JP5783707B2

JP5783707B2 - ポリクロロプロパンを製造するための連続バッチ反応方法

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Publication number: JP5783707B2
Application number: JP2010254626A
Authority: JP
Inventors: 俊輔保坂; 康尚小松
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2030-11-15
Also published as: JP2012106934A

Description

本発明は、ポリクロロプロパンを製造するための連続バッチ反応方法に関する。より詳しくは、バッチ反応を繰り返して行う方式によりポリクロロプロパンを製造する場合に、各バッチの反応速度及び選択率を安定的に制御できる方法に関する。

塩素化炭化水素は、農薬、医薬品、フロン代替材料等の各種製品を製造するための原料ないし中間体として重要である。例えば１，１，１，２，３−ペンタクロロプロパンから出発して１，１，２，３−テトラクロルプロペンを経て、除草剤として有用なトリクロロアリルジイソプロピルチオカルバメートを製造することができる。
このような塩素化炭化水素の製造方法としては、例えば炭素数２の不飽和化合物（非置換又は塩素で置換されたエチレン）に四塩化炭素を付加してクロロプロパンを得る第一反応と、
該クロロプロパンを脱塩化水素してクロロプロペンを得る第二反応と、
該クロロプロペンにさらに塩素を付加して目的のクロロプロパンを得る第三反応と
からなる三段階反応が知られている。このうちの第一反応として、例えば特許文献１に、エチレンと四塩化炭素との付加反応を、金属鉄とホスホリル化合物とからなる相間移動触媒の存在下で行って１，１，１，３−テトラクロロプロパンとする例が記載されている。
このような第一反応は、四塩化炭素からなる液相と、主として炭素数２の不飽和化合物からなる気相とからなる反応系中において、バッチ方式で行われることが多い。

特公平２−４７９６９号公報

このようなバッチ反応を工業的に実施する場合、各バッチの反応終了後、反応混合物を反応器から排出した後、反応器を洗浄することなく新たな四塩化炭素を仕込み、触媒及び炭素数２の不飽和化合物を供給して、次のバッチの反応を行う方が生産効率が高い。しかしながら本発明等の検討によれば、このようなバッチ反応を連続的に繰り返して行う際、反応器の洗浄を行わず未開缶で反応を繰り返して行くと、バッチ数を経るに従って付加反応活性が減少し、あるいは反応転化率および選択率が変動する場合があることがわかった。
本発明は、従来技術において上記の問題点が存在することが明らかになったことに鑑みてなされたものであり、その目的は、バッチ反応を繰り返して行う方式によってポリクロロプロパンを製造する場合に、各バッチの反応速度及び選択率を安定的に制御できる方法を提供することにある。
本発明のさらなる目的及び利点は、以下の説明から明らかになろう。

本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、バッチ反応を繰り返して行う方式によりポリクロロプロパンを製造する場合には、バッチ数を経るに従って気相部の組成が徐々に変化して行くことを見い出した。すなわち、原料の四塩化炭素中に溶存している空気、炭素数２の不飽和化合物中に少量含有される不純物等がバッチ終了後に完全除去されずに気相中に残存し、バッチ数を経るごとにこれらが蓄積して反応中の気相に存在する炭素数２の不飽和化合物の絶対量が減殺されて行くのである。
バッチ反応を繰り返して行う方式によりポリクロロプロパンを製造する場合にこのような事態を生ずることは今まで知られておらず、本発明者らの検討によって初めて明らかになったものである。
本発明は、以上のような知見に基づいて完成された。
本発明によれば、本発明の上記目的及び利点は、
液相の反応系中で、非置換又は塩素で置換されたエチレンに四塩化炭素を、鉄−リン酸エステル触媒の存在下で付加してポリクロロプロパンを得る付加反応を、液相と気相とが存在するバッチ式反応器内で気相部に非置換又は塩素で置換されたエチレンを供給しつつバッチ方式で行い、バッチ反応終了後に反応器から反応混合液を排出し、続いて同反応器に四塩化炭素及び非置換又は塩素で置換されたエチレンを供給し、前記付加反応をバッチ方式にて反応器を未開缶で繰り返して行う連続バッチ反応方法において、第２バッチ以降の付加反応の気相部の全圧を、非置換又は塩素で置換されたエチレンの所望分圧と気相部に存在する非置換又は塩素で置換されたエチレン以外の気体の分圧との合計の圧力に設定し、その際前記非置換又は塩素で置換されたエチレンの所望分圧を、２５℃において０．１１〜０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）としそして第８バッチ以降の各バッチの付加反応を、第２〜７バッチの各バッチの付加反応の気相部の全圧よりも高い気相部の全圧、１０５〜１３０℃の反応温度および２〜１０時間の反応時間で行って第８バッチ以降の各バッチにおける四塩化炭素の転化率を９４〜１００％とすることを特徴とする、上記連続バッチ反応方法によって達成される。

