JP2024076897A - Separation method for chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene, and composition - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、クロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法及び組成物に関する。 This disclosure relates to a method and composition for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene.
ヘキサフルオロプロピレンは、フッ素樹脂等の原料として用いられる化合物であり、例えば、クロロジフルオロメタンの熱分解反応により得られる。以下、ヘキサフルオロプロピレンを「HFP」ともいい、クロロジフルオロメタンを「R22」ともいう。
R22の熱分解反応により純度の高いHFPを得ようとする場合、未反応のR22と生成したHFPとの分離が求められる。原料と反応生成物とを分離する方法として、例えば沸点差を利用した蒸留が挙げられるが、R22とHFPとは共沸組成物又は共沸様組成物を形成するため、蒸留による分離は困難である。
Hexafluoropropylene is a compound used as a raw material for fluororesins and the like, and is obtained, for example, by the thermal decomposition reaction of chlorodifluoromethane. Hereinafter, hexafluoropropylene will also be referred to as "HFP," and chlorodifluoromethane will also be referred to as "R22."
When trying to obtain high purity HFP by the thermal decomposition reaction of R22, it is necessary to separate the unreacted R22 from the generated HFP. As a method for separating the raw material from the reaction product, for example, distillation utilizing the difference in boiling points can be mentioned, but since R22 and HFP form an azeotropic composition or an azeotrope-like composition, separation by distillation is difficult.
R22とHFPを分離する方法として、特許文献1には、蒸留条件下で液体である炭素数2以上のパーフルオルまたはハロゲン化ポリフルオル化合物を用いた抽出蒸留が開示されている。 As a method for separating R22 and HFP, Patent Document 1 discloses extractive distillation using a perfluorinated or halogenated polyfluorinated compound having two or more carbon atoms that is liquid under distillation conditions.
しかしながら、特許文献1に開示されたパーフルオルまたはハロゲン化ポリフルオル化合物は、後述するように、地球温暖化係数が高い。以下、地球温暖化係数を「GWP」ともいう。そこで、GWPの高い化合物を用いない、R22とHFPの効率的な分離が求められる。また、R22とHFPの分離により、高純度のHFPを得ることが求められる。 However, the perfluor or halogenated polyfluor compounds disclosed in Patent Document 1 have a high global warming potential, as described below. Hereinafter, global warming potential is also referred to as "GWP." Therefore, there is a need for efficient separation of R22 and HFP without using compounds with high GWP. There is also a need to obtain high-purity HFP by separating R22 and HFP.
本開示の一態様は、地球温暖化係数の低い抽出溶剤を用いて、共沸組成物又は共沸様組成物の形成により分離が困難なR22とHFPとの混合物から、R22とHFPを高効率で分離する分離方法を提供することを目的とする。
また、本開示の一態様は、HFPの純度が高い組成物を提供することを目的とする。
One aspect of the present disclosure aims to provide a method for separating R22 and HFP with high efficiency from a mixture of R22 and HFP that is difficult to separate due to the formation of an azeotrope or azeotrope-like composition, using an extraction solvent with a low global warming potential.
Another object of one aspect of the present disclosure is to provide a composition having high purity HFP.
本開示は以下の態様を含む。
<1> クロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンとを含む第1の混合物と、ハイドロフルオロカーボンを含む抽出溶剤と、の混合物である抽出用混合物を得る混合工程と、
前記抽出用混合物を蒸留して、クロロジフルオロメタンを主成分とする第1の留出物と、前記抽出溶剤を主成分としヘキサフルオロプロピレンを含む第1の缶出物と、をそれぞれ得る抽出蒸留工程と、
を有する、クロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<2> 前記ハイドロフルオロカーボンは、0~120℃の沸点を有する、<1>に記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<3> 前記ハイドロフルオロカーボンは、クロロジフルオロメタン及びヘキサフルオロプロピレンの合計モル量に対し3倍量の前記ハイドロフルオロカーボンを添加したときに、クロロジフルオロメタンのヘキサフルオロプロピレンに対する比揮発度Rvを1.1より大きくする化合物である、<1>又は<2>に記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<4> ハンセン溶解度パラメータの値から求められるヘキサフルオロプロピレンと前記ハイドロフルオロカーボンとの相互作用距離RaHFPが、クロロジフルオロメタンと前記ハイドロフルオロカーボンとの相互作用距離RaR22よりも小さい、<1>~<3>のいずれか1つに記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<5> 前記相互作用距離RaHFPの前記相互作用距離RaR22に対する比が0.7以下である、<4>に記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<6> 前記ハイドロフルオロカーボンの炭素数が2~8である、<1>~<5>のいずれか1つに記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<7> 前記ハイドロフルオロカーボンは、下記式(1)で表される飽和化合物及び下記式(2)で表される不飽和化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
(1) Cx1Hy1Fz1
(2) Cx2Hy2Fz2
前記式(1)中、x1は2~8の整数、y1は1~(x1)×2+1の整数、z1は(x1)×2+2-y1であり、
前記式(2)中、x2は2~8の整数、y2は1~(x2)×2-1の整数、z2は(x2)×2-y2である。
<8> 前記ハイドロフルオロカーボンは、1,1,1,2,2,3,3,4,4-ノナフルオロブタン、3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロ-1-ヘキセン、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-ドデカフルオロヘキサン、1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロペンタン、1,1,2,2,3,3,4-ヘプタフルオロシクロペンタン、及び1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサンからなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、<1>~<7>のいずれか1つに記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<9> 前記混合工程における前記ハイドロフルオロカーボンの添加量のモル比は、クロロジフルオロメタン及びヘキサフルオロプロピレンの合計モル量に対し、1/1~30/1である、<1>~<8>のいずれか1つに記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<10> 前記第1の缶出物を蒸留して、前記ヘキサフルオロプロピレンを主成分とする第2の留出物を得る第2の蒸留工程をさらに有する、<1>~<9>のいずれか1つに記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<11> 前記第1の混合物は、クロロトリフルオロエチレンをさらに含み、
前記第1の缶出物は、クロロトリフルオロエチレンをさらに含む、
<1>~<10>のいずれか1つに記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<12> 前記第1の混合物は、クロロトリフルオロエチレンをさらに含み、
前記第1の缶出物は、クロロトリフルオロエチレンをさらに含み、
前記第2の留出物は、クロロトリフルオロエチレンをさらに含む、
<10>に記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<13> 前記第2の留出物と吸着剤とを接触させ、ヘキサフルオロプロピレンを主成分とする精製物を得る吸着工程をさらに有する、<12>に記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<14> 前記吸着剤は、合成ゼオライトを含む、<13>に記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。
<15> ヘキサフルオロプロピレンとクロロジフルオロメタンとを含む組成物であって、ヘキサフルオロプロピレンの含有率は前記組成物全体に対し99.5質量%以上である、組成物。
<16> さらにクロロトリフルオロエチレンを含む、<15>に記載の組成物。
The present disclosure includes the following aspects.
<1> A mixing step of obtaining an extraction mixture which is a mixture of a first mixture containing chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene and an extraction solvent containing a hydrofluorocarbon;
an extractive distillation step of distilling the mixture for extraction to obtain a first distillate mainly composed of chlorodifluoromethane and a first bottom product mainly composed of the extraction solvent and containing hexafluoropropylene;
The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene comprises the steps of:
<2> The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to <1>, wherein the hydrofluorocarbon has a boiling point of 0 to 120° C.
<3> The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to <1> or <2>, wherein the hydrofluorocarbon is a compound that makes the relative volatility Rv of chlorodifluoromethane to hexafluoropropylene greater than 1.1 when the hydrofluorocarbon is added in an amount three times the total molar amount of chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene.
<4> The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to any one of <1> to <3>, wherein an interaction distance Ra HFP between hexafluoropropylene and the hydrofluorocarbon calculated from a value of Hansen solubility parameter is smaller than an interaction distance Ra R22 between chlorodifluoromethane and the hydrofluorocarbon.
<5> The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to <4>, wherein a ratio of the interaction distance Ra HFP to the interaction distance Ra R22 is 0.7 or less.
<6> The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to any one of <1> to <5>, wherein the hydrofluorocarbon has 2 to 8 carbon atoms.
<7> The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to any one of <1> to <6>, wherein the hydrofluorocarbon includes at least one selected from the group consisting of a saturated compound represented by the following formula (1) and an unsaturated compound represented by the following formula (2):
(1) C x1 H y1 F z1
(2) C x2 H y2 F z2
In the formula (1), x1 is an integer of 2 to 8, y1 is an integer of 1 to (x1)×2+1, and z1 is (x1)×2+2−y1.
In the formula (2), x2 is an integer of 2 to 8, y2 is an integer of 1 to (x2)×2−1, and z2 is (x2)×2−y2.
<8> The hydrofluorocarbon is 1,1,1,2,2,3,3,4,4-nonafluorobutane, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluoro-1-hexene, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-dodecafluorohexane, 1,1,1,3,3-pentafluorobutane, or 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorooctane. , 1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-decafluoropentane, 1,1,2,2,3,3,4-heptafluorocyclopentane, and 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorohexane.
<9> The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to any one of <1> to <8>, wherein a molar ratio of the amount of the hydrofluorocarbon added in the mixing step is 1/1 to 30/1 relative to a total molar amount of chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene.
<10> The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to any one of <1> to <9>, further comprising a second distillation step of distilling the first bottoms to obtain a second distillate containing hexafluoropropylene as a main component.
<11> The first mixture further contains chlorotrifluoroethylene,
The first can further comprises chlorotrifluoroethylene.
<1><2> A method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to any one of <1> to <10>.
<12> The first mixture further contains chlorotrifluoroethylene,
The first can further comprises chlorotrifluoroethylene;
The second distillate further comprises chlorotrifluoroethylene.
<10> The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to <10>.
<13> The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to <12>, further comprising an adsorption step of contacting the second distillate with an adsorbent to obtain a purified product mainly composed of hexafluoropropylene.
<14> The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to <13>, wherein the adsorbent contains synthetic zeolite.
<15> A composition comprising hexafluoropropylene and chlorodifluoromethane, the content of hexafluoropropylene being 99.5 mass% or more based on the total mass of the composition.
<16> The composition according to <15>, further comprising chlorotrifluoroethylene.
