KR20140110029A - 반응기 패시베이션 방법 - Google Patents

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KR20140110029A
KR20140110029A KR1020147021419A KR20147021419A KR20140110029A KR 20140110029 A KR20140110029 A KR 20140110029A KR 1020147021419 A KR1020147021419 A KR 1020147021419A KR 20147021419 A KR20147021419 A KR 20147021419A KR 20140110029 A KR20140110029 A KR 20140110029A
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수에후이 순
마리오 조셉 나파
하이요우 왕
하룩 콥칼리
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

반응기로의 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 중단시키고, 수소 기체를 포함하는 기체 혼합물을 탈염화수소 반응의 선택성을 회복시키기에 충분한 시간의 기간 동안 25℃ 이상의 온도에서 반응기를 통해 통과시키고, 수소 기체 혼합물의 흐름을 중단시키고, 탈염화수소 반응으로의 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 재개하는 것을 포함하는, 탈염화수소 반응기 표면의 패시베이션 방법이 개시된다. 또한, 화학식 CF3CX=CX2의 플루오로프로펜 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F임)의 제조 방법으로서, 화학식 CF3CXYCX2Y의 히드로클로로플루오로프로판 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F이고, Y 중 하나는 Cl이고, 다른 하나의 Y는 H임)을, 상기 히드로클로로플루오로프로판을 상기 플루오로프로펜으로 열분해시키기에 충분히 높은 온도에서 유지되는 반응 용기에서 촉매의 부재 하에 기체상에서 열분해시키는 것을 포함하고, 상기 반응 용기를 상기 반응 용기 내부 표면의 패시베이션을 위해 주기적으로 패시베이션 단계로 처리하는 것인 제조 방법이 개시된다. 또한, 화학식 CF3CX=CX2의 플루오로프로펜 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F임)의 제조 방법으로서, 화학식 CF3CXYCX2Y의 히드로클로로플루오로프로판 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F이고, Y 중 하나는 Cl이고, 다른 하나의 Y는 H임)을, 상기 히드로클로로플루오로프로판을 상기 플루오로프로펜으로 열분해시키기에 충분히 높은 온도에서 유지되는 반응 용기에서 촉매의 부재 하에 기체상에서 열분해시키는 것을 포함하고, 상기 히드로클로로플루오로프로판이 300 ppm 미만의 플루오린화수소를 포함하는 것인 제조 방법이 개시된다.

Description

반응기 패시베이션 방법 {PROCESS FOR REACTOR PASSIVATION}
본 발명은 일반적으로 플루오린화 올레핀의 합성 방법에 관한 것이다.
플루오로카본 산업은 지난 수 십년간 오존 파괴성 클로로플루오로카본 (CFC)의 대체 냉매를 찾아내는데 주력하여 왔으며, 히드로클로로플루오로카본 (HCFC)은 몬트리올 의정서(Montreal Protocol)의 결과 사라지게 되었다. 여러 분야에서의 해결책은 냉매, 용매, 소화제, 발포제 및 추진제로서 사용하기 위한 히드로플루오로카본 (HFC) 화합물의 상업화였다. HFC 냉매인 HFC-134a 및 HFC-125와 같은 이들 신규 화합물들은 현재 가장 널리 사용되고 있으며, 오존 파괴 위험이 전무하므로, 몬트리올 의정서에 따른 현재의 사용 금지 규제에 영향을 받지 않는다.
오존 파괴 문제 이외에도, 지구 온난화 문제도 이들 여러 용도에 있어서 또 다른 환경적 문제이다. 이와 같이, 낮은 오존 파괴 기준 뿐만 아니라 낮은 지구 온난화 위험이라는 두 요건을 충족시키는 조성물이 필요하다. 특정 히드로플루오로올레핀은 이들 두 가지 목적을 충족시키는 것으로 여겨진다. 따라서, 염소를 함유하지 않으며 지구 온난화 위험도가 낮은 할로겐화 탄화수소 및 플루오로올레핀의 제조 방법에 대한 요구가 있다.
<발명의 개요>
한 실시양태에서, 반응기로의 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 중단시키고, 수소 기체를 포함하는 기체 혼합물을 탈염화수소 반응의 선택성을 회복시키기에 충분한 시간의 기간 동안 25℃ 이상의 온도에서 반응기를 통해 통과시키고, 수소 기체 혼합물의 흐름을 중단시키고, 탈염화수소 반응으로의 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 재개하는 것을 포함하는, 탈염화수소 반응기 표면의 패시베이션 방법이 제공된다.
