KR0184381B1 - Process for producing 1-chloro-1,1-difluoro ethane and 1,1,1-trifluoroethane - Google Patents

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Abstract

본 발명은 1,1,1-트리클로로에탄 또는 1,1,-디클로로에칠렌과, 무수 불화수소산을 1 : 10 이상의 몰비로 15~50bar의 반응 압력, 110-180℃의 반응 온도에서 연속적으로 액상반응시키는 것으로 이루어지는 1-클로로-1,1-디플루오로에탄과 1,1,1-트리플루오로에탄을 동시에 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a continuous liquid phase of 1,1,1-trichloroethane or 1,1, -dichloroethylene and anhydrous hydrofluoric acid at a reaction pressure of 15 to 50 bar and a reaction temperature of 110 to 180 ° C. in a molar ratio of 1: 10 or more. A method of simultaneously producing 1-chloro-1,1-difluoroethane and 1,1,1-trifluoroethane comprising reacting.

Description

1-클로로-1,1-디플루오로에탄과 1,1,1-트리플루오로에탄의 연속적 제조방법Continuous preparation of 1-chloro-1,1-difluoroethane and 1,1,1-trifluoroethane

제1도의 본 발명에 따른 1-클로로-1,1-디플루오로에탄과 1,1,1-트리플루오로에탄의 연속적 제조방법을 도시한 공정 순서도.1 is a process flowchart showing a process for continuously preparing 1-chloro-1,1-difluoroethane and 1,1,1-trifluoroethane according to the present invention of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 반응기 6 : 환류탑1 reactor 6 reflux tower

10, 12 : 응축기 11 : HCI 증류탑10, 12: condenser 11: HCI distillation column

13 : 재배기13: grower

본 발명은 1,1,1-트리클로로에탄 또는 1,1,-디클로로에칠렌을 액상에서 무수 불화수소산과 반응시키는 것으로 이루어지는 1-클로로-1,1-디플루오로에탄과 1,1,1-트리플루오로에탄을 연속적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to 1,1,1-dichloroethane and 1,1,1-dichloroethane, consisting of reacting 1,1,1-trichloroethane or 1,1, -dichloroethylene with anhydrous hydrofluoric acid in a liquid phase. A method for continuously producing trifluoroethane.

1-클로로-1,1-디플루오로에탄(이하 HCFC-142b라 부름)은 1,1-디플루오로에틸렌의 제조원료, 에어로졸 분사제 등으로 사용되고, 1,1,1-트리플루오로에탄(이하 HFC-143a라 부름)은 오존층 파괴에 미치는 영향이 없어 디플루오로메탄, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 등과 혼합하여 새로운 대체냉매로 유망한 물질의 하나로 알려져 있다.1-chloro-1,1-difluoroethane (hereinafter referred to as HCFC-142b) is used as a raw material for the production of 1,1-difluoroethylene, an aerosol propellant, etc., and 1,1,1-trifluoroethane HFC-143a (hereinafter referred to as HFC-143a) is known as one of the promising new alternative refrigerants by mixing with difluoromethane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane because it has no effect on ozone layer destruction.

HCFC-142b와 HFC-143a는 주로 1,1,1-트리클로로에탄(또는 1,1-디클로로에틸렌)와 무수 불화수소산(이하 AHF라 부름)의 반응에 의해 제조되는 공지의 화합물이며 그 합성은 다음에 나타낸 바와 같이 여러 단계의 반응으로 진행된다는 것이 알려져 있다.HCFC-142b and HFC-143a are known compounds prepared mainly by the reaction of 1,1,1-trichloroethane (or 1,1-dichloroethylene) with hydrofluoric anhydride (hereinafter referred to as AHF). It is known that the reaction proceeds in several stages as shown below.

그런데 불소화 반응에 의해 HCFC-142b 또는 HFC-143a를 제조하는 반응에서는 얻고자 하는 목적 산물 외에, 비닐리덴클로라이드, 1,1-클로로플루오로에칠렌 등의 불포화 유기물이 중합하는 부반응도 일어나 부산물로 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, 올리고머, 타르 등이 생성되기도 한다.However, in the reaction for producing HCFC-142b or HFC-143a by the fluorination reaction, side reactions in which unsaturated organic substances such as vinylidene chloride and 1,1-chlorofluoroethylene are polymerized occur as well as the desired product. 1,1,3,3-pentafluorobutane, oligomers, tars, etc. may be produced.

HCFC-142b 또는 HFC-143a를 제조할 수 있는 다수의 방법들이 당업계에 공지되어 있다.Numerous methods are known in the art that can produce HCFC-142b or HFC-143a.

