KR20040012885A - 공비-성 조성물, 및 펜타플로오로에탄과 염화수소의분리방법 - Google Patents

공비-성 조성물, 및 펜타플로오로에탄과 염화수소의분리방법 Download PDF

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싱라지브알.
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Abstract

본 발명은 펜타플루오로에탄(HFC-125) 및 염화수소(HCl)을 포함하는 2성분 공비-성 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 HFC-125와 HCl의 혼합물을 증류하여 컬럼내로 HFC-125와 HCl의 공비-성 조성물을 이동시킴으로써 HFC-125와 HCl의 혼합물로부터 HFC-125 혹은 HCl을 제거하는 방법에 관한 것이다.

Description

공비-성 조성물, 및 펜타플로오로에탄과 염화수소의 분리방법{AZEOTROPE-LIKE COMPOSITIONS AND A PROCESS FOR SEPARATING PENTAFLUOROETHANE AND HYDROGEN CHLORIDE}
다수의 HFC-125 제조방법이 알려져 있다. 이러한 방법의 대부분은 할로겐화 탄화수소 화합물을 플루오르화하여 HFC-125를 형성함을 포함한다. 또한 이러한 방법은 HFC-125에 부가적으로 종종 부산물로서 HCl을 생성한다.
본 출원인은 HFC-125 및 HCl 모두 상업적 견지로 바람직한 생성물로 인식하게 되었다. 펜타플루오로에탄(HFC-125)과 같은 하이드로플루오로카본(HFCs)은 예를들어, 냉매, 에어로졸 추진제, 발포제, 열전달매체, 및 가스성 유전 적용물을 포함하는 다수의 적용처에서 클로로플루오로카본(CFCs) 및 하이드로플루오로클로로카본(HCFCs)에 대한 대체물로서 산업적으로 널리 사용되는것으로 발견된다. HFCs는 염소를 함유하지않기때문에, 비-오존 고갈성이며 따라서 환경적으로 CFCs 또는 HCFCs보다 바람직하다. 이에 따라 HFC-125를 포함하는 HFCs의 제조 및 사용이 바람직하다.
또한, 우유 상자 세척 혹은 기타 식품이나 약제 용기의 세척을 포함하는 다수 적용처에 대한 약학 및 식품 제조 산업에서 상대적으로 순수한 HCl이 사용된다. 그러나, 이러한 용도에 적합하려면 HCl은 반드시 실질적으로 유기성 화합물이 없어야 한다. 즉 HCl내에 100ppm미만의 할로카본의 중량을 함유해야한다.
따라서, 본 출원인은 가장 경제적으로 실용적인 산업적 HFC-125 제조방법은 그 방법으로부터 주 생성물로서 상대적으로 순수한 HFC-125가 얻어질 수 있을 뿐만 아니라 부산물로서 상대적으로 순수한 HCl을 얻을 수 있는 것으로 인식하였다. 불행하게도, 통상의 HFC-125 제조방법을 통해 형성된 HCl 및 HFC-125 생성물은 통상적 분리 기술을 통해 서로 분리되기 어려우며 다른 반응 부산물/불순물로부터 분리되기 어려운 경향이 있다.
따라서, HCl로부터 HFC-125를 분리하기위한 효율적이고 효과적인 방법이 요구된다.
본 출원은 2001, 6, 1 자로 미국특허 및 상표청에 제출되고 본 명세서에 참고문헌으로 편입된 가출원 일련번호 60/295,027에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 펜타플루오로에탄("HFC-125")과 염화수소("HCl")의 공비 및 공비-성 조성물, 및 이러한 조성물을 공비 증류에 의해 HFC-125와 HCl의 혼합물로부터 HFC-125 및 HCl을 분리하는 방법에 사용하는 것에 관한 것이다.
본 발명은 HCl 및 HFC-125를 포함하는 공비-성 조성물을 제공하고, 그리고 HCl과 HFC-125의 혼합물로부터 공비 증류를 통해 HCl 및/또는 HFC-125를 분리하는 방법을 제공함으로써 상기 언급된 필요성을 해결한다.
