JP2012501827A - 触媒および該触媒を使用する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(A)第一反応領域において、1‐クロロ‐2,2,2‐トリフルオロエタンを本発明のフッ素化触媒の存在下、気相中250〜450℃の温度でフッ化水素と反応させて、1,1,1,2‐テトラフルオロエタンおよび塩化水素を未反応出発物質と一緒に含む生成物混合物を形成し、
(B)ステップ(A)の全生成物混合物およびトリクロロエチレンと所望により更なるフッ化水素を、本発明のフッ素化触媒を含む第二反応領域へ運び、該第二反応領域において、気相中180〜350℃でトリクロロエチレンをフッ化水素と反応させて1‐クロロ‐2,2,2‐トリフルオロエタンを形成し、
(C)1‐クロロ‐2,2,2‐トリフルオロエタン、1,1,1,2‐テトラフルオロエタンおよび塩化水素を含んでなる生成物混合物をステップ(B)から集め、
(D)1,1,1,2‐テトラフルオロエタンを回収し、かつ、ステップ(A)の第一反応領域へ運ぶために適した1‐クロロ‐2,2,2‐トリフルオロエタンを含んでなる組成物を生成するようにステップ(C)の生成物を処理し、
(E)ステップ(D)から得られた1‐クロロ‐2,2,2‐トリフルオロエタン組成物を所望により更なるフッ化水素と一緒に該第一反応領域へ運び、そして
(F)ステップ(D)で回収した1,1,1,2‐テトラフルオロエタンを集める
ステップを含んでなる。
(A)第一反応器または複数の第一反応器において、本発明のクロム含有フッ素化触媒の存在下において気相中200〜350℃の温度でペルクロロエチレンをフッ化水素と反応させて、ジクロロトリフルオロエタン、塩化水素、未反応のフッ化水素およびペルクロロエチレン、組成物中の有機化合物の総重量を基準として、2重量%未満のクロロテトラフルオロエタンおよびペンタフルオロエタンならびに、5重量%未満の式C2Cl6−xFxを有する化合物(xは0〜6の整数である)を含んでなる組成物を生成し、
(B)ステップ(A)からの組成物を分離ステップへ付して、組成物中の有機化合物の総重量を基準として、少なくとも95重量%のジクロロトリフルオロエタンおよび0.5重量%未満の式C2Cl6−xFxを有する化合物(xは0〜6の整数である)を含んでなる精製組成物を得て、そして
(C)第二反応器または複数の第二反応器において、本発明のクロム含有フッ素化触媒の存在下において気相中少なくとも280℃の温度でステップ(B)からの組成物をフッ化水素と反応させて、ペンタフルオロエタン、および、組成物中の有機化合物の総重量を基準として0.5重量%未満のクロロペンタフルオロエタンを含んでなる組成物を生成する
ステップを含んでなる。
触媒製造
亜鉛およびクロム(III)水酸化物の混合物を、水酸化アンモニウム(脱イオン水中12.5%(w/w)のアンモニア)を用いて亜鉛およびクロム(III)硝酸塩の水溶液から共沈により得た。亜鉛およびクロム硝酸塩の溶液は、最終触媒処方物中で約8.0重量%の亜鉛の担持量を達成するように、約10%(w/w)の含有量のクロムと約1.3%(w/w)の含有量の亜鉛を含有していた。用いた装置は冷却かつ攪拌される300mL沈殿タンクを装備しており、そこに亜鉛およびクロム硝酸塩を含んでなる水流と水酸化アンモニウムの別流を供給した。タンクスターラーを触媒製造時に500rpmで回転させた。混合硝酸塩供給物と水酸化アンモニウム供給物を、速やかな混和を確保するために、スターラーブレードに近い場所でタンクへ連続的に注入した。沈殿タンクで生成した混合水酸化物生成物は、触媒製造時に沈殿タンクで約200mLの一定のスラリー容量を維持するオーバーフローポイントで集めた。14〜15℃の温度を維持するように容器壁を冷却し、スラリーのpHを7〜8.5の範囲で維持するように水酸化アンモニウムのポンプ流量を調整した。
