JPH0672916A - フッ化ビニリデンの生産 - Google Patents

フッ化ビニリデンの生産

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JPH0672916A
JPH0672916A JP10592993A JP10592993A JPH0672916A JP H0672916 A JPH0672916 A JP H0672916A JP 10592993 A JP10592993 A JP 10592993A JP 10592993 A JP10592993 A JP 10592993A JP H0672916 A JPH0672916 A JP H0672916A
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JP
Japan
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reactor
gas
vinylidene fluoride
catalyst
vdc
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JP10592993A
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English (en)
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Maher Y Elsheikh
マヘル・ヨウセフ・エルシェイク
Bolmer Michael Sheppard
マイケル・シェパド・ボルマ
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Arkema Inc
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Elf Atochem North America Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 塩化ビニリデンの気相触媒フッ化水素化から
発生したフッ素化生成物を、共熱分解によりフッ化ビニ
リデンにコンバーションする方法を提供すること。 【構成】 本発明はHF及びVDCガスをルイス酸を基
とする触媒存在下で第一反応器に連続供給してフッ素化
生成物の製品流を形成し、その製品流を共熱分解の行わ
れる第二反応器に送り、そこからフッ化ビニリデンを連
続して回収する為の方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は塩化ビニリデン(VD
C)からのフッ化ビニリデン(VDF)の生産を指向す
るものであり、より明確にはVDCの気相触媒フッ化水
素化(gas phasecatalytic hydrofluorination) から発
生したフッ素化生成物が、共熱分解(copyrolysis) によ
りVDFに転化されるプロセスを指向するものである。
【0002】
【発明の背景及び従来の技術】フッ化ビニリデン(VD
F)は、優秀な屋外暴露及び耐薬品性特性を示すフルオ
ロカーボン重合体の調製に有益なモノマーである。VD
Fは現在、1,1,1−トリクロロエタンをフッ素化し
て粗1,1−ジフルオロ−1−クロロエタン(142
b)を得、蒸留を通して純粋な142bを回収し、次に
純粋な142bを脱塩化水素処理することにより産業的
規模で生産されている。無水AlF3 又はAlF3 及び
遷移金属フッ化物の組み合わせ(米国特許代48270
55号)を触媒として用いてVDCを直接VDFまでフ
ッ素化しようという試みが為されてきたが、好ましい組
み合わせ触媒の触媒寿命(数時間)がこのプロセスを経
済的に魅力の無いものにしてきた。VDCをVDFに直
接転化する他の試み−−触媒がクロム塩若しくはAlF
3 とLa(NO3)3 、NH4 VO3 、SnCl2 から選
択される「活性剤」との組み合わせであるHF(気相)
を用いる方法(米国特許第3600450号)、又は液
体HF並びにCr23 及びNiOで被膜されたアルミ
ナを基とする触媒を用いる方法(米国特許第41477
33号)−−が報告されている。
【0003】純粋142bをVDFモノマーに転化する
為の幾つかの方法もまた報告されている(例えば、米国
特許第3246041号及び3118005号、Intl.