본 출원인은 HCl 및 HFC-125가 공비 및 공비-성 특성을 나타내는 화합물 또는 혼합물의 범위를 형성하도록 혼합될 수 있음을 예기치 않게 발견하였다. 이에 따라, 특정한 바람직한 구체화로, 본 발명은 HFC-125 및 HCl을 포함하는 2성분성 공비-성 조성물을 제공한다.
또한, 본 출원인은 나아가 본 발명의 공비 조성물이 HFC-125 및 HCl의 혼합물로부터 HFC-125 및/또는 HCl의 분리를 촉진시켜 HFC-125 혹은 HCl이 농축된 생성물을 형성할 수 있음을 발견하였다. 상기 용어 "농축된"은 본 명세서에서 증류액 혹은 바닥부 생성물 둘 중 어느 한 성분의 농도가 그 혼합물내 농도에 비하여 보다 높은 것을 의미한다. 특히, 본 출원인은 HFC-125 혹은 HCl 성분이 공비량미만의 양으로 존재하는 HFC-125/HCl의 혼합물에서, 혼합물로부터 그 성분이 컬럼 증류액(즉, 배치 작업에서 연속 작업 혹은 증류 컷에 대한 오버헤드 증류액)내 공비-성 조성물을 포함하는 제1 생성물로서 분리되고 다른 성분이 농축된 바닥 생성물인 제2 생성물을 남김을 인지하였다. 본 명세서에 사용된 용어 "공비량"은 일반적으로, 제공된 HCl/HFC-125 혼합물내에서, 상기 제공된 혼합물을 증류 압력 및/또는 온도에서 공비 HCl/HFC-125 혼합물로 만드는데 필요한 HCl 혹은 HFC-125 성분의 양을 의미한다. 즉, HCl 혹은 HFC-125의 공비량은 제공된 혼합물내에 존재하는 실질적으로모든 기타 HCl 혹은 HFC-125과 함께 공비혼합물을 형성할 것이다.
따라서, 특정 구체화로, 본 발명은 HFC-125 혹은 HCl이 공비량미만의 양으로 존재하는 HFC-125 및 HCl을 포함하는 혼합물을 제공하는 단계; 및 상기 혼합물을 증류하여 컬럼 증류액내에 염화수소/펜타플루오로에탄 공비-성 조성물로서 공비량미만의 양으로 존재하는 화합물을 분리하고 다른 화합물이 농축된 바닥 생성물을생성하는 단계를 포함하는, HFC-125과 HCl의 혼합물로부터 HFC-125 혹은 HCl을 분리하는 방법을 제공한다.
본 발명은 HFC-125와 HCl의 혼합물로부터 정제된 HCl 제조시 특정 용도를 우연히 발견한 것이다. 순수 HFC-125 및 HCl의 대기 비등점은 각각 -54℉(-48℃) 및 -121℉(-85℃)이기 때문에, HFC-125는 HFC-125/HCl 혼합물의 통상적 증류시 잔류물로서 혹은 바닥 생성물로서 제거되는 것으로 예측된다. 그러나, 본 출원인은 본 발명의 공비-성 조성물이 저-비등 조성물이기 때문에, 이들은 혼합물로 사용될 수 있음을 인지하였으며, 이때 HFC-125는 공비-성 조성물로 컬럼 증류액으로 이동되며 HCl이 농축된 증류 바닥 생성물로 남겨지도록 공비량미만의 양으로 존재한다. 따라서, 특정 구체화로, 본 발명은 HFC-125가 공비량미만의 양으로 존재하는 HFC-125와 HCl의 혼합물을 제공하는 단계; 및 상기 혼합물을 증류하여 컬럼 증류액으로 HFC-125과 HCl의 공비-성 조성물을 제거하고 HCl이 농축된 바닥 생성물을 형성하는 단계를 포함하는 정제된 HCl 제조방법을 제공한다.
공비-성 조성물
본 발명은 공비-성 조성물이다. 본 명세서에 사용된 용어 "공비-성"은 엄격히 공비적인 조성물 및 공비혼합물처럼 거동하는 조성물 모두를 포함하는 것으로 의도된다. 기본적인 원리로, 유체의 열역학적 상태는 압력, 온도, 액체 조성물 및 증기 조성물로 정의된다. 공비 혼합물은 액체 조성물 및 증기 조성물이 상기 언급된 압력 및 온도에서 동일한 둘 또는 그 이상의 성분의 시스템이다. 실제로, 이는공비혼합물의 성분이 상 변화도중 분리될 수 없음을 의미한다.
