KR20060132821A - 1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판 및1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판 중 1종 이상 및1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판의 제조 방법 - Google Patents

1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판 및1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판 중 1종 이상 및1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판 (HFC-236fa)과 1종 이상의 1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판 (HFC-236ea) 및 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판 (HFC-227ea)의 제조 방법이 개시된다. 이 방법은 (a) HF, Cl2, 및 1종 이상의 화학식 CX3CCl=CX2의 할로프로펜 (여기에서, 각각의 X는 독립적으로 F 또는 Cl이다)을 반응시켜서 CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2 모두를 포함하는 생성물을 제조하고; (b) (a)에서 제조된 CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2를 수소와 반응시켜서, CHF2CHFCF3 및 CF3CHFCF3로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물 및 CF3CH2CF3을 포함하는 생성물을 제조하고; (c) (b)에서 제조된 생성물로부터 CHF2CHFCF3 및 CF3CHFCF3로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물 및 CF3CH2CF3을 회수하는 것을 포함한다. (a)에서, CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2는 ZnCr2O4/결정질 알파-산화크로뮴 조성물, 플루오르화제로 처리된 ZnCr2O4/결정질 알파-산화크로뮴 조성물 , 할로겐화아연/알파-산화크로뮴 조성물 및(또는) 플루오르화제로 처리된 할로겐화아연/알파-산화크로뮴 조성물을 포함하는 클로로플루오르화 촉매 존재하에 제조된다.
1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판, 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판, 클로로플루오르화 촉매

Description

1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판 및 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판 중 1종 이상 및 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판의 제조 방법 {PROCESS FOR THE PREPARATION OF 1,1,1,3,3,3-HEXAFLUOROPROPANE AND AT LEAST ONE OF 1,1,1,2,3,3-HEXAFLUOROPROPANE AND 1,1,1,2,3,3,3-HEPTAFLUOROPROPANE}
본 발명은 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판 및 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판의 합성에 관한 것이다.
다수의 염소 포함 할로겐화탄소는 지구 오존 층에 대해 해로운 것으로 여겨지고 있다. 효과적인 대체물의 역할을 할 수 있으면서 보다 낮은 오존 고갈 가능성을 갖는 물질을 개발하기 위한 노력이 전 세계적으로 이루어지고 있다. 예를 들면, 히드로플루오로카본, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134a)이 냉각 장치의 디클로로디플루오로메탄 (CFC-12)에 대한 대체물로서 사용되고 있다. 염소를 적게 포함하거나 포함하지 않는 할로겐화 탄화수소를 제공하는 제조 방법이 요구되고 있다. 히드로플루오로카본 (즉, 탄소, 수소 및 불소만을 포함하는 화합물)의 제조는 용매, 블로잉제, 냉각제, 세정제, 에어로졸 추진제, 열 전달 매체, 유전체, 소화제 및 동력 사이클 작동 유체로서 사용되는 환경적으로 바람직한 제품 제공을 주요 관심사로 해왔다. 예를 들면, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판은 소화제 및 냉각제 로서 유용하고, 1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판은 냉각제로서 유용하며, 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판은 소화제 및 추진제로서 유용하다.
발명의 요약
본 발명은 1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판 (HFC-236ea) 및 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판 (HFC-227ea)로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물 및 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판 (HFC-236fa)의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 (a) HF, Cl2, 및 1종 이상의 화학식 CX3CCl=CX2의 할로프로펜 (여기에서, 각각의 X는 독립적으로 F 및 Cl로 구성된 군으로부터 선택된다)을 반응시켜서 CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2를 포함하는 생성물을 제조하며, 여기에서 상기 CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2는 (i) ZnCr2O4 및 결정질 알파-산화크로뮴을 포함하는 조성물, (ii) 할로겐화아연 및 알파-산화크로뮴을 포함하는 조성물 및 (iii) 플루오르화제 (예를 들면, 무수 불화수소)로 처리된 (i) 또는 (ii)의 조성물로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 조성물을 포함하는 클로로플루오르화 촉매 존재하에 제조되고; (b) (a)에서 제조된 CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2를 수소와, 임의로는 HF 존재하에, 반응시켜서, CHF2CHFCF3 및 CF3CHFCF3로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물 및 CF3CH2CF3을 포함하는 생성물을 제조하고; (c) (b)에서 제조된 생성물로부터 CHF2CHFCF3 및 CF3CHFCF3로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물 및 CF3CH2CF3을 회수하는 것을 포함한다.
본 발명은 CF3CH2CF3 (HFC-236fa) 및 CF3CHFCHF2 (HFC-236ea)의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 또한 HFC-236fa 및 CF3CHFCF3 (HFC-227ea)의 제조 방법도 제공한다.
본 발명 방법의 단계 (a)에 있어서, 1종 이상의 할로프로펜 화합물 CX3CCl=CX2 (여기에서, 각각의 X는 독립적으로 F 및 Cl로 구성된 군으로부터 선택된다)을 염소 (Cl2) 및 불화수소 (HF)와 반응시켜서 CF3CCl2CF3 (CFC-216aa) 및 CF3CClFCClF2 (CFC-216ba)를 포함하는 생성물 혼합물을 제조한다. 따라서, 본 발명은 용이하게 입수할 수 있는 출발 물질들로부터 CF3CCl2CF3 (CFC-216aa) 및 CF3CClFCClF2 (CFC-216ba)의 혼합물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 방법에 적절한 출발 물질들은 CF3CCl=CF2 (CFC-1215xc), E- 및 Z-, CF3CCl=CClF (CFC-1214xb), CF3CCl=CCl2 (CFC-1213xa), CClF2CCl=CCl2 (CFC-1212xa), CCl2FCCl=CCl2 (CFC-1211xa) 및 CCl3CCl=CCl2 (헥사클로로프로펜, HCP) 또는 그의 혼합물을 포함한다.
입수용이성을 기준으로 할 때, CF3CCl=CCl2 (CFC-1213xa) 및 CCl3CCl=CCl2 (헥사클로로프로펜, HCP)가 본 발명의 방법에 바람직한 출발 물질이다.
바람직하게는, HF 및 Cl2와 할로프로펜 CX3CCl=CX2의 반응은 증기 상으로 가열된 관형 반응기 중에서 수행된다. 여러 가지 반응기 형태가 가능한데, 예컨대 반응기의 수평 및 수직 배향 및 할로프로펜 출발 물질(들)을 HF 및 염소와 접촉시키는 여러 가지 방식을 포함한다. 바람직하게는 HF 및 염소는 실질적으로 무수이다.
단계 (a)의 한 실시태양에 있어서, 할로프로펜 출발 물질(들)을 클로로플루오르화 촉매들을 포함하는 반응기로 공급한다. 할로프로펜 출발 물질(들)을 먼저 증기화시키고 기체(들)로서 반응기로 공급한다.
