JP2016027051A - 塩素化炭化水素の精製方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロクロロカーボンなどの塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物から塩素化炭化水素を精製する方法の提供。
【解決手段】2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン、1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン及び1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパンから選ばれた少なくとも一種の塩素化炭化水素と、フッ化水素を含む混合物を冷却して、フッ化水素濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度が高い下部液相とに液液分離させ、下部液相を蒸留し、経済的に有利な条件でフッ化水素を分離除去して、塩素化炭化水素を精製する方法。
【選択図】なし
【解決手段】2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン、1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン及び1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパンから選ばれた少なくとも一種の塩素化炭化水素と、フッ化水素を含む混合物を冷却して、フッ化水素濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度が高い下部液相とに液液分離させ、下部液相を蒸留し、経済的に有利な条件でフッ化水素を分離除去して、塩素化炭化水素を精製する方法。
【選択図】なし
Description
本発明は，ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロクロロカーボンなどの少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物から一種又は二種以上の塩素化炭化水素を精製する方法に関する。
発泡剤、洗浄剤、冷媒等として使用されるフッ素化されたハロゲン化炭化水素類の製造方法としては、各種の方法が知られているが、その多くは、ハロゲン化炭素類又はハロゲン化炭化水素類を原料として、フッ素化やフッ化水素(HF)付加反応によってより高次にフッ素化する方法である。
この場合、ハロゲン化炭素類又はハロゲン化炭化水素類のフッ素化方法としては、原料であるハロゲン化炭素類やハロゲン化炭化水素類にHFを反応させる方法が知られている(
特許文献1)。具体的な方法としては、例えば、触媒を充填した反応器に原料であるハロゲン化炭素類またはハロゲン化炭化水素類とフッ化水素(HF)を供給し、フッ素化処理により高次にフッ素化されたハロゲン化炭化水素を得る方法がある。
特許文献1)。具体的な方法としては、例えば、触媒を充填した反応器に原料であるハロゲン化炭素類またはハロゲン化炭化水素類とフッ化水素(HF)を供給し、フッ素化処理により高次にフッ素化されたハロゲン化炭化水素を得る方法がある。
これらの方法の内で、例えば、CF3CCl=CH2(HCFO-1233xf)の製造方法については、各種
の方法が報告されており、反応原料として、CCl3CHClCH2Cl(HCC-240db)を用い、これに対して化学量論量を上回るフッ化水素（HF）を供給して反応させる方法が報告されている（特許文献２）。
の方法が報告されており、反応原料として、CCl3CHClCH2Cl(HCC-240db)を用い、これに対して化学量論量を上回るフッ化水素（HF）を供給して反応させる方法が報告されている（特許文献２）。
この方法では、反応器からの流出物は、目的生成物であるHCFO-1233xfの他に、HCFO -1233xfに対して当モル以上のHFを含む混合物となる。更に、この生成物には、未反応原料
であるHCC-240dbの他に、中間生成物として、その他のハイドロクロロフルオロカーボン
も含まれる。この様な混合物からHCFO-1233xf等のハイドロクロロフルオロカーボンや原
料のHCC-240db等の塩素化炭化水素を精製して利用するには、生成物中に含まれるHFを除
去することが必要である。その方法としては、塩素化炭化水素とHFの混合物を水又はアルカリ水溶液で処理してHFを吸収させる方法を利用できる。しかしながら、この方法は多量の水やアルカリが必要となり、多量の工業廃液の排出につながり、環境保全の観点からも製造コストの面からも好ましくない。
であるHCC-240dbの他に、中間生成物として、その他のハイドロクロロフルオロカーボン
も含まれる。この様な混合物からHCFO-1233xf等のハイドロクロロフルオロカーボンや原
料のHCC-240db等の塩素化炭化水素を精製して利用するには、生成物中に含まれるHFを除
去することが必要である。その方法としては、塩素化炭化水素とHFの混合物を水又はアルカリ水溶液で処理してHFを吸収させる方法を利用できる。しかしながら、この方法は多量の水やアルカリが必要となり、多量の工業廃液の排出につながり、環境保全の観点からも製造コストの面からも好ましくない。
また、HFを除去する他の方法として、HFをH2SO4と反応させて、HFを弗硫酸として回収
する方法があり、塩素化炭化水素とHFの混合物からのHF除去に応用することができる。しかしながら、この方法は、生成する弗硫酸の腐食性が大きく、使用する機器類の材質が耐食性の高い材質に限定されるため、製造コストの増大につながる。
する方法があり、塩素化炭化水素とHFの混合物からのHF除去に応用することができる。しかしながら、この方法は、生成する弗硫酸の腐食性が大きく、使用する機器類の材質が耐食性の高い材質に限定されるため、製造コストの増大につながる。
しかも、上記したHFの除去方法では、除去したHFを再び反応に使用するには高い技術を要するため、HFを廃棄する場合だけではなく、回収したHFをリサイクルする場合でも製造コストの増大につながる。
本発明は、上記した技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、HCFO-1233xf等のハイドロクロロフルオロカーボンやハイドロクロロカーボンなどの少なくと
