JPH04208236A - 脂肪族塩素化又はクロロフッ素化炭化水素の気相フッ素化方法 - Google Patents

脂肪族塩素化又はクロロフッ素化炭化水素の気相フッ素化方法

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JPH04208236A
JPH04208236A JP2403671A JP40367190A JPH04208236A JP H04208236 A JPH04208236 A JP H04208236A JP 2403671 A JP2403671 A JP 2403671A JP 40367190 A JP40367190 A JP 40367190A JP H04208236 A JPH04208236 A JP H04208236A
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pores
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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】
[00011本発明は、流動床反応器中で、活性炭に沈
着させた酸化クロムよりなる改良された触媒を用いて、
脂肪族塩素化又はクロロフッ素化炭化水素をフッ化水素
酸で気相フッ素化する方法に関する。 [0002]気相中で塩素原子をフッ素原子で置換する
反応に多数の触媒が提案されている。これらの触媒は通
常クロム、アルミニウム、コバルト、鉄、チタン、ニッ
ケル、銅、パラジウム又はジルコニウムの酸化物又はハ
ライドであり、そのままで用いるか又は活性炭及びアル
ミナの如き種々の担体上に担持させて用いる。 [0003]即ち米国特許第2.458.551号明細
書は活性炭に沈着させた三フッ化クロム又はフッ化コバ
ルトを基剤とする触媒を記載している。米国特許第3.
258.500号明細書には、三酸化クロムをエタノー
ルで還元させることにより製造され、しかも400〜6
00℃に加熱することにより賦活化された非担持型無水
三価酸化クロムを基剤とする触媒が記載されている。 [0004]他の特許、例えば特願昭45−11669
6号及び特願昭49−131610号明細書は、フッ素
化触媒を製造する目的で三酸化クロムをアルデヒド又は
ヒドラジンで還元することを教示している。 [0005]英国特許第896.068号及び米国特許
第3,157、707号明細書は活性アルミナに沈着さ
せたCrO:+ を水素で還元してトリクロロトリフル
オロエタン、ジクロロテトラフルオロエタン又はヘキサ
クロロエタンのフッ素化触媒を製造することを記載して
いる。 [0006]来国特許第2.892.000号明細書は
、木炭に三酸化クロム溶液を含浸させこれを400℃で
水素で還元することにより得られた触媒の存在下に、フ
ッ化水素酸をアセチレンに付加することによってフッ化
ビニル及び1.1−ジフルオロエタンを製造することが
記載されている。この米国特許の1つの実施例では水素
での還元工程が明らかに省略されている。 [0007]これら従来技術の触媒は全て、気相中での
固定床反応器におけるクロロアルカン又はクロロフルオ
ロアルカンのフッ素化にはある程度適している。しかし
ながら、前記触媒は均質な粒度と共に規則正しい形状の
粒子を必要とする流動床反応器でのフッ素化にはきわめ
て不適当である。触媒を単に粉砕し次いで篩分して適当
な寸法の粒子を選択すると、不規則な形状の粒子を与え
且つ触媒の実質的な消耗が生じる。 [00081本発明者が見出した所によると、気相中で
のフッ素化触媒は主としてそれらの表面にタール類が形
成されることによって被毒される。触媒粒子の摩耗を生
起する流動床反応器を用いると、これらのタール類を除
去でき且つ触媒の活性を維持できる。この触媒は摩耗に
よってのみ消耗されるので反応器に触媒を再充填させる
ために装置の運転を停止する必要はなくなる。 [0009]従来技術の触媒はまた次の欠点の少くとも