단계 (a)의 또 다른 실시태양에 있어서, 할로프로펜 출발 물질(들)을 예비-반응기 중에서 HF와 접촉시킬 수 있다. 예비-반응기는 비어있을 수 있지만(즉, 비충전), 그러나 적절한 충전제, 예컨대 모넬(Monel)TM 또는 하스텔로이(Hastelloy)TM 니켈 합금 터닝(turning) 또는 울(wool), 또는 CX3CCl=CX2 및 HF 증기의 효과적인 혼합이 가능하도록 하는 HCl 및 HF에 대해 비활성인 기타 물질로 충전될 수 있다.
할로프로펜 출발 물질(들)의 액체 공급물이 예비-반응기로 공급된다면, 예비-반응기의 방향을 반응기 상부로 도입되는 CX3CCl=CX2 및 반응기 바닥으로 도입되는 예열된 HF 증기와 수직이 되도록 하는 것이 바람직하다.
예비-반응기에 대한 적절한 온도는 약 80 ℃ 내지 약 250 ℃, 바람직하게는 약 100 ℃ 내지 약 200 ℃의 범위이다. 이러한 조건들에서, 예를 들면 헥사클로로프로펜이 주로 CFC-1213xa를 포함하는 혼합물로 전환된다. 출발 물질 공급 속도는 반응기의 길이 및 직경, 온도, 예비-반응기 내부에서 원하는 플루오르화 정도에 따라서 결정된다. 주어진 온도에서 공급 속도가 느려지면 접촉 시간이 길어지고 출발 물질의 전환량이 증가하고 생성물의 플루오르화도가 상승되는 경향이 있을 것이다.
용어 "플루오르화도"는 불소 원자가 CX3CCl=CX2 출발 물질 중의 염소 치환기를 치환하는 정도를 의미한다. 예를 들면, CF3CCl=CClF는 CClF2CCl=CCl2에 비하여 더 높은 정도의 플루오르화도를 나타내고, CF3CCl2CF3는 CClF2CCl2CF3에 비하여 높은 플루오르화도를 나타낸다.
예비-반응기, 또는 그렇지 않으면 단계 (a)의 반응 구역으로 공급되는 HF 대 단계 (a)에 공급되는 할로프로펜 출발 물질의 몰비는 전형적으로는 대략 화학양론비 내지 약 50:1이다. 화학양론비는 할로프로펜 출발 물질(들)의 평균 플루오르화도에 의존하며 전형적으로는 C3Cl2F6의 형성을 기준으로 한다. 예를 들면, 할로프로펜이 HCP라면, HCP에 대한 HF의 화학양론비는 6:1이고, 할로프로펜이 CFC-1213xa라면 CFC-1213xa에 대한 HF의 화학양론비는 3:1이다. 바람직하게는 할로프로펜 출발물질에 대한 HF의 비율은 (C3Cl2F6 형성을 기준으로 한) 화학양론비의 대략 2 배 내지 약 30:1이다. 할로프로펜에 대한 HF의 비율이 더 높은 것이 특별하게 이롭지는 않지만; 비율이 낮아지면 C3Cl2F6의 수율이 낮아진다.
할로프로펜 출발 물질이 예비-반응기 중에서 HF와 접촉된다면, 예비-반응기로부터의 용출물을 단계 (a)의 반응 구역에서 염소와 접촉시킨다.
본 발명의 또 하나의 실시태양에 있어서, 할로프로펜 출발 물질(들)을 Cl2 및 HF와 예비-반응기 중에서 접촉시킬 수 있다. 예비-반응기는 비어있을 수 있지만 (즉, 비충전), 바람직하게는 적절한 충전제, 예컨대 모넬TM 또는 하스텔로이TM 니켈 합금 터닝 또는 울, 활성 탄소, 또는 CX3CCl=CX2, HF, 및 Cl2의 효과적인 혼합이 가능하도록 하는 HCl, HF 및 Cl2에 대해 비활성인 기타 물질로 충전된다.
포화 할로프로판을 형성하기 위한 Cl2의 올레핀 결합으로의 첨가와 할로프로프로판 및(또는) 할로프로펜 중 Cl 치환기 일부분의 F에 의한 치환에 의해, 예비-반응기 중에서 적어도 일부분의 할로프로펜 출발 물질(들)이 Cl2 및 HF와 반응하게 된다. 본 발명의 이러한 실시태양에 있어서의 예비-반응기에 대한 적절한 온도는 약 80 ℃ 내지 약 250 ℃, 바람직하게는 약 100 ℃ 내지 약 200 ℃의 범위에 속한다. 온도가 높아질수록 반응기로 도입되는 할로프로펜(들)의 포화 생성물로의 전환율 및 출발 물질의 할로겐화도가 높아진다. HF 존재하에, 더 높은 예비-반응기 온도에서 플루오르화도도 상승될 것이다.
용어 "할로겐화도"는 할로겐화탄소 중 수소 치환기가 할로겐에 의해 치환되는 정도 및 탄소-탄소 이중 결합이 할로겐으로 포화되는 정도를 의미한다. 예를 들면, CF3CCl2CClF2는 CF3CCl=CCl2에 비하여 높은 플루오르화도를 나타낸다. 또한, CF3CClFCF3는 CF3CHClCF3에 비하여 높은 플루오르화도를 나타낸다.
단계 (a)의 반응 구역으로 도입되는 할로프로펜 출발 물질(들)에 대한 예비반응기로 공급되는, 또는 단계 (a)의 반응 구역으로 도입되는 Cl2의 몰비는 전형적으로는 약 1:1 내지 약 10:1이다. 1:1 비율 미만으로 Cl2를 공급하는 것은 반응기 유출물 중에 비교적 다량의 불포화 물질 및 수소 포함 부산물이 존재하도록 할 것이다.
단계 (a)의 바람직한 실시태양에 있어서, 할로프로펜 출발 물질이, 바람직하게는 HF 존재하에 증가화되며, 예비-반응기 중에서 HF 및 Cl2와 접촉된 다음에 클로로플루오르화 촉매와 접촉하게 된다. 바람직한 양의 HF 및 Cl2가 예비-반응기로 공급된다면, 추가의 HF 및 Cl2가 이 반응 구역에서 필요하지 않다.
단계 (a)의 반응 구역(들)에서의 적절한 온도는 약 230 ℃ 내지 425 ℃, 바람직하게는 약 250 ℃ 내지 약 400 ℃의 범위이다. 이보다 온도가 높아지면, CX3CCl=CX2 출발 물질의 전환율이 더 커지지만, CF3CClFCF3과 같은 과플루오르화 생성물이 형성되고 촉매 수명을 단축시킨다. 실시예에서 기술되는 바와 같이, 바람직한 온도는 어느 정도는 촉매 활성에 의존한다. 약 250 ℃ 미만의 온도는 CFC-216aa 및 CFC-216ba의 낮은 수율을 야기한다. 비전환 물질 및 6 미만의 플루오르화도를 갖는 생성물이 다시 반응 구역으로 순환될 수 있다.
