JP2006008514A - フッ化水素の輸送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】出発地から目的地点までフッ化水素を安全に輸送するフッ化水素の輸送方法の提供。
【解決手段】１つの場所から離れた第２の場所にある目的地点までフッ化水素を輸送することからなるフッ化水素の輸送方法において、該輸送前にスルホンを該フッ化水素と混合することからなる、前記輸送方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、取扱い及びフッ化水素の輸送における安全性の改良に関するものである。

フッ化水素又はフッ化水素酸（ＨＦ）は人間に非常に有害であり、腐食性が高い。人間に対するフッ化水素酸の有害性は更に、無水フッ化水素酸の揮発性によって複雑であり、フッ化水素酸は典型的には１気圧、７０°Ｆの標準大気状態でガスである。標準大気状態でのフッ化水素酸の低い蒸気圧のために、フッ化水素酸の流出が、それが大気に晒される場合に或る安全に対する関心を生じさせることがありうる。これらの安全に対する関心は、フッ化水素酸が蒸発して大気に放たれるのが容易であることによって生じる。或る特定の安全に対する関心は、フッ化水素酸の移動中にあり、特には、その関心は輸送中にフッ化水素酸が偶発的に大気へ放たれる可能性にある。

このように、本発明の方法は、出発地点から目的地までフッ化水素を安全に輸送することに関する。改良された輸送方法は、出発地点でスルホンをフッ化水素に添加して混合物を形成することからなる。次いで、この混合物をフッ化水素とスルホンを分離する所望の目的地に輸送する。分離されたスルホンを、フッ化水素の添加剤として再利用するために、出発地点に戻される。

ＨＦの揮発性が高いために、その輸送は大気へ偶発的に放たれる事件において、環境及び近くの人間に対する危険の原因となり得る。ＨＦを輸送するための典型的な手段としては、例えば、鉄道タンク車、タンクトラック、パイプライン及びＨＦを含有する容器の使用が挙げられる。大気へＨＦが放たれる可能性に伴う危険を最小限にすることが望まれている。本明細書中に記載された本発明の方法は、ＨＦの取扱い及び輸送における安全性の改良を提供する。

本発明の重要な見地は、このような取扱い又は輸送に伴う危険を最小限にする目的のために、取扱い又は輸送されるＨＦの蒸気圧を下げる能力である。スルホン希釈剤をＨＦに添加することが、得られた混合物がＨＦ単独の蒸気圧よりも低い蒸気圧を有するという利点を有することが見いだされた。それとの混合が許され、それによって取扱われるＨＦの蒸気圧を下げる利点を提供するのは、ＨＦにおけるスルホンの溶解性である。取扱い及び輸送のために、低い蒸気圧を得るために、ＨＦとの組み合わせにスルホンを使用することによる利点は、混合物が偶発的に大気に晒された場合に、より少量のＨＦしか蒸発して大気に入らないことである。特に、混合物とＨＦとを比較すると、２つの蒸気圧に大きな違いがあることに気がつく。

フッ化水素と混合されるスルホンとしてスルホランの存在の効果を、図１の蒸気圧プロットに示す。フッ化水素酸は典型的な大気状態又は周囲状態でかなりの蒸気圧を有するので、このような状態で蒸気状態にしばしばあり、この蒸気圧のために、大気又は環境に晒された場合に、それはとても制御しにくい化合物である。

本来ＨＦにスルホンを添加することによる蒸気圧の利点は、一旦混合物が安全にその目的地に到着したら、２つの成分を分離する必要があるため、スルホンとＨＦの組み合わせを保証するのには十分ではない。しかし、スルホンの他の独特な物理特性のために、ＨＦに添加され、その後比較的簡単に分離され得る。スルホンは、２つの成分の相対的な揮発性が大きく異なるために、ＨＦとスルホンの混合物から容易に分離され得る。
それ故に、ＨＦ中のスルホンの溶解性が高く、また２つの成分の相対的な揮発性が大きく異なるために、ＨＦへのスルホンの添加により効果的にその蒸気圧を低下させ、その取扱い安全性を高めることが出来る。一旦混合物がその目的地に届けられたら、ＨＦは容易にスルホンから分離され、必要に応じて純粋な形で使用され得る。

本発明の新規な見地は、ＨＦの出発地点で輸送されるＨＦにスルホンを添加することによって、スルホンの物理特性の利点を利用することを含有する。スルホンをＨＦに添加することによって、得られる混合物がＨＦ単独の蒸気圧よりも実質的に低い蒸気圧を有するようになる。ＨＦの蒸気圧よりも低い蒸気圧を有する混合物は、所望の目的地に輸送される。一旦混合物を安全に所望の目的地に輸送したら、混合物をスルホン相とＨＦ相に分離するための任意の適当な手段によって、その成分を分離し得る。スルホン相は、輸送されるＨＦの希釈剤とし再利用され得る出発地点に戻され得る。