触媒サンプル中におけるクロム(VI)レベルを還元により測定した。少量の触媒サンプルをInconel製U字チューブ反応器へ装入し、反応器を室温で水素(15mL/min)および窒素(60mL/min)の混合気体でパージした。次いで、触媒を含むU字チューブを370℃に予熱したオーブンへ入れることにより還元を始めた。反応器を出たガス流を熱伝導度検出器(TCD)を備えたガスクロマトグラムへ送り、還元時に消費される水素の量を調べ、そこから触媒中におけるクロム(VI)のレベルが計算できた。
独立したHFおよびトリクロロエチレンの供給口を各々4つずつ備える反応器チューブを装備した触媒試験装置を用いて、触媒の性能を調べた。各反応器に粒径範囲0.5〜1.4mmの触媒2gを装入した。次いで窒素を60mL/minの流速で反応器入口へ送り、触媒サンプルを窒素流中250℃で1時間乾燥させた。
上記の基本手順を用いて、一連の亜鉛促進性クロミア触媒を製造した。濾過された混合水酸化物沈殿物の洗浄を触媒毎に変え、洗浄媒体と洗浄サイクルの回数の双方を変化させた。すべての触媒を窒素下300℃で4時間か焼した。か焼後に得た混合酸化物触媒中におけるクロム(VI)の量を、上記の基本手順を用いて評価した。
上記の基本手順を用いて、2種の亜鉛促進性クロミア触媒を製造した。濾過した混合水酸化物沈殿物の洗浄は各々の場合で同一とした。一方の沈殿物は300℃で4時間、他方は350℃で4時間か焼した。か焼後に得られた混合酸化物触媒中におけるクロム(VI)の量を次いで、上記の基本手順を用いて算定した。結果を下記表2に報告する。
上記の基本手順を用いて、一連の亜鉛促進性クロミア触媒を製造した。濾過した混合水酸化物沈殿物の洗浄は、クロム(VI)の量が異なる混合酸化物触媒を得るために、触媒毎に変えた。すべての触媒を300℃でか焼した。か焼後に得た混合酸化物触媒中におけるクロム(VI)の量を、上記の基本手順を用いて評価した。
Claims (35)
- ある量の亜鉛を含んでなるクロム含有フッ素化触媒であって、クロムの総重量を基準として、触媒中のクロムの0.1〜8.0重量%がクロム(VI)として存在している、触媒。
- クロムの総重量を基準として、触媒中のクロムの92.0〜99.9重量%がクロム(III)として存在している、請求項1に記載の触媒。
- クロムの総重量を基準として、触媒中のクロムの0.1〜6.0重量%がクロム(VI)として存在している、請求項1に記載の触媒。
- クロムの総重量を基準として、触媒中のクロムの94.0〜99.9重量%がクロム(III)として存在している、請求項3に記載の触媒。
- クロムの総重量を基準として、触媒中のクロムの0.5〜5.0重量%がクロム(VI)として存在している、請求項1に記載の触媒。
- クロムの総重量を基準として、触媒中のクロムの95.0〜99.5重量%がクロム(III)として存在している、請求項5に記載の触媒。
- クロムの総重量を基準として、触媒中のクロムの0.5〜4.0重量%がクロム(VI)として存在している、請求項1に記載の触媒。
- クロムの総重量を基準として、触媒中のクロムの96.0〜99.5重量%がクロム(III)として存在している、請求項7に記載の触媒。
- クロムの総重量を基準として、触媒中のクロムの1.0〜4.0重量%がクロム(VI)として存在している、請求項1に記載の触媒。
- クロムの総重量を基準として、触媒中のクロムの96.0〜99.0重量%がクロム(III)として存在している、請求項9に記載の触媒。
- クロムの総重量を基準として、触媒中のクロムの1.0〜2.0重量%がクロム(VI)として存在している、請求項1に記載の触媒。
