JPH04321632A - 1,1,1,2−テトラフルオロエタンの精製法 - Google Patents
1,1,1,2−テトラフルオロエタンの精製法Info
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- JPH04321632A JPH04321632A JP3115551A JP11555191A JPH04321632A JP H04321632 A JPH04321632 A JP H04321632A JP 3115551 A JP3115551 A JP 3115551A JP 11555191 A JP11555191 A JP 11555191A JP H04321632 A JPH04321632 A JP H04321632A
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Abstract
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Description
ラフルオロエタン中に含まれるフルオロアルケン類をフ
ッ素化触媒の存在下、フッ化水素と反応させて、1,1
,1,2−テトラフルオロエタンを精製することに関す
る。近年、オゾン層破壊等で問題となっているカーエア
コン、冷蔵庫等の冷媒として広く用いられているフロン
−12の代替冷媒として注目されている1,1,1,2
−テトラフルオロエタン(以降、HFC−134a又は
CF3CH2F と略す。)の精製法に関する。 【0002】 【従来の技術】CF3CH2F の製造法としては、既
にトリフルオロエタノールの原料として工業的に生産さ
れている2−クロロ−1,1,1−トリフルオロエタン
(CF3CH2Cl)を、クロム系触媒を用いてフッ素
化する方法(特公昭43−10601号公報、特公昭5
3−105404号公報)、トリフルオロエチレン(
CF2=CHF )にフッ化水素を付加する方法(特公
昭62−23728号公報)、2,2−ジクロロ−1,
1,1,2−テトラフルオロエタン(CF3CCl2F
)または、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオ
ロエタン(CF3CHClF)をパラジウム触媒の存在
下、水素と反応させる方法(特公昭56−38131号
公報)等が知られている。 【0003】上記方法によってCF3CH2F を製造
する場合、触媒、反応条件等によって、様々な不純物が
副生する。副生する不純物としては、例えばフルオロア
ルケン類として、 CF2=CFCl、CFCl=CH
Cl、 CF2=CHCl、 CF2=CHF 、 C
HF=CHF 、CHCl=CHF 等、クロロフルオ
ロカーボン類として、CF2Cl2、CH2FCl、C
H2ClCF2Cl、CF3CHCl2、CF3CHF
Cl、CF3CH2Cl等、ハイドロフルオロカーボン
類として、CF3CHF2 、CHF2CHF2、CF
3CH3等があげられる。 【0004】これらの不純物のうち、ハイドロフルオロ
カーボン類は少量であれば含有されていても差し支えな
いが、特にフルオロアルケン類及びクロロフルオロカー
ボン類は、含有量が微量であっても、更に減少させるこ
とが望まれており、分別蒸留等によって除去されている
。しかし、CF3CH2Fと沸点が近似している不純物
、または共沸組成を有する不純物を分別蒸留によって除
去することは極めて困難で、フルオロアルケン類および
クロロフルオロアルケン類は分別蒸留しても微量不純物
として含有される。 【0005】そのため例えば、 CF2=CHClを不
純物として含むCF3CH2F の精製法として、過マ
ンガン酸塩または過マンガン酸塩の水溶液と接触させる
方法(特開昭53−105404号公報)、或いは、本
出願人が先に提案したCF3CH2F 中に含まれる不
純物を第VIII族白金族金属触媒の存在下で水素と反
応させる方法(特公平2−273634号公報)、或い
は、本出願人が先に提案したCF3CH2F 中に含ま
れる不純物を吸着除去する方法(特開平3−72437
号)等が提案されている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、過マン
ガン酸塩を使用する方法は操作が煩雑であり、また、吸
着除去する方法は吸着物質および吸着能力に限界がある
。また、触媒の存在下で水素と反応させる方法は、可燃
性の水素ガスを使用しなければならず、これも煩雑な操
作を伴なうため、いずれも工業的には実用性の乏しいも
のであった。本発明者らは、上記事情に鑑み、工業的に
実用可能なCF3CH2F の精製法を開発すべく鋭意
検討した結果、CF3CH2F 中に含まれフルオロア
ルケン類をフッ素化触媒の存在下、気相でフッ化水素と
反応させた後、蒸留で分離除去することによりフルオロ
アルケン類を含有しない高純度なCF3CH2F を収
率よく精製する方法を見出し本発明を完成した。 【0007】 【課題を解決するための手段】CF3CH2F の製造
