JPH0348632A - 1,1,1,2―テトラフルオロエタンの製造法 - Google Patents

1,1,1,2―テトラフルオロエタンの製造法

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JPH0348632A JP90185166A JP18516690A JPH0348632A JP H0348632 A JPH0348632 A JP H0348632A JP 90185166 A JP90185166 A JP 90185166A JP 18516690 A JP18516690 A JP 18516690A JP H0348632 A JPH0348632 A JP H0348632A
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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】 本発明は、気相中、触媒の存在下にてトリクロロエチレ
ン(CHCI−CCI2)をフッ化水素酸と反応させる
ことにより、、、2−テトラフルオロエタンを製造する
方法に関する。
反応 F CF3−CH2C1−→cF3−cH2Fに従う、気相
中での、、1−1リフルオロクロロエタン(以後133
aと表わす)とフッ化水素酸との触媒反応により1,、
、2−テトラフルオロエタン(以後134aと表わす)
を得ることができることが知られている。
米国特許節4,129,803号明細書によれば、30
0°〜400℃の範囲の温度で酸化クロムまたは少なく
とも部分的に塩基性フッ化クロムから成る触媒を用いる
ことにより前記の反応が起こり、133aの転化率が2
0%であって134aの収率が9196となる。
この方法によれば、CF2−CHC1 (133aの脱フツ化水素化の結果)も生成し、その沸
点が1348の沸点よりも9℃高11だけであるので、
134aの分離が困難であり且つ非経済的である。
したがって、ベルギー国特許第8t33,913号明細
書は、反応生成物から前記の不純物を減少または除去す
る方法であって、オレフィンの後フッ素化を同じ種類の
触媒を用いて低温で行う方法を記載している。
カナダ国特許第、124,265号明細書に記載されて
いるもう一つの方法によれば、かかるオレフィンの含量
は、133aフツ素化生成物を K M n O4の水性溶液と接触させることによって
5〜10 ppn+まで減少する。
酸化クロムを基剤とする触媒による133aのフッ素化
による134aの他の製造方法は、特願昭55−271
38号明細書およびドイツ国特許出願第2.932.9
34号明細書に記載されており、それらの出願明細書に
よれば、転化率がそれぞれ21%および31%であり、
134aの収率が91%および98%となっている。
欧州特許第300,724号明細書には、液相中でハロ
ゲン化アンチモンを基剤とする触媒の存在下にて133
aをフッ素化することによる134aの製造方法が記載
されている。この方法は、特にペンタフルオロエタンが
かなりの量で生成するため選択性が余り高くないという
欠点を有する。この文献には、気相中でのトリクロロエ
チレンのフッ素化によって1348を生成させることは
困難であることが記載されている。
実際、本発明者は、例えばクロムオキシフルオリド触媒
を用い、気相中でトリクロロエチレンを直接フッ素化し
た場合、133aの収率は高く且つトリクロロエチレン
の転化率は92%となるものの、134aの収率は3%
に過ぎないことを実験により確認している。
更に、触媒活性が速やかに低下するため、この方法を用
いて適当な収率で134aを生成させるには、触媒を頻
繁に再活性化する必要があるので、工業的規模で応用す
るには不利である。
もう一つの方法は、液相中でトリクロロエチレンのフッ
素化により133aを別個に製造し、それを用いて気相
中でフッ素化することによって134aを製造する方法
である。
しかしながら、この解決法は、2つの別個なプラントと
2種類の別個な技法を必要とするのでかなりの工業的負
担となる。
本発明者は、三フッ化アルミニウム上に担持されたCr
2O3から成る触媒の存在下、トリクロロエチレンと1
338の混合物をトリクロロエチレン/133aのモル
比が5 /95〜5Q150てフッ化水素酸と反応させ
ることによって、工業的に受容可能な転化率で気相中で
134aを製造する工業的方法を実現することが可能で
あり、この方法は極めて選択的でもあることを見出だし
た。
本発明の目的であるかかる方法では、触媒はその完全な
活性を数百時間の程度の極めて長時間に亙って保持する
ので、この方法は工業的規模で連続的に行うことができ
る。