J. Chem. Kinet., 17, 157-165 (1985), Huybrechts
等、Chem. Ind. Tech., 56(8),626-628 (1984), H. Mul
ler等)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は1,1−ジク
ロロ−1−フルオロエタン(141b)、1,1,1−
トリフルオロエタン(143a)及び塩化水素(HC
l)を含む他のフッ素化生成物と共に不純142bを熱
分解することを基とする。HClの存在は本方法の結果
を予測し難いものとする。例えば、HClは容易に空気
により酸化されて塩素ガスを形成すること[C.N.Satterf
ield, Heterogeneous Catalysis in Practice, McGraw
Hill (1980) 206-208]、そして引き続き、発生した塩素
ガスを、142bのCH3 基を塩素化して1,1−ジフ
ルオロ−1,2−ジクロロエタンを生成する為に用いる
ことができること[M. Hudlicky, Chemistry of Organic
Fluorine Compounds, Ellis Horwood Limited (1976)
218]は知られている。更に、HCl存在下での141b
の熱分解は、主として1−クロロ−1−フルオロエチレ
ンを生成することが知られており(米国特許第2894
043号)、HCl存在下での143aの熱分解はVD
Fモノマーのささやかな収量しか与えないことが分かっ
ている。それ故、不純142bの熱分解がモノマーに対
する良好な選択性をもって進行することは予期されてい
なかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
(a)VDC及びフッ化水素(HF)が気相で、担持又
は非担持ルイス酸触媒存在下の約22℃から約300℃
の温度に保たれた第一反応器に、連続して供給され、1
42b、141b、143a、及びHClを含有するフ
ッ素化生成物の製品流を形成し、(b)(a)からの製
品流が約200℃から約700℃の温度に保たれた第二
(熱分解)反応器に連続して供給され、そして(c)V
DFが第二反応器から連続して回収される、塩化ビニリ
デンからフッ化ビニリデンを生産する方法が提供され
る。好ましいルイス酸触媒は、活性炭担持されたSnF
4 である。VDFモノマーに対する選択性は、第二反応
器への酸素又は塩素ガスの共同供給により増加されるこ
とができる。
【0006】
【発明の具体的な説明】今般、ルイス酸触媒作用を受け
た気相フッ化水素化VDCの不純フッ素化生成物を熱分
解することにより、VDFモノマーが良い収量で得られ
ることが予期されず発見された。更に、活性炭触媒上の
好まれるSnF4 が数日間連続して使用できるという理
由により、今般VDCからVDFを連続して生産する為
の経済的なルートが提供される。
【0007】フッ化水素化段階に於てHF及びVDC
は、主として142b及びHClを含有するフッ素化生
成物を選択的に生産する為に、担持又は非担持ルイス酸
触媒が充填されており概して室温(約22℃)から約3
00℃、好ましくは約50℃から約150℃の温度に保
たれている第一反応器に気相として連続供給される。一
般にHF及びVDCは約1:1から約10:1、好まし
くは約1:1から約3:1、最も好ましくは約2:1か
ら約3:1のモル比で接触される。反応体の接触時間は
典型的には約1から約150秒、好ましくは約5から約
60秒である。反応は一般に適切な担持又は非担持ルイ
ス酸を基とした触媒の存在下で常圧で行われる。触媒
は、例えば以下の種類の塩(好ましくは塩化物)を含有
することができる:ビスマス(III) 、錫(IV)、アンチモ
ン(V) 、ひ素(III) 。塩化物はフッ化水素との活性化に
より対応するフッ化物に転化される。有益なものとして
また、三フッ化ホウ素、KBF4 、HBF4 、B2
3 、B(OH)3 、(フッ化γ−アルミニウムオキシド
の形状のような)フッ化アルミニウム等を挙げることが
できる。触媒は直接、又は活性炭若しくはγ−アルミニ
ウムオキシド等の適切な触媒担体を用いて使用すること
ができる。かかる担持された触媒を、例えばペレット又
はグラニュールの形状で用いることができる。錫(IV)
塩、好ましくはSnCl4 、は特に有益である。活性炭
担持されたSnCl4 のHF活性化(例えば、50℃の
窒素流中で加熱して反応器から酸素をパージし、次いで
触媒がフッ素化するまでHF及び窒素ガスを供給するこ
とによる)の際に、生じる固体SnF4触媒は触媒ベッ
ドから浸出することなく炭素担体に強力に粘着する。触
媒は数日に渡る連続プロセス操作の間、活性を保つ。フ
ッ化γ−アルミニウムオキシド担持された三フッ化ホウ
素もまたこのプロセスの為に特に有益な触媒である。フ
ッ化水素化プロセスはキャリヤーガスを用いても用いな
くても遂行することができる。もしキャリヤーガスを使
用する場合、好まれるガスは、供給VDC体積を基とし
て約1〜100容量パーセントの量の窒素である。連続
プロセスが記述されたとはいえこのフッ化水素プロセス
はバッチ又は半連続プロセスとしても遂行することが可
能である。連続操作に於て、HF及びVDCは典型的に
管状反応器を通過し、フッ素化製品流(142b、14