본 발명의 증기 상 실시태양에 대한 적절한 반응기 압력은 약 1 내지 약 30 대기압의 범위일 수 있다. 약 5 대기압 내지 약 20 대기압의 반응기 압력은 방법의 단계 (b)에서 기타 반응 생성물로부터 HCl의 분리를 촉진하기 위해 유리하게 이용될 수 있다.
본 발명의 방법에 사용되는 클로로플루오르화 촉매는 바람직하게는 ZnCr2O4 (아연 크로마이트) 및 결정질 알파-Cr2O3 (알파-산화크로뮴)을 포함하는 조성물 또는 ZnCr2O4 (아연 크로마이트) 및 결정질 알파-Cr2O3 (알파 산화크로뮴)을 포함하는 상기 조성물을 플루오르화제로 처리하여 얻을 수 있는 조성물이다. 이들 조성물 중 크로뮴 및 아연 전체에 대한 아연의 양은 바람직하게는 약 1 원자％ 내지 약 25 원자％이다.
중요한 것은 ZnCr2O4가 조성물 중 크로뮴의 약 10 원자％ 내지 67 원자％ 및 조성물 중 아연의 약 70 원자％ 이상을 포함하며, 조성물 중에 산화크로뮴으로서 존재하는 크로뮴의 약 90 원자％ 이상이 ZnCr2O4 또는 결정질 알파-산화크로뮴으로 존재하는, ZnCr2O4 (아연 크로마이트) 및 결정질 알파-산화크로뮴을 포함하는 크로뮴 포함 촉매 조성물이다; 또한 중요한 것은 ZnCr2O4 및 결정질 알파-산화크로뮴을 포함하는 상기 조성물의 플루오르화제로의 처리에 의해 제조되는 크로뮴 포함 촉매 조성물이다. 또한 중요한 것은 ZnCr2O4가 조성물 중 크로뮴의 약 20 원자％ 내지 약 50 원자％를 포함하는, ZnCr2O4 및 결정질 알파-산화크로뮴을 포함하는 상기 크로뮴 포함 촉매 조성물이다. 역시 중요한 것은 ZnCr2O4가 조성물 중 아연의 약 90 원자％ 이상을 포함하는, ZnCr2O4 및 결정질 알파-산화크로뮴을 포함하는 상기 크로뮴 포함 촉매 조성물이다. 역시 중요한 것은 아연 크로마이트로서 존재하지 않는 크로뮴의 95 원자％ 이상이 결정질 알파-산화크로뮴으로 존재하는 아연 크로마이트 및 결정질 알파-산화크로뮴을 포함하는 상기 크로뮴 포함 촉매 조성물이다. 역시 중요한 것은 본질적으로 ZnCr2O4 (아연 크로마이트) 및 결정질 알파-산화크로뮴으로 구성된 상기 크로뮴 포함 촉매 조성물이다.
이들 조성물들은, 예를 들면 공침전 방법 후의 소성에 의해 제조될 수 있다.
전형적인 공침전 방법에 있어서, 아연 및 크로뮴 (III) 염의 수용액이 제조된다. 상기 수용액 중 아연 및 크로뮴 (III) 염의 상대 농도는 최종 촉매에 대해 원하는 크로뮴에 대한 아연의 벌크 원자 백분율이다. 수용액 중 크로뮴 (III)의 농도는 전형적으로는 리터당 0.3 내지 3 몰의 범위이며, 바람직한 농도는 리터 당 0.75-1.5 몰이다. 여러 가지 크로뮴 (III) 염이 사용될 수 있지만, 질산크로뮴 (III) 또는 그의 수화된 형태, 예컨대 [Cr(NO3)3(H2O)9]가 상기 수용액의 제조에 있어서 가장 바람직한 크로뮴 (III) 염이다.
여러 가지 아연 염이 상기 수용액 제조에 사용될 수 있지만, 본 발명의 방법에 대한 촉매 제조에 바람직한 아연 염은 질산아연 (II) 및 그의 수화된 형태, 예컨대 [Zn(NO3)2(H2O)6]를 포함한다.
크로뮴 (III) 및 아연 염의 수용액을 그 다음에 진공 또는 승온에서 증발시켜서 고체를 얻을 수 있는데, 이후에 소성된다.
크로뮴 (III) 및 아연 염의 수용액을 염기, 예컨대 수산화암모늄 (수성 암모니아)로 처리해서 아연 및 크로뮴을 수산화물로서 침전시키는 것이 바람직하다. 나트륨 또는 칼륨의 수산화물 또는 탄산염과 같은 알칼리금속 포함 염기가 사용될 수 있지만, 바람직하지는 않다. 크로뮴 (III) 및 아연 염의 수용액에 암모니아를 첨가하는 것은 전형적으로는 1 내지 12 시간 동안 점진적으로 수행된다. 용액의 pH를 염기 첨가 도중에 모니터링한다. 최종 pH는 전형적으로는 6.0 내지 11.0의 범위, 바람직하게는 약 7.5 내지 약 9.0의 범위, 가장 바람직하게는 약 8.0 내지 8.7의 범위이다. 아연 및 크로뮴 수산화물들의 혼합물의 침전은 전형적으로는 약 15 ℃ 내지 약 60 ℃, 바람직하게는 약 20 ℃ 내지 약 40 ℃의 온도에서 수행된다. 암모니아 첨가 후에, 혼합물을 전형적으로 24 시간까지 교반한다. 침전된 크로뮴 및 아연 수산화물들이 ZnCr2O4 및 알파-산화크로뮴의 전구체로서 작용한다.
아연 및 크로뮴 수산화물들의 혼합물 침전이 완결된 후에, 혼합물을 증발에 의해 건조시킨다. 이것은 혼합물을 개방 팬 또는 열판 또는 증기 욕 상에서 또는 오븐 또는 노 중에서 적절한 온도로 가열하는 것에 의해 수행될 수 있다. 적절한 온도는 약 60 ℃ 내지 약 130 ℃ (예를 들면, 약 100 ℃ 내지 약 120 ℃)의 온도를 포함한다. 또는 건조 단계는, 예를 들면 회전 증발기를 사용하는 진공에서 수행될 수 있다.
임의로, 침전된 아연 및 크로뮴 수산화물들의 혼합물을 수집하고, 원한다면 건조 이전에 세척할 수 있다. 바람직하게는 침전된 아연 및 크로뮴 수산화물들의 혼합물은 건조 단계 이전에 세척하지 않는다.
아연 및 크로뮴 수산화물들의 혼합물로부터 물을 제거한 후에, 고체를 약 250 ℃ 내지 약 350 ℃에서 가열하는 것에 의해 질산염을 분해한다. 그 다음에 형성되는 고체를 약 400 ℃ 내지 약 1000 ℃, 바람직하게는 약 400 ℃ 내지 약 900 ℃의 온도에서 소성한다.
