JPH10218804A - フッ素化化合物の製造方法 - Google Patents

フッ素化化合物の製造方法

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JPH10218804A
JPH10218804A JP9359510A JP35951097A JPH10218804A JP H10218804 A JPH10218804 A JP H10218804A JP 9359510 A JP9359510 A JP 9359510A JP 35951097 A JP35951097 A JP 35951097A JP H10218804 A JPH10218804 A JP H10218804A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒の賦活を効率的に行うフッ素化化合物の
製造方法を提供する。 【解決手段】 クロム系フッ素化触媒を用いてフッ化水
素によりCCl2=CHCl、CF2Cl−CHCl2、CF3
−CHCl2、CF3−CH2ClもしくはCF3−CH3
たはこれらの混合物をフッ素化するフッ素化反応によっ
てフッ素化化合物を製造する方法であって、反応過程で
触媒の活性低下が認められた時点で、反応原料の供給を
停止して酸素含有ガスを反応系に供給し、賦活後、酸素
含有ガスの供給を停止して、反応原料の供給を再開する
ことを特徴とする製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、含水素ハロゲン化
炭化水素のフッ素化反応における触媒、特にクロム系フ
ッ素化触媒の賦活方法およびそのような方法を用いるフ
ッ素化化合物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フッ素を含有するハロゲン化炭化水素
は、一般にフロンガスと呼ばれ、噴射剤、発泡剤、冷
媒、溶剤およびその他の用途に幅広く応用される。近
年、塩素を含有するフロンガス類が成層圏のオゾン層を
破壊する恐れがあると指摘され、国際的にも消費量削減
が決定されている。このため、大気圏中において分解が
期待される含水素フルオロアルカンが代替品として有望
視されており、その工業化が切望されている。
【0003】含水素フルオロアルカンを気相反応により
合成しようとする場合、使用する触媒としては従来から
知られているクロム系触媒が充分な活性を示すが、水素
を含まない原料をフッ素化する場合と比較して触媒寿命
が極めて短い点で工業的には問題であることが判ってい
る。上述のような触媒活性の低下に対して、従来から提
案されている触媒寿命の延命および賦活方法には、例え
ば特公昭52−33604号公報、特公昭56−234
07号公報、特公昭52−30477号公報などに記載
されている方法がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】特公昭52−3360
4号公報には、反応中に塩素ガスを供給する方法が記載
されているが、水素を含んだ原料が塩素化されるので適
用するのは困難である。
【0005】また、特公昭56−23407号公報に
は、酸素ガスを共存させてフッ素化する方法が記載され
ているが、この方法を含水素原料に適用した場合、特許
請求の範囲に記載された程度の酸素ガス供給量では、効
果が全く認められず、また、特許請求の範囲に記載の量
より多く用いると触媒活性持続効果が認められるもの
の、オキシクロリネーション反応により先程と同様に塩
素化反応が生じて選択率が低下する欠点がある(後述の
比較例1および比較例2を参照されたい。)。更に、上
記公報の比較例には、四塩化炭素のフッ素化において触
媒活性低下時に原料の供給を停止して酸素ガスによる処
理を行っても、触媒活性は充分に回復しないと記載され
ている。また、特公昭52−30477号公報には触媒
活性の低下時にフッ化水素ガスで処理する方法が記載さ
れているが、効果は認められなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題は、含水素ハロ
ゲン化炭化水素のフッ素化反応において、フッ素化触媒
を賦活するに際し、反応過程でフッ素化触媒の活性低下
が認められた時点で、原料の供給を停止して酸素含有ガ
スを反応系に供給し、賦活後、酸素含有ガスの供給を停
止して、原料の供給を再開することを特徴とする触媒賦
活方法により解決されることが見出された。本発明の触
媒賦活方法を適用する場合、原料に含まれる水素原子に
影響を与えず、触媒の活性が完全に回復する。
【0007】本発明の触媒賦活方法は、含水素ハロゲン