공비-성 조성물은 일정한 비등 혹은 필수적으로 일정한 비등을 갖는다. 다시 말하면, 공비-성 조성물에 있어서, 가열 혹은 증발도중 형성된 증기의 조성은 본래 액체 조성과 동일하거나 실질적으로 동일하다. 따라서, 가열 혹은 증발로 액체 조성이 변한다면 극소범위이거나 무시해도 좋은 범위이다. 이는 가열 혹은 증발도중, 액체 조성물은 실질적인 정도로 변하는 비-공비-성 조성물과 상반되는 것이다. 상기 기술된 범위내에 있는 본 발명의 모든 조성물 뿐만 아니라 그 범위를 벗어나는 특정 조성물은 공비-성이다.
본 발명의 공비-성 조성물은 새로운 공비-성 시스템을 형성하지않는 부가적인 성분을 포함하거나 제1 증류 컷에 존재하지않는 부가적인 성분을 포함할 수 있다. 제1 증류 컷은 총 환류 조건하에 증류 컬럼이 안정한 상태 작업을 나타낸 후 취하여진 첫번째 컷이다. 한 성분의 첨가로 본 발명을 벗어나는 새로운 공비-성 시스템을 형성하는지 조사하는 한 방법은 비-공비 혼합물을 별도의 성분으로 분리하는 것으로 기대되는 조건하에서 상기 성분을 갖는 조성물의 시료를 증류시키는 것이다. 만일 부가적인 성분을 함유하는 혼합물이 비-공비 혹은 비-공비-성인 경우, 상기 부가 성분은 공비-성 성분으로부터 분별될 것이다. 만일 그 혼합물이 공비-성인 경우에는, 제1 증류 컷의 일부 한정된 양이 얻어질 것이며 이는 일정한 비등 혹은 단일 물질로서 거동하는 혼합물 성분 모두를 함유한다.
공비-성 조성물의 다른 특성은 공비-성이거나 일정한 비등을 갖는 여러가지 특성이 동일한 성분을 함유하는 조성물의 범위이다. 이러한 조성물 모두 "공비-성"및 "일정한 비등"이란 용어로 적용되는 것으로 의도된다. 예를들어, 다른 압력에서, 조성물의 비등점이 변함에 따라 주어진 공비혼합물의 조성은 적어도 미미하게 변할 것이라는 것은 잘 알려져 있다. 따라서, A와 B의 공비혼합물은 독특한 타입의 관계를 나타내지만, 온도/및 압력에 따라 가변적인 조성물이다. 따라서 공비-성 조성물에 있어서, 이는 동일한 성분을 여러가지 비율로 함유하는 공비-성인 조성물의 범위를 갖는다. 이러한 모든 조성물은 본 명세서에 사용된 용어 공비-성으로 적용되는 것으로 의도된다.
본 발명은 HFC-125 및 HCl을 포함하는 공비-성 조성물을 제공한다. 바람직하게 본 발명의 새로운 공비-성 조성물은 유효량의 HFC-125 및 HCl을 포함한다. 본 명세서에 사용된 용어 "유효량"은 다른 성분 혹은 성분들과 혼합시 공비-성 조성물을 형성하는 각 성분의 양을 칭한다.
본 발명의 바람직한 구체화로, 공비-성 조성물은 펜타플루오로에탄 약 0.1-10중량% 및 염화수소 약 90-99.9중량%를 포함하며, 바람직하게는 필수적으로 펜타플루오로에탄 약 0.1-10중량% 및 염화수소 약 90-99.9중량%로 구성된다. 바람직한 조성물은 -48℃에서 약 30psia(2기압(atm)) 내지 60psia(4atm) 그리고 -85℃에서 약 10psia(0.7atm) 내지 20psia(1.4atm)의 증기압을 나타내는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직한 구체화로, 상기 공비-성 조성물은 펜타플루오로에탄 약 1-4중량% 및 염화수소 약 96-99중량%를 포함하며, 바람직하게는 필수적으로 펜타플루오로에탄 약 1-4중량% 및 염화수소 약 96-99중량%로 구성된다. 보다 바람직한 조성물은 대기압에서 약 -123℉(-86℃)±2℉/C의 비등점을 나타내는 것을 특징으로 한다.보다 바람직한 구체화로, 상기 공비-성 조성물은 대기압에서 약 -123℉(-86℃)±2℉/C의 비등점을 갖는, 펜타플루오로에탄 약 3중량% 및 염화수소 약 97중량%를 포함하며, 바람직하게는 필수적으로 펜타플루오로에탄 약 3중량% 및 염화수소 약 97중량%로 구성된다.