예를 들면, 일본특허공고공보 소59-46211호에는 HCC-140a와 AHF을 불활성 용매와 오염화안티모니 촉매 존재 하에서 반응시켜 HCFC-142b와 HFC-143a를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에 따라 HCFC-142b와 HFC-143a를 제조하려면 사용 가능한 불활성 용매의 조건이 매우 엄격하여 반응온도와 압력도 적정 조건 이하에서만 가능할 뿐 아니라 촉매의 열화, 생성된 타르와 고비점 촉매와의 분리 등 여러 가지 문제점을 야기할 수 있다. 더욱이 반응이 매우 낮은 압력 하에서 진행되므로 반응 생성물로부터 증류에 의해 경제적으로 염화수소산을 정제할 수 없는 결점을 갖고 있다.For example, Japanese Patent Publication No. 59-46211 describes a method for producing HCFC-142b and HFC-143a by reacting HCC-140a and AHF in the presence of an inert solvent and an anticontaminated catalyst. According to this method, the preparation of HCFC-142b and HFC-143a is very strict under the conditions of the inert solvent which can be used, so that the reaction temperature and pressure are only possible under the appropriate conditions, and catalyst deterioration, separation of the formed tar and high boiling point catalyst This can cause various problems. Furthermore, there is a drawback that the hydrochloric acid cannot be purified economically by distillation from the reaction product since the reaction proceeds under very low pressure.

일본특허공고공보 소50-5681호에는 1,1,1-트리클로로에탄(이하, HCC-140a라 부름) 1몰에 대하여 AHF 4몰 이상의 비율로 존재하고 70~140℃의 온도 하에서 촉매없이 HCFC-141b와 HCFC-142b를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에 따르면 HCFC-142b는 희분식 반응기에서 높은 선택도로 얻을 수 있지만 HFC-143a는 거의 얻을 수 없다. 또한 비교적 높은 온도(약 150℃)에서는 타르 생성이 증대될 수 있다고 서술하고 있다.In Japanese Patent Publication No. 50-5681, 1 mole of 1,1,1-trichloroethane (hereinafter referred to as HCC-140a) is present at a ratio of 4 moles or more of AHF and HCFC without catalyst under a temperature of 70 to 140 ° C. Methods for preparing -141b and HCFC-142b are described. According to this method, HCFC-142b can be obtained with high selectivity in a lean reactor, while HFC-143a is hardly obtained. It also states that tar production can be increased at relatively high temperatures (about 150 ° C).

일본특허공고공보 소64-3854호에는 1,1-디클로로에칠렌(이하 VDC라 부름)와 AHF을 사염화주석 촉매 존재하에서 반응시켜 HCFC-142b를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에 따르면 반응기 내 유기화합물을 적어도 40몰% 함유하고 있는 상태에서 조업하여 96몰% 이상의 선택율로 HCFC-142b가 수득된다. 그러나 부반응로 생성되는 올리고머와 타르를 촉매로부터 분리하여 제거하기 어려운 점이 있고 또한 촉매의 열화, 비말반동 등의 문제를 원천적으로 해결할 수는 없다.Japanese Patent Publication No. 64-3854 describes a method for producing HCFC-142b by reacting 1,1-dichloroethylene (hereinafter referred to as VDC) and AHF in the presence of a tin tetrachloride catalyst. According to this method, HCFC-142b is obtained at a selectivity of 96 mol% or more by operating in a state containing at least 40 mol% of organic compounds in the reactor. However, it is difficult to separate and remove oligomers and tars generated from side reactions from catalysts, and also problems such as catalyst deterioration and splash reaction cannot be solved at the source.

일본특허공개공보 평2-152935호, 미국특허 5,434,320호 등에도 HCC-140a와 AHF을 무촉매로 반응시켜 HCFC-141b와 HCFC-142b를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 이들 문헌에서는 HCFC-142b와 HFC-143a를 동시에 제조할 수 있는 방법에 대해서는 언급되어 있지 않다.Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 2-152935, U.S. Patent No. 5,434,320 and the like also describe a method for producing HCFC-141b and HCFC-142b by reacting HCC-140a with AHF without a catalyst. However, these documents do not mention how to prepare HCFC-142b and HFC-143a at the same time.

본 발명의 목적은 HCC-140a(또는 VDC)와 AHF를 액상에서 반응시키는 것으로 이루어지는, HCFC-142b와 HFC-143a를 동시에 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for simultaneously producing HCFC-142b and HFC-143a, which consists of reacting HCC-140a (or VDC) and AHF in a liquid phase.

또한 본 발명의 목적은 HCC-140a(또는 VDC)와 AHF을 액상에서 반응시킬 때 HCFC-142b와 HFC-143a의 제조비율을 수요에 따라 임의로 조정할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a method of arbitrarily adjusting the production ratio of HCFC-142b and HFC-143a when HCC-140a (or VDC) and AHF are reacted in a liquid phase.

또한 본 발명의 목적은 HCC-140a(또는 VDC)와 AHF을 무촉매 하에서 반응시켜 연속적으로 HCFC-142a와 HFC-143a를 제조함으로써, 촉매 사용시 발생할 수 있는 촉매의 열화, 촉매의 비말동반 및 장치의 부식 등의 문제가 원천적으로 발생하지 않도록 하여 조업을 보다 용이하게 하는 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to continuously produce HCFC-142a and HFC-143a by reacting HCC-140a (or VDC) with AHF under a catalyst, thereby deteriorating catalyst, entrainment of catalyst, and entrainment of the device. It is to provide a method for easier operation by preventing problems such as corrosion from occurring at the source.

