KR19980032902A - 펜타플루오로에탄의 정제 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펜타플루오로에탄 (F125) 에 존재하는 미량의 클로로트리플루오로에틸렌 (F1113) 을 제거하기 위해서, F125 를 활성탄의 베드를 통해 통과시키는 것이다.

Description

펜타플루오로에탄의 정제 방법

본 발명은 히드로플루오로알칸 (HFA) 분야에 관한 것으로, 본 주제는 보다 특히 클로로트리플루오로에틸렌을 함유하는 펜타플루오로에탄의 정제 방법에 관한 것이다.

펜타플루오로에탄 (상품명 F125 로 공지) 는 냉동산업과 연관된 이용을 위해서 클로로펜타플루오로에탄 (F115) 및 클로로디플루오로메탄 (F22) 의 대체물로서 제안되었으며; 그 자체로 또는 다른 HFAs 와의 조합하여 지금까지 공업용 냉매의 제조를 위해 널리 사용된 냉매 R502 (F115 및 F22 의 공비 혼합물) 를 대체하는데 특히 유용하다.

F125 는, EP 506 525 호에 기재된 바와 같이, F115 의 가수소분해에 의해서, 또는 염소화 또는 염화불소화 화합물의 액체- 또는 기체상 불소화에 의해서 수득될 수 있다. 상기 방법중, US 3 755 477 호에 기재된 바와 같이 HF 의 일차 분자의 첨가 및 다른 염소원자의 대체와 함께 퍼클로로에틸렌과 같은 올레핀으로 부터 출발하는 방법이 보다 특히 언급될 수 있고; EP 456 552 호에 나타낸 바와 같이, 1,1,1-트리플루오로클로로에탄 (F123) 및 1,1,1,2-테트라플루오로클로로에탄 (F124) 와 같은 중간 불소화 생성물로 출발하는 것도 또한 가능하다.

상기 방법들, 특히 상승된 온도를 사용하는 방법은 그들의 독성 뿐만 아니라 그들의 반응성에 대해 이미 공지된 올레핀을 생성한다. 비교적 낮은 농도에서 조차 상기 올레핀은, 예를 들어, 공기와 접촉하여 산화될 수 있고, 상업화를 위해 부적합한 F125 를 제조하는 산성 전환 생성물을 생성할 수 있다.

증류 후, 펜타플루오로에탄은 퍼클로로에틸렌의 불소화의 정상적인 부생성물인, 1,2-디클로로-1,1,2-트리플루오로에탄 (F123a) 의 탈염소화로 부터, 또는 클로로테트라플루오로에탄 (F124 및 F124a) 의 탈수소불소화로 부터 유래된 클로로트리플루오로에틸렌 (F1113) 을 여전히 함유할 수 있다. F125 의 지속적인 저장중에 액체 F125 중에 정상적으로 용해되는 미량의 공기의 존재하에서, F1113 은 쉽게 산화될 수 있고, 잔류 습기와 접촉하여, HCl, HF 및 CF₃COOH 와 같은 산성 생성물을 형성하게 된다. 더구나, 산화에 대한 그의 감수성을 제외하고, F1113 은 다른 올레핀의 존재하에서 중합 또는 공중합할 수 있는 것으로 이미 공지되어 있다.

F125 중에 잔류하는 F1113 은, 기체 또는 액체 상으로, 활성탄의 베드를 통해 F125 를 통과시키므로써 제거될 수 있고, F1113 은 이후 효능 및 흡착제의 성능의 손실없이 방출될 수 있다는 것을 발견하였다.

본 발명의 주제는 그러므로 정제될 F125 의 기류를 활성탄의 베드를 통해 통과시키는 것을 특징으로 하는, F1113 을 함유하는 F125 의 정제 방법이다.

사용되는 활성탄은 높은 비표면적 (일반적으로 800 내지 1500 m²/g) 의 탄소로 부터 선택될 수 있다. 미소 가공도의 퍼센트는, 정의에 의해, 2 nm 이하인 동공의 직경에 해당하는 표면 분획이므로, 50 내지 90 %, 바람직하게는 70 내지 85 % 정도의 미소 가공도를 갖는 활성탄이 유리하게 사용된다. 상기 활성탄은 135 - 145 ℃ 에서 건조 후 그 자체로 사용될 수 있고, 사용 후, 200 ℃ 이상의 온도에서 감압하에 또는 약 250 ℃ 의 최종 온도로 질소 또는 헬륨과 같은 비활성 기체의 기류하에서 정화시키므로서 재생될 수 있다. 상기 경우에 있어서, 온도의 적용은 바람직하게는 점차적으로 및 흡착제상에서 F1113 의 임의 전환을 피하기 위해서 100 ℃ 로 부터 출발하는 단계로 되어진다.

본 발명에 따른 방법은 10000 ppm 이하, 바람직하게는 10 ∼ 1000 ppm 의 의 F1113, 뿐만 아니라 가변량의 F124 와 같은 포화 불순물을 함유하는 F125 의 정제에 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 처리는 -20 ∼ +80 ℃, 바람직하게는 10 ∼ 40 ℃ 의 온도 및 100 ∼ 2200 kPa 의 범위인 압력에서 기체상 또는 액체상으로 수행될 수 있다.

기체상에서의 처리를 위해서, 10 ∼ 2500 cm/분의 유속과 함께 50 ∼ 1500 v/h/v (F125 의 부피/시간/흡착제의 겉보기 부피) 의 공간 속도에 해당하는 유량이 사용된다. 액체상에서, 상기 속도는 각각 4 ∼ 20 v/h/v 및 5 ∼ 40 cm/분으로 감소된다.

하기 실시예는 그에 국한되지 않으면서 본 발명을 설명한다. 나타낸 ppm 값은 중량으로 표현된다.