또 다른 실시양태에서, 화학식 CF3CX=CX2의 플루오로프로펜 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F임)의 제조 방법으로서, 화학식 CF3CXYCX2Y의 히드로클로로플루오로프로판 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F이고, Y 중 하나는 Cl이고, 다른 하나의 Y는 H임)을, 상기 히드로클로로플루오로프로판을 상기 플루오로프로펜으로 열분해시키기에 충분히 높은 온도에서 유지되는 반응 용기에서 촉매의 부재 하에 기체상에서 열분해시키는 것을 포함하고, 상기 반응 용기를 상기 반응 용기 내부 표면의 패시베이션을 위해 주기적으로 패시베이션 단계로 처리하는 것인 제조 방법이 제공된다.
또 다른 실시양태에서, 화학식 CF3CX=CX2의 플루오로프로펜 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F임)의 제조 방법으로서, 화학식 CF3CXYCX2Y의 히드로클로로플루오로프로판 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F이고, Y 중 하나는 Cl이고, 다른 하나의 Y는 H임)을, 상기 히드로클로로플루오로프로판을 상기 플루오로프로펜으로 열분해시키기에 충분히 높은 온도에서 유지되는 반응 용기에서 촉매의 부재 하에 기체상에서 열분해시키는 것을 포함하고, 상기 히드로클로로플루오로프로판이 300 ppm 미만의 플루오린화수소를 포함하는 것인 제조 방법이 제공된다.
상기 일반적인 기재 및 후술하는 상세한 설명은 단지 예시적이고 설명을 위한 것으로, 첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명을 제한하지 않는다.
한 실시양태에서, 반응기로의 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 중단시키고, 수소 기체를 포함하는 기체 혼합물을 탈염화수소 반응의 선택성을 회복시키기에 충분한 시간의 기간 동안 25℃ 이상의 온도에서 반응기를 통해 통과시키고, 수소 기체 혼합물의 흐름을 중단시키고, 탈염화수소 반응으로의 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 재개하는 것을 포함하는, 탈염화수소 반응기 표면의 패시베이션 방법이 제공된다.
또 다른 실시양태에서, 화학식 CF3CX=CX2의 플루오로프로펜 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F임)의 제조 방법으로서, 화학식 CF3CXYCX2Y의 히드로클로로플루오로프로판 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F이고, Y 중 하나는 Cl이고, 다른 하나의 Y는 H임)을, 상기 히드로클로로플루오로프로판을 상기 플루오로프로펜으로 열분해시키기에 충분히 높은 온도에서 유지되는 반응 용기에서 촉매의 부재 하에 기체상에서 열분해시키는 것을 포함하고, 상기 반응 용기를 상기 반응 용기 내부 표면의 패시베이션을 위해 주기적으로 패시베이션 단계로 처리하는 것인 제조 방법이 제공된다.
또 다른 실시양태에서, 화학식 CF3CX=CX2의 플루오로프로펜 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F임)의 제조 방법으로서, 화학식 CF3CXYCX2Y의 히드로클로로플루오로프로판 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F이고, Y 중 하나는 Cl이고, 다른 하나의 Y는 H임)을, 상기 히드로클로로플루오로프로판을 상기 플루오로프로펜으로 열분해시키기에 충분히 높은 온도에서 유지되는 반응 용기에서 촉매의 부재 하에 기체상에서 열분해시키는 것을 포함하고, 상기 히드로클로로플루오로프로판이 300 ppm 미만의 플루오린화수소를 포함하는 것인 제조 방법이 제공된다.
여러 가지 측면 및 실시양태가 상기 기재되어 있으나, 이들은 단지 예시적인 것으로 한정적인 것이 아니다. 당업자는 본 명세서를 읽은 후에 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다른 측면 및 실시양태가 가능하다는 것을 인식하게 될 것이다.
실시양태 중 어느 하나 이상의 다른 특징 및 장점은 하기 상세한 설명 및 특허청구범위로부터 명백해질 것이다.
하기에서 실시양태를 보다 상세히 설명하기 전에, 일부 용어를 정의하거나 명확히하고자 한다.
본원에서, "열분해시키는" 및 "열분해"란 산소 또는 다른 임의의 시약의 부재 하에 열에 의해 물질 또는 화합물을 분해 또는 파괴하는 것을 의미한다.
본원에서, "촉매의 부재 하에"란 열분해 과정의 활성화 에너지를 감소시킴으로써 반응 속도를 증가시키는 어떠한 재료, 화합물 또는 물질도 열분해 반응기에 첨가되지 않는 것을 의미한다. 보다 구체적으로, "촉매의 부재"란 미립자, 펠릿, 섬유상 또는 지지된 형태로 표면적이 크며, 히드로클로로플루오로카본으로부터 염화수소를 제거하는 것 (즉, 탈염화수소)을 촉진하는데 유용한 통상의 촉매가 부재한 것을 의미한다.
본원에서, "반응 용기"란 반응이 회분식 또는 연속식으로 수행될 수 있는 임의의 용기를 의미한다. 적절한 용기는 배치 반응 용기 또는 관형 반응기를 포함한다.