본 발명은 반응기 내에서 유기화합물(HCC-140a, VDC, HCFC-141b, HCFC-142b, HFC-143a 등)과 AHF을 1 : 10 이상의 몰비로 15~50bar의 압력 및 110~180℃의 온도에서 연속적으로 액상 반응시키는 것으로 이루어지는 HCFC-142b와 HFC-143a를 제조하는 방법을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.The present invention is the organic compound (HCC-140a, VDC, HCFC-141b, HCFC-142b, HFC-143a, etc.) and AHF in the reactor at a pressure of 15 ~ 50bar and a temperature of 110 ~ 180 ℃ at a molar ratio of 1:10 or more It is to provide a method for producing a method for producing HCFC-142b and HFC-143a, which are continuously subjected to liquid phase reaction.

본 발명에 따른 제조방법은 다음과 같은 공정에 의해 수행된다 :The production method according to the invention is carried out by the following process:

a) 반응기 내에서 HCC-140a(또는 VDC)와 AHF을 15~50bar의 압력 및 110~180℃의 온도에서 연속적으로 액상 반응시키는 공정.a) Process of continuously liquid phase reacting HCC-140a (or VDC) and AHF in a reactor at a pressure of 15-50 bar and a temperature of 110-180 ° C.

b) 반응생성물인 기체를 환류탑의 하부로 도입시키고 환류탑의 탑정으로부터 공급되는 환류된 AHF과 접촉 및 정류시켜, HCC-140a, HCFC-141b등의 고비점 화합물은 상기 반응기로 다시 도입시키고 염화수소산, HCFC-142b, HFC-143a, AHF 등의 저휘발성 물질은 응축기로 보내는 공정.b) introducing a reaction product gas into the bottom of the reflux column and contacting and rectifying with refluxed AHF supplied from the top of the reflux column, the high-boiling compounds such as HCC-140a, HCFC-141b is introduced back into the reactor and hydrogen chloride Low volatility materials such as acid, HCFC-142b, HFC-143a, AHF are sent to condenser.

c) 응축기를 통과한 액체-기체혼합물을 기-액분기에 도입시켜 기체층은 분리기의 정부를 통하여 배기시키고, 액체층은 분리기의 저부를 통하여 상기 환류탑의 탑정으로 환류시키는 공정, 그리고c) introducing a liquid-gas mixture through the condenser into the gas-liquid branch to evacuate the gas layer through the separator, and return the liquid layer to the top of the reflux column through the bottom of the separator; and

d) 층분리기에서 배출된 기체층을 통상의 방법에 의해 분리 정제하여 1-클로로-1,1-디플루오로에탄과 1,1,1-트리플루오로에탄을 얻는 공정.d) A step of separating and purifying the gas layer discharged from the layer separator by a conventional method to obtain 1-chloro-1,1-difluoroethane and 1,1,1-trifluoroethane.

이하 본 발명의 방법을 제1도를 참고로 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

제1도에서, 반응 원료인 AHF이 관(2)을 통하여 반응기(1)에서 도입된다. 반응기(1)에 도입된 반응액은 외부에 부착된 가열기(16)에 의해 끓는점까지 가열된다. 그 다음, 일정 유량의 HCC-140a(또는 VDC)와 AHF이 각각 관(2)와 관(3)을 통하여 반응기(1)로 주입되면서 반응이 개시된다. 반응 결과 생성된 HCFC-141b, HCFC-142b, HFC-143a, 염화수소산, 미반응 HCC-140a(또는 VDC)와 AHF 및 미량의 불순물은 기화되어 관(4)을 통해 환류탑(6)의 하부로 도입된다. 환류탑(6)으로 도입된 기체는 환류탑의 상부로 환류되는 액체와 정류되어 HCC-140a, HCFC-141b 등의 고비점 물질은 반응기(1)로 재순환되고 염화수소산, HCFC-142b, HFC-143a, AHF 등 휘발성이 큰 물질들은 관(8)을 통하여 환류탑(6)으로 재순환시키고, 비응축 기체는 관(9)를 통해 염화수소 증류탑으로 도입된다. 이 증류탑에서 염화수소는 기체 상태로 탑정에서 배출되어 응축기(12)에서 응축된 후 관(14)를 통하여 배출되며, 이 배출되는 염화수소산은 통상의 흡수탑을 사용하여 염화수소 수용액으로 된다. 관(15)을 통해 탑저에서 배출되는, 염화수소산이 제거된 반응생성물은 통상의 분리, 정제, 세척, 건조 등의 공정을 거쳐 최종 생성물인 HCFC-142b와 HFC-143a를 얻는다.In FIG. 1, the reaction raw material AHF is introduced in the reactor 1 through the tube 2. The reaction liquid introduced into the reactor 1 is heated to the boiling point by a heater 16 attached to the outside. The reaction is then initiated with constant flow rates of HCC-140a (or VDC) and AHF injected into reactor 1 through tube 2 and tube 3, respectively. The resulting HCFC-141b, HCFC-142b, HFC-143a, hydrochloric acid, unreacted HCC-140a (or VDC) and AHF and trace impurities are vaporized to lower the reflux column 6 through the tube 4. Is introduced. The gas introduced into the reflux tower 6 is rectified with the liquid refluxed to the top of the reflux tower, and the high boiling point materials such as HCC-140a and HCFC-141b are recycled to the reactor 1 and hydrochloric acid, HCFC-142b, HFC- Volatile substances such as 143a and AHF are recycled to the reflux tower 6 through the tube 8 and non-condensable gas is introduced into the hydrogen chloride distillation column through the tube 9. In this distillation column, the hydrogen chloride is discharged from the top of the column in a gaseous state, condensed in the condenser 12, and then discharged through the tube (14), and the hydrochloric acid discharged is converted into an aqueous hydrogen chloride solution using a conventional absorption tower. The hydrochloric acid-removed reaction product discharged from the column bottom through the tube (15) is subjected to the usual separation, purification, washing and drying processes to obtain the final products, HCFC-142b and HFC-143a.