この方法を行う好ましい態様は、最初に、触媒を入れで
ある反応装置にトリクロロエチレンと133aの混合物
を前記の比率でフッ化水素酸と共に供給し、反応装置の
出口において、生成した134aを主として133aか
ら成る他の反応生成物から分離し、トリクロロエチレン
とフッ化水素酸を添加して試薬を前記の比率に戻した後
前記の生成物を反応装置にリサイクルすることからなる
トリクロロエチレンと、133aとフッ化水素酸との反
応は、300°〜400℃の温度で、更に好ましくは3
30°〜380℃の温度で、大気圧または15気圧まで
の大気圧より高い圧で行うのが好ましい。
好ましい供給条件は、約15/85のトリクロロエチレ
ン/133aのモル比を用いる。通常は、HF/トリエ
チレン+133aのモル比が3を下回らない値で操作さ
れるが、この比率には特に臨界的な上限値は存在しない
。しかしながら、HF/トリクロロエチレン+133a
のモル比が3/1〜10/I 、更に好ましくは4/1
〜O/lの範囲で操作するのが好ましい。
試薬と触媒の接触時間は、決定的ではないが、1秒間の
最少閾値を上回る。通常は、1〜50秒間、好ましくは
5〜20秒間の接触時間で操作される。
本発明の方法は、触媒上で1回の操作を行った後反応生
成物を集めることにより不連続的に行うことも、試薬の
瓜を前記のような比率に戻した後未反応のトリクロロエ
チレンと133aを反応装置にリサイクルすることによ
り連続的に行うこともできる。
本発明の方法に用いられる触媒は、前記のように、γお
よび/またはβ型のA I F 3上にJJJ持された
三酸化クロムから成っている。
C[203の量は、担持触媒に対するCrとして計算し
て、通常1〜15重量%の範囲である。
Cr2O3の百分率は、γ型のAlF3の表面積によっ
て変化する。
25〜30m2/ gの程度の大きな表面積をaする担
体が、一般的に好ましい。
担体は、粒度が通常は20〜200ミクロンの範囲の粉
体状であることができるが、必要ならばベレット状にす
ることもできる。
AlF3は、γおよび/またはβ型の外に、δ型を通常
は30重二%以下の量で含むこともできる。
α型のAlF3も含むことができるが、この型は余り活
性がないことが判っているので、その量を限定するのが
好ましい。
本発明の触媒は様々な方法で製造することができるが、
好ましい方法の一つは次の通りである。
前記の結晶学的形態のAlF3担体を当該技術分野で通
常の技法の一つによって、湿式条件または乾式条件で三
画クロムの可溶性塩、例えばCr C13・6H20の
溶液に含浸させる。
次に、この触媒を乾燥して、その中に含まれる水を除去
した後、反応装置に充填して、水蒸気および/または結
晶水の存在下または不存在下にて、酸化剤として作用す
ることができる空気または窒素で活性化処理を施す。
活性化処理は、通常は200〜600℃、好ましくは3
50 ’〜500℃の範囲の温度で行い、クロムを酸化
物の形態に変換する。
前記のA I F 3の同素体構造は既知であり、例え
ばJ、C,P、D、S、 1981およびデュポン(D
u Pont)のフランス国特許第、383.927号
明細書に記載されているようにX線回折スペクトルによ
って決定される。
前記のγc1δ。およびβC相は、ジェイ・クリストフ
(J、 Cr1stoph)およびジエイ・チューファ
ー(J、 Teurcr)によるフランス国特許第、3
83.927号明細書に記載されている。α相は、An
al、 Chen+、、 29.984 (1957)
に記載されている。
触媒活性は、長時間使用した後に泊j温(350゜〜5
00℃)での空気処理によって再活性化することができ
る。
下記の実施例は本発明を更に説明するためのものであり
、本発明を制限するためのものではない。
実施例1 触媒の製造 直径が8CII+で、長さが100cmであり、電気的
に加熱され且つ焼結したインコネル製の多孔性バッフル
を備えたインコネル製管状反応装置に、下記に記載の方
法で製造した触媒1,680 gを充填した。
主としてγ型のAlF3から成り、比表面積が26耐/
gの担体に、AlF31kg当たりCrCl3・6H2
0を492gの割合でCr Cl 3・6HっOの水性
溶液を含浸した。
前記の溶液はCr Cl 3 ・6 H20492gと
H20152m1から成り、容積が45υmlであり、
はぼ三等分してAlF3に加えた。それぞれの添加の後
に、触媒を4時間120℃で大気圧下で乾燥した。
三回目の乾燥の後、触媒を更に篩分けして、反応装置に
充填した。
触媒を400℃に加熱した反応装置中窒素気流(約10
0リツトル/時)で10時間流動化した後、反応装置を
操作温度にした。
実施例2 比較試験 トリクロロエチレン、538モル/時−と無水HF9.