本発明によれば、バッチ反応を繰り返して行う方式によりポリクロロプロパンを製造する場合に、各バッチの反応速度及び四塩化炭素の転化率、選択率を安定的に制御することができる。このことにより、ポリクロロプロパン製造の反応効率及び収率が著しく向上し、製造コスト削減及び製造計画の予測性の向上に資する。

実験例における各バッチの反応結果を示すグラフ。実験例におけるエチレン分圧を示すグラフ（１１０℃）。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において原料として使用される非置換又は塩素で置換されたエチレン（以下、「炭素数２の不飽和化合物」という。）はエチレン、塩化ビニル、１，１−ジクロロエチレン、１，２−ジクロロエチレン、１，１，２−トリクロロエチレン及びパークロロエチレンであるが、これらのうち、常温・常圧で気体であるエチレン又は塩化ビニルを使用することが、本発明の実施が容易で好ましい。このような原料化合物に四塩化炭素を付加して得られる生成物として、使用する原料化合物に応じていかなるポリクロロプロパンが得られるかは、当業者には明らかであり、例えば原料化合物としてエチレンを使用した場合には１，１，１，３−テトラクロロプロパンが、塩化ビニルを使用した場合には１，１，１，３，３−ペンタクロロプロパンが、それぞれ得られることとなる。
本発明の連続バッチ反応の各バッチ反応は、液相と気相とが存在するバッチ式反応器内における液相の反応系中で進行する。このとき、原料化合物である炭素数２の不飽和化合物は、気相に供給された後、液相に溶解して、四塩化炭素との付加反応に供される。消費された分量に相当する原料化合物は随時気相に追加されることにより、気相部の圧力はバッチ反応中ほぼ一定に維持されることが好ましい。

本発明における付加反応は、適当な触媒の存在下に行われることが好ましい。ここで使用することのできる触媒としては、例えば鉄−リン酸エステル触媒、鉄−非プロトン極性溶媒触媒、銅−アミン触媒等を挙げることができるが、これらのうち鉄−リン酸エステル触媒が好ましい。
付加反応は、好ましくは液相に鉄−リン酸エステル触媒が存在する状態で行われる。この鉄−リン酸エステル触媒は、液相の反応系中（すなわち液体状の四塩化炭素中）で、所定量の鉄及び所定量のリン酸エステルを接触させることにより調製される。鉄とリン酸エステルとの接触は、反応開始前に鉄及びリン酸エステルの各全量を反応系中に一度に投入して行う方法によるか、
あるいは鉄の全量及びリン酸エステルの一部を反応開始前に添加し、リン酸エステルは付加反応の進行中に追加添加することにより行うことができる。ここで、「反応開始前」とは、反応器の温度を四塩化炭素中と炭素数２の不飽和化合物とが実質的に反応する温度に昇温する前の時点をいう。例えば、炭素数２の不飽和化合物がエチレンである場合には、上記鉄−リン酸エステル触媒を用いた際の当該温度は９０℃である。従って、鉄の全量及びリン酸エステルの全部又は一部は、反応系が９０℃未満のときに添加されることが好ましく、常温時のときに添加されることがより好ましい。