상기 반응기(1)에서의 반응에서, 유기혼합물에 비해 AHF의 몰비를 과잉인 상태로 유지시킨다. 바람직하게는 반응기 내에 존재하는 유기혼합물 1몰에 대해 AHF을 10몰 이상 유지시키며, 더 바람직하게는 유기혼합물 1몰에 대해 20몰~500몰로 반응시킨다. 이와 같이 반응기 내의 유기혼합물에 비해 AHF을 과잉으로 반응시킬 경우, 반응계는 균일상을 형성하거나 층분리가 일어나더라도 유기물 층의 비율이 적기 때문에 반응속도가 빠를 뿐만 아니라 부산물인 올리고머와 타르의 생성량이 매우 적어지게 된다. 또한 과량으로 첨가된 AHF는 응축되어 환류기(6)으로 다시 환류되어 반응에 사용된다.In the reaction in the reactor (1), the molar ratio of AHF relative to the organic mixture is kept in excess. Preferably, the AHF is maintained at 10 moles or more with respect to 1 mole of the organic mixture present in the reactor, and more preferably 20 mole to 500 moles with respect to 1 mole of the organic mixture. As such, when AHF is excessively reacted compared to the organic mixture in the reactor, the reaction system has a small proportion of the organic layer even when forming a homogeneous phase or separation of the layer, so that the reaction rate is not only fast but also a large amount of by-product oligomer and tar is generated. Will be less. AHF added in excess is also condensed and refluxed back to reflux 6 for use in the reaction.

반응온도는 110~180℃, 바람직하게는 120~160℃인 것이 좋다. 이 온도보다 낮아질 경우에는 HCFC-12b 생성속도가 느려 경제성이 떨어진다. 반대로, 이 온도보다 반응 온도가 높아질 경우에는 고온 고압의 조건이 되므로 장치의 부식, 장치비의 증가 등으로 인하여 경제성이 떨어지게 된다. 이 바람직한 반응온도는 반응기의 압력에서 AHF의 비점보다 낮게 결정된다.The reaction temperature is 110 to 180 ° C, preferably 120 to 160 ° C. If it is lower than this temperature, HCFC-12b production rate is slow and economic efficiency is low. On the contrary, when the reaction temperature is higher than this temperature, it becomes a condition of high temperature and high pressure, and thus the economical efficiency is lowered due to the corrosion of the apparatus and the increase in the apparatus cost. This preferred reaction temperature is determined below the boiling point of AHF at the pressure of the reactor.

반응압력은 15~50bar, 바람직하게는 20~40bar인 것이 좋다. 이 압력 하에서 반응시킬 경우, 생성된 염화수소산을 증류에 의해 VDC, HCC-140a, HCFC-141b, HCFC-142b, HCFC-143a 및 AHF 등의 물질로부터 저압에서 보다 경제적으로 제거할 수 있다.The reaction pressure is 15 to 50 bar, preferably 20 to 40 bar. When reacted under this pressure, the produced hydrochloric acid can be removed more economically at low pressure from substances such as VDC, HCC-140a, HCFC-141b, HCFC-142b, HCFC-143a and AHF by distillation.

본 발명의 잇점은 수요에 따라 반응온도, 반응압력, 반응시간 또는 출발물질의 비율 등을 조절함에 의해, 제조되는 HCFC-142b와 HFC-143a의 비율을 쉽게 조절할 수 있다는 점이다.The advantage of the present invention is that by adjusting the reaction temperature, reaction pressure, reaction time or the ratio of the starting material according to the demand, it is possible to easily adjust the ratio of HCFC-142b and HFC-143a produced.