化炭化水素、例えばCCl2=CHCl、CF2Cl−CH
Cl2、CF3−CHCl2、CF3−CH2ClもしくはCF
3−CH3またはこれらの混合物を、クロム系触媒、典型
的には3価のクロム化合物、例えば酸化クロム(Cr
23)およびCrF3を酸素ガスで処理したクロミウムオ
キシフルオライドなどを主成分とする触媒を用いてフッ
化水素によりフッ素化する場合に適用できる。
【0008】従って、本発明は、クロム系フッ素化触媒
を用いてフッ化水素によりCCl2=CHCl、CF2Cl
−CHCl2、CF3−CHCl2、CF3−CH2Clもしく
はCF3−CH3またはこれらの混合物をフッ素化するフ
ッ素化反応によってフッ素化化合物を製造する方法であ
って、反応過程で触媒の活性低下が認められた時点で、
反応原料の供給を停止して酸素含有ガスを反応系に供給
し、賦活後、酸素含有ガスの供給を停止して、反応原料
の供給を再開することを特徴とする製造方法を提供す
る。
【0009】フッ素化反応過程で触媒活性が低下する兆
候が認められた時点で、原料の供給を停止し、場合によ
り、反応系を窒素ガスでパージした後、酸素含有ガスを
反応系に供給することにより触媒の賦活処理を行う。賦
活処理に使用する酸素含有ガスは、酸素濃度が0.1〜
100体積%、好ましくは1〜30体積%の不活性ガ
ス、例えば窒素であるのが好ましく、従って、空気をそ
のまま使用することも可能である。賦活処理温度は、通
常200〜450℃の範囲が適当であるが、フッ素化反
応の温度と同じ温度で処理するのが生産性の面からも好
ましい。通常触媒床にホットスポットが存在するため、
触媒床温度が30℃以上上昇しないような酸素供給速度
で酸素を供給するのが好ましい。賦活処理時間は、ホッ
トスポットが触媒床を完全に通過し終わる迄であるが、
通常4時間程度で充分である。賦活処理圧力は特に限定
されず、通常は常圧であってよいが、加圧下、例えば数
Kg/cm2で賦活処理を実施しても問題ない。原料の供給
を停止して酸素ガスによりフッ素化クロム系触媒を賦活
処理する本発明の方法により、触媒の寿命が短いという
欠点を克服することが可能である。以下、実施例により
本発明を更に詳細に説明する。
【0010】
【実施例】実施例1 硝酸クロム水溶液およびアンモニア水から調製した水酸
化クロムを濾別、水洗し、100℃で乾燥し、直径4m
m、厚さ4mmの円筒状に打錠した。この触媒40ccを内
径18mm、長さ400mmのハステロイC製の反応管に充
填し、窒素気流下、400℃で1時間加熱保持した。そ
の後、温度を320℃に下げ、無水フッ化水素を400
cc/分で供給して1時間処理した。次いで、ガス化した
トリクレンを80cc/分で供給してフッ素化反応を実施
した。300時間経過後、トリクレンおよびフッ化水素
の供給を停止し、空気を400cc/分で反応管に供給し
た。内温は340℃迄上昇した。3時間後、320℃に
戻った時点で、再び原料を供給してフッ素化反応を開始
した。更に400時間経過後、再び上記と同様に空気に
よる酸素処理を行った。この結果を表1に示す。
【0011】
【表1】 通算運転 5時間 300時間 酸素処理 700時間 酸素処理 時間 1時間後 1時間後 トリクレン 97.5 90.7 97.4 89.8 97.5 転化率(%) 生成物選択率(%) CF3-CH2Cl 98 97 96 97 97 CF3-CH2F 2 2 1 2 2 CF2Cl-CH2Cl 0 1 1 1 1 この結果より、本発明の酸素による触媒の賦活処理によ
り、触媒活性が充分に回復しているのは明白である。
【0012】実施例2 トリクレンの代わりにCF3−CH2Clを使用した以外
は、実施例1と同じ触媒および装置を使用してフッ素化
を実施した。反応温度は400℃であり、CF3−CH2
Clを175cc/分で、フッ化水素を525cc/分で連
続的に供給した。160時間後、原料の供給を停止して
空気を400cc/分で供給して触媒を賦活処理した。4
時間後、反応を再開した。その後、更に同様の操作を実
施した。この一連の実験結果を表2に示す。
【0013】
【表2】 通算運転 5時間 160時間 酸素処理 380時間 酸素処理 時間 1時間後 1時間後 CF3-CH2Cl 39 26 38 24 38 転化率(%) 生成物選択率(%) CF3-CH2F 93 84 92 83 92 CF2=CHCl 3 8 3 9 8 CF3-CH3,CF3-CHF2 2 4 3 5 4
【0014】実施例3 市販のCrF3・3H2Oを直径4mm、厚さ4mmのペレッ
トに成形して内径18mm、長さ400mmのハステロイ製
反応管に400cc充填した。この触媒床に空気を500
cc/分で供給して400℃で5時間保持した。温度を5