실시예 1

3-mm 과립인 CECA AC 35 활성탄 36 g 의 양을 그의 높이 1/3 지점에 금속 그리드를 포함하는 높이 50 cm 및 내부 직경 30 mm 인 스테인레스 스틸 튜브에 위치시킨 다음, 17 ppm 의 F1113 및 970 ppm 의 F115 를 함유하는 조 F125 의 기류를 주변 온도에서 및 10 l/h 의 유량으로 통과시킨다.

2 시간 작동 후, 미량 (1 ppm) 의 F1113 도 정제기의 방출부에서 검출되지 않았고 단지 350 ppm 의 F115 만이 검출되었다.

4 시간 후, F1113 의 제거는 여전히 정량적이지만 F115 의 농도는 그의 초기 수치로 되돌아간다.

탄소 CECA AC 35 는 0.45 g/ml 의 겉보기 밀도, 1335 m²/g 의 비표면 및 78 % 의 미소 가공도를 갖는다.

실시예 2

실시예 1 에서 사용된 것과 동일한 장치에 노릿 (Norit) RDBX 1.5 활성탄 34 g 의 양을 위치시킨 다음, 245 ppm 의 F1113 및 2.4 % 의 F124 를 함유하는 조 F125 의 기류를 주변 온도에서 및 4 l/h 의 유량으로 통과시킨다.

F1113 의 돌파점은 31 시간의 가동후 상기 조건에서 나타나고, 이는 100 g 의 건조 탄소에 대해 0.5 g 의 F1113 의 보지능에 해당한다.

노르딧 RDBX 1.5 는 85 % 의 미소 가공도 함량 (동공 직경 ≤ 2 nm) 에서 0.443 g/ml 의 겉보기 밀도 및 1358 m²/g 의 비표면적을 갖는다.

실시예 3

CECA GAC 1240 플러스 활성탄 33.4 g (75 ml) 의 양을 높이 50 cm 및 내부 직경 30 mm 인 스테인레스 스틸 튜브내에 위치시킨 다음, 305 ppm 의 F1113, 1050 ppm 의 F115, 71 ppm 의 F124, 24 ppm 의 F23 및 39 ppm 의 F143a 를 함유하는 조 F125 의 기류를 주위 온도에서 및 4 l/h 의 유량으로 통과시킨다.

탄소층 위를 통과한 후, F1113 및 F124 를 완전히 제거한다. F124 는 16 시간의 작동 후에만 다시 나타나고, F1113 은 41 시간의 작동후에 다시 나타난다 (잔류 농도 1 ppm). 상기 시점에서, F1113 에 대한 타소의 보지능은 0.74 % 이다.

탄소 충전을 이어서 정제기로 부터 제거하고 감압 (0.1 kPa) 하 200 ℃ 에서 2 시간 동안 가열한 다음 재위치시키므로써 동일한 기류의 조 F125 가 그곳을 다시 통과한다. 상기 새로운 흡착 사이클중에, F124 및 F1113 의 동일한 전체 제거가 주지되고, 후자에 대한 돌파점은 37 시간 후에만 나타나며, 이는 0.73 % 의 흡착능에 해당한다.

상기 실시예는 활성탄이 흡착 사이클후에 완전히 재생가능하고, 모든 그의 효능 및 그의 성능을 보유한다는 것을 나타낸다.

탄소 GAC 1240 (CECA) 는 0.443 g/ml 의 겉보기 밀도, 1284 m²/g 의 비표면적 및 72 % 의 미소 가공도 함량 (동공 직경 ≤ 2 nm) 을 갖는다.

실시예 4

300 ppm 의 F1113 을 함유하는 조 F125 432 g 을, 17.3 l/h 의 유량으로, 0.5 - 1.5-mm 입자의 GAC 플러스 활성탄의 베드를 통해 통과시키고; 8 mm 의 내부 직경 및 35 cm 의 작용 높이을 갖는 정제기 튜브는 7.6 g 의 활성탄을 함유한다.

100 분의 작동 후 정제기의 방출부에서 수합되는 처리된 F125 의 시료는 감식될 수 없는 미량의 F1113 ( 1 ppm) 을 함유하고, 이는 높은 작동 속도에서 공정의 효능을 확인한다.

F125 중에 잔류하는 F1113 은, 기체 또는 액체 상으로, 활성탄의 베드를 통해 F125 를 통과시키므로써 제거될 수 있고, F1113 은 이후 효능 및 흡수제의 성능의 손실없이 방출될 수 있다는 것을 발견하였다.

Claims (7)

1. 정제될 F125 의 기류를 활성탄의 베드를 통해 통과시키는 것을 특징으로 하는, 클로로트리플루오로에틸렌 (F1113) 을 함유하는 펜타플루오로에탄 (F125) 의 정제 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 800 내지 1500 m²/g 의 비표면적 및 50 내지 90 % 정도의 미소 가공도를 갖는 활성탄이 사용되는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 공정이 -20 ∼ +80 ℃ 의 온도 및 100 ∼ 2200 kPa 의 압력에서 수행되는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 공정이 10 ∼ 2500 cm/분의 유속으로, 50 ∼ 1500 v/h/v 의 공간속도에 해당하는 정제될 F125 의 유량으로 기체상에서 수행되는 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 공정이 5 ∼ 40 cm/분의 유속으로, 4 ∼ 20 v/h/v 의 공간속도에 해당하는 정제될 F125 의 유량으로 액체상에서 수행되는 방법.
6. 제 2 항에 있어서, 미소 가공도가 70 ∼ 85 % 인 방법.
7. 제 3 항에 있어서, 온도가 10 ∼ 40 ℃ 인 방법.