も一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物から、簡便な方法でフッ化水素を分離除去して、経済的に有利な条件で一種又は二種以上の塩素化炭化水素を精製する方法を提供することである。
も一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物から、簡便な方法でフッ化水素を分離除去して、経済的に有利な条件で一種又は二種以上の塩素化炭化水素を精製する方法を提供することである。
本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、少なくとも一種の特定の塩素化炭化水素とフッ化水素（HF）を含む液状混合物、特に、HCC-240dbを
フッ素化してHCFO-1233xfを製造する際の生成物について、この混合物を冷却することに
よって、HF濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素の濃度の高い下部液相に分離するという従来知られていない現象を見出した。そして、この方法で液液分離を行うことによって、簡単な方法で塩素化炭化水素に含まれるフッ化水素濃度を大きく低減できることを見出した。更に液液分離して得られた塩素化フッ化水素濃度の高い下部液相については、蒸留処理に供して蒸留塔の塔頂部から一種又は二種以上の塩素化フッ化水素とHFを含む成分を抜出すことによって、下部液相に含まれるHFを分離除去して、実質的にHFを含まない一種又は二種以上の塩素化炭化水素を塔底部又は塔中段から得ることができることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて更に研究を重ねた結果、完成されたものである。
フッ素化してHCFO-1233xfを製造する際の生成物について、この混合物を冷却することに
よって、HF濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素の濃度の高い下部液相に分離するという従来知られていない現象を見出した。そして、この方法で液液分離を行うことによって、簡単な方法で塩素化炭化水素に含まれるフッ化水素濃度を大きく低減できることを見出した。更に液液分離して得られた塩素化フッ化水素濃度の高い下部液相については、蒸留処理に供して蒸留塔の塔頂部から一種又は二種以上の塩素化フッ化水素とHFを含む成分を抜出すことによって、下部液相に含まれるHFを分離除去して、実質的にHFを含まない一種又は二種以上の塩素化炭化水素を塔底部又は塔中段から得ることができることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて更に研究を重ねた結果、完成されたものである。
即ち、本発明は、下記の塩素化炭化水素の精製方法を提供するものである。
項１． 2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン、1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン及び1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパンから
なる群から選ばれた少なくとも一種の塩素化炭化水素と、フッ化水素を含む混合物を冷却して、フッ化水素濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度が高い下部液相とに液液分離させることを含む、一種又は二種以上の塩素化炭化水素の精製方法。
項２． 少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物が、1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパンをフッ化水素によりフッ素化して2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペ
ンを製造する際の生成物である、上記項１に記載の方法。
項３． 処理対象の塩素化炭化水素が2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペンである上記
項１に記載の方法。
項４． 処理対象の塩素化炭化水素が2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペンである上記
項１に記載の方法。
項５． 処理対象の塩素化炭化水素が1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパンである
上記項１に記載の方法。
項６． 処理対象の塩素化炭化水素が1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパンである上記項１に記載の方法。
項７． 上記項１又は２の方法によってフッ化水素濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度が高い下部液相とに液液分離させた後、塩素化炭化水素濃度が高い下部液相を蒸留操作に供し、一種又は二種以上の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を蒸留塔の塔頂部から抜き出し、塔底部又は塔中段から実質的にフッ化水素を含まない一種又は二種以上の塩素化炭化水素を得ることを含む、一種又は二種以上の塩素化炭化水素の精製方法。
項８． 上記項３〜６のいずれかの方法によってフッ化水素濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度が高い下部液相とに液液分離させた後、塩素化炭化水素濃度が高い下部液相を蒸留操作に供し、該塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を蒸留塔の塔頂部から抜き出し、塔底部から実質的にフッ化水素を含まない塩素化炭化水素を得ることを含む、塩素化炭化水素の精製方法。
項９． 上記項７又は８において蒸留塔の登頂部から抜き出された一種又は二種以上の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を、上記項１における処理対象物である少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物中に再循環させることを含む、一種又