1b、143a、HClを含有する)は共熱分解の為に
第二管状反応器に移される。反応器を形成する材質は、
それらが反応条件に耐えるのに必要な構造的及び物理的
特徴を有しているべきである点を除いてそれ程重要では
ない。VDCからフッ素化生成物への転化率は通常9
9.9%又はそれ以上である。生じるハロカーボンは主
に142bであり少量の143a及び141bも生じ
る。塩化水素と通常存在する142bとのモル比は、
1:1から5:1、好ましくは1:1から2:1(1モ
ルのHClが1モルの142bにつき発生し、2モルの
HClが1モルの143aにつき発生する)である。
【0008】共熱分解段階に於て、第一反応器からのフ
ッ素化製品流は、VDFモノマーに対する最大選択性を
達成する為に、一般に約200℃から約700℃、好ま
しくは約400℃から約600℃に保たれた第二反応器
に約0.1から100秒、好ましくは約1から約30秒
の接触時間、ガスとして連続供給される(下の例3参
照)。VDFに対する選択性はまた、第一反応器からの
製品流と共に僅かな触媒量の酸素又は塩素ガスを第二反
応器に供給することにより増大される。もし塩素を使用
する場合その量は、供給VDCの量を基として約0.1
から約4モルパーセント、好ましくは約1から約3%、
最も好ましくは約1〜2%に等しい。酸素を使用する場
合その量は、(供給VDCを基として)一般に約1から
約10モルパーセント、好ましくは約4から約7%に等
しい。ここでも、連続操作が記述されたとはいえ共熱分
解はバッチ又は半連続プロセスとしても遂行することが
できる。最適条件を用いることによりプロセスをVDF
に対し高度に選択的にすることが可能である。
【0009】モノマーを第二反応器から既知の技術によ
り回収することができる。例えば、HCl及びHF副生
物は、第二反応器からの生成物を、例えば水酸化カリウ
ム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、典型的には
20%のKOH溶液、等の水性水酸化物で構成されるア
ルカリ流れに向流にして、スクラバー塔を通過させるこ
とにより除去することができる。洗浄された生成物は次
に、水を除去する為に無水硫酸カルシウム等の適切な乾
燥剤が詰められ有機物が高圧蒸留により分離される乾燥
塔に送られることができる。フッ素化が不完全な副生物
はフッ素化反応器に循環されることが可能である。別の
方法としてフッ素化反応器への循環の為にHFを洗浄前
に除去してしまうこともできる。
【0010】
【実施例】実施例に於て共熱分解製品流は洗浄及び乾燥
され、次にガスクロマトグラフィーにより分析された。
これらの例は主に共熱分解反応に対する酸素及び塩素ガ
ス並びに温度及び接触時間の変化の存在若しくは不在の
影響を例証することを目的としており、最適条件が全て
の例に於て用いられたわけではない。
【0011】例1−酸素ガスの影響 HF及びVDCをモル比2.2:1のガスとして、活性
炭担持されたSnF4(活性炭上でSnCl4 のHF活
性化により調製)からなる触媒を有する75℃の第一反
応器に52秒間供給した。洗浄及び乾燥後、g.c.
(ガスクロマトグラフ)分析はVDCが99.9%以上
フッ素化生成物に転化したことを示し、その割合は(モ
ル%で)、142b−92.6%、141b−1.4
%、143a−6%、でHClと142bのモル比はそ
れ故約1.1:1であった。第一反応器からの製品流
を、酸素の割合を0から5.7モル%(供給VDCを基
として)の間で変化させて、熱分解反応器中に575℃
で53秒間送った。生成物のGC分析は以下の通りであ
った。
【表1】 表1 %O2 VDF 142b 141b 143a その他 0 14.4 0.8 1.2 69 14.7 2.8 46.9 0.6 2.0 32 19.4 5.7 55.3 0.5 2.7 21 20.1
【0012】例2−熱分解反応器中の温度の影響 この例に於て使用された条件は例1と同じであった(第
二反応器中の酸素供給は5.7モル%に保たれ、第二反
応器中の接触時間は40.6秒であった点を除く)が、
測定時の温度が異なる。GCの結果は以下のようであ
り、VDFに対する選択性が温度と共に増大することが
示されている。
【表2】 表2 T(℃VDF 142b 141b 143a その他 550 29.3 0.4 6.0 37.3 24.1 600 47.6 0.3 1.6 37.1 13.5
【0013】例3−熱分解反応器中の接触時間の影響 接触時間を変化させた以外は例1と同じ条件を用いた
(酸素は用いず、窒素ガスを全体供給量の約26.6容
量%に等しい量で熱分解反応器中に供給した)。GCの
結果は以下の通りであり、接触時間が30秒未満の場合
VDFの選択性が大きく増加することが示されている。
【表3】 表3 時間(秒VDF 142b 141b 143a その他 57.6 17.4 0.8 1.2 69 11.7 42.3 25.3 2.4 10.2 42.8 19.3 28.2 84.4 8.2 0 6.1 1.3
【0014】例4−熱分解反応への塩素の影響 HFとVDCのモル比を2.8:1に増加し、接触時間
が48秒であった点を除きフッ化水素化を例1のように
行った。GC分析はVDCが99.9%フッ素化生成物
に転化したことを示し、その割合は、142b−62.
