KR870000955B1 - 연속적 불소화 방법 - Google Patents
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Description
도면은 본 발명의 연속적 불소화 알칸 제조공정에 사용되는 장치를 나타내는 도면이다.
본 발명은 알칸의 불소화유도체를 연속적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.
불소－함유 탄화수소제조를 위한 대부분의 상업적인 방법은 염화안티몬촉매의 존재하에서 불소이외의 할로겐을 함유하는 할로알칸과 불화수소를 반응시키는 방법[참조예 : 미합중국 특허제005,705호 및 제2,005,708호]을 채택하고 있다. 여기에서의 반응은 할로알칸의 불소이외의 할로겐(Cl, Br 또는 I)을 불화수소의 불소로 치환시키는 반응이다. 가장 통상적으로는, 클로로알칸이 상응하는 브로모 또는 요오도 동족체 보다 구입이 용이하며 교환반응 중에 부반응이 적기때문에 할로알칸으로는 주로 클로로알칸을 사용한다.
상기에 언급된 불소화반응은 할로알칸으로 클로로포름을 사용하는 경우에 다음 반응도식으로 나타낼 수 있다.
상기식에서 x는 1 내지 3이다.
이 반응에서는 일반적으로 CHCl2F, CHClF2및 CHF3를 함유하는 불소화 생성물의 혼합물 CHCl3－xFx가 생성되는데 이들 성분의 구성 비율은 반응물의 비율 및 반응조건에 따라 결정된다. 통상적으로 할로알칸 반응물의 이용을 최대로 하기 위하여 불화수소를 과량으로 사용한다. 따라서, 반응에서 얻어지는 조반응 생성물은 CHCl2F, CHClF2, CHF3및 HCl의 혼합물뿐 아니라 HF도 함유한다. 상기 반응도식으로부터, 교환 반응진행시에 불화수소 1몰당 1몰당량의 염화수소가 생성됨을 알 수가 있다. 공정은 보통 염화안티몬 촉매에 불화수소와 할로알칸을 같이 공급함으로서 연속적으로 수행한다. 통상적으로, 5가 형태의 안티몬을 생성시키고 유지키기 위하여 소량의 염소를 또한 첨가한다.
할로알칸을 5염화안티몬 촉매의 존재하에서 불화수소와 반응시켜 클로로플루오로알칸을 제조하는 방법이 수년동안 상업적으로 이용되어 왔다. 그러나, 에너지 가격이 상승함에 따라 공정 비용은 더욱 비싸게 되고 흥미가 적어지게 되었다. 예를 들어, 클로로포름의 불소화반응에서 조생성물은 CHCl2F(비점 8.9℃), CHClF2(비점 －40.8℃), CHF3(비점 －82℃), HCl(비점 －85℃) 및 HF(비점 19.4℃)를 함유한다. 이들 반응 생성물은 비용이 소요되는 방법에 의해 서로 분리하여야만 한다. 통상적인 분리방법은, 냉동을 위한 많은 에너지와 압축장치를 위한 높은 투자가 요구되는 증류법이다. 또한 CHF3(－82℃)와 HCl(－85℃)의 비점이 거의 같기 때문에 분리에 있어서 어려움 및 경비 소요가 더하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 경제적이고, 에너지 효율이 높으며, 연속적으로 불소화알칸을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 실질적으로 할로겐화 수소를 함유하지 않은 조 불소화생성물을 제조하는 연속 할로알칸 불소화공정을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 또한 반응 생성물의 분리에 드는 경비를 최소화시키는 할로알칸의 불소화 공정을 제공하는 것이다. 이러한 본 발명의 목적 및 기타 다른 목적은 이하의 명세서에서 더 구체적으로 기술된다.