ここで使用される鉄としては、例えば金属鉄、純鉄、軟鉄、炭素鋼、フェロシリコン鋼、鉄を含む合金（例えばステンレス鋼等）等を挙げることができる。鉄の形状としては、例えば粉末状、粒状、塊状、棒状、球状、板状、繊維状等の任意の形状であることができるほか、これらを用いてさらに任意の加工をした金属片、蒸留充填物等であってもよい。前記加工金属片としては、例えばコイル、網、スチールウール、その他の不定形片状を；前記蒸留充填物としては、例えばラシヒリング、へリックス等を、それぞれ挙げることができる。これらのいずれの形態であっても使用することができるが、リン酸エステル及び反応物との接触面積を十分に確保する観点から、粉末状又は繊維状であることが好ましい。同様の観点から、窒素を吸着質としてＢＥＴ法により測定した鉄の比表面積は０．００１〜５ｍ^２／ｇであることが好ましい。
反応開始前にリン酸エステルを一括して添加する場合における鉄の使用量としては、高い反応転化率及び高い選択率を両立するとの観点から、使用する四塩化炭素の１モルに対して、０．００１モル以上とすることが好ましく、０．００５モル以上とすることがより好ましく、特に０．０１モル以上とすることが好ましい。鉄の使用量の上限は特に限定されない。鉄の使用量を多くしても、活性及び選択性にはほとんど影響しないが、鉄の体積相当量分、反応缶に導入できる原料の絶対量が少なくなり、また反応に関与せずに無駄となる鉄が多くなる点で、経済上不利益となる。かかる観点から、鉄の使用量は使用する四塩化炭素の１モルに対して、１０モル以下とすることが好ましく、５モル以下とすることがより好ましく、１モル以下とすることがさらに好ましく、特に０．１モル以下とすることが好ましい。
上記リン酸エステルとしては、例えば下記一般式（１）

（式（１）中、Ｒ^１はフェニル基又は炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ独立に水素原子、フェニル基又は炭素数１〜４のアルキル基である。）
で表される化合物を挙げることができ、その具体例として例えばリン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸ジエチル、リン酸ジブチル、リン酸モノフェニル、リン酸モノブチル、リン酸ジメチルフェニル、リン酸ジエチルフェニル、リン酸ジメチルエチル、リン酸フェニルエチルメチル等を挙げることができる。これらのうち、上記一般式（１）において、Ｒ^１，Ｒ^２及びＲ^３のすべてが炭素数１〜４のアルキル基であるリン酸トリアルキルエステルが好ましく、特にリン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル又はリン酸トリブチルが好ましい。
リン酸エステルの使用量は、高い転化率及び高い選択率を担保するとの観点から、使用する四塩化炭素の１モルに対して、０．００１モル以上とすることが好ましく、０．００２モル以上とすることがより好ましい。リン酸エステルの使用量の上限は特に限定されないが、使用量を過度に多くすると、発熱により反応の制御が難しくなり、また反応に関与せずに無駄となるリン酸エステルが多くなる点で、経済上不利益となる。かかる観点から、リン酸エステルの使用量は、四塩化炭素の１モルに対して、１モル以下とすることが好ましく、０．１モル以下とすることがより好ましく、０．０５モル以下であってもよい。