8%、141b−32.6%、143a−4.6%、で
HClと142bのモル比は約1.1:1であった。塩
素ガスの存在下及び不在下に於ける550℃での35秒
間の熱分解により以下の結果を得た。
【表4】 表4 %Cl VDF 142b 141b 143a その他 0 41.4 24.6 7.8 6.1 20.1 2.87 62.5 3.8 1.5 2.6 29.6
【0015】例5−第一反応器に於ける温度及び時間の
影響 温度を135℃に上昇させ接触時間を41秒に減少させ
た点を除いて例4のフッ素化反応を繰り返した。分析は
VDCが99.9%フッ素化生成物に転化したことを示
し、その割合は、142b−65.1%、141b−1
9.8%、143a−15.1%、でHClと142b
のモル比は約1.5:1であった。塩素ガスの存在下に
於ける550℃での35秒間の熱分解により以下の結果
を得た。
【表5】 表5 %Cl VDF 142b 141b 143a その他 2.87 73.8 4.8 1.5 8.9 11.0
【0016】例6−触媒寿命 プロセスを1週間連続して行った以外は例5を繰り返し
た。1週間の最初及び最後に得られた熱分解生成物の分
析は以下の通りであり、Sn/C触媒が数日間活性を保
ったということを示している。
【表6】 表6 時間 VDF 142b 141b 143a その他 開始時 73.8 4.8 1.5 8.9 11.0 終了時 51.0 8.3 1.8 8.4 30.6
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・シェパド・ボルマ アメリカ合衆国ペンシルベニア州カレジビ ル、コールド・スプリングズ・ドライブ 5033

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a) フッ化水素ガス及び塩化ビニリ
    デンガスを、ルイス酸を基とする触媒存在下の約22℃
    から約300℃の温度に保たれた第一反応器に連続して
    供給して、1−クロロ−1,1−ジフルオロエタン、
    1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン、1,1,1−
    トリフルオロエタン、及び塩化水素を含有するフッ素化
    生成物の製品流を形成し、(b) (a)段階からの製
    品流を約200℃から約700℃の温度に保たれた第二
    反応器に連続して供給し、そして(c) 第二反応器か
    らフッ化ビニリデンを連続して回収する、段階からなる
    フッ化ビニリデンを生産する為の方法。
  2. 【請求項2】 (a)段階の触媒が活性炭担持されたS
    nF4 からなる請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 (a)段階からの製品流が約1から約3
    0秒の間で第二反応器を通過する請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 酸素を含有するガスが、供給塩化ビニリ
    デンの量を基として約4から約7モルパーセントに等し
    い量で、連続して第二反応器に供給される請求項1記載
    の方法。
  5. 【請求項5】 塩素ガスが、供給塩化ビニリデンの量を
    基として約0.1から約4モルパーセントに等しい量
    で、連続して第二反応器に供給される請求項1記載の方
    法。
  6. 【請求項6】 (a) 142b、141b、143
    a、及びHClの混合ガスを、約200℃から約700
    ℃の温度に保たれた反応器に約0.1から約100秒の
    間連続して供給し、そして(b) 反応器からフッ化ビ
    ニリデンを連続して回収する、段階からなるフッ化ビニ
    リデンを生産する為の方法。
JP10592993A 1992-04-30 1993-04-09 フッ化ビニリデンの生産 Pending JPH0672916A (ja)

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US87655392A 1992-04-30 1992-04-30
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JP2019515866A (ja) * 2016-05-03 2019-06-13 アルケマ フランス 塩酸の精製方法及びプラント
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