본 발명에 유용한 아연 및 크로뮴 조성물에 대한 추가 정보는 2003년 10월 14일자로 출원된 미국 특허 출원 제 60/511,353 호 [CL2244 US PRV]에 제공되어 있으며, 참고문헌으로 인용된다 (해당 국제 출원 제 PCT/US2004/ 호도 참고한다).
본 발명의 소성된 아연 크로마이트/알파-산화크로뮴 조성물을 다양한 형태, 예컨대 충전 반응기에 사용하기 위한 펠릿으로 압착할 수 있다. 분말 형태로도 사용될 수 있다.
전형적으로, 소성된 조성물은 할로겐화 탄소 화합물의 불소 내용물을 변화시키기 위한 촉매로서 사용하기 이전에 플루오르화제로 전-처리될 것이다. 전형적으로 이러한 플루오르화제는 HF이지만, 기타 물질도 사용될 수 있는데, 예컨대 황 테트라플루오라이드, 카르보닐 플루오라이드, 및 플루오르화 탄소 화합물, 예컨대 트리클로로플루오로메탄, 디클로로디플루오로메탄, 클로로디플루오로메탄, 트리플루오로메탄, 또는 1,1,2-트리클로로트리플루오로에탄이다. 본 발명에서 방법을 수행하는데 사용되는 반응기일 수 있는 적절한 용기에 촉매를 넣은 다음에, HF를 건조, 소성된 촉매 위로 통과시켜서, 촉매를 HF로 부분적으로 포화시키는 것에 의해, 이러한 전처리를 수행할 수 있다. 이것을 편리하게는, HF를 촉매 위로 일정 시간 동안, 예를 들면 약 0.1 내지 약 10 시간 동안, 예를 들면 약 200 ℃ 내지 약 450 ℃의 온도에서 통과시키는 것에 의해 수행한다. 그렇지만, 이러한 전처리가 필수적인 것은 아니다.
단계 (a)의 클로로플루오르화에 적합한 기타 촉매는 할로겐화아연 및 알파-산화크로뮴을 포함하는 조성물과 할로겐화아연 및 알파-산화크로뮴을 포함하는 상기 조성물을 플루오르화제로 처리하는 것에 의해 얻어지는 조성물이다. 미국 특허 제 3,878,257 호는 상기 촉매의 한 예를 개시한다. 이들 조성물 중 크로뮴 및 아연 전체에 대한 아연의 양은 바람직하게는 약 0.1 원자％ 내지 약 25 원자％이고; 더 바람직하게는 약 2 원자％ 내지 약 10 원자％이다. 중요한 것은 할로겐화아연이 알파-산화크로뮴을 포함하는 지지체 상에 담지된 조성물이다. 바람직하게는, 알파-산화크로뮴이 미국 특허 제 5,036,036 호에 따라서 제조된다. 플루오르화제로의 전처리는 소성된 아연 크로마이트/알파-산화크로뮴 조성물에 대해 상기한 바와 같이 수행될 수 있다.
단계 (a)의 클로로플루오르화 방법에서 제조되는 화합물은 할로프로판 CF3CCl2CF3 (CFC-216aa) 및 CF3CClFCClF2 (CFC-216ba)를 포함한다.
단계 (a)에서 제조될 수 있는 CFC-216aa 및 CFC-216ba보다 높은 플루오르화도를 갖는 할로프로판 부산물은 CF3CClFCF3 (CFC-217ba) 및 CF3CF2CF3 (FC-218)를 포함한다.
단계 (a)에서 형성될 수 있으며 CFC-216aa 및 CFC-216ba보다 낮은 플루오르화도 및(또는) 할로겐화도를 갖는 할로프로판 및 할로프로펜 부산물은 CF3CCl2CClF2 (CFC-215aa), CF3CClFCCl2F (CFC-215bb), CF3CCl2CCl2F (CFC-214ab), 및 CF3CCl=CF2 (CFC-1215xc)를 포함한다.
단계 (b) 이전에, 단계 (a)의 반응기 유출물로부터 CF3CCl2CF3, CF3CClFCClF2 (및 임의로 HF)는 (전형적으로 HCl, Cl2, HF 및 CF3CClFCF3와 같은 과플루오르화 생성물을 포함하는) 용출물의 저비점 성분 및 (전형적으로 C3Cl3F5 이성질체, C3Cl4F4 이성질체 및(또는) 저할로겐화 성분, 예컨대 C3Cl2F4 이성질체 및 CF3CCl=CCl2을 포함하는) 용출물의 저플루오르화 성분으로부터 분리된다.
본 발명의 또 하나의 실시태양에 있어서, 저플루오르화 성분은 CFC-215aa 및 CFC-215bb를 포함하며, 이것은 2003년 10월 14일자로 출원된 미국 특허 출원 제 60/511,284 호 [CL2320 US PRV] (해당 국제 출원 제 PCT/US2004/ 호도 참고한다)에 개시된 바와 같이 CF3CH2CHF2 (HFC-245fa) 및 CF3CHFCH2F (HFC-245eb)로 전환된다.
본 발명의 한 실시태양에 있어서, 단계 (a)로부터의 반응기 유출물은 HCl 및 임의의 HCl 공비물이 컬럼의 상부로부터 제거되면서 고비점 성분이 컬럼의 하부로부터 제거되는 증류 컬럼으로 전달될 수 있다. 제 1 증류 컬럼의 하부에서 회수되는 생성물들은 그 다음에 HF, Cl2, 및 임의의 CFC-217ba가 제 2 증류 컬럼의 상부에서 회수되고 잔류 HF 및 CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2를 포함하는 유기 생성물이 증류 컬럼의 하부에서 회수되는 제 2 증류 컬럼으로 전달된다. 제 2 증류 컬럼의 하부로부터 회수되는 생성물은 다른 증류 컬럼으로 전달하거나, 적절한 온도로 조절되는 경사분리기로 전달해서 유기물-풍부 상 및 액체 HF-풍부 상이 분리되도록 할 수 있다. HF-풍부 상을 증류시켜서 HF를 회수하고 이것을 다시 단계 (a)의 반응기로 재순환시킬 수 있다. 유기물 풍부 상을 다시 단계 (b)로 전달할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시태양에 있어서, 과플루오르화 부산물로서 회수된 CFC-217ba가 미국 특허 제 5,068,472 호 및 제 5,057,634 호에 개시된 바와 같이 헥사플루오로프로펜 (HFP)으로 전환될 수 있다.
방법의 단계 (b)에 있어서, CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2는 수소 (H2)와 제 2 반응 구역에서 반응된다. CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2는 반응 구역으로 일부분 이상은 HF와의 그의 공비혼합물로서 공급될 수 있다.
