JPS6016943A - 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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JPS6016943A
JPS6016943A JP58123685A JP12368583A JPS6016943A JP S6016943 A JPS6016943 A JP S6016943A JP 58123685 A JP58123685 A JP 58123685A JP 12368583 A JP12368583 A JP 12368583A JP S6016943 A JPS6016943 A JP S6016943A
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JP
Japan
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fluoride
chromium
aluminum
catalyst
carrier
Prior art date
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Pending
Application number
JP58123685A
Other languages
English (en)
Inventor
「たか」山 茂
Shigeru Takayama
Akira Takaichi
高市 侃
Hidetoshi Nakayama
秀俊 中山
Hiroaki Kawasaki
博明 川崎
Yoshifumi Kawamoto
川本 佳史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6016943A publication Critical patent/JPS6016943A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (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。
さらに詳しくは塩化メチルとフッ化水素の混合ガスをフ
ッ化クロムおよびフッ化アルミニウム又はフン化クロム
およびフッ化アルミニウムを粉末担体と混合成形成いは
フッ化クロムおよびフッ化アルミニウムを担体に担持さ
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、脂肪族ハロゲン化炭化水素をフッ化水素(HF)
によりフッ素化し、糧々のフルオロカーボン類(フロン
類)を製造する方法については。
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素は、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
塩化炭素、或いは一つ有するクロロホルムのフッ素化に
関するものであり、メタン系で水素を3つ有する塩化メ
チル(CH3C1)をフッ素化して、フルオロメタン(
CHaF、u下70ン41という)を製造する方法につ
いては、殆ど発表がない。
その主な理由は、ハロゲン化炭化水素をフッ素化する場
合1分子中の水素が多い程フッ素化の反応性が低くなり
分解又は副反応を起し易いことが知られているが、CH
a(?入のフッ素化においても、他の水素数の少ないハ
ロゲン化炭化水素のフッ素化に比して極めて困難であり
、フロン41が殆んど得られないか、若干得られたとし
ても分解反応等の副反応による副生物が多く、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の工業的製造方法
の確立が期待されている。
本発明者らは、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、クロム化合物およ
びアルミニウム化合物を主体とした触媒を用いてCH3
ClとHFとを気相反応させることによってフロン41
が高収率でかつ副生物の生成がなく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、塩化メチルとフッ化水素とを、フッ化クロムおよ
びフッ化アルミニウム、又はフン化クロムおよびフッ化
アルミニウムを粉末担体と混合成型、或いはフッ化クロ
ムおよびフッ化アルミニウムを担体に担持させたことよ
りなる触媒を用い、反応温度100〜400℃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
方法にある。
以下本発明を更に詳しく説明する。
本発明ではフッ化クロムおよびフッ化アルミニウムをそ
のまま又は活性炭等の多孔質担体粉末と混合成型、或い
は多孔質担体に担持させて触媒として使用する。
またフッ化物以外のクロム化合物およびアルミニウム化
合物をフッ素化処理して用いることが出来る。
上記クロム化合物およびアルミニウム化合物については
、特に制限がない。クロム化合物としては、例えば酸化
クロム、水酸化クロム、塩化クロム、硝酸クロム等で無
水或いは結晶水を有する化合物又はクロム酸アンモニウ
ム等のクロム酸塩類を用いることが出来る。またアルミ
ニウム化合物としては、例えば活性アルミナ等の酸化物
、塩化物、水酸化物、硝酸塩等で、無水或いは結晶水を
有する化合物を用いることが出来る。
上記クロム化合物およびアルミニウム化合物は、それぞ
れ1種類又はそれぞれ2種以上の混合物でもよく、また
クロム化合物およびアルミニウム化金物をそのまま又は
担体粉末と混合成型或いは担体に担持させた後、適当な