본 발명은,
1) 제 1반응대에서 5염화안티몬을 불화수소와 접촉시켜 5염화 안티몬중의 적어도 일부의 염소를 불소로서 치환시키고 ;
2) 생성된 불소화 5염화 안티몬을 제 2반응대에 옮겨 여기에서, 5염화안티몬의 불소화 염화안티몬으로의 불소화반응은 실질적으로 완결시키고, 5염화안티몬의 불소화반응중에 생성된 염화수소는 불소화 염화 안티몬으로부터 분리시키고 ;
3) 불소화 염화 안티몬을 제 3반응대에 옮겨, 여기에서 불소화 염화 안티몬을 적어도 하나의 불소가 아닌 할로겐 원자를 함유하는 할로알칸과 접촉시켜 할로알칸의 불소가 아닌 할로겐원자의 적어도 일부를 불소로 치환시키고 ;
4) 불소화 염화 안티몬을 제 3반응대로부터 제 4반응대로 제거하고, 여기에서 상기 불소화 염화 안티몬으로부터 휘발성 물질을 제거한 후, 불화수소와 함께 재불소화반응을 위해 제 1반응대에 재순환되며 ;
5) 불소화할로알칸은 제 3반응대로부터 분리장치로 분리하여 실질적으로 할로겐화 수소를 함유하지 않는 불소화 할로알칸을 회수함을 특징으로 하여 적어도 하나의 불소가 아닌 할로겐원자를 함유하는 할로알칸을 연속적으로 불소화시키는 방법을 제공한다.
첨부된 도면을 참고로 하여 출발반응물 할로알칸으로서 클로로포름을 사용하는 본 발명의 공정을 더욱 구체적으로 설명한다. 불화수소를 관(2)와 (3)을 경유하여 반응대(A)에 도입시키면서 5염화 안티몬은 관(1)과 (3)을 통해 반응대(A)에 도입시킨다. 반응대(A)에서 불화수소와 5염화 안티몬의 반응으로 5염화 안티몬의 염소원자의 일부가 불소로서 치환된다. 제 1반응대에서의 반응은 약 60° 내지 140℃의 온도에서 수행할 수 있다. 바람직한 온도범위는 약 70℃ 내지 120℃이고, 가장 바람직한 온도는 90℃ 내지 100℃이다.
반응대(A)에서 진행되는 화학반응은 다음의 반응식으로 표시된다.
SbCl5－xHF→SbCl5－xFx＋HCl (Ⅱ)
반응대(A)로 부터의 반응혼합물은 관(4)을 통해 제 1반응대와 거의 동일한 온도로 유지된 탈가스 반응기인 제 2반응대(B)에 도입시킨다. 불화수소와 5염화 안티몬의 반응은, 만일 반응대(A)에서 완결되지 않았으면 반응대(B)에서 진행되어 완결된다. 5염화 안티몬의 불소화 반응중에 발생된 염화수소는 세정기(5)와 배출관(6)을 통하여 반응대(B)로 부터 제거한다. 5염화 안티몬을 관(15)를 통해 연결부(16)에서 역류방식으로 세정기(5)에 도입시킴으로써 염화수소와 함께 제거될 수 있는, 미반응 불화수소의 소모를 돕는다.
반응대(B)의 불소화 염화 안티몬을 관(7)을 통해 할로알칸 반응기인 제 3반응대(C)에 옮기고, 여기에서 불소화 염화 안티몬은 관(8)을 통해 반응대(C)에 도입되는 클로로포름과 접촉한다. 할로알칸 반응기(C)는 온도범위 약 60° 내지 150℃에서, 바람직하게는 약 75℃ 내지 125℃에서 작동시킨다. 또한 염소를 관(9)를 통해 반응대 (C)에서 도입시켜 유지시킨다. 반응대(C)에서 진행되는 화학반응은 다음 반응식으로 표시될 수 있다.
SbCl5－xFx－CHCl3→CHCl3－xFx＋SbCl5(Ⅲ)
상기식에서, CHCl3－xFx는 모노－, 디－ 및 트리－불소화 생성물의 혼합물이다. 상기 반응으로 부터, 불소화 생성물로부터 분리시킬 할로겐화 수소는 없는 것을 알 수 있다.