단계 (b)의 한 실시태양에 있어서, CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2를 포함하는 혼합물을 증기 상으로, 수소와 함께, 니켈, 철, 티타늄 또는 그의 합금으로 제조된 반응기로, 미국 특허 제 6,540,933 호에 개시된 바와 같이 전달하는데; 그의 교시 내용은 참고문헌으로 인용된다. 임의로 적절한 형태의 금속으로 충전된 이들 재료의 반응기 (예를 들면, 금속관)도 사용할 수 있다. 합금에 대해 설명하자면, 1 내지 99.9 ％(중량) 니켈을 포함하는 니켈 합금, 0.2 내지 99.8 ％(중량) 철을 포함하는 철 합금, 및 72-99.8 ％(중량) 티타늄을 포함하는 티타늄 합금을 의미한다. 특히 니켈 또는 40 내지 80 ％ 니켈을 포함하는 니켈 합금, 예를 들면 인코넬(Inconel)TM 600 니켈 합금, 하스텔로이(Hastelloy)TM C617 니켈 합금, 또는 하스텔로이TM C276 니켈 합금으로 제조된 빈 (즉 비충전) 반응기를 사용하는 것이다.
충전에 사용될 때, 금속 또는 금속 합금은 입자, 천공 판, 링(ring), 와이어(wire), 스크린(screen), 칩(chip), 파이프, 샷(shot), 거즈(gauze), 또는 울과 같은 성형된 형태일 수 있다.
이러한 실시태양의 단계 (b)의 반응 온도는 약 350 ℃ 내지 약 600 ℃일 수 있고, 바람직하게는 약 450 ℃ 이상이다.
반응 구역으로 공급되는 CFC-216aa/CFC-216ba 혼합물에 대한 수소의 몰 비는 CFC-216 이성질체의 몰 당 약 0.1 몰의 H2 내지 CFC-216 이성질체의 몰 당 약 60 몰의 H2, 더 바람직하게는 CFC-216 이성질체의 몰 당 약 0.4 몰 내지 10 몰의 H2의 범위이어야 한다. CFC-216 이성질체에 대한 H2의 비율이 높아질수록, CF3CHFCHF2가 더 많이 형성된다.
또는, 수소를 CFC-216aa 및 CFC-216ba의 혼합물과, 그리고 임의로 HF와 접촉시키는 것은 수소화 촉매 존재하에 수행된다. 단계 (b)의 이러한 실시태양에 있어서, 상기 혼합물은 증기 상으로 수소와 함께 수소화 촉매를 포함하는 반응 구역으로 공급된다. 이러한 실시태양에 사용하기 적합한 수소화 촉매는 레늄, 철, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 로듐, 이리듐, 니켈, 팔라듐, 및 플라티늄으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 촉매를 포함한다. 상기 촉매 금속 성분은 전형적으로는 담체, 에컨대 탄소 또는 흑연 또는 금속 산화물, 플루오르화 금속 산화물, 또는 금속 플루오르화물에 담지되는데, 여기에서 담체 금속은 마그네슘, 알루미늄, 티타늄, 바나듐, 크로뮴, 철, 및 란타늄으로 구성된 군으로부터 선택된다.
담지된 금속 촉매는 당업계에 알려져 있는 통상적인 방법에 의해, 예를 들면 새터필드(Satterfield)에 의해 문헌 [Heterogenous Catalysis in Industrial Practice, 2판 (McGraw-Hill, New York, 1991)의 95면]에 기술된 바와 같이, 지지체에 촉매 금속의 가용성 염 (예를 들면, 염화팔라듐 또는 질산로듐)을 침투시키는 것에 의해 제조될 수 있다. 지지체 상의 촉매 금속(들)의 농도는 전형적으로 촉매의 약 0.1 중량％ 내지 약 5 중량％ 범위이다.
상기 수소화 촉매를 포함하는 반응 구역에 대해 적절한 온도는 약 110 ℃ 내지 약 400 ℃, 바람직하게는 약 125 ℃ 내지 약 350 ℃의 범위이다. 이보다 높은 온도는 C3HClF6 이성질체와 같은 부분 염소화 중간체를 감소시키면서 CFC-216aa 및 CFC-216ba의 전환율을 상승시킬 것이다. 125 ℃ 내지 300 ℃ 범위의 반응 구역 온도에서 히드로탈클로르화 방법의 주요 생성물은 HFC-236fa 및 HFC-236ea인데, 온도가 높아질수록 CF3CClFCClF2 및 중간체 화합물 CF3CClFCHF3 (HCFC-226ba) 및 CF3CHFCClF2 (HCFC-226ea)의 전환율이 높아지기 때문에 HFC-236ea의 양이 증가한다.
약 400 ℃ 초과의 온도는 탄소-불소 및 탄소-탄소 결합의 가수소분해를 유발할 수 있으며, 약 125 ℃ 미만의 온도는 할로프로판의 낮은 전환율 및 부분 클로르화 중간체 다량 형성을 야기할 것이다.
상기 수소화 촉매를 포함하는 반응 구역으로 공급되는 수소 (H2)의 양은 전형적으로 디클로로플루오로헥사프로판의 몰 당 약 1몰의 H2 내지 디클로로플루오로헥사프로판의 몰 당 약 20 몰의 H2, 바람직하게는 디클로로플루오로헥사프로판의 몰 당 약 2몰의 H2 내지 디클로로플루오로헥사프로판의 몰 당 약 10몰의 H2이다.
단계 (b)의 반응 구역에서 사용되는 압력은 임계적이지 않으며 약 1 내지 30 대기압의 범위일 수 있다. 약 20 대기압의 압력이 유리하게 사용되어서 기타 반응 생성물로부터 HCl의 분리를 촉진할 수 있다.
단계 (b)에서의 HFC-227ea의 생산을 촉진하기 위해, 무수 불화수소 (HF)를 수소화 촉매를 포함하는 반응구역으로 동시-공급할 수 있다. 수소와 함께 반응 구역으로 동시에 공급되는 HF의 양은 CFC-216 이성질체의 몰당 약 0.2 몰 내지 CFC-216-이성질체의 몰당 약 4 몰의 범위일 수 있다. 이러한 조건에서, 주로 HFC-236fa 및 HFC-236ea를 포함하는 생성물의 혼합물 또는 주로 HFC-236fa 및 HFC-227ea를 포함하는 생성물의 혼합물을 반응 구역의 온도를 변화시키는 것에 의해 얻을 수 있다. 약 125 ℃ 내지 약 250 ℃의 반응 구역 온도에서는, 생성물 혼합물은 주로 HFC-236fa 및 HFC-236ea를 포함한다. 약 275 ℃ 내지 약 350 ℃의 반응 구역 온도에서는, 생성물 혼합물은 주로 HFC-236fa 및 HFC-227ea를 포함한다. 그러므로, 생성물 혼합물의 함량은 C3Cl2F6/HF/H2 공급 비율 및 반응 구역 온도 조작에 의해 조절 가능하다.