本開示の一態様によれば、地球温暖化係数の低い抽出溶剤を用いて、共沸組成物又は共沸様組成物の形成により分離が困難なR22とHFPとの混合物から、R22とHFPを高効率で分離する分離方法が提供される。
また、本開示の一態様によれば、HFPの純度が高い組成物が提供される。
According to one aspect of the present disclosure, there is provided a method for efficiently separating R22 and HFP from a mixture of R22 and HFP that is difficult to separate due to the formation of an azeotrope or azeotrope-like composition, using an extraction solvent with a low global warming potential.
Furthermore, according to one aspect of the present disclosure, a composition having high purity of HFP is provided.
以下、本開示の実施形態について詳細に説明する。但し、本開示は以下の実施形態に限定されない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本開示を制限するものではない。 Embodiments of the present disclosure are described in detail below. However, the present disclosure is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the components (including element steps, etc.) are not essential unless otherwise specified. The same applies to numerical values and their ranges, and do not limit the present disclosure.
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の割合は、特に記載しない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の割合を意味する。
本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
In the present disclosure, the term "step" includes not only a step that is independent of other steps, but also a step that cannot be clearly distinguished from other steps as long as the purpose of the step is achieved.
In the present disclosure, the numerical range indicated using "to" includes the numerical values before and after "to" as the minimum and maximum values, respectively.
In the present disclosure, each component may contain multiple types of the corresponding substance. When multiple substances corresponding to each component are present in the composition, the ratio of each component means the total ratio of the multiple substances present in the composition, unless otherwise specified.
When an embodiment of the present disclosure is described with reference to the drawings, the configuration of the embodiment is not limited to the configuration shown in the drawings. In addition, the size of the members in each drawing is conceptual, and the relative relationship between the sizes of the members is not limited to this.
本開示において「留出物」とは、蒸留塔の塔頂側から留出される物質をいい、「缶出物」とは、蒸留塔の塔底側から留出される物質をいう。
本開示において「主成分」とは、当該成分以外の成分の量が相対的に少ないことを意味する。「主成分」の量は全体の50モル%以上が好ましく、より好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上、最も好ましくは80モル%以上である。
本開示において、特に断りのない限り、化合物の沸点は常圧での値であり、常圧は1.013×105Paである。
In this disclosure, "distillate" refers to the material that is distilled from the top side of a distillation column, and "bottoms" refers to the material that is distilled from the bottom side of a distillation column.
In the present disclosure, the term "main component" means that the amount of components other than the component in question is relatively small. The amount of the "main component" is preferably 50 mol % or more of the total, more preferably 60 mol % or more, even more preferably 70 mol % or more, and most preferably 80 mol % or more.
In this disclosure, unless otherwise specified, the boiling point of a compound is a value at normal pressure, which is 1.013×10 5 Pa.
[分離方法]
本開示の一実施形態における分離方法は、クロロジフルオロメタン(R22)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)とを含む第1の混合物と、ハイドロフルオロカーボンを含む抽出溶剤と、の混合物である抽出用混合物を得る混合工程と、前記抽出用混合物を蒸留して、R22を主成分とする第1の留出物と、前記抽出溶剤を主成分としHFPを含む第1の缶出物と、をそれぞれ得る抽出蒸留工程と、を有する。以下、ハイドロフルオロカーボンを「HFC」ともいう。
[Separation method]
The separation method according to one embodiment of the present disclosure includes a mixing step of obtaining an extraction mixture, which is a mixture of a first mixture containing chlorodifluoromethane (R22) and hexafluoropropylene (HFP) and an extraction solvent containing a hydrofluorocarbon, and an extractive distillation step of distilling the extraction mixture to obtain a first distillate mainly composed of R22 and a first bottom product mainly composed of the extraction solvent and containing HFP. Hereinafter, hydrofluorocarbon is also referred to as "HFC".
本実施形態の分離方法は、混合工程及び抽出蒸留工程以外の他の工程を有してもよい。
他の工程としては、例えば、第1の缶出物を蒸留して、HFPを主成分とする第2の留出物を得る第2の蒸留工程等が挙げられる。本実施形態の分離方法は、第2の蒸留工程をさらに有していることが好ましい。
The separation method of the present embodiment may include steps other than the mixing step and the extractive distillation step.
The other step may be, for example, a second distillation step in which the first bottom product is distilled to obtain a second distillate containing HFP as a main component. The separation method of the present embodiment preferably further includes a second distillation step.
本実施形態の分離方法では、特許文献1に開示されたパーフルオルまたはハロゲン化ポリフルオル化合物に比べてGWPの低い化合物のなかでも、ハイドロフルオロカーボン(HFC)を抽出溶剤として用いることで、R22とHFPの高効率な分離を実現した。
本実施形態の分離方法において抽出溶剤として用いられるHFCの一部について、GWPの値を下記表1に示す。また、比較として、パーフルオロカーボン(PFC)におけるGWPの値を併せて下記表1に示す。なお、下記表1に示すHFC及びPFCにおけるGWPの値は、気候変動に関する政府間パネル(IPCC)第5次報告書(AR5)の値(100年値)である。ただし、下記表1に示す数値のうち、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサン及び1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタンのGWPは、測定値である。
本実施形態の分離方法において用いる抽出溶剤のGWPの値は、5000以下が好ましく、4000以下がより好ましく、3000以下がさらに好ましい。上記GWPの値は、気候変動に関する政府間パネル(IPCC)第5次報告書(AR5)に記載されている場合はその値(100年値)とし、記載されていない場合は測定値を適用する。なお、混合物である抽出溶剤のGWPは、組成質量による加重平均とする。
In the separation method of the present embodiment, a hydrofluorocarbon (HFC), which is a compound having a lower GWP than the perfluor or halogenated polyfluor compounds disclosed in Patent Document 1, is used as an extraction solvent, thereby achieving highly efficient separation of R22 and HFP.
Table 1 below shows GWP values for some of the HFCs used as the extraction solvent in the separation method of this embodiment. For comparison, Table 1 also shows GWP values for perfluorocarbons (PFCs). The GWP values for HFCs and PFCs shown in Table 1 below are values (100-year values) from the Fifth Assessment Report (AR5) of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). However, among the values shown in Table 1 below, the GWPs of 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorohexane and 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorooctane are measured values.
The GWP value of the extraction solvent used in the separation method of this embodiment is preferably 5000 or less, more preferably 4000 or less, and even more preferably 3000 or less. If the GWP value is listed in the Fifth Assessment Report (AR5) of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), that value (100-year value) is used, and if not, the measured value is applied. The GWP of the extraction solvent, which is a mixture, is a weighted average based on the composition mass.
以下、本実施形態の分離方法が有する各工程について説明する。 Each step of the separation method of this embodiment is described below.
<混合工程>
混合工程では、R22とHFPとを含む第1の混合物と、HFCを含む抽出溶剤と、の混合物である抽出用混合物を得る。
<Mixing step>
In the mixing step, an extraction mixture is obtained, which is a mixture of a first mixture containing R22 and HFP and an extraction solvent containing HFC.
(第1の混合物)
第1の混合物は、少なくともR22とHFPとを含み、さらに他の化合物を含んでもよい。第1の混合物に含まれる他の化合物としては、R22の熱分解反応により生成する化合物等が挙げられ、具体的には、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、パーフルオロシクロブタン、1,1,1,2,3,3,3-ヘプタフルオロプロパン、1,1,1,2-テトラフルオロエタン、1,1,1,2,2‐ペンタフルオロエタン、ジクロロジフルオロメタン等が挙げられる。以下、クロロトリフルオロエチレンを「CTFE」ともいい、テトラフルオロエチレンを「TFE」ともいう。
第1の混合物が他の化合物を含む場合、第1の混合物に含まれる他の化合物は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。
第1の混合物全体に対するR22及びHFPの合計含有率としては、例えば50モル%以上が挙げられ、80モル以上であってもよく、90モル以上であってもよく、99モル%以上であってもよく、100モル%であってもよい。
第1の混合物が他の化合物の中でもCTFEを含む場合、第1の混合物全体に対するCTFEの含有率は、10モル%未満が挙げられ、0.01モル%~5モル%であってもよく、0.01モル%~2モル%であってもよい。
(First mixture)
The first mixture contains at least R22 and HFP, and may further contain other compounds. Examples of other compounds contained in the first mixture include compounds generated by the thermal decomposition reaction of R22, and specifically include chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, perfluorocyclobutane, 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane, 1,1,1,2,2-pentafluoroethane, dichlorodifluoromethane, and the like. Hereinafter, chlorotrifluoroethylene is also referred to as "CTFE," and tetrafluoroethylene is also referred to as "TFE."
When the first mixture contains other compounds, the number of other compounds contained in the first mixture may be only one type, or may be two or more types.
The total content of R22 and HFP in the entire first mixture is, for example, 50 mol% or more, may be 80 mol% or more, 90 mol% or more, 99 mol% or more, or may be 100 mol%.
When the first mixture contains CTFE among other compounds, the content of CTFE in the entire first mixture can be less than 10 mol%, can be 0.01 mol% to 5 mol%, or can be 0.01 mol% to 2 mol%.
第1の混合物に含まれるHFPとR22とのモル比は、特に限定されるものではない。第1の混合物に含まれるHFPの含有量におけるR22含有量に対するモル比は、1/99~50/50であってもよく、3/97~40/60であってもよく、5/95~30/70であってもよい。以下、第1の混合物に含まれるHFPの含有量におけるR22含有量に対するモル比を「モル比(HFP/R22)」ともいう。
特に、モル比(HFP/R22)が10/90であるHFPとR22との混合物は共沸組成物となり、蒸留による分離は困難であるが、本実施形態の分離方法によれば、R22とHFPを高効率で分離できる。
The molar ratio of HFP to R22 contained in the first mixture is not particularly limited. The molar ratio of the HFP content to the R22 content contained in the first mixture may be 1/99 to 50/50, 3/97 to 40/60, or 5/95 to 30/70. Hereinafter, the molar ratio of the HFP content to the R22 content contained in the first mixture is also referred to as "molar ratio (HFP/R22)".
In particular, a mixture of HFP and R22 with a molar ratio (HFP/R22) of 10/90 forms an azeotropic composition, which is difficult to separate by distillation. However, according to the separation method of this embodiment, R22 and HFP can be separated with high efficiency.