반응대(C)중의 폐 불소화 염화 안티몬(즉, 재생된 5염화 안티몬)은 관(10)을 통해 탈가스 반응기인 반응대(D)로 보내지며, 여기에서 폐 불소화 염화 안티몬중의 미반응 할로 알칸 및/또는 불소화할로 알칸은 폐 불소화 염화안티몬으로 부터 분리되어 관(11)을 통해 할로알칸 반응기(C)로 재순환된다. 이와같은 분리공정은 가압하에서의 환원 또는 가열과 같은 본 분야의 공지 방법으로 용이하게 수행할 수 있다.
반응대(D)중의 폐 불소화 염화 안티몬은 그후 관(12)와 펌프(13)을 통해 다시 제 1반응대(A)로 돌려보내진다. 불화수소중의 불순물로서 반응계에 도입되는 비소화합물에 의한 5염화 안티모니의 오염을 경감시키기 위하여 펌프(13)로 부터 배출되는 폐 불소화 염화안티몬의 소량의 관(14)을 통하여 제거하고, 그와 상응하는 새로운 5염화 안티몬을 관(1)을 통해 반응계에 유입시킨다.
디클로로 모노플루오로메탄, 모노클로로디플루오로메탄 및 트리 플루오로메탄을 함유하는 할로알칸 반응기(C)에서 형성된 불소화 생성물은 관(11)을 통해 증류탑 (E)에 유입되며, 여기에서 목적하는 불소화 생성물이 분리된다. 선행기술 공정에 비하여, 본 발명의 불소화 생성물은 실질적으로 할로겐화 수소를 함유하지 않기 때문에 증류에 의한 불소화 생성물의 분리는 용이하고 훨씬 경비가 적게 든다. 증류탑의 운전조건은 요구되는 생성 혼합물의 조성에 의하여 결정된다. 예를들어, 만일 클로로포름이 주최종물질로서 모노클로로디플루오로메탄을 제조하는 것을 목적으로 하여 불소화되는 경우에는 디클로로모노플루오로메탄 및 트리플루오로메탄은 관(18) 및 (19)를 통해 할로알칸반응기(C)로 재순환시키면서 모노클로로디플루오로메탄은 관(20)을 통해 회수하며, 그후 디클로로모노플루오로메탄은 더 불소화시키고, 트리플루오로메탄은 불소화 염화 안티몬으로 부터 불소화 생성물의 분리를 돕는데 사용된다. 미반응 클로로포름과 같은 고비점 물질은 관(19)을 통해 다시 반응대(C)에 재순환시킬 수 있다. 만일 과량의 트리플루오로메탄이 반응계내에 형성되면 이들은 관(21)을 통하여 회수할 수 있다. 이러한 공정에 의해 생성된 불소화 할로알칸은 냉동제, 에어로졸 분출제, 용매 및 중간체로서 유용하다.
5염화 안티몬을 불소화 염화 안티몬으로 전환시키는데 사용되는 불화수소는 순수한 제품이거나, 소량의 불순물을 함유하는 시판용 불화수소일 수 있다. 반응물중의 물의 존재는 바람직하지 않으며, 따라서 실질적으로 무수상태인 불화수소를 사용하는 것이 바람직하다. 불화수소는 기체 또는 액체상태일 수 있다.
사용된 염화 안티몬은 통상적으로 5가 형태이지만, 3가 형태의 안티몬 약 10%까지를 함유할 수 있다. 5가 안티몬을 원하는 고농도로 유지하기 위하여, 염소가스를 반응기내에 도입시켜 반응물중에 존재하는 환원성화합물의 작용에 의해 형성된 3가 안티몬을 재산화시킬 수 있다.