- クロムの総重量を基準として、触媒中のクロムの98.0〜99.0重量%がクロム(III)として存在している、請求項11に記載の触媒。
- 触媒中のクロムの残部がクロム(III)として存在している、請求項2、4、6、8、10および12のいずれか一項に記載の触媒。
- 触媒が、酸化クロム(VI)、クロム酸、フッ素化酸化クロム(VI)、オキシフッ化クロム(VI)およびフッ化クロミルからなる群より選択される1種以上のクロム(VI)化合物を含んでなる、請求項1〜13のいずれか一項に記載の触媒。
- 触媒が、クロミア、フッ化クロム(III)、フッ素化クロミアおよびオキシフッ化クロム(III)からなる群より選択される1種以上のクロム(III)化合物を含んでなる、請求項1〜14のいずれか一項に記載の触媒。
- 触媒がか焼プロセスに付されたものである、請求項15に記載の触媒。
- 触媒がか焼プロセスに付され、その後続けてフッ素化されたものである、請求項15に記載の触媒。
- 触媒がか焼プロセスに付され、その後続けてフッ化水素で処理されたものである、請求項17に記載の触媒。
- 亜鉛が、触媒の総重量を基準として、0.5〜25重量%の量で触媒に存在している、請求項1〜18のいずれか一項に記載の触媒。
- 亜鉛が、触媒の総重量を基準として、3〜25重量%の量で触媒に存在している、請求項1〜18のいずれか一項に記載の触媒。
- 亜鉛が、触媒の総重量を基準として、0.5〜10重量%の量で触媒に存在している、請求項1〜18のいずれか一項に記載の触媒。
- 亜鉛が、触媒の総重量を基準として、3〜10重量%の量で触媒に存在している、請求項1〜18のいずれか一項に記載の触媒。
- 亜鉛が、触媒の総重量を基準として、3〜8重量%の量で触媒に存在している、請求項1〜18のいずれか一項に記載の触媒。
- 亜鉛が、触媒の総重量を基準として、1.0〜6.0重量%の量で触媒に存在している、請求項1〜18のいずれか一項に記載の触媒。
- 亜鉛が、触媒の総重量を基準として、3.0〜6.0重量%の量で触媒に存在している、請求項1〜18のいずれか一項に記載の触媒。
- 触媒が非晶質であるか、または部分的に結晶質で、8.0重量%未満のクロムおよび/または亜鉛の結晶化合物を含んでなる、請求項1〜25のいずれか一項に記載の触媒。
- 触媒が非晶質であるか、または部分的に結晶質で、5.0重量%未満のクロムおよび/または亜鉛の結晶化合物を含んでなる、請求項1〜25のいずれか一項に記載の触媒。
- 触媒の表面積が20〜300m2/gの範囲である、請求項1〜27のいずれか一項に記載の触媒。
- 触媒の表面積が100〜250m2/gの範囲である、請求項1〜27のいずれか一項に記載の触媒。
- 触媒の表面積が180〜220m2/gの範囲である、請求項1〜27のいずれか一項に記載の触媒。
- 請求項1〜30のいずれか一項に記載のフッ素化触媒の存在下気相中において高温で炭化水素またはハロゲン化炭化水素をフッ化水素と反応させることを含んでなる、フッ素化炭化水素の製造方法。
- 1‐クロロ‐2,2,2‐トリフルオロエタンが前記触媒の存在下でフッ化水素と反応されて、1,1,1,2‐テトラフルオロエタンを生成する、請求項31に記載の方法。
- トリクロロエチレンが前記触媒の存在下でフッ化水素と反応されて、1‐クロロ‐2,2,2‐トリフルオロエタンを生成する、請求項31に記載の方法。
- ジクロロトリフルオロエタンが前記触媒の存在下でフッ化水素と反応されて、ペンタフルオロエタンを生成する、請求項31に記載の方法。
- ペルクロロエチレンが前記触媒の存在下でフッ化水素と反応されて、ジクロロトリフルオロエタン、クロロテトラフルオロエタンおよび/またはペンタフルオロエタンを生成する、請求項31に記載の方法。
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