JPH11116511A - 1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンの製造方法 - Google Patents

1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンの製造方法

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JPH11116511A JP9276884A JP27688497A JPH11116511A JP H11116511 A JPH11116511 A JP H11116511A JP 9276884 A JP9276884 A JP 9276884A JP 27688497 A JP27688497 A JP 27688497A JP H11116511 A JPH11116511 A JP H11116511A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンの
製造方法において、目的生成物との分離困難な成分であ
る2−クロロ−1,1,1,2,2−ペンタフルオロエ
タンの生成量の少ない方法を提供する。 【解決手段】2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフル
オロエタン及び/又は2−クロロ−1,1,1,2−テ
トラフルオルエタンを原料とし、これをフッ化水素でフ
ッ素化して1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン
を製造する方法において、フッ素化反応混合物を主とし
て1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンを含む生
成物Aと、主として2,2−ジクロロ−1,1,1−ト
リフルオロエタン、2−クロロ−1,1,1,2−テト
ラフルオルエタン及びフッ化水素を含む生成物Bとに分
離し、生成物Bから主として2,2−ジクロロ−1,
1,1,2−テトラフルオロエタンを含む成分を除去し
た後、残りの生成物Bをフッ素化原料として再利用する
方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、1,1,1,2,
2−ペンタフルオロエタン(HFC−125)の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】1,1,1,2,2−ペンタフルオロエ
タン(HFC−125)は、オゾン破壊係数が0である
有用なフルオロハイドロカーボン化合物であり、冷媒、
発泡剤、溶剤、噴射剤、ドライエッチャント等の各種の
用途に用いられている。
【0003】HFC−125の製造方法としては、米国
特許第3755477号に、パークロロエチレン又は
2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン
(HCFC−123)をフッ素化する方法が記載され、
米国特許第5334787号には、2,2−ジクロロ−
1,1,1−トリフルオロエタン(HCFC−123)
又は2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタ
ン(HCFC−124)をフッ素化する方法が記載され
ている。
【0004】これらの方法では、目的物であるHFC−
125の他に、不純物として、1,2,2−トリクロロ
−1,1,2−トリフルオロエタン(CFC−11
3)、2,2,2−トリクロロ−1,1,1−トリフル
オロエタン(CFC−113a)、1,2−ジクロロ−
1,1,2,2−テトラフルオロエタン(CFC−11
4)、2,2−ジクロロ−1,1,1,2−テトラフル
オロエタン(CFC−114a)、2−クロロ−1,
1,1,2,2−ペンタフルオロエタン(CFC−11
5)等のクロロフルオロエタン類(CFC類)や2−ク
ロロ−1,1,1−トリフルオロエタン(HCFC−1
33a)、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(H
FC−134a)等の化合物が生成する。更に、HCF
C−123を原料とする場合には、一部はフッ素化され
てHCFC−124となり、又HCFC−124を原料
とする場合には、副製するHClと未反応のHCFC−
124が反応してHCFC−123を生じる。
【0005】これらの化合物の内で、HCFC−123
とHCFC−124は、いずれもフッ素化することによ
って目的物であるHFC−125に変換できるために、
単一の気相反応装置でフッ素化を行なう場合には、経済
的観点から、未反応のHFと共にリサイクルして再利用
され、新たに加えるHCFC−123又はHCFC−1
24と共に原料としてフッ素化反応器に供給される。
【0006】一方、不純物の内で、CFC−115とH