(抽出溶剤)
抽出溶剤は、少なくともHFCを含み、さらに他の化合物を含んでもよい。ここで、HFCは、炭化水素化合物を構成する水素の一部または全部をフッ素で置換した化合物である。HFCは、クロロフルオロカーボン(CFC)及びハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)とは異なり、塩素原子を含まない化合物である。なお、HFCには、飽和のハイドロフルオロカーボンに加え、炭素-炭素二重結合を有するハイドロフルオロカーボンも含まれる。
抽出溶剤全体に対するHFCの含有率は、R22とHFPを高効率で分離する観点から、90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、99質量%以上がさらに好ましく、100質量%であってもよい。
(Extraction Solvent)
The extraction solvent contains at least HFC and may further contain other compounds. Here, HFC is a compound in which part or all of the hydrogen constituting a hydrocarbon compound is replaced with fluorine. Unlike chlorofluorocarbons (CFCs) and hydrochlorofluorocarbons (HCFCs), HFC is a compound that does not contain chlorine atoms. Note that HFC includes not only saturated hydrofluorocarbons but also hydrofluorocarbons having a carbon-carbon double bond.
From the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, the content of HFC in the entire extraction solvent is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, even more preferably 99% by mass or more, and may be 100% by mass.
抽出溶剤に含まれるHFCとしては、炭素数が2~8であるハイドロフルオロカーボンが挙げられる。HFCの炭素数は、R22とHFPを高効率で分離する観点から、2~8が好ましく、3~7がより好ましく、4~6がさらに好ましい。 HFCs contained in the extraction solvent include hydrofluorocarbons with a carbon number of 2 to 8. From the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, the carbon number of HFCs is preferably 2 to 8, more preferably 3 to 7, and even more preferably 4 to 6.
HFCは、式(1)で表される飽和化合物及び式(2)で表される不飽和化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましい。
(1) Cx1Hy1Fz1
(2) Cx2Hy2Fz2
式(1)中、x1は2~8の整数、y1は1~(x1)×2+1の整数、z1は(x1)×2+2-y1であり、式(2)中、x2は2~8の整数、y2は1~(x2)×2-1の整数、z2は(x2)×2-y2である。
The HFC preferably contains at least one selected from the group consisting of a saturated compound represented by formula (1) and an unsaturated compound represented by formula (2).
(1) C x1 H y1 F z1
(2) C x2 H y2 F z2
In formula (1), x1 is an integer from 2 to 8, y1 is an integer from 1 to (x1)×2+1, z1 is (x1)×2+2-y1, and in formula (2), x2 is an integer from 2 to 8, y2 is an integer from 1 to (x2)×2-1, and z2 is (x2)×2-y2.
式(1)及び式(2)中、x1及びx2は、2~8の整数であり、R22とHFPを高効率で分離する観点から、3~7の整数が好ましく、4~6の整数がより好ましい。
式(1)中、y1は、1~(x1)×2+1の整数であり、R22とHFPを高効率で分離する観点から、1~(x1)+1の整数が好ましく、1~2の整数がより好ましい。y1及びz1の合計に対するy1の割合y1/(y1+z1)は、R22とHFPを高効率で分離する観点から、1/(2×(X1)+2)~1/2が好ましく、1/(2×(X1)+2)~2/(2×(X1)+2)がより好ましい。
式(2)中、y2は、1~(x2)×2-1の整数であり、R22とHFPを高効率で分離する観点から、1~(X2)の整数が好ましく、1~(2/3)×(X2)の整数がより好ましい。y2及びz2の合計に対するy2の割合y2/(y2+z2)は、R22とHFPを高効率で分離する観点から、1/(2×(X2))~1/2が好ましく、1/(2×(X2))~1/3がより好ましい。
In formula (1) and formula (2), x1 and x2 are integers of 2 to 8, and from the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, an integer of 3 to 7 is preferable, and an integer of 4 to 6 is more preferable.
In formula (1), y1 is an integer of 1 to (x1)×2+1, and from the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, an integer of 1 to (x1)+1 is preferable, and an integer of 1 to 2 is more preferable. From the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, the ratio of y1 to the total of y1 and z1, y1/(y1+z1), is preferably 1/(2×(X1)+2) to 1/2, and more preferably 1/(2×(X1)+2) to 2/(2×(X1)+2).
In formula (2), y2 is an integer of 1 to (x2)×2−1, and from the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, an integer of 1 to (X2) is preferable, and an integer of 1 to (2/3)×(X2) is more preferable. The ratio of y2 to the total of y2 and z2, y2/(y2+z2), is preferably 1/(2×(X2)) to 1/2, and more preferably 1/(2×(X2)) to 1/3, from the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency.
HFCは、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよく、環状構造を含むものであってもよい。HFCは、R22とHFPを高効率で分離する観点から、その中でも直鎖状の飽和化合物及び直鎖状の不飽和化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましく、直鎖状の飽和化合物を含むことがより好ましい。 The HFC may be linear, branched, or contain a cyclic structure. From the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, the HFC preferably contains at least one selected from the group consisting of linear saturated compounds and linear unsaturated compounds, and more preferably contains a linear saturated compound.
HFCの具体例としては、1,1,1,2,2,3,3,4,4-ノナフルオロブタン、3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロ-1-ヘキセン、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-ドデカフルオロヘキサン、1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロペンタン、1,1,2,2,3,3,4-ヘプタフルオロシクロペンタン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサン、3,3,4,4,4-ペンタフルオロ‐1-ブテン、1,1,1,2,2,3-ヘキサフルオロプロパン、1,1,1,2,3,3-ヘキサフルオロプロパン、1,1,2,2,3-ペンタフルオロプロパン、1,1,2,3,3-ペンタフルオロプロパン、1,1,1,2,3-ペンタフルオロプロパン、1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン、1,1,1-トリフルオロプロパン、2,2-ジフルオロプロパン等が挙げられる。
なお、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサンの市販品の一例としては、AGC株式会社製のAC-2000が挙げられる。また、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタンの市販品の一例としては、AGC株式会社製のAC-6000が挙げられる。
Specific examples of HFCs include 1,1,1,2,2,3,3,4,4-nonafluorobutane, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluoro-1-hexene, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-dodecafluorohexane, 1,1,1,3,3-pentafluorobutane, 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorooctane, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-decafluoropentane, 1,1,2,2,3,3,4-heptafluorocyclopentane, 1,1, Examples of the fluoroalkyl groups include 1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorohexane, 3,3,4,4,4-pentafluoro-1-butene, 1,1,1,2,2,3-hexafluoropropane, 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropane, 1,1,2,2,3-pentafluoropropane, 1,1,2,3,3-pentafluoropropane, 1,1,1,2,3-pentafluoropropane, 1,1,1,3,3-pentafluoropropane, 1,1,1-trifluoropropane, and 2,2-difluoropropane.
An example of a commercially available product of 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorohexane is AC-2000 manufactured by AGC Inc. An example of a commercially available product of 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorooctane is AC-6000 manufactured by AGC Inc.
HFCは、その中でも、R22とHFPを高効率で分離する観点から、1,1,1,2,2,3,3,4,4-ノナフルオロブタン、3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロ-1-ヘキセン、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-ドデカフルオロヘキサン、1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロペンタン、1,1,2,2,3,3,4-ヘプタフルオロシクロペンタン、及び1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサンからなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましく、1,1,1,2,2,3,3,4,4-ノナフルオロブタン、3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロ-1-ヘキセン、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-ドデカフルオロヘキサン、1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン、及び1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサンからなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことがより好ましく、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサン、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-ドデカフルオロヘキサン、及び3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロ-1-ヘキセンからなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことがさらに好ましい。
抽出溶剤は、HFCを1種のみ含んでもよく、2種以上含んでもよい。
Among the HFCs, from the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, 1,1,1,2,2,3,3,4,4-nonafluorobutane, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluoro-1-hexene, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-dodecafluorohexane, 1,1,1,3,3-pentafluorobutane, 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5, It is preferable that the fluorocarbon ether contains at least one selected from the group consisting of 6,6-tridecafluorooctane, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-decafluoropentane, 1,1,2,2,3,3,4-heptafluorocyclopentane, and 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorohexane, and 1,1,1,2,2,3,3,4,4-nonafluorobuffer is preferably used. ethane, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluoro-1-hexene, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-dodecafluorohexane, 1,1,1,3,3-pentafluorobutane, 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorooctane, and 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorohexane. and more preferably at least one selected from the group consisting of 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorohexane, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-dodecafluorohexane, and 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluoro-1-hexene.
The extraction solvent may contain only one HFC or may contain two or more HFCs.
HFCは、R22とHFPを高効率で分離する観点から、0~120℃の沸点を有することが好ましく、25~120℃の沸点を有することがより好ましく、50~120℃の沸点を有することがさらに好ましい。HFCの沸点が前記下限値以上であることにより、R22の沸点との差及びHFPの沸点との差が大きくなり、R22とHFPを高効率で分離しやすくなるとともに、後述する第2の蒸留工程等においてHFPとHFCの分離もしやすくなる。また、HFCの沸点が前記上限値以下であることにより、抽出蒸留工程及び第2の蒸留工程において低い温度での蒸留が可能となる。 From the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, HFC preferably has a boiling point of 0 to 120°C, more preferably 25 to 120°C, and even more preferably 50 to 120°C. By having the boiling point of HFC equal to or higher than the lower limit, the difference between the boiling point of HFC and that of R22 and that of HFP becomes large, making it easier to separate R22 and HFP with high efficiency and also easier to separate HFP and HFC in the second distillation step described below. In addition, by having the boiling point of HFC equal to or lower than the upper limit, distillation at a low temperature is possible in the extractive distillation step and the second distillation step.
HFCは、R22とHFPを高効率で分離する観点から、R22及びHFPの合計モル量に対し3倍量のHFCを添加したときに、R22のHFPに対する比揮発度Rvを1.1より大きくする化合物であることが好ましい。
つまり、R22及びHFPの合計モル量に対し3倍量のHFCを添加したときにおける比揮発度Rvの値は、1.1より大きいことが好ましい。R22及びHFPの合計モル量に対し3倍量のHFCを添加したときにおける比揮発度Rvの値は、R22とHFPを高効率で分離する観点から、1.3以上が好ましく、1.5以上がより好ましく、1.6以上がさらに好ましく、大きいほど好ましい。
また、HFCは、R22とHFPを高効率で分離する観点から、R22及びHFPの合計モル量に対し1~7倍量のHFCを添加したときにおいても、R22のHFPに対する比揮発度Rvを1.1より大きくする化合物であることが特に好ましい。
From the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, the HFC is preferably a compound that makes the relative volatility Rv of R22 to HFP greater than 1.1 when three times the total molar amount of R22 and HFP is added.