は二種以上の塩素化炭化水素の精製方法。
項１． 2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン、1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン及び1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパンから
なる群から選ばれた少なくとも一種の塩素化炭化水素と、フッ化水素を含む混合物を冷却して、フッ化水素濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度が高い下部液相とに液液分離させることを含む、一種又は二種以上の塩素化炭化水素の精製方法。
項２． 少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物が、1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパンをフッ化水素によりフッ素化して2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペ
ンを製造する際の生成物である、上記項１に記載の方法。
項３． 処理対象の塩素化炭化水素が2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペンである上記
項１に記載の方法。
項４． 処理対象の塩素化炭化水素が2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペンである上記
項１に記載の方法。
項５． 処理対象の塩素化炭化水素が1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパンである
上記項１に記載の方法。
項６． 処理対象の塩素化炭化水素が1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパンである上記項１に記載の方法。
項７． 上記項１又は２の方法によってフッ化水素濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度が高い下部液相とに液液分離させた後、塩素化炭化水素濃度が高い下部液相を蒸留操作に供し、一種又は二種以上の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を蒸留塔の塔頂部から抜き出し、塔底部又は塔中段から実質的にフッ化水素を含まない一種又は二種以上の塩素化炭化水素を得ることを含む、一種又は二種以上の塩素化炭化水素の精製方法。
項８． 上記項３〜６のいずれかの方法によってフッ化水素濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度が高い下部液相とに液液分離させた後、塩素化炭化水素濃度が高い下部液相を蒸留操作に供し、該塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を蒸留塔の塔頂部から抜き出し、塔底部から実質的にフッ化水素を含まない塩素化炭化水素を得ることを含む、塩素化炭化水素の精製方法。
項９． 上記項７又は８において蒸留塔の登頂部から抜き出された一種又は二種以上の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を、上記項１における処理対象物である少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物中に再循環させることを含む、一種又
は二種以上の塩素化炭化水素の精製方法。
以下、本発明の一種又は二種以上の塩素化炭化水素の精製方法について具体的に説明する。
処理対象物
本発明の処理対象物は、化学式:CF3CCl=CH2で表される2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン（HCFO-1233xf）、化学式：CClF2CCl=CH2で表される2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFO−1232xf)、化学式：CClF2CHClCHCl2で表される1,2,3-トリクロロ-1,1-ジ
フルオロプロパン（HCFC−242dc）及び化学式：CCl3CHClCH2Clで表される1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパン(HCC-240db)からなる群から選ばれた少なくとも一種の塩素化炭化水素
と、フッ化水素（HF）を含む混合物である。
本発明の処理対象物は、化学式:CF3CCl=CH2で表される2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン（HCFO-1233xf）、化学式：CClF2CCl=CH2で表される2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFO−1232xf)、化学式：CClF2CHClCHCl2で表される1,2,3-トリクロロ-1,1-ジ
フルオロプロパン（HCFC−242dc）及び化学式：CCl3CHClCH2Clで表される1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパン(HCC-240db)からなる群から選ばれた少なくとも一種の塩素化炭化水素
と、フッ化水素（HF）を含む混合物である。
上記成分を含む混合物は、例えば、ハロゲン化炭素類のフッ素化処理による生成物、クロロフルオロハイドロカーボンのフッ素化処理による生成物などとして得られるが、本発明では、処理対象の混合物の種類については特に限定はない。更に、これらの処理を組み合わせて得られる生成物も処理対象物とすることができ、これら生成物を一旦蒸留したものも処理対象とすることができる。