本発明に使用される適当なスルホン成分は、一般式Ｒ−ＳＯ₂−Ｒ’からなるスルホンである。式中、Ｒ及びＲ’は１価の炭化水素アルキル又はアリール置換基であり、それぞれは炭素原子を１〜８個含有する。これら置換基の例とては、ジメチルスルホン、ジ−ｎ−プロピルスルホン、ジフェニルスルホン、エチルメチルスルホン及びＳＯ₂基が炭化水素環に結合した脂環式スルホンが挙げられる。この様な場合、Ｒ及びＲ’は枝分かれした又は枝分かれしていない、２価の部分好ましくは３〜１２個の炭素原子を含有する炭化水素を一緒に形成する。

後者の中で、テトラメチレンスルホン又はスルホラン、３−メチルスルホラン及び２，４−ジメチルスルホランは、本明細書中の関心事である方法運転状態において、液体であるという利点を提供するので、特に適している。これらのスルホンはまた、置換基、特には例えばクロロメチルエチルスルホン等の、１又はそれ以上のハロゲン原子を有していても良い。これらのスルホンは、有利には混合物の形態で使用され得る。

本発明のフッ化水素成分は、無水形であるが、一般に使用されるフッ化水素成分は少量の水を有していても良い。フッ化水素及びスルホン混合物中に存在する水の量は、水を含有するフッ化水素成分の全重量の約３０重量％より多いことはなく、好ましくはフッ化水素成分中に存在する水の量は、約１０重量％未満である。最も好ましくは、フッ化水素成分中に存在する水の量は、５重量％未満である。

本明細書中でフッ化水素成分に言及する場合、その用語は無水混合物又は水を含有する混合物どちらか一方としてのフッ化水素成分を意味することが理解されるべきである。フッ化水素成分中に含有される水の重量％に関する本明細書中の参照は、重量比を％の式で置くために１００の因子を掛けた、水及びフッ化水素の全重量に対する水の重量の比を意味する。

ＨＦの出発地点でＨＦにスルホンを添加することによって形成された混合物は、所望の蒸気圧抑制作用効果を供するのに適当な濃度のスルホンを含有する。一般に、混合物中のＨＦに対するスルホンの重量比は、約１：１００〜約１００：１の範囲である。好ましくは、重量比は、約１：２０〜約２０：１の範囲であり、最も好ましくは、重量比は１：５〜５：１である。

スルホン及びＨＦ混合物を輸送する方法は、このような液体混合物を大量に移送するのに適当に使用され得るいかなる方法や手段であっても良い。この様な適当な手段は、ペリーの化学工学ハンドブック（第６版、マックグロウヒル社出版、１９８４年、６−１１０〜６−１１３頁）に詳細に記載されている。特に、適当な輸送手段としては、例えば、パイプライン、タンク車、及びタンクトラックまたは鉄道、船、飛行機又はトラックで輸送される、移動式のタンク、ドラム、樽及び瓶が挙げられる。好ましい輸送手段は、タンク車又はタンクトラックである。

一旦、スルホン及びＨＦからなる混合物がその目的地に到着すると、ＨＦをスルホンから分離しても良い。分離されたＨＦは要求に応じて使用され得る。この様に、混合物は、スルホン相を形成しフッ化水素相を形成する、分離段階を経る。スルホン成分からＨＦ成分を分離するために、適当であればどんな方法が使用されても良く、例えば、フラッシュ分離、蒸留、抽出、ストリッピング、及び他の適当な分離方法が挙げられる。

１つの方法は、ストリッピング剤として蒸気状のブタン、好ましくはイソブタンを使用して、混合物を、大部分が混合物中のＨＦ成分であるオーバーヘッド流、及び、大部分が混合物中のスルホン成分である底部流に、分離するストリッピング手段による。ＨＦからスルホンを分離するための好ましい手段は、単段平衡フラッシュプロセスにより、スルホン相及びフッ化水素相を生じさせる方法である。ＨＦ及びスルホンの２成分の沸点が大きく異なるので、フラッシュ分離手段及びフッ化水素の安全な輸送のための全ての方法の使用が可能である。

ある環境で、或る製造方法において使用するためて適度に高純度のフッ化水素原料を持つ必要のために、また、分離したスルホンのリサイクル又は再利用のために、高純度分離スルホンを有することは、必ずしも高純度のフッ化水素を有するほど重要ではない。この様に、高純度のフッ化水素相が必要とされる状況においては、それはフッ化水素からなり、フッ化水素に対するスルホンの重量比が、約２：１００未満である。好ましくは、フッ化水素相中のフッ化水素に対するスルホンの重量比が、約１：１００未満であり、最も好ましくは１：２００未満である。

得られた混合物の輸送の前のＨＦとの添加剤としてそれを再利用するために、そのスルホン相が実質的にＨＦを含まない必要はない。それ故に、スルホン相はスルホンからなり、スルホン相の全重量基準で約２０重量％未満の濃度で、フッ化水素を含有していても良い。好ましくは、スルホン相は、約１０重量％未満のフッ化水素を、最も好ましくは、５重量％未満のフッ化水素を含有していても良い。

