DE4201030A1 - Verfahren zur teilweisen oder vollstaendigen trennung eines gemisches von 1,1,1,3,3-pentafluorbutan ("i-365") und 1,1-dichlor-1-fluorethan ("i-141b") - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur teilweisen oder vollständigen Trennung eines Gemisches von 1,1,1,3,3-Pen­ tafluorbutan ("I-365") und 1,1-Dichlor-1-fluorethan ("I-141b") durch Flüssig-Flüssig-Extraktion mit Lösungsmit­ telgemischen auf Methanolbasis.

I-365, das ein Lösungsmittel und ein Vorläufer für andere Chemikalien ist, ist ein Nebenprodukt, welches bei der Her­ stellung von I-141b gebildet wird. Letzteres wird im Ersatz für Trichlorfluormethan als Treibmittel verwendet. Da tech­ nische Spezifikationen für I-141b normalerweise eine Rein­ heit von 99,5% vorschreiben, besteht ein Bedürfnis nach ei­ nem Verfahren zur Entfernung von I-365, und zwar gewünsch­ terweise auf Gehalte von unterhalb 0,5%. Jedoch ist die Trennung durch herkömmliche Destillationsverfahren extrem schwierig, da I-365 und I-141b ein Azeotrop bilden.

Während in der US-PS 40 31 148 die Flüssig-Flüssig-Extrak­ tion zur Auftrennung von chlorierten Kohlenwasserstoffen unter Verwendung von mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln und von 0 bis 50% Wasser beschrieben wird, ist der Anmelde­ rin keine Literaturstelle bekannt, in der die Flüssig-Flüs­ sig-Extraktion zur Abtrennung von HFC-Verbindungen (Fluor­ kohlenwasserstoffen), wie I-365, von HCFC-Verbindungen (Chlorfluorkohlenwasserstoffen), wie I-141b, bekannt. Wie in Spalte 1, Zeilen 53 bis 56, der genannten US-PS 4 031 148 beschrieben wird, ist es unmöglich, eine Vorher­ sage, welche Extraktionsmittel die Trennung von irgendwel­ chen zwei Substanzen ermöglichen, zu treffen.

Durch die Erfindung wird nun ein Verfahren zur mindestens teilweise erfolgenden Trennung eines Gemisches von I-365 und I-141b bereitgestellt, welches durch eine Flüssig-Flüs­ sig-Extraktion des Gemisches in Gegenwart eines Lösungs­ mittels, das Methanol im Gemisch mit Ethylenglykol, Etha­ nolamin, Propylenglykol oder Dipropylenglykol und Wasser oder Gemischen davon enthält, vorzugsweise mit Ethanolamin oder Ethylenglykol, gekennzeichnet ist. So wird erfindungs­ gemäß das Methanol im Gemisch mit: (a) Ethylenglykol; oder (b) Ethanolamin; oder (c) Propylenglykol; oder (d) Dipropy­ lenglykol und Wasser; oder (e) Gemischen von (a) bis (d) verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch char­ akterisiert, daß man das Gemisch von I-141b und I-365 mit dem Extraktionsmittel derart kontaktiert, daß das Mittel I-365 aus dem Gemisch extrahiert und eine gesonderte Phase davon bildet und daß man sodann die Phasen des an I-365 reichen Lösungsmittels und des I-141b/I-365-Gemisches trennt, wobei dieses Gemisch nunmehr eine entsprechend ver­ ringerte Konzentration an I-365 hat.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Flüssig-Flüssig-Extraktionssystems und

Fig. 2 die Gleichgewichtswerte bei 25°C für das ternäre System von I-365, I-141b und dem Methanol/Ethanol­ amin-Lösungsmittel sowie die Anwendung dieser Werte zur Bestimmung der Gleichgewichtsstufen.

Es wurde nun gefunden, daß eine wirksame Trennung von I-365 und I-141b durch eine Flüssig-Flüssig-Extraktion unter Ver­ wendung der vorgenannten Lösungsmittelgemische auf Metha­ nolbasis erhalten werden kann. Methanol selbst ist unwirk­ sam. Es wurde festgestellt, daß die Lösungsmittelgemische eine Selektivität für I-365 (bei 25°C) von etwa 1,24 bis 1,89 haben.