処理対象の塩素化炭化水素に含まれる2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン（HCFO-1233xf）、2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFO−1232xf)、1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン（HCFC−242dc）及び1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパン(HCC-240db)の比率についても特に限定はなく、これらの塩素化炭化水素を一種のみ含むものであってもよく、或いは、任意の比率でこれらの塩素化炭化水素を含む混合物であってもよい。
処理対象物の代表的な例としては、1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパン(HCC-240db)に対
して化学量論量を上回るフッ化水素（HF）を反応させて2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプ
ロペン（HCFO-1233xf）を製造する際の生成物を挙げることができる。この生成物は、目
的物であるHCFO-1233xfの他に、未反応原料であるHCC-240dbや中間生成物である2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFO−1232xf)、1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン（HCFC−242dc）等を含む混合物となる。
して化学量論量を上回るフッ化水素（HF）を反応させて2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプ
ロペン（HCFO-1233xf）を製造する際の生成物を挙げることができる。この生成物は、目
的物であるHCFO-1233xfの他に、未反応原料であるHCC-240dbや中間生成物である2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFO−1232xf)、1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン（HCFC−242dc）等を含む混合物となる。
処理対象物における塩素化炭化水素(有機物)とHFの比率についても特に限定はなく、どの様な比率の混合物を用いた場合であっても、後述する液液分離工程において、冷却温度を調整することによって、フッ化水素に富む上部液相と塩素化炭化水素（有機物）に富む下部液相に分離させることができる。
また、塩素化炭化水素(有機物)とHFを含む混合物には、後述する本発明の液液分離工程と蒸留工程の作用を阻害しない限り、その他の成分が含まれていても良い。
このような成分としては、例えば，CH2ClCCl=CCl2で表される1,1,2,3-テトラクロロプ
ロペン（HCFO−1230xa），CCl2FCCl=CH2で表される2,3,3-トリクロロ-3-フルオロプロペ
ン（HCFO−1231xf），CH2ClCCl=CClFで表される1,2,3-トリクロロ-1-フルオロプロペン(E,Z-HCFO−1231xb)，CH2FCCl=CCl2で表される1,1,2-トリクロロ-3-フルオロプロペン（HCFO−1231xa），CCl2FCH=CHClで表される1,3,3-トリクロロ-3-フルオロプロペン（E,Z−HCFO−1231zd），CH2ClCCl=CF2で表される2,3-ジクロロ-1,1-ジフルオロプロペン（HCFO−1232xc），CCl2FCHClCH2Clで表される1,1,2,3-テトラクロロ-1-フルオロプロパン（HCFC−241db），CF3CHClCH2Clで表される1,2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロパン（HCFC−243db），CF3CClFCH3で表される2-クロロ-1,1,1,2-テトラフルオロプロパン（HCFC−244bb），CF3CHFCH2Fで表される1,1,1,2,3-ペンタフルオロプロパン（HFC−245eb），CF3CF2CH3で
表される1,1,1,2,2-ペンタフルオロプロパン（HFC−245cb）等を挙げることができ、これらの成分を含む混合物についても、本発明方法の処理対象とすることができる。
ロペン（HCFO−1230xa），CCl2FCCl=CH2で表される2,3,3-トリクロロ-3-フルオロプロペ
ン（HCFO−1231xf），CH2ClCCl=CClFで表される1,2,3-トリクロロ-1-フルオロプロペン(E,Z-HCFO−1231xb)，CH2FCCl=CCl2で表される1,1,2-トリクロロ-3-フルオロプロペン（HCFO−1231xa），CCl2FCH=CHClで表される1,3,3-トリクロロ-3-フルオロプロペン（E,Z−HCFO−1231zd），CH2ClCCl=CF2で表される2,3-ジクロロ-1,1-ジフルオロプロペン（HCFO−1232xc），CCl2FCHClCH2Clで表される1,1,2,3-テトラクロロ-1-フルオロプロパン（HCFC−241db），CF3CHClCH2Clで表される1,2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロパン（HCFC−243db），CF3CClFCH3で表される2-クロロ-1,1,1,2-テトラフルオロプロパン（HCFC−244bb），CF3CHFCH2Fで表される1,1,1,2,3-ペンタフルオロプロパン（HFC−245eb），CF3CF2CH3で
表される1,1,1,2,2-ペンタフルオロプロパン（HFC−245cb）等を挙げることができ、これらの成分を含む混合物についても、本発明方法の処理対象とすることができる。
塩素化炭化水素とフッ化水素の分離方法
以下、本発明の一種又は二種以上の塩素化炭化水素の精製方法について、図１に示すフロー図に基づいて処理方法を具体的に説明する。
以下、本発明の一種又は二種以上の塩素化炭化水素の精製方法について、図１に示すフロー図に基づいて処理方法を具体的に説明する。
（１）液液分離工程
