JPS60115538A - フルオロメタンの製造方法 - Google Patents

フルオロメタンの製造方法

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JPS60115538A
JPS60115538A JP58223165A JP22316583A JPS60115538A JP S60115538 A JPS60115538 A JP S60115538A JP 58223165 A JP58223165 A JP 58223165A JP 22316583 A JP22316583 A JP 22316583A JP S60115538 A JPS60115538 A JP S60115538A
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aluminum
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Shigeru Takayama
高山 茂
Fumio Meiraku
明楽 文夫
Akira Takaichi
高市 侃
Hiroaki Kawasaki
博明 川崎
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フルオロメタンの製造方法に関し、さらに詳
しくは、メチルアルコールとフン化水素の混合ガスをフ
ン化アルミニウl、又はフン化アルミニウムをJj」体
と混合成型あるいはフン化アルミニウムを担体に411
持させた触媒と接触させるフルオロメタンの製造方法に
関する。
従来、フルオロカーボン類の!lj造力法として脂肪族
ハロゲン化炭化水素をフッ化水素(HF)によりフッ素
化する方法につい′Cは、多数の研究、特許が発表され
ている。しかし、これらの発表において用いられている
ハロゲン化炭化水、長は、炭素を2つ以上有するもので
あるか、炭素が一つのメタン系であっても水素を全く有
しない四1ム化炭素、或いは一つ有するクロロホルトの
フッホ化に関するものであり、フルオロメタン(CH3
F、以下フロン41という)を製造する方法については
、殆と発表がない。
その1−な理由は、ハロゲン化炭化水素をフッ、に化す
る場合、分子中の水素が多い程フンふ化の反応性が低く
なり分解又は副反応を起し易いためフロン41が殆と得
られないか、若T(1)られたとしても分解反応等の副
反応による副生物か多く、いまだ実用に耐え得る反応率
および選択率を有する製造方法が見出されていないため
である。
したがって、フロン41を製造するには、通常沃化メチ
ルにフッ化銀を作用させることによる製造方法等、数種
の方法が用いられているが、いずれも原材料が高価で、
取扱いが複雑である等の大きな欠点を有し、工業的な製
造方法とはいえない。
一方、近時、半導体工業におけるテトラフルオロメタン
(CF4)を始めとして、種々の分野においてフッ素を
含むメタン系化合物の特異な性質が注目されており、そ
の−環として分子中にフッ素一つと水素三つを含み、し
かも塩素を全く含まないフロン41の効率的な製造方法
が期待されている。
本発明者等は、かかる期待に答えるべく、一般に極めて
困難とされているフロン41の工業的製造方法について
、広範かつ詳細な検討を重ねた結果、フッ化アルミニウ
ム又はフッ化アルミニウムを担体と混合成型あるいはフ
ッ化アルミニウムを担体に担持させた触媒を用いること
によってフロン41が得られることを見出した。
本発明は、上記の発見に基づいてなされたもので、その
要旨は、メチルアルコールとHFとをフッ化アルミニウ
ム又はフッ化アルミニウムを担体と混合成型あるいはフ
ッ化アルミニウムを担体に担持させた触媒を用い反応温
度100〜500°Cの条件で気相反応させるフロン4
