[发明专利]氯氟烷烃的催化分解法

说明书

本发明涉及通常称作“氟利昂”(Flons)的氯氟烷烃的催化分解的一种方法。尤其涉及到在蒸汽存在情况下使用催化剂将氯氟烷烃分解成为无公害的化合物的一种方法。

氯氟烷烃(其中烃中的氢完全或部分地被氟和氯所取代，在下文简称为Flons)无论在化学性质或热性质上都是稳定的，无毒性且无气味。由于这原因，它被认为是对于致冷剂、发泡剂和溶剂等的最安全的物质而被广泛应用。

然而，近来发现在这些氟利昂中，尤其是氯氟烃(CFC)-其中所有的氢原子都被氟和氯所取代—在同温层的臭氧层中被分解，而且破坏臭氧层的可能性很大。人们已经决定，这些氟利昂的生产应逐渐减少，而代之以那些不破坏臭氧层的。

因此，除了发展这类代用品以外，还希望能开发出一种方法，它能把目前使用的氟利昂在排放到大气以前，分解为不必担心会破坏臭氧层的物质。

然而，这些氟利昂是极其稳定的化合物，反应性不好，它在分解反应中被认为是难以起作用的。已知的(方法)有在极高温度下分解的等离子体方法等。

另一方面，关于在400至700℃将氟利昂与蒸汽和空气接触以外还与沸石催化剂接触而分解的方法最近已有报道，但目前只有少数这类涉及催化分解反应的研究报告被发表。

然而，作为处理废气的方法，象等离子体法这样一种大规模、高成本的方法是难以应用的，所以几乎不可能真正将它用于解决臭氧问题。为了便于氟利昂的用户在当场使用，并避免发生环境污染，最合意的方法是简单地利用催化剂将氟利昂分解。本发明的目的是提供简单的分解法，这种方法将氟利昂与催化剂接触，使它在使用时或者使用后被排放到大气以前分解为不危害与破坏臭氧层的无害物质。

氟利昂被水解并分解形成氯化氢、氟化氢和二氧化碳气体，并可通过中和氯化氢和氟化氢而作为无害化合物全部被收集起来。作为我们寻找能分解这些氟利昂的催化剂的研究结果，我们(本发明者)已最终发现，含有氧化铝(alumina)或氧化铝—二氧化硅(alumina-silica)复合氧化物的催化剂，其中氧化铝含量是在一定范围之内，可以极为有效地将氟利昂分解，并转化为不破坏臭氧层的无害化合物，从而达到本发明。

那也就是说，本发明涉及氯氟烷烃的催化分解方法，该方法包括将氯氟烷烃在350-1000℃温度下，在蒸汽存在条件下与由氧化铝或氧化铝—二氧化硅复合氧化物组成的催化剂接触，该氧化铝或氧化铝—二氧化硅复合氧化物中Al/(Al+Si)原子比是1.0到0.5。

图1表示当氟利昂-13被分解时，氧化铝含量与氟利昂-13转变为二氧化碳的转化率间的关系。

○：反应开始15分钟以后的转化率，

●：反应开始1小时以后的转化率。

图2表示催化剂的煅烧温度与氟利昂-13转变为二氧化碳的转化率间的关系(○)，也表示当氟利昂-13通过本发明方法被分解时，催化剂的煅烧温度与其比表面积间的关系(●)。

图3表示反应温度与氟利昂-13变为二氧化碳和1，1，1-三卤代乙酰卤(CX₃COX)的转化率间的关系。

图4表示用空气作为载体时，反应温度与氟利昂-12和氟利昂-13变为二氧化碳的转化率间的关系。

本发明的催化分解法的应用并不特别受到氟利昂的种类的限制。本方法适用于任意的氟利昂—其烃中全部或部分的氢至少被一个氟和至少一个氯所取代，并也可能适用于现在被大量生产的所有甲烷系列和乙烷等等系列的氟利昂。

例如，在诸如氟利昂-11(三氯—氟甲烷)，氟利昂-12(二氯二氟甲烷)，氟利昂-13(一氯三氟甲烷)，氟利昂-112(四氯二氟乙烷)，氟利昂-113(三氯三氟乙烷)，氟利昂-114(二氯四氟乙烷)，氟利昂-115(一氯五氟乙烷)，等氯氟烷烃(CFC，其中烃的全部氢都被氟和氯取代，被认为引起臭氧层破坏的)之外，氟利昂中以下的一些氢氯氟代烃(HCFC，它们引起臭氧层破坏的担心较少)，如氟利昂-21(二氯一氟甲烷)，氟利昂-22(一氯二氟甲烷)，氟利昂-141(二氯一氟乙烷)，氟利昂-142(一氯二氟乙烷)，氟利昂-131(三氯一氟乙烷)，氟利昂-132(二氯二氟乙烷)，氟利昂-133(一氯三氟乙烷)，氟利昂-121(四氯一氟乙烷)，氟利昂-122(三氯二氟乙烷)，氟利昂-123(二氯三氟乙烷)，氟利昂-124(一氯四氟乙烷)等等，也可能用本发明的方法分解。

本发明的方法也可相似地适用于含有3个或更多的碳的氟利昂。