(57)【要約】開示内容の実施例は、基板、クロム、および少なくとも一つのアルカリ金属を有することができる触媒組成物を提供する。製造プロセスは、アルカリ金属組成物と基板を有する触媒組成物を備えた溶液から触媒組成物を取り出すために提供される。触媒組成物の存在下で化合物を試薬に接触させることを有することができる製造プロセスも提供される。反応物容器と試薬容器の両方に接続した反応器を有し、反応器がクロムと少なくとも一つのアルカリ金属を含む触媒組成物を有することができる製造システムも提供される。
2008531261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基剤と、
少なくとも約１３％（重量比）のクロムと、
少なくとも一種のアルカリ金属と、
を含むことを特徴とする触媒組成物。
【請求項２】
基剤は活性炭を含むことを特徴とする請求項１記載の触媒組成物。
【請求項３】
一種のアルカリ金属はカリウムを含むことを特徴とする請求項１記載の触媒組成物。
【請求項４】
基剤は活性炭を含んでおり、一種のアルカリ金属はカリウムであることを特徴とする請求項１記載の触媒組成物。
【請求項５】
一種のアルカリ金属に対するクロムのモル比は少なくとも約５０：１であることを特徴とする請求項１記載の触媒組成物。
【請求項６】
Ｋ2ＣｒＯ7を含むアルカリ金属組成物を含有する第一溶液を作製し、
該第一溶液を基剤と接触させて第二溶液を作製し、
該第二溶液は前記基剤とアルカリ金属とを含んでおり、前記第二溶液から前記アルカリ金属組成物と前記基剤とを含む触媒組成物を除去することを特徴とする製造プロセス。
【請求項７】
第一溶液は水を含むことを特徴とする請求項６記載の製造プロセス。
【請求項８】
基剤は活性炭を含むことを特徴とする請求項６記載の製造プロセス。
【請求項９】
第二溶液はさらに水を含み、該第二溶液からの触媒組成物の除去は、アルカリ金属組成物と基剤とから該第二溶液の前記水の少なくとも一部を分離することを含むことを特徴とする請求項６記載の製造プロセス。
【請求項１０】
分離される水の一部は水の大部分であることを特徴とする請求項９記載の製造プロセス。
【請求項１１】
分離される水の一部はほぼ全ての水であることを特徴とする請求項１０記載の製造プロセス。
【請求項１２】
触媒組成物の存在下で試薬に少なくとも部分的にハロゲン化された化合物を接触させることを含む製造プロセスであって、
該触媒組成物は基剤、クロム、および少なくとも一つのアルカリ金属を含むことを特徴とする製造プロセス。
【請求項１３】
触媒組成物の存在下で試薬に化合物を接触させることは、
該触媒組成物を収容し、化合物と試薬の両方を受け取るように構成した反応チャンバを提供し、
さらに前記接触中に前記反応チャンバに酸素を供給することを特徴とする請求項１２記載の製造プロセス。
【請求項１４】
化合物と試薬の両方のモル量の少なくとも約０．１％である量だけ、チャンバに酸素を提供する請求項１２記載の製造プロセス。
【請求項１５】
化合物はＣ−３化合物であることを特徴とする請求項１２記載の製造プロセス。
【請求項１６】
Ｃ−３化合物のハロゲンが、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩの一つであることを特徴とする請求項１５記載の製造プロセス。
【請求項１７】
Ｃ−３化合物はＨを含むことを特徴とする請求項１６記載の製造プロセス。
【請求項１８】
Ｃ−３化合物は１，１，１，３−テトラクロロプロパンであることを特徴とする請求項１７記載の製造プロセス。
【請求項１９】
化合物はＣ−１化合物であることを特徴とする請求項１２記載の製造プロセス。
【請求項２０】
触媒組成物の存在下で試薬に化合物を接触させることは、
該触媒組成物を収容し、前記化合物と前記試薬の両方を受け取るように構成した反応チャンバを提供し、
さらに接触中に反応チャンバに酸素を供給することを特徴とする請求項１９記載の製造プロセス。
【請求項２１】
化合物と試薬の両方のモル量の少なくとも約０．１％である量だけ、チャンバに酸素を提供する請求項２０記載の製造プロセス。
【請求項２２】
Ｃ−１化合物のハロゲンは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩの一つであることを特徴とする請求項２０記載の製造プロセス。
【請求項２３】
Ｃ−１化合物はＨを含むことを特徴とする請求項２２記載の製造プロセス。
【請求項２４】
Ｃ−１化合物はジクロロメタンであることを特徴とする請求項２３記載の製造プロセス。