FC−134aは、目的物であるHFC−125に沸点
が近いために、反応混合物からHFC−125を分離す
る際に、HFC−125に混入し易い。HFC−125
を上記した各種の用途に用いるためには、高純度である
ことが必要であるが、CFC−115は、その後HFC
−125を精製する工程においても分離が困難であり、
通常の蒸留ではHFC−125と分離できず、製品純度
低下、収率低下を招くという問題がある。CFC−11
5をHFC−125から分離するためには、抽出蒸留な
どの特殊な蒸留を行う必要があり(特開平8−3082
号)、抽出蒸留等の設備が別途必要となり、設備費の増
加、製造コストアップにつながる。
【0007】また、CFC−113、113a、11
4、114aなどのCFC類は、HCFC−123、H
CFC−124、HF等を原料として再利用する際にこ
れらに混入し、反応器中で更にフッ素化されてCFC−
115となり、反応生成物中のCFC−115量の増大
の原因となる。
【0008】HCFC−124を原料としてHFC−1
25を製造する際に、CFC類の生成を抑制する方法と
しては、米国特許第5475167号に、触媒としてC
23を用いる方法が記載されており、HFC−125
に対してCFC−115が0.1〜0.5%程度になる
とされている。しかしながら、この方法では、触媒とし
て、CO、H2、H2Oで処理した特殊なCr23を用い
ており、触媒の前処理が必要となるために、処理工程が
煩雑になる。しかも、この方法は、HCFC−124と
HFを流通させて連続的に反応させる方法であり、HC
FC−123、HCFC−124、HF等を原料として
再利用する方法ではないために、生成物をリサイクルし
て用いる場合には、リサイクルされる生成物に含まれる
CFC類のフッ素化が進行してCFC−115の生成率
がより増加するものと考えられる。
【0009】また、WO 95/16654には、パー
クロロエチレンをフッ素化してHFC−125を製造す
る方法において、パークロロエチレンをフッ素化して、
HCFC−122、HCFC−123またはHCFC−
124とし、この生成物からCFC−112、113、
114を等のCFC類を除去した後、さらにフッ素化し
てHFC−125とする方法が記載されている。しかし
ながら、この方法は、出発物質としてパークロロエチレ
ンを用い、これを二段階の反応でフッ素化して、HFC
−125とする方法であり、これからは、単一の気相反
応装置を用いて生成物をリサイクルさせてフッ素化を行
なう方法において、CFC−115の生成量を減少させ
る方法を知ることはできない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
HCFC−123及び/又はHCFC−124を原料と
してHFでフッ素化してHFC−125を製造し、反応
混合物中のCFC−123、HCFC−124及びHF
を反応原料として再利用するHFC−125の製造方法
において、HFC−125との分離が困難な成分である
CFC−115の生成量を低減できる方法を提供するこ
とである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した如
き従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、H
CFC−123及び/又はHCFC−124を原料とし
てHFでフッ素化してHFC−125を製造し、HCF
C−123、HCFC−124及びHFを原料として再
利用する方法において、不純物であるCFC−113、
113a、114、114a等のCFC類は、そのほと
んどが、HCFC−123の不均化により生成したCF
C−113aが異性化又はフッ素化したものであり、そ
の内で、CFC−113、CFC−113a等はフッ素
化が非常に速いために、連続反応を行って反応混合物の
組成変化がほとんどない定常状態となった場合には、C
FC類の大半は、CFC−114aとなって対流してい
ることを見出した。そして、フッ素化による生成混合物
を、主としてHFC−125を含む成分と、主としてH
CFC−123、HCFC−124及びHFを含む成分
とに分離し、後者から、副製するCFC類の内で、特に
主としてCFC−114aを含む成分に着目し、これを
除去した後、残部をフッ素化反応の原料とリサイクルし
て連続的にフッ素化反応を行う方法によれば、再利用さ
れる原料中のCFC量を効率的に低減することでき、そ
の結果、目的物であるHFC−125に含まれるCFC
−115量を大きく減少させることができることを見出
し、ここに本発明を完成するに至った。
【0012】即ち、本発明は、下記の1,1,1,2,
2−ペンタフルオロエタンの製造方法を提供するもので
ある。
【0013】(1) 2,2−ジクロロ−1,1,1−
トリフルオロエタン(HCFC−123)及び2−クロ