That is, the value of relative volatility Rv when three times the amount of HFC is added relative to the total molar amount of R22 and HFP is preferably greater than 1.1. From the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, the value of relative volatility Rv when three times the amount of HFC is added relative to the total molar amount of R22 and HFP is preferably 1.3 or more, more preferably 1.5 or more, and even more preferably 1.6 or more, and the larger the value, the more preferable.
Moreover, from the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, it is particularly preferable that the HFC is a compound that makes the relative volatility Rv of R22 to HFP greater than 1.1 even when 1 to 7 times the total molar amount of R22 and HFP is added.
例えば、モル比(HFP/R22)が10/90付近のR22及びHFPからなる混合物は、共沸組成物を形成するため、比揮発度Rvが1に近く、通常の蒸留による分離は困難である。一方、上記R22とHFPとの混合物にHFCを添加することで、比揮発度Rvが1から離れた値となり、分離が容易となる。その理由は、HFCの沸点がR22及びHFPの沸点より高く、かつ、HFCとHFPとの親和性が高いことでHFPを揮発しにくくするとともに、HFCとR22との親和性が低いことでR22の揮発を妨げにくいためと推測される。
そのため、混合工程においては、R22とHFPを高効率で分離する観点から、抽出用混合物における比揮発度Rvが1.1より大きくなるようにHFCの種類の選択及びHFCの添加量の調整を行うことが好ましい。混合工程においては、比揮発度Rvが1.3以上となるようにHFCの種類の選択及びHFCの添加量の調整を行うことがより好ましく、比揮発度Rvが1.5以上となるようにHFCの種類の選択及びHFCの添加量の調整を行うことがさらに好ましく、比揮発度Rvが1.6以上となるようにHFCの種類の選択及びHFCの添加量の調整を行うことが特に好ましい。
For example, a mixture of R22 and HFP with a molar ratio (HFP/R22) of about 10/90 forms an azeotropic composition, so that the relative volatility Rv is close to 1, making separation by normal distillation difficult. On the other hand, by adding HFC to the mixture of R22 and HFP, the relative volatility Rv becomes a value farther away from 1, making separation easier. This is presumably because the boiling point of HFC is higher than the boiling points of R22 and HFP, and the high affinity between HFC and HFP makes it difficult for HFP to volatilize, while the low affinity between HFC and R22 makes it difficult to hinder the volatilization of R22.
Therefore, in the mixing step, from the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, it is preferable to select the type of HFC and adjust the amount of HFC added so that the relative volatility Rv in the mixture for extraction is greater than 1.1. In the mixing step, it is more preferable to select the type of HFC and adjust the amount of HFC added so that the relative volatility Rv is 1.3 or more, it is even more preferable to select the type of HFC and adjust the amount of HFC added so that the relative volatility Rv is 1.5 or more, and it is particularly preferable to select the type of HFC and adjust the amount of HFC added so that the relative volatility Rv is 1.6 or more.
R22のHFPに対する比揮発度Rvは、下記式(3)で表される。
式(3):Rv=(気相部におけるR22のモル分率/液相部におけるR22のモル分率)/(気相部におけるHFPのモル分率/液相部におけるHFPのモル分率)
また、R22のHFPに対する比揮発度Rvは、以下のようにして測定される。
具体的には、1Lの圧力計付きオートクレーブに、モル比(HFP/R22)が10/90であるHFP及びR22の混合物と、必要に応じて抽出溶剤と、を注入し、ゲージ圧が0.19MPaGとなるように温度を調整し、1日保持して、オートクレーブ内の組成を安定化させる。なお、R22及びHFPの合計モル量に対し3倍量のHFCを添加したときにおける比揮発度Rvの値を測定する場合は、上記必要に応じて注入する抽出溶剤として、R22及びHFPの合計モル量に対し3倍量のHFCを添加する。
次いで、気相および液相からそれぞれ測定試料を採取して、完全にガス化させた後にガスクロマトグラフィーで分析を行い、R22のHFPに対する比揮発度Rvを算出する。
つまり、上記3倍量のHFCを添加したときにおける比揮発度Rvは、少なくとも、モル比(HFP/R22)が10/90であり、かつ、HFCをHFP及びR22の混合物に対して3倍量加えた際の、ゲージ圧が0.19MPaGであるときの値を意味する。
The relative volatility Rv of R22 to HFP is expressed by the following formula (3).
Equation (3): Rv = (molar fraction of R22 in the gas phase / mole fraction of R22 in the liquid phase) / (molar fraction of HFP in the gas phase / mole fraction of HFP in the liquid phase)
The relative volatility Rv of R22 to HFP is measured as follows.
Specifically, a mixture of HFP and R22 with a molar ratio (HFP/R22) of 10/90 and an extraction solvent as required are injected into a 1 L autoclave equipped with a pressure gauge, the temperature is adjusted so that the gauge pressure is 0.19 MPaG, and the mixture is held for one day to stabilize the composition inside the autoclave. When measuring the value of relative volatility Rv when three times the amount of HFC is added relative to the total molar amount of R22 and HFP, three times the amount of HFC is added relative to the total molar amount of R22 and HFP as the extraction solvent injected as required.
Next, measurement samples are taken from each of the gas phase and liquid phase, and after complete gasification, they are analyzed by gas chromatography to calculate the relative volatility Rv of R22 to HFP.
In other words, the relative volatility Rv when three times the amount of HFC is added means at least the value when the molar ratio (HFP/R22) is 10/90 and three times the amount of HFC is added to the mixture of HFP and R22, and the gauge pressure is 0.19 MPaG.
HFCは、R22とHFPを高効率で分離する観点から、ハンセン溶解度パラメータの値から求められるHFPとHFCとの相互作用距離RaHFPが、R22とHFCとの相互作用距離RaR22よりも小さい化合物であることが好ましい。相互作用距離RaHFPの相互作用距離RaR22に対する比(RaHFP/RaR22)は、R22とHFPを高効率で分離する観点から、0.7以下が好ましく、0.5以下がより好ましく、0.3以下がさらに好ましい。 From the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, the HFC is preferably a compound in which the interaction distance Ra HFP between HFP and HFC calculated from the value of the Hansen solubility parameter is smaller than the interaction distance Ra R22 between R22 and HFC. From the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, the ratio of the interaction distance Ra HFP to the interaction distance Ra R22 (Ra HFP /Ra R22 ) is preferably 0.7 or less, more preferably 0.5 or less, and even more preferably 0.3 or less.
ここで、相互作用距離RaHFP及び相互作用距離RaR22は、それぞれ下記式(4)及び(5)で表される。
式(4):RaHFP=[4×(δDHFP-δDHFC)2+(δPHFP-δPHFC)2+(δHHFP-δHHFC)2]0.5
式(5):RaR22=[4×(δDR22-δDHFC)2+(δPR22-δPHFC)2+(δHR22-δHHFC)2]0.5
式(4)及び(5)中、δDHFP、δPHFP、及びδHHFPはそれぞれHFPのハンセン溶解度パラメータにおける分散項、極性項、及び水素結合項を表し、δDHFC、δPHFC、及びδHHFCはそれぞれHFCのハンセン溶解度パラメータにおける分散項、極性項、及び水素結合項を表し、δDR22、δPR22、及びδHR22はそれぞれR22のハンセン溶解度パラメータにおける分散項、極性項、及び水素結合項を表し、単位はいずれも(MPa)1/2である。
なお、上記各化合物のハンセン溶解度パラメータにおける分散項、極性項、及び水素結合項は、文献値又は化合物の化学構造からコンピュータソフトウエア(Hansen Solubility Parameters in Practice(HSPiP)バージョン4)によって推算した値である。2種以上の化合物を含む混合物のハンセン溶解度パラメータは、各化合物のハンセン溶解度パラメータに、混合物全体に対する各化合物の体積比を乗じた値のベクトル和として算出される。
Here, the interaction distances Ra HFP and Ra R22 are expressed by the following formulas (4) and (5), respectively.
Equation (4): Ra HFP = [4 × (δD HFP - δD HFC ) 2 + (δP HFP - δP HFC ) 2 + (δH HFP - δH HFC ) 2 ] 0.5
Formula (5): Ra R22 = [4 × (δD R22 - δD HFC ) 2 + (δP R22 - δP HFC ) 2 + (δH R22 - δH HFC ) 2 ] 0.5
In formulas (4) and (5), δD HFP , δP HFP , and δH HFP represent the dispersion term, polar term, and hydrogen bond term in the Hansen solubility parameter of HFP, respectively, δD HFC , δP HFC , and δH HFC represent the dispersion term, polar term, and hydrogen bond term in the Hansen solubility parameter of HFC, respectively, and δD R22 , δP R22 , and δH R22 represent the dispersion term, polar term, and hydrogen bond term in the Hansen solubility parameter of R22, respectively, all in units of (MPa) 1/2 .
The dispersion term, polarity term, and hydrogen bond term in the Hansen solubility parameters of each compound are values estimated from literature values or the chemical structure of the compound using computer software (Hansen Solubility Parameters in Practice (HSPiP) version 4). The Hansen solubility parameter of a mixture containing two or more compounds is calculated as the vector sum of the Hansen solubility parameters of each compound multiplied by the volume ratio of each compound to the entire mixture.
混合工程におけるHFCの添加量のモル比は、R22とHFPを高効率で分離する観点から、R22及びHFPの合計モル量に対し、1/1~30/1が好ましく、1/1~15/1がより好ましく、3/1~10/1がさらに好ましい。以下、混合工程におけるR22及びHFPの合計モル量に対するHFCの添加量のモル比を「モル比(HFC/(R22+HFP))」ともいう。
例えば後述するように、抽出蒸留塔にR22とHFPとを含む第1の混合物を供給し、さらに抽出蒸留塔にHFCを含む抽出溶剤を供給する場合、「モル比(HFC/(R22+HFP))」は、抽出蒸留塔に供給するR22及びHFPの合計供給量に対する抽出蒸留塔に供給するHFCの供給量のモル比を表す。
From the viewpoint of separating R22 and HFP with high efficiency, the molar ratio of the amount of HFC added in the mixing step is preferably 1/1 to 30/1, more preferably 1/1 to 15/1, and even more preferably 3/1 to 10/1, relative to the total molar amount of R22 and HFP. Hereinafter, the molar ratio of the amount of HFC added relative to the total molar amount of R22 and HFP in the mixing step is also referred to as "molar ratio (HFC/(R22+HFP))".