본 발명의 또다른 잇점은 촉매를 반드시 필요하지는 않다는 점이다. 본 발명의 방법에서, 반응수율을 고려하여 종래에 탄화수소의 불소화 반응에 사용되는 촉매를 사용할 수 있으나, 촉매를 사용하지 않은 상태에서도 만족할 수 있는 생산성을 얻을 수 있다. 따라서 무촉매 반응의 경우, 촉매 반응시 일어날 수 있는 촉매의 성능 저하 및 장치의 부식속도 증가로부터 초래되는 문제가 발생되지 않는다. 촉매반응에서는 반응기에서의 불화수소화 반응 결과 타르가 상당량 생성되므로 타르를 제거하여야 한다. 타르를 제거하기 위해서는 별도의 촉매 회수장치가 필요하고, 또한 촉매 손실이 생기며 이로 인하여 중금속 등의 공해물질을 처리해야 하는 문제점이 있다. 그러나, 촉매를 사용하지 않는 반응에서는 이러한 장치가 필요치 않아 안정적인 조업을 할 수 있다.Another advantage of the present invention is that a catalyst is not necessary. In the method of the present invention, it is possible to use a catalyst conventionally used for fluorination of hydrocarbons in consideration of the reaction yield, but it is possible to obtain a satisfactory productivity even in the absence of a catalyst. Thus, in the case of the non-catalytic reaction, there are no problems caused by the degradation of the catalyst and the increase in the corrosion rate of the device, which may occur during the catalytic reaction. In catalysis, tar is generated as a result of the hydrogen fluorination reaction in the reactor, so tar must be removed. In order to remove the tar, a separate catalyst recovery device is required, and there is also a problem in that catalyst loss occurs and therefore, pollutants such as heavy metals have to be treated. However, in the reaction without a catalyst, such a device is not necessary and stable operation can be achieved.

본 발명의 또다른 잇점은 반응을 연속적으로 수행한다는 점이다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 원료인 HCC-140a, 염화수소산 등의 반응 생성물 및 미반응 원료를 반응기 외부로 연속적으로 배출시킴에 의해, 높은 반응 전환율과 수율로 HCFC-142b, HFC-143a를 얻을 수 있다.Another advantage of the present invention is that the reaction is carried out continuously. More specifically, HCFC-142b and HFC-143a can be obtained with high reaction conversion and yield by continuously discharging the reaction products such as HCC-140a and hydrochloric acid and unreacted raw materials to the outside of the reactor. have.

본 발명의 또다른 잇점은 불소화 반응이 반응기뿐만 아니라 환류탑에서도 일부 진행되도록 하여 반응 전환율을 증가시킨다는 점이다. 더 구체적으로 설명하면, 반응기에서 배출되는 반응 생성물 및 미반응 혼합기체를 환류탑의 탑저로 주입시키고 이것을 환류탑의 탑정에서 환류되는 AHF과 접촉시켜 환류탑 내에서 정류뿐만 아니라 미반응 HCC-140a(또는 VDC), 중간체 HCFC-141b과, AHF의 반응이 일어나게 되므로 생성물의 수율을 높일 수 있다.Another advantage of the present invention is that the fluorination reaction proceeds in part in the reflux tower as well as in the reactor, thereby increasing the reaction conversion rate. More specifically, the reaction product and the unreacted mixed gas discharged from the reactor are injected into the bottom of the reflux tower and contacted with the AHF refluxed at the top of the reflux tower, thereby not only rectifying the unreacted HCC-140a ( Or VDC), the intermediate HCFC-141b and the reaction of AHF occurs, so that the yield of the product can be increased.

본 발명에서 사용되는 반응기의 재질은 AHF에 내식성이 있는 X탄소강, 스텐레스강, 니켈, 모넬, 하스텔로이 등의 금속이 사용될 수 있으며 이밖에도 불소수지가 피복된 반응기를 사용할 수도 있다.As the material of the reactor used in the present invention, metals such as X carbon steel, stainless steel, nickel, monel, Hastelloy, etc., which are corrosion resistant to AHF, may be used. In addition, a reactor coated with fluorine resin may be used.

본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같으나, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것으로 의도되지 않는다.The present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not intended to be limited by these Examples.

