JPH11158088A - 3〜6個の炭素原子を有するハイドロフルオロアルカンを用いた、フッ化水素の混合物からフッ化水素を分離する方法 - Google Patents
3〜6個の炭素原子を有するハイドロフルオロアルカンを用いた、フッ化水素の混合物からフッ化水素を分離する方法Info
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Abstract
ッ化水素を分離する方法を提供すること。 【解決手段】 3〜6個の炭素原子を含有する1以上の
ハイドロフルオロアルカンを用いてフッ化水素の混合物
からフッ化水素を分離する方法であって、上記分離を1
以上の有機溶媒を用いた抽出により実施する方法。
Description
子を有するハイドロフルオロアルカンを用いた、フッ化
水素の混合物からフッ化水素を分離する方法に関する。
ロフルオロアルカンは、例えば、特許出願EP-A1-0,699,
649 、WO-A1-97/15540(出願人、Solvay)及び特許出願
WO-A1-97/05089に開示されているように、適当な塩素前
駆体とフッ化水素とを反応させることにより製造するこ
とができる。このような方法においては、ハイドロフッ
素付加反応体を離れ、反応生成物の混合物は、初期のハ
イドロフルオロアルカンに加え、出発塩素前駆体から塩
素原子を取り除いて得られた塩化水素、フッ化水素及び
変換していない塩素前駆体、任意に不活性希釈剤及び少
量の種々の副生物を含む。上記方法が、通常、塩素前駆
体に対し過剰のフッ化水素を用いて実施されることを考
えると、変換していないフッ化水素は、通常、反応生成
物の混合物中に残存する。反応生成物の混合物の成分の
ほとんどは蒸留によって容易に完全に分離することがで
きるが、フッ化水素及びハイドロフルオロアルカンの完
全な分離は、それらの化合物が共沸混合物を形成するの
で、蒸留によって達成するのは非常に困難である。中で
も、特許出願WO-A1-97/05089は、異なる温度及び圧力に
おける2段階の連続蒸留を含む共沸蒸留の技術により、
フッ化水素との共沸混合物からハイドロ(クロロ)フル
オロアルカン(特に、1,1,1,3,3−ペンタフル
オロプロパン又はHFC−245fa)を精製する方法
を開示している。
ポテンシャル(低圧力/温度における共沸物と高圧力/
温度における共沸との間の混合物の相違)を有し、2つ
のカラムの間の循環流速を上昇させるには、2つのカラ
ムの間に異なる高い温度又は圧力を要するという欠点を
有する。特許出願WO-A1-97/13719は、中でも、1〜6個
の炭素原子を含むハイドロフルオロアルカン(特にHF
C−245fa)を用いてフッ化水素の(共沸)混合物
からフッ化水素、分離及び回収する方法を開示する。混
合物をアルカリ金属フッ化物(特に、フッ化カリウム又
はフッ化セシウム)の溶液と接触させておき、有機相を
フッ化水素及びアルカリ金属フッ化物を含む相から分離
する。この公知の方法を用いると、有機相のフッ化カリ
ウム又はフッ化セシウムの汚染、及びこの汚染を伴う危
険性のおそれがある。更に、上記アルカリ金属フッ化
物、特にフッ化セシウムは非常に高価である。
た方法の欠点を有しない、3〜6個の炭素原子を有する
ハイドロフルオロアルカンを用いた、フッ化水素の混合
物からフッ化水素を分離する方法を提供することであ
る。この目的を達成するために、本発明は、3〜6個の
炭素原子を含有する1以上のハイドロフルオロアルカン
を用いてフッ化水素の混合物からフッ化水素を分離する
方法であって、上記分離を1以上の有機溶媒を用いた抽
出により実施する方法に関する。
又は非ハロゲン化化合物であってもよい。非ハロゲン化
有機溶媒の例として、5〜10個の炭素原子を含有する
炭化水素、特に、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘ
プタン及びn−オクタンが言及される。ハロゲン化有機
溶媒の例としては、クロロホルム、トリクロロエチレ
ン、テトラクロロエチレン、四塩化炭素、1,2−ジク
ロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,