ロ−1,1,1,2−テトラフルオルエタン(HCFC
−124)の少なくとも一種を原料とし、これをフッ化
水素でフッ素化して1,1,1,2,2−ペンタフルオ
ロエタン(HFC−125)を製造する方法において、
フッ素化反応による反応混合物を、主として1,1,
1,2,2−ペンタフルオロエタン(HFC−125)
を含む生成物Aと、主として2,2−ジクロロ−1,
1,1−トリフルオロエタン(HCFC−123)、2
−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオルエタン(H
CFC−124)及びフッ化水素(HF)を含む生成物
Bとに分離し、生成物Bから、主として2,2,−ジク
ロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン(CFC
−114a)を含む成分を除去した後、残りの生成物B
をフッ素化反応原料として再利用することを特徴とする
方法。
【0014】(2) フッ素化反応による反応混合物
を、主として1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタ
ンを含む生成物Aと、主として2,2−ジクロロ−1,
1,1−トリフルオロエタン、2−クロロ−1,1,
1,2−テトラフルオルエタン及びフッ化水素を含む生
成物Bとに分離する方法が、熱交換機を用いて、主とし
て1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンを含む非
凝集物と、主として2,2−ジクロロ−1,1,1−ト
リフルオロエタン、2−クロロ−1,1,1,2−テト
ラフルオルエタン及びフッ化水素を含む凝集物とに分縮
する方法である項1の方法。
【0015】(3) 生成物Bから、主として2,2,
−ジクロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタンを
含む成分を除去する方法が、蒸留操作を行って蒸留塔の
中段部分の成分を抜き出す方法である項1又は2の方
法。
【0016】(4) 生成物Bを分液槽に導いて、主と
してフッ化水素よりなる液相Aと、主として2,2−ジ
クロロ−1,1,1−トリフルオロエタン及び2−クロ
ロ−1,1,1,2−テトラフルオルエタンを含む液相
Bとに分液した後、液相Aをフッ素化反応の原料として
再利用し、液相Bについてのみ蒸留操作を行なう項2又
は3の方法。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明のHFC−125の製造方
法は、原料としてHCFC−123及びHCFC−12
4の少なくとも一種を用い、気相においてフッ化水素
(HF)によるフッ素化反応を行ってHFC−125と
する方法である。
【0018】フッ素化反応に用いる反応器の形態は特に
限定されるものでなく、例えば、管状反応器、流動床炉
を用いることができる。
【0019】フッ素化反応では、公知のフッ素化活性を
有する触媒、例えば、酸化クロム、フッ化クロム、フッ
化アルミニウム等を用いることができる。
【0020】フッ素化反応の条件は、特に限定されるも
のではなく、触媒の活性によって適当な条件を選べばよ
い。通常、反応時の圧力は、0〜10kg/cm2程度
が好ましく、0.5〜4kg/cm2程度がより好まし
い。反応温度は、200〜400℃程度が好ましく、2
50〜350℃程度がより好ましい。フッ素化用のガス
であるHFと、原料として用いるHCFC−123及び
HCFC−124の少なくとも一種との割合は、反応器
入り口におけるHF/原料(HCFC−123及びHC
FC−124の少なくとも一種)のモル比が1.5〜1
0程度であることが好ましく、2〜6程度であることが
より好ましい。
【0021】反応器での接触時間は、触媒重量/原料ガ
ス(HCFC−123、HCFC−124及びHF)流
速として、好ましくは1〜20gr・秒/cc程度と
し、より好ましくは1〜5gr・秒/cc程度とする。
【0022】この様にして得られた反応混合物は、目的
物であるHFC−125の他に、未反応原料又は反応生
成物としてHCFC−123、HCFC−124、H
F、HCl等を含み、更に、不純物であるCFC類等も
含むものとなる。
【0023】次いで、この反応混合物を、目的物である
HFC−125を含む生成物Aと、主としてHCFC−
123、HCFC−124及びHFを含む生成物Bとに
分離する。分離手段としては、HFC−125が、HC
FC−123、HCFC−124、HF等と比べて非常
に沸点が低いことから、熱交換器等の分縮器を用いて、
HFC−125及びHClを主として含む非凝縮物(生
成物A)と、HCFC−123、HCFC−124及び
HFを含む凝縮物(生成物B)とに分縮する方法が好ま
しい。分縮の際の圧力は、0〜10kg/cm2程度が