단계 (b) 반응 구역으로부터의 유출물은 전형적으로 HCl, 미반응 수소, CF3CF=CF2 (HFP), CF3CH2CF3 (HFC-236fa), CF3CHFCHF2 (HFC-236ea) 및 CF3CHFCF3 (HFC-227ea)과 단계 (a) 또는 (b)로부터 운반되는 임의의 HF를 포함한다. 게다가 소량의 CF3CF2CH2F (HFC-236cb), CF3CCl=CF2 (CFC-1215xc), 및 부분 염소화 부산물, 예컨대 CF3CHClCF3 (HCFC-226da), CF3CClFCHF3 (HCFC-226ba), CF3CHFCClF2 (HCFC-226ea)를 포함하는 C3HClF6 이성질체가 형성될 수 있다.
단계 (c)에 있어서, 목적하는 생성물을 회수한다. 단계 (b)로부터의 반응기 유출물을 분리 장치로 전달해서, 개별적으로 ,또는 혼합물로, 또는 HF 공비혼합물로 CF3CH2CF3및 CF3CHFCHF2 및(또는) CF3CHFCF3를 회수할 수 있다.
임의의 비전환 CFC-216ba 및 CFC-216aa를 포함하는 부분 염소화 부산물을 회수하고 단계 (a)로 복귀시키거나, 단계 (b)의 수소화 반응기로 복귀시킬 수 있다. 헥사플루오로프로펜은 개별적으로 회수하거나 단계 (a) 또는 (b)로 복귀시킬 수 있다.
반응기, 증류 컬럼 및 그의 관련된 공급 관, 유출관, 및 본 발명의 방법을 적용하는데 사용되는 관련된 장치는 불화수소 및 염화수소에 대해 저항성이 있는 물질로 제작되어야 한다. 플루오르화 분야에 알려져 있는 전형적인 구성 물질은 스테인리스 강, 특히 오스테나이트 유형, 잘 알려져 있는 니켈 합금, 예컨대 모넬TM 니켈-구리 합금, 하스텔로이TM 니켈 기재 합금, 인코넬TM 니켈-크로뮴 합금, 및 구리-클래딩 강을 포함한다.
하기 특정 실시태양들은 단지 설명을 위한 것이며, 어떤 식으로도 나머지 개시 내용을 한정하지 않는다.
설명
214ab는 CF3CCl2CCl2F이다. 215aa는 CF3CCl2CClF2이다.
215bb는 CCl2FCClFCF3이다. 216aa는 CF3CCl2CF3이다.
216ba는 CClF2CClFCF3이다. 217ba는 CF3CClFCF3이다.
226ba는 CF3CClFCHF2이다. 226da는 CF3CHClCF3이다.
226ea는 CF3CHFCClF2이다. 227ea는 CF3CHFCF3이다.
236cb는 CF3CF2CH2F이다. 236ea는 CF3CHFCHF2이다.
236fa는 CF3CH2CF3이다. 245cb는 CH3CF2CF3이다.
254eb는 CH3CHFCF3이다. 1213xa는 CF3CCl=CCl2이다.
1215xc는 CF3CCl=CF2이다. 1225는 C3HF5이다.
1234는 C3H2F4이다. HF는 CF2=CFCF3이다.
촉매 제조예
비교 제조예 1
100 ％ 크로뮴 촉매의 제조 (400 ℃)
1000 mL의 탈이온수 중의 400 g의 Cr(NO3)3[9(H2O)] (1.0 몰)의 용액을 477 ml의 7.4 M 수성 암모니아로 적가 처리하여 pH를 약 8.5로 상승시켰다. 슬러리를 실온에서 하룻밤 동안 교반했다. 암모니아를 사용해서 pH를 8.5로 재조정한 후에, 혼합물을 증발 디쉬에 붓고 공기 중, 120 ℃에서 건조시켰다. 건조된 고체를 다시 공기 중, 400 ℃에서 소성시켰는데; 형성된 고체의 중량은 61.15g이었다. 촉매를 펠릿 형태로 만들고 (-12 내지 +20 메쉬 (1.68 내지 0.84 mm)), 28.2 g (20 mL)을 비교예 3에서 사용했다.
비교 제조예 2
알루미늄 상 2 ％ 아연 촉매의 제조
산화알루미늄 (4.90 몰, 하쇼우(Harshaw) 3945, 110 ℃에서 건조)을 460 mL의 증류수 중에 용해된 20.85 g(0.153 몰)의 ZnCl2의 용액에 첨가했다. 교반하면서 혼합물로부터 물을 증발시킨 다음에 110 ℃에서 3일간 건조시켰다. 촉매를 펠릿 형태로 만들고 (-12 내지 +20 메쉬) (1.68 내지 0.84 mm), 21.1 g (30mL)을 비교예 1에서 사용했다.
제조예 1
산화크로뮴 상에 담지된 2 ％ 염화아연의 제조
125 mm x 65 mm 유리 디쉬에 담겨 있는 60 mL의 탈이온수 중의 1.20 g의 ZnCl2 (8.81 밀리몰)의 용액을 60.00 g (0.357 몰)의 12-20 메쉬 Cr2O3로 처리했다. 디쉬를 따뜻한 열판 위에 놓고 슬러리를 간헐적으로 교반하면서 건조시켰다. 형성된 고체를 다시 130 ℃에서 건조시켰는데; 형성된 고체의 중량은 60.42 g이었다. 촉매를 펠릿 형태로 만들고 (-12 내지 +20 메쉬 (1.68 내지 0.84 mm)), 41.5 g (30 mL)를 실시예 10에 사용했다.
제조예 2
95 ％ 크로뮴/5 ％ 아연 촉매의 제조 (450 ℃)
380.14 g의 Cr(NO3)3[9(H2O)] (0.950 몰) 및 14.87 g의 Zn(NO3)2[6(H2O)] (0.050 몰)의 용액을 1000 mL의 탈이온수 중에서 제조했다. 이 용액을 450 mL의 7.4 M 수성 수산화암모늄으로 1시간 동안 처리했는데; pH가 1.7에서 pH 8.4로 상승되었다. 슬러리를 실온에서 하룻밤 동안 교반한 다음에 공기 존재하에 120 ℃에서 건조시켰다. 건조된 고체를 다시 공기 중에서 450 ℃에서 20 시간 동안 소성했는데; 형성된 고체의 중량은 76.72 g이었다. 촉매를 펠릿 형태로 만들고 (-12 내지 +20 메쉬 (1.68 내지 0.84 mm)), 38.5 g (25 mL)를 실시예 11에 사용했다.
제조예 3
90 ％ 크로뮴/10 ％ 아연 촉매의 제조 (900 ℃)
360.13 g의 Cr(NO3)3[9(H2O)] (0.900 몰) 및 29.75 g의 Zn(NO3)2[6(H2O)] (0.100 몰)의 용액을 1000 mL의 탈이온수 중에서 제조했다. 이 용액을 450 mL의 7.4 M 수성 수산화암모늄으로 1.4 시간 동안 처리했는데; pH가 1.9에서 pH 8.4로 상승되었다. 슬러리를 실온에서 하룻밤 동안 교반한 다음에 공기 존재하에 오븐 중 120 ℃에서 건조시켰다. 건조된 고체를 다시 공기 중에서 900 ℃에서 20 시간 동안 소성했는데; 형성된 고체의 중량은 75.42 g이었다. 촉매를 펠릿 형태로 만들고 (-12 내지 +20 메쉬 (1.68 내지 0.84 mm)), 42.3 g (25 mL)를 실시예 5 및 6에 사용했다.
