JP2013220999A - 含フッ素化合物含有液の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一般式(Y):
CF3O(CF2O)n−R’ (Y)
(式中、−R’は−COOH、−OCOOHまたは−CF2COOHを示す。)
で表される含フッ素カルボン酸またはその塩であり、nが異なる複数の化合物を含有する水性液体から、一般式(Y)で表され、かつ炭素数が4以上である化合物を取り除き、n炭素数が4以上である化合物の濃度が100重量ppm以下であり、一般式(Y)で表される含フッ素カルボン酸またはその塩のn数平均値が0.1以下である水性液体を得る。
【選択図】なし
Description
CF3O(CF2O)n−R’ (Y)
(式中、−R’は−COOH、−OCOOHまたは−CF2COOHを示す。)
で表される含フッ素カルボン酸またはその塩であり、nが異なる複数の化合物を含有する水性液体から、一般式(Y)で表され、かつ炭素数が4以上である化合物(以下、≧C4化合物とも呼ぶ)を取り除くことを含み、
≧C4化合物を取り除いた水性液体において、≧C4化合物の濃度が100重量ppm以下であり、一般式(Y)で表される含フッ素カルボン酸またはその塩のn数平均値が0.1以下である、
含フッ素化合物含有液の処理方法を提供する。
本発明の処理方法の対象液体は、一般式(Y):
CF3O(CF2O)n−R’ (Y)
(式中、−R’は−COOH、−OCOOHまたは−CF2COOHを示す。)
で表される含フッ素カルボン酸またはその塩であり、nの数が異なる複数の化合物を含む混合物を含有する水性液体である。本発明者らは、一般式(Y)で表わされる含フッ素カルボン酸またはその塩の混合物が、炭素数が3以下のものと、炭素数が4以上のものとを含む場合、炭素数が4以上のものが泡立ちの原因となること、およびこの混合物を含む水性液体から炭素数が4以上のものを除去することが泡立ちの抑制に有効であることを見出した。
以下において、本発明の処理方法の実施の形態を説明する。
(処理の対象となる含フッ素化合物含有液)
本実施の形態において、処理の対象となる含フッ素化合物含有液は、一般式(Y):
CF3O(CF2O)n−R’ (Y)
(式中、−R’は−COOH、−OCOOHまたは−CF2COOHを示す。)
で表される含フッ素カルボン酸またはその塩を含む。一般式(Y)で表される含フッ素カルボン酸として存在するのは、水性液体が酸性であるときであり、その塩として存在するのは、水性液体がアルカリ性であるときである。一般式(Y)で表される含フッ素カルボン酸またはその塩は、水性液体中で電離したイオンの形態で存在し得、このうち有機陰イオンが界面活性剤として作用し得る。
CF3O(CF2O)n−R” (Y’)
(式中、−R”は−COOM、−OCOOMまたは−CF2COOMを示し、Mはアルカリ金属を示す。)
(CF3O(CF2O)n−R''')2M2 (Y”)
(式中、−R'''は−COO、−OCOOまたは−CF2COOを示し、M2はアルカリ土類金属を示す。)
−CF2−O−CF2−O−
−CF2−O−O−CF2−
−O−CF2−CF2−O−
−O−CF2−O−CF2−
のうち、いずれであってもよい。−CF2−O−CF2−O−および−O−CF2−O−CF2−の場合にはエーテル結合を形成し、−CF2−O−O−CF2−の場合には過酸化エーテル結合を形成する。
次に、nが異なる複数の化合物を含む混合物を含有する水性液体から、炭素数が4以上である化合物(≧C4化合物)を除去する手法を説明する。≧C4化合物を除去する手法は特に限定されず、液体から≧C4化合物を物理的または化学的に除去し得る限りにおいて、いずれの手法も採用できる。
実施の形態1の処理方法は、ヘキサフルオロプロピレンオキシドの製造において、HFPOの洗浄処理として実施される脱酸処理の終了後、脱酸処理で液相として得られる液体を処理するために実施してよい。以下、実施の形態2として、HFPOの生成工程(工程a)および生成したHFPOの洗浄工程(工程b)を含むHFPOの製造方法であって、工程b)で生じた液体に本発明の処理方法を適用する実施の形態を説明する。
ヘキサフルオロプロピレンオキシドは、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)を酸素により酸化するという反応工程(工程a)を経て得ることができる。具体的には、予め溶媒を仕込んだ反応器(図示せず)にHFPおよび酸素(O2)を供給し、反応器にてHFPを酸素により酸化(液相反応)してHFPOを生成させる。
CF3O(CF2O)n−R ・・・(X)
(式中、−Rは−COF、−OCOFまたは−CF2COFを示し、nは0〜50の整数、好ましくは0〜15の整数を示す。)
で表わされる化合物(以下、一般式(X)で表わされるオリゴマーとも言う)が副生する。