Das exakte Verhältnis der Lösungsmittelkomponenten in dem Gemisch ist nicht kritisch, obgleich im allgemeinen Lö­ sungsmittelgemische, die etwa 25 bis 50 mol-% Methanol ent­ halten, vom Standpunkt der Phasentrennung bevorzugt werden.

Die Trennung kann in einem Flüssig-Flüssig-Extraktor, wie in Fig. 1 gezeigt, durchgeführt werden. In der Figur wird ein I-141b/I-365-Gemisch als schwerere Komponente gezeigt, das in den Kopf der Extraktionskolonne 1 durch die Leitung 2 eintritt. Das Lösungsmittel, das als die leichtere Kompo­ nente gezeigt ist, tritt in die Kolonne 1 am Boden durch die Leitung 3 ein (bei einem Lösungsmittel, das schwerer ist, würden die zwei Beschickungsströme in den umgekehrten Enden kommen). Der gereinigte (oder der teilweise gerei­ nigte) I-141b-Strom wird vom Boden der Kolonne 1 durch die Leitung 4 abgenommen, und der verwendete, an 1-365 angerei­ cherte Lösungsmittelstrom wird vom Kopf der Kolonne durch die Leitung 5 abgenommen. Irgendwelches, in dem I-141b- Strom adsorbiertes Lösungsmittel wird durch Destillation in der Kolonne 6 entfernt, wodurch ein gereinigter I-141b- Strom, der am Kopf der Kolonne 6 durch die Leitung 7 aus­ tritt, und ein kleiner Lösungsmittel-Recyclestrom, der am Boden der Kolonne 6 durch die Leitung 8 zur Wiedereinfüh­ rung in die Kolonne 1 austritt, erzeugt werden. Der verwen­ dete Lösungsmittelstrom wird in der Destillationskolonne 9 destilliert, um das I-365 (und irgendwelches I-141b) zu entfernen, das am Kopf der Kolonne 9 durch die Leitung 10 austritt. Hierauf wird der gereinigte Lösungsmittelstrom in die Kolonne 1 durch die Leitung 11 zurückgeführt. Eine Pumpe 12 liefert die Kraft, um das Lösungsmittel im Prozeß zirkulieren zu lassen.

Die Extraktionskolonne kann anhand der Gleichgewichtswerte ausgelegt werden. So zeigt beispielsweise die Tabelle die Gleichgewichtskonzentrationen für das ternäre System von I-365, I-141b und Ethanolamin/Methanol (2 : 1) bei 25°C. Die Auftragung der Werte, wie in Fig. 2, ermöglicht die Gestal­ tung der Extraktionskolonne, daß der Anteil von I-365 in einem I-141b-Strom von beispielsweise 1,5% auf 0,5% verrin­ gert wird. Bezug nehmend auf Fig. 2 wird das I-141b in eine Extraktionskolonne (beim Punkt A) eingespeist. Das Lösungs­ mittel verläßt die Kolonne (am Punkt B) mit 1,5% I-365 im Gleichgewicht mit I-141b, das nunmehr eine I-365-Konzentra­ tion von nur 1,2% aufweist (Punkt C). Somit ist nach dem Verlassen der ersten Gleichgewichtsstufe der Extraktionsko­ lonne (von Punkt A zu Punkt C) die Konzentration an I-365 von 1,5% auf 1,2% vermindert worden. Bei Anwendung der gleichen Verfahrensweise (C nach E, E nach G und G nach I) wird ersichtlich, daß die Konzentration in gerade vier Gleichgewichtsstufen auf 0,5% verringert werden kann.

Tabelle

Gleichgewichtsdaten für I-141b, I-365 und Lösungsmittel bei 25°C (in mol-%)

Claims (3)

1. Verfahren zur mindestens teilweisen Trennung eines Ge­ misches von 1,1,1,3,3-Pantafluorbutan und 1,1-Dichlor-1- fluorethan, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Flüssig-Flüssig-Extraktion des genannten Gemisches in Gegenwart eines Extraktionsmittels, des Methanol im Gemisch mit Ethylenglykol, Ethanolamin, Propylenglykol oder Dipro­ pylenglykol und Wasser oder Gemischen davon enthält, vor­ nimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als Extraktionsmittel ein Metha­ nol/Ethanolamin-Gemisch verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als Extraktionsmittel ein Metha­ nol/Ethylenglykol-Gemisch verwendet.