한 실시양태에서, 반응 용기는 스테인레스 강, 하스텔로이(Hastelloy), 인코넬(Inconel), 모넬(Monel), 금 또는 금-라이닝 또는 석영을 포함하는 내부식성 물질로 이루어진다.
본원에서, "퍼센트 선택성"은 출발 클로로플루오로카본을 제외하고, 반응에서 형성된 생성물 총량 중 원하는 생성물 중량의 비율로서 정의된다.
본원에서, 탈염화수소 반응의 "선택성 회복"이란 히드로클로로플루오로프로판의 탈할로겐화수소 반응 중에 형성되는 탈플루오린화수소 생성물의 양을 형성되는 탈염화수소 생성물의 양에 비하여 감소시키기 위하여 금속 플루오라이드 및/또는 클로라이드를 제거하도록 반응기의 내부 표면을 패시베이션하는 것을 의미한다.
본원에서, 패시베이션 단계로 "주기적으로 처리되는"이란 어느 정도의 간격을 두고 탈염화수소 반응기의 내부를 본원에 개시된 바와 같이 패시베이션 단계로 처리하는 것을 이르며, 그 빈도는 히드로클로로플루오로카본 반응기 공급물 중 상기 반응기 내부 표면에 금속 플루오라이드 및/또는 클로라이드의 형성을 야기시키는 불순물의 농도와 관련이 있다.
본원에서, "퍼센트 전환율"은 100%에서 반응 용기로부터의 배출물 중 출발 히드로클로로플루오로프로판의 중량 퍼센트를 제한 것으로 정의된다. 본원에서, "퍼센트 선택성"이란 형성된 탈염화수소 생성물의 양을 소비된 히드로클로로플루오로프로판의 양으로 나눈 것으로 정의된다. 예를 들어, 244bb의 탈염화수소 반응에 있어서, 선택성은 생성된 1234yf의 양을, 1234yf의 양과 생성된 1233xf 및 기타 불순물의 실제 양의 합으로 나눈 것이다.
본원에 기재된 히드로클로로플루오로프로판은 화학식 CF3CXYCX2Y로 표시되며, 여기서 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F이고, Y 중 하나는 Cl이고, 다른 하나의 Y는 H이다. 본원에 기재된 플루오로프로펜은 화학식 CF3CX=CX2로 표시되며, 여기서 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F이다. 대표적인 히드로클로로플루오로프로판은 1,1,1,2-테트라플루오로-2-클로로프로판, 1,1,1,2-테트라플루오로-3-클로로프로판, 1,1,1,3-테트라플루오로-2-클로로프로판, 1,1,1,3-테트라플루오로-3-클로로프로판, 1,1,1,2,3-펜타플루오로-2-클로로프로판, 1,1,1,2,3-펜타플루오로-3-클로로프로판, 1,1,1,3,3-펜타플루오로-2-클로로프로판 및 1,1,1,3,3-펜타플루오로-3-클로로프로판을 포함한다.
대표적인 플루오로프로펜은 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜, 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜, 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜 및 1,1,3,3,3-펜타플루오로프로펜을 포함한다.
한 실시양태에서, 히드로클로로플루오로프로판은 1,1,1,2-테트라플루오로-2-클로로프로판이고, 플루오로프로펜은 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜이다. 또 다른 실시양태에서, 히드로클로로플루오로프로판은 1,1,1,2-테트라플루오로-3-클로로프로판이고, 플루오로프로펜은 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜이다. 또 다른 실시양태에서, 히드로클로로플루오로프로판은 1,1,1,3-테트라플루오로-2-클로로프로판이고, 플루오로프로펜은 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜이다. 다른 실시양태에서, 히드로클로로플루오로프로판은 1,1,1,3-테트라플루오로-3-클로로프로판이고, 플루오로프로펜은 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜이다. 또 다른 실시양태에서, 히드로클로로플루오로프로판은 1,1,1,2,3-펜타플루오로-2-클로로프로판이고, 플루오로프로펜은 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜이다. 또 다른 실시양태에서, 히드로클로로플루오로프로판은 1,1,1,2,3-펜타플루오로-3-클로로프로판이고, 플루오로프로펜은 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜이다. 또 다른 실시양태에서, 히드로클로로플루오로프로판은 1,1,1,3,3-펜타플루오로-2-클로로프로판이고, 플루오로프로펜은 1,1 ,3,3,3-펜타플루오로프로펜이다. 또 다른 실시양태에서, 히드로클로로플루오로프로판은 1,1,1,3,3-펜타플루오로-3-클로로프로판이고, 플루오로프로펜은 1,1,3,3,3-펜타플루오로프로펜이다.
