JPH0899919A - ジフルオロメタンの精製法 - Google Patents
ジフルオロメタンの精製法Info
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Abstract
フルオロメタンを除去すること。 【解決手段】 精製すべきジフルオロメタンを、少なく
とも60℃の温度で13X分子ふるいに通す。分子ふる
いは、炭酸ナトリウムまたはカリウム水溶液を使用して
洗浄し、不活性雰囲気下または真空中で高温に加熱する
ことにより再生することができる。
Description
の分野に関し、その主題は、特に、痕跡量のクロロフル
オロメタン(CH2 ClF)を含むジフルオロメタン
(CH2 F2 )の精製である。
場ではF32の名前で知られている。)は、モントリオ
ールプロトコールによって扱われるクロロフルオロ炭素
(CFCs)の可能な代用物質の一つであり、特にクロ
ロペンタフルオロエタン(F115)の代わりとなるも
のである。F115は、そのオゾンに対する作用によ
り、温室効果にかなり貢献しているものである。
メチレン(CH2 Cl2 )をフッ素化するか、または、
ジクロロジフルオロメタン(F12)もしくはクロロジ
フルオロメタン(F22)を水素添加分解するか、また
は、HFの存在下、ルイス酸の作用によりα−フルオロ
エーテルを分解することにより得ることができる。
ロロフルオロメタン(F31)を生成するという欠点を
示す。F31は毒性化合物であり、IARC(国際癌研
究機関)の分類によれば、分類IIB(ヒトに対して発癌
の可能性がある)に分類され、その残留濃度は約1pp
mに下げるのが好ましい。F31(沸点:−9.1℃)
とF32(沸点:−51.7℃)との揮発性の相違にも
かかわらず、この目的物質を蒸留によって得ることは困
難であり、従って、効率の高い精製法の開発が必要であ
る。F12またはF22の水素添加分解により製造され
るF32にも、少量のF31が存在する可能性がある。
に、特許出願EP508630は、精製すべきF32を
活性炭素に接触させることから成る方法を記載してい
る。選択性はあまり高くなく、塩化メチレンまたはジク
ロロジフルオロメタンがF31と同様の割合で吸着され
るので、吸着剤の容量が制限される。さらに、活性炭素
の性質は、その製造法および使用する原料にかなり依存
することが知られており、従って、活性炭素の有効性、
そして何よりもその選択性は、原料のバッチに応じて変
化を受けやすい。
用することはすでに知られている。精製処理は、通常、
室温またはその付近で行われる。フッ化ビニリデンから
フッ化ビニルを除去するための5A、10Xまたは13
X分子ふるいの使用を請求の範囲に記載している米国特
許2917556のように、室温より低い温度が好まし
い場合もあり、特許出願JP5−70381は、13X
分子ふるい上での処理により、粗1,1−ジクロロ−1
−フルオロエタン(F141b)からHFC365(C
4 F5 H5 )および対応するオレフィン(C4 F
4 H4 )を除去するために−30〜+30℃の温度範囲
を勧めている。
Aまたは斜方沸石などの天然の分子ふるいを使用して、
1,1,1,2−テトラフルオロエタン(F134a)
から痕跡量の1−クロロ−2,2−ジフルオロエチレン
(F1122)を除去するために+10〜+100℃の
温度を勧めているが、実際には、40℃で処理を行って
いる。
aの精製において、1,1,2,2−テトラフルオロエ
タン(F134)の除去のため、0〜70℃の温度範囲
で5〜7オングストロームの孔径を有するゼオライトを
使用する。
556に記載されているように、一般に、空気もしくは
窒素流下で200〜350℃に加熱するか、減圧下で加
熱するか、または、吸着物質を水で置換して高温で再活
性化することにより再生される。これらの再生方法は、
当業者には周知であり、分子ふるい製造者が用意するほ
とんどの技術データシートにみることができる。
が比較的高温で作用できることを述べているが、上記文
献はいずれも、処理温度を上げたときにたとえどんなこ
とが予想されても、選択性の変化または増加を可能にす
るものではない。
くとも60℃の温度で行うという条件で、13X分子ふ
るいがF31をF32から完全に除去することができる
ことを見出した。
の精製の場合、通常の再生法は適さないが、効力のなく
なった13X分子ふるいは、不活性雰囲気下または真空
中で加熱して再活性化する前に、炭酸ナトリウムまたは
カリウム溶液で洗浄することにより、その最大有効性に
まで回復させることができることを見出した。
を含むF32の精製法おいて、精製すべきF32の気体
流を少なくとも60℃、好ましくは75℃より高い温度
で13X分子ふるい上に通すことを特徴とする精製法で
ある。
13Xふるいを使用した後、炭酸ナトリウムまたはカリ
ウム水溶液によって洗浄し、不活性雰囲気下または真空
中で高温に加熱することにより該分子ふるいを再生する
ことを特徴とする精製法である。
合成ゼオライト群に関与し、開口部の有効径が10オン
グストロームである孔を介して近づくことができる空洞
を含む立方八面体の形状の結晶構造を有する。比表面積
は約800〜1000m2 /gであり、ナトリウム形の
場合は、一般式: Na86〔(AlO2 )86(SiO2 )106 〕276H2
O に対応する。
の分子ふるいは、ケイ酸塩およびアルミン酸塩のアルカ
リ性水溶液を明確に定義された割合で混合することによ
り得られるゲルの水熱結晶化により得られる(R. Belab
bes and J. M. Vergnaud, Chimie et Industrie, vol.