付加反応の反応温度は、高い転化率と高い選択率とを両立するために、９０〜１６０℃とすることが好ましく、１０５〜１３０℃とすることが更に好ましい。反応圧力（第２バッチ以降においては炭素数２の不飽和化合物の分圧）は、上記反応温度において反応系が液相を維持し得る圧力であればよいが、高い転化率と高い選択率とを両立するためには、エチレン分圧を一定の範囲内とすることが好ましい。２５℃に換算したエチレン分圧としては、０．１１〜０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）であることが好ましく、０．１５〜０．３５ＭＰａ（ａｂｓ）であることがより好ましい。この値は、反応温度を例えば１１０℃に設定した場合には、０．１５〜０．６５ＭＰａ（ａｂｓ）とすることができ、好ましくは０．２０〜０．０．４５ＭＰａ（ａｂｓ）である。２５℃に換算したエチレン分圧を０．１１ＭＰａ未満とすると、液相中における原料化合物（炭素数２の不飽和化合物）の濃度が過小となって反応添加率が不足する場合があり、一方、０．５２ＭＰａを超える圧力では多量体が生成する割合が高くなって選択率が損なわれる場合があり、いずれも好ましくない。反応圧力は、エチレンの分圧とその他の気体の分圧を合計した値である。このとき、２５℃では液体である四塩化炭素も、反応温度においては有意の蒸気圧を有している点に留意すべきである。四塩化炭素の蒸気圧は２５℃においては約０．０２ＭＰａにすぎないが、１１０℃においては０．２５ＭＰａという有意に高い値を示す。エチレン分圧及びその他の気体の分圧は、気相部のガスクロマトグラフィーによる分析結果と、気相部の全圧とから求めることができる。なお、上記圧力はいずれも、設定または特記した温度における絶対圧である。

本発明の連続バッチ反応の各バッチにおいては、上記の如き第一反応において、鉄の全量及びリン酸エステルの一部を反応開始前に添加し、残余のリン酸エステルは付加反応の進行中に追加添加することが、反応の制御性を良好とし、転化率、選択率を高くし、そして使用する鉄、リン酸エステルの量を低減しうる点で好ましい。
反応開始前に一括添加される鉄の量は、反応開始前にリン酸エステルを一括して添加する場合における鉄の使用量の下限として上記した値よりも少なくすることができる。この場合における鉄の使用量は、使用する四塩化炭素の１モルに対して、０．０００５モル以上とすることが好ましく、０．００１モル以上とすることがさらに好ましく、特に０．００５モル以上とすることが好ましい。鉄の使用量の上限は、経済上の観点から設定される。この場合における鉄の使用量は、使用する四塩化炭素の１モルに対して、１モル以下とすることが好ましく、０．１モル以下とすることがより好ましく、０．０５モル以下とすることがさらに好ましい。

本発明における付加反応では、リン酸エステルは反応開始前にその一部を添加し、残余のリン酸エステルを付加反応進行中に追加添加することが好ましい。リン酸エステルの追加添加は、１回だけ行ってもよく、数回に分割して行ってもよく、あるいは連続的に行ってもよい。数回に分割して行う場合における追加添加の回数としては、２〜１０回とすることが好ましく、２〜６回とすることがより好ましい。
リン酸エステルの全使用量（反応開始前添加分及び追加添加分の、１バッチにおける合計量）は、使用する四塩化炭素の１モルに対して、０．００１モル以上とすることが好ましく、特に０．００２モル以上とすることが好ましい。追加添加する場合のリン酸エステルの総添加量は特に限定されない。しかしながらこの場合もリン酸エステルの総添加量を過度に多くすると、反応に関与せずに無駄となるリン酸エステルが多くなる点で、経済上不利益となる。かかる観点から、追加添加する場合のリン酸エステルの総添加量は、四塩化炭素の１モルに対して、１モル以下とすることが好ましく、０．１モル以下とすることがより好ましく、０．０１モル以下であってもよい。

リン酸エステルを追加添加する方法においては、リン酸エステルの使用量を、従来技術、例えば特許文献１（特公平２−４７９６９号公報）に記載された方法よりも少ない量としても、目的の化合物を、より高い転化率及び安定した反応速度にて効率的に製造することができる利点を有する。
本発明の方法においては、反応系の温度を四塩化炭素と炭素数２の不飽和化合物とが実質的に反応する温度に昇温した後にリン酸エステルの全量を添加した場合でも付加反応は進行する。しかし、反応を安定して立ち上げるために少なくともその一部は昇温前（反応開始前）に添加することが好ましい。反応開始前におけるリン酸エステルの添加量としては、使用する四塩化炭素の１モルに対して０．０００１モル以上とすることが好ましく、０．０００５モル以上とすることがより好ましい。反応開始前に添加されるリン酸エステルの上限値は、追加添加の態様（追加添加を１回だけ行うか、数回に分割して行うか、あるいは連続的に行うか）によらず、また数回に分割して追加添加する場合にはその添加回数によらず、リン酸エステルの全使用量の８０％以下とすることが好ましく、７０％以下とすることがより好ましい。反応開始前におけるリン酸エステルの添加量を上記の如き範囲とすることにより、反応を安定して立ち上げることができ、反応のコントロールが容易となり、結果として高い転化率を達成することができることとなる。