한 실시양태에서, 플루오로프로펜은 히드로클로로플루오로프로판을 가열 탈염화수소화시켜 제조된다. 이 반응은 촉매 부재 하에 선택적으로 일어난다. 한 실시양태에서, 히드로클로로플루오로프로판은 히드로클로로플루오로프로판의 가열 탈염화수소화가 일어나기에 충분히 높은 온도로 유지되는 반응 용기 내로 도입된다. 한 실시양태에서, 온도는 히드로클로로플루오로프로판의 가열 탈염화수소화가 10% 이상의 퍼센트 전환율로 일어나기에 충분할 정도로 높다. 또 다른 실시양태에서, 온도는 히드로클로로플루오로프로판의 가열 탈염화수소화가 30% 이상의 퍼센트 전환율로 일어나기에 충분할 정도로 높다. 또 다른 실시양태에서, 온도는 히드로클로로플루오로프로판의 가열 탈염화수소화가 50% 이상의 퍼센트 전환율로 일어나기에 충분할 정도로 높다. 또 다른 실시양태에서, 온도는 히드로클로로플루오로프로판의 가열 탈염화수소화가 80% 이상의 퍼센트 전환율로 일어나기에 충분할 정도로 높다. 또 다른 실시양태에서, 온도는 히드로클로로플루오로프로판의 가열 탈염화수소화가 연속 공정으로 적어도 12시간 동안 70% 이상의 퍼센트 전환율로 일어나기에 충분할 정도로 높다.
한 실시양태에서, 히드로클로로플루오로프로판은 약 200℃ 내지 약 700℃ 범위의 온도로 유지되는 반응 용기로 도입된다. 또 다른 실시양태에서, 반응 용기의 온도는 약 300℃ 내지 약 650℃ 범위로 유지된다. 또 다른 실시양태에서, 반응 용기의 온도는 히드로클로로플루오로프로판의 플루오로프로펜으로의 열분해가 80% 이상의 선택율로 일어나기에 충분히 높은 온도로 유지된다. 또 다른 실시양태에서, 반응 용기의 온도는 히드로클로로플루오로프로판의 플루오로프로펜으로의 열분해가 85% 이상의 선택율로 일어나기에 충분히 높은 온도로 유지된다. 또 다른 실시양태에서, 반응 용기의 온도는 히드로클로로플루오로프로판의 플루오로프로펜으로의 열분해가 90% 이상의 선택율로 일어나기에 충분히 높은 온도로 유지된다.
한 실시양태에서, 반응 용기는 내부식성 물질로 이루어진다. 한 실시양태에서, 이러한 물질은 스테인레스 강, 하스텔로이, 인코넬, 모넬과 같은 합금, 금 또는 금-라이닝 또는 석영을 포함한다.
한 실시양태에서, 히드로클로로플루오로프로판은 기화기 중에서 약 30℃ 내지 약 100℃의 온도로 예열된다. 또 다른 실시양태에서, 히드로클로로플루오로프로판은 기화기 중에서 약 30℃ 내지 약 80℃의 온도로 예열된다.
일부 실시양태에서, 불활성 희석제 기체가 히드로클로로플루오로프로판의 캐리어 기체로서 사용된다. 한 실시양태에서, 캐리어 기체는 질소, 아르곤, 헬륨 또는 이산화탄소 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
일부 실시양태에서, 가열 탈염화수소 반응의 선택성은 시간이 경과함에 따라 감소된다. 일부 실시양태에서, 이와 같은 선택성의 변화 속도는 히드로클로로플루오로카본 공급 물질의 순도에 따라 달라진다. 특정 이론에 얽매이는 것을 원하지 않지만, 본 출원인은 가열 탈염화수소 반응의 선택성에 있어서의 변화가 열분해 반응기의 내부 표면이 할로겐화됨에 따라 일어나는 것으로 믿는다. 특히, 가열 탈염화수소 반응의 선택성에 있어서의 변화는 열분해 반응기의 내부 표면이 플루오린화됨에 따라 일어날 수 있다.
일부 실시양태에서, 가열 탈염화수소 반응의 선택성에 있어서의 이와 같은 변화는 공정 가동 60시간 후에 일어날 수 있다. 일부 실시양태에서, 가열 탈염화수소 반응의 선택성에 있어서의 이와 같은 변화는 가동 2000시간 후에 일어날 수 있다.
일부 실시양태에서, 히드로클로로플루오로카본 공급물 중 불순물의 존재는 선택성이 이와 같이 상실되는 속도를 상당히 가속화시킬 수 있다. 2-클로로-1,1,1,2-테트라플루오로프로판 (244bb) 중에 존재할 수 있는 하나의 일반적인 불순물은 잔류하는 플루오린화수소이다.
HCFC-244bb의 가열 탈염화수소화의 한 실시양태에서, HCFC-244bb 공급물은 불순물로서 300 ppm 미만의 플루오린화수소를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, HCFC-244bb 공급물은 불순물로서 200 ppm 미만의 플루오린화수소를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, HCFC-244bb 공급물은 불순물로서 100 ppm 미만의 플루오린화수소를 포함한다.