−CF2−O−CF2−O−
−CF2−O−O−CF2−
−O−CF2−CF2−O−
−O−CF2−O−CF2−
のうち、いずれであってもよい。−CF2−O−CF2−O−および−O−CF2−O−CF2−の場合にはエーテル結合を形成し、−CF2−O−O−CF2−の場合には過酸化エーテル結合を形成する。
反応器に溶媒を容量の30〜50%仕込み、HFPを溶媒に対して1〜40%、好ましくは5〜35%仕込み、90〜150℃に加熱する。
そこに酸素ガスを分注圧0.02〜0.5MPa(ゲージ圧力)、好ましくは0.05〜0.1MPa(ゲージ圧力)の分圧で分注して反応を行う。酸素のトータル仕込み量は原料のHFPの転化率を分析することによって決定できるが、おおよそ理論量の1.3〜1.7倍量である。
また、このときの全反応圧は溶媒種、HFP仕込み比、温度条件等によって変動するため、特に規定はないが、一般的には1.5〜4MPa(ゲージ圧力)である。
反応時間(平均滞留時間)は、例えば1〜10時間である。
次に、上記で得られた組成物を脱酸処理するために、洗浄操作を実施する。具体的には、上記で得られた組成物を、アルカリ性の水性液体、通常はアルカリ水溶液(以下、説明を簡素化するため、単にアルカリ水溶液と言う)により洗浄する。これにより、該組成物から酸成分(一般式(X)で表わされるオリゴマーおよびヘキサフルオロアセトンなど)が除去され、本発明の製造方法の目的物質であるHFPOに着目すれば、HFPOが洗浄される。
脱酸塔10に上記組成物を、気相状態で、例えば0〜50℃および0〜0.6MPa(ゲージ圧力)で供給する。
脱酸塔10にアルカリ水溶液を、液体状態で、例えば0〜30℃で供給する。
脱酸塔10に循環するアルカリ水溶液の割合は、特に限定されないが、例えば、外部から新たに供給するアルカリ水溶液の供給流量に対して、0〜5000倍とし得る。
アルカリ水溶液の供給流量は、上記組成物の供給流量1m3/hrに対して、2〜20L/hrとし得る。
脱酸塔10から排出されるガス状物は、供給される組成物およびアルカリ水溶液の各熱量や、脱酸塔10の圧力損失などにもよるが、例えば0〜50℃および0〜0.6MPa(ゲージ圧力)であり得る。
排出されるアルカリ水溶液は、供給される組成物およびアルカリ水溶液の各熱量や、脱酸塔10の圧力損失などにもよるが、例えば0〜50℃である。
洗浄中のアルカリ水溶液のpH(より詳細には、外部から供給されるアルカリ水溶液と、循環されるアルカリ水溶液とを合わせたアルカリ水溶液であって、気相状態で供給される組成物と接触しているアルカリ水溶液(または液相)のpH、便宜的には、洗浄後のアルカリ水溶液のpHにほぼ等しいと考えて差し支えない)は好ましくは14以上であり、例えば、pH14以上15以下であり得る。
一般式(Y)で表され、R’がCF2OOHである含フッ素カルボン酸のカリウム塩の混合物であって、nが異なる複数の化合物の混合物を含む、水酸化カリウム水溶液を用意した。一般式(Y)で表される含フッ素カルボン酸のカリウム塩の濃度は0.37重量%であり、KF、CF3COOK、n=0の化合物および≧C4化合物(即ち、n≧1の化合物)の濃度、ならびにn値平均数はそれぞれ表1に示すとおりであった。
比較例1で用いた水酸化カリウム水溶液を、活性炭を用いて処理した。具体的には、水溶液40g、石炭を原料として製造された粒状活性炭(カルゴンカーボンジャパン(株)製F-400、粒径10〜35タイラーメッシュ)0.8gを50mlサンプル管に入れた。サンプル管のふたを閉め、密閉した後、攪拌子で水溶液を17hr攪拌した。活性炭をろ過して取り除き、ろ液を別の50mlサンプル管に入れ、ふたを閉め、密閉した。それから、サンプル管を手で20秒間振とうさせ、実験台の上に静置し、泡立ちが消える様子を観察した。その結果、平均約12秒で完全に泡が消えた。
比較例1で用いた水酸化カリウム水溶液を、活性炭を用いて処理した。具体的には、水溶液40g、ヤシ殻を原料として製造された粒状活性炭(カルゴンカーボンジャパン(株)製)0.8gを50mlサンプル管に入れた。サンプル管のふたを閉め、密閉した後、攪拌子で水溶液を17hr攪拌した。活性炭をろ過して取り除き、ろ液を別の50mlサンプル管に入れ、ふたを閉め、密閉した。それから、サンプル管を手で20秒間振とうさせ、実験台の上に静置し、泡立ちが消える様子を観察した。その結果、平均約3秒で完全に泡が消えた。
比較例1で用いた水酸化カリウム水溶液を、イオン交換樹脂を用いて処理した。具体的には、比較例1で用いた溶液を40g、イオン交換樹脂(三菱化学(株)製アクリル系 ダイヤイオン WA10)0.8gを50mlサンプル管に入れた。サンプル管のふたを閉め、密閉した後、攪拌子で水溶液を17hr攪拌した。活性炭をろ過して取り除き、ろ液を別の50mlサンプル管に入れ、ふたを閉め、密閉した。それから、サンプル管を手で20秒間振とうさせ、実験台の上に静置し、泡立ちが消える様子を観察した。その結果、泡立ちは確認できなかった。