[실시예 1]Example 1

내용적이 3,500㎖이고 재질이 SUS316L인 반응기(1)에 먼저 AHF 2,500g을 넣고 26bar에서 비점까지 가열하였다. 이 때 응축기(10)에 냉각액을 흘려보내 환류탑(6)을 통과한 AHF를 모두 액화시켜 환류탑(6)의 상부로 환류시킨다. 이어서, 관(2)를 통해 HCC-140a를 197㎖/hr의 유량으로 주입하면서 불화반응시켰다. 응축기(10)에 주입되는 냉각액의 유량을 조절하여 반응기(1)의 내부온도를 138℃로 유지시켰다. 또한 반응이 진행되는 동안 반응기내의 액 높이는 AHF 주입량을 조절하여 약 2,500㎖로 유지시켰고 반응기 압력은 HCl 증류탑(11)의 압력과 같으며, 이 압력은 HCl 증류탑(11)이 응축기(12)로 주입되는 일정한 유량의 냉각액 온도를 사용하여 조절하였다. HCl 증류탑(11) 정부에서 관(14)를 통하여 배출되는 HCl 기체는 흡수조에서 100% 흡수되며 매 시간마다 정량함으로서 유기생성물의 수율을 추정하였다. 반응시간은 총 24시간이었다. 총 주입량은 HCC-140a 47.5mol, AHF 130.7mol이었고, HCl 총 유출량은 114.0mol이었다. 정상 조업 상태의 7.5 시간동안 반응기(1)의 내부온도는 138℃, HCC-140a 주입량은 14.6mol, HCl 유출량은 35.5mol이었다. 유기물을 가스 크로마토그래피로 분석 결과, 미반응 HCC-140a와 HCFC-141b 유출량이 소량이기 때문에 유기생성물이 HCFC-142b와 HFC-143a만 존재한다고 가정할 수 있으며, 주입된 HCC-140a와 유출된 HCl 양의 물질수지로부터, HCFC-142b 56mol%, HFC-143a 44mol%이다.Into the reactor 1 having an internal volume of 3,500 ml and a material of SUS316L, 2,500 g of AHF was first added and heated to a boiling point at 26 bar. At this time, the cooling liquid flows to the condenser 10 to liquefy all the AHF passing through the reflux tower 6 to reflux to the top of the reflux tower (6). Subsequently, fluorination reaction was carried out while injecting HCC-140a at a flow rate of 197 ml / hr through the tube (2). The internal temperature of the reactor 1 was maintained at 138 ° C. by adjusting the flow rate of the coolant injected into the condenser 10. In addition, during the reaction, the liquid height in the reactor was maintained at about 2,500 ml by adjusting the AHF injection amount, and the reactor pressure was equal to the pressure of the HCl distillation column 11, which was injected by the HCl distillation column 11 into the condenser 12. It was adjusted using a constant flow rate of coolant temperature. The HCl gas discharged through the tube 14 in the HCl distillation column 11 is absorbed 100% in the absorption tank and quantified every hour to estimate the yield of the organic product. The reaction time was 24 hours in total. The total injection amount was 47.5 mol of HCC-140a and 130.7 mol of AHF, and the total HCl flow was 114.0 mol. During 7.5 hours of normal operation, the reactor 1 had an internal temperature of 138 ° C., HCC-140a injection rate of 14.6 mol, and HCl flow rate of 35.5 mol. As a result of analyzing the organic matter by gas chromatography, it can be assumed that only HCFC-142b and HFC-143a exist because the unreacted HCC-140a and HCFC-141b effluent are small. From the positive mass balance, HCFC-142b 56 mol% and HFC-143a 44 mol%.

[실시예 2]Example 2

실시예 1의 반응기에서 HCC-140a 유량을 195 ㎖/hr로 하고, 반응기(1)의 내부온도를 일부 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 반응시간은 총 32시간이었고 총 주입량은 HCC-140a 62.8mol, HCl 총 유출량은 151.0mol이었다. 정상 조업상태의 6.0시간 동안 반응기(1)의 내부온도는 127℃, HCC-140a 주입량은 12.2mol, HCl 유출량은 28.4mol이었다. 미반응 HCC-140a와 HCFC-141b 유출량이 소량이기 때문에 유기생성물이 HCFC-142b와 HFC-143a만 존재한다고 가정했을 때 물질수조로부터 HCFC-142b 67mol%, HFC-143a 33mol%이다. 정상 조업상태의 22.0시간 동안 반응기(1)의 내부온도는 140℃, HCC-140a 주입량은 43.5mol, HCl 유출량은 101.2mol이었다. 물질수지로부터 HCFC-142b 67mol%, HFC-143a 33mol%이다.HCC-140a flow rate in the reactor of Example 1 was 195 mL / hr, and was carried out in the same manner as in Example 1 except that the internal temperature of the reactor (1) was partially changed. The reaction time was a total of 32 hours, the total injection amount was 62.8mol HCC-140a, the total HCl outflow was 151.0mol. During 6.0 hours of normal operation, the reactor 1 had an internal temperature of 127 ° C., HCC-140a injection rate of 12.2 mol, and HCl flow rate of 28.4 mol. Because of the small amounts of unreacted HCC-140a and HCFC-141b effluents, the organic product is 67 mol% HCFC-142b and 33 mol% HFC-143a from the water bath, assuming that only HCFC-142b and HFC-143a are present. During 22.0 hours of normal operation, the reactor 1 had an internal temperature of 140 ° C., HCC-140a injection rate of 43.5 mol, and HCl flow rate of 101.2 mol. It is 67 mol% of HCFC-142b and 33 mol% of HFC-143a from mass balance.

[실시예 3]Example 3

실시예 1의 반응기에서 HCC-140a 유량을 143㎖/hr, 반응기 압력을 27bar로 하고 반응기(1)의 내부온도를 일부 바꾸는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 반응시간은 총 26시간이었고 총 주입량은 HCC-140a 37.2mol, AHF 138.0mol, HCl 총 유출량은 97.4mol이었다. 정상 조업상태의 21.0시간 동안 반응기(1)의 내부온도는 140℃, HCC-140a 주입량은 30.2mol, HCl 유출량은 76.4mol이었다. 미반응 HCC-140a와 HCFC-141b 유출량이 매우 소량이기 때문에 유기생성물이 HCFC-142b와 HFC-143a만 존재한다고 가정했을 때 물질수지로부터 HCFC-142b 47mol%, HFC-143a 53mol%이다.In the reactor of Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1 except for changing the HCC-140a flow rate to 143ml / hr, the reactor pressure of 27bar and the internal temperature of the reactor (1). The reaction time was a total of 26 hours, the total injection amount was HCC-140a 37.2mol, AHF 138.0mol, HCl total 97.4mol. During 21.0 hours of normal operation, the reactor 1 had an internal temperature of 140 ° C., HCC-140a injection rate of 30.2 mol, and HCl flow rate of 76.4 mol. Since the unreacted HCC-140a and HCFC-141b effluents are very small, 47 mol% of HCFC-142b and 53 mol% of HFC-143a from the mass balance, assuming that only organic HCFC-142b and HFC-143a exist.

