １．８４ ５．０９ １４．３ ３１．５ 実施例９ ４２０’Ｃにおいてフッ化水素を用い、前記本発明の前
処理された触媒上で１．１．２−トリクロロトリフルオ
ロエタンをフッ素化することにより、その５５〜６０％
がペンタフルオロクロロエタンおよびヘキサフルオロエ
タンに転化する。一方、１００　ｐｐｍ、を超えるアル
カリ金属を有する触媒では、同じ方法の条件下で５０％
未満しか転化しない。
これらの実施例は、本発明の触媒の優れた性能を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）（ＮＨ＿４）＿２Ｃｒ＿２Ｏ＿７の熱分解によっ
    て調製されたＣｒ＿２Ｏ＿３を具備し、アルカリ金属含
    有量が１００ｐｐｍ、以下である触媒組成物。
  2. （２）アルカリ金属含有量１００ｐｐｍ、を超えるＣｒ
    ＿２Ｏ＿３を処理し、前記アルカリ金属含有量を１００
    ｐｐｍ、以下に減少させることによって前記アルカリ金
    属含有量を得ている請求項１記載の触媒組成物。
  3. （３）前記触媒組成物が、最初にアルカリ金属６０〜２
    ０００ｐｐｍ、を含む（ＮＨ＿４）＿２Ｃｒ＿２Ｏ＿７
    を処理して、該アルカリ金属含有量を６０ｐｐｍ未満に
    減少させ、これによりＣｒ＿２＿Ｏ３中のアルカリ金属
    含有量を１００ｐｐｍ、以下とすることにより得られた
    請求項１記載の触媒組成物。
  4. （４）前記アルカリ金属がカリウムおよび／またはナト
    リウムである請求項１記載の触媒組成物。
  5. （５）前記処理工程が水洗である請求項２記載の触媒組
    成物。
JP15177090A 1989-06-13 1990-06-12 改善されたＣｒ２Ｏ３触媒組成物 Expired - Lifetime JP3229311B2 (ja)

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