5염화안티몬의 불화수소에 의한 불소화 반응은 약 60℃ 내지 140℃, 바람직하게는 약 70℃에서 120℃, 가장 바람직하게는 약 90℃ 내지 120℃에서 수행할 수 있다. 압력은 대기압, 부압 또는 초대기압하에서 수행될 수가 있다. 특히 5염화 안티몬의 불소화가 고온에서 수행될 때는 초대기압이 바람직하다. 5염화안티몬의 불소화 정도는 불소화염화 안티몬의 불소함량이 약 27에서 40중량%까지 될 수 있도록 다양하다. 불소함량은, 취급이 용이함과 금속에 대한 불소화 5염화 안티몬의 부식성을 최소화시키기 위하여 약 3% 내지 10% 범위가 바람직하다. 불소화 염화안티몬은 특히 3가 안티몬이 약 10%를 초과하지 않을 경우에는 상온에서 액체이므로, 반응대(A)에서 5가 염화안티몬의 불소화반응에서 발생되는 염화수소 또는 질소와 같은 가압 불활성 가스의 도입으로 생성되는 압력을 사용하여 탈가스반응기(B)로, 계속해서 할로알칸 반응기(C)로 이동시킬 수 있다. 질소와 같은 다른 가스의 사용은 공정의 추후단계에서 분리작업이 필요함으로 염화수소의 사용이 바람직하다. 불소화염화안티몬의 이송을 위한 기계적인 펌프의 사용은 불소화 염화 안티몬이 시설물에 대한 부식성이 있기 때문에 피하여야 한다.
탈가스 반응기(B)의 온도는 불소화 염화 안티몬의 냉각 또는 가열이 필요없이 5염화 안티몬 불소화 반응기와 비슷한 온도를 유지하지만, 경우에 따라서 가열할 수도 있다. 탈가스반응기(B)내의 압력은, 불소화염화 안티몬으로 부터 할로겐화수소의 분리를 용이하게 하고, 압력차를 이용하여 불소화 반응기로 부터 불소화 염화안티몬을 탈가스 반응기로 이동시키기 위하여 5염화안티몬의 불소화반응기(A)의 압력보다 낮아야한다. 불소화염화안티몬은 불화수소와 5염화안티몬의 반응이 완결되고, 반응물로 부터 부산물인 염화수소가 대부분 분리될 수 있는 시간동안 탈가스반응기 내에 유지시킨다. 통상적으로 불화수소의 반응과 부산물염화수소의 분리는 신속하게 일어나기 때문에 수분간의 탈가스반응기내의 체류로도 충분히 이들 두가지 목적을 달성할 수가 있다.
탈가스반응기에서 분리된 염화수소는 보통 불화수소를 함유하지 않으나 불화수소 오염에 대한 과잉주의로서, 배출되는 염화수소류를 새로운 5염화안티몬 또는 폐 불소화염화안티몬과 접촉시켜 존재하는 불화수소와 반응시킬 수 있다. 염화수소는 무수 염화수소로 또는 물에 용해시켜서 염산으로서 회수할 수 있다.
할로알칸 불소화반응기(C)내에서 반응물간의 접촉은 역류 또는 역혼합 등과 같은 통상적인 방법으로 수행할 수 있다. 이 불소화반응기 내부의 온도는 통상적으로 약 60℃ 내지 150℃ 범위를 유지하지만, 바람직하게는 약 70℃ 내지 120℃이다. 전술한 바와 같이 압력은 대기압, 부압 또는 초대기압일 수 있지만 통상적으로는, 특히 불소화될 할로알칸이 탄소수 1의 할로알칸인 경우에는 약 20기압까지의 초대기압을 사용하는 것이 바람직하다. 압력을 정할때 중요한 점은 불소화할로알칸이 증발하는 동안 할로겐화 안티몬이 액체 상태로 유지되도록 압력을 사용하는 것이 바람직하다.