For example, as described below, when a first mixture containing R22 and HFP is supplied to the extractive distillation column, and an extraction solvent containing an HFC is further supplied to the extractive distillation column, the "molar ratio (HFC/(R22+HFP))" represents the molar ratio of the amount of HFC supplied to the extractive distillation column to the total amount of R22 and HFP supplied to the extractive distillation column.
混合工程における第1の混合物に対する抽出溶剤の添加は、抽出蒸留工程の前であれば特にタイミングを問わない。なお、蒸留作業の効率の観点から、抽出蒸留塔に第1の混合物を供給した後、さらに抽出蒸留塔に抽出溶剤を供給して塔内で抽出用混合物を調製する混合工程と同時に、抽出蒸留工程を行うことが好ましい。
なお、混合工程においては、例えば第1の混合物に対して抽出溶剤を添加することで、第1の混合物と抽出溶剤との混合物が得られるが、第1の混合物と抽出溶剤とを混合する操作を別途行ってもよい。
The timing of adding the extractive solvent to the first mixture in the mixing step is not particularly important as long as it is before the extractive distillation step. From the viewpoint of efficiency of the distillation operation, it is preferable to carry out the extractive distillation step simultaneously with the mixing step in which the first mixture is supplied to the extractive distillation column and the extractive solvent is further supplied to the extractive distillation column to prepare the mixture for extraction in the column.
In the mixing step, for example, an extraction solvent is added to the first mixture to obtain a mixture of the first mixture and the extraction solvent, but an operation of mixing the first mixture with the extraction solvent may be performed separately.
<抽出蒸留工程>
抽出蒸留工程では、混合工程によって得られた抽出用混合物を蒸留して、R22を主成分とする第1の留出物と、抽出溶剤を主成分としHFPを含む第1の缶出物と、をそれぞれ得る。
<Extractive distillation process>
In the extractive distillation step, the mixture for extraction obtained in the mixing step is distilled to obtain a first distillate mainly composed of R22 and a first bottoms product mainly composed of the extraction solvent and containing HFP.
抽出蒸留工程は、一般に使用される蒸留装置、例えば棚段塔等の蒸留塔、充填塔などを使用して実施できる。抽出蒸留工程の種々の条件、例えば、操作温度、操作圧力、還流比、蒸留塔の総段数、仕込み段の位置、抽出溶剤供給段の位置等は、特に限定されるものではなく、目的とする分離を達成するために適宜選択できる。抽出蒸留工程に棚段塔である蒸留塔を用いる場合、蒸留塔の段数としては、例えば1~100が挙げられ、純度の高いHFPを得る観点から、30以上が好ましく、50以上がより好ましい。R22及びHFPはいずれも低い沸点を有するため、加圧下で抽出蒸留するのが好ましく、例えば0~5MPaG(ゲージ圧)の圧力とすることが好ましい。 The extractive distillation process can be carried out using a commonly used distillation apparatus, for example, a distillation tower such as a plate tower, a packed tower, etc. Various conditions of the extractive distillation process, for example, the operating temperature, operating pressure, reflux ratio, total number of stages of the distillation tower, position of the charging stage, position of the extraction solvent supply stage, etc., are not particularly limited and can be appropriately selected to achieve the desired separation. When a distillation tower that is a plate tower is used in the extractive distillation process, the number of stages of the distillation tower can be, for example, 1 to 100, and from the viewpoint of obtaining HFP with high purity, 30 or more is preferable, and 50 or more is more preferable. Since both R22 and HFP have low boiling points, it is preferable to carry out the extractive distillation under pressure, for example, at a pressure of 0 to 5 MPaG (gauge pressure).
さらに、蒸留塔の塔頂部及び塔底部の温度は、操作圧力並びに留出物及び缶出物の組成に応じて決まる。塔頂部及び塔底部に設けられる凝縮器及び再加熱器の温度を考慮して、経済的に蒸留操作を行うためには、塔頂部の温度は-60~100℃、塔底部の温度は20~300℃とするのが好ましい。抽出蒸留は、バッチ式でも連続式でもよく、場合により留出物及び缶出物を間欠的に抜き出したり、間欠的に仕込みを行ったりする半連続式でも実施できるが、抽出溶剤については、蒸留装置に連続的に供給することが好ましい Furthermore, the temperatures at the top and bottom of the distillation column are determined according to the operating pressure and the composition of the distillate and bottom products. In order to perform the distillation operation economically, taking into account the temperatures of the condensers and reheaters installed at the top and bottom of the column, it is preferable to set the temperature at the top of the column to -60 to 100°C and the temperature at the bottom of the column to 20 to 300°C. Extractive distillation can be performed in a batch or continuous manner, and in some cases in a semi-continuous manner in which the distillate and bottom products are intermittently withdrawn or intermittently charged, but it is preferable to continuously supply the extraction solvent to the distillation apparatus.
抽出溶剤はHFPと親和性を有する。したがって、R22とHFPと抽出溶剤とを含む抽出用混合物を抽出蒸留することにより、R22を主成分とする第1の留出物が、抽出蒸留塔の塔頂側から得られる。この第1の留出物は、R22を主成分として含むものであれば組成は限定されないが、第1の留出物におけるR22のモル分率は、90モル%以上が好ましく、99モル%以上がより好ましい。また、第1の留出物におけるHFPのモル分率は、第1の混合物におけるHFPのモル分率の1/10以下が好ましく、1/100以下がより好ましい。第1の留出物におけるHFPのモル分率は、10モル%以下が好ましく、1モル%以下がより好ましい。
R22を高濃度で含む第1の留出物は、HFPを製造するための原料として再使用されてもよい。
The extraction solvent has affinity for HFP. Therefore, by extractively distilling the mixture for extraction containing R22, HFP and the extraction solvent, a first distillate containing R22 as the main component is obtained from the top side of the extractive distillation tower. The composition of this first distillate is not limited as long as it contains R22 as the main component, but the molar fraction of R22 in the first distillate is preferably 90 mol% or more, more preferably 99 mol% or more. In addition, the molar fraction of HFP in the first distillate is preferably 1/10 or less of the molar fraction of HFP in the first mixture, more preferably 1/100 or less. The molar fraction of HFP in the first distillate is preferably 10 mol% or less, more preferably 1 mol% or less.
The first distillate containing high concentrations of R22 may be reused as a feedstock for producing HFP.
抽出蒸留塔の塔底側から、抽出溶剤を主成分とし、かつ、この抽出溶剤に対して親和性を有するHFPを含む第1の缶出物が得られる。第1の缶出物に含まれるR22及びHFPの合計に対するHFPのモル分率は、90モル%以上が好ましく、99モル%以上がより好ましい。また、第1の缶出物に含まれるR22及びHFPの合計に対するR22のモル分率は、第1の混合物におけるR22のモル分率の1/10以下が好ましく、1/100以下がより好ましい。第1の缶出物に含まれるR22及びHFPの合計に対するR22のモル分率は、10モル%以下が好ましく、1モル%以下がより好ましい。
なお、第1の混合物がCTFEを含む場合、第1の缶出物はCTFEを含む。
第1の缶出物は、後述する第2の蒸留工程をさらに経ることが好ましい。
A first bottom product containing HFP, which is mainly composed of the extractive solvent and has affinity for the extractive solvent, is obtained from the bottom side of the extractive distillation column. The molar fraction of HFP relative to the total of R22 and HFP contained in the first bottom product is preferably 90 mol% or more, more preferably 99 mol% or more. The molar fraction of R22 relative to the total of R22 and HFP contained in the first bottom product is preferably 1/10 or less, more preferably 1/100 or less, of the molar fraction of R22 in the first mixture. The molar fraction of R22 relative to the total of R22 and HFP contained in the first bottom product is preferably 10 mol% or less, more preferably 1 mol% or less.
In addition, when the first mixture contains CTFE, the first bottoms product contains CTFE.
The first bottom product preferably further undergoes a second distillation step described below.
<第2の蒸留工程>
第2の蒸留工程では、第1の缶出物を蒸留して、HFPを主成分とする第2の留出物を得る。このとき、抽出溶剤を主成分とする第2の缶出物が得られる。第1の缶出物に含まれる抽出溶剤とその親和性成分であるHFPとは沸点差が大きいため、第2の蒸留工程においては、通常の蒸留分離操作により容易に実施できる。第2の蒸留工程は、前述の抽出蒸留工程と同様の蒸留装置を使用して実施できる。第2の蒸留工程の種々の条件、例えば、操作温度、操作圧力、還流比、蒸留塔の総段数、仕込み段の位置等は、特に限定されるものではなく、目的とする分離を達成するために適宜選択できる。
<Second distillation step>
In the second distillation step, the first bottom product is distilled to obtain a second distillate mainly composed of HFP. At this time, a second bottom product mainly composed of the extraction solvent is obtained. Since the boiling point difference between the extraction solvent contained in the first bottom product and HFP, which is an affinity component thereof, is large, the second distillation step can be easily carried out by a normal distillation separation operation. The second distillation step can be carried out using a distillation apparatus similar to that of the above-mentioned extractive distillation step. Various conditions of the second distillation step, such as the operating temperature, operating pressure, reflux ratio, total number of stages of the distillation column, position of the charging stage, etc., are not particularly limited and can be appropriately selected to achieve the desired separation.
第2の蒸留工程により、抽出溶剤とHFPとが分離され、HFPを含み、かつR22及びHFPの合計に対するHFPのモル分率が、第1の混合物におけるR22及びHFPの合計に対するHFPのモル分率より増大された、すなわちHFPが第1の混合物に比べて濃縮された第2の留出物が、蒸留塔の塔頂側より得られる。第2の留出物におけるHFPのモル分率は、90モル%以上が好ましく、95モル%以上がより好ましく、98モル%以上がさらに好ましい。
なお、第1の混合物がCTFEを含む場合、第2の留出物もCTFEを含む。第2の留出物がCTFEを含む場合、第2の留出物は、後述する吸着工程をさらに経ることが好ましい。
The second distillation step separates the extracting solvent and HFP, and a second distillate containing HFP and having a molar fraction of HFP relative to the total of R22 and HFP increased from the molar fraction of HFP relative to the total of R22 and HFP in the first mixture, i.e., HFP is concentrated compared to the first mixture, is obtained from the top side of the distillation column. The molar fraction of HFP in the second distillate is preferably 90 mol% or more, more preferably 95 mol% or more, and even more preferably 98 mol% or more.