일부 실시양태에서, 가열 탈염화수소 반응의 선택성은 반응기의 내부 표면을 패시베이션시킴으로써 증가시킬 수 있다. 패시베이션은 수소를 포함하는 기체를 반응기 내부로 통과시킴으로써 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 탈염화수소 반응기로 공급되는 히드로클로로플루오로카본의 흐름은 수소를 포함하는 기체를 도입시키기 전에 또는 실질적으로 그와 동시에 중단된다. 일부 실시양태에서, 탈염화수소 반응기로 공급되는 히드로클로로플루오로카본의 흐름은 패시베이션 과정 중에 중단되지 않는다.
일부 실시양태에서, 수소를 포함하는 기체는 100% 수소이다. 일부 실시양태 에서, 수소를 포함하는 기체는 수소와 불활성 희석제 기체와의 혼합물이다. 일부 실시양태에서, 불활성 희석제 기체는 질소, 헬륨, 아르곤 또는 네온 및 이들의 혼합물이다. 또 다른 실시양태에서, 수소가 아닌 환원제가 사용될 수 있다. 그러한 환원제는 비제한적으로 NH3 (암모니아), CO (일산화탄소), CH4 (메탄)을 포함하며, 수소와의 혼합물을 포함하여 이들의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 이들 환원제는 또한 상기한 바와 같은 불활성 희석제 기체와 혼합될 수 있으며, 예컨대, 한 실시양태에서, 암모니아와 질소의 혼합물이 사용된다. 한 실시양태에서, 암모니아는 그 자체로 환원제로서 작용하며, 다른 실시양태에서, 암모니아는 그의 분해 온도 (약 450℃ 내지 약 500℃)와 개시 온도 (약 430℃)로부터 암시되는 바와 같이, 패시베이션을 위한 수소의 공급원이다. 일부 실시양태에서, 기체는 0.5 몰 퍼센트 내지 100 몰 퍼센트의 수소를 포함한다. 일부 실시양태에서, 기체는 0.5 몰 퍼센트 내지 30 몰 퍼센트의 수소를 포함한다. 일부 실시양태에서, 기체는 3 몰 퍼센트 내지 30 몰 퍼센트의 수소를 포함한다. 반응기의 표면을 가열 탈염화수소 반응을 위하여 패시베이션하는데 필요한 시간은 수소를 포함하는 기체 혼합물 중 수소의 양에 반비례한다. 보다 낮은 수소 농도는 반응기 표면을 패시베이션하는데 더욱 긴 시간을 필요로 할 것이다. 높은 수소 농도는 패시베이션 과정을 완료하고, 보다 짧은 시간에 탈염화수소 반응의 선택성을 증가시킬 것이다.
일부 실시양태에서, 패시베이션 공정은 약 25℃ 내지 약 600℃에서 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 패시베이션 공정은 200℃ 내지 500℃에서 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 패시베이션 공정은 약 400℃ 내지 약 500℃에서 수행될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 패시베이션 공정은 반응기의 온도 설정점을 변경시키지 않도록, 탈염화수소 공정과 동일한 온도에서 수행될 수 있다.
본원에서, "포함한다," "포함하는," "갖는다," "갖는" 또는 이들의 임의의 변형은 비-배타적인 포함을 나타내는 것이다. 예를 들어, 일련의 구성 요소를 포함하는 공정, 방법, 제품 또는 장치는 반드시 그와 같은 요소들로만 한정되는 것이 아니라, 명백히 기재되어 있지 않거나 그러한 공정, 방법, 제품 또는 장치에 필연적인 다른 요소를 포함할 수 있다. 또한, 반대의 의미로 명백히 언급되지 않은 한, "또는"은 포함적 의미의 "또는"으로 배타적 의미의 "또는"이 아니다. 예를 들어, 명제 A 또는 B는 다음 중 어느 하나이다: A가 참이고 (또는 존재하고), B가 거짓이거나 (또는 부재하거나); A가 거짓이고 (또는 부재하고), B가 참이거나 (또는 존재하거나); A와 B 모두가 참이다 (또는 존재한다).