2−トリクロロエタン、1,1−ジクロロ−1−フルオ
ロエタン(HCFC−141b)、1,1,1−又は
1,1,2−トリフルオロエタン、1,2,3−トリク
ロロプロパン、パーフルオロ炭化水素、ブロモベンゼ
ン、o−ジクロロベンゼン、p−クロロトルエン、p−
クロロトリフルオロベンゼン、1,2−ジクロロ−4−
トリフルオロベンゼン及び上記化合物の混合物が挙げら
れる。特に、上記方法がフッ化水素/1,1,1,3,
3−ペンタフルオロブタン(HFC−365mfc)混
合物に適用される場合、好ましい抽出溶媒はブロモベン
ゼン、o−ジクロロベンゼン及びテトラクロロエチレン
である。ブロモベンゼン及びo−ジクロロベンゼンが特
に好ましい。「3〜6個の炭素原子を含有するハイドロ
フルオロアルカン」なる表現は、一般式 Ca H (2a+2)-b
F bに対応し、aが3〜6であり、bが1〜2a+1で
あるハイドロフルオロアルカンを意味するものと理解さ
れる。一般式 Ca H (2a+2)-bF bに対応し、aが3〜4
であり、bが5〜2a+1であるハイドロフルオロアル
カンが好ましい。
合物から分離することのできる3〜6個の炭素原子を含
有するハイドロフルオロアルカンの例として、1,1,
1,3,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−245
fa)、1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン
(HFC−245ca)、1,1,1,2,3−ペンタ
フルオロプロパン(HFC−245eb)、1,1,
1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン(HFC−2
36fa)、1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ
プロパン(HFC−236ea)、1,1,1,2,
3,3,3−ヘプタフルオロプロパン(HFC−227
ea)、1,1,1,3,3−ペンタフルオロ−2−メ
チルプロパン(HFC−365mps)、1,1,1,
3,3−ペンタフルオロブタン(HFC−365mf
c)、1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロブタン
(HFC−356mff)及び1,1,1,2,3,
4,4,5,5,5−デカフルオロペンタン(HFC−
43−10mee)が挙げられる。3〜4個の炭素原子
を含有する化合物が好ましい。1,1,1,3,3−ペ
ンタフルオロプロパン(HFC−245fa)及び1,
1,1,3,3−ペンタフルオロブタン(HFC−36
5mfc)が特に好ましい。フッ化水素のハイドロフル
オロアルカンに対する重量比は、ハイドロフルオロアル
カンの合成のための方法のハイドロフッ素化工程におい
て用いられるフッ化水素の量に依存する。一般に、フッ
化水素はハイドロフルオロアルカンに関して過剰であ
る。抽出は、好ましくはフッ化水素/ハイドロフルオロ
アルカンの重量比が共沸組成物のものに近い混合物上で
実施される。フッ化水素及びハイドロフルオロアルカン
の初期混合物が、共沸組成物の混合物と異なれば、過剰
の化合物からHF/HFC共沸混合物を分離するために
前蒸留がが有利に実施される。次いで、共沸組成物を抽
出にかける。
溶媒と、フッ化水素及びハイドロフルオロアルカンとの
重量比は一般に少なくとも0.1である。好ましくは、上
記方法は少なくとも0.2の重量比で実施される。上記有
機溶媒と、フッ化水素及びハイドロフルオロアルカンの
混合物との重量比は一般に10を越えない。好ましく
は、5を越えない。抽出が実施される温度は、一般に少
なくとも−25℃である。好ましくは約−10℃であ
る。上記温度は一般に40℃を越えない。好ましくは3
0℃を越えない。本発明の方法は、上記混合物が液体状
態を維持するのに十分な圧力で実施される。上記方法
は、上記混合物の自己圧力下で実施することができ、こ
の場合、圧力は一般に3バール未満である。また、不活
性ガスを導入することにより、混合物の自己圧力を越え