【請求項２５】
触媒組成物の存在下で試薬にＣ−１化合物を接触させることは、
該触媒組成物を収容し、前記Ｃ−１化合物と前記試薬の両方を受け取るように構成した反応チャンバを提供し、
反応チャンバ内の触媒の温度を少なくとも約３１６℃に維持し、
前記Ｃ−１化合物と試薬の両方を反応チャンバ内に提供することを含む請求項２４記載の製造プロセス。
【請求項２６】
触媒組成物の存在下で試薬にＣー１化合物を接触させることは、
該触媒組成物を収容し、前記Ｃ−１化合物と試薬の両方を受け取るように構成した反応チャンバを提供し、
前記反応チャンバ内の触媒の温度を約３４３℃未満に維持し、
前記Ｃ−１化合物と試薬の両方を反応チャンバ内に提供することを特徴とする請求項２４記載の製造プロセス。
【請求項２７】
触媒組成物の存在下で試薬にＣ−１化合物を接触させることは、
該触媒組成物を収容し、前記Ｃ−１化合物と試薬の両方を受け取るように構成した反応チャンバを提供し、
前記反応チャンバ内の触媒の温度を約３１６〜３４１℃に維持し、
前記Ｃ−１化合物と試薬の両方を反応チャンバ内に提供することを特徴とする請求項２４記載の製造プロセス。
【請求項２８】
試薬は少なくとも一つのハロゲンを含むことを特徴とする請求項２８記載の製造プロセス。
【請求項２９】
少なくとも一つのハロゲンは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩの一つであることを特徴とする請求項２８記載の製造プロセス。
【請求項３０】
試薬はＨを含むことを特徴とする請求項２９記載の製造プロセス。
【請求項３１】
試薬がＨＸを含んでおり、前記ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩの一つであることを特徴とする請求項３０記載の製造プロセス。
【請求項３２】
基剤は活性炭を含むことを特徴とする請求項１２記載の製造プロセス。
【請求項３３】
一つのアルカリ金属はカリウムである請求項１２記載の製造プロセス。
【請求項３４】
触媒組成物の一つのアルカリ金属に対するクロムのモル比は少なくとも約５０：１であることを特徴とする請求項１２記載の製造プロセス。
【請求項３５】
少なくとも部分的にハロゲン化されたＣ−３化合物を触媒組成物の存在下で試薬に接触させることを含む製造プロセスであって、前記触媒組成物が少なくとも一つのアルカリ金属を含むことを特徴とする製造プロセス。
【請求項３６】
触媒組成物の存在下で試薬にＣ−３化合物を接触させることは、
前記触媒組成物を収容し、前記Ｃ−３化合物と試薬の両方を受け取るように構成した反応チャンバを提供し、
前記反応チャンバ内の触媒の温度を少なくとも約３００℃に維持し、
前記Ｃ−３化合物と試薬の両方を反応チャンバ内に提供することを特徴とする請求項３５記載の製造プロセス。
【請求項３７】
触媒組成物の存在下で試薬にＣ−３化合物を接触させることは、
前記触媒組成物を収容し、前記Ｃ−３化合物と試薬の両方を受け取るように構成した反応チャンバを提供し、
前記反応チャンバ内の触媒の温度を約３５０℃未満に維持し、
前記Ｃ−３化合物と試薬の両方を反応チャンバ内に提供することを含む請求項３５記載の製造プロセス。
【請求項３８】
触媒組成物の存在下で試薬にＣ−３化合物を接触させることは、
前記触媒組成物を収容し、前記Ｃ−３化合物と試薬の両方を受け取るように構成した反応チャンバを提供し、
前記反応チャンバ内の触媒の温度を約３００〜３３０℃に維持し、
前記Ｃ−３化合物と試薬の両方を反応チャンバ内に提供することを特徴とする請求項３５記載の製造プロセス。
【請求項３９】
触媒組成物の存在下で試薬にＣ−３化合物を接触させることは、
前記触媒組成物を収容し、前記Ｃ−３化合物と試薬の両方を受け取るように構成した反応チャンバを提供し、
さらに接触中に前記反応チャンバに酸素を供給することを特徴とする請求項３５記載の製造プロセス。
【請求項４０】
Ｃ−３化合物と試薬の両方のモル量の少なくとも約０．１％である量だけ、チャンバに酸素を供給することを特徴とする請求項３９記載の製造プロセス。
【請求項４１】
反応物容器と試薬容器の両方に接続した反応器を有する製造システムであって、
前記反応器は少なくとも約１３％（重量比）のクロムと少なくとも一つのアルカリ金属を含む触媒組成物を収容することを特徴とする製造システム。
【請求項４２】
触媒組成物はさらに基剤を含むことを特徴とする請求項４１記載の製造システム。
【請求項４３】
基剤は活性炭を含むことを特徴とする請求項４１記載の製造システム。
【請求項４４】