사용된 온도, 할로알칸 대 불소화 염화 안티몬의 몰비, 및 불소화 염화 안티몬과 사용된 할로알칸의 접촉시간은 5염화 안티몬의 불소화 정도와 원하는 최종 생성물에 따라 결정된다. 일반적으로 할로알칸이 높은 수준이고 5염화안티몬의 불소화 정도가 낮은 것이 모노불소화에 유리한데 반하여, 다불소화에는 할로알칸의 수준은 낮고 5염화 안티몬의 불소화 정도는 높은 것이 유리하다. 어느 경우이건 수득된 불소화 할로 알칸은 불소화 화합물의 혼합물이다. 선행기술 공정과 비교하여 본 발명의 특기할 점은, 동량의 할로겐화 수소를 생성함이 없이 불소화화합물을 생성하는 것이다. 만일 염화 안티몬이 할로알칸불소화 반응기에 도입되기전에 할로겐화 수소를 완전히 제거한다면, 생성된 불소화 할로알칸은 할로겐화 수소를 전혀 함유하지 않을 것이다. 통상적으로, 조불소화 할로알칸중에 존재하는 할로겐화 수소의 양은 할로겐화 안티몬 촉매존재하에서 할로알칸을 불화수소와 반응시키는 선행기술 공정에서 수득한 것보다 5% 적은 것이다. 따라서 본 발명은 높은 압력과 고가의 냉동을 필요로 했던 다수의 중류장치를 사용하지 않음으로서 불소화 할로알칸의 회수를 대단히 쉽고 경제적으로 수행할 수 있으며, 실질적으로 불화수소를 함유하지 않는 조불소화 할로알칸을 생성할 수 있으며, 동시에 부산물로서 상업적으로 유용한 염화수소를 수득한다는 이점을 제공한다.
“할로 알칸”이란 용어는 적어도 하나의, 불소원자가 아닌 다른 할로겐원자로 치환된 알칸을 포함한 것을 의미하며, 할로겐원자로는 염소, 불소 및 요오드가 있다. 할로알칸은 또한 불소원자를 함유할 수도 있는데, 단 적어도 한개의 불소가 아닌 할로겐 원자가 존재하여야 한다. “할로알칸”이란 용어는 또한 반응중 할로알칸으로 부터 이론적으로 형성되는 올레핀과 할로겐의 조합물, 예를들면, 트리클로로에틸렌과 염소의 조합물 또는 테트라클로로에틸렌과 염소의 조합물을 포함하고 있다는 뜻도 된다. 바람직한 할로알칸은 할로겐 치환체가 염소인 할로알칸인데, 이는 값이 싸고 쉽게 구할 수 있으며, 전위 반응과 같은 불소화반응기내에서의 부반응 경향이 적기 때문이다. 이론적으로 본 공정에서 할로알칸 불소화 반응기내에 용이하게 도입될 수 있는 어떤 할로알칸도 사용할 수가 있으나, C1내지 C3할로알칸이 통상적으로 사용된다. 바람직한 할로 알칸은 C1내지 C2할로알칸이며, 가장 바람직한 것은 C1할로알칸이다. 바람직한 C2할로알칸은 펜타클로에탄과 헥사클로로에탄이다. 이들 할로알칸은 할로알칸 불소화반응기내에 직접 공급될 수도 있고, 또는 트리클로로에틸렌과 염소의 혼합물 또는 테트라클로로에틸렌과 염소의 혼합물을 할로알칸 불소화반응기에 공급할 수도 있다. 이들 혼합물은 각각 동일반응기내에서 펜타클로로에탄과 헥사클로로에탄을 형성한다. 바람직한 C1할로알칸은 클로로포름과 사염화탄소이다.
다음 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하는 것이다. 다르게 표시하지 않은 이상 모든 백분율은 중량기준이다.
