JPH11226409A - 混合フッ素化触媒 - Google Patents
混合フッ素化触媒Info
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- JPH11226409A JPH11226409A JP10329614A JP32961498A JPH11226409A JP H11226409 A JPH11226409 A JP H11226409A JP 10329614 A JP10329614 A JP 10329614A JP 32961498 A JP32961498 A JP 32961498A JP H11226409 A JPH11226409 A JP H11226409A
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Abstract
でき、数千時間の運転時間にわたって活性を維持する、
ニッケル系およびクロム系の混合フッ素化触媒を提供す
る。 【解決手段】 ニッケル/クロムの重量比が0.08と
0.25の間、好ましくは0.1と0.2の間にあるこ
とを特徴とするフッ化アルミニウムまたはフッ化アルミ
ニウムとアルミナとの混合物からなる担体に担持された
一種または複数のニッケルとクロムの酸化物、ハロゲン
化物および/またはオキシハロゲン化物を含有する混合
フッ素化触媒。
Description
およびクロム系の混合フッ素化触媒に関する。本発明は
また、前記触媒を用いてフッ化水素酸(HF)により気
相でハロゲン化炭化水素をフッ素化する方法に関する。
水素の接触的フッ素化は、フッ素化炭化水素、とくにハ
イドロフルオロカーボン(HFC)を入手する知られて
いる方法である。HFCは、成層圏オゾン層の稀薄化に
寄与すると推定されるクロロフルオロカーボン(CF
C)の代替物として現在使用されている。
22号により、フッ化アルミニウムまたはフッ化アルミ
ニウムとアルミナとの混合物からなる担体に担持された
ニッケルとクロムの酸化物、ハロゲン化物および/また
はオキシハロゲン化物からなる混合触媒が知られてい
る。
ロムの含有量は、各金属ごとに重量で0.5%と20%
の間にあり、ニッケル/クロムの原子比は0.5と5の
間にある。上記触媒は、1−クロロ−2,2,2−トリ
フルオロエタン(F133a)から1,1,1,2−テ
トラフルオロエタン(F134aとして知られる)を調
製するために用いられる。F134aは、成層圏オゾン
層に有害な影響を持たない、とくに冷蔵や冷凍に使用さ
れるHFCである。
運転が約400時間までにわたる間の触媒の経時的有効
性を記述している。
造条件下で、数千時間の運転期間にわたり活性を維持す
る触媒を入手できるようにすることは、極めて望まし
い。
が全くさらに望ましい。というのは、活性の低下が起こ
ると、系中での再生処理によって回復できず、その場合
装填物である触媒を交換するために製造装置を休止する
必要があるからである。
にし、上記触媒の所与の装填量あたり所望の最終製品を
より多量に製造することを可能とする触媒は、製造装置
の運転と所望の最終製品の原価に関してとくに有利であ
る。
は、数千時間の運転時間にわたって活性を維持する、ニ
ッケル系およびクロム系の混合フッ素化触媒を提供する
ことにある。
フッ素化反応を行うことを可能とする触媒を提供するこ
とにある。
における充填物の交換頻度がさらに少なくなるフッ素化
触媒を提供することにある。
化水素をフッ素化するより経済的な方法を提供すること
にある。
高い選択性を示す、1,1,1,2−テトラフルオロエ
タン(F134a)を製造するための方法を提供するこ
とにある。
媒および方法により、全てまたは部分的に達成されるこ
とをここに発見した。
の主題は第一に、ニッケル/クロムの重量比が0.08
と0.25の間、好ましくは0.1と0.2の間にある
ことを特徴とするフッ化アルミニウムまたはフッ化アル
ミニウムとアルミナとの混合物からなる担体に担持され
た一種または複数のニッケルとクロムの酸化物、ハロゲ
ン化物および/またはオキシハロゲン化物を含有する混
合フッ素化触媒である。上記フッ素化触媒は、驚くべき
ことに、フランス特許第2669022号で教示される
触媒に比べて極めて改善された寿命を有する。
のニッケル塩と1〜20%のクロム塩、好ましくは0.
