JPH07233104A - テトラフルオロエチレンの製造方法 - Google Patents

テトラフルオロエチレンの製造方法

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JPH07233104A
JPH07233104A JP2662994A JP2662994A JPH07233104A JP H07233104 A JPH07233104 A JP H07233104A JP 2662994 A JP2662994 A JP 2662994A JP 2662994 A JP2662994 A JP 2662994A JP H07233104 A JPH07233104 A JP H07233104A
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JP
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boiling point
tfe
thermal decomposition
tetrafluoroethylene
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JP2662994A
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Akihiko Nakahara
昭彦 中原
Shinji Tokunaga
伸二 徳永
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Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】テトラフルオロエチレンの製造プロセスの簡略
化を行う。 【構成】モノクロロジフルオロメタンを熱分解装置で熱
分解し、その熱分解生成物を冷却塔で急冷し、脱酸塔に
より含有塩化水素を除去し、乾燥塔で脱水した後、第1
精留装置でTFEより低沸物を塔頂より留出させ、これ
以外の成分を第2精留装置に送り、第2精留装置の塔頂
からテトラフルオロエチレンを留出させ、テトラフルオ
ロエチレンよりも高沸点成分を底部から排出し、さら
に、高沸点成分を分別することなく熱分解装置にリサイ
クルし原料の一部とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テトラフルオロエチレ
ンの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フッ素樹脂の主原料であるテトラフルオ
ロエチレン(以下、TFEと略称する)は、工業的には
モノクロロジフルオロメタン(以下、R−22と略称す
る)の高温熱分解法により製造されている。元来、熱分
解反応は分子の分解および再結合を伴う複雑な反応であ
るため、多種類の副生物を伴う。従って、多種類の副生
物を含む熱分解生成物から目的とする高純度TFEを効
率良く分離精製し、また未反応のR−22を効率良く再
使用することが重要課題である。
【0003】従来、TFEの精製は、R−22の熱分解
生成物を冷却、脱酸、乾燥し、第1精留装置へ供給して
精留し、第1精留装置の塔頂から一酸化炭素、トリフル
オロメタン等のTFEより低沸物の全量を抜き出すと共
に底部からこれら以外のTFEを含む高沸物を排出し、
次いで高沸物を第2精留装置に供給して塔頂から目的と
するTFEを留出し、底部よりTFEより高沸点成分を
排出させることによって行われている。
【0004】ここで第2精留装置の底部排出成分には、
原料であるR−22の他に表1に示すようなTFEより
高沸点成分が含まれるため、該底部排出成分を精製する
ことによってR−22を分離し、熱分解によって消費さ
れたR−22を補充して再度熱分解工程に供給してい
た。
【0005】
【表1】
【0006】しかし、第2精留装置の底部から排出され
るTFEよりも高沸点成分からR−22とヘキサフルオ
ロプロピレン(以下、HFPと略称する)をそれぞれ単
離することは非常に困難であった。通常、R−22とH
FPは共沸混合物であり、その濃度はR−22が87モ
ル%およびHFPが13モル%であることが知られてい
る。従って、TFEよりも高沸点成分を精留した場合、
この共沸混合物が留出する。留出したR−22とHFP
の共沸混合物をR−22とHFPとに分離する方法とし
ては、特公昭39−1962、特公昭45−3268
1、特公昭57−52330号公報等によれば、一方の
成分を選択的に溶解させる溶剤によって選択的に抽出分
離する方法が知られている。しかし、熱分解反応条件に
よって異なるが、R−22の熱分解生成物中に含まれる
HFPは非常に少なく0.5〜2%程度である。このよ