一つのアルカリ金属はカリウムであることを特徴とする請求項４３記載の製造システム。
【請求項４５】
反応器はさらに酸化剤容器に接続されることを特徴とする請求項４１記載の製造システム。
【請求項４６】
一つのアルカリ金属はカリウムであることを特徴とする請求項４１記載の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
この出願は、米国仮出願特許出願番号第６０／６５６，６００、発明の名称「ハロゲン化工程」、出願日２００５年２月２５日について優先権を主張し、それは参照によってここに組み込まれる。
【０００２】
（技術分野）
この開示内容は、ハロゲン化工程、システムおよびハロゲン化触媒組成物を有する製造プロセス、製造システム、および触媒組成物に関する。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
化学製造プロセスは、製造プロセスを改善するために触媒組成物の使用を含むことができる。触媒組成物は、反応物自体の反応を促進するだけでなく、いくつかの例では反応物の反応効率を改善し、例えば、より純度の高い製品をより効率的に提供できる。ハロゲン化置換、およびハロゲン化置換と離脱反応の組み合わせを含むハロゲン化工程は触媒組成物を利用可能な反応である。触媒組成物は、例えば、ハロゲンの置換を可能にすることによって、これらのハロゲン化工程の効率化に役立ち、塩素化合物からフッ素化合物、臭素化合物から塩素化合物、ヨウ素化合物から臭素化合物、ヨウ素化合物からフッ素化合物、および臭素化合物からフッ素化合物さえ製造できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
典型的な触媒反応は、反応物が気相にある温度において発生できる。これらの触媒気相反応は触媒組成物を劣化させる可能性があり、反応効率要件に適合させるために頻繁に組成物の再活性化や交換を必要とし、触媒の活性化や交換の中に製造プロセスを停止する必要がある。製造プロセス中は、あまり頻繁に再活性化や交換をせずに反応物の効率的な反応を促進できる触媒組成物が役立つ。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（概要）
開示内容の実施例は、基剤、クロム、および少なくとも一つのアルカリ金属を有することができる触媒組成物を提供する。製造プロセスは、アルカリ金属組成物を有する第一溶液を作製し、第一溶液を基剤に接触させて、基剤とアルカリ金属組成物を有する第二溶液を構成することを含むことができる。この工程はさらに、アルカリ金属組成物と基剤を有する触媒組成物を第二溶液から取り出すことを含むことができる。
【０００６】
基剤、クロム、および少なくとも一つのアルカリ金属を有する触媒組成物の存在下で、化合物を試薬に接触させることを含むことができる製造プロセスも提供される。
【０００７】
典型的な実施例によると、少なくとも一つのアルカリ金属を有する触媒組成物の存在下で、Ｃ−３化合物を試薬に接触させることができる。
【０００８】
反応物容器と試薬容器の両方に接続した反応器を有し、反応器がクロムと少なくとも一つのアルカリ金属を含む触媒組成物を有することができる製造システムも提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施例の説明）
図面を参照しながら、触媒組成物、製造プロセスおよびシステムを説明する。図によると、反応物容器１４と試薬容器１６の両方に接続した反応器１２を有する製造システム１０が示されている。反応器１２はさらに生成物容器１８に接続し、典型的な実施例では反応器１２は触媒組成物２０を有する。システム１０は、工業化学製造システムとして構成できる。例えば、反応物容器１４からの反応物と試薬容器１６からの試薬の流れは流量計を用いて制御でき、これらの反応物は気化器を通過させることもでき、前記気化器においてシステム１０は気相で試薬を反応物に接触させるように構成する。反応器１２は反応チャンバと呼ばれることもあり、反応チャンバはチャンバの容積を規制する内部を備えている。また、システム１０の反応器１２は、反応器１２の内容物の温度を維持するように構成することもできる。このような温度は、例えば、蒸気熱ジャケットを用いて反応器１２を被覆することによって維持できる。反応器１２から生成物容器１８に流れる生成物は、例えば、凝縮器内の反応器１２のガス冷却によって制御できる。
【００１０】