제조예 4
95 ％ 크로뮴/5 ％ 아연 촉매의 제조 (900 ℃)
380.14 g의 Cr(NO3)3[9(H2O)] (0.950 몰) 및 14.87 g의 Zn(NO3)2[6(H2O)] (0.050 몰)의 용액을 1000 mL의 탈이온수 중에서 제조했다. 이 용액을 450 mL의 7.4 M 수성 수산화암모늄으로 1 시간 동안 처리했는데; pH가 1.7에서 pH 8.4로 상승되었다. 슬러리를 실온에서 하룻밤 동안 교반한 다음에 공기 존재하에 오븐 중 120 ℃에서 건조시켰다. 건조된 고체를 다시 공기 중에서 900 ℃에서 20 시간 동안 소성했는데; 형성된 고체의 중량은 70.06 g이었다. 촉매를 펠릿 형태로 만들고 (-12 내지 +20 메쉬 (1.68 내지 0.84 mm)), 25.3 g (14 mL)를 실시예 1 및 2에서 사용했다.
제조예 5
98 ％ 크로뮴/2 ％ 아연 촉매의 제조 (900 ℃)
392.15 g의 Cr(NO3)3[9(H2O)] (0.980 몰) 및 5.94 g의 Zn(NO3)2[6(H2O)] (0.020 몰)의 용액을 1000 mL의 탈이온수 중에서 제조했다. 이 용액을 450 mL의 7.4 M 수성 수산화암모늄으로 0.58 시간 동안 처리했는데; pH가 1.67에서 pH 8.35로 상승되었다. 슬러리를 실온에서 하룻밤 동안 교반한 다음에 공기 존재하에 오븐 중 120 ℃에서 건조시켰다. 그 다음에 건조된 고체를 공기 중에서 900 ℃에서 20 시간 동안 소성했는데; 형성된 고체의 중량은 66.00 g이었다. 촉매를 펠릿 형태로 만들고 (-12 내지 +20 메쉬 (1.68 내지 0.84 mm)), 44.9 g (23 mL)를 실시예 7에 사용했다.
제조예 6
산화크로뮴 상에 담지된 10 ％ 염화아연의 제조
170 mm x 90 mm 유리 디쉬에 담겨져 있는 300 mL의 탈이온수 중의 6.0 g의 ZnCl2 (44 밀리몰)의 용액을 60.00 g (0.357 몰)의 12-20 메쉬 Cr2O3로 처리했다. 디쉬를 따뜻한 열판 위에 놓고 슬러리를 간헐적으로 교반하면서 건조시켰다. 그 다음에 형성된 고체를 130 ℃에서 하룻밤 동안 건조시켰는데; 형성된 고체의 중량은 65.02 g이었다. 촉매를 펠릿 형태로 만들고 (-12 내지 +20 메쉬 (1.68 내지 0.84 mm)), 37.5 g (25 mL)를 실시예 8에 사용했다.
제조예 7
98.1 ％ 크로뮴/1.9 ％ 아연 촉매의 제조 (550 ℃)
516.46 g의 Cr(NO3)3[9(H2O)] (1.29 몰) 및 7.31 g의 Zn(NO3)2[6(H2O)] (0.0246 몰)의 용액을 열판 위에 놓여진 1L 비이커 중 500 mL의 증류수 중에서 제조했다. 그 다음에 이 혼합물을 파이렉스(Pyrex)TM 용기로 옮기고 용기를 노에 넣었다. 용기를 10 ℃/분의 속도로 실온에서 125 ℃로 가열한 다음에 125 ℃에서 6 시간 동안 유지했다. 용기를 1 ℃/분의 속도로 125 ℃에서 350 ℃로 가열한 다음에 350 ℃에서 6시간 동안 유지했다. 용기를 350 ℃에서 550 ℃로 1 ℃/분의 속도로 가열한 다음에 550 ℃에서 24 시간 동안 유지했다. 촉매를 펠릿 형태로 만들고 (-12 내지 +20 메쉬 (1.68 내지 0.84 mm)), 29.9 g (20 mL)를 실시예 9에 사용했다.
제조예 8
80 ％ 크로뮴/20 ％ 아연 촉매의 제조 (900 ℃)
320.12 g의 Cr(NO3)3[9(H2O)] (0.800 몰) 및 59.49 g의 Zn(NO3)2[6(H2O)] (0.200 몰)의 용액을 1000 mL의 탈이온수 중에서 제조했다. 이 용액을 450 mL의 7.4 M 수성 수산화암모늄으로 1 시간 동안 처리했는데; pH가 약 1.7에서 pH 약 8.4로 상승되었다. 슬러리를 실온에서 하룻밤 동안 교반한 다음에 공기 존재하에 오븐 중 120 ℃에서 건조시켰다. 그 다음에 건조된 고체를 공기 중에서 900 ℃에서 22 시간 동안 소성했는데; 형성된 고체의 중량은 75.80 g이었다. 촉매를 펠릿 형태로 만들고 (-12 내지 +20 메쉬 (1.68 내지 0.84 mm)), 41.7 g (25 mL)를 실시예 3 및 4에 사용했다.
실시예 1-11 및 비교예 1-4
CF 3 CCl = CCl 2 의 클로로플루오르화의 일반적인 방법
칭량된 양의 펠릿 형태 촉매를 유동층 모래 욕 중에서 가열되는 5/8" (1.58 cm) 직경 인코넬TM 니켈 합금 반응 관에 넣었다. 관을 50 ℃에서 175 ℃로 질소 흐름 (50 cc/분; 8.3(10)-7m3/초) 중에서 약 1시간 동안 가열했다. 그 다음에 HF를 반응기에 50 cc/분 (8.3(10)-7m3/초)의 유속으로 도입했다. 0.5 내지 2 시간 후에 질소 유속을 20 cc/분 (3.3(10)-7m3/초)로 저하시킨 다음에 HF 유속을 80 cc/분 (1.3(10)-6m3/초)로 상승시키고; 이 유속을 약 1시간 동안 유지했다. 그 다음에 반응기 온도를 점진적으로 400 ℃로 3 내지 5 시간 동안 상승시켰다. 마지막에, HF 유동을 중지하고 반응기를 300 ℃로, 20 sccm (3.3(10)-7m3/초)의 질소 유동 하에서 냉각했다. CFC-1213xa를 펌프로부터 약 118 ℃로 유지되는 증발기로 공급했다. CFC-1213xa 증기를 적절한 몰 비율의 HF 및 Cl2와 모넬TM 터닝으로 충전된 0.5 인치 (1.27 cm) 직경 모넬TM 니켈 합금 관 중에서 혼합했다. 그 다음에 반응 혼합물을 반응기로 도입했는데; 접촉 시간은 특별한 언급이 없는 한 30 초였다. 모든 반응들은 1 대기압의 호칭 압력에서 실행되었다. 몇 가지 촉매에 대한 CFC-1213xa 클로로플루오르화의 결과를 표 1에 기재했다; 분석 데이터는 GC 면적 ％의 단위로 기재되었다.