1の製造方法にある。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明で用いるフッ化アルミニウムはそれがフッ化アル
ミニウム単体であれば、そのまま成型又は活性炭等の多
孔質担体と混合成型あるいは担体に担持させて使用する
またアルミニウム化合物をフッ素化処理したものを用い
る場合には、例えば、活性アルミニウム等の酸化物、塩
化物、硝酸塩等で無水物或いは結晶水を有する化合物を
フッ素化処理して用いる。
上記アルミニウム化合物は、単独又は混合物でもよく、
また、フッ化アルミニウム以外のアルミニウム化合物を
含有する場合には、成型又は活性炭等の多孔質担体と混
合成型あるいは担体に担持させた後、適当な方法でフッ
素化処理して、反応に用いることが望ましい。この場合
、上記アルミニウム化合物の成型物又は担体と混合成型
あるいは担体に担持したものを、そのまま反応触媒に用
い、原料メチルアルコール、HFの混合ガスと接触させ
、フッ素化処理を行なわせながら1部反応をなさしめて
もよいが、反応条件とフッ素化処理条件とが必ずしも一
致しないので、前もってフッ素化処理する方法が好まし
い。また、フッ素化処理にはフルオロカーボン類(いわ
ゆるフロン類)又はHFあるいはこれらをN2、He等
の不活性ガスで希釈したガス等を用いることができる。
フッ素化処理によって得られた触媒の化学珀9組成は明
らかでないが、フッ素化工程においてHFの消費が認め
られることから、少なくとも一部はフッ化物となってい
るものと推定する。
本発明において選択される反応温度は、原料HFとメチ
ルアルコールの比率、触媒との接触時間等の条件により
異なるが、低すぎると反応率が低下し、フロン41の生
成率が低下する。また、高すぎると、副反応が増加し、
フロン41の選択率が低下″し、原料メチルアルコール
のロスが増加する。そのため反応温度範囲としては、1
00〜500°Cが良く、特に 150〜350℃が好
ましい。
また、原料)IF、メチルアルコールの比率は、あまり
HFが少ないとフロン41が実質的に生成しない。HF
の比率を増すことは、フロン41の生成率を高め効果的
であるが、ある比率以上になるとそれ以上HFを増加し
てもフロン41の生成率は余り増加せず、効果が無くな
る。また未反応のHFは廃棄又は回収処理をする必要が
あるので、余りHFの比率を大きくすることは、処理の
煩雑さと、経済的不利を招く。したがって、HF/メチ
ルアルコールのモル比は 1〜30、特に 1〜IOに
選ぶのが望ましい。
また、上記反応は気相反応であるので、原料はあらかじ
め気化器等によりガス化させておく必要がある。その操
作圧力は、原料及び生成物が液化しない範囲であれば、
特に制限ないが、簡易化、経済性の面より常圧又は僅か
加圧で反応を行なわせることが好ましい。
触媒と原料との接触方式は、流動床、固定床等、特に制
限はないが、装置の簡単なことがら固定床が好ましい。
以上述べたように本発明に係るフロン4jの製造方法は
、従来、困難とされていたフロン41を選択的に高収率
で製造することが出来るので、工業的に極めて有利であ
る。
以下、実施例を示し、本発明を更に詳しく説明する。
実施例1 AIG13φ6H20: 300gを水に溶解し、これ
に市販の46%弗酸水溶液250gを徐々に加え、三弗
化アルミニウムを生成せしめた。
続゛いて、約50mmHHの減圧下、これを約70 ’
Oに保つ車により、副生じた塩酸、過剰の弗酸及び大部
分の水を、蒸発除去することにより、ペースト状の三弗
化アルミニウムを得た。
これを BmmφX 8mmHのペレット状に成型した
後、N2気流中で加熱乾燥し約400″Cに3時間保っ
た後、取出し、フッ化アルミニウム触媒約1003を得
た。
この触媒100m1を内径2(1mm、長さIII]の
ハステロイC製反応器に充填し、常圧下、反応器内部温
度を280°Cに保ちつつ、メチルアルコール: 5.