典型的な図に示したように、システム１０は反応器１２の下側部分から反応器１２に接続した容器１４と１６を用いて構成され、生成物は反応器１２の上側部分から取り出される。これは、システム１０の唯一の構成であると考えるべきではない。システム１０は反応器１２の上側部分から下向きに反応物や試薬を流すように構成し、生成物は反応器１２の下側部分から取り出すこともできる。反応物容器１４の反応物と試薬容器１６の試薬は、反応器１２内のものと容器１４と１６内のものの圧力差によって反応器１２に供給または提供することもできる。典型的な実施例によると、容器１４と１６は、例えば、窒素などのバッキングガスによってより高い圧力に維持でき、前記ガスはより高い圧力を提供でき、より低い圧力に維持された反応器１２に供給され圧力差によって反応物の流れを引き起こす。例えば、所定の実施例では、反応器１２は６８７ｋＰａの圧力に維持される。
【００１１】
別の実施例によると、システム１０は反応器１２に接続した酸化剤容器２２を有することもできる。酸化剤容器２２の酸化剤は、反応物容器１４の反応物と試薬容器１６の試薬と共に所定の供給速度で供給される。酸化剤容器２２は反応器１２に直接接続することも、反応物容器１４と試薬容器１６を反応器１２に接続する導管に接続することもできる。典型的な実施例では、反応器１２に接続される全ての反応物および容器導管は、反応器１２に接続する前に互いに接続することもできる。酸化剤はＯ2やＣｌ2の形態でＯやＣｌを有することができる。酸化剤は、反応物と試薬のモル分率として反応器１２に供給される。例えば、酸化剤のモル分率は、反応器１２に提供される酸化剤、試薬、および反応物を組み合わせた合計の少なくとも約０．１％であってもよい。別の例として、酸化剤のモル分率は、約０．１〜０．３％であってもよい。酸化剤は触媒組成物２０の活性化や作製中に提供することも、反応物と共に触媒組成物２０を活性化した後に提供することもできる。
【００１２】
典型的な図に示したように、触媒組成物２０は反応器１２内に収容される。図の実施例では、触媒組成物２０は反応器１２の容積内に存在する。しかし、触媒組成物２０は、例えば、反応器１２の壁と共に存在することも、その中央部内に存在することもできる。典型的な実施例では反応器１２はステンレス鋼から構成され、パイプなどの管状をとることができる。他の典型的な実装形態では、反応器１２はｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）、ｍｏｎｅｌ（登録商標）炭素鋼やニッケルから構成することもできる。反応器１２の下側部分には、メッシュ網（図示せず）を設けることもできる。組成物２０は、例えば、このメッシュ網上の反応器１２内に提供することもできる。
【００１３】
触媒組成物２０は、クロムと少なくとも一つのアルカリ金属を有することができる。触媒組成物２０は、基剤を有することもできる。基剤は反応器１２の内壁、および当業者には既知の炭素や他の基板を有することができる。典型的な実施例によると、基板は活性炭を有することができる。特定の実施例では、例えば、触媒組成物２０の基板はＴａｋｅｄａブランドの活性炭（武田薬品工業株式会社、日本１０３−８８６８  東京都中央区日本橋二丁目１２−１０）やＣａｌｇｏｎブランドの炭素（Ｃａｌｇｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｃｏｐｏｒａｔｉｏｎ，４００  Ｃａｌｇｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｄｒｉｖｅ  Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ．１５２０５）を有することができる。アルカリ金属は、例えば、カリウム、および元素周期表のＩ族の他のアルカリ金属を有することができる。典型的な実施例では、触媒組成物の一つのアルカリ金属に対するクロムのモル比は、少なくとも約５０：１であってもよい。
【００１４】
触媒組成物２０は、酸組成物を有する第一溶液を作製することによって製造できる。典型的な実施例によると、酸組成物はクロム酸であってよもよく、触媒組成物内のクロムの大部分を提供できる。第一溶液は、水などの溶媒を有することができる。
【００１５】