In addition, when the first mixture contains CTFE, the second distillate also contains CTFE. When the second distillate contains CTFE, it is preferable that the second distillate further undergoes an adsorption step described later.
第2の蒸留工程では、蒸留塔の塔底側から抽出溶剤を極めて高濃度で含有する第2の缶出物が得られる。得られる第2の缶出物は、そのまま抽出蒸留工程に供給し、抽出溶剤として再使用できる。また、第2の缶出物をさらに精製して抽出溶剤を回収し、抽出蒸留工程で再使用することもできる。 In the second distillation step, a second bottom product containing an extremely high concentration of the extraction solvent is obtained from the bottom side of the distillation tower. The obtained second bottom product can be directly supplied to the extractive distillation step and reused as the extraction solvent. Alternatively, the second bottom product can be further refined to recover the extraction solvent and reused in the extractive distillation step.
<吸着工程>
前記の通り、第2の留出物がCTFEを含む場合、本実施形態の分離方法は、第2の留出物と吸着剤とを接触させ、HFPを主成分とする精製物を得る吸着工程をさらに有してもよい。
<Adsorption process>
As described above, when the second distillate contains CTFE, the separation method of this embodiment may further include an adsorption step of contacting the second distillate with an adsorbent to obtain a purified product mainly composed of HFP.
吸着剤としては、合成ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、金属有機構造体、多孔性配位高分子、共有結合性有機構造体等が挙げられる。吸着剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
HFPとCTFEとの効率的な分離を行う観点から、吸着剤として合成ゼオライトを用いることが好ましい。つまり、吸着剤は、合成ゼオライトを含むことが好ましい。
合成ゼオライトとしては、A型ゼオライト、X型ゼオライト、ベータ型ゼオライト、フェリエライト型ゼオライト、モデルナイト型ゼオライト、L型ゼオライト、Y型ゼオライト等が挙げられ、なかでも、HFPとCTFEとの効率的な分離を行う観点から、A型ゼオライトが好ましく、5A型ゼオライトがより好ましい。また、合成ゼオライトとしては、耐酸性を付与した改良型の合成ゼオライトも好ましく挙げられる。
合成ゼオライトの分子骨格内に配位するイオン種としては、カリウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等が挙げられる。合成ゼオライトは、CTFEの吸着に適した細孔径を得る観点から、カルシウムイオンを含むことが好ましい。
合成ゼオライトの細孔径としては、0.42±0.03nmが好ましく挙げられる。
Examples of the adsorbent include synthetic zeolite, activated carbon, activated alumina, metal organic frameworks, porous coordination polymers, covalent organic frameworks, etc. The adsorbent may be used alone or in combination of two or more kinds.
From the viewpoint of efficient separation of HFP and CTFE, it is preferable to use synthetic zeolite as the adsorbent, that is, the adsorbent preferably contains synthetic zeolite.
Examples of synthetic zeolite include A-type zeolite, X-type zeolite, beta-type zeolite, ferrierite-type zeolite, modelnite-type zeolite, L-type zeolite, and Y-type zeolite, and among them, from the viewpoint of efficiently separating HFP and CTFE, A-type zeolite is preferred, and 5A-type zeolite is more preferred.Furthermore, examples of synthetic zeolite include improved synthetic zeolite with acid resistance.
Examples of ion species coordinated in the molecular framework of synthetic zeolite include potassium ions, sodium ions, calcium ions, etc. From the viewpoint of obtaining a pore size suitable for adsorption of CTFE, the synthetic zeolite preferably contains calcium ions.
The pore size of the synthetic zeolite is preferably 0.42±0.03 nm.
吸着工程では、例えば、内部に吸着剤を充填した充填塔に第2の留出物を流通させることで、吸着剤にCTFEを吸着させ、CTFEの少ない高純度のHFP、すなわちHFPを主成分とする精製物を得る。精製物におけるHFPのモル分率は、99.00モル%以上が好ましく、99.50モル%以上がより好ましく、99.90モル%以上がさらに好ましい。精製物におけるCTFEのモル分率は、1.00モル%以下が好ましく、0.50モル%以下がより好ましく、0.10モル%以下がさらに好ましい。
第2の留出物がHFP及びCTFE以外の他の化合物を含む場合、本実施形態の分離方法は、必要に応じて、前記他の化合物を除去する除去工程をさらに有してもよい。
In the adsorption step, for example, the second distillate is passed through a packed tower filled with an adsorbent, so that CTFE is adsorbed on the adsorbent, and high-purity HFP with less CTFE, that is, the refined product mainly composed of HFP is obtained.The mole fraction of HFP in the refined product is preferably 99.00 mol% or more, more preferably 99.50 mol% or more, and even more preferably 99.90 mol% or more.The mole fraction of CTFE in the refined product is preferably 1.00 mol% or less, more preferably 0.50 mol% or less, and even more preferably 0.10 mol% or less.
When the second distillate contains compounds other than HFP and CTFE, the separation method of the present embodiment may further include a removal step of removing the other compounds, if necessary.
本実施形態では、以上のようにして、第1の混合物中に含まれていたR22とHFPが効率よく分離される。それにより、R22が、抽出蒸留工程における第1の留出物の主成分として高濃度で得られ、第2の蒸留工程において第2の留出物として、第1の混合物より濃縮されたHFPが得られる。そして、必要に応じて吸着工程等を経ることにより、さらに高純度のHFPが得られる。 In this embodiment, the R22 and HFP contained in the first mixture are efficiently separated in the manner described above. As a result, R22 is obtained in high concentration as the main component of the first distillate in the extractive distillation process, and HFP, which is more concentrated than the first mixture, is obtained as the second distillate in the second distillation process. Then, by passing through an adsorption process or the like as necessary, HFP of even higher purity can be obtained.
次に、本実施形態の分離方法における物質の流れを、図1を参照して説明する。
図1に示すように、R22とHFPとを所定の割合、例えばモル比(HFP/R22)が10/90で含む第1の混合物1は、例えば加圧で操作される抽出蒸留塔2に供給される。抽出蒸留塔2としては、段数が1~100段のものが使用され、第1の混合物1は、抽出蒸留塔2に供給される。そして、第1の混合物1に含まれるR22及びHFPの合計モル分率に対して1~30倍のモル分率のHFCを含む抽出溶剤3を、抽出蒸留塔2の第1の混合物1の供給段より上側の段に供給する。こうして蒸留を行い、抽出溶剤3に対して親和性を有しない成分であるR22を主成分とする第1の留出物4を、抽出蒸留塔2の塔頂側から抜き出す。得られる第1の留出物4においては、R22とHFPの合計に対するR22のモル分率が、第1の混合物1における同様なモル分率に比べて増大されている。こうして第1の留出物4として、第1の混合物1に比べてR22のモル分率が増大され、すなわちR22のモル濃度が濃縮された混合物が得られる。
Next, the flow of materials in the separation method of this embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, a first mixture 1 containing R22 and HFP in a predetermined ratio, for example, a molar ratio (HFP/R22) of 10/90, is supplied to an extractive distillation column 2 operated under pressure, for example. The extractive distillation column 2 has 1 to 100 stages, and the first mixture 1 is supplied to the extractive distillation column 2. An extractive solvent 3 containing HFC at a molar fraction 1 to 30 times the total molar fraction of R22 and HFP contained in the first mixture 1 is supplied to a stage above the stage to which the first mixture 1 is supplied to the extractive distillation column 2. Distillation is thus performed, and a first distillate 4 containing R22, which is a component that does not have affinity for the extractive solvent 3, as a main component is extracted from the top side of the extractive distillation column 2. In the obtained first distillate 4, the molar fraction of R22 relative to the total of R22 and HFP is increased compared to a similar molar fraction in the first mixture 1. In this way, the first distillate 4 is obtained which has an increased molar fraction of R22 compared to the first mixture 1, i.e., a mixture having a concentrated molar concentration of R22.
また、抽出蒸留塔2の塔底側から、第1の缶出物5として、抽出溶剤を主成分としHFPを含む混合物を抜き出す。次いで、この第1の缶出物5を、例えば加圧で操作される別の蒸留塔である溶剤回収塔6に供給し、実質的に抽出溶剤を含まない第2の留出物7を塔頂側から得る。得られる第2の留出物7においては、R22とHFPの合計に対するHFPのモル分率が、第1の混合物1における同様なモル分率に比べて増大されている。こうして第2の留出物7として、第1の混合物1に比べてHFPのモル分率が増大され、すなわちHFPのモル濃度が濃縮された混合物が得られる。
なお、本明細書において、「実質的にAを含まない」なる語は、Aの含有量が0.1モル%以下であることを意味する。
Also, a mixture containing HFP and mainly containing the extractive solvent is withdrawn as a first bottom product 5 from the bottom side of the extractive distillation column 2. The first bottom product 5 is then fed to a solvent recovery column 6, which is another distillation column operated under pressure, for example, and a second distillate 7 substantially free of the extractive solvent is obtained from the top side of the column. In the obtained second distillate 7, the molar fraction of HFP relative to the total of R22 and HFP is increased compared to the similar molar fraction in the first mixture 1. Thus, a mixture having an increased molar fraction of HFP compared to the first mixture 1, i.e., a mixture having a concentrated molar concentration of HFP, is obtained as the second distillate 7.
In this specification, the term "substantially free of A" means that the content of A is 0.1 mol % or less.
溶剤回収塔6の塔底側からは、抽出溶剤3を主成分とする第2の缶出物8が得られる。こうして抽出溶剤3は回収され、回収された抽出溶剤3は再使用される。再使用される抽出溶剤3は、必要に応じて熱交換器9により加熱または冷却された後に、抽出蒸留塔2に供給される。
なお、図1において、符号10は凝縮器を示し、符号11は加熱器を示す。
A second bottom product 8 containing the extraction solvent 3 as a main component is obtained from the bottom side of the solvent recovery column 6. The extraction solvent 3 is thus recovered, and the recovered extraction solvent 3 is reused. The reused extraction solvent 3 is heated or cooled by a heat exchanger 9 as necessary, and then supplied to the extractive distillation column 2.