또한, 본 발명의 요소 또는 성분을 기재함에 있어서 명사는 단수형으로 사용되고 있다. 이는 단지 편의를 위한 것으로, 본 발명의 범주의 일반적인 개념을 제공한다. 이와 같은 기재는 하나 또는 하나 이상을 포함하는 것으로 해석되어야 하며, 명사의 단수 형태는 달리 의미하는 것이 명백하지 않은 한 복수형을 포함한다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기재된 것과 유사하거나 균등한 방법과 물질이 본 발명의 실시양태의 실시 또는 시험에 사용될 수 있으나, 적절한 방법 및 물질이 이하 기재되어 있다. 본원에 언급된 모든 간행물, 특허 출원, 특허 및 기타 참고 문헌은 특정 단락이 인용되지 않은 한, 그 전문이 본원에 원용된다. 상반되는 경우, 정의 부분을 포함하여 본 명세서가 우선한다. 또한, 물질, 방법 및 실시예는 단지 설명을 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
<실시예>
본원에 기재된 개념은 다음 실시예에서 상세히 기재될 것이며, 실시예는 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
약어
HFC-244bb는 2-클로로-1,1,1,2-테트라플루오로프로판이다.
HFO-1234yf는 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜이다.
HCFO-1233xf는 2-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜이다.
실시예 1
실시예 1은 2-클로로-1,1,1,2-테트라플루오로프로판을 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜으로 480℃에서 촉매 부재 하에 전환시키는 것을 보여준다.
99%의 244bb와 1%의 1233xf의 혼합물을 ½" x 12" (ID 0.334") 인코넬 625 관을 통하여 480℃ 및 1 기압에서 각각 유량 2.4 ml/hr, 1.2 ml/hr, 0.8 ml/hr 및 0.4 ml/hr로 통과시켰다. 반응기로부터의 스트림을 GC 및 GC-MS로 분석하였다. 시험 결과는 하기 표 1에 주어져 있다. 반응은 1234yf에 대한 높은 선택성 및 1233xf에 대한 낮은 선택성을 나타냈다.
Figure pct00001
실시예 2
실시예 2는 산소 및 HF로 처리된 반응기 표면이 탈할로겐화수소 반응의 선택성에 미치는 효과를 보여준다.
실시예 1에서의 반응기를 10% O2로 480℃에서 1시간 동안, 이어서 50% HF로 480℃에서 2시간 동안 처리하였다. 그 다음, 99%의 244bb와 1%의 1233xf의 혼합물을 ½" x 12" (ID 0.334") 인코넬 625 관을 통하여 480℃ 및 1 기압에서 각각 유량 1.2 ml/hr, 0.8 ml/hr 및 0.4 ml/hr로 통과시켰다. 반응기로부터의 스트림을 GC 및 GC-MS로 분석하였다. 시험 결과는 하기 표 2에 주어져 있다. 반응은 1234yf에 대한 낮은 선택성 및 1233xf에 대한 높은 선택성을 나타냈다.
Figure pct00002
실시예 3
실시예 3은 30% 수소 기체로 반응기 표면을 패시베이션하는 것의 효과를 보여준다.
실시예 2에서의 반응기를 30% H2 (나머지는 N2)로 480℃에서 12시간 동안 환원시킨 다음, 99%의 244bb와 1%의 1233xf의 혼합물을 반응기를 통하여 480℃ 및 1 기압에서 각각 유량 2.4 ml/hr, 1.2 ml/hr, 0.8 ml/hr 및 0.4 ml/hr로 통과시켰다. 반응기로부터의 스트림을 GC 및 GC-MS로 분석하였다. 시험 결과는 하기 표 3에 주어져 있다. 반응은 30% H2로 처리된 후에 1234yf에 대한 높은 선택성 및 1233xf에 대한 낮은 선택성을 나타냈다. 환원 후 반응의 선택성은 신형 관과 대등한 것이었다. 반응기는 다시 155시간 동안 25 psig에서 1 ml/hr 유량으로 가동되었으며, 선택성의 변화는 없었다. 이 데이터는 표 4에 요약되어 있다.
Figure pct00003
Figure pct00004
실시예 4
실시예 4는 3% 수소 기체로 반응기 표면을 패시베이션하는 것의 효과를 보여준다.
실시예 2에서의 반응기를 3% H2 (나머지는 N2)로 480℃, 대기압에서 36시간 동안 환원시킨 다음, 99%의 244bb와 1%의 1233xf의 혼합물을 반응기를 통하여 450℃ 및 480℃, 대기압에서 각각 유량 1.2 ml/hr, 0.8 ml/hr 및 0.4 ml/hr로 통과시켰다. 반응기로부터의 스트림을 GC 및 GC-MS로 분석하였다. 시험 결과는 하기 표 5에 주어져 있다.
Figure pct00005
실시예 5
실시예 5는 플루오린화수소의 부재 하에 244bb를 탈염화수소화하는데 있어서 긴 반응기 수명을 보여준다.
99%의 244bb와 1%의 1233xf의 혼합물을 탈염화수소를 위해 ½" x 12" (ID 0.334") 인코넬 625 관을 통하여 유량 1 ml/hr로 통과시켰다. 이 반응에 사용된 244bb는 탈이온수에 의해 스크러빙(scrubbing) 되었으며, 검출가능한 양의 HF를 함유하지 않았다. 반응기로부터의 스트림을 GC 및 GC-MS로 분석하였다. 시험 결과는 하기 표 6에 주어져 있다. 반응은 가동 2000시간까지 1234yf에 대한 높은 선택성 및 1233xf에 대한 낮은 선택성을 나타냈다.