アルカリ金属組成物を有する第二溶液は別個に作製され、それから第一溶液または酸組成物の第一溶液と組み合わせて、例えば、第二溶液を構成する。典型的な実装形態によると、第二溶液は水などの溶媒を有することができる。第一および第二溶液用に他の溶媒を同様に利用することも想定される。アルカリ金属組成物は、カリウムおよびクロムや酸素を有することができる。アルカリ金属組成物は、重クロム酸カリウムつまりＫ２Ｃｒ２Ｏ７などのクロム酸のアルカリ金属塩を含むアルカリ金属塩であってもよい。他の酸のアルカリ金属塩が、アルカリ金属組成物に含まれていてもよい。アルカリ金属溶液のアルカリ金属組成物は、例えば、少なくとも４％（重量比）であってもよい。
【００１６】
第一および第二溶液を作製する際、溶液は必要に応じて組み合わせ、溶媒、酸組成物、およびアルカリ金属組成物を有する第三溶液を構成できる。第三溶液は、クロム−アルカリ金属溶液とも呼ばれる。これらの溶液は溶媒と組成物を撹拌し、典型的な実装形態による組成物の溶液を構成することによって作製される。このような混合に適した容器はプラスチックやガラスの容器を含み、例えば、混合は磁気撹拌子を用いて実現される。
【００１７】
クロム−アルカリ金属溶液は基板と組み合わせて、触媒溶液を構成できる。上記のように、基板はＴａｋｅｄａやＣａｌｇｏｎ炭素などの炭素や活性炭を有することができる。典型的な実装形態によると、基板は実質的に乾燥した形態でタンブラ装置に提供される。クロム−アルカリ金属溶液は装置内で基板と組み合わせ、装置を用いて混合し触媒溶液を構成する。触媒溶液は、例えば、約１０．８／０．６／３０／２３の重量比のＣｒＯ3／Ｋ2ＣｒＯ7／活性炭を有することができる。典型的な実施例によると、基板とクロム−アルカリ溶液を組み合わせることは発熱をもたらす可能性がある。得られる発熱は、触媒溶液から十分な量の溶媒を分離するのに十分になる可能性がある。典型的な実装形態によると触媒溶液と発熱の混合は触媒溶液から大部分の溶媒を分離でき、他の実装形態では微量の溶媒を除く全てを除去し、ｐｐｍの量の溶媒を有する触媒組成物を残す。
【００１８】
典型的な実施例では、触媒の生成に用いられるアルカリ金属組成物の量は、例えば、所望の触媒の量に依存して変化させることもできる。例えば、そしてほんの一例として、約４５．４ｋｇのクロム酸を約１．８１ｋｇの重クロム酸カリウムと組み合わせて、クロム−アルカリ溶液を構成し、それから約１００ｇの活性炭素と混合できる。
【００１９】
次の四つの例は、触媒組成物の作製の典型的なものである。
【００２０】
例１
酸組成物溶液Ａは、２２２２ｇの純水に３０００ｇのＣｒＯ３（酸化クロム（ＶＩ））を溶解させることによって作製できる。酸組成物溶液は、スピゴットと磁気撹拌を備えたＮａｌｇｅｎｅ（登録商標）容器内で混合できる。アルカリ金属組成物溶液Ｂは、４１６７ｇの純水に１６６．７ｇのＫ2ＣｒＯ7（重クロム酸カリウム）を加えることによって作製できる。アルカリ金属溶液は、混合するためにスピゴットと磁気撹拌を備えた第二Ｎａｌｇｅｎｅ容器内に配置できる。全ての組成物の溶媒への溶解を保証するために、クロムやカリウムなどの金属に対して溶媒の分量を解析できる。それから、溶液Ａを溶液Ｂに加え、クロム−アルカリ溶液の構成に適切だと思われる場合さらに混合できる。ポリプロピレンポートとプラグ、およびステンレス鋼ゲージとバルブ嵌合部を備えたＫｙｎａｒ（登録商標）（Ａｒｋｅｍａ，４−８  ｃｏｕｒｓ  Ｍｉｃｈｅｌｅｔ，ｌａ  Ｄｅｆｅｎｓｅ  １０，Ｆ９２０９１  Ｐａｒｉｓ  ｌａ  Ｄｅｆｅｎｓｅ  Ｃｅｄｅｘ）などのフッ素樹脂で実質的に裏打ちしたタンブラ装置は、８３３３ｇの活性炭（Ｔａｋｅｄａ、ヤシ殻、ペレット化）を搭載できる。タンブラ装置は、フランジを所定の場所にボルト締めすることによって密閉できる。溶液（Ａ＋Ｂ）は、Ｎａｌｇｅｎ容器のスピゴットからポートを介して注入できる。
【００２１】
触媒溶液を構成するために炭素にクロム−アルカリ溶液を加えると、溶液から放出される水蒸気が観察される。炭素にクロム−アルカリ溶液を全て加えた後、タンブラ装置に栓をしてバルブを介して蒸気圧を開放し、タンブラ装置内の圧力を約１３６〜１４３ｋＰａに維持できる。触媒溶液はタンブラ装置内で約５分間混合し、かなりの蒸気生成物を発生させる。混合が完了した時点では、触媒組成物は蒸気を放出するように観察されるが、基本的には乾燥している可能性がある。
【００２２】
例２
例１の工程は、Ｃａｌｇｏｎ（ヤシ殻、フレーク）炭素を用いて繰り返すことができる。生成される蒸気は薄いオレンジ色を有する可能性がある。
【００２３】
例３