方法でフッ素化処理した後反応に用いることが望ましい
この場合、クロム化合物およびアルミニウム化合物の成
型物又は担体粉末と混合した成型物或いは担体に担持さ
せたものをそのまま原料CH3Cl、HFの混合ガスと
接触させ、フロン41の生成反応を1部ともないながら
、フッ素化処理を行なわせてもよいが、反応条件とフッ
素化処理の条件が必ずしも一致しないので、前もってフ
ッ素化する方法が好ましい。また、フッ素化処理にはフ
ロン類又はHF、或いはこれらを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る触媒の化学的な組成につ
いては定かでないが、フッ素化処理においてフッ素の消
費が見られることから、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。
本発明において使用する触媒中のアルミニウム化合物と
クロム化合物の混合割合は、金属クロム(以下クロムと
いう)換算1重量部に対し金属アルミニウム(以下アル
ミニウムという)換算01〜50重量部の範囲がよく、
特に03〜20重量部の範囲が望ましい。アルミニウム
の割合が01〜50重量部の範囲外となると副反応生成
物が増加する。
また本発明における反応温度は、原料HFとCHaCl
の比率、触媒との接触時間等の条件により異るが、低く
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CH3Clのロスが増加する。そ
のため反応温度範囲としては、100〜400℃が良く
、特に150〜350℃が好ましい。
また、原料HF、CH3Clの比率は、あまりHFが少
ないとフロン41が生成しない。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
率以上となるとそれ以上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H
Fは廃棄又は回収処理をする必要があるので、あまりH
Fの比率を大きくすることは、処理の頻雑さと、経済的
不利を招く。したがってHF/CH3Clのモル比は1
〜30、特に2〜20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、装置の簡単なことから固定床方式が好ましい
以上述べたように本発明VC係るフロン41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な
方法である。
次に実施例を示し本発明をさらに詳しく説明する。
実施例1 市販のAlF3: 125 fとCr F3 ・3H2
0: 64fとを混合して611IIIφX 6 tm
Hのペレットに成型し、N2気流中300 ℃で十分乾
燥し、クロム1重量部に対し、アルミニウム約2重量部
のベレット状混合触媒を得た。
この触媒100m/!を内径20隠、長さ1m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2
50℃に保ちつつ+ CH3C1: 0.615r/h
r、HF : 2.44 f/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
、3時間に亘り反応器出口ガス中の未反応フッ化水素と
生成したHCIをアルカリにより捕集し、酸分を除去し
た残りの有機物を冷却した溶媒中に通じ、溶媒に吸収さ
せて回収した。
この溶媒中に回収したフロン41及び未反応のCH3C
lをガスクロマトグラフィーにより分析した結果、次の
値を得た。
フロン41 : 0.273f、 CH3Cl : 1
.44fその他の副生物は、殆ど見受けられなかった。
以上の結果は、供給したCH3Clに対し、フロン41
が22%生成し、反応したCH3Clに対するフロン4
1の選択率は、はぼ100%であることを示している。
実施例2 三酸化第ニクロム1重量部に対し三酸化アルミニウム4
重量部の割合よりなる4mmφX4wHに成型したクロ
ミナ、アルミナペレッ)100−を。
内径20m、長さ1mのハステロイC製反応器に充填し
た。
次いで、N2ガスを30−/―の流速で流しつつ、ヒー
ターにより反応器内部温度を徐々に上げ。
350℃に2時間保持して乾燥した後、そのままの温度
でHFを加え、徐々にN2ガスを停止し、HFの消費が
認められなくなった後HFを停止し、N2気流中で降温
し、クロム1重量部に対し、アルミニウム約3.1重量
部を含むクロミナ、アルミナをフッ素化処理した触媒を
得た。
次いで反応器内部温度を250℃に保ちながら、CH3
Cl : 0.615 f/hr%HF : 2.44
 t/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、3時間に亘り反応器出
口ガス中の酸分をアルカリにより捕集し、酸分を除去し
た残りの有機物を、更に冷却した溶媒によυ吸収、回収
した。
この溶媒中に回収したフロン41、及び未反応のCH3
Clをガスクロマトグラフィーにより分析した結果、次
の値を得た。
フロン41 :0.34Of、CH3Cl:1.34f
その他の副生物は殆ど認められなかった。
以上の結果は、供給したCH3Clに対し、フロン41
が27%生成し、反応したCH3Clに対するフロン4
1の選択率が、はぼ100%であることを示している。
実施例3 CrC13’6H20:26rおよびA I C13−
6H20:45fを水に溶解した水溶液に、300℃N
2気流中で2時間乾燥した4胃φX 4 mmHのペレ
ット状活性炭100tを入れて混合した後、エバポレー
ターで減圧乾燥し、活性炭1重量部に対し、クロムとし
て約0.05重its、アルミニウムとして約0.05
