生产氟代乙烷的方法以及所得氟代乙烷的用途技术

本发明专利技术涉及一种生产高纯度五氟乙烷的方法，包括（１）将四氯乙烯氟化的步骤，获得含有杂质的粗五氟乙烷，和（２）使含有杂质的粗五氟乙烷与氧气和／或含氧化合物在催化剂存在下接触的步骤。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产五氟乙烷的方法、一种使用由该生产方法获得的五氟乙烷生产六氟乙烷的方法，以及所得的五氟乙烷的用途。
技术介绍
五氟乙烷(CF3CHF2)用作低温冷冻剂或作为蚀刻气体，也用作生产六氟乙烷(CF3CF3)的原料。关于生产五氟乙烷的方法，已经知道各种方法。例如，这些方法是(1)用氟化氢氟化四氯乙烯(CCl2＝CCl2)或其氟化产品的方法(参见日本未审专利出版物8-268932和日本国际申请国内出版物9-511515)，(2)使一氯五氟乙烷(CF3CF2Cl)进行氢解的方法(参见日本专利2,540,409)，和(3)使氟气体与含卤素的乙烯反应的方法(参见日本未审专利出版物1-38034)。在使用这些生产方法时，在目标物质五氟乙烷中含有各种杂质，例如含氯氟烃(CFC)、氢氯氟烃(HCFC)和氢氟烃(HFC)。为了获得高纯度的五氟乙烷，必须尽可能地除去这些杂质。在这些杂质中，已经提出各种提纯方法来除去含氯氟烃，这不仅仅是为了达到高纯度，而且是为了防止对臭氧层的破坏。特别是，一氯五氟乙烷的沸点与五氟乙烷的沸点接近，难以蒸馏分离，所以已经提出各种提纯方法。例如，这些方法是(1)萃取蒸馏方法(参见日本国际申请国内出版物9-508626)，(2)使一氯五氟乙烷进行氢解的方法(参见日本未审专利出版物8-301801)，和(3)在用氟化氢(HF)将一氯五氟乙烷氟化后除去一氯五氟乙烷的方法(参见日本未审专利出版物2001-48816)。另一方面，关于分离含有氢氯氟烃或氢氟烃的杂质的方法，仅仅提出了一些方法。例如，日本国际申请国内出版物9-508627描述了萃取蒸馏提纯方法。在氢氯氟烃和氢氟烃中，已经知道二氟甲烷(CH2F2)和1，1，1-三氟乙烷(CF3CH3)与五氟乙烷形成共沸混合物，这些化合物难以与五氟乙烷分离。当通过包括氢解的方法生产五氟乙烷时，1，1，1-三氟乙烷通常作为副产物产生，这是由于过度的氢化脱卤反应，和该化合物在五氟乙烷中的含量较大。为了除去五氟乙烷中的1，1，1-三氟乙烷，已经知道萃取蒸馏方法。但是，该方法的问题在于需要许多昂贵的设备，例如蒸馏塔，设备成本非常高。本专利技术的公开在这些情况下，本专利技术的目的是提供一种在工业上有利的生产高纯度五氟乙烷的方法，其中五氟乙烷可以用作低温冷冻剂或作为蚀刻气体或用作生产高纯度六氟乙烷的原料；一种使用由上述方法获得的五氟乙烷生产六氟乙烷的方法；以及所得的五氟乙烷的用途。为了解决上述问题，经过深入的研究，本专利技术人发现这些问题可以通过一种生产五氟乙烷的方法来实现，该方法包括(1)将四氯乙烯氟化的步骤，获得含有杂质的粗五氟乙烷，和(2)使含有杂质的粗五氟乙烷与氧气和/或含氧化合物在催化剂存在下接触的步骤。本专利技术基于该发现得以完成。本专利技术的生产五氟乙烷的方法包括以下步骤 (1)将四氯乙烯氟化的步骤，获得粗五氟乙烷，和(2)使粗五氟乙烷与氧气和/或含氧化合物在催化剂存在下接触的步骤。在步骤(2)中使用的粗五氟乙烷优选通过另一个与氢气接触的步骤来获得。在步骤(2)中的温度优选为150-400℃。催化剂优选是主要含有三价氧化铬的载附或本体催化剂。该催化剂还优选是主要含有至少一种选自钯、铑、钌、铼、铂和金的金属的载附催化剂。在载附催化剂中使用的载体优选是氧化铝、氟化氧化铝或沸石。粗五氟乙烷可以含有选自以下的至少一种化合物作为杂质氟代甲烷、二氟甲烷、氟代乙烷、1，1-二氟乙烷、1，2-二氟乙烷、1，1，1-三氟乙烷和1，1，2-三氟乙烷。在粗五氟乙烷中所含杂质的总量是2体积％或更小。在另一个实施方案中，本专利技术的生产五氟乙烷的方法包括使粗五氟乙烷与氧气和/或含氧化合物于150-400℃在主要含有三价氧化铬的催化剂存在下接触，然后通过蒸馏分离杂质。