OOg/hr及びHF : 9.38 g / hrを
気化器で蒸発させながら、気相で反応器に供給した。
系が十分安定した後、反応器出口ガスをサンプリング分
析した。すなわち、反応器出口ガスを全量アルカリ水溶
液中に通じ、ここで未反応のフッ化水素の全量と、有機
物の一部を捕集し、捕集した有機物をカスクロマトグラ
フィーにより分析した。又、アルカリで捕集されなかっ
た残りのガス−は、ガス量を流量計により測定するとと
もに、その組成をカスクロマトグラフィーにより分析し
た。
以上の方法により、反応器出口ガスの組成として、次の
値を得た。
フロン41 3.35g/hr ジメチルエーテル 0.97g/hr メチルアルコール 0.50g/hr この結果は、供給したメチルアルコールに対し、フロン
41が83%生成し、反応したメチルアルコールに対す
るフロン41の選択率はほぼ70%であることを示して
いる。
実施例2 8mmφX 8n+mHのペレット状活性アルミナ 1
00m1を内径20)、長さ1mのハステロイC製反応
器中に充填゛した。これをヒータにより反応器内部温度
を 300°Cに保持しつつ、N2ガスを30m1/m
inの流速で流して乾燥させた後、N2ガスとともにH
Fを通じ、徐々にN2ガスのみを停止するとともに内部
温度を350℃まで加熱した。)IFの消費が実質土兄
られなくなった時点でHFの供給を停止し、活性アルミ
ナをフッ素化した触媒を得た。
続いて、反応器内部温度を300℃に保ちつつ、メチル
アルコール:4.57g/hr及びHF : 11.4
3g/hrを気化器で蒸発させながら、気相で反応器に
供給した。
系が十分安定した後、反応器出口ガスをサンプリング分
析した。すなわち、反応器出口ガスを全量アルカリ水溶
液中に通じ、ここで未反応のフッ化水素の全量と、有機
物の一部を捕集し、捕集した有機物をガスクロマトグラ
フィーにより分析した。又、アルカリで捕集されなかっ
た残りのガスは、ガス量を流量計により測定するととも
に、その組成をガスクロマトグラフィーにより分析した
以上の方法により、反応器出口ガスの組成として、次の
値を得た。
フロン413.Hg/hr ジメチルエーテル 0.82g/hr メチルアルコール 0.22g/hr この結果は、供給したメチルアルコールに対し、フロン
41が76%生成し、反応したメチルアルコールに対す
るフロン41の選択率はほぼ80%であることを示して
いる。
実施例3 実施例2で用いたと同一の活性アルミナ1001を同一
の反応器に充填した。
続いて、反応器内部温度を250°Cに保ちうつ、窒素
ガスを流し、内部及び触媒を乾燥した。約2時間後、窒
素ガス供給を停止し、直ちに、原料のメチルアルコール
:5.00g/hr及び)IF : 11.38 g 
/hrを気相で反応器に供給した。
この時、原料ガスの供給とともに、反応器内部温度の急
激な上昇が見られた。
又、反応器出口ガス中の有機物組成を分析した所、GH
3Fは、はとんど生成していなかった。
なお、触媒の1部を抜き出し、X線回析で分析した結果
、触媒中にAlF3の存在が認められた。
この触媒を用いて、前記と同一の条件にて、反応を継続
した。
系の安定後、実施例2と同様な方法で、反応器出口ガス
中の有機物組成を分析した結果、次の値を得た。
フロン41 2.77 g / hr ジメチルエーテル 1.25g/hr メチルアルコール 0.65g/hr また、その他の生成物としては、分解によって生成した
と思われる副生成物が若干児女けられる程度であった。
以上の結果は、供給したメチルアルコールに対し、フロ
ン41が52%生成し、反応したメチルアルコールに対
するフロン41の選択率はほぼ60%であったことを示
している。
実施例4 AlCl2 #8)f20 : 20gを水100gに
溶解した水溶液に、 300°O,N2雰囲気中で2時
間乾燥した4mmφX 4mmHのペレット状活性炭1
00gを添加、混合した後、エバポレーターで真空乾燥
することにより、塩化アルミニウムを活性炭に担持させ
た。
上記塩化アルミニウムが担持されている活性炭1001
を内径20mm、長さ1mのハステロイC製反応管内に
充填した。
次いでN2ガスを30m1/ 1Ilinの流速で流し
ながらヒーターにより反応器内部温度を徐々に上げ。
300°Cに2時間保持して乾燥した後、これにHFを
加え、徐々にN2ガスのみを停止するとともに内部温度
を350℃まで加熱した。上記HFの消費が実質土兄ら
