专利名称：：二氟甲烷的制造方法
技术领域：
：本发明涉及在液相中催化剂存在下，通过用氟化氢氟化二氯甲烷制造二氟甲烷的方法。
背景技术：
：二氟甲烷(以下表示为“R32”)，作为空调的致冷剂使用的氯代二氟甲烷的替代致冷剂而被人们注目。已知R32在催化剂存在下，使二氯甲烷(以下表示为“R30”)和氟化氢(HF)，以气相或液相反应而制造。美国专利第2749374以及美国专利第2749375号中记载了使R30和HF，在氯氟化锑催化剂(SbClxFy、x+y＝3、y/(x+y)＞0.8，Sb(v)＞5％)的存在下，于110～175℃温度，进行液相反应而得到R32的方法。但是在该方法中大量地副产出不希望有的R30系以外的杂质-氯甲烷(以下表示为“R40”)以及氟代甲烷(以下表示为“R41”)等降低产率的R40系物质。另外，反应体系不腐蚀反应装置的材质这一点是在二氯甲烷的制造中非常重要的，但是HF和卤化锑腐蚀反应装置材质是公知的事实。然而，在上述条件下进行反应的情况下，没有公开对反应器材质有耐腐蚀性的记载。在美国专利第4138355号中记载了有关防止由HF和五卤化锑的混合物构成的含卤素有机化合物对反应器腐蚀的方法，该方法为相对于五卤化锑添加大致等摩尔的三卤化锑。但是该方法在进行反应的同时，由于催化剂的失活而增加三卤化锑，因而有催化剂组成变化的危险。在特开昭59-231030中，记载了将R30和HF在以氟化铝或者氟化铬为催化剂，反应温度为200℃的条件下进行气相反应而得到R32的方法。该方法中，反应温度高达200℃，而且由于是气相反应，与液相反应相比需要复杂的装置，因此在经济上不能说是有利的方法。发明概要本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种经济、安全地制造R32的方法。本发明提供一种R32的制造方法，是使R30和HF在氟化催化剂存在下于液相中进行反应而制造R32的方法，其特征在于反应压力为1～10kg/cm2绝对压力，反应温度为50～150℃的范围，其所选择的反应温度为该压力下HF不液化的温度以上的温度。发明的详细说明作为在本发明方法中用的氟化催化剂，可以举出氯氟化锑，氯氟化钛、氯氟化锡等。较好的是由通式SbClxFy(式中，x+y＝5)表示的氯氟化锑。其中特别好的是y＝1～4者。y为1以下时，R30的转化率不好，对于单位催化剂的R32的生成量少，需要大量的催化剂。但是，在0.5～1时也可以使用，y为4以上时，由于HF的循环量增加而不经济。较好的是y为2～3。氯氟化锑是五氯化锑部分氟化时所生成的五价锑的氯氟化物。如上所述，本发明的方法中所用的氯氟化锑中，最好是y＝1～4。一般而言，随着反应的进行，x和y的比例变化，也有失活的情况。但是在本发明条件下，可以将y保持上述范围。氟化催化剂使用量为使该催化剂在液状反应混合物中存在量为10～90摩尔％。在10摩尔％以下时，反应气体停留时间长，R40系的杂质大量生成而产率下降，并根据情况需要精制。在90摩尔％以上时，有机物量少，雾沫夹带的催化剂量多而堵塞配管等而不好。较好的浓度是要兼顾反应温度，一般为40～70摩尔％。反应压力为1～10kg/cm2绝对压力。最好是5～10kg/cm2绝对压力。反应温度为50～150℃的温度范围，其中所选择的反应温度需要在反应压力下HF不液化的温度以上的温度。最好是比在该压力下的氟化氢沸点至少高5℃的温度。该限制的原因是，如果HF在液状反应混合物中以液状存在时，则明显降低反应器材质的耐腐蚀性，因而不能进行安全操作。在本发明方法中，R30主要在液相中，而HF主要在气相中存在。根据本发明的优选实施方案，本发明的方法按以下的步骤进行。(1)首先向反应器中加入氟化催化剂。(2)然后在反应器中加入R30以及HF进行反应。