うな少量のHFPを分離し、R−22のみを回収して熱
分解に使用することは効率が悪く、プロセス的にも複雑
であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにR−22
の熱分解によるTFEの製造方法においては未反応のR
−22の回収のための設備が必要なためプロセス的に複
雑になることから、R−22からTFEの製造方法とし
て効率の良い簡略されたプロセスが望まれていた。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる状況から本発明者
らは、効率の良い簡略されたTFEの製造プロセスの開
発を目的として鋭意検討を重ねた結果、第2精留装置底
部から排出されるTFEより高沸点成分を分別すること
なく熱分解装置に供給しても、系内のTFEより高沸点
成分の濃度はある一定濃度に達したあとは平衡を保ち、
それ以上濃度上昇がないこと、および系内のTFEより
高沸点成分はR−22の熱分解反応を阻害するものでは
ないことを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】即ち、本発明は、モノクロロジフルオロメ
タンを熱分解装置において熱分解してテトラフルオロエ
チレンを含む熱分解生成物を得た後、該熱分解生成物を
第1精留装置において低沸物とテトラフルオロエチレン
を含む高沸物とに分別し、次いで、得られた高沸物を第
2精留装置に導いてテトラフルオロエチレンとそれより
も高沸点成分とに分別し、さらに、該高沸点成分を分別
することなく熱分解装置に供給することを特徴とするテ
トラフルオロエチレンの製造方法である。
【0010】本発明においては、まず、R−22が熱分
解装置において熱分解される。熱分解の温度はR−22
が分解する温度であれば良いが、熱分解生成物中に占め
る目的物の割合を高めるために、通常600〜700℃
の範囲であることが好ましい。熱分解の方法は特に制限
されず、一般には、R−22と水蒸気とを接触させるこ
とによって加熱する内熱法、および、R−22を熱分解
装置中に供給して装置外部から熱を供給する外熱法とを
挙げることができる。いずれの熱分解方法においても熱
分解装置中に供給する前にR−22を予め200〜40
0℃に加熱しておくことが短時間での熱分解を可能にす
るために好適である。
【0011】内熱法における水蒸気(以下、STMと略
称する)としては、750〜900℃のものを好適に採
用することができる。内熱法でのR−22と水蒸気の供
給比率は、R−22の熱分解を十分に行うことができる
程度であればよいが、一般的には、R−22/水蒸気
(モル比)=1/4〜1/12の範囲であることが好ま
しい。また、熱分解装置中でのR−22の滞在時間は、
十分な分解反応を行うためには0.05〜1.5秒であ
ることが好ましい。また、外熱法では、熱分解装置中に
供給されたR−22を装置外部から、熱媒体、直接加熱
等の方法により加熱する方法を採用することができる。
【0012】本発明においては、熱分解装置での熱供給
が容易であること、および副生物の生成量が少ないこと
から内熱法を好適に採用することができる。
【0013】熱分解装置における熱分解によって、テト
ラフルオロエチレンを含む熱分解生成物が得られる。熱
分解装置から排出される熱分解生成物は、分解反応の進
行を抑えるために冷却されることが好ましい。冷却は、
通常、300℃以下まで急冷する方法を好適に採用する
ことができる。冷却の方法は特に制限を受けないが、冷
媒と熱分解生成物とを接触させる内熱冷却と、直接冷媒
と熱分解生成物とを接触させない外部冷却を挙げること
ができる。いずれの冷却方法においても、冷媒としては
水を好適に採用することができる。また、熱分解反応で
熱媒体としてSTMを使用した場合、STMの凝縮水に
熱分解反応で生成した塩化水素が溶解して塩酸が生成す
る。このために、これと同じ塩酸、例えば、5〜12%
の塩酸を熱分解生成物と接触させることにより、熱分解
生成物中の塩化水素を塩酸中に溶解して回収することが
でき、併せて、熱分解生成物を冷却することができる。
【0014】冷却された熱分解生成物は熱分解反応で生
成した塩化水素又は塩酸を含んでいるために腐食性を示
す。したがって、脱酸を行うことが好ましい。脱酸の方
法は特に制限を受けないが、一般には、熱分解生成物と
脱酸剤とを接触させる方法が好ましい。脱酸剤として
は、通常、アルカリ金属化合物水溶液が適しており、例
えば、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液
等が好ましい。
【0015】また、熱分解生成物は微量の水分を含んで
いるため、後述する精留装置内での氷結や腐食を招くこ