본 발명의 공비-성 조성물의 중량비율은 압력에 따라 크게 변하지 않는다. 예를들어 공비-성 비율은 65psig(4.4atm)의 압력에서 약 -66℉(-54℃)±1℉/C의 비등점을 갖는 펜타플루오로에탄 약 3중량% 및 염화수소 약 97중량%를 유지한다.
방법 및 사용
본 발명은 나아가 HFC-125 혹은 HCl 화합물중 하나는 공비량미만의 양으로 존재하는 HFC-125와 HCl의 혼합물로부터 HFC-125 혹은 HCl을 분리하는 방법을 제공한다. 특정 구체화로, 본 발명의 방법은 HFC-125 혹은 HCl 화합물중 하나는 공비량미만의 양으로 존재하는 펜타플루오로에탄 및 염화수소를 포함하는 혼합물을 제공하는 단계 및 상기 혼합물을 증류하여 공비량미만의 양으로 존재하는 화합물을 컬럼 증류액에 염화수소/펜타플루오로에탄 공비-성 조성물을 포함하는 생성물로 분리하고 다른 화합물이 농축된 제2 생성물을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 HFC-125/HCl 혼합물은 본 발명에 따라 어느 다수의 공급원으로부터 제공될 수 있다. 예를들어, HFC-125 및 HCl을 포함하는 유체가 수동적으로 제조되거나 반응 생성물로서 반응기로부터 혹은 반응기내에 공급될 수 있다. 바람직한 구체화로, 이와 같이 공급되는 혼합물은 HFC-125 및 HCl-형성 반응으로부터 생성된 반응기 유출물이다. 적절한 유출물의 예는 퍼클로로에틸렌("HCC-1110") 또는 1-클로로-1,2,2,2-테트라플루오로에탄("HCFC-124")과 하이드로겐 플루오라이드의 액체 혹은 증기 상 반응이나 펜타플루오로에탄의 수화로부터 생성된 것들을 포함한다. 본 발명에 사용되는 반응기 유출물은 미가공 반응기 유출물이거나 처리된 반응기 유출물일 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "미가공 반응기 유출물"은 일반적으로 HCl, HFC-125 뿐만 아니라 기타 미반응 출발물질, 반응 중간물, 및/또는 반응 부산물을 함유하는 유출물을 칭한다. 즉, 이 기술분야의 숙련자에게는 본 발명의 공급 혼합물이 예를들어, HCC-1110, 하이드로겐 플루오라이드, 퍼플루오로에탄("HFC-116"), HCFC-124, 클로로펜타플루오로에탄("CFC-115") 등을 포함하는 성분들을 함유할 수 있는 것으로 인식될 것이다. 본 명세서에 사용된 용어 "처리된 반응기 유출물"은 미반응된 출발물질, 반응 중간물 및 분산물의 실질적인 부분이 제거되도록 처리된 유출물을 칭한다. (본 명세서에 사용된 "실질적인 부분"은 적어도 다수, 공급 혼합물내 성분의 총 중량을 기준으로, 바람직하게 약 80중량%, 보다 바람직하게 약 90중량%, 보다 바람직하게는 약 95중량%로 공급 혼합물내에 존재하는 성분의 양을 칭한다.) 이 기술분야의 숙련자는 예를들어, 증류, 물 혹은 부식성 스크러빙, 건조, 이들의 조합 등을 포함하는 반응기 유출물로부터 이러한 화합물을 제거하는 어느 다양한 범위의 방법이 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
상기 언급된 바와 같이, 공급된 혼합물은 HFC-125와 HCl을 포함하며, 이는 HFC-125 혹은 HCl이 공비량미만으로 존재한다. HCl이 농축된 제2 혹은 바닥 생성물이 원하여지는 구체화에서, 상기 공급 혼합물은 공비량미만의 HFC-125의 양을 포함한다. HFC-125가 농축된 제2 혹은 바닥 생성물이 원하여지는 구체화에서, 상기 공급 혼합물은 공비량미만의 HCl의 양을 포함한다. 이 기술분야의 숙련자는 HFC-125 및 HCl의 공비량이 증류가 수행되는 조건에 따라 달라질 것임을 인식할 것이다. 그러나 본 명세서의 견지에 있어서, 이 기술분야의 숙련자는 광범위한 범위의 증류 조건에 대한 공비량을 쉽게 결정할 수 있을 것으로 보여진다.