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a condenser, and reference numeral 11 denotes a heater.
抽出蒸留塔2において抽出溶剤3を供給する位置(段)は、第1の混合物1を供給する段より上方に位置する段であるのが好ましく、還流を供給する段と同じ段に抽出溶剤3を供給してもよい。場合により、第1の混合物1と同じ段に抽出溶剤3を供給してもよい。さらに、第1の混合物1は、抽出蒸留塔2に供給する前に、予め抽出溶剤3と混合してから供給してもよい。
以上の装置及び操作により、R22及びHFPを含む第1の混合物1から、R22とHFPとを分離し、実質的にR22を含まないHFPを得ることができる。
In the extractive distillation column 2, the position (stage) at which the extraction solvent 3 is supplied is preferably a stage located above the stage at which the first mixture 1 is supplied, and the extraction solvent 3 may be supplied to the same stage at which the reflux is supplied. In some cases, the extraction solvent 3 may be supplied to the same stage as the first mixture 1. Furthermore, the first mixture 1 may be mixed with the extraction solvent 3 in advance before being supplied to the extractive distillation column 2 and then supplied.
By using the above-mentioned apparatus and operations, R22 and HFP can be separated from the first mixture 1 containing R22 and HFP, and HFP substantially free of R22 can be obtained.
次に、第1の混合物がCTFEを含む場合における物質の流れを、図2を参照して説明する。
図2に示すように、R22とHFPとCTFEとを含む第1の混合物21を抽出蒸留塔2の中央部より下側の段に供給し、HFCを含む抽出溶剤3を抽出蒸留塔2の第1の混合物21の供給段より上側の段に供給し、蒸留を行う。そして、R22を主成分とする第1の留出物4を抽出蒸留塔2の塔頂側から抜き出し、抽出蒸留塔2の塔底側から第1の缶出物25として、抽出溶剤を主成分としHFPとCTFEとを含む混合物を抜き出す。
次いで、第1の缶出物25を溶剤回収塔6に供給して蒸留し、溶剤回収塔6の塔頂側から実質的に抽出溶剤を含まずHFPとCTFEとを含む第2の留出物27を得て、溶剤回収塔6の塔底側から抽出溶剤3を主成分とする第2の缶出物8を得る。第2の缶出物8として回収された抽出溶剤3は、抽出蒸留塔2に供給されて再使用される。
Next, the flow of materials when the first mixture contains CTFE will be described with reference to FIG.
2, a first mixture 21 containing R22, HFP, and CTFE is supplied to a stage below the center of extractive distillation column 2, and an extraction solvent 3 containing HFC is supplied to a stage of extractive distillation column 2 above the supply stage of first mixture 21, and distillation is performed. Then, a first distillate 4 containing R22 as a main component is withdrawn from the top side of extractive distillation column 2, and a mixture containing HFP and CTFE and containing the extraction solvent as a main component is withdrawn as first bottoms 25 from the bottom side of extractive distillation column 2.
Next, the first bottoms 25 is supplied to the solvent recovery column 6 and distilled, and a second distillate 27 substantially free of the extractive solvent and containing HFP and CTFE is obtained from the top side of the solvent recovery column 6, and a second bottoms 8 mainly containing the extractive solvent 3 is obtained from the bottom side of the solvent recovery column 6. The extractive solvent 3 recovered as the second bottoms 8 is supplied to the extractive distillation column 2 for reuse.
次いで、得られた第2の留出物27を、例えば5A型ゼオライトを含む吸着剤を内部に充填した充填塔12の下部から圧力を調整しながら供給して充填塔12の内部を流通させる。充填塔12の内部に充填された吸着剤には第2の留出物27に含まれていたCTFEが吸着し、充填塔12の上部にある出口からHFPを主成分とする精製物13が得られる。精製物13においては、HFP及びCTFEの合計に対するHFPのモル分率が、第2の留出物27におけるHFP及びCTFEの合計に対するHFPのモル分率に比べて増大されている。
以上の装置及び操作により、R22、CTFE、及びHFPを含む第1の混合物21から、R22及びCTFEとHFPとを分離し、実質的にR22及びCTFEを含まないHFPを得ることができる。
Next, the obtained second distillate 27 is supplied from the lower part of the packed tower 12, the inside of which is filled with an adsorbent containing, for example, 5A type zeolite, while adjusting the pressure, and is caused to flow through the inside of the packed tower 12. The CTFE contained in the second distillate 27 is adsorbed by the adsorbent filled inside the packed tower 12, and a refined product 13 containing HFP as a main component is obtained from an outlet at the top of the packed tower 12. In the refined product 13, the molar fraction of HFP relative to the total of HFP and CTFE is increased compared to the molar fraction of HFP relative to the total of HFP and CTFE in the second distillate 27.
By using the above-mentioned apparatus and operations, R22, CTFE, and HFP can be separated from the first mixture 21 containing R22, CTFE, and HFP, and HFP substantially free of R22 and CTFE can be obtained.
[組成物]
本開示の一実施形態における組成物は、HFPとR22とを含み、HFPの含有率が組成物全体に対し99.5質量%以上である組成物である。組成物全体に対するHFPの含有率は、99.50質量%以上であり、99.70質量%以上が好ましく、99.90質量%以上がより好ましい。本実施形態の組成物は、例えば、R22とHFPとを含む第1の混合物を前述の分離方法により分離することで得られる。
[Composition]
The composition according to one embodiment of the present disclosure includes HFP and R22, and the content of HFP is 99.5% by mass or more relative to the entire composition. The content of HFP relative to the entire composition is 99.50% by mass or more, preferably 99.70% by mass or more, and more preferably 99.90% by mass or more. The composition according to this embodiment is obtained, for example, by separating a first mixture containing R22 and HFP by the above-mentioned separation method.
本実施形態の組成物は、HFP及びR22以外の他の化合物を含んでもよい。組成物に含まれる他の化合物としては、前述の第1の混合物に含まれてもよい他の化合物の具体例と同様のものが挙げられる。
本実施形態の組成物は、他の化合物としてCTFEを含んでもよい。HFPとR22とCTFEとを含み、HFPの含有率が組成物全体に対し99.5質量%以上である組成物は、例えば、R22とHFPとCTFEとを含む第1の混合物を前述の分離方法により分離することで得られる。
The composition of the present embodiment may contain other compounds in addition to HFP and R22. Examples of other compounds contained in the composition include the same as the specific examples of other compounds that may be contained in the first mixture described above.
The composition of the present embodiment may contain CTFE as another compound. The composition containing HFP, R22 and CTFE, and having an HFP content of 99.5 mass% or more relative to the entire composition, can be obtained, for example, by separating a first mixture containing R22, HFP and CTFE by the above-mentioned separation method.
以下、実施例によって本開示の実施形態を詳細に説明するが、本開示の実施形態はこれらに限定されない。 The following provides a detailed explanation of the embodiments of the present disclosure using examples, but the embodiments of the present disclosure are not limited to these.
[比揮発度Rvの測定]
前述の方法により、モル比(HFP/R22)が10/90であるR22とHFPとの混合物にHFCを添加したときにおける、R22のHFPに対する比揮発度Rvの値を測定した。R22及びHFPの合計量に対するHFCの添加量のモル比(HFC/(R22+HFP))とHFC添加後の比揮発度Rvとの関係を表2に示す。
また、HFCの沸点を併せて表2に示す。
また、ハンセン溶解度パラメータの値から求められるHFPとHFCとの相互作用距離RaHFP、R22とHFCとの相互作用距離RaR22、及び比(RaHFP/RaR22)を前述の方法により求めた値を、併せて表2に示す。
[Measurement of relative volatility Rv]
The relative volatility Rv of R22 to HFP was measured when HFC was added to a mixture of R22 and HFP with a molar ratio (HFP/R22) of 10/90 by the above-mentioned method. The relationship between the molar ratio (HFC/(R22+HFP)) of the amount of HFC added to the total amount of R22 and HFP and the relative volatility Rv after the addition of HFC is shown in Table 2.
The boiling points of HFCs are also shown in Table 2.
Table 2 also shows the interaction distance Ra HFP between HFP and HFC, the interaction distance Ra R22 between R22 and HFC, and the ratio (Ra HFP /Ra R22 ), which were determined from the Hansen solubility parameter values, by the method described above.
[蒸留シミュレーション]
上記R22のHFPに対する比揮発度Rvの測定により求められた上記表に記載の結果を使用し、既知の熱力学特性に基づく計算手法(Chemcad)(Chemstations社の化学工学プロセスシミュレータ)により、以下に示す抽出蒸留および溶剤回収蒸留のシミュレーションを行った。結果を表3に示す。表中「-」は、溶剤を用いていないこと、又は溶剤回収塔を用いた蒸留を行っていないことを意味する。
[Distillation simulation]
Using the results shown in the above table obtained by measuring the relative volatility Rv of R22 to HFP, a calculation method based on known thermodynamic properties (Chemcad) (a chemical engineering process simulator from Chemstations) was used to simulate the following extractive distillation and solvent recovery distillation. The results are shown in Table 3. In the table, "-" means that no solvent was used or that distillation using a solvent recovery tower was not performed.
(例A1)
段数60段の蒸留塔の塔頂部から50段目から、モル比(HFP/R22)が1/3であるR22とHFPとの混合物を毎時1キロモルで連続的に供給して蒸留を行い、塔頂側から第1の留出物を毎時0.61キロモルで連続的に抜き出し、塔底側から第1の缶出物を毎時0.39キロモルで連続的に抜き出した。この間の蒸留塔内の圧力は0.5MPaG(ゲージ圧)とし、塔頂温度は6.23℃、塔底温度は9.19℃とした。
第1の留出物全体に対する各成分の含有率は、R22が93モル%、HFPが7モル%となった。他方、第1の缶出物全体に対する各成分の含有率は、R22が46モル%、HFPが54モル%となった。
(Example A1)
A mixture of R22 and HFP having a molar ratio (HFP/R22) of 1/3 was continuously supplied at 1 kmol per hour from the 50th plate from the top of a 60-plate distillation column, and distillation was performed, and a first distillate was continuously withdrawn from the top side at 0.61 kmol per hour, and a first bottom product was continuously withdrawn from the bottom side at 0.39 kmol per hour. During this time, the pressure in the distillation column was 0.5 MPaG (gauge pressure), the top temperature was 6.23°C, and the bottom temperature was 9.19°C.