[실시예 4]Example 4

실시예 1의 반응기에서 HCC-140a 유량을 116㎖/hr, 반응기 압력을 21bar, 반응기(1)의 내부 온도를 일부 바꾸는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 반응시간은 총 28.3시간이었고 총 주입량은 HCC-140a 32.9mol, AHF 93.0mol, HCl 총 유출량은 83.5mol 였다. 정상 조업상태의 24.0시간 동안 반응기(1)의 내부온도는 130℃, HCC-140a 주입량은 27.3mol, AHF 주입량은 86.8mol, HCl 유출량은 65.4 mol 이었다. 미반응 HCC-140a와 HCFC-141b 유출량이 소량이기 때문에 유기생성물이 HCFC-142b와 HFC-143a 만 존재한다고 가정했을 때 물질수지로부터 HCFC-142b 61 mol%, HFC-143a 39mol%이고 AHF/HCl 몰비는 1.33이다.In the reactor of Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1 except for changing the HCC-140a flow rate to 116ml / hr, reactor pressure 21bar, the internal temperature of the reactor (1). The reaction time was 28.3 hours and the total injection amount was 32.9mol HCC-140a, 93.0mol AHF, and 83.5mol total HCl. During 24.0 hours of normal operation, the reactor 1 had an internal temperature of 130 ° C., HCC-140a injection rate of 27.3 mol, AHF injection rate of 86.8 mol, and HCl outflow of 65.4 mol. Due to the small amount of unreacted HCC-140a and HCFC-141b effluents, assuming that only organic HCFC-142b and HFC-143a exist, HCFC-142b is 61 mol%, HFC-143a is 39 mol% and AHF / HCl molar ratio Is 1.33.

[실시예 6]Example 6

실시예 1의 반응기에서 HCC-140a 유량을 124㎖/hr, 반응기(1)의 내부온도를 일부 바꾸는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 반응시간은 총 32.5 시간이었고 총 주입량은 HCC-140a, 40.4mol, AHF 85.1mol, HCl 총 유출량은 107.8mol 이었다. 정상 조업상태의 11.0 시간 동안 반응기(1)의 내부온도는 123℃, HCC-140a 주입량은 131.1mol, HCl 우출량은 33.9mol이었다. 미반응 HCC-140a 와 HCFC-141b 유출량이 소량이기 때문에 유기생성물이 HCFC-142b와 HFC-143a만 존재한다고 가정했을 때 물질수지로부터 HCFC-142b 42mol%, HFC-143a 58mol% 이다. 정상 조업 상태의 14.0 시간동안 반응온도는 133℃, HCC-140a 주입량은 17.1mol, HCl 유출량은 46.2mol 이었다. 물질수지로부터 HCFC-142b 30mol%, HFC-143a 70mol%이다.In the reactor of Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1 except that the HCC-140a flow rate was 124 ml / hr, and the internal temperature of the reactor 1 was partially changed. The reaction time was 32.5 hours, and the total injection amount was HCC-140a, 40.4mol, AHF 85.1mol, and HCl flow rate was 107.8mol. During 11.0 hours of normal operation, the internal temperature of the reactor 1 was 123 ° C, the HCC-140a injection amount was 131.1 mol, and the HCl discharge amount was 33.9 mol. Because of the small amounts of unreacted HCC-140a and HCFC-141b effluents, the organic product is 42 mol% HCFC-142b and 58 mol% HFC-143a from the mass balance, assuming that only HCFC-142b and HFC-143a are present. During 14.0 hours of normal operation, the reaction temperature was 133 ° C, HCC-140a injection amount was 17.1 mol, and HCl flow rate was 46.2 mol. It is 30 mol% of HCFC-142b and 70 mol% of HFC-143a from mass balance.

[실시예 7]Example 7

실시예 4, 실시예 5, 실시예 6의 반응으로 생성된 타르양을 정량하였다. 각 실시예에서 반응이 끝난 후 반응기(1)의 용액을 테프론병으로 옮겼다. 휘발성 물질을 증발시킨 후 측정한 타르의 양은 2.4g였다. 실시예 4, 실시예 5, 실시예 6의 실험에 사용된 HCC-140a는 총 100mol(13.4kg)이므로 HCC-140a 주입량에 대한 타르의 생성율은 0.02중량%였다.The amount of tar generated by the reaction of Example 4, Example 5, and Example 6 was quantified. In each example, after completion of the reaction, the solution in reactor 1 was transferred to Teflon bottle. The amount of tar measured after evaporating the volatiles was 2.4 g. Since the HCC-140a used in the experiments of Examples 4, 5 and 6 was 100 mol (13.4 kg) in total, the production rate of tar was 0.02 wt% based on the HCC-140a injection amount.