실시예 12-18
CF 3 CCl 2 CF 3 (49.7 ％)/ CClF 2 CClFCF 3 (50.3 ％) 혼합물의 히드로탈클로르화
상업적인 플루오르화 알루미나 상에 담지된 1 ％ Pd 촉매 상에서의 CF3CCl2CF3 및 CF3CClF2CClF2의 혼합물의 히드로탈클로르화 결과를 표 2에 기재했다. 생성물 분석 데이터를 GC 면적 ％의 데이터로 기재했다. 호칭 촉매 층 부피는 15 mL였고; 접촉 시간은 30 초였다. 히드로탈클로르화 시작 이전에, 촉매를 20 sccm 공기로 400 ℃에서 2시간 동안 처리해서 활성화시켰다. 그 다음에 촉매를 25 sccm 수소 기류 중에서 150-200 ℃에서 2.2 시간 동안 처리한 다음에 HF (80 sccm) 및 질소 (20 sccm)의 혼합물로 200-400 ℃에서 3.5 시간 동안 처리했다. 그 다음에 촉매를 질소로 200 ℃에서 퍼지했다. CFC-216aa/216ba 혼합물을 펌프로부터 약 65-70 ℃에서 유지되는 증발기로 공급했다. CFC-216 증기를 적절한 몰비의 HF와 모넬TM 터닝으로 충전된 0.5 인치 (1.27 cm) 직경 모넬TM 니켈 합금 관에서 혼합했다. 그 다음에 반응물의 혼합물을 반응기로 도입했는데, 특별한 언급이 없다면, 접촉 시간은 30초였다. 모든 반응들은 1 대기압의 호칭 압력에서 수행했다.
Figure 112006025520420-PCT00001
실시예 번호 H2:216:HF T ℃ C3H8 HFP 236cb 254eb/1225 227 ea 236 ea 236fa 226ba 226ea 226da 216ba
12 2:1:0 125 - 0.2 - 0.1 - 0.8 13.8 0.1 1.5 36.9 46.4
13 2:1:0 175 0.3 0.2 0.1 0.3 - 9.1 27.3 1.0 11.6 26.8 23.2
14 2:1:0 225 0.5 1.1 - 0.9 - 27.8 40.0 1.4 8.7 13.3 5.7
15 2:1:0 250 1.7 2.0 - 0.9 0.1 31.9 42.2 1.4 6.0 10.0 2.6
16 2:1:2 250 0.3 2.2 - 0.7 0.2 35.4 43.3 1.4 4.2 9.7 1.8
17a 2:1:2 300 3.6 1.9 5.5 2.5 20.3 3.7 39.9 0.9 2.4 9.4 4.2
18b 2:1:2 350 2.0 2.9 0.6 1.6 27.2 2.0 34.8 0.5 2.0 10.0 7.9
a. 생성물은 또한 1.4 GC 면적％ 245cb, 1.5％ 1234, 및 1.4％ CH4 및 C2H6을 포함했다. b. 생성물은 또한 0.4 GC 면적％ 245cb, 0.9％ 1234, 및 2.0％ CH4 및 C2H6을 포함했다.

Claims (11)

  1. (a) HF, Cl2, 및 1종 이상의 화학식 CX3CCl=CX2의 할로프로펜 (여기에서, 각각의 X는 독립적으로 F 및 Cl로 구성된 군으로부터 선택된다)을 반응시켜서 CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2를 포함하는 생성물을 제조하며, 여기에서 상기 CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2는 (i) ZnCr2O4 및 결정질 알파-산화크로뮴을 포함하는 조성물, (ii) 할로겐화아연 및 알파-산화크로뮴을 포함하는 조성물 및 (iii) 플루오르화제로 처리된 (i) 또는 (ii)의 조성물로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 조성물을 포함하는 클로로플루오르화 촉매 존재하에 제조되고;
    (b) (a)에서 제조된 CF3CCl2CF3 및 CF3CClFCClF2를 수소와, 임의로는 HF 존재하에, 반응시켜서, CHF2CHFCF3 및 CF3CHFCF3로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물 및 CF3CH2CF3을 포함하는 생성물을 제조하고;
    (c) (b)에서 제조된 생성물로부터 CHF2CHFCF3 및 CF3CHFCF3로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물 및 CF3CH2CF3을 회수하는 것을 포함하는, 1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판 및 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물 및 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 할로프로펜 반응물은 예비-반응기 중에서 Cl2 및 HF와 접촉되는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 할로프로펜 반응물은 예비-반응기 중에서 HF와 접촉되는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, (b)의 반응이 비충전되거나 니켈 합금으로 충전된 반응 구역에서 약 350 ℃ 내지 약 600 ℃의 온도에서 수행되는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, (b)의 반응이 수소화 촉매를 포함하는 반응 구역에서 약 100 ℃ 내지 약 350 ℃의 온도에서 수행되는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, (a)에서, 촉매가 (i) ZnCr2O4 및 결정질 알파-산화크로뮴을 포함하는 조성물 및 (iii) 플루오르화제로 처리된 (i)의 조성물로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 촉매 조성물 중 크로뮴 및 아연 전체에 대한 아연의 양이 약 1 원자％ 내지 약 25 원자％인 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 촉매가 (i) ZnCr2O4가 조성물 중 크로뮴의 약 10 원자％ 내지 67 원자％ 및 조성물 중 아연의 약 70 원자％ 이상을 포함하며, 조성물 중에 산화크로뮴으로서 존재하는 크로뮴의 약 90 원자％ 이상이 ZnCr2O4 또는 결정질 알파-산화크로뮴으로 존재하는, ZnCr2O4 및 결정질 알파-산화크로뮴을 포함하는 조성물 및 (iii) 플루오르화제로 처리된 (i)의 조성물로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, (a)에서, 촉매가 (ii) 할로겐화아연 및 알파-산화크로뮴을 포함하는 조성물 및 (iii) 플루오르화제로 처리된 (ii)의 조성물로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 촉매 조성물 중 크로뮴 및 아연 전체에 대한 아연의 양이 약 0.1 원자％ 내지 약 25 원자％인 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 촉매가 (ii) 알파-산화크로뮴을 포함하는 지지체 상에 할로겐화아연이 담지되어 있는 조성물 및 (iii) 플루오르화제로 처리된 (ii)의 조성물로 구성된 군으로부터 선택되며, 촉매 조성물 중 크로뮴 및 아연 전체에 대한 아연의 양이 약 2 원자％ 내지 약 10 원자％인 방법.
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