35〜4.5%のニッケル塩と3〜16%のクロム塩,
さらに好ましくは1〜2%と6〜12%をそれぞれ含有
できる。
形で表現した重量パーセントである。別段の指定がない
限り、本発明による触媒の組成に関するパーセントは全
て重量パーセントである。
しく使用されるのは塩化物であるが、その他の塩、例え
ばシュウ酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、硝酸塩および硫酸塩ま
たは重クロム酸ニッケルを使用することも可能である。
ただし、上記の塩は、担体に吸収され得る量の水に溶解
できることが条件である。
アルミナから調製できる。アルミナは、第一段階では、
空気とフッ化水素酸とを使用してフッ化アルミニウムま
たはフッ化アルミニウムとアルミナとの混合物に転化で
き、アルミナのフッ化アルミニウムへの転化率はアルミ
ナのフッ素化が行われる温度に本質的に依存している
(一般に200℃と450℃の間、好ましくは250℃
と400℃の間)。上記担体は続いて、三酸化クロムと
ニッケル塩と前記クロムを還元する試薬、例えばメタノ
ールとの水溶液を用いて含浸される。
前駆体として使用する場合、このクロムは当業者に知ら
れている何らかの方法によって還元できる(化学的還元
剤、熱的還元など)。ただし、用いる上記技術は、触媒
の性質、ひいては触媒活性を害さないことを条件とす
る。上記の好ましい化学的還元剤はメタノールである。
ケルの化合物の溶液を用いて前記アルミナを直接含浸す
ることにより調製できる。この場合、少なくとも一部
(70%かそれ以上)のアルミナは、触媒の活性化段階
で、一般に使用前に、フッ化アルミニウムへ転化され
る。
下に規定されるアルミナは、市販されている知られてい
る製品である。アルミナは、一般に、300℃と800
℃の間の温度でアルミナ水和物を焼成することにより調
製され、高い含有量(1000ppmまで)のナトリウ
ムを含有できるが、このナトリウムは触媒性能を害する
ことはない。
わち、あらかじめいわゆる活性化操作により(反応条件
にとって)活性で安定な構成物に変えなければならな
い。
中)またはその他、活性化条件に耐えるように設計され
た適切な装置中で行うことができる。上記の活性化は、
一般に、下記の段階のうちの一つまたは複数を含む。す
なわち、 − 空気か窒素の存在下での低温乾燥(100〜250
℃、好ましくは110〜200℃)、 − 空気か窒素の存在下での高温乾燥(250〜450
℃、好ましくは300〜350℃)、 − フッ化水素酸と窒素との混合物による低温フッ素化
(180〜300℃、好ましくは約200℃)、その
際、HFの含有量は温度が350℃を越えないように制
御する、ならびに、 − 純粋のフッ化水素酸か窒素で希釈された純粋のフッ
化水素酸の流れの下での450℃までの温度での仕上げ
処理。
ロムのハロゲン化物、クロム酸塩、重クロム酸ニッケ
ル、酸化クロム)は、対応するフッ化物および/または
オキシフッ化物に変わり、その結果、水および/または
フッ化水素酸が放出される。
された担体上で含浸を行った場合に、アルミナのフッ素
化を高めるのに役立ち、あるいはアルミナを直接含浸す
る場合に、アルミナのフッ素化に役立つ。後者の場合、
触媒の物理特性を害さないことを望むなら、温度に関す
る完全な制御を行うことが必要である(アルミナのフッ
素化は極めて発熱性が高い)。さらに、発生する水の量
は、際だって多い。
ッ素、アルミニウム、酸素)の化学分析を行うと、本発
明の触媒の無機成分の組成を確認することができる。
形態と同様に、本発明の主題である触媒に含まれる。
下に説明する試験にしたがって評価する。
00(ニッケル、クロムおよび鉄をそれぞれ重量で75
%、15%および8%含む合金)製の内径27mmの管
型反応器に装入する。続いて、N2/HF(50モル%
/50モル%)混合ガスを一時間に1モル流しながら、
この触媒を490℃の温度にする。
媒を1モル%の酸素を含む1モル/時のHFの流れに2
4時間さらす。
媒の運転条件を表す。
ようにして促進老化試験の前と後に評価する。
のF134aへのフッ素化を触媒する能力によって試験
し、F133aの転化率で表す。