とがある。したがって、このようなトラブルを避けるた
めに脱水することが好ましい。脱水の方法は特に制限を
受けないが、熱分解生成物と脱水剤とを接触させる方法
が好適である。脱水剤としては、例えば、硫酸、シリカ
ゲル、モレキュラシーブ等が好適である。
【0016】こうして得られた熱分解生成物は、昇圧機
等により昇圧されて精製装置に送られる。精製装置は、
低沸物とTFEを含む高沸物とを分別する第1精留装置
と、さらに第1精留装置から得られる高沸物をTFEと
それよりも高沸点成分とに分別する第2精留装置から構
成されている。
【0017】第1精留装置での分別条件は、低沸物とT
FEを含む高沸物とを分別できる条件であれば公知の条
件を採用することができる。一般には第1精留装置で
は、ゲージ圧力16〜19Kg/cm2、塔頂温度−5
〜5℃の条件が好適に採用される。第2精留装置での分
別条件は、第1精留装置から得られたTFEを含む高沸
物をTFEとそれよりも高沸点成分とに分別できる条件
であれば公知の条件を採用することができる。一般に
は、ゲージ圧力15〜18Kg/cm2、塔頂温度−7
〜3℃の条件が好適に採用される。
【0018】第2精留装置の底部から排出されるTFE
よりも高沸点成分は、大部分が原料のR−22である。
本発明においては、この第2精留装置の底部から排出さ
れるTFEよりも高沸点成分を分別することなく熱分解
装置に供給する。TFEよりも高沸点成分中には、前記
したようにR−22の他にHFPが含まれている。した
がって、TFEよりも高沸点成分をR−22とHFPを
含むその他の成分とに分別することなく、熱分解装置に
供給した場合、熱分解装置および精留装置を含む系中に
HFP等が蓄積し、熱分解反応に悪影響があると考えら
れる。
【0019】しかしながら、実際にはHFP等の濃度は
上昇するが、ある一定濃度に達するとそれ以上は上昇し
ないことが判った。また、HFP等の系内での濃度が上
昇しても、熱分解反応には全く影響しないことを見いだ
した。さらに、R−22からTFEへの選択率(供給し
たR−22からTFEに変化した収率)は、R−22単
独を熱分解した場合と比較すると増加し、R−22単独
の場合の選択率は88〜93%であるのに対し、TFE
よりも高沸点成分をリサイクルした時の選択率は94〜
96%にもなる。これは、TFEより高沸点成分が再熱
分解することによってTFEが生成するためと思われ
る。
【0020】従って、本発明の方法によればR−22及
びHFPの回収プロセスが不要になるのみではなく、R
−22に一定濃度のTFEより高沸点成分が混合した原
料を熱分解に使用することにより、TFEよりも高沸点
成分の組成が一定に達した後はそれ以上の高沸点成分の
蓄積はなく、TFEの選択率も増加するという驚くべき
事実が明かとなった。
【0021】TFEよりも高沸点成分を熱分解装置にリ
サイクルさせる方法は特に制限を受けないが、TFEよ
りも高沸点成分は表1に示すように常温常圧で気体であ
るために、それ自身の蒸気圧によって熱分解装置にリサ
イクルさせる方法を好適に採用することができる。本発
明において、第2精留装置から熱分解装置に供給される
高沸点成分は、その間に各液体成分または各気体成分へ
の分別は行われないが、高沸点成分中に固体成分が混在
する場合には、フィルター等により固体成分を除去すれ
ばよい。TFEよりも高沸点成分を熱分解装置へ回収す
る際に、熱分解反応によって分解消費された量に相当す
る新たなR−22を混合することもできる。この場合の
高沸点成分と新たなR−22の混合比は、R−22の転
化率によって異なるが、生産性を向上させることから、
高沸点成分:R−22=1:0.5〜1:1.5(重量
比)が好ましい。
【0022】TFEよりも高沸点成分を熱分解装置に再
度供給して熱分解することより、R−22の転化率にも
よるが、一般に約10日〜30日程度でHFPが平衡濃
度に達し、第2精留装置の底部から排出されるTFEよ
りも高沸点成分の組成は安定する。
【0023】図1に本発明で好適に使用される装置の概
略図を示した。R−22はSTM等の熱媒体と共に熱分
解装置1に供給され、熱分解される。生成した熱分解生
成物(ガス状物)は冷却塔2で急冷され、さらに脱酸塔
3で塩化水素が除去され、乾燥塔4で脱水される。次い
で熱分解生成物は、第1精留装置5でTFEより低沸物
を塔頂より留出し、TFEを含む高沸物を底部から排出
する。TFEを含む高沸物は第2精留装置6に供給さ
れ、第2精留装置6の塔頂からTFEを留出し、TFE
よりも高沸点成分を底部から排出する。TFEよりも高
沸点成分は、分別されることなく熱分解装置1にリサイ
クルされ原料の一部として使用される。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、従来では必要であった