1つを有する: フッ化水素酸の低い転化率 低い生産率 低い選択率 トリクロロトリフルオロエタン及びジクロロテトラフル
オロエタンの製造における非対称異性体の多量の生成。 [00101本発明によると、1000m2/g以上、
好ましくは1000〜1400m2/gの全比表面積と
高いメソ多孔度及びマクロ多孔度を有する活性炭に三酸
化クロムC,ro3の水溶液を含浸させ、次いで約15
0℃で触媒を乾燥させることにより得られる触媒を用い
、流動床反応器中で気相フッ素化することによりこれら
の欠点は全て克服される。 [00111前記のメソ多孔度は半径40〜50への細
孔の表面積によって定義され、5m2/gより大きくな
ければならず、特に8〜10m” /g’の範囲が好ま
しい。マクロ多孔度は250八に等しいか又はそれより
大きい半径の細孔の表面積によって定義され、2m2/
g以上である必要があり、好ましくは2〜4m2/gの
範囲である。 これらの数値は、フッ化水素酸の高度の転化率を達成す
る上で、特に限定的である。 [0012]含浸に用いた三酸化クロムCr○3の大部
分は、何ら他の還元剤を必要とすることなしに、最終的
に得られる触媒では、活性炭それ自体により三二酸化ク
ロムCrO3の状態に還元されている。前記の反応は高
度に発熱性であるが、大量合成においても容易に監視し
得る。活性炭による三酸化クロムのこの還元はまた、活
性炭のマクロ多孔度を増大させるという利点をも有する
。 [0013]本発明の方法に用いる触媒は乾燥させた後
にそのまま用いることができ、あるいは乾燥後にフッ化
水素酸による賦活化を行うことができ、かくして触媒粒
子の表面に少量の三フッ化クロムが形成される。 (0014]上記の触媒はメタン及びエタンの塩素化誘
導体又はクロロフッ素化誘導体の気相中のでのフッ素化
に特に適当である。前記触媒はへキサクロロアセトンの
如きケトンのハロゲン化誘導体又はトリクロロアセトニ
トリルの如きニトリルのハロゲン化誘導体のフッ素化に
は余り適当ではない。 [0015]
【実施例】次の実施例は上記の触媒の種々の製造法及び
これらの触媒を用いる本発明の詳細な説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。 [0016]実施例1 300cm3の水に溶かした1、0モルの三酸化クロム
の溶液を製造し、これを用いて次の特性をもつ植物質の
活性炭11に含浸させる: 活性炭は溶液全てを吸着する。触媒を流動床中で150
℃で空気中で乾燥させる。乾燥触媒を分析するとクロム
の大部分が三価の状態にあることを示す。 [0017]この触媒を次の条件下に流動床中でトリク
ロロトリフルオロエタンのフッ素化に用いる。 フッ化水素酸の転化率は71%である。トリクロロトリ
フルオロエタンの転化率は次の如くである189%の対
称異性体を含有するジクロロテトラフルオロエタン68
%モノクロロペンタフルオロエタン5%。 [0019]実施例2 実施例1の活性炭を用いて、11当り2.0g原子のク
ロムを含有する触媒を同じ条件下で製造する。 [00201この触媒を実施例1の条件下で流動床中で
のトリクロロトリフルオロエタンのフッ素化に用いる。 [00211フツ化水素酸の転化率は83%である。ト
リクロロトリフルオロエタンの転化率は次の如くである
182%の対称異性体を含有するジクロロテトラフルオ
ロエタン72%、 モノクロロペンタフルオロエタン10%。 [0022]比較例 担体としてメソ多孔度とマクロ多孔度との所望特性を有
しない活性炭、従って本発明の触媒の製造には不適当で
ある活性炭を用いる以外は、実施例1の如く、11当り
1g原子のクロムを含有する触媒を製造する。 [0023]この活性炭は次の特性を有する:この触媒
を実施例1の条件下で流動床中でトリクロロトリフルオ
ロエタンのフッ素化に用いる。 [00241フツ化水素酸の転化率はわずか51%であ
る。トリクロロトリフルオロエタンの転化率は次の如く
であるニ ア8%の対称異性体を含有するジクロロテトラフルオロ