104, June 1971, pages 1407 et seq.)。
分子ふるいの粒子上で精製すべきF32の気体流の空間
時速は、広範囲で変えることができる。一般には、20
〜2400h-1、好ましくは40〜250h-1である。
触させるのは、大気圧下、または30バールまでの範囲
の高圧下で行うことができる。
pmまで、特に2000ppmまで含むF32の精製に
適用できる。
温度で行わなければならない。次のように行うのが有利
である。精製サイクルの終わりに、分子ふるいを、窒素
流下、好ましくは真空中、150〜250℃で脱着させ
て、ゼオライト上に吸着したF32を回収する。次い
で、分子ふるいを1〜5重量%の炭酸ナトリウムまたは
カリウムを含む水溶液と1〜12時間接触させた後、分
離して蒸留水で洗浄し、脱水して、不活性雰囲気(窒
素、ヘリウム、アルゴン)下または真空中、200〜2
50℃で再活性化する。
凝縮装置に応じて20又は30kPa〜数百Paの範囲
の真空中で行うことができる。工業的には、一般に20
又は30kPa〜6000Paの真空中で作業を行う。
発明は以下の実施例により限定されない。ppmの値は
重量で表示し、気相クロマトグラフィー(VPC)で測
定した。
mm押出形の13X分子ふるい(Siliporite(R) G5,C
ECA製)26gを、加熱ジャケットを備えた高さ50
cm、内径10mmの管に配置し、100ppmのF3
1を含むF32の気体流を室温下、5l/時の流速で通
した。
32のサンプルのVPC分析を行うと、そのF31含量
がほんの93ppmに減少したことが分かった。
0℃で行った。7時間操作した後、F31の残留濃度は
1ppm(VPC分析法の検出限界)より少なかった。
CECA製の5A分子ふるい27g(実施例2)または
Ventron製の酸性モルデナイト30.8g(実施
例3)または0.8mm押出形のNoritNC活性炭
素16.2g(実施例4)で置き換えた。
示す。
性化した13X分子ふるい26gを使用して、実施例1
と同様に操作することにより、100ppmのF31を
含むF32の同じ単一バッチに対するテストを、室温、
68℃および80℃で行った。下記の結果が得られた。
予め活性化したユニオンカーバイド13X分子ふるい5
1.9gを、加熱ジャケットを備えた内径14mm、高
さ50cmのステンレス鋼製の管に入れた後、250p
pmのF31を含むF32のバッチを9.8l/時の流
速、80℃の温度で連続的に循環させた。管の出口での
F31含量を、サンプルを定期的に採取することにより
チェックした。下記の結果が得られた。
ユニオンカーバイド13X分子ふるい24.4gを満た
し、100ppmのF31を含むF32の気体流を、流
速5l/時で循環させた。
出口で採取し、温度を45℃に上げて新たに90分処理
を行い、その終わりにF31の濃度を再チェックした。
この操作を逐次プラトー法を使用して125℃の温度ま
で続け、下記の結果を得た。
X分子ふるいを新しく充填して、上記と同様に操作を行
ったが、125℃の温度から出発し、90分間の逐次プ
ラトー法を使用して室温に下げていった。
l/時の流速を使用して、下記の結果を得た。
a)を窒素パージ下、250℃で活性化し、実施例6で
使用したステンレス鋼製の管に入れた。
ッチを4l/時の流速で連続的に循環させ、分子ふるい
の温度は、温度調節された流体をジャケットに循環させ
ることにより80℃に維持した。
期的に採取することによりチェックした。分岐点(最終
F31濃度>1ppm)が70時間の操作後に現れた。
これは、入れた分子ふるいの重量に対して2.6%の容
量に対応する。
℃、真空中(133Pa)で2時間活性化したユニオン
カーバイド13X分子ふるいを毎回新しく充填した(3
5〜40g)。
でさらに、真空中(133Pa)で20分、150℃に
加熱して、取扱い時の水分の吸収の危険を防いだ。さら