本発明では、まず、2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン（HCFO-1233xf）、2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFO−1232xf)、1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン（HCFC−242dc）及び1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパン(HCC-240db)からなる群から選ばれた少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を分液槽Ａに供給し、該混合物を冷却して、HF濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度の高い下部液相とに分離させる。
本発明では、まず、2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン（HCFO-1233xf）、2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFO−1232xf)、1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン（HCFC−242dc）及び1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパン(HCC-240db)からなる群から選ばれた少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を分液槽Ａに供給し、該混合物を冷却して、HF濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度の高い下部液相とに分離させる。
一般的には、冷却温度を低くすることによって、下部液相に含まれるＨＦ濃度を低くすることができるので、塩素化炭化水素（有機物）濃度の高い下部液相を分離させるためには、冷却温度ができるだけ低いことが好ましい。また、冷却温度が低いほど相分離の緩和時間も短くなる傾向にあるため、冷却温度は低い方が効率的に本発明方法を実施可能である。一方、過度に冷却温度を低くすると、冷却に要するエネルギーが多くなる。これらの点を考慮すると、通常は、１５℃〜−４０℃程度の冷却温度とすることが好ましい。
具体的な冷却温度については、処理対象とする塩素化炭化水素の組成によって適宜設定すればよい。例えば、塩素化炭化水素を一種のみ含む混合物については、当該塩素化炭化水素とHFの液液平衡曲線に基づいて、好適な冷却温度を決定すればよい。また、二種以上の塩素化炭化水素を含む混合物については、該混合物に含まれる塩素化炭化水素の内で主成分とHFの混合物についての液液平衡曲線に基づいて、当該成分とHFとの混合物についての好適な冷却温度に準じた条件で冷却を行えばよい。
例えば、1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパン(HCC-240db)をフッ化水素によりフッ素化し
て得られる生成物において、塩素化炭化水素の主成分が2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプ
ロペン（HCFO-1233xf）である場合には、HCFO-1233xfとフッ化水素を含む混合物についての好適な冷却温度に基づいて、冷却温度を設定すればよい。
て得られる生成物において、塩素化炭化水素の主成分が2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプ
ロペン（HCFO-1233xf）である場合には、HCFO-1233xfとフッ化水素を含む混合物についての好適な冷却温度に基づいて、冷却温度を設定すればよい。
尚、処理対象とする塩素化炭化水素の各成分について、フッ化水素との混合物の液液平衡曲線については、後述する通りである。
通常は、上記した温度範囲に冷却することによって、塩素化炭化水素の組成に応じて、HFのモル分率が０．００５〜０．２５程度の範囲の塩素化炭化水素とHFの混合液相（下部液相）を得ることができる。
この工程で得られるHFに富む上部液相は、分液槽Ａから抜き出して、例えば、HCFO-1233xfをフッ素化処理してHFO-1234yfを製造する工程における原料として再利用することが
できる。また、HFに富む上部液相を蒸留塔，別の精製工程に供すればより高純度のHFを得ることもできる。
できる。また、HFに富む上部液相を蒸留塔，別の精製工程に供すればより高純度のHFを得ることもできる。
（２）蒸留工程
次いで、上記した方法で得られる下部液相を蒸留塔Ｂに送って蒸留処理を行う。
次いで、上記した方法で得られる下部液相を蒸留塔Ｂに送って蒸留処理を行う。
液液分離工程で得られる下部液相は、HF濃度の低い塩素化炭化水素とHFの混合物であり
、上記した蒸留操作によって、塔頂部から塩素化炭化水素とHFを含む混合物を連続的に抜き出すことによって、塔頂部から塔底部に向かってＨＦ濃度が徐々に減少し、塔底部において実質的にＨＦを含まない一種又は二種以上の塩素化炭化水素が得られる。
、上記した蒸留操作によって、塔頂部から塩素化炭化水素とHFを含む混合物を連続的に抜き出すことによって、塔頂部から塔底部に向かってＨＦ濃度が徐々に減少し、塔底部において実質的にＨＦを含まない一種又は二種以上の塩素化炭化水素が得られる。
また、二種以上の塩素化炭化水素が含まれる場合には、蒸留塔の段数を多くすることによって、その沸点に応じて、蒸留塔の中段から特定の塩素化炭化水素を分離することも可能である。
蒸留は、一般的な方法により、加圧下、常圧、減圧下、いずれの条件でも行うことができる。蒸留塔の操作圧力は、処理対象物の沸点や組成により決めればよく、一般的には-0.05MPa・G〜2MPa・G程度の範囲、好ましくは0MPa・G〜1MPa・Gの範囲内とすればよい。
具体的な蒸留条件、例えば、塔頂温度、塔底温度などについては、液液分離工程で得られた下部液相の具体的な組成に応じて決めればよく、蒸留操作の際に、塔頂部から塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を抜き出すことができ、塔底部において実質的にフッ化水素を含まない一種又は二種以上の塩素化炭化水素が得られるように設定すればよい。
なお、塔頂部から得られた塩素化炭化水素とフッ化水素とを含む混合物については、液液分離の工程に再循環させても良い。この場合、目的の塩素化炭素水素の純度をより高くすることができる。