重を部を担持させた。
(11) このクロムおよびアルミニウムを担持した活性炭100
1ntを内径20m、長さ1mのハステロイC製反応器
に充填した。
次いで、N2ガスt−30m//−の流速で流しつつ、
ヒーターにより反応器内部温度を徐々に上げ、200℃
で乾燥し、これにHFガスを加え、徐々にN2ガスを停
止し、内部温度を350℃まで加熱し、HFの消費が見
られなくなった後、HFの供給を停止し、フッ素化処理
した触媒を得た。
続いて5反応器内部温度を225℃に保ちながら、CH
2Ol : 1.13 f / hr およびHF:4
.02f/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、3時間に亘り反
応器出口ガス中の酸分をアルカリにより捕集し、酸分を
除去した残りの有機物をさらに冷却した溶媒によシ吸収
、回収した。
この溶媒中に回収した70ン41及び未反応のCH3C
lをガスタロマドグラフィーにより分析した結果、次の
値を得た。
フロン41:0.53f、CH3Cl:2.6Or(1
2) その他の副生物は、殆ど認められなかった。
以上の結果は、供給したCH3Clに対し、フロン41
が23%生成し、反応したCH3Clに対するフロン4
1の選択率は、はぼ100%であることを示している。
実施例4 市販のAlF3:5(lとCrF3 e 3H20: 
201とを粉末活性炭:100Fと十分混合し、6胃φ
X6m+Hのペレット状に成型し、N2気流中、300
℃で十分乾燥し、活性炭1重量部に対し、クロム:0.
06重量部、アルミニウム: 0.16重量部のベレッ
ト状混合触媒を得た。
この触媒を用いて、CHaCl : 0.676 f/
hr、HF : 2.41 f/hrを導入した外は、
実施例1と全く同じ操作によってフロン41を合成して
次の値を得た。
70ン41 :2.B3f、CH3Cl:5.56fそ
の他の副生物は殆ど認められなかった。
以上の結果は、供給したCH3Clに対しフロン41が
23%生成し、反応したCH3Clに対するフロン41
の選択率はほぼ100Xであることを示している。
実施例5 実施例2と同一のアルミナ・クロミナベレット100m
1を、内径20簡φ、長さ1?FIのハステロイC製反
応器に充填した。
次いで、N2ガスを30−/―の流速で流しつつ、ヒー
ターにより反応器内部温度を徐々に上げ、350℃に2
時間保持して乾燥した。
続いて、反応器内部温度を250℃まで下げ、窒素ガス
を停止した後、直ちに、CH3Cl:0、615 t 
/hr及びHF : 2.44 f/hrを気化器で蒸
発させながら反応器に供給し友。
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、CH
3Fはほとんど生成していなかった。
反応器内部温度が、再び、はぼ250℃で安定した後、
触媒を一担抜き出し、X線回析等で分析した結果、触媒
中にフッ素化物の存在が認められ、クロミナ・アルミナ
の、少なくとも一部は、フッ化物に成ったものと思われ
た。
この触媒を再度、反応器に充填し、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。CH3
F’:0.25]I CH3Cl:1.4’1又、その
他の副生物は殆ど認められなかった。
以上の結果は、供給したCH3Clに対し、フロン41
が20%生成し、反応し7’cCH3C1に対するフロ
ン41の選択率は、はぼ100%であることを示してい
る。
以上述べたように本発明の方法は、副反応が殆どなく、
CH3Clが容易に回収されるので、CH3Clに対し
てフロン41を高収率で得ることが出来る。さらにCH
3Clおよびl(Fの非点がフロン41およびHCIの
非点より大幅に高く、簡単な蒸留により、HFの大部分
の回収も可能である。
(15)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)塩化メチルとフッ化水素とを、フッ化クロムおよ
    びフン化アルミニウム、又はフッ化クロムおよびフッ化
    アルミニウムを粉末担体と混合成製。 或いはフッ化クロムおよびフッ化アルミニウムを担体に
    担持させたことよりなる触媒を用い、反応温度100〜
    400℃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)フッ化クロムおよびフッ化アルミニウムが三フッ
    化物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。
  3. (3) フッ化クロムおよびフッ化アルミニウムがクロ
    ム化合物および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第1項記載のフルオロメ
    タンの製造方法。
  4. (4)担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。
JP58123685A 1983-07-07 1983-07-07 フルオロメタンの製造方法 Pending JPS6016943A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4798818A (en) * 1987-11-27 1989-01-17 Dow Corning Corporation Catalyst composition and process for its preparation
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