[실시예 1]
5염화 안티몬과 액체불화수소의 불소화반응은 115㎖ 용량의 “테프론”폴리테트라플루오로에틸렌 실린더 중에서 수행된다. 5염화 안티몬(70.6g)를 실린더에 넣고 불화수소 실린더를 연결한다. 테프론 실린더중의 5염화안티몬은 고체 이산화탄소중에 실린더의 밑부분을 넣고 동결시킨다. 5염화 안티몬이 동결된 후, 실린더를 빼내고 불화수소(49.0g)를 실린더로 부터 증류에 의해 “테프론” 실린더로 이전시킨다. 불화수소 실린더로 부터 분리시킨 후 “테프론”실린더를 돌려서 염화수소의 방출이 관찰되도록 액체 트리클로로트리플루오로에탄이 함유된 기포발생기에 연결된 건조관에다 연결한다. “테프론”실린더를 염화수소 발생이 중지된 후 8내지 12℃에서 밤새도록 유지한다. 실린더의 내용물을 건조된 질소로서 퍼지(purge)한 후 휘발성 물질 제거를 위해 진공하에 둔다. 5염화안티몬의 5개 염화물중 1개가 불소로서 치환되어, 실린더중의 잔사무게는 이론상의 무게 66.7g에 비해 66.6g이었다. “테프론”실린더의 외부 밑부분을 다시 고체 이산화탄소로서 냉각하고 다시 빼낸다. 4염화탄소(29.6g)를 “테프론”실린더내로 증류시켜 실린더 내용물을 실온으로 방치한다. 5염화안티몬 대 4염화탄소의 몰비율은 1.22이다. 실린더의 출구를 돌려서 고체 이산화탄소－메탄을 욕중에 장치된 수액기에 연결되는 물세정기로 연결하였다. 실린더는 유욕속에서 70℃에서 시작하여 80℃까지 2시간 이상 가열하였다. 무게 28.5g의 물질을 채운 수액기속에서 수득하였다. 이 수액기중의 유기물질 분석을 기체상 크로마토그라피로서 시행한 결과 모노클로로트리폴루오로메탄 0.3%, 디클로로디플루오로메탄 16.74%, 디클로로디모노플루오로메탄 81.3% 및 4염화탄소 1.42%였다. 사용된 불소화 염화 안티몬 불소화제의 분석결과 71.5% 불소가 소비(불소 7.0%에서 1.95%까지)되었음을 나타냈다. 폐 불소화 염화안티몬 불소화제의 분석결과는 불소화제중의 불소 71.5%가 소비되었다(불소 7.0%에서 불소 1.95%까지).
[실시예 2]
불소화 염화안티몬을 “테프론”실린더 대신 스텐레스 강 실린더를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 제조함에 있어서, 5염화 안티몬 82.6g과 액체 불화수소 62g을 사용하였다.
불소화 염화안티몬(76.5g)를 카본 테트라클로라이드 40g(불소화제 대 카본 테트라클로라이드의 몰비율1.06)와 함께 85℃ 내지 90℃에서 20시간 반응시켰다. 88℃에서 압력 118psig 나타났다. 냉각후, 실린더를 물 세척기에 연결하고 레시바를 고체 이산화탄소－메탄올욕에 넣었다. 실린더를 42℃로 가열하여 15.37g의 생성물을 레시바안에서 수득하였다.
레시바내의 유기물 분석은 기체상 크로마토그라피로부터 구한 면적을 계산한 결과 모노클로로 트리플루오로메탄 0.36%, 디클로로디플루오로메탄 43.94%, 트리클로로 모노플루오로메탄 49.77% 및 카본 테트라 클로라이드 4.76%였다.
폐 불소화 염화안티몬 불소화제의 분석 결과는 불소화제중의 불소 94%가 소비(처음 불소함량 9.34%, 반응후 불소함량 0.56%)되었음을 나타냈다.
[실시예 3]
불소화 염화 안티몬을 5염화 안티몬과 불화수소 60.8g을 사용하여 상술한 방법으로 제조하였다. 반응된 알로카본은 고체로서 불소화 염화안티몬에 첨가한 헥사클로로에탄(17g)이다. 불소화 염화안티몬 대 헥사클로로에탄의 몰비율은 3.86이다. 반응은 145℃ 내지 160℃에서 20시간 동안 수행하였으며, 압력은 146·C에서 65psig(14.5시간 후) 나타냈다. 실린더를 23℃로 냉각시 압력은 20psig로 떨어졌다. 상술한 회수방법을 사용하여 레시바내에 6.27g의 물질을 수득하였으며, 기체상 크로마토그라피 분석결과는 디－클로로테트라플루오로에탄 0.18%, 트리클로로트리플루오로에탄 71.77%, 테트라클로로디플루오로에탄 16.05%, 펜타클로로모노플루오로에탄 0.48%, 트리클로로모노플루오로메탄 9.57% 및 카본 테트라클로라이드 1.72%였다.