に、粗F32を、3オングストローム分子ふるい床上で
脱水した。
F32のバッチを、各々充填した13X分子ふるい上で
連続的に循環させ、分岐点における容量に対する処理温
度の影響を測定した。結果を下記表に示す。
充填物を、室温で窒素流によりパージし、250℃、真
空中(133Pa)で2時間脱着し、一緒にして、再生
すべき分子ふるいのバッチを作った。
懸濁した後、排水してオーブン中で120℃まで脱水乾
燥し、250℃、真空中(133Pa)で再活性化を行
った。
に入れ、2050ppmのF31を含む粗F32の気体
流を80℃、3.6l/時の流速で循環させた。
pmに達し、その後急速に増加した。分岐点での容量を
計算すると、0.8%以下である。
充填物を一緒にし、250℃、真空中で脱着して作った
実施例13と同じバッチ50gを2%の炭酸ナトリウム
を含む水溶液500mlに懸濁し、4時間ゆっくり攪拌
した。排水後、充填物を250ml×2の蒸留水で洗浄
して脱水し、最後に、真空中(133Pa)で2時間、
250℃に加熱することにより再活性化を行った。
3gを実施例6と同じ管に入れ、平均して2375pp
mのF31を含む粗F32の気体流を、80℃、3.6
l/時の流速で通した。
これらの条件で65時間操作した後に現れ、これは、入
れた分子ふるいの重量に対して4.18%の容量に相当
する。
ルを60℃で2時間、硝酸カリウム60gを含む水溶液
400mlで処理した。排水し、3×400mlの蒸留
水で洗浄した後、ふるいを120℃で2時間脱水して、
450℃に1時間加熱した。
5gを、次いで、250℃、真空中(133Pa)で活
性化し、実施例6と同じ管に入れた。これを100℃の
温度に加熱し、平均2840ppmのF31を含むF3
2の気体流を3.65l/時の流速で通した。
点が76時間の操作後に現れたことが分かり、これは、
カリウム形の13X分子ふるい100gにつき4.5g
のF31の処理容量に相当する。
gのユニオンカーバイド13X分子ふるいを実施例6と
同じ管に入れた後、平均1865ppmのF31を含む
粗F32の気体流を、テスト中優勢である室温条件に応
じてF32の自己圧下(すなわち12〜14バール絶対
圧)で通した。分子ふるい床は100℃の温度で維持し
た。気体は、精製器を出るときに減圧され、その流速
は、標準条件の温度および圧力下で3.45l/時に調
節した。
は、入れた分子ふるいの重量に対して4.34%の容量
に相当する。
Claims (6)
- 【請求項1】 痕跡量のクロロフルオロメタン(F3
1)を含むジフルオロメタン(F32)の精製法であっ
て、精製すべきF32の気体流を少なくとも60℃の温
度で13X分子ふるい上に通すことを特徴とする精製
法。 - 【請求項2】 操作を75℃より高い温度で行うことを
特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 F32の気体流の空間時速が20〜24
00h-1、好ましくは40〜250h-1であることを特
徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 13X分子ふるいを使用した後、炭酸ナ
トリウムまたはカリウムの溶液によって洗浄し、不活性
雰囲気下または真空中で高温に加熱することにより該分
子ふるいを再生することを特徴とする請求項1〜3のい
ずれか一項に記載の方法。 - 【請求項5】 分子ふるいを洗浄する前に、窒素流下ま
たは真空中、150〜250℃で分子ふるいの脱着を行
うことを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 分子ふるいを洗浄した後、該分子ふるい
を200〜250℃の温度に加熱することを特徴とする
請求項4または5に記載の方法。
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