酸組成物溶液Ａは、５３．３ｇの純水に７２ｇのＣｒＯ3（酸化クロム（ＶＩ））を溶解させることによって作製できる。酸組成物溶液は、スピゴットと磁気撹拌を備えたＮａｌｇｅｎｅ容器内で混合できる。アルカリ金属組成物溶液Ｂは、１００ｇの純水に４ｇのＫ2ＣｒＯ7（重クロム酸カリウム）を加えることによって作製できる。アルカリ金属溶液は、混合するためにスピゴットと磁気撹拌を備えた第二Ｎａｌｇｅｎｅ容器内に配置できる。全ての組成物の溶媒への溶解を保証するために、クロムやカリウムなどの金属に対して溶媒の分量を解析できる。それから、溶液Ａを溶液Ｂに加え、クロム−アルカリ溶液の構成に適切だと思われる場合さらに混合できる。
【００２４】
ポリプロピレンポートとプラグ、およびステンレス鋼ゲージとバルブ嵌合部を備えたＫｙｎａｒなどのフッ素樹脂で実質的に裏打ちしたタンブラ装置は、２００ｇの活性炭（Ｔａｋｅｄａ、ヤシ殻、ペレット化）を搭載できる。タンブラ装置は、フランジを所定の場所にボルト締めすることによって密閉できる。溶液（Ａ＋Ｂ）は、Ｎａｌｇｅｎ容器のスピゴットからポートを介して注入できる。
【００２５】
触媒溶液を構成するためにクロム−アルカリ溶液を炭素に加えると、溶液から放出される水蒸気が観察される。炭素にクロム−アルカリ溶液を全て加えた後、タンブラ装置に栓をしてＷｈｉｔｎｅｙバルブを介して蒸気圧を開放し、タンブラ装置内の圧力を約１３６〜１４３ｋＰａに維持できる。触媒溶液はタンブラ装置内で約４分間混合し、かなりの蒸気生成物を発生させる。混合が完了した時点では、触媒組成物は蒸気を放出するように観察されるが、基本的には乾燥している可能性がある。
【００２６】
例４
クロム−アルカリ溶液は、１リットルのプラスチック溶液内の６５０ｇの純水に、３６０ｇのＣｒＯ3（酸化クロム（ＩＶ））と２０．０ｇのＫ2ＣｒＯ7を溶解させることによって作製できる。
【００２７】
それから、１０００ｇのＴａｋｅｄａ活性炭を有する容器にクロム−アルカリ溶液を加えて触媒溶液を構成できる。触媒溶液は混合し、混合に伴う発熱を用いて溶媒を除去できる。約２時間混合した後、容器から放出される熱がほとんど観察されなくなったら、容器は基本的に溶媒を含まない触媒組成物を有する。
【００２８】
再びシステム１０を参照すると、触媒組成物２０は反応器１２内に搭載し、反応器１２内に含まれる固体マトリクスを構成できる。反応物容器１４の反応物と試薬容器１６の試薬の反応に触媒作用を及ぼすために用いる前に、触媒組成物２０の作製や活性化を行うことができる。例えば、そしてほんの一例として、反応器１２は約２５０℃まで加熱し、約５リットル／分の窒素などの不活性ガス流を反応器１２を介して供給する。反応器１２を通過させた後、窒素の水分量を監視し、例えば、水分量がｐｐｍレベル以下などと十分に低い場合、触媒は十分に乾燥しているとみなされ反応に役立つと認められる。
【００２９】
典型的な実装形態によると、触媒組成物２０は所定の試薬と共に使用するために活性化および作製できる。例えば、触媒組成物２０は反応器１２内に提供できる。典型的な実装形態によると、組成物２０は反応器１２の内部に完全に充填できる。反応器１２は組成物２０に熱を提供するために加熱し、反応器１２に不活性ガスなどの乾燥組成物を提供できる。典型的な実装形態によると、加熱した組成物２０を内部に備えた反応器１２に、Ｎ2の形態のＮを提供できる。反応器１２に乾燥組成物を提供する際、反応器１２からの流出物を水について監視できる。流出物内の水が所定のレベルに到達すると乾燥組成物の供給を停止し、反応器１２への活性化組成物の供給を開始できる。活性化組成物は、ここで説明されるＨＦなどのハロゲン化試薬を有することができるが、所望の生成物に依存してＨＢｒやＨＣｌなどの他のハロゲン化試薬を有することもできる。
【００３０】
典型的な実装形態によると、ここで説明されるＣｒＯ3溶液から作製した触媒組成物などのＣｒとＯを有する触媒組成物に、ＨＦなどの活性化組成物を提供できる。触媒組成物に活性化組成物を提供する際、反応器１２からの流出物を水について監視できる。流出物内の水やＨＦが所定のレベルに到達すると、活性化組成物の供給を停止し、触媒組成物の活性化や作製が行われたと考えれる。
【００３１】
触媒組成物２０の活性化や作製の別の例として、試薬容器１６の試薬はフッ酸、例えば、フッ化水素、不活性ガスの組み合わせなどのハロゲン化試薬を有し、所定の実施例では、反応器を介して触媒組成物に酸素などの試薬容器２２からの酸化剤提供し、使用するための触媒組成物の作製や触媒組成物の活性化を行うことができる。例えば、そしてほんの一例として、反応器は約３８０℃まで加熱し、約１２時間の間、触媒組成物を介して約０．６ｇ／分のＨＦ、０．９ｇ／分のＮ２および０．１ｇ／分のＯ2を供給できる。反応物に触媒組成物を接触させる前に、反応に利用される温度まで反応器を冷却できる。以降の例５と６は、触媒組成物の活性化の典型的なものである。