好ましく、0.5〜4kg/cm2程度がより好まし
い。凝縮時の温度は、−30〜40℃程度が好ましく、
−20〜30℃程度がより好ましい。分縮を効率的に行
うために、冷却温度の異なる熱交換器を組み合わせるこ
ともできる。
【0024】HCF−125を含む生成物Aは、脱酸、
脱水、精留等の精製工程へ導かれ、目的物であるHCF
−125が得られる。
【0025】一方、生成物Bは、原料として再利用でき
るHCFC−123、HCFC−124及びHFの他
に、不純物であるCFC−113、113a、114、
114a等のCFC類を含有している。このCFC類
は、そのほとんどが、HCFC−123の不均化により
生成したCFC−113aが異性化又はフッ素化したも
のであり、その内で、CFC−113、CFC−113
a等はフッ素化が非常に速いために、連続反応を行って
反応混合物の組成変化がほとんどない定常状態となった
場合には、CFC類の大半は、CFC−114aとなっ
て対流している。このため、本発明では、HCFC−1
23、HCFC−124及びHFをリサイクルする際
に、主としてCFC−114aを含む成分に着目し、こ
の成分を生成物Bから除去する。この方法によれば、非
常に効率的に生成物B中のCFC類を減少させることが
できる。
【0026】主としてCFC−114aを含む成分は、
蒸留によって簡単に生成物Bから除去することができ
る。CFC−114a濃度の高い成分は、蒸留塔の中段
部分に凝縮するので、これを系外に除去すればよい。蒸
留操作は、好ましくは0〜10kg/cm2程度、より
好ましくは3〜8kg/cm2程度の圧力で行うことが
できる。その際、蒸留塔の塔頂の凝縮器での凝縮温度
は、−20から40℃程度となる。
【0027】蒸留塔の中段部分の凝縮成分は、通常、C
FC−114aの他に、CFC−114、HCFC−1
23、HCFC−124等を含有しているので、必要に
応じて、この成分を更に蒸留して、CFC−114及び
CFC−114aの濃度を高めた後系外へ除去すること
によって、HCFC−123及びHCFC−124をよ
り有効に利用できる。
【0028】蒸留塔の塔頂での非凝縮物は、大部分がH
FC−125となるため、上記生成物Aと共に、脱酸、
脱水、精留等の精製工程に送って、目的物であるHCF
−125を回収することが好ましい。
【0029】蒸留の際の還流物は、主としてHCFC−
124及びHFの混合物であり、又、蒸留塔のボトム成
分及び塔内での比較的高沸点物は、主としてHCFC−
123を含む混合物となる。これらの還流物、ボトム成
分及び高沸点物は、フッ素化反応の有効な原料成分とな
るために、気相フッ素化反応器に再循環して、原料とし
て再利用される。
【0030】尚、生成物Bは、HCFC−123濃度が
高く、HF濃度が低い場合には、HFを多く含む相と、
HCFC−123及びHCFC−124等の有機物を多
く含む相とに分離し易くなるので、この場合には、必要
に応じて、上記蒸留操作に先立って、生成物Bを冷却
し、分液槽に導いて、主としてHFよりなる液相Aと、
主としてHCFC−123及びHCFC−124を含む
液相Bに分液した後、液相Aをフッ素化反応の原料とし
て再利用し、液相Bについてのみ上記した蒸留操作を行
って、主としてCFC−114aを含む成分を除去して
もよい。この様な方法によれば、通常、液相AのHF濃
度が80mol%程度以上、液相BのHCFC−123及
びHCFC−124の濃度が80mol%程度以上とな
り、HFをほとんど含有しない液相Bのみを蒸留するの
で、蒸留操作をより簡単に行うことができる。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、HCFC−123及び
HCFC−124の少なくとも一種を原料とし、フッ素
化反応によってHFC−125を製造し、反応混合物中
のCFC−123、HCFC−124及びHFを反応原
料としてリサイクルして連続的にHFC−125を製造
する方法において、簡単な操作で、目的物であるHFC
−125に含まれるCFC−115の量を大きく減少さ
せることができる。
【0032】得られるHFC−125中のCFC−11
5量は、製造条件によって異なるが、通常、0.5%以
下という非常に少量となり、高純度のHFC−125が
効率的に得られる。
【0033】
【実施例】以下に、図1に示す本発明方法の一例のフロ
ー図に基づいて、実施例を示す。
【0034】実施例1 まず、気相フッ素化反応器1に、フッ素化触媒としてフ
ッ化酸化クロム45kgを充填し、この反応器1に、原
料容器2よりHCFC−123を49mol/時間の流
量で供給し、原料容器3より無水HFを102mol/
時間の流量で供給した。反応器1におけるフッ素化反応
の温度は320℃とし、圧力は3.2kg/cm2とし
た。
【0035】次いで、反応器1からでた反応混合物を分
縮器(熱交換器)4に導入し、温度−20℃、圧力3.