ここで、図２を参照すると、フッ化水素を輸送するための改良された方法及びプロセス１０の図解の代表が説明されている。出発地点１２で、フッ化水素を、導管１４を経て混合装置１３に送る。スルホンとしてスルホランを導管１６を経て混合装置１３に送る。混合装置１３は、フッ化水素へのスルホランの添加及びその中での混合を行い、均一な混合物を形成する。この様に、混合装置１３は、適当な機械的装置であれば何でも良く、例えばインライン混合機及びブレンダーが挙げられる。

混合装置１３は、スルホラン及びフッ化水素成分を添加又は一緒に混合して、均一な混合物を形成する、添加又は混合ゾーンを規定する。出発地点１２は、得られた混合物を所望の場所１７へ運搬又は運送又は輸送する前に、スルホラン及びフッ化水素成分を混合する物理的地点である。

出発地点１２は、その場所からフッ化水素が輸送されなければならない物理的地点であり、また、一般に製造又は製造設備又は貯蔵設備又は一定量のフッ化水素が見つけられ得る他の場所である。所望の地点１７は、一定量のフッ化水素を輸送するのが望まれている地点又は場所である。

スルホラン及びフッ化水素からなる混合物を任意の適当な輸送手段１８によって、所望の目的地又は場所１７へ輸送又は運搬される。この様な適当な輸送手段１８としては、例えば、パイプライン、タンク車、タンクトラック、又は、手動の輸送方法さえ挙げられ得る。

一旦スルホラン及びフッ化水素からなる混合物が、所望の目的地１７に到着すると、フッ化水素をスルホランから分離する。スルホラン及びフッ化水素からなる混合物をスルホン相及びフッ化水素相に分離する１つの方法は、ストリッピングカラム２２を使用する方法である。それは、分離ゾーンを規定し、フッ化水素からスルホランを分離させるための手段を提供する。ストリッピングイソブタンを、導管２４を経てストリッピングカラム２２に導入する。熱交換機２６が導管２４の中に置かれており、それは熱移送ゾーンを規定し、熱エネルギーをストリッピングイソブタンに移すための、好ましくはそれをストリッピングカラム２２に導入する前にストリッピングイソブタンを蒸発させるための手段を提供する。
この様に、ストリッピングカラム２２は、フッ化水素及びイソブタンからなるオーバーヘッド流及びスルホランからなる低部流を生成する。

オーバーヘッド流は、ストリッピングカラム２２から導管２８へ通り、そのまま使用されるか、フッ化水素及びイソブタンを分離する分離カラム３０に輸送され得る。分離カラム３０は、分離ゾーンを規定し、ストリッピングカラム２２からのオーバーヘッド流を、イソブタンからなる第２のオーバーヘッド流とフッ化水素からなる第２の低部流に分離するための手段を提供する。第２のオーバーヘッド流は、分離カラム３０から導管３２を経て通り、第２の低部流は、分離カラム３０から導管３４を経て通る。

ストリッピングカラム２２からの低部流は、リサイクル又は輸送手段３６を経て出発地点１２へ戻され得る。本明細書中の他の場所に記載した通り、いかなる適当な輸送手段であっても良い輸送手段３６としては、例えば、パイプライン、タンク車、タンクトラック、及び、手動の方法が挙げられ得る。リサイクルされた低部流は、混合装置１３への添加剤として再利用される。

スルホラン及びフッ化水素からなる混合物をスルホラン相及びフッ化水素相への上記した分離法に代わる好ましい代替法としては、混合物を単段平衡フラッシュ法を、スルホン相及びフッ化水素相を与えるために行う、単段フラッシュ分離手段の使用が挙げられる。スルホン相は、出発地点１２で再利用され得る。

与えられた温度での、本発明のフッ化水素及びスルホラン混合物の蒸気圧の変化を、混合物中のスルホランの重量％の関数として表したグラフである。 改良された輸送方法の図解の代表を表す。

Claims (8)

1. １つの場所から離れた第２の場所にある目的地点までフッ化水素を輸送することからなるフッ化水素の輸送方法において、該輸送前にスルホンを該フッ化水素と混合し、そして、該目的地点で、該混合物をスルホン相とフッ化水素相に分離することを包含する、前記輸送方法。
2. 該フッ化水素をタンク車、タンクトラック、並びに、タンク、ドラム、樽又は瓶を含む移動式容器で輸送する、請求項１記載の輸送方法。
3. 該混合物中のフッ化水素に対するスルホンの重量比が、１：１００〜１００：１の範囲である、請求項１又は２記載の輸送方法。
4. 該スルホン相を該１つの場所に戻して、該混合物中の該スルホンとして再利用することを更に含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の輸送方法。
5. 該スルホン相が２０重量％未満のフッ化水素を含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の輸送方法。
6. 該フッ化水素相がスルホンを含有し、且つ、フッ化水素に対するスルホンの重量比が、２：１００未満である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の輸送方法。
7. 該スルホンがスルホランである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の輸送方法。
8. 該分離は、単段平衡フラッシュプロセスによる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の輸送方法。

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