폐 불소화 염화안티몬 불소화제의 분석 결과는 불소화 염화 안티몬중의 불소 46.4%가 소비(처음 불소함량 10.45%, 반응후 불소함량 5.6%)되었음을 나타냈다.
[실시예 4]
불소화 염화안티몬을 5염화 안티몬 81.6g과 불화수소 53.8g로서 상술된 방법으로 제조하였다. 클로로포름 24.6g을 불소화 염화안티몬에다 첨가하여 이 혼합물을 75℃ 내지 80℃에서 17시간 가열하였다. 불소화 염화 안티몬 대 클로로포름의 몰비율은 1.32였다. 실린더 내 압력은 78℃에서 186psig로 달했다. 35 내지 40℃ 냉각시 압력은 약 122psig로 떨어졌다. 물 세척기를 통하고 레시바를 고체 이산화탄소－메탄올욕중에서 냉각시켜 레시바안에 4.88g의 생성물을 수득하였다.
기체상 크로마토그라피로서 구한 면적 계산으로 인한 분석결과는 트리루플오로메탄 10.16%, 모노클로로디플루오로메탄 85.46%, 디클로로모노플루오로메탄 2.24% 및 클로로포름 2.01%였다.
폐 불소화 염화 안티몬 불소화제의 분석결과는 불소화 염화 안티몬중의 불소 80.2%가 소비(처음 불소함량 7.44%, 반응후 불소함량 1.47%)되었음을 나타냈다.
[실시예 5]
5염화 안티몬 790g(2.64몰)을 빙수 냉각기가 있는 응축기가 부착된 1ℓ용량 스텐레스강 반응기에다 넣었다. 반응기를 90℃로 가열하고 불화수소기체 52g(2.6몰)을 5염화 안티몬 용액속으로 2시간 동안 통과시킨다. 불화수소 첨가를 중지시킨 후 반응기 내용물을 질소로서 네번 정화시키되, 매번 중간에 약 한시간 동안 내용물이 평형이 되도록 방치한다.
불소 분석결과 불소화 염화 안티몬이 6.35%의 불소를 함유하였다.
[실시예 6]
실시예 5에서 제조불소화 염화 안티몬 227g을 교반기가 부착된 1 용량의 스텔네스강 반응기에다 넣고 카본 테트라클로라이드 93g(0.6몰)을 교반하면서 40분간 첨가하였다. 반응온도 범위는 80℃ 내지 132℃이다. 카본 테트라클로라이드 첨가동안 방출된 휘발성 물질의 시료를 40분의 반응시간중 여러번 채취하였다. 방출된 가스의 총량은 9ℓ였다. 반응 시간에 따른 온도와 견본의 가스 크로마토그라피 분석 결과는 다음 표에 요약하였다.
[표 1]
* 면적 백분율은 특정 조성물의 크로마토그라피 피크를 전체 피크의 전면적으로 나눈 것이다.
불소화 염화 안티몬의 불소함량은 6.35%에서 0.11%로 떨어졌다. 불소화 생성물중의 염화수소 함량은, 5염화 안티몬 촉매에다 불화수소와 카본 테트라클로라이드를 같이 공급하는 선행기술 공정중 방출되는 이론적인 량이 38%인 것에 반해 7.03%였다. 생성물중의 염화수소 7.03% 함유하는 불소화 염화 안티몬으로 부터 염화수소의 제거가 불완전하던가 또는 불소화 염화 안티몬 중에 불화수소가 존재했기 때문이다.
[실시예 7]
실시예에서 제조된 불소화 염화 안티몬 229g(0.8몰)을 교반기가 부착된 1ℓ용량의 스텐레스강 반응기에다 넣고, 클로로포름 45g(0.38몰)을 교반하면서 40분 동안 첨가하였다. 반응기 온도 범위는 100℃ 내지 108℃였다. 반응동안 방출되는 휘발성 물질의 시료를 여러번 채취하여 분석하였다. 방출된 가스의 총량은 5.4ℓ였다. 불화 생성물의 반응시간에 따른 온도와 가스크로마토그라피 분석결과는 다음 표에요약하였다.