反应是在上述条件下进行，生成R32以及中间产物氯氟甲烷(以下称“R31”)。本反应通常可用公知的常用装置进行。对反应器的一般要求是，可向反应器中以液状或者气体状态供给起始原料(R30及HF)和后述的再循环物(R31，R30，HF)，并可将液状反应混合物充分加热或冷却。反应器还需要有可通过适合的混合方法来促进反应物之间的接触。另外，HF即使以液状导入，也必须将温度维持在液状反应混合物中HF在该压力中不液化的温度以上。(3)反应混合物的一部分或全部从反应器中取出。为此，在反应器上设置回流塔及回流冷凝器，反应混合物以回流冷凝液或者未冷凝气体形式采出。设置回流塔及回流冷凝器也具有防止催化剂和反应混合物同时飞散的效果。(4)将采出的反应混合物分离成主要是反应生成物的R32和氯化氢的混合物，以及主要是未反应的R30、HF以及中间产物的R31的混合物。由于R32和氯化氢有较低沸点，而R30、HF及R31有较高的沸点，因此可以通过蒸馏进行分离。(5)从二氟甲烷和氯化氢的混合物中，比如通过蒸馏或水洗等一般方法分离R32。(6)未反应的R30、HF以及R31的混合物循环至反应器中再使用。以上的方法能够用间歇法进行，但最好用连续法进行。本发明方法中的反应器使用的材质最好是哈斯特洛伊耐蚀高镍合金C-22、NAR-25-50MTi、双相不锈钢、SUS、碳素钢等，但特别好的是哈斯特洛伊耐蚀高镍合金C-22、NAR-25-50MTi等。下面通过比较例和实施例进一步详细说明本发明。实施例1在哈斯特洛伊耐蚀高镍合金C-22制的600ml反应器中设置了回流塔及回流冷凝器的反应器中，在温度100℃，压力6kg/cm2G的条件下，进行R30的连续氟化。向反应器中连续供给R30和HF，从回流冷凝器连续取出反应产物。所用的催化剂是SbCl2F3，保持催化剂组成，使反应液中的浓度一定。在连续氟化期间，将预先进行丙酮脱脂、测定重量和尺寸的各种材质试验用金属片放入反应液中。通过测定经8小时后的金属片的重量和计算表面损失求出腐蚀速度，结果示于表1中。表1从表1可知，在本发明方法的条件下，通常反应器中用的金属材料没有过度的腐蚀。实施例2除了改变反应压力之外，其他与实施例1同样进行。其中，压力15kg/cm2.G在反应温度为100℃时为反应液中HF能液化的条件，而压力4kg/cm2.G是HF不液化的条件。结果示于表2中。表2由表2可知，反应温度一定的情况下，在HF液化的压力条件下反应器中所用的金属材料腐蚀很大，但HF不液化的本发明条件下可以抑制腐蚀。实施例3除了改变反应温度以外，其余与实施例1同样进行。其中，温度为80℃是在压力6kg/cm2.G时反应液中HF液化的条件，而温度120℃是HF不液化的条件。结果示于表3中。表3<tablesid="table3"num="003"><tablewidth="697">材质名80℃120℃碳素钢腐蚀大，不能测定0.84mm/年SUS316腐蚀大，不能测定0.33双相不锈钢(DP-3)16.2mm/年0.1NAR-25-50MTi18.50.01以下哈斯特洛伊耐蚀高镍合金C-229.70.01以下</table></tables>由表3可以看出，反应压力一定时，在HF液化的温度条件下，用于反应器的金属材料产生过度的腐蚀，但是在HF不液化的本发明条件下，可以抑制腐蚀。实施例4除了改变催化剂SbClxFy(x+y＝5)的y之外，进行与实施例1相同的试验。其结果如表4。表4<tablesid="table4"num="004"><tablewidth="697">材质名y＝1y＝4碳素钢0.69mm/年0.78mm/年SUS3160.210.29双相不锈钢(DP-3)0.050.09NAR-25-50MTi0.01以下0.01以下哈斯特洛伊耐蚀高镍合金C-220.01以下0.01以下</table></tables>根据该结果可知，在HF不液化的压力及温度条件下，即使改变SbClxFy的y，但用于反应器的金属材料也没有过大的腐蚀。