の管型反応器中に5ml; − 温度 : 350℃ − 圧力 : 大気圧 − 接触時間 : 0.5秒 − HF/F133aモル比: 4 − 期間 : 24時間 C − 触媒の寿命 触媒寿命は、このようにして、上記の運転条件に合わせ
て、老化試験の前後の、触媒存在下で記録されたF13
3aの転化率の差によって評価する。
工業条件下での触媒寿命が数千時間であることを示すと
考えられる。
を使用してフッ化水素酸により気相でハロゲン化炭化水
素をフッ素化するための方法に関する。
ハロゲン化炭化水素、とくにオレフィン性ハロゲン化炭
化水素に適する。一〜三個の炭素原子と一個または複数
の水素原子を含有するフッ素化炭化水素の製造にとくに
適する。原料のハロゲン化炭化水素の例として、とくに
制限を設けずに述べれば、CHCl3、CCl2=CH
Cl、CHCl2−CClF2、CH2Cl−CF3、
CH3−CCl2−CH3、CCl3−CF2−C
H3、CCl3−CF2−CHCl2、CCl3−CF
2−CH2Cl、CHCl2−CHCl−CH3、CH
2Cl−CHCl−CH3、CCl2=CCl2ならび
にCF3−CH=CHF、CH2Cl2、CH2Cl
F、CCl2=CH−CCl2H、CCl3−CH=C
HCl、CHCl2−CCl2F、CHCl2−C
F3、CHFCl−CF3、CH2Cl2、CH2Cl
F、CHF2ClまたはCHFCl2を挙げることがで
きよう。
タン(F133a)から1,1,1,2−テトラフルオ
ロエタン(F134a)を調製するために本発明の方法
を用いることは好ましい。本発明の触媒を使用すると、
工業装置を運転することがさらに便利になり、とくに時
折さらに高温に設定することが可能となる。この場合、
有利にも、F134aに関する高い選択性も得られる。
望のフッ素化炭化水素によって、一般に50℃と500
℃の間にある。全ての塩素原子をフッ素原子で置き換え
ることを望む場合、300℃と500℃の間で運転する
ことが好ましい。
全流速」(反応条件下で測定)の比率として定義され、
広い限界内で変わり、一般に3秒と100秒の間にあ
る。実際に、有利には高い転化率と有利には高い生産性
の両方を得るように、5秒と30秒の間の接触時間で運
転することが好ましい。
また、とくに上記炭化水素の性質と反応の化学量論によ
って広い限界内で変わり、一般に1と20の間、好まし
くは2と10の間にある。
間(0.1〜2MPa)、好ましくは5気圧と16気圧
の間にある。
て運転できる。固定床は、反応が発熱性でない場合に好
ましい。
ば、前記フッ素化反応は酸素の存在下で行われる。「O
2/原料ハロゲン化炭化水素」比は、0.001と10
の間、好ましくは0.5と5(モル%)の間で用いるの
が好ましい。酸素の導入により、有利にも、触媒活性が
コーク等の生成物の表面への付着のために時折低下する
際、活性を回復することが可能になる。
り、決して本発明を制限するものと解釈すべきでない。
中の前記の酸の濃度は5〜10容量%)を用いてアルミ
ナをフッ素化することにより得られる300mlのAl
F3をロータリーエバポレータに入れる。原料のアルミ
ナは、下記の物理化学的特性を示す。
間の細孔半径に対して) − ナトリウム含有量:900ppm さらに、つぎの二つの水溶液を別々に調製する。
クロム(CrO3)水溶液 − クロムのモル数当たりメタノールを3〜4.5モル
当量含有するメタノール溶液 引き続き、上記二つの溶液の混合物を、周囲温度、大気
圧で約45分にわたり、かき混ぜながらAlF3上に導
入する。クロムとニッケルの塩の量は、下記の表に示す
触媒中のCrとNiの所望のモル当量を得るために調整
される。
製の内径27mmの管型反応器に充填する。乾燥は、窒
素気流下、200℃で4時間行う。
ル%/50モル%)混合物を導入し、温度を200℃か
ら350℃へ上げ(5時間)、350℃を8時間維持す
ることにより、徐々にフッ素化される。この活性化段階
は、純粋のHFを用いて350℃で10時間処理するこ
とにより終了する。
を行う。この試験結果は、促進老化試験の前と後でF1
33aの転化率の形で表に示す(モル%として表示)。
位で表す。
後のF133aの転化率の低下は最大3%に制約される
ことを示している。かかる挙動は、上記触媒について、