方法として、例えば2−クロロ−1,1,1−トリフル
オロエタンを気相でフッ化水素と反応させることにより
製造されるが、触媒、反応条件等により前記のような種
々の副生成物が生成する。これらの副生成物は、従来、
慣用法、例えば分別蒸留により分離除去されていたが、
目的物であるCF3CH2F と沸点が近似している不
純物、または共沸組成を有する不純物の分別蒸留による
分離除去は極めて困難であり、特にフルオロアルケン類
は分別蒸留しても微量不純物として含有されていた。本
発明は、CF3CH2F 中に含有されるフルオロアル
ケン類をフッ素化触媒の存在下、気相でフッ化水素と反
応させ、CF3CH2F は反応することなく、フルオ
ロアルケン類を除去するCF3CH2F の精製法に関
するものである。 【0008】本発明は、Zn、CoおよびCrからなる
群より選ばれる少なくとも1種の元素を含むフッ素化触
媒の存在下で行い、原料としてはこれらの金属酸化物ま
たは塩である。本発明に使用できる担体としては、アル
ミナ、フッ化アルミニウム、または、活性炭を用いるこ
とができ、金属の担持率としては1%以上であるならば
目的とする反応が収率よく進行する。 【0009】本触媒の製法としては、通常の方法が適用
できるが、一例を示すと、塩化クロム水溶液に活性炭を
含浸した後、乾燥し、不活性ガス中で熱処理を行って製
造できる。このように調製した触媒は反応に使用する前
段で、フッ化水素等で活性化することが望ましい。 【0010】本発明は前記記載の方法で調製されたフッ
素化触媒の存在下でCF3CH2F 中に含まれるフル
オロアルケン類を気相でフッ化水素と反応させ、CF3
CH2F は反応することなく、フルオロアルケン類を
除去することによりCF3CH2F を高純度に精製す
ることができる。CF3CH2F 中に含有されるフル
オロアルケン類の濃度は、1wt%以下が望ましく、そ
れ以上の濃度では反応温度を上昇させる必要があり、こ
れはCF3CH2F の損失となる。反応温度は、使用
する触媒の活性、またはCF3CH2F 中のフルオロ
アルケン類の濃度、または空間速度(SV0 )に依存
し適宜決められるが、通常は100℃〜250℃の範囲
が望ましい。 【0011】触媒に対する原料の空間速度(SV0 )
は100〜10,000Hr−1の範囲を選択すること
ができる。また、CF3CH2F 中のフルオロアルケ
ン類とフッ化水素とのモル比は、1:1〜1:60まで
の間で変動させ得るがフッ化水素のモル比が高くなると
フルオロアルケン類の転化率が下がるので好ましくは1
:1〜1:30の範囲が望ましい。 【0012】 【実施例】以下に本発明を実施例により更に詳細に説明
する。 調製例1 塩化クロム(CrCl36H2O )191.5gを純
水132mlに投入、湯浴上で70〜80℃に加熱して
溶解する。 溶液を室温まで冷却後、活性アルミナ(日揮ユニバーサ
ル(株)NST−7)400gを浸漬して、アルミナに
触媒液を全量吸収させる。次いで、触媒液で濡れた状態
のアルミナを90℃の湯浴上で乾燥し、乾固する。乾固
した触媒を空気循環型の熱風乾燥器内で110℃で3時
間乾燥する。乾燥触媒をSUS製容器に充填し、空気を
空間速度(SV0 )540Hr−1で流し、流通下で
焼成する。200℃で触媒層の発熱がなくなるまで焼成
した後、さらに400℃まで昇温し、3時間焼成し触媒
を得た。 【0013】調製例2〜3 調製例1にそれぞれ第2成分としてZnCl2 16.
6g(調製例2)、CoCl26H2O 28.9g(
調製例3)を添加した以外は調製例1と同様にして触媒
を得た。 【0014】調製例4〜5 塩化クロム(CrCl36H2O )のかわりに、それ
ぞれZnCl2 49.7g(調製例4)、CoCl2
6H2O 86.85g(調製例5)を用いる以外は調
製例1と同様にして触媒を得た。 【0015】比較調製例 塩化クロム(CrCl36H2O )のかわりに、Cu
Cl22H2O 124gを用いる以外は調製例1と同
様にして触媒を得た。 【0016】調製例6 40%三塩化クロム(CrCl3 )水溶液22.4g
を純水15gで希釈し、良く撹拌しながら、ヤシガラ活
性炭(ツルミコール(株)HC−6)44.8g(10
0ml)を投入した。触媒液を吸収した濡れた状態のH
C−6を湯浴上で十分に撹拌しながら、約70℃で乾固
した。乾固した触媒を熱風循環乾燥器を用いて、120
℃で16時間乾燥して触媒を得た。 【0017】調製例7 市販品AlF3(森田化学(株)を打錠成型し5mmペ
レットとし、このペレット400g当たり、塩化クロム
(CrCl36H2O )を191.5gの割合でCr
Cl36H2O の水溶液を含浸した。触媒液を吸収し
た濡れた状態のAlF3ペレットを空気循環型熱風乾燥
器内で120℃で16時間乾燥後、SUS製容器に充填
し、窒素を空間速度(SV0 )540Hr−1で10
時間処理し触媒を得た。 【0018】原料例1 トリクロロエチレン(CHCl=Cl2 )を原料とし
てクロム触媒の存在下、気相でフッ化水素と反応させる
ことにより製造された反応粗蒸留物は次のような組成で