Figure pct00006
실시예 6
실시예 6은 HF가 있는 244bb를 공급한 후 선택성에 있어서의 급속한 감소를 보여준다.
99%의 244bb와 1%의 1233xf의 혼합물을 탈염화수소화를 위해 ½" x 12" (ID 0.334") 인코넬 625 관을 통하여 유량 1.2 ml/hr로 통과시켰다. 표 7의 데이터는 1234yf에 대한 우수한 선택성을 나타냈고, 본질적으로 공급물에 존재하는 것 보다 더 많은 양의 1233xf는 없었다. 그 다음 3 sccm의 HF를 244bb 혼합물과 함께 19시간 동안 공급하였다. HF가 중단된 후에, 탈염화수소를 위해 99%의 244bb와 1%의 1233xf 공급을 계속하였다. 반응기로부터의 스트림을 GC 및 GC-MS로 분석하였다. 시험 결과는 하기 표 7에 주어져 있으며, 1233xf 생성물 양의 증가를 나타낸다.
Figure pct00007
실시예 7
실시예 7은 반응기를 HF 및 산소에 노출시킨 후 탈염화수소 선택성의 급격한 감소를 보여준다.
99%의 244bb와 1%의 1233xf의 혼합물을 ½" x 12" (ID 0.87") 인코넬 625 관을 통하여 480℃ 대기압에서 유량 1.2 ml/hr로 통과시켰다. 반응기로부터의 스트림을 GC 및 GC-MS로 매시간 분석하였다. 시험 결과는 하기 표 8에 주어져 있다. 반응은 1234yf에 대한 높은 선택성 및 1233xf에 대한 낮은 선택성을 나타냈다. 그 다음, 반응기를 20% HF로, 480℃에서 1시간 동안 처리한 다음, 10% 02로 2시간 동안 처리하였다. 99%의 244bb와 1%의 1233xf의 혼합물을 480℃에서 1 ml/hr으로 반응기로 공급하였고, 반응기로부터의 스트림을 GC-MS로 매시간 분석하였다.
Figure pct00008
상기 일반적인 설명 및 실시예에 기재된 모든 조작이 필요한 것이 아니며, 특정 조작의 일부는 필요하지 않을 수도 있고, 기재된 조작 외에 한 가지 이상의 다른 조작이 수행될 수 있음에 주목하여야 한다. 또한, 조작이 기재된 순서는 반드시 그것이 수행되는 순서는 아니다.
상기 명세서에서, 발명의 개념은 특정 실시양태와 관련하여 기재되었다. 그러나, 당업자는 하기 특허청구범위에 기재되어 있는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서, 이를 변경 및 수정할 수 있다는 것을 알아야 한다. 따라서, 명세서 및 도면은 발명을 제한하는 의미에서가 아니라 발명을 설명하기 위한 것으로 간주되어야 하며, 그와 같은 모든 변경은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것이다.
본 발명의 장점, 기타 이점 및 문제에 대한 해결책이 상기 특정의 실시양태와 관련하여 기재되어 있다. 그러나, 그러한 장점, 기타 이점 및 문제에 대한 해결책, 및 장점, 이점 및 해결책이 되거나 그를 더욱 현저하게 할 수 있는 임의의 특징(들)은 청구범위 전부 또는 어느 일부의 결정적, 필수적 또는 본질적 특징으로 간주되어서는 안된다.
명확히 할 목적으로 별도의 실시양태로 기재된 특징들은 또한 한 실시양태에서 조합하여 기재될 수 있음을 인식하여야 한다. 역으로, 간단히 할 목적으로 한 실시양태에 기재된 여러 가지 특징들은 또한 별도로 또는 부분적으로 조합되어 제공될 수 있다. 또한, 범위로 기재된 값들은 그러한 범위 내의 개개의 모든 값들을 포함한다.

Claims (26)

  1. 반응기로의 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 중단시키고, 수소 기체를 포함하는 기체 혼합물을 탈염화수소 반응의 선택성을 회복시키기에 충분한 시간의 기간 동안 25℃ 이상의 온도에서 반응기를 통해 통과시키고, 수소 기체 혼합물의 흐름을 중단시키고, 탈염화수소 반응으로의 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 재개하는 것을 포함하는, 탈염화수소 반응기 표면의 패시베이션 방법.
  2. 제1항에 있어서, 기체 혼합물이 불활성 희석제 기체를 추가로 포함하는 것인 패시베이션 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기체 혼합물 중 수소 기체의 농도가 0.5몰% 이상인 패시베이션 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기체 혼합물 중 수소 기체의 농도가 3몰% 이상인 패시베이션 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기체 혼합물 중 수소 기체의 농도가 10몰% 이상인 패시베이션 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 불활성 희석제 기체가 질소, 헬륨, 아르곤 또는 네온 및 이들의 혼합물인 패시베이션 방법.