かくして開始された付加反応は、炭素数２の不飽和化合物の消費速度を連続的にモニターしながら行うことが好ましい。この不飽和化合物の消費速度の連続的モニターは、例えば気相存在下の液相バッチ反応において、適当な反応圧力を維持するために気相に供給される不飽和化合物の量を調べることにより行うことができる。
リン酸エステルの追加添加を１回だけ行う場合には、不飽和化合物の消費速度が反応開始後６０分間における平均消費速度の好ましくは５〜５０％、より好ましくは１０〜４０％となったときに、リン酸エステルの残りの全量が追加添加される。この追加添加により、一旦減少した不飽和化合物の消費速度が回復し、以後、該消費速度が再び漸減しながら残余の付加反応が進行していくこととなる。
リン酸エステルの追加添加を数回に分割して行う場合には、消費速度が反応開始後６０分間における平均消費速度の好ましくは５〜５０％、より好ましくは１０〜４０％となったときに、第１回目のリン酸エステルの追加添加が行われる。この第１回目の追加添加により、一旦減少した不飽和化合物の消費速度が回復し、以後、該消費速度が再び漸減して行く。そして、不飽和化合物の消費速度が再度反応開始後６０分間における平均消費速度の好ましくは５〜５０％、より好ましくは１０〜４０％となったときに、第２回目以降のリン酸エステルの追加添加が行われる。この追加添加により、不飽和化合物の消費速度は再度回復する。以降、さらに継続して炭素数２の不飽和化合物の消費速度をモニターし、所定の回数だけリン酸エステルの追加添加を行うことができる。
リン酸エステルの追加添加を数回に分割して行う場合の各分割添加量は、各回毎の添加量を等しく設定するか、あるいは回数を重ねるごとに徐々に多い添加量とすることが好ましい。

リン酸エステルの追加添加を連続的に行う場合には、反応開始直後から行ってもよいし、消費速度が反応開始後６０分間における平均消費速度の好ましくは５〜５０％、より好ましくは１０〜４０％となったときに、リン酸エステルの追加添加を開始してもよい。このリン酸の連続的な追加添加は、添加速度が速いと反応の制御が困難となり、また反応に関与せずに無駄となるリン酸エステルが多くなり経済上不利益となる。また、添加速度が遅いと反応が遅くなる。かかる観点から四塩化炭素の１モルに対して、リン酸エステル１.３×１０^−６〜６．６×１０^−３モル／分の速度で行うことが好ましく、６．６×１０^−６〜６．６×１０^−４モル／分の速度で行うことがより好ましい。この連続的な添加は、炭素数２の不飽和化合物の消費速度が反応開始後６０分間における平均消費速度の５〜５０％と遅くなった場合、四塩化炭素の１モルに対して、リン酸エステル１.３×１０^−６〜６．６×１０^−３モル／分の速度で行うことが好ましく、６．６×１０^−６〜６．６×１０^−４モル／分の速度の範囲で添加速度を途中から速くしてもよい。この連続的な添加は、好ましくは四塩化炭素の転化率が３０〜１００％となるまで続ければよく、より好ましくは８０〜９８％となるまで続ければよい。四塩化炭素の転化率は不飽和化合物の消費量から判断することができる。
リン酸エステルの追加添加の態様としては、１回のみ又は連続的に行うことが好ましい。ここで、リン酸エステルの追加添加を１回のみ行う場合には操作が簡便となる利点があり、これを連続的に行う場合には反応のコントロールが容易になる利点がある。
上記のようにして行われる付加反応は、その合計の反応時間を１〜１２時間とすることが好ましく、２〜１０時間とすることがより好ましい。