また、塩素化炭化水素における各成分の内で、目的の塩素化炭化水素との相溶性よりHFとの相溶性が高い成分については、塔頂部から抜き出すことで、塔底部における当該成分の濃度を低下させることができ、これにより、塔底部における目的の塩素化炭化水素の純度を高くすることができる。例えば、HCC-240dbのフッ素化によるHCFO-1233xfの製造による生成物の主成分が目的物であるHCFO-1233xfである場合に、この生成物に含まれる成分
の内で、HCFO-1233xfとの相溶性に比べてHFとの相溶性が高い成分については、塔頂部か
らHFと共に抜き出すことによって、塔底部におけるHCFO-1233xfの純度を高くすることが
できる。
の内で、HCFO-1233xfとの相溶性に比べてHFとの相溶性が高い成分については、塔頂部か
らHFと共に抜き出すことによって、塔底部におけるHCFO-1233xfの純度を高くすることが
できる。
一方、塩素化炭化水素における各成分の内で、目的の塩素化炭化水素との相溶性よりHF
との相溶性が低い成分については、その沸点に応じて塔底部又は塔中段から抜き出すことによって、塔中段又は塔底部における当該成分の濃度を低下させることができ、これにより、塔中段又は塔底部における目的の塩素化炭化水素の純度を高くすることができる。例えば、目的物質がHCFO-1233xf であって、HFとの相溶性に比べHCFO-1233xfとの相溶性が
高い成分が含まれている場合に、当該成分の沸点がHCFO-1233xfの沸点より高ければ当該
成分は塔底部に濃縮されて塔中段におけるHCFO-1233xfの純度を高くすることができる。
また、該成分の沸点がHCFO-1233xfの沸点より低ければ当該成分は塔中段に濃縮されて塔
底におけるHCFO-1233xfの純度を高くすることができる。
との相溶性が低い成分については、その沸点に応じて塔底部又は塔中段から抜き出すことによって、塔中段又は塔底部における当該成分の濃度を低下させることができ、これにより、塔中段又は塔底部における目的の塩素化炭化水素の純度を高くすることができる。例えば、目的物質がHCFO-1233xf であって、HFとの相溶性に比べHCFO-1233xfとの相溶性が
高い成分が含まれている場合に、当該成分の沸点がHCFO-1233xfの沸点より高ければ当該
成分は塔底部に濃縮されて塔中段におけるHCFO-1233xfの純度を高くすることができる。
また、該成分の沸点がHCFO-1233xfの沸点より低ければ当該成分は塔中段に濃縮されて塔
底におけるHCFO-1233xfの純度を高くすることができる。
塔底部もしくは塔中段から得られたHCFO-1233xfを主成分とする混合物は、そのまま反
応原料として、又は蒸留、分液、抽出、抽出蒸留等の通常の処理を行うことによって、例えばフッ素化処理してHFO-1234yfを製造する工程における原料として利用することができる。
応原料として、又は蒸留、分液、抽出、抽出蒸留等の通常の処理を行うことによって、例えばフッ素化処理してHFO-1234yfを製造する工程における原料として利用することができる。
以下、上記した塩素化炭化水素中に含まれる個々の各成分とHFとの混合物の内で、2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO−1233xf)とフッ化水素との混合物、及び2,3-ジ
クロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFO−1232xf)とフッ化水素との混合物ついて処理方法
を更に具体的に説明する。
クロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFO−1232xf)とフッ化水素との混合物ついて処理方法
を更に具体的に説明する。
2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO−1233xf)とフッ化水素の分離方法
（１）液液分離工程
HCFO−1233xfとフッ化水素を含む混合物についての液液分離工程の操作方法は、上記した少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物の液液分離工程の場合と同様でよく、HCFO−1233xfとフッ化水素を含む混合物を分液槽に供給し、該混合物を冷却して、HF濃度の高い上部液相とHCFO−1233xf濃度の高い下部液相とに分離させればよい。
（１）液液分離工程
HCFO−1233xfとフッ化水素を含む混合物についての液液分離工程の操作方法は、上記した少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物の液液分離工程の場合と同様でよく、HCFO−1233xfとフッ化水素を含む混合物を分液槽に供給し、該混合物を冷却して、HF濃度の高い上部液相とHCFO−1233xf濃度の高い下部液相とに分離させればよい。
図２に、HCFO−1233xfとHFからなる混合物の大気圧（0.1MPa）における液液平衡曲線を示す。図２から明らかなように、HCFO−1233xf濃度の高い下部液相を分離させるためには、冷却温度ができるだけ低いことが好ましく、10℃以下程度とすることがより好ましい。また、前述した通り、冷却温度は低い方が効率的に本発明方法を実施可能であるが、過度に冷却温度を低くすると、冷却に要するエネルギーが多くなる。経済性を考慮すると−40℃程度までの冷却温度とすることが好ましい。
この様な温度範囲に冷却することによって、HFのモル分率が0．1〜0．05程度の範囲のHCFO-1233xfとHFからなる混合液相（下部液相）を得ることができる。
この工程で得られるHFに富む上部液相は、分液槽Ａから抜き出して、例えば、HCFO-1233xfをフッ素化処理してHFO-1234yfを製造する工程における原料として再利用することが
できる。
できる。
（２）蒸留工程
上記した液液分離工程で得られる下部液相は、HF濃度の低いHCFO-1233xfとHFを含む混
合物であり、蒸留操作によって塔頂部からHCFO-1233xfとHFを含む混合物を連続的に抜き
出すことによって、塔頂部から塔底部に向かってHF濃度が徐々に減少し、塔底部において実質的にHFを含まないHCFO-1233xfを含む成分が得られる。