00℃に上げて更に3時間保持し、その後、温度を30
0℃に下げて実施例1と同様にしてトリクレンのフッ素
化を行った。この一連の結果を表3に示す。
【0015】
【表3】 通算運転 5時間 240時間 酸素処理 580時間 酸素処理 時間 1時間後 1時間後 トリクレン 98.1 92.2 98.0 88.7 97.9 転化率(%) 生成物選択率(%) CF3-CH2Cl 98 97 96 97 96 CF3-CH2F 2 1 1 2 1 CF2Cl-CH2Cl 0 2 1 1 1
【0016】実施例4 特公昭62−44973号公報に記載されている方法に
よりフッ化アルミニウムに担持させたクロム触媒を調製
した。得られた触媒を使用して実施例2と同様の装置お
よび条件でフッ素化反応を実施した。得られた結果を表
4に示す。
【0017】
【表4】 通算運転 5時間 220時間 酸素処理 520時間 酸素処理 時間 1時間後 1時間後 CF3-CH2Cl 35 27 34 25 34 転化率(%) 生成物選択率(%) CF3-CH2F 92 92 92 91 92 CF2=CHCl 2 3 3 3 3 CF3-CH3,CF3-CHF2 3 2 3 3 3
【0018】比較例1 実施例2において、CF3−CH2Clおよびフッ化水素
に加えて酸素ガスを0.75cc/分で供給しながら反応
を実施した。この結果を表5に示す。
【0019】
【表5】 反応時間 5時間 160時間 CF3-CH2Cl転化率(%) 40 27 生成物の選択率(%) CF3-CH2F 92 83 CF2=CHCl 3 9 CF3-CH3、CF3-CHF2 2 3
【0020】本比較例では、ハロゲン化炭化水素に対す
る酸素の量は、1モル%であり、特公昭56−2340
7号公報の特許請求の範囲に記載されている酸素の量の
最大値であるが、触媒活性維持の効果は認められない。
【0021】比較例2 酸素ガスの供給速度を7.5cc/分に増やした以外は比
較例1と同様にフッ素化を実施した。結果を以下の表6
に示す。
【0022】
【表6】 反応時間 5時間 160時間 CF3-CH2Cl転化率(%) 45 41 生成物の選択率(%) CF3-CH2F 75 73 CF2=CHCl 1 2 CF3-CH3、CF3-CHF2 4 3 CF3-CHClF* 11 12 CF3-CHCl2* 7 7
【0023】この結果から、水素が塩素に置換した化合
物(表6中の*印を付した化合物)が生成して目的物の選
択率が低下するので、酸素の供給量を増やすのは好まし
くないことが判る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07C 19/08 C07C 19/08 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロム系フッ素化触媒を用いてフッ化水
    素によりCCl2=CHCl、CF2Cl−CHCl2、CF3
    −CHCl2、CF3−CH2ClもしくはCF3−CH3
    たはこれらの混合物をフッ素化するフッ素化反応によっ
    てフッ素化化合物を製造する方法であって、 反応過程で触媒の活性低下が認められた時点で、反応原
    料の供給を停止して酸素含有ガスを反応系に供給し、賦
    活後、酸素含有ガスの供給を停止して、反応原料の供給
    を再開することを特徴とする製造方法。
  2. 【請求項2】 クロム系触媒は、3価のクロム化合物、
    例えば酸化クロムまたはクロミウムオキシフルオライド
    を主成分とする触媒である請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 酸素含有ガスは、1〜30体積%の酸素
    を含む不活性ガスである請求項1または2記載の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 賦活処理温度は200〜400℃の範囲
    である請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項5】 触媒床温度が30℃以上上昇しないよう
    な酸素供給速度で酸素を供給して触媒を賦活する請求項
    1〜4のいずれかに記載の製造方法。
  6. 【請求項6】 製造されるフッ素化化合物がCF3−C
    2ClまたはCF3−CH2Fであることを特徴とする請
    求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
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