【００３２】
例５
約２４００ｇの触媒組成物を反応器に充填できる（管は２８３２ｃｃの容積を有する）。触媒組成物は窒素下で乾燥させ、１００℃まで加熱し、約１００℃で３０分温度を保持して平衡状態を保ち、約１５０℃、約１７５℃、約２００℃、および約２５０℃まで上昇させて平衡状態を保った後、３０分間その温度で維持できる。全乾燥時間は、約３〜８時間の範囲であってもよい。いったん触媒が乾燥したら（反応器から放出される水蒸気が検出されない）ＨＦ流を開始し、反応器の温度を約３００℃まで上昇させる。ＨＦ破過が検出されるまで、ＨＦは反応器を通過させることができる。ＨＦは５ｇ／分で供給し、供給される９００ｇのＨＦを有する１４．５秒の接触時間を与え、それは触媒１ｇに対して約０．３７５ｇのＨＦとなる。
【００３３】
例６
産業用熱油反応器に、約６９．５ｇの触媒組成物を充填できる。触媒床を乾燥させるために、反応器に窒素１５０ｃｃ／分の窒素パージを提供できる。反応器は１００℃に維持でき、１００℃から３４３℃に上昇させ、反応器から放出される蒸気が検出されなくなるまで７時間以上維持する。それから、反応物を開始する前に流速３８３．４ｃｃ／分で１時間、反応器にＨＦを提供できる。
【００３４】
典型的な実施例によると、反応物容器１４からの化合物や反応物は、触媒組成物２０の存在下で試薬容器１６からの試薬に接触させることができる。典型的な実施例によると、反応物容器１４の反応物はＣ−３化合物であってもよく、典型的な実施例では、このＣ−３化合物は少なくとも一つのハロゲンを有することができる。一つのハロゲンは、例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩの一つ以上であってもよい。Ｃ−３化合物はさらに、例えば、Ｈを有することができる。典型的な実施例によると、Ｃ−３化合物は１，１，１，３−テトラクロロプロパン（テトラクロロプロパン、ＴＣＰ）である。他のＣ−３化合物は触媒化合物を用いて反応できるが、ジェミナル炭素にハロゲンを備えておらず、両方の末端にハロゲンを有するＣ−３化合物をハロゲンと交換およびハロゲンを除去し、ＨＦとテトラクロロプロパンの反応などのハロゲン化オレフィンを構成し、触媒組成物２０の存在下で３，３，３−トリフルオロプロプ−１−エン（トリフルオロプロペン、ＴＦＰ）を構成するように示されている。
【００３５】
試薬容器１６の試薬に言及すると、試薬は少なくとも一つのハロゲンを有することができ、ハロゲンはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩの一つ以上を有することができる。試薬は、例えば、水素を有することもできる。典型的な試薬は、ハロゲン化試薬と呼ばれることもあり、ＨＸを有することができ、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩの一つである。典型的な実施例によると、Ｃ−３化合物と試薬容器１６の試薬に接触させる際、触媒組成物２０は少なくとも一つのアルカリ金属を有することができる。Ｃ−３化合物を試薬容器１６の試薬に接触させることは、反応チャンバ内の触媒組成物の温度を典型的な実施例に従って少なくとも約２５０℃に維持するように構成した反応器１２内で発生できる。他の実施例によると、反応チャンバ内の触媒組成物の温度は約３５０℃未満に維持でき、さらに他の実施例ではＣ−３化合物を試薬に接触させている間、反応チャンバ内の触媒組成物の温度は約３００〜３３０℃に維持できる。
【００３６】
典型的な図のシステム１０は、酸化試薬容器２２を有することができる。典型的な実施例によると、反応物を有する化合物を試薬容器１６の試薬に接触させている間に、反応チャンバに酸化試薬を提供できる。この酸化試薬は、例えば、Ｏ２の形態の酸素を有することができる。
【００３７】
典型的な実施例によると、試薬容器１６は試薬ＨＦを有することができる。反応物容器１４は反応化合物であるテトラクロロプロパンを有することができ、酸化試薬容器２２は酸化試薬である酸素を有することができる。酸素は、反応器１２に提供する際、Ｃ−３化合物と試薬の両方のモル量の少なくとも約０．１〜０．３％であってもよい。テトラクロロプロパンは、四塩化炭素とエチレンの短鎖重合などの短鎖重合反応から提供できる。典型的な実施例によると、ＨＦは８３６リットルの反応器を介して約１０．６ｋｇ／分で供給できる。テトラクロロプロパンは反応器を介して約５．３７ｋｇ／分で供給でき、酸素は反応器を介して約０．０３ｋｇ／分で供給できる。典型的な実施例によると、これらの反応物と試薬の触媒組成物２０への接触はトリフルオロプロペン、または特に、１，１，１−トリフルオロプロペンの生成をもたらすことができる。このトリフルオロプロペンは、反応物、試薬、または副生成物の一つ以上と共に生成物容器１８に提供される。生成物容器１８は、当業者には知られている蒸留、洗浄、または乾燥の一つ以上の装置などの典型的な生成物精製装置に接続できる。