在另一个实施方案中，本专利技术的生产五氟乙烷的方法包括使粗五氟乙烷与氧气和/或含氧化合物于150-400℃在主要含有至少一种选自钯、铑、钌、铼、铂和金的金属的载附催化剂存在下接触，然后通过蒸馏分离杂质。粗五氟乙烷可以含有至少三氟乙烷作为杂质。氧气和/或含氧化合物的浓度优选是0.1-20体积％。本专利技术提供杂质总量为500体积ppm或更低的五氟乙烷，它通过这些生产方法之一获得。在五氟乙烷中的杂质三氟乙烷的含量优选是100体积ppm或更低。本专利技术还提供一种含有五氟乙烷的冷冻剂。本专利技术的生产六氟乙烷的方法包括以下步骤(1)将四氯乙烯氟化的步骤，获得粗五氟乙烷，(2)使粗五氟乙烷与氧气和/或含氧化合物在催化剂存在下接触的步骤，获得五氟乙烷，和(3)使通过步骤(2)获得的五氟乙烷与氟气体反应，得到六氟乙烷。在步骤(2)中使用的粗五氟乙烷优选通过另一个与氢气接触的步骤获得。实施本专利技术的最佳方式下面将详细描述本专利技术。如上所述，五氟乙烷可以通过用氟化氢(HF)将四氯乙烯或其氟化产品进行氟化的方法或者使一氯五氟乙烷进行氢解的方法来生产。不论采用哪种生产方法，通过常规提纯步骤例如蒸馏获得的五氟乙烷都含有一氯五氟乙烷，它是难以从五氟乙烷分离的杂质。必须分离一氯五氟乙烷，以便获得高纯度五氟乙烷，而且从防止破坏臭氧层的角度考虑，要求不含一氯五氟乙烷。关于分离在五氟乙烷中的一氯五氟乙烷的方法，如上所述，例如已经提出了使用氢解的方法、使用萃取蒸馏的方法和使用吸收的方法。在这些方法中，从设备费用的角度考虑，使用氢解的方法可以更便宜地生产五氟乙烷。存在的一个问题是当选择包括氢解步骤的方法作为生产或提纯五氟乙烷的方法时，由于过度的氢化反应而产生了难以分离的氢氟烃(HFC)，例如1，1，1-三氟乙烷。具体地说，二氟甲烷和1，1，1-三氟乙烷难以通过常规的提纯方法分离，这是因为这些物质的沸点非常接近五氟乙烷的沸点，并形成共沸混合物。为了分离在五氟乙烷中的氢氟烃(HFC)，已经提出萃取蒸馏方法，但是该方法的问题是需要多个昂贵的设备例如蒸馏塔，设备费用非常高。本专利技术的生产五氟乙烷的方法包括以下步骤(1)将四氯乙烯氟化的步骤，获得粗五氟乙烷，和(2)使粗五氟乙烷与氧气和/或含氧化合物在催化剂存在下接触的步骤。对于步骤(1)的方法没有特别的限制，例如可以使用氟化氢(HF)在催化剂存在下通过两步来氟化四氯乙烯，获得粗五氟乙烷。在本专利技术中，使在五氟乙烷中所含的杂质例如氢氟烃(HFC)与氧气和/或含氧化合物在催化剂存在下在气相中在150-400℃的温度下接触，其中作为杂质的任何氢氟烃被氧化并转化成二氧化碳等。例如，当在五氟乙烷中所含的二氟乙烷或1，1，1-三氟乙烷被氧气氧化时，认为进行由下式(a)或(b)表示的反应式(a)式(b)主氧化产物是二氧化碳，并产生副产物HF。能通过该反应转化成二氧化碳的化合物包括氟代甲烷、二氟甲烷、氟代乙烷、1，1-二氟乙烷、1，2-二氟乙烷、1，1，1-三氟乙烷和1，1，2-三氟乙烷等。在使用包含氢解步骤的生产或提纯方法的情况下，这些化合物在五氟乙烷中的总含量通常约几千体积ppm。这些杂质必须被除去，以便获得高纯度五氟乙烷。在本专利技术的生产五氟乙烷的方法中，在粗五氟乙烷中所含杂质例如氢氟烃(HFC)的总量优选是2体积％或更小，更优选0.5体积％或更小，进一步更优选0.3体积％或更小。如果杂质例如氢氟烃的含量超过2体积％，则反应温度必须高，催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产五氟乙烷的方法，包括以下步骤：　　　　（１）将四氯乙烯氟化的步骤，获得粗五氟乙烷，和　　　　（２）使所述粗五氟乙烷与氧气和／或含氧化合物在催化剂存在下接触的步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：加贺一有，大野博基，大井敏夫，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]