れなくなった後、HFの供給を停止し、活性炭に塩化ア
ルミニウムを担持させ、これをフッ素化処理した触媒を
得た。
続いて、反応器内部温度を310℃に保ちながらメチル
アルコール: 5.38 g 7’ hr及びHF :
 10.04g/h「を気化器で蒸発させながら、気相
で反応器に供給した。
系が十分安定した後、反応器出口ガスをサンプリング分
析した。すなわち、反応器出口ガスを全量アルカリ水溶
液中に通じ、ここで未反応のフッ化水素の全量と、有機
物の一部を捕集し、捕集した有機物をガスクロマトグラ
フィーにより分析した。又、アルカリで捕集されなかっ
た残りのガスは、ガス量を流量計により測定するととも
に、その組成をガスクロマトグラフィーにより分析した
以上の方法により、反応器出口ガスの組成として、次の
値を得た。
フロン41 3.52g/hr ジメチルエーテル 1−28g/hr メチルアルコール 0.271z/hrこの結果は、供
給したメチルアルコールに対し、フロン41が82%生
成し、反応したメチルアルコールに対するフロン41の
選択率はほぼ65%であることを示している。
実施例5 市販のA IF3二30gと、粉末活性炭: 100g
とをよく混合した後、Ba1mφX 131111Hの
ペレット状に成型し、フッ化アルミニウムと、多孔質担
体である活性炭とを混合成型した触媒を得た。
この触媒 10(1mlを内径20xlI11、長さI
n+のハステロイC製反応器に充填し、窒素気流中で徐
々に加熱乾燥し、約400℃に3時間保持した。
続いて、反応器内部温度を270°Cに保ちつつ、メチ
ルアルコール:4.29g/hr及び)IF : 8.
04 g /hrを気化器で蒸発させながら、気相で反
応器に供給した。
系が十分安定した後1反応器出口ガスをサンプリング分
析した。すなわち、反応器出口ガスを全量アルカリ水溶
液中に通じ、ここで未反応のフッ化水素の全量と、有機
物の一部を捕集し、捕集したイIa物をカスクロマトグ
ラフィーにより分析した。又、アルカリで捕集されなか
った残りのガスは、カス却を流量計により測定するとと
もに、その組成をガスクロマトグラフィーにより分析し
た。
以]二の方υ;により、反応器出口ガスの組成として、
次の値を得た。
フロン41 3.09g/hr シメナルエーテル 0.89g/hr メチルアルコール 0.13g/hr この結果は、供給したメチルアルコールに対し、フロン
41か68%生成し、反応したメチルアルコールに対す
るフロン41の選択率はほぼ70%であることを示して
いる。
−1−記実施例1〜5により明らかなように1本発明に
係る力試によれば、フロン41を高収率で得ることがi
+丁能である。
詩語出願人 昭和電工株式会社 代、理 人 弁理士 菊地精−

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) メチルアルコールとフッ化水素とを、フッ化ア
    ルミニウム又はフッ化アルミニウムを担体と混合成型あ
    るいはフッ化アルミニウムを担体に相持させたことによ
    りなる触媒を用い、反応温度100〜500°Cの条件
    で気相反応させることを特徴とするフルオロメタンの製
    造方法。
  2. (2) フッ化アルミニウムがアルミニウム化合物をフ
    ッ素化処理してなるものである特許請求の範囲ttSI
    項記載のフルオロメタンの製造力0、。
  3. (3) Jj4体が活性炭である特許請求の範囲第1項
    記載のフルオロメタンの製造方法。
JP58223165A 1983-11-29 1983-11-29 フルオロメタンの製造方法 Granted JPS60115538A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9403147B2 (en) 2011-05-10 2016-08-02 Zoneflow Reactor Technologies, Llc. Reactor packing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9403147B2 (en) 2011-05-10 2016-08-02 Zoneflow Reactor Technologies, Llc. Reactor packing

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