フッ素化工業装置の運転条件下で数千時間の寿命である
ことを示している。
フッ素化 実施例1の触媒の性能を下記の運転条件下で(活性化
後)試験した。
反応条件下での接触時間は3.9秒である。
酸より分離し、ついで乾燥してガスクロマトグラフ法に
より分析する。
率および75g/時/lのF134a生産性が得られ
る。
F133aに関して1モル%のO2を反応混合物に導入
する。
F133a転化率、97%より高いF134a選択率お
よび50g/時/lのF134a生産性が観察される。
F133aに関して1.5モル%のO2を反応混合物に
導入し、反応は、420℃の温度、15絶対気圧の圧力
の下で行う。反応原料の流速は以下の通りである。
触時間は22秒である。
高いF134a選択率および290g/時/lのF13
4a生産性が観察される。
ッケルを6%とクロムを6%含有するAlF 3担持Ni
/Cr触媒を調製する。老化試験前のF133aの転化
率12.8%が得られ、これは老化試験後に3.2%に
落下する。
Claims (10)
- 【請求項1】 ニッケル/クロムの重量比が0.08と
0.25の間、好ましくは0.1と0.2の間にあるこ
とを特徴とするフッ化アルミニウムまたはフッ化アルミ
ニウムとアルミナとの混合物からなる担体に担持された
一種または複数のニッケルとクロムの酸化物、ハロゲン
化物および/またはオキシハロゲン化物を含有する混合
フッ素化触媒。 - 【請求項2】 重量で0.1〜6%のニッケル塩と1〜
20%のクロム塩、好ましくは0.35〜4.5%のニ
ッケル塩と3〜16%のクロム塩,さらに好ましくは1
〜2%と6〜12%をそれぞれ含有することを特徴とす
る請求項1に記載の触媒。 - 【請求項3】 請求項1と2のどちらかに記載の触媒を
使用してフッ化水素酸により気相でハロゲン化炭化水素
をフッ素化する方法。 - 【請求項4】 上記ハロゲン化炭化水素がCHCl3、
CCl2=CHCl、CHCl2−CClF2、CH2
Cl−CF3、CH3−CCl2−CH3、CCl3−
CF2−CH3、CCl3−CF2−CHCl2、CC
l3−CF2−CH2Cl、CHCl2−CHCl−C
H3、CH2Cl−CHCl−CH3、CCl2=CC
l2、CF3−CH=CHF、CH2Cl2、CH2C
lF、CCl2=CH−CCl2H、CCl3−CH=
CHCl、CHCl2−CCl 2F、CHCl2−CF
3、CHFCl−CF3、CH2Cl2、CH2Cl
F、CHF2ClまたはCHFCl2から選択されるこ
とを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 1,1,1,2−テトラフルオロエタン
(F134a)が1−クロロ−2,2,2−トリフルオ
ロエタン(F133a)から調製されることを特徴とす
る請求項3と4のどちらかに記載の方法。 - 【請求項6】 温度が50℃と500℃の間、好ましく
は300℃と500℃の間にあることを特徴とする請求
項3から5のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項7】 接触時間が3秒と100秒の間、好まし
くは5秒と30秒の間にあることを特徴とする請求項3
から6のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項8】 「HF/原料ハロゲン化炭化水素」モル
比が1と20の間、好ましくは2と10の間にあること
を特徴とする請求項3から7のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項9】 運転圧力が1絶対気圧と20絶対気圧の
間、好ましくは5気圧と16気圧の間にあることを特徴
とする請求項3から8のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項10】 上記フッ素化反応が、酸素の存在下、
「O2/原料ハロゲン化炭化水素」比が0.001モル
%と10モル%の間、好ましくは0.5モル%と5モル
%の間で行われることを特徴とする請求項3から9のい
ずれか一項に記載の方法。
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