1kg/cm2で非凝縮物と凝縮物に分縮した。非凝縮
物は、主としてHFC−125を含むものであり、配管
5を経て精製工程に送って精製し、目的物であるHFC
−125として回収した。凝縮物については分液槽6へ
送り、主としてHFよりなる液相と、主としてHCFC
−123及びHCFC−124よりなる液相とに分液し
た。主としてHFよりなる液相は、配管7を経て、配管
8より原料として再び反応器1に供給した。主としてH
CFC−123及びHCFC−124よりなる液相につ
いては、配管9を経て、蒸留塔10に導入し、7.2k
g/cm2の圧力で蒸留した。
【0036】蒸留塔10の中段部には、CFC−114
a濃度の高い成分が凝縮したので、これを配管11を経
て系外に除去した。蒸留塔10の塔頂の凝縮器12での
非凝縮物は、主としてHFC−125を含むものであ
り、配管13を経て、上記した分縮器4での非凝縮物と
共に、精製工程に送って精製し、目的物であるHFC−
125とした。HCF−125に伴われていたHCFC
−124については、再び蒸留塔10に戻した。
【0037】蒸留塔10における還流物は配管14を経
由し、蒸留塔10のボトム成分は配管15を経由して、
分液槽6で分液された主としてHFよりなる液相と共
に、配管8を経て反応器1に供給し、新たに加えるHC
FC−123及びHFと共にフッ素化反応の原料として
用いた。
【0038】上記した主な操作に於ける温度及び圧力を
表1に示す。又、蒸留操作における還流物及びボトム成
分の温度、圧力も表1に記載する。圧力はゲージ圧であ
る。
【0039】
【表1】
【0040】上記した操作を60時間続け、各成分の組
成がほぼ一定となった。その際の回収物(配管5及び1
3からの成分)、再利用成分(配管7、14及び15か
らの成分)及び蒸留塔からの除去成分(配管11からの
成分)の各組成(流量:mol/時間)を表2に示す。
【0041】
【表2】
【0042】以上の結果から判る様に、配管5及び13
から抜き出された回収物において、では、HFC−12
5中のCFC−115の割合は約2000ppmであ
り、非常に少量であった。
【0043】比較例1 蒸留塔の中段からCFC−114a濃度の高い成分の抜
き出しを行うことなく、それ以外は実施例1と同様にし
て、HFC−125を製造した。実施例1と同様に、反
応開始から60時間経過後の回収物(配管5及び13か
らの成分)、再利用成分(配管7、14及び15からの
成分)及び蒸留塔からの除去成分(配管11からの成
分)の各組成(流量:mol/時間)を表3に示す。
【0044】
【表3】
【0045】以上の結果から判る様に、蒸留塔からCF
C−114a濃度の高い成分の抜き出しを行わない場合
には、配管5及び13から抜き出された回収物におい
て、HFC−125中のCFC−115の割合は約1.
2%であり、CFC−114a濃度の高い成分を抜き出
した場合と比べてCFC−115の含有量が非常に多く
なった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の一例のフロー図。
【符号の説明】
1 気相フッ素化反応器 2、3 原料容器 4 分縮器 5、7、8、9、11、13、14、15 配管 6 分液槽 10 蒸留塔 12 凝縮器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフル
    オロエタン及び2−クロロ−1,1,1,2−テトラフ
    ルオルエタンの少なくとも一種を原料とし、これをフッ
    化水素でフッ素化して1,1,1,2,2−ペンタフル
    オロエタンを製造する方法において、 フッ素化反応による反応混合物を、主として1,1,
    1,2,2−ペンタフルオロエタンを含む生成物Aと、
    主として2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロ
    エタン、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオル
    エタン及びフッ化水素を含む生成物Bとに分離し、生成
    物Bから、主として2,2−ジクロロ−1,1,1,2
    −テトラフルオロエタンを含む成分を除去した後、残り
    の生成物Bをフッ素化反応原料として再利用することを
    特徴とする方法。
  2. 【請求項2】フッ素化反応による反応混合物を、主とし
    て1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンを含む生
    成物Aと、主として2,2−ジクロロ−1,1,1−ト
    リフルオロエタン、2−クロロ−1,1,1,2−テト
    ラフルオルエタン及びフッ化水素を含む生成物Bとに分
    離する方法が、熱交換機を用いて、主として1,1,
    1,2,2−ペンタフルオロエタンを含む非凝集物と、
    主として2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフルオロ
    エタン、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオル
    エタン及びフッ化水素を含む凝集物とに分縮する方法で
    ある請求項1の方法。
  3. 【請求項3】生成物Bから、主として2,2−ジクロロ
    −1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含む成分を
    除去する方法が、蒸留操作を行って蒸留塔の中段部分の
    成分を抜き出す方法である請求項1又は2の方法。
  4. 【請求項4】生成物Bを分液槽に導いて、主としてフッ
    化水素よりなる液相Aと、主として2,2−ジクロロ−
    1,1,1−トリフルオロエタン及び2−クロロ−1,
    1,1,2−テトラフルオルエタンを含む液相Bとに分
    液した後、液相Aをフッ素化反応の原料として再利用
    し、液相Bについてのみ蒸留操作を行なう請求項2又は
    3の方法。
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