【００３８】
別の典型的な実施例によると、反応物容器１４の反応物はＣ−１化合物を有することができ、前記Ｃ−１化合物は少なくとも一つのハロゲンを有することができ、前記ハロゲンは、例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩであってもよい。反応物容器１４のＣ−１化合物は、例えば、Ｈを有することもできる。典型的な実施例では、Ｃ−１化合物はジクロロメタンであってもよい。試薬容器１６の試薬は、例えば、ＨＦであってもよい。典型的な実施例によると、反応物容器１４からのジクロロメタンは、試薬容器１６の試薬の存在下で触媒組成物に接触させることができる。典型的な実施例では、試薬容器１６の試薬は、例えば、ＨＦであってもよい。約２１５８リットルの内部容積を備えた反応器に、ジクロロメタンは約１０．８ｋｇ／分で提供され、ＨＦは約４０．８ｋｇ／分で提供される。ジグロロメタンのＨＦへの接触は酸化試薬の存在下で行われ、酸化剤は反応物の約０．３％のモル分率未満であってもよい。ジクロロメタンのＨＦへの接触は、典型的な実施例では少なくとも約３１６℃の温度において触媒組成物を維持しながら行われる。他の実施例では、ジクロロメタンをＨＦに接触させる際、反応チャンバ内の触媒組成物は約３４３℃未満に維持され、さらに他の実施例では、触媒組成物は約３１６〜３４１℃に維持される。
【００３９】
典型的な実施例によると、ジクロロメタンの試薬ＨＦへの接触は、ジフルオロメタンの生成をもたらすことができる。ジフルオロメタンはジクロロメタンから効率的に生成され、フルオロクロロメタンなどの非常に僅かな中間生成物やジクロロメタンなどの未反応物をもたらすことができる。ジフルオロメタンは生成物容器１８に提供され、生成物容器１８は、例えば、蒸留、洗浄または乾燥の一つ以上の装置などの精製装置の形態をとることも、それらに接続することもできる。
【００４０】
時間を延長して触媒組成物２０を使用すると、触媒組成物を再活性化することもできる。例えば、反応器１２に反応物を提供することなく、触媒組成物に酸化剤を提供できる。典型的な実装形態によると触媒組成物は所定の温度まで加熱し、所定の時間、酸化剤を組成物に提供できる。この時間が完了した後、所定の化合物が流出物内に所定のレベルにあることが決定されるまで、触媒組成物２０は、例えば、ここで説明されるようなハロゲン化試薬に接触させる。
【００４１】
別の例として、反応化合物を提供することなく、窒素などの不活性ガスと酸化剤の存在下で触媒組成物に試薬を提供できる。典型的な実施例では、反応器を所定の温度に加熱しながら、８３６リットルの反応器に約３．６ｋｇ／分のＨＦ、２．９ｋｇ／分のＮ２、および約０．１２ｋｇ／分のＯ２を提供できる。
【００４２】
触媒組成物２０を有し、ここで典型的に説明されるように構成した製造システムに依存して時間を延長して生成物を製造できる。例えば、そしてほんの一例として、１日２４時間、１週間７日、ＴＦＰの製造に連続的に依存して、触媒組成物２０の再活性化や交換を行うことなく、一度に数週間、触媒組成物２０の存在下で、ＴＣＰとＨＦからＴＦＰを製造できる。触媒組成物２０を再活性化する際、１日２４時間、１週間７日動作させながら一度に数か月、最大６か月でさえ一度に製造できる。
【００４３】
別の例として、そしてほんの一例として、触媒組成物２０の存在下で、ジクロロメタンとＨＦの反応からジフルオロメタンを製造することは、触媒組成物２０の再活性化や交換を行うことなく、１日２４時間、１週間７日、一度に数か月、そして一年間完全にさえ連続的に依存できる。一例として、僅か１３６ｋｇの触媒組成物２０を用いて、約６００，０００ｋｇのジフルオロメタンを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図面はこの発明の典型的な形態の典型的な実施例によるシステムの概略図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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