このような方法によって得られる反応混合物は、高い転化率及び高い選択率で目的物に転化した目的物を含むものであるから、これに含有される未反応の四塩化炭素（その含有率はわずかである。）、鉄−リン酸エステル触媒残滓、副生成物及び過剰の炭素数２の不飽和化合物を分離すれば、多くの場合においてこれをそのまま製品として用いることができる。所望により付加反応後に精製を行うことができるが、該精製方法はごく簡単なものでよく、例えば理論段数２〜１０段程度の簡易な蒸留精製により高純度の製品とすることができる。
このようにしてバッチ方式による付加反応を行った後、反応器から反応混合液を排出し、続いて同反応器に四塩化炭素及び炭素数２の不飽和化合物並びに任意的に適当な触媒を供給し、前記付加反応をバッチ方式にて繰り返して行うこととなる。
上記反応混合液の排出は、反応器に取り付けられた排出口を開口し重力で落下させたり、或いは、反応器内にガスを導入して加圧排出する方法などが挙げられる。この際、反応混合液の排出に伴う液相部の減少し、気相部が増大分することになるが、このときに炭素数２の不飽和化合物を供給することによって気相部の圧力を維持することが好ましい。また、加圧排出のために導入するガスとしては、炭素数２の不飽和化合物を用いることが好ましい。
触媒として、鉄−リン酸エステル触媒を用いた場合には、第１バッチ目における鉄の使用量にもよるが、通常は、リン酸エステルと未反応の鉄が反応器内に残存している。該鉄はそのまま第２バッチ目以降の触媒として使用することが可能なため取り出す必要はない。従って第２バッチ目以降の反応においては、反応器内に残存する鉄の量を考慮のうえ、新たに添加する鉄の量を少なくしてもよい。
さらに反応混合液は全量を排出せず、その０．５〜２０体積％、好ましくは２〜５体積％程度反応器内に残存させることが、次バッチ以降の初期転化速度を良好なものとできる点で好ましい。これは反応混合液中には、鉄−リン酸エステル触媒が溶解しているため、これが反応初期の触媒として即座に有効に作用するためであると推測される。

本発明の最大の特徴点は、連続バッチ反応の第２バッチ以降においては、気相部の全圧を、炭素数２の不飽和化合物の所望分圧と気相部に存在する炭素数２の不飽和化合物以外の気体の分圧との合計の圧力に設定して行われることである。
このような設定を行うことにより、第２バッチ以降の付加反応の反応速度が第１バッチと同レベルに維持されることとなる。
すなわち、第２バッチ以降の気相部には、上記したとおり、炭素数２の不飽和化合物のほかに、原料の四塩化炭素中に溶存している空気（窒素、酸素、二酸化炭素など）、炭素数２の不飽和化合物中に少量含有される不純物等がバッチ終了後に完全には除去されずに残存し蓄積して行く。そのため、原料化合物である炭素数２の不飽和化合物の分圧が気相部の全圧よりも低くなり、このことにより液相部における原料化合物の濃度が低くなるので、同じ条件で（特に気相の全圧を同じとして）反応した場合の反応速度が、バッチ数を経るに従って徐々に低下して行く。ここで、炭素数２の不飽和化合物中に少量含有される不純物としては、炭素数２の不飽和化合物がエチレンの場合エタン、メタン等を挙げることができる。
そこで、気相部の全圧を、炭素数２の不飽和化合物の所望分圧と気相部に存在する炭素数２の不飽和化合物以外の気体の分圧との合計の圧力に設定することにより、炭素数２の不飽和化合物の気相部分圧を（従って液相中濃度も）バッチ間で等しくし、これにより反応温度の維持を図るのである。