[표 2]
폐 불소화 염화 안티몬의 불소함량은 2.09%(처음 불소함량 6.35%)였다. 5염화 안티몬 촉매에다 불화수소와 클로로포름을 같이 공급하는 선행기술 공정중방출되는 염하수소의 이론량이 46%인 것에 반해 불화생성물중의 염화수소 함량은 3.8%였다.
[실시예 8]
이 실시예는 클로로포름 가스가 역류로서 불소화 염화 안티몬과 같이 접촉되는 충전된 탑내에서 연속 반응하는 것을 나타낸다. 실시예 5에 기술된 방법으로 제조된 불소화 염화 안티몬 1742g을 85℃ 내지 90℃에서 1/4인치 스텐레스 강관을 통하여 6.35㎜의 확장된 스텐레스 강 충진물(“프로－펙”)로서 충전된 2.5㎝×56㎝ 스펜레스 강관 맨위에다 연속적으로 주입한다. 클로로포름가스 1130g을 80℃에서 스텐레스 강관의 맨밑에서 부터 위로 주입하고, 위에서 내려오는 불소화염소 안티몬과 접촉시킨다. 접촉시간은 2 내지 40초이다. 폐 불소화 염소 안티몬은 반응관의 맨밑에서 연결된 응기내에 회수하였다. 휘발성 반응 생성물은 반응관으로 부터 냉각된 응축기. 트람프, 두개의 물세정기, 가스시료채취기, 및 끝으로 왯트 테스트 메터를 통과시킨다. 클로로포름을 250분 동안 주입하였다. 반응기내 온도범위는 50℃ 내지 90℃였다. 가스 시료는 35, 60, 100, 120, 180, 210, 240 및 250분에 채취하여 가스 크로마토그라피로 분석하였다. 이 8개의 평균분석치로서 나타난 휘발성 생성물의 조성은 트리플루오로메탄 0.6%(0.24 내지 0.86%범위), 모노클로로디플루오로메탄 10.5%(1.02 내지 21.83%범위), 디클로로모노플루오로메탄 83.47%(73.21 내지 93.27% 범위), 클로로포름 3.1%(0.96 내지 4.48%), 트리클로로모노플루오로메탄 0.25%(0.09 내지 0.62%)였다. 클로로포름의 전환은 32%였다. 안티몬 클로로플루오라이드중의 가용성 불소의 약 93%가 소비(처음 불소함량 5.05%, 반응후 불소함량 0.33%)되었다.
Claims (6)
- 5염화 안티몬과 불화수소의 연속류를 반응대에 공급하여 5염화 안티몬을 연속적으로 불소화시켜 불소화 염화안티몬을 생성시키고, 이때 생성된 불소화 염화 안티몬으로부터 부산물인 염화 수소가스는 연속적으로 제거하고 ; 분리된 불소화 염화 안티몬을 다른 반응대에 연속적으로 도입시키며, 이때 여기에 적어도 한개의 불소가 아닌 할로겐원자를 함유하는 할로알칸을 또한 공급하여, 불소화 염화 안티몬과 할로알칸을 반응시킴으로써 할로알칸중의 불소가 아닌 할로겐 부분을 불소화 염화 안티몬의 불소로 치환시키고 생성된 클로로플루오로 알칸 반응생성물을 회수함을 특징으로 하여 할로알칸을 연속적으로 불소화시키는 방법.
- 제1항에 있어서, 할로알칸이 클로로포름인 방법.
- 제1항에 있어서, 할로알칸과의 반응후의 폐 불소화 염화아티몬을 불화수소가 공급되는 반응대에 재순환시키는 방법.
- 제3항에 있어서, 할로알칸이 클로로포름인 방법.
- 제3항에 있어서, 클로로플루오로알칸 반응 생성물을 분별증류법으로 회수하는 방법.
- 제5항에 있어서, 할로알칸이 클로로포름인 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US50708483A | 1983-06-23 | 1983-06-23 | |
| US507084/83 | 1983-06-23 | ||
| US507,084 | 1983-06-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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