エタン63%、 モノクロロペンタフルオロエタン2%。 [0025]実施例3 実施例2の触媒を用いて次の条件下でモノクロロトリフ
ルオロメタンをフッ素化する: フッ化水素酸の転化率は47%である。クロロトリフル
オロメタンのテトラフルオロメタンへの転化率は73%
である。 [0026]比較として、米国特許第2.458.55
1号明細書の記載に従い、活性炭に三フッ化クロムを含
浸させることによって製造した触媒は、次のより苛酷な
操作条件: を用いた場合、フッ化水素酸の転化率はわずか28%で
あり、CF3ClのCF4への転化率は88.5%であ
った。 [0027]更にはこの触媒は500℃以上の温度には
容易には耐えないので、実用寿命はきわめて短かい。 [0028]実施例4 11当り2.5g原子のクロムを含有する以外は実施例
1の触媒と同様な触媒を製造し、乾燥させた後に150
℃で3時間フッ化水素酸での処理により賦活化させる。 [0029]この触媒を、直列に設置した2個の流動床
反応器を用いる連続操作でジクロロジフルオロメタンの
フッ素化に用いる。 [00301430℃の温度に維持した第1の反応器に
、17.9モルのフッ化水素酸と1641モルのクロロ
トリフルオロメタンと1.8モルのジクロロジフルオロ
メタンとの混合物を供給し、これを再循環させる。接触
時間は3秒である。 [0031]この第1の反応器からの流出物を11.0
モルのジクロロジフルオロメタンと混合し、450℃の
温度に加熱した第2の反応器に通送する。この反応器で
の接触**時間は4秒である。 [0032]前記の流出物は次の成分を含有する:フッ
化水素酸の全転化率は94.9%である。テトラフルオ
ロメタンの全てとクロロトリフルオロメタンの一部とを
装置から取出し、残りは反応器1への入口に再循環させ
る。未転化のジクロロジフルオロメタンは反応器2に再
循環させる。 [0033]実施例5 担体として次の特性を有する活性炭を用いる以外は、実
施例1の如<11当り2g原子のクロムを含有する触媒
を製造した。 [0034] この触媒を実施例1の条件下に流動床中でトリクロロト
リフルオロエタンのフッ素化に用いた。 [0035]フツ化水素酸の転化率は78%であり、ト
リクロロトリフルオロエタンの転化率は次の如くである
189%の対称異性体を含有するジクロロテトラフルオ
ロエタン80%モノクロロペンタフルオロエタン5%。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】活性炭に沈着させた酸化クロムを基剤とす
    る触媒であって、1000m^2/gより大きい全比表
    面積と40〜50Åの細孔が5m^2/gより大きい表
    面積と250Åに等しいか又はそれより大きい細孔が2
    m^2/gより大きい表面積とを有する活性炭に三酸化
    クロムの水溶液を含浸させ且つ約150℃の温度で乾燥
    することにより得られる触媒を、流動床反応器中で用い
    ることを特徴とする脂肪族塩素化又はクロロフッ素化炭
    化水素の気相フッ素化方法。
  2. 【請求項2】活性炭に沈着させた酸化クロムを基剤とす
    る触媒であって、1000m^2/gより大きい全比表
    面積と40〜50Åの細孔が5m^2/gより大きい表
    面積と250Åに等しいか又はそれより大きい細孔が2
    m^2/gより大きい表面積とを有する活性炭に三酸化
    クロムの水溶液を含浸させ且つ約150℃の温度で乾燥
    することにより得られる触媒を加えた、直列に設置した
    2個の流動床反応器を用いること、並びに第1の反応器
    に再循環フッ化水素酸、クロロトリフルオロメタン及び
    ジクロロジフルオロメタンを供給し、第2の反応器に第
    1の反応器からの流出物を、新たなジクロロジフルオロ
    メタンと共に供給することを特徴とするジクロロジフル
    オロメタンの気相フッ素化方法。
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