あった。 CF3CH2F 83.3160 C
F3CH3 0.5360 CHCl
=CHF 0.0020 CF3C
H2Cl 5.4060 CF3CH
ClF 0.5310 HF(フッ化水素
) 7.6610 CHF2CHF2 0.1
600 CF3CCl2F 0.05
40 HCl (塩化水素) 1.360
CF3CHF2 0.5320
CHCl=CF2 0.4420
単位: mol% 【0019】
原料例2 これを従来の分別蒸留で精製したところ、次のような組
成物が回収された。 CF3CH2F 99.9812 C
F3CH3 0.0010 CHCl
=CF2 0.0030 CHF2
CHF2 0.0082 CF3CH
ClF 0.0016 CHCl=CHF
0.0014CF3CHF2 0.001
2 CF3CCl2F 0.0024
このように従来の分別蒸留による精製では
、CF3CH2F 中に含まれフルオロアルケン類が微
量不純物として含有される。 【0020】実施例1 内径1インチ、長さ1mのインコネル600型反応器に
調製例1で示したように調製した触媒100mlを充填
した。反応に使用する前段でチッ素で希釈した無水フッ
酸および100%無水フッ酸を用いて触媒の部分フッ素
化を行い、触媒を活性化した。無水フッ酸による触媒の
処理条件を次に示す。 無水フッ酸濃度:25〜100% 温度 :250〜350℃処理時間
:約10時間 【0021】このようにして得られた触媒を用いて、反
応温度175℃で原料として原料例1を触媒に対する空
間速度(SV0 )1000Hr−1で供給し、排出ガ
スを酸分除去しガス組成をガスクロを用いて分析したと
ころ、次のような組成であった。 CF3CH2F 91.5722 C
F3CH3 0.5886 CHCl
=CHF 0.0004 CHF3
CH2Cl 6.4323 CF3CH
ClF 0.5832 CH2ClCCl
F2 0.0011 CHF2CHF
2 0.1753 CF3CCl2F
0.0591 CH2ClCHF2
0.0017CF3CHF2 0.5842
CHCl=CF2 0.0019
【0022】CF3CH2F 中のフルオロアル
ケン類は、約99.5%除去することができる。更に従
来の慣用法、分別蒸留により精製し分析したところ、次
の様な組成であった。 CF3CH2F 99.9860 C
F3CH3 0.0009 CF3C
HClF 0.0016 CHF
2CHF2 0.0081 CF3C
HF2 0.0011 CH3CCl2
F 0.0023CF3CH2F 中にフルオロ
アルケン類は全く含有されない。 【0023】実施例2〜7 調製例2〜7のようにして調製した触媒を用いた以外は
、実施例1と同様にして反応を行い、排出ガスを酸分除
去しガス組成をガスクロを用いて分析した。フルオロア
ルケン類の除去率の結果を表1に示す。 【0024】 【表1】 【0025】比較例1 比較調製例のようにして調製した触媒を用いた以外は実
施例1と同様にして反応を行い、排出ガスを酸分除去し
ガス組成をガスクロを用いて分析した。フルオロアルケ
ン類の除去率の結果を表2に示す。 【0026】 【表2】 このようにフルオロアルケン類は殆ど除去されない。 【0027】実施例8 内径1インチ、長さ1mのインコネル600型反応器に
調製例1で示したように調製した触媒50mlを充填し
た。反応に使用する前段でチッ素で希釈した無水フッ酸
および100%無水フッ酸を用いて触媒の部分フッ素化
を行い、触媒を活性化した。無水フッ酸による触媒の処
理条件は実施例1と同様な条件である。このようにして
得られた触媒を用いて、反応温度175℃、原料として
原料例2をガス量として250Nl/H、無水フッ酸を
5Nl/Hで供給し排出ガス組成を分析した。フルオロ
アルケン類の除去率の結果を表3に示す。 【0028】 【表3】 【0029】比較例2 比較調製例のようにして調製した触媒を用いた以外は、
実施例8と同様にして反応を行い、排出ガス組成を分析
した。フルオロアルケン類の除去率の結果を表4に示す
。 【0030】 【表4】 このようにフルオロアルケン類は殆ど除去されない。 【0031】 【発明の効果】本発明によれば従来、非常に困難であっ
たCF3CH2F 中のフルオロアルケン類が効率よく
除去でき、フルオロアルケン類を含有しない高純度のC
F3CH2F を効率よく得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 1,1,1,2−テトラフルオロエタ
ン中に含まれるフルオロアルケン類をアルミナ、フッ化
アルミニウム又は活性炭上に担持されたZn、Coおよ
びCrからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を
含むフッ素化触媒の存在下、気相でフッ化水素と反応さ
せた後、蒸留で分離除去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精製法。
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