实施例5在本实施例中，在实施例1的反应器上设置用于再循环未反应物(R31、R30、HF)的装置进行反应。在反应器中注入一定量将SbClxFy(x+y＝5)的y调整为2的催化剂，并使原料HF/R30的摩尔比为大约2。另外反应压力为6kg/cm2.G。反应温度控制在当反应压力为6kg/cm2.G时反应液中HF不液化的温度，比在6kg/cm2.G中HF的沸点85℃高5℃的90℃。反应液中的SbClxFy的浓度控制为50摩尔％。从回流冷凝器取出反应混合物，按如下将反应混合物分离成反应产物(R32和HCl的混合物)和未反应物(R31、R30以及HF的混合物)。将取出的反应混合物导入SUS316制蒸馏塔中，并以压力5kg/cm2.G进行蒸馏。一边将顶部温度保持大约-26℃，一边从冷凝器流出主要为反应产物的R32和HCl的混合物，而从塔底取出未反应物R31、R30以及HF的混合物。未反应物返回反应器中再循环。反应稳定后，分析反应液反应器上设置的回流冷凝器出口气体、用于再循环的装置出口气体以及再循环液的有机物和酸，求出其组成。结果示于表5中。另外，分析用作催化剂的氯氟化锑的组成，求出的y值为2.2。表5</tables>从以上的结果可以知道，液状反应混合物中的催化剂浓度以及催化剂的y的控制稳定地进行，再循环装置出口气体的R30和HF的转化率非常高，分别为99摩尔％以上，而且R30系以外的副产物的生成量也非常低，相对于生成的R32而言为0.1％以下。发明效果在本发明的条件下进行反应时，在腐蚀性高的氯氟化锑和HF的反应中就连使用哈斯特洛伊耐蚀高镍合金C-22，NAR-25-50MTi等材质的反应器也几乎没有产生腐蚀。另外，循环使用未反应物时，反应体系中的R30和HF的转化率非常高，反应体系中R30以外的副产物的生成量非常低，一般来说，相对于R32生成量为0.1％以下。权利要求1.一种二氟甲烷的制造方法，是在氟化氢和氟化催化剂的存在下通过使二氯甲烷在液相中反应而制造二氟甲烷，其特征在于反应压力为1～10kg/cm2绝对压力，反应温度为50～150℃的范围，其选择的温度为在反应压力下氟化氢不液化的温度以上的温度。2.根据权利要求1所述的方法，其中作为氟化催化剂使用以通式SbClxFy(式中x+y＝5)表示的氯氟化锑。3.根据权利要求2所述的方法，其中y为1～4的数。4.根据权利要求2所述的方法，其中y为0.5～1的数。5.根据权利要求1～4任何一项中所述的方法，其中液状反应混合物中的催化剂含量为10～90摩尔％。6.根据权利要求1～5任何一项中所述的方法，其中反应温度为比该压力下的氟化氢沸点至少高5℃的温度。7.权利要求1～6的任何一项中所述的方法，包括以下步骤(1)向反应器中加入氟化催化剂，(2)然后向反应器中加入二氯甲烷和氟化氢进行反应，(3)从反应器中取出反应混合物的一部分或者全部，(4)将取出的反应混合物分离成主要为反应产物的二氟甲烷和氯化氢的混合物，以及主要为未反应物的二氯甲烷和氟化氢及中间产物氯氟甲烷的混合物，(5)从二氟甲烷和氯化氢的混合物分离二氟甲烷，(6)将二氯甲烷、氟化氢以及氯氟甲烷混合物送回反应器中。8.根据权利要求7所述的方法，用连续法进行。9.根据权利要求1～8任何一项中所述的方法，其中在反应器上设置回流塔以及回流冷凝器。全文摘要在液相中，在氟化催化剂的存在下，在反应压力1～10kg/cm文档编号B01J23/26GK1168660SQ9519371公开日1997年12月24日申请日期1995年6月7日优先权日1994年6月20日发明者津田武英,山田康夫,柴沼俊申请人:大金工业株式全社