[실시예 8]Example 8

실시예 1의 반응기에서 유기원료를 HCC-140a 대신에 VDC를 사용하였고 유량을 100㎖/hr, 반응기(1)의 내부온도를 일부 바꾸는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 반응시간은 총 31 시간이였고 총 주입량은 VDC 38.8mol, AHF 122.0mol이었다. 정상 조업 상태의 20.0 시간 안 반응기(1)의 내부온도는 135℃, VCD 주입량은 25mol, HCl 유출량은 41mol이었다. 미반응 VDC, HCC-140a와 HCFC-141b 유출량이 소량이기 때문에 유기생성물이 HCFC-142b와 HFC-143a만 존재한다고 가정했을 때 물질수지로부터 HCFC-142b 35mol% HFC-143a 65mol% 이다.In the reactor of Example 1, the organic material was used in the same manner as in Example 1 except that VDC was used instead of HCC-140a, and the flow rate was 100 ml / hr, and the internal temperature of the reactor 1 was partially changed. The reaction time was 31 hours in total, and the total injection amount was 38.8 mol of VDC and 122.0 mol of AHF. In 20.0 hours of normal operation, the reactor 1 had an internal temperature of 135 ° C, a VCD injection rate of 25 mol, and an HCl flow rate of 41 mol. Because of the small amounts of unreacted VDC, HCC-140a and HCFC-141b effluents, assuming that only organic HCFC-142b and HFC-143a exist, HCFC-142b 35 mol% HFC-143a 65 mol%.

Claims (7)

1,1,1-트리클로로에탄 또는 1,1,-디클로로에틸렌과, 무수 불화수소산을 1 : 10 이상의 몰비로 15~50bar의 반응 압력, 110-180℃의 반응 온도에서 연속적으로 액상반응시키는 것으로 이루어지는 1-클로로-1,1-디플루오로에탄과 1,1,1-트리플루오로에탄을 동시에 제조하는 방법.Continuous liquid phase reaction of 1,1,1-trichloroethane or 1,1, -dichloroethylene with hydrofluoric anhydride at a reaction pressure of 15 to 50 bar and a reaction temperature of 110 to 180 ° C. in a molar ratio of 1: 10 or more. A method of simultaneously producing 1-chloro-1,1-difluoroethane and 1,1,1-trifluoroethane. 제1항에 있어서, 상기 반응 온도가 120~160℃인 방법.The method of claim 1, wherein the reaction temperature is 120 ~ 160 ℃. 제1항에 있어서, 상기 반응 압력이 20~40bar인 방법.The method of claim 1, wherein the reaction pressure is 20-40 bar. 제1항에 있어서, 상기 반응이 촉매 존재하지 않는 상태에서 수행되는 방법.The process of claim 1 wherein the reaction is carried out in the absence of a catalyst. (a) 1,1,1-트리클로로에탄 또는 1,1-디클로로에틸렌과, 무수 불화수소산을 각각 반응기에 도입시켜 15~50bar의 압력 및 110~180℃의 온도에서 연속적으로 액상 반응시키는 공정,(a) a step of introducing liquid 1,1,1-trichloroethane or 1,1-dichloroethylene and hydrofluoric anhydride into the reactor to continuously liquid-phase react at a pressure of 15 to 50 bar and a temperature of 110 to 180 ° C., (b) 반응 생성물인 기체를 환류탑의 하부로 도입시키고, 도입된 기체를 상기 환류탑의 탑정에서 추가되는 혼합용액과 접촉시킨 후 주된 성분이 HCC-140a와 HCFC-141b인 저휘발성 물질들은 상기 반응기로 재순환시키고, 유기생성물과 염화수소산을 포함하는 고휘발성 물질은 응축기로 도입시키는 공정;(b) introducing a reaction product gas into the bottom of the reflux column, and contacting the introduced gas with a mixed solution added at the top of the reflux column, the low volatile substances of the main components HCC-140a and HCFC-141b Recycling to the reactor and introducing a highly volatile material comprising organic product and hydrochloric acid into a condenser; (c) 상기 응축기에서 상기 고휘발성 물질은 염화수소산, HCFC-142b 및 HFC-143a가 주성분인 기체층과, 액체층으로 분리시킨 후, 상기 액체층은 상기 환류탑의 상부로 재순화시키고, 기체층을 분리 정제하여 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 및 1,1,1-트리플루오에탄을 얻는 공정으로 이루어지는, 1-클로로-1,1-디플루오로에탄과 1,1,1-트리플루오로에탄의 제조 방법.(c) in the condenser, the high volatile material is separated into a gas layer composed mainly of hydrochloric acid, HCFC-142b and HFC-143a, and a liquid layer, and then the liquid layer is recycled to the top of the reflux column, and the gas Separating and purifying the layers to obtain 1-chloro-1,1-difluoroethane and 1,1,1-trifluoroethane, wherein 1-chloro-1,1-difluoroethane and 1,1, Process for the preparation of 1-trifluoroethane. 제5항에 있어서, 상기 반응기 내에서 유기혼합물과 무수 불화수소산의 몰비가 1 : 20 ~ 1 : 500인 방법.A process according to claim 5, wherein the molar ratio of organic mixture and hydrofluoric anhydride in the reactor is from 1:20 to 1: 500. 제5항에 있어서, 상기 반응이 연속적으로 수행되는 제조방법.The process according to claim 5, wherein the reaction is carried out continuously.
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