  7. 제1항에 있어서, 1 기압 이상의 압력에서 유지하는 것인 패시베이션 방법.
  8. 제1항에 있어서, 반응기를 200℃ 이상의 온도에서 유지하는 것인 패시베이션 방법.
  9. 제1항에 있어서, 탈염화수소화에 대한 선택성이 90% 이상으로 증가되는 것인 패시베이션 방법.
  10. 제1항에 있어서, 탈염화수소화에 대한 선택성이 95% 이상으로 증가되는 것인 패시베이션 방법.
  11. 화학식 CF3CX=CX2의 플루오로프로펜 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F임)의 제조 방법이며,
    화학식 CF3CXYCX2Y의 히드로클로로플루오로프로판 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F이고, Y 중 하나는 Cl이고, 다른 하나의 Y는 H임)을, 상기 히드로클로로플루오로프로판을 상기 플루오로프로펜으로 열분해시키기에 충분히 높은 온도에서 유지되는 반응 용기에서 촉매의 부재 하에 기체상에서 열분해시키는 것을 포함하고, 상기 반응 용기를 상기 반응 용기 내부 표면의 패시베이션을 위해 주기적으로 패시베이션 단계로 처리하는 것인 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 패시베이션 단계가 반응 용기로의 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 중단시키고, 수소를 포함하는 기체 혼합물을 탈염화수소 반응의 선택성을 회복시키기에 충분한 시간의 기간 동안 200℃ 이상의 온도에서 반응기를 통해 통과시키고, 기체 혼합물의 흐름을 중단시키고, 열분해 반응의 재개를 위해 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 재개하는 것을 포함하는 것인 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 기체 혼합물이 불활성 희석제 기체를 추가로 포함하는 것인 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 불활성 희석제 기체가 질소, 헬륨, 아르곤 또는 네온인 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서, 패시베이션 단계를 가동 2000시간 후에 수행하는 것인 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서, 패시베이션 단계를 가동 50시간 후에 수행하는 것인 제조 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 기체 혼합물이 0.5 몰% 이상을 포함하는 것인 제조 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 기체 혼합물이 3 몰% 이상을 포함하는 것인 제조 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 탈염화수소 반응의 선택성이 90% 이상으로 증가되는 것인 제조 방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 탈염화수소 반응의 선택성이 95% 이상으로 증가되는 것인 제조 방법.
  21. 제11항에 있어서, 상기 패시베이션 단계가 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 지속시키면서 수소를 포함하는 기체 혼합물의 흐름을 탈염화수소 반응의 선택성을 유지시키기에 충분한 시간 동안 상기 반응기 내로 도입시키고, 그 후 상기 수소를 포함하는 기체 혼합물의 상기 흐름을 중단시키는 것을 포함하는 것인 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 패시베이션 단계를 탈염화수소화가 수행되는 400℃ 이상의 온도에서 수행하는 것인 제조 방법.
  23. 화학식 CF3CX=CX2의 플루오로프로펜 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F임)의 제조 방법이며,
    화학식 CF3CXYCX2Y의 히드로클로로플루오로프로판 (여기서, 각각의 X는 F 또는 H이며, 적어도 하나의 X는 H이고, 적어도 하나의 X는 F이고, Y 중 하나는 Cl이고, 다른 하나의 Y는 H임)을, 상기 히드로클로로플루오로프로판을 상기 플루오로프로펜으로 열분해시키기에 충분히 높은 온도에서 유지되는 반응 용기에서 촉매의 부재 하에 기체상에서 열분해시키는 것을 포함하고, 상기 히드로클로로플루오로프로판은 300 ppm 미만의 플루오린화수소를 포함하는 것인 제조 방법.
  24. 반응기로의 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 중단시키고, NH3, CO, CH4, 수소 및 이들의 조합으로부터 선택되며 1종 이상의 불활성 희석제와 임의로 혼합된 환원제를 포함하는 기체 혼합물을 탈염화수소 반응의 선택성을 회복시키기에 충분한 시간의 기간 동안 25℃ 이상의 온도에서 반응기를 통해 통과시키고, 수소 기체 혼합물의 흐름을 중단시키고, 탈염화수소 반응으로의 히드로클로로플루오로프로판의 흐름을 재개하는 것을 포함하는, 탈염화수소 반응기 표면의 패시베이션 방법.
  25. 제24항에 있어서, 환원제가 1종 이상의 불활성 희석제와 혼합된 NH3인 패시베이션 방법.
  26. 제25항에 있어서, NH3이 질소와 혼합된 것인 패시베이션 방법.
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