た圧力で実施することができる。この場合、前圧力は一
般に10バール未満である。好ましくは、用いられる圧
力は3バール未満であるが、1バールを越える。窒素、
塩化水素、アルゴン又はそれらの混合物等の、抽出条件
下で実質的に反応しないガス状物質が不活性ガスとして
用いられる。好ましくは窒素が用いられる。フッ化水素
及びハイドロフルオロアルカンの混合物は、従来の液−
液抽出装置、例えば、静的ミキサー、攪拌リアクター、
回転ディスク抽出装置、カウンターカレントワイズ(cou
nter-currentwise) 又はコカレントワイズ(co-currentw
ise)を操作する、穿孔されたプレートを有する遠心機又
はカラムを有する抽出装置を用いて1以上の工程におい
て有機溶媒と接触して配置される。好ましくは、接触し
た配置は攪拌リアクター中で実施される。抽出は、連続
又はバッチ式で実施される。好ましくは、連続的に行
う。
された有機相を、フッ化水素が濃縮された相(以下、HF
相という)から分離する。この分離は、沈降により容易
に実施することができるが、遠心分離又はハイドロサイ
クロン(hydrocyclone)による分離等の相分離のための他
の標準的装置を用いることも可能である。沈降による分
離が好ましい。上記有機相は主としてハイドロフルオロ
アルカンを豊富に含む抽出溶媒を含むが、一定量のフッ
化水素を含む。その組成は、通常、フッ化水素と抽出溶
媒との間の種々の化合物の分配係数によって決定される
平衡組成に対応する。ハイドロフルオロアルカンは、蒸
留等の標準的な分離技術の装置によって有機相の他の成
分から容易に分離することができる。次いで、残留する
微量の酸を除去するためにハイドロフルオロアルカンを
湿潤経路で処理し、及び/又は活性炭上で吸着し、及び
/又はゼオライト又はアルミナ上で脱酸性化する。溶媒
は、抽出工程で再利用することができる。HF相は、主
としてフッ化水素を消耗したハイドロフルオロアルカン
を含むが、かなりの量の抽出溶媒を含む。上記反応条件
下で抽出溶媒が不活性である場合、実際のところ、HF
相は直接にハイドロフルオロアルカンの製造のためのフ
ッ化水素化(Hydrofluorination)リアクターに伝達され
る。本発明の他の態様によれば、HF相は蒸留等の適切
な処理に付すことが有利であり、カラムの頭部に実質的
に溶媒を含まないフッ化水素と、カラムの底部における
溶媒とを回収することを可能とし、前者はリアクター中
に再利用され、後者は抽出工程中に再利用される。以下
の実施例は本発明を説明することを意図するが、本発明
の範囲を限定するものではない。
フルオロブタン(HFC−365mfc)及びHFの混
合物をパドル攪拌機、2つのディップチューブを備えた
0.5リットルの”INOX 316”ステンレス鋼オー
トクレーブに入れ、2つの液相の試料を除去し(リアク
ターの底部及び頭部において)、熱電対に指を適合し測
定するための温度にし、この混合物を溶媒を用いて抽出
した。用いた溶媒、用いたHFC−365mfc、HF
及び溶媒の量を表1に示す。上記オートクレーブを一定
の温度に維持した槽に浸した。抽出を、自己圧力下、す
なわちわずかに1バールより低い圧力で−10℃で行っ
た。混合物を、1時間(実施例10)、4時間(実施例
1〜5及び8)又は24時間(実施例6、7、9及び1
1)攪拌し、次いで少なくとも1時間の沈降により分離
した。各試料について、抽出効果を2つの液槽のそれぞ
れからの試料を獲得した後に評価した。上記液体のサン
プリングは、窒素の2バールの下でのオートクレーブを
加圧した後の約5cm3 のロックチャンバーを経由して
実施した。次いで、HF相から得られた液体の試料をエ
タノールの供給を含む容器中で減圧した。この水で希釈
した(約100倍)エタノール溶液についてHF含有量
を特定の電極を用いて測定した。有機相に関しては、そ
の組成を、フッ化水素を石灰で中和した後、ガスクロマ
トグラフィー分析で測定した。上記分析の結果を表1に
示す。
3,3−ペンタフルオロブタン(HFC−365mf
c)の濃度がテトラクロロエチレンの場合の約9重量%
〜他の溶媒についての30〜40重量%の間で変動する