気相部における炭素数２の不飽和化合物以外の成分の種類及び各分圧は、ガスクロマトグラフィーによって容易に知ることができる。これらの成分の分圧は、バッチ反応を繰り返すに従って気相部に蓄積して徐々に増えて行き、ある時点で気相部組成と排出ガス組成とが一致して平衡に達する。ここで各バッチごとに蓄積する、又は平衡に達した後の、炭素数２の不飽和化合物以外の成分の種類及び各分圧は、四塩化炭素の充填率、使用する原料化合物の純度等に依存する。
本発明の方法を実施するにあたっては、各バッチ反応後に気相部成分の分析を行って炭素数２の不飽和化合物以外の気体の分圧の合計を知った後に、これに炭素数２の不飽和化合物の所望分圧を加えて気相部全圧を設定してもよいが、同一条件で一連（１シリーズ）のバッチ反応を繰り返し行う場合には、各バッチごとの気相部における炭素数２の不飽和化合物以外の気体の分圧の合計は、繰り返しバッチ数に応じてシリーズ間で同じであると推定することができるから、あるシリーズの繰り返し反応における各バッチ終了後に測定した値を、別シリーズの各バッチにおける推定値として用いて気相部全圧を設定してもよい。
上記の如き本発明の方法は、バッチ反応を繰り返して行う方式によりポリクロロプロパンを製造する場合に、各バッチの反応速度及び選択率を安定的に制御することができるものである。

以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する。
実験例１
本実験例は、気相の全圧を一定としてバッチ反応を繰り返す、従来法による場合を示す比較例である。
（１）第１バッチ目の付加反応
撹拌機、エチレン用ガス導入口及びガス排出口並びに四塩化炭素と鉄の添加口及びリン酸エステルの追加添加口並びに液体排出口を有するＳＵＳ製のオートクレーブ（内容積１，５００ｍＬ）をエチレンで満たした。オートクレーブ中に四塩化炭素１，５６０ｇ、リン酸トリエチル２．０ｇ及びＫ１００（ＪＦＥスチール（株）製、コークス還元鉄粉）４．０ｇを仕込み、温度を１１０℃に設定し、気相の全圧が０．５ＭＰａ（ａｂｓ）となるようにエチレンを供給して付加反応を行った。気相の全圧が０．５ＭＰａ（ａｂｓ）となった直後の気相におけるエチレン分圧は０．２５ＭＰａであった。
温度１１０℃、気相の全圧が０．５ＭＰａ（ａｂｓ）になった時点から、リン酸トリエチルを０．０２ｍｌ／分で反応終了まで連続的に添加を行った。
反応中は、気相における全圧が０．５ＭＰａ（ａｂｓ）を維持するようにエチレンを供給しつつ行い、エチレンの消費速度（追加供給速度）が四塩化炭素の初期量に対して０．１モル％／分（２００ｍｌ／分）となった時点で反応が完了したものと判断して、第１バッチ目の付加反応を終了した。

（２）第２バッチ目以降の付加反応
上記第１バッチ目の付加反応終了後、気相をエチレンで加圧して、液相の反応混合物を液体排出口から反応混合物の９５体積％を排出し、そのまま（オートクレーブを洗浄せずに）再度四塩化炭素１，５６０ｇ、リン酸トリエチル２．０ｇ及びＫ１００を３．０ｇを仕込み、温度を１１０℃に設定し、気相の全圧が０．５ＭＰａ（ａｂｓ）となるようにエチレンを供給して付加反応を開始した。
反応中は、第１バッチ目と同様にしてエチレン供給及びリン酸トリエチルの追加添加を行い、第１バッチ目と同じ基準で反応を終了した。
以上の操作を繰り返し、第７バッチ目までの反応を行った。
上記第１〜第７の各バッチのうちの第１、第２、第３、第５及び第７バッチについて、上記の基準で決定した反応時間及び反応転化率並びに反応開始前のエチレン分圧を図１および２に示した。また、第７バッチ目において、反応系にエチレンを供給し、気相圧力が０．５ＭＰａとなった直後の気相部をガスクロマトグラフィー（ＧＣ）で測定した結果は、下記の表１に示したとおりであった（単位はモル％。なお、四塩化炭素は抽気したサンプルを室温まで冷却すると凝結するため、正しい値がＧＣでは得られないので、これを除いて計算した）。