上記した液液分離工程で得られる下部液相は、HF濃度の低いHCFO-1233xfとHFを含む混
合物であり、蒸留操作によって塔頂部からHCFO-1233xfとHFを含む混合物を連続的に抜き
出すことによって、塔頂部から塔底部に向かってHF濃度が徐々に減少し、塔底部において実質的にHFを含まないHCFO-1233xfを含む成分が得られる。
蒸留塔の操作圧力は、-0.05MPa・G〜2MPa・G程度の範囲内とすればよく、0MPa・G〜1MPa・G 程度の範囲とすることが好ましい。
塔頂温度、塔底温度などの蒸留条件については、蒸留操作の際に、塔頂部からHCFO-1233xfとフッ化水素を含む混合物を抜き出すことができ、塔底部において実質的にフッ化水
素を含まないHCFO-1233xfが得られるように設定すればよい。
素を含まないHCFO-1233xfが得られるように設定すればよい。
2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン(HCFO−1232xf)とフッ化水素の分離方法
（１）液液分離工程
HCFO−1232xfとフッ化水素を含む混合物の液液分離工程の操作方法についても、上記した少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物の液液分離工程の場合と同様でよく、HCFO−1232xfとフッ化水素を含む混合物を分液槽に供給し、該混合物を冷却して、HF濃度の高い上部液相とHCFO−1232xf濃度の高い下部液相とに分離させればよい。
（１）液液分離工程
HCFO−1232xfとフッ化水素を含む混合物の液液分離工程の操作方法についても、上記した少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物の液液分離工程の場合と同様でよく、HCFO−1232xfとフッ化水素を含む混合物を分液槽に供給し、該混合物を冷却して、HF濃度の高い上部液相とHCFO−1232xf濃度の高い下部液相とに分離させればよい。
図３に、HCFO−1232xfとHFからなる混合物の大気圧（0.1MPa）における液液平衡曲線を示す。図３から明らかなように、HCFC−1232xf濃度の高い下部液相を分離させるためには、冷却温度ができるだけ低いことが好ましく、15℃以下程度とすることがより好ましい。また、前述した通り、冷却温度は低い方が効率的に本発明方法を実施可能であるが、過度に冷却温度を低くすると、冷却に要するエネルギーが多くなる。経済性を考慮すると、−40℃程度までの冷却温度とすることが好ましい。
この様な温度範囲に冷却することによって、ＨＦのモル分率が0.02〜0.05程度の範囲のHCFO-1232xfとHFからなる混合液相（下部液相）を得ることができる。
この工程で得られるHFに富む上部液相は、分液槽Ａから抜き出して、例えば、HCFO-1232xfをフッ素化処理してHCFO-1233xfやHFO-1234yfを製造する工程における原料として再利用することができる。
（２）蒸留工程
上記した液液分離工程で得られる下部液相は、HF濃度の低いHCFO-1232xfとHFを含む混
合物であり、蒸留操作によって塔頂部からHCFO-1232xfとHFを含む混合物を連続的に抜き
出すことによって、塔頂部から塔底部に向かってHF濃度が徐々に減少し、塔底部において実質的にHFを含まないHCFO-1232xfを含む成分が得られる。
蒸留塔の操作圧力は、-0.05MPa・G〜2MPa・G程度の範囲内とすればよく、0MPa・G〜1MPa
・G 程度の範囲とすることが好ましい。
上記した液液分離工程で得られる下部液相は、HF濃度の低いHCFO-1232xfとHFを含む混
合物であり、蒸留操作によって塔頂部からHCFO-1232xfとHFを含む混合物を連続的に抜き
出すことによって、塔頂部から塔底部に向かってHF濃度が徐々に減少し、塔底部において実質的にHFを含まないHCFO-1232xfを含む成分が得られる。
蒸留塔の操作圧力は、-0.05MPa・G〜2MPa・G程度の範囲内とすればよく、0MPa・G〜1MPa
・G 程度の範囲とすることが好ましい。
塔頂温度、塔底温度などの蒸留条件については、蒸留操作の際に、塔頂部からHCFO-1232xfとフッ化水素を含む混合物を抜き出すことができ、塔底部において実質的にフッ化水
素を含まないHCFO-1232xfが得られるように設定すればよい。
素を含まないHCFO-1232xfが得られるように設定すればよい。
本発明の方法によれば、少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を冷却して液液分離を生じさせるという非常に簡便な操作によって、フッ化水素濃度が大きく低減した一種又は二種以上の塩素化炭化水素を得ることができる。更に、液液分離によって得られたフッ化水素濃度の低下した混合物（下部液相）を蒸留操作に供することによって、実質的にフッ化水素を含まない一種又は二種以上の塩素化炭化水素を得ることができ、簡便且つ経済的に有利な条件でフッ化水素を分離除去して、塩素化炭化水素を精製できる。
特に、HCC-240dbをフッ素化してHCFO-1233xfを製造する際の生成物を処理対象とする場合には、該生成物から簡便な方法によってフッ化水素を分離することができ、目的物であるHCFO-1233xfの純度を向上させることができ、更に、副生成物や未反応原料の有効利用
も図ることができる。
も図ることができる。
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例1
下記の方法で、各種の塩素化炭化水素とHFを含む混合物からHCFO-1233xfを目的物質と
してHFを分離した。この方法を図１に示すフロー図に基づいて説明する。
下記の方法で、各種の塩素化炭化水素とHFを含む混合物からHCFO-1233xfを目的物質と
してHFを分離した。この方法を図１に示すフロー図に基づいて説明する。
まず、下記表１の各実験番号の欄に示す組成の塩素化炭化水素とHFの混合ガスを凝縮した後、分液槽Ａに31.4℃で導入した（S１）。分液槽では，該液状混合物を-20℃に冷却し
て、HFを主成分とする第1フラクション(F1)と、塩素化炭化水素を主成分とする第２フラ
クション(F2)に分液させた。
て、HFを主成分とする第1フラクション(F1)と、塩素化炭化水素を主成分とする第２フラ