ことを示す。有機相中のフッ化水素の濃度はテトラクロ
ロエチレンの場合に最も低い。有機相中で最も高いHF
C/HF比が得られる溶媒、すなわち、最小量のフッ化
水素で最大量の1,1,1,3,3−ペンタフルオロブ
タン(HFC−365mfc)の抽出を最大とする溶媒
は、o−ジクロロベンゼン、ブロモベンゼン、テトラク
ロロエチレン、トリクロロエチレン及びテトラクロロメ
タンである。
を15時間攪拌し、次いで3時間の沈降により分離し、
実施例13については、抽出を−7℃で行い、混合物を
65時間攪拌し、次いで3時間の沈降により分離した以
外は、テトラクロロエチレン及びo−ジクロロベンゼン
を用いてHF/1,1,1,3,3−ペンタフルオロプ
ロパン(HFC−245fa)の抽出について、実施例
1〜11と同じ手順を適用した。ロックチャンバー中に
取った液体の試料を水及びテトラクロロメタンの混合物
を含む容器中で減圧する以外は、実施例1〜11のよう
にして液体試料を得た。リアクター中に存在する有機相
の組成を分析した。上記分析の結果を表2に示す。
Claims (12)
- 【請求項1】 3〜6個の炭素原子を含有する1以上の
ハイドロフルオロアルカンを用いてフッ化水素の混合物
からフッ化水素を分離する方法であって、上記分離を1
以上の有機溶媒を用いた抽出により実施する方法。 - 【請求項2】 上記有機溶媒がハロゲン化有機化合物で
ある、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 上記有機溶媒が、クロロホルム、トリク
ロロエチレン、テトラクロロエチレン、四塩化炭素、
1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタ
ン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1−ジクロロ
−1−フルオロエタン(HCFC−141b)、1,
1,1−又は1,1,2−トリフルオロトリクロロエタ
ン、1,2,3−トリクロロプロパン、パーフルオロ炭
化水素、ブロモベンゼン、o−ジクロロベンゼン、p−
クロロトルエン、p−クロロトリフルオロベンゼン、
1,2−ジクロロ−4−トリフルオロベンゼン、及びそ
れらの混合物から選択される、請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 上記有機溶媒が、ブロモベンゼン、o−
ジクロロベンゼン及びテトラクロロエチレンから選択さ
れる、請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 上記有機溶媒が、5〜10個の炭素原子
を有する炭化水素である、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 上記3〜6個の炭素原子を含有するハイ
ドロフルオロアルカンが1,1,1,3,3−ペンタフ
ルオロプロパン及び1,1,1,3,3−ペンタフルオ
ロブタンから選択される、請求項1〜5のいずれか1項
記載の方法。 - 【請求項7】 上記有機溶媒と、フッ化水素及びハイド
ロフルオロアルカンの混合物との比が0.1〜10であ
る、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 上記抽出が、−25℃〜40℃の温度で
実施される、請求項1〜7のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 上記抽出が、混合物の自己圧力下で実施
される、請求項1〜8のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項10】 上記抽出が、10バール未満の全圧力
で不活性ガスの存在下で実施される、請求項1〜8のい
ずれか1項記載の方法。 - 【請求項11】 上記不活性ガスが窒素である、請求項
10記載の方法。 - 【請求項12】 上記抽出が、少なくとも1回の有機相
及び又はHF相の蒸留に続く、請求項1〜9のいずれか
1項記載の方法。
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