第2精留装置の底部から排出されるTFEよりも高沸点
成分から未反応原料であるR−22及びHFPを分離す
る工程が省略でき、効率の良い簡略化されたプロセスで
TFEを製造することができる。さらに、R−22のT
FEへの選択率を高くすることができる。従って本発明
の製造方法は工業的には優れた方法といえる。
【0025】
【実施例】本発明を具体的に説明するために、以下に実
施例を挙げるが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定
されるものではない。
【0026】実施例1 300℃に加熱したR−22と720℃に加熱したST
Mをモル比(R−22/STM)1/9の割合で熱分解
装置1に供給し、装置内の滞在時間0.1秒、反応温度
650℃で急速混合させ熱分解反応を行った。その時の
R−22の転化率は42%であった。この熱分解生成物
を10%塩酸を循環した冷却塔2により60℃付近まで
急冷し、次で5%KOH水溶液を循環した脱酸塔3によ
り含有塩化水素を除去し、球状シリカゲルとモレキュラ
シーブ3Aの乾燥塔4で脱水して下記表2のごとき組成
の混合ガスを得た。
【0027】これを第1精留装置5へ送ってゲージ圧1
7.5Kg/cm2の加圧下で頂部を−2〜−3℃に調
整して精留を行い、テトラフルオロエチレンよりも低沸
物を分離するとともに底部からこれら以外の成分を排出
させた。この底部排出物を第2精留装置6へ送り16.
5Kg/cm2の加圧下で頂部を−5℃に調整して精留
を行い、頂部より目的とするTFEを99.95%以上
の高純度でTFE貯槽7へ留出させながら第2精留装置
6の底部からTFEより高沸点成分を貯槽8に排出させ
た。
【0028】貯槽8に排出された高沸点成分は下記表3
に示すように99.3%ものR−22を含む混合物であ
った。この高沸点成分の全量を重量比1:0.7(高沸
点成分:R−22)の割合でR−22と混合し熱分解装
置1に戻した。20日程度運転を継続したところ、貯槽
8の高沸点成分が下記表4に示す組成で一定になり、そ
の後の運転では系内の組成は一定となった。また、高沸
点成分を循環しないときのTFEの選択率は93%であ
ったが、本発明の高沸点成分を循環したときのTFEの
選択率は95.5%であり、R−22のみを熱分解する
よりも高い値であった。
【0029】実施例2 STMの加熱温度を750℃に上げ、実施例1と同様の
方法で熱分解を行い、R−22の転化率を54%に上げ
た。表2のごとき組成の混合ガスを得た。この混合ガス
を実施例1と同条件で精留し、貯槽8に排出させ、表3
に示す組成のTFEより高沸点成分を得た。この高沸点
成分を重量比1:1.1(高沸点成分:R−22)の割
合でR−22と混合し、熱分解装置1に戻し熱分解する
ことにより貯槽8の高沸点成分が下記表4に示す組成で
平衡に達した。実施例1に較べ転化率が高いためR−2
2組成が低下し、HFP、パーフルオロシクロブタン
(PFCB)、その他の高沸点成分の組成が上昇し、平
衡に達した。また、高沸点成分を循環しないときのTF
Eの選択率は92%であったが、本発明の高沸点成分を
循環したときのTFEの選択率は94%であり、R−2
2のみを熱分解するよりも高い値であった。
【0030】
【表2】
【0031】
【表3】
【0032】
【表4】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明において使用される装置の概略図
である。
【符号の説明】
1:熱分解装置 2:冷却塔 3:脱酸塔 4:乾燥塔 5:第1精留装置 6:第2精留装置 7:TFE貯槽 8:高沸点成分貯槽

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モノクロロジフルオロメタンを熱分解装置
    において熱分解してテトラフルオロエチレンを含む熱分
    解生成物を得た後、該熱分解生成物を第1精留装置にお
    いて低沸物とテトラフルオロエチレンを含む高沸物とに
    分別し、次いで、得られた高沸物を第2精留装置に導い
    てテトラフルオロエチレンとそれよりも高沸点成分とに
    分別し、さらに、該高沸点成分を分別することなく熱分
    解装置に供給することを特徴とするテトラフルオロエチ
    レンの製造方法。
JP2662994A 1994-02-24 1994-02-24 テトラフルオロエチレンの製造方法 Pending JPH07233104A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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