一般式(Y)で表され、R’がCF2COOHである含フッ素カルボン酸のカリウム塩の混合物であって、nが異なる複数の化合物との混合物を含む、水酸化カリウム水溶液を用意した。一般式(Y)で表される含フッ素カルボン酸のカリウム塩の濃度は0.34重量%であり、KF、CF3COOK、n=0の化合物および≧C4化合物の濃度、ならびにn値平均数はそれぞれ表1に示すとおりであった。
比較例2で用いた水酸化カリウム水溶液を、水熱分解処理に付した。具体的には、内容積13mlの外径3/8インチのSUS316チューブを反応器として用い、連続式で分解反応を実施した。ポンプとしてISCO製のシリンジポンプを用い、流量を0.4ml/minに一定にコントロールした。圧力は、出口に自動背圧弁(日本分光(株)製)を設置して、2MPaにコントロールし、温度は反応管出口の温度が150℃になるようにコントロールした。水熱分解処理は、水溶液が反応器内に約0.5時間滞留するように実施した。
比較例2で用いた水酸化カリウム水溶液を、水熱分解処理に付した。具体的には、比較例3で用いた反応器等と同じ反応器等を用い、圧力を4MPaにコントロールし、温度を225℃になるようにコントロールして、水熱分解処理を実施した。
比較例2で用いた水酸化カリウム水溶液を、水熱分解処理に付した。具体的には、比較例3で用いた反応器等と同じ反応器等を用い、圧力を9MPaにコントロールし、温度を300℃になるようにコントロールして、水熱分解処理を実施した。
3 アルカリ水溶液供給ライン
5 ガス状物排出ライン
7 ポンプ
9a アルカリ水溶液排出ライン
9b 廃液ライン
9c 循環ライン
10 脱酸塔
10a 塔部
10b 缶部
11 洗浄装置
Claims (9)
- 一般式(Y):
CF3O(CF2O)n−R’ (Y)
(式中、−R’は−COOH、−OCOOHまたは−CF2COOHを示す。)
で表される含フッ素カルボン酸またはその塩であり、nが異なる複数の化合物を含有する水性液体から、一般式(Y)で表され、かつ炭素数が4以上である化合物(以下、≧C4化合物とも呼ぶ)を取り除くことを含み、
≧C4化合物を取り除いた水性液体において、≧C4化合物の濃度が100重量ppm以下であり、一般式(Y)で表される含フッ素カルボン酸またはその塩のn数平均値が0.1以下である、
含フッ素化合物含有液の処理方法。 - 水性液体がアルカリ性であり、nが異なる複数の化合物が、一般式(Y)で合わされる含フッ素カルボン酸のアルカリ金属塩である、請求項1に記載の含フッ素化合物含有液の処理方法。
- ≧C4の化合物を取り除くことが、nが異なる複数の化合物を含有する水性液体を活性炭と接触させることを含む、請求項1または2に記載の含フッ素化合物含有液の処理方法。
- ≧C4の化合物を取り除くことが、nが異なる複数の化合物を含有する水性液体をイオン交換樹脂と接触させることを含む、請求項1または2に記載の含フッ素化合物含有液の処理方法。
- ≧C4の化合物を取り除くことが、≧C4の化合物を水熱分解することを含む、請求項1または2に記載の含フッ素化合物含有液の処理方法。
- nが異なる複数の化合物が、一般式(Y)で表され、−R’が−CF2COOHである含フッ素カルボン酸またはその塩であり、かつn=0である化合物と、一般式(Y)で表され、−R’が−CF2COOHである含フッ素カルボン酸またはその塩であり、かつn≧1である化合物であり、≧C4化合物としてn≧1の化合物を取り除く、請求項1〜5のいずれか1に記載の含フッ素化合物含有液の処理方法。
- アルカリ金属がナトリウムまたはカリウムである、請求項2に記載の含フッ素化合物含有液の処理方法。
- ヘキサフルオロプロピレンオキシドの製造方法であって、
a)ヘキサフルオロプロピレンを酸素により酸化して、ヘキサフルオロプロピレンオキシドおよび以下の一般式(X):
CF3O(CF2O)n−R ・・・(X)
(式中、−Rは−COF、−OCOFまたは−CF2COFを示し、nは0〜50の整数を示す。)
で表わされる化合物を含む組成物を得る工程、
b)該組成物を、アルカリ性の水性液体により洗浄して、前記一般式(X)で表わされる化合物をアルカリ性の水性液体中に分離し、ヘキサフルオロプロピレンオキシドを含むガス状物を得る工程、および
c)該工程bで洗浄に使用したアルカリ性の水性液体を、請求項1〜7のいずれか1項に記載の含フッ素化合物含有液の処理方法で処理する工程
を含む製造方法。 - アルカリ性の水性液体が、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムの少なくとも1種を含む、請求項8に記載のヘキサフルオロプロピレンオキシドの製造方法。
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