137モル/時を、HF/C2HCl3のモル比が6で
、非流動化触媒率と反応温度および圧(大気圧より若干
高い圧)での試薬の容積流量との比率として計算される
接触時間が9.6秒間となるように380℃で供給した
反応装置からでて行くガスを1時間抜き取り、HCIと
HFを水に吸収させた後、反応生成物をNaOHの水性
溶液で洗浄し、生成物182 gを回収したところ、そ
のモル組成は次の通りであった。
CF3CH2Cl     87,9%CF 3CH2
F       2.0%C2HC134,9% 残りは、主としてCF  CHF  とCF3CH32 とから成っていた。CHCl3の転化率は95.1%で
あり、CF3CH2Clの選択率は92.4%であった
が、CF3CH2Fの選択率は2.1%であった。これ
らの結果は何んらの変更なしに約50時間の試験につい
て得られ、その後触媒活性は低下し始めた。
実施例3 前記の反応装置に、350°C及び大気圧より若干高い
圧でCHCl30.072モルと CF3CH2Cl 0162モルと無水HF  3.8
14モルを供給し、接触時間を19.5秒間、HF/有
機生成物のモル比を5.5として総有機生成物に対する
C 2 HCI 3の量を10.4%とした。
実施例2と同様に操作して、生成物80gを回収し、そ
のモル組成は次の通りとなった。
CF3CH2Cl      82.1%CF 3CH
2F       18.5%残りは、少量のCF2−
CHCl。
CHCl−CCl2、CF3CHF2およびCF3CH
3とから成っていた。トリクロロエチレンの転化率はほ
ぼ定量的であり、総転化率は17.7%であり、CF3
CH2Fの選択率は93.2%であった。
実施例4 前記の反応装置に実施例3の条件下で、C2HCl 3
0.194モル/時と、CF3CH2Cl  、010
モル/時と無水HF7.403モルを供給し、接触時間
をlO12秒間、HF/有機生成物の比率を6.2、総
有機生成物に対するC2HCl3の量を113.1%と
した。
前記の実施例と同様に操作して、生成物140 Kを得
、そのモル組成は次の通りとなった。
CF3CH2Cl      85.0%CF 3CH
2F       H,8%副生成物は実施例3と同様
であった。
トリクロロエチレンの転化率はほぼ定量的であった。総
転化率は14.5%であり、CF3CH2Fの選択率は
93,8%であった。
実施例5 前記の反応装置に実施例3の条件下で、C2HC130
,250モル/時と、 CF3C82CI  0.714モル/時と無水HF7
.4C8モルを供給し、接触時間を10.4秒間、HF
/有機生成物の比率を7.8とし、総有機生成物に対す
るC HCl3の量を25.9%とした。
前記の実施例と同様に操作して、生成物112 gを得
ることができ、そのモル組成は次の通りとなった。
CF3CH2Cl      88.9%CF 3CH
2F     1、8% 副生成物は実施例3と同様であった。
トリクロロエチレンの転化率はほぼ定量的であった。総
転化率は12.9%であり、CF3CH2Fの選択率は
旧、5%であった。
これらの条件下および前記の実施例の条件下では、触媒
活性は約200時間の試験後まで余り低下しなかった。
実施例6 前記の実施例の反応装置を、134a 例に示したのと同様な性状の少量の副生成物を蒸留カラ
ムの最上部から抜き取った。
(CF30FH2)を含む軽量生成物を抜き取る分離カ
ラムを加えることにより連続操作を行うことができるプ
ラントに変換し、CF3CH2Clと高沸点生成物をポ
ンプに送り、新たなトリクロロエチレンとHFと共に反
応装置に再度供給し、消費分を補充した。新たな供給生
成物の量を経時的に若干変動させ、トリクロロエチレン
/CF3CH2ClとHF/有機生成物の比率を一定に
保持した。
条件は次の通りであった。
反応温度−350℃、接触時間−10秒、HF/有機生
成物の比率−6、反応装置入り口でのトリクロロエチレ
ン/CF3CH2Clの比率−15/85゜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、気相中、三フッ化アルミニウム上に担持された三酸
    化クロムから成る触媒の存在下、トリクロロエチレンと
    1,1,1−トリフルオロクロロエタンおよびフッ化水
    素酸とを反応させ、その際トリクロロエチレン/1,1
    ,1−トリフルオロクロロエタンのモル比が5/95〜
    50/50の範囲となるように操作することを特徴とす
    る1,1,1,2−テトラフルオロエタンの製造方法。 2、300゜〜400℃の範囲の温度で反応を行う、請
    求項1記載の方法。 3、330゜〜380℃の範囲の温度で反応を行う、請
    求項1記載の方法。 4、試薬間の接触時間が1〜50秒間の範囲内となるよ
    うに操作する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方
    法。 5、試薬間の接触時間が5〜20秒間の範囲内となるよ
    うに操作する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方
    法。 6、三フッ化アルミニウムの表面積が25〜30m^2
    /gである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法
    。 7、連続的に行う、請求項1〜6のいずれか1項に記載
    の方法。
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