クション(F2)に分液させた。
第２フラクション(F2)を次の蒸留工程に送って、蒸留操作を行い、塔頂部から、HF及び塩素化炭化水素からなる混合物を第３フラクション(F3)として抜き出した。また，塔底部からは実質的にHFを含まない第４フラクション(F4)を 抜きだして次工程に送った。下記
表1に、蒸留操作における塔頂温度をT1として示し、塔底温度をT2として示す。また、液
液分離工程及び蒸留工程からなるプロセスは0.7MPa・Gの圧力で実施した。
表1に、蒸留操作における塔頂温度をT1として示し、塔底温度をT2として示す。また、液
液分離工程及び蒸留工程からなるプロセスは0.7MPa・Gの圧力で実施した。
上記各工程のおける成分の組成を表1に示す。
表１に示す結果から明らかなように、このプロセスにより、従来技術で用いられるような腐食性の高い硫酸を用いた方法を使用することなく、塩素化炭化水素とHFを分離することが可能である。
実施例２
下記の方法で、各種の塩素化炭化水素とHFを含む混合物からHFを分離した。この方法を図４に示すフロー図に基づいて説明する。
下記の方法で、各種の塩素化炭化水素とHFを含む混合物からHFを分離した。この方法を図４に示すフロー図に基づいて説明する。
まず、下記表２の各実験番号の欄に示す組成の少なくとも一種の塩素化炭化水素とHFの混合ガスを凝縮した後、分液槽Ａに31.4℃で導入した（S2）。分液槽では，該液状混合物を-20℃に冷却して、HFを主成分とする第５フラクション(F5)と、塩素化炭化水素を主成
分とする第６フラクション(F6)に分液させた。
分とする第６フラクション(F6)に分液させた。
第６フラクション(F6)を次の蒸留工程に送って、蒸留操作を行い、塔頂部からは、HF及び塩素化炭化水素からなる混合物を抜き出して第７フラクション(F7)として分液槽にリサイクルし、実質的にHFを含まない第８フラクション(F8)を塔底から抜きだして次工程に送った。下記表２に、蒸留操作における塔頂温度をT3として示し、塔底温度をT4として示す。また、液液分離工程及び蒸留工程からなるプロセスは0.7MPa・Gの圧力で実施した。
上記各工程における成分の組成を表２に示す。
表２に示す結果から明らかなように、上記した方法によって、硫酸を用いることなく、塩素化炭化水素とHFを効果的に分離することが可能である。特に、原料供給量及び操作条件がほぼ同一である実施例１の実験１と実施例２の実験６の結果を比較すると、蒸留工程の塔頂部から得られた混合物を分液工程へリサイクルする工程を含む実験６では、蒸留工程の塔底部で得られるHCFO-1233xfの流量が大きくなっている。これは、蒸留工程の塔頂
部から得られる混合物を分液工程へリサイクルする工程を含むことによって、塩素化炭化水素とフッ化水素との分離をより効果的に実施できることを示している。
部から得られる混合物を分液工程へリサイクルする工程を含むことによって、塩素化炭化水素とフッ化水素との分離をより効果的に実施できることを示している。
Claims (9)
- 2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペン、1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパン及び1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパンからなる群か
ら選ばれた少なくとも一種の塩素化炭化水素と、フッ化水素を含む混合物を冷却して、フッ化水素濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度が高い下部液相とに液液分離させることを含む、一種又は二種以上の塩素化炭化水素の精製方法。 - 少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物が、1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパンをフッ化水素によりフッ素化して2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペンを製造
する際の生成物である、請求項１に記載の方法。 - 処理対象の塩素化炭化水素が2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペンである請求項１に記
載の方法。 - 処理対象の塩素化炭化水素が2,3-ジクロロ-3,3-ジフルオロプロペンである請求項１に記
載の方法。 - 処理対象の塩素化炭化水素が1,2,3-トリクロロ-1,1-ジフルオロプロパンである請求項１
に記載の方法。 - 処理対象の塩素化炭化水素が1,1,1,2,3-ペンタクロロプロパンである請求項１に記載の方法。
- 請求項１又は２の方法によってフッ化水素濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度が高い下部液相とに液液分離させた後、塩素化炭化水素濃度が高い下部液相を蒸留操作に供し、一種又は二種以上の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を蒸留塔の塔頂部から抜き出し、塔底部又は塔中段から実質的にフッ化水素を含まない一種又は二種以上の塩素化炭化水素を得ることを含む、一種又は二種以上の塩素化炭化水素の精製方法。
- 請求項３〜６のいずれかの方法によってフッ化水素濃度の高い上部液相と塩素化炭化水素濃度が高い下部液相とに液液分離させた後、塩素化炭化水素濃度が高い下部液相を蒸留操作に供し、該塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を蒸留塔の塔頂部から抜き出し、塔底部から実質的にフッ化水素を含まない塩素化炭化水素を得ることを含む、塩素化炭化水素の精製方法。
- 請求項７又は８において蒸留塔の登頂部から抜き出された一種又は二種以上の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物を、請求項１における処理対象物である少なくとも一種の塩素化炭化水素とフッ化水素を含む混合物中に再循環させることを含む、一種又は二種以上の塩素化炭化水素の精製方法。
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