The content of each component in the first distillate as a whole was 93 mol % for R22 and 7 mol % for HFP, while the content of each component in the first bottoms as a whole was 46 mol % for R22 and 54 mol % for HFP.
(例A2)
段数60段の抽出蒸留塔の塔頂部から50段目から、モル比(HFP/R22)が1/3であるR22とHFPとの混合物を毎時1キロモルで連続的に供給するとともに、塔頂部から10段目から、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサンを毎時3キロモルの速度で連続的に供給した。以下、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロヘキサンを「HFC-52-13p」ともいう。
そして、抽出蒸留塔内の圧力を0.5MPaG(ゲージ圧)、塔頂温度を6.19℃、塔底温度を103.11℃として、連続的に抽出蒸留を行った。抽出蒸留塔の塔頂側から第1の留出物を毎時0.76キロモルの速度で留出し、塔底側から第1の缶出物を毎時3.24キロモルの速度で缶出した。
(Example A2)
A mixture of R22 and HFP having a molar ratio (HFP/R22) of 1/3 was continuously fed at 1 kmol per hour from the 50th plate from the top of a 60-plate extractive distillation column, and 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorohexane was continuously fed at a rate of 3 kmol per hour from the 10th plate from the top of the column. Hereinafter, 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorohexane is also referred to as "HFC-52-13p".
Then, extractive distillation was continuously performed with the pressure in the extractive distillation column set to 0.5 MPaG (gauge pressure), the column top temperature set to 6.19° C., and the column bottom temperature set to 103.11° C. A first distillate was distilled from the top side of the extractive distillation column at a rate of 0.76 kmol per hour, and a first bottom product was discharged from the bottom side of the column at a rate of 3.24 kmol per hour.
抜き出した第1の留出物においては、HFC-52-13pが非検出であり、第1の留出物全体に対するR22の含有率が98.7モル%であり、残りの成分はHFPとなった。他方、第1の缶出物全体に対する各成分の含有率は、R22が19モルppm、HFPが7.4モル%となり、残部は抽出溶剤であるHFC-52-13pが占めていた。 In the first distillate that was withdrawn, no HFC-52-13p was detected, the content of R22 in the entire first distillate was 98.7 mol%, and the remaining component was HFP. On the other hand, the content of each component in the entire first bottoms product was 19 mol ppm for R22, 7.4 mol% for HFP, and the remainder was the extraction solvent, HFC-52-13p.
次に、第1の缶出物を、段数30段の溶剤回収塔の塔頂部から20段目から、毎時1キロモルで連続的に供給し、溶剤回収塔内の圧力を0.4MPaG(ゲージ圧)、塔頂温度を15.21℃、塔底温度を128.27℃として、連続的に蒸留を行った。溶剤回収塔の塔頂側から第2の留出物を毎時0.24キロモルの速度で留出し、塔底側から第2の缶出物を毎時3キロモルの速度で抜き出した。
抜き出した第2の留出物及び第2の缶出物のそれぞれについて組成を分析すると、第2の留出物全体に対する各成分の含有率は、HFPが99.97モル%となり、R22が0.026モル%となり、残部は抽出溶剤であった。他方、第2の缶出物全体に対する各成分の含有率は、HFC-52-13pが99.99モル%以上となった。
Next, the first bottom product was continuously supplied at 1 kmol per hour from the 20th plate from the top of a 30-plate solvent recovery tower, and distillation was continuously performed at a pressure of 0.4 MPaG (gauge pressure) in the solvent recovery tower, a top temperature of 15.21° C., and a bottom temperature of 128.27° C. The second distillate was distilled from the top side of the solvent recovery tower at a rate of 0.24 kmol per hour, and the second bottom product was withdrawn from the bottom side at a rate of 3 kmol per hour.
The compositions of the withdrawn second distillate and second bottoms product were analyzed, and the contents of the respective components relative to the entire second distillate were 99.97 mol % for HFP, 0.026 mol % for R22, and the remainder being the extraction solvent. On the other hand, the contents of the respective components relative to the entire second bottoms product were 99.99 mol % or more for HFC-52-13p.
上記例において、例A2は実施例であり、例A1は比較例である。表3に示されるように、例A2では、例A1に比べて、R22とHFPを高効率で分離され、純度の高いHFPが得られている。 In the above examples, Example A2 is an embodiment and Example A1 is a comparative example. As shown in Table 3, in Example A2, R22 and HFP are separated more efficiently than in Example A1, and HFP with high purity is obtained.
[HFPとCTFEの分離]
内径1インチ、軸方向長さ50cmの円筒形ステンレス製充填塔に、下記表に示す吸着剤をそれぞれ充填した。次いで、充填塔内の圧力を0.1MPaGになるように調整し、HFP95.587GC%とCTFE4.413GC%との混合物を充填塔の下部から流通し、1時間後に充填塔の出口から得られたサンプルを採取し、ガスクロマトグラフィーで分析を行った。結果を表4に示す。
なお、下記表中、「MS-4A」はモレキュラーシーブス4A(ユニオン昭和株式会社製、金属イオン:Na、細孔径:0.35nm、有効孔径:0.4nm)、「MS-5A」はモレキュラーシーブス5A(ユニオン昭和株式会社製、金属イオン:Ca、細孔径:0.42nm、有効孔径:0.5nm)、「MS-13X」はモレキュラーシーブス13X(ユニオン昭和株式会社製、金属イオン:Na、有効孔径:1.0nm)、「AW-500」はモレキュラーシーブスAW-500(ユニオン昭和株式会社製、耐酸性モレキュラーシーブ)を意味する。
[Separation of HFP and CTFE]
The adsorbents shown in the table below were packed into a cylindrical stainless steel packed tower with an inner diameter of 1 inch and an axial length of 50 cm. Next, the pressure in the packed tower was adjusted to 0.1 MPaG, and a mixture of HFP 95.587 GC% and CTFE 4.413 GC% was passed through the bottom of the packed tower, and after 1 hour, a sample was taken from the outlet of the packed tower and analyzed by gas chromatography. The results are shown in Table 4.
In the following table, "MS-4A" means molecular sieves 4A (manufactured by Union Showa Co., Ltd., metal ion: Na, pore size: 0.35 nm, effective pore size: 0.4 nm), "MS-5A" means molecular sieves 5A (manufactured by Union Showa Co., Ltd., metal ion: Ca, pore size: 0.42 nm, effective pore size: 0.5 nm), "MS-13X" means molecular sieves 13X (manufactured by Union Showa Co., Ltd., metal ion: Na, effective pore size: 1.0 nm), and "AW-500" means molecular sieves AW-500 (manufactured by Union Showa Co., Ltd., acid-resistant molecular sieve).
本開示の一実施形態によれば、R22とHFPとを含む混合物からR22とHFPとを効率良く分離できる。また、本開示の一実施形態によれば、例えばフッ素樹脂製造等の原料としてとして有用なHFPを高濃度で得ることができ、経済的なメリットが大きい。 According to one embodiment of the present disclosure, R22 and HFP can be efficiently separated from a mixture containing R22 and HFP. Furthermore, according to one embodiment of the present disclosure, HFP, which is useful as a raw material for, for example, the production of fluororesins, can be obtained in high concentration, which is economically advantageous.
1、21 第1の混合物
2 抽出蒸留塔
3 抽出溶剤
4 第1の留出物
5、25 第1の缶出物
6 溶剤回収塔
7、27 第2の留出物
8 第2の缶出物
9 熱交換器
10 凝縮器
11 加熱器
12 充填塔
13 精製物
1, 21 First mixture 2 Extractive distillation column 3 Extraction solvent 4 First distillate 5, 25 First bottom product 6 Solvent recovery column 7, 27 Second distillate 8 Second bottom product 9 Heat exchanger 10 Condenser 11 Heater 12 Packed column 13 Purified product
Claims (16)
前記抽出用混合物を蒸留して、クロロジフルオロメタンを主成分とする第1の留出物と、前記抽出溶剤を主成分としヘキサフルオロプロピレンを含む第1の缶出物と、をそれぞれ得る抽出蒸留工程と、
を有する、クロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。 A mixing step of obtaining an extraction mixture which is a mixture of a first mixture containing chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene and an extraction solvent containing a hydrofluorocarbon;
an extractive distillation step of distilling the mixture for extraction to obtain a first distillate mainly composed of chlorodifluoromethane and a first bottom product mainly composed of the extraction solvent and containing hexafluoropropylene;
The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene comprises the steps of:
(1) Cx1Hy1Fz1
(2) Cx2Hy2Fz2
前記式(1)中、x1は2~8の整数、y1は1~(x1)×2+1の整数、z1は(x1)×2+2-y1であり、
前記式(2)中、x2は2~8の整数、y2は1~(x2)×2-1の整数、z2は(x2)×2-y2である。 2. The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to claim 1, wherein the hydrofluorocarbon comprises at least one selected from the group consisting of saturated compounds represented by the following formula (1) and unsaturated compounds represented by the following formula (2):
(1) C x1 H y1 F z1
(2) C x2 H y2 F z2
In the formula (1), x1 is an integer of 2 to 8, y1 is an integer of 1 to (x1)×2+1, and z1 is (x1)×2+2−y1.
In the formula (2), x2 is an integer of 2 to 8, y2 is an integer of 1 to (x2)×2−1, and z2 is (x2)×2−y2.
前記第1の缶出物は、クロロトリフルオロエチレンをさらに含む、
請求項1に記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。 The first mixture further comprises chlorotrifluoroethylene;
The first can further comprises chlorotrifluoroethylene.
2. The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to claim 1.
前記第1の缶出物は、クロロトリフルオロエチレンをさらに含み、
前記第2の留出物は、クロロトリフルオロエチレンをさらに含む、
請求項10に記載のクロロジフルオロメタンとヘキサフルオロプロピレンの分離方法。 The first mixture further comprises chlorotrifluoroethylene;
The first can further comprises chlorotrifluoroethylene;
The second distillate further comprises chlorotrifluoroethylene.
The method for separating chlorodifluoromethane and hexafluoropropylene according to claim 10.
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