実験例２
本実験例は、気相のエチレン分圧を一定としてバッチ反応を繰り返す、本発明の方法による場合を示す実施例である。本実験例は、上記実験例１に連続して、第８バッチ目以降の付加反応として行った。
（１）第８バッチ目以降の付加反応
上記実験例１における第７バッチ目の付加反応終了後、気相をエチレンで加圧して、液相の反応混合物を液体排出口から排出し、そのまま（オートクレーブを洗浄せずに）再度四塩化炭素１，５６０ｇ、リン酸トリエチル２．０ｇ及びＫ１００を３．０ｇを仕込み、温度を１１０℃に設定し、気相の全圧が０．６ＭＰａ（ａｂｓ）となるようにエチレンを供給して付加反応を開始した。
反応中は、反応中は、気相における全圧が０．６ＭＰａ（ａｂｓ）を維持するようにエチレンを供給しつつ行った。実験例１における第１バッチ目と同様にしてリン酸トリエチルの追加連続添加を行い、第１バッチ目と同じ基準で反応を終了した。
以上の操作を繰り返し、第３０バッチ目までの反応を行った。
上記第８〜第３０の各バッチのうちの第８、第１２、第１５、第１８、第２０、第２３、第２６、第２９及び第３０バッチ目について、上記の基準で決定した反応時間及び反応転化率並びに反応開始前のエチレン分圧を、図１および２に上記実験例１の結果に連続して示した。また、第３０バッチ目において、反応系にエチレンを供給し、気相圧力が０．６ＭＰａとなった直後の気相部をＧＣで測定した結果は、下記の表２に示したとおりであった（単位はモル％。四塩化炭素については表１の場合と同じである。）。

上記実験例１及び２の結果から、バッチ反応を繰り返して行う方式によりポリクロロプロパンを製造する場合には、従来法（実験例１）によるとバッチ数を経るに従って反応終了までに要する反応時間が増加し反応選択率が不安定であること、及び本発明の方法（実験例２）によると、バッチ反応を連続的に繰り返して行っても、バッチ数によらずに反応速度及び選択率を安定的に制御しうることが理解される。

Claims

液相の反応系中で、非置換又は塩素で置換されたエチレンに四塩化炭素を、鉄−リン酸エステル触媒の存在下で付加してポリクロロプロパンを得る付加反応を、液相と気相とが存在するバッチ式反応器内で気相部に非置換又は塩素で置換されたエチレンを供給しつつバッチ方式で行い、バッチ反応終了後に反応器から反応混合液を排出し、続いて同反応器に四塩化炭素及び非置換又は塩素で置換されたエチレンを供給し、前記付加反応をバッチ方式にて反応器を未開缶で繰り返して行う連続バッチ反応方法において、第２バッチ以降の付加反応の気相部の全圧を、非置換又は塩素で置換されたエチレンの所望分圧と気相部に存在する非置換又は塩素で置換されたエチレン以外の気体の分圧との合計の圧力に設定し、その際前記非置換又は塩素で置換されたエチレンの所望分圧を、２５℃において０．１１〜０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）としそして第８バッチ以降の各バッチの付加反応を、第２〜７バッチの各バッチの付加反応の気相部の全圧よりも高い気相部の全圧、１０５〜１３０℃の反応温度および２〜１０時間の反応時間で行って第８バッチ以降の各バッチにおける四塩化炭素の転化率を９４〜１００％とすることを特徴とする、上記連続バッチ反応方法。
前記気相部に存在する非置換又は塩素で置換されたエチレン以外の気体が、四塩化炭素、四塩化炭素に溶存していた気体及び非置換又は塩素で置換されたエチレンの不純物気体よりなる群から選択される１種以上を含有するものである、請求項１に記載の方法。
前記非置換又は塩素で置換されたエチレンが、エチレン又は塩化ビニルである、請求項１〜２のいずれか一項に記載の方法。