특정 바람직한 구체화로, 공급 혼합물내에 존재하는 HFC-125의 양은 약 10중량%미만이다. 보다 바람직하게, HFC-125의 양은 약 5중량%미만이며, 보다 바람직하게는 약 3중량%미만이다.
광범위한 범위의 어느 통상적인 증류방법 및 증류장치가 본 발명의 방법에 이용될 수 있다. 적절한 증류방법의 예는 단일 단계 증류나 연속 혹은 배치 작업으로서 수행되는 다-단계 증류를 포함한다. 적절한 장치의 예는 트레이, 포장된 컬럼 등을 포함한다.
특정 바람직한 구체화에 있어서, 증류 장치를 통해 HCl/HFC-125 혼합물을 통과시킴으로써 증류하는 것은 HCl/HFC-125 공비-성 조성물에서 HFC-125를 컬럼 증류액으로 제거하기위해 제공하는 것이다. 컬럼 증류액은 공급 혼합물내에 본래 존재하는 다른 저 비등 성분을 포함할 수 있다. 예를들어, 사용된 단계의 수 혹은 증류장치 및 환류비율에 따라, 공비-성 HCl/HFC-125 조성물내 HCl의 양을 초과하는 부가량의 HCl이 컬럼 증류액내에 존재할 수 있다. 연속 증류에서, HFC-125는 공비 HCl과 함께 컬럼의 상층부로부터 제거될 수 있다. 배치 증류에서, HFC-125는 공비 HCl과 함께 증류 컷에서 제거될 수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 컬럼 증류액은또한 출발물질로부터 기타 저 비등 성분 뿐만 아니라 공비량을 넘는 과량의 HCl을 포함할 수 있다.
증류가 수행되는 조건은 본 명세서에 기초하여 이 기술분야의 숙련자에 의해 쉽게 결정된다. 바람직한 구체화로, 증류는 최고 약 500psia의 압력에서 수행될 수 있다. 이러한 범위의 보다 높은 최종 압력의 사용(즉, 500psia에 근접한)은 환류가 냉각 단위당 적은 비용이 드는 보다 높은 온도 냉각 매체로 수행되는 점에서 유리하다. 그러나, 보다 높은 환류 비율 및/또는 보다 높은 단계의 분리에 필요한 압력이 증가함에따라 공비혼합물의 상대적인 휘발성 및 공비-성 조성물의 HCl과 HFC-125 함량이 감소하기때문에 이러한 압력에서의 증류는 어려워질 수 있다. 특정한 보다 바람직한 구체화로, 증류는 약 75-200psia의 압력에서 수행된다.
본 발명의 방법은 나아가 컬럼 증류액으로부터 HCl을 회수하는 단계를 포함할 수 있다. 컬럼 증류액으로부터 HCl을 회수하는 광범위한 범위의 어느 방법이 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 적절한 방법의 예는 극성 용매로 컬럼 증류액으로부터 HCl을 추출하는 것이나 컬럼 증류액을 촉매에 걸쳐 통과시켜 HCl로부터 보다 쉽게 분리되는 생성물로 HFC-125를 전환시킨 다음 그 생성 혼합물을 증류하는 것을 포함한다.
특정 바람직한 구체화로, 회수 단계는 극성 용매를 이용하여 컬럼 증류액으로부터 HCl을 추출하는 것을 포함한다. 어느 광범위한 범위의 극성 용매가 본 발명의 회수 단계에 사용될 수 있다. 특히 바람직한 용매는 물을 포함한다.
특정 다른 바람직한 구체화로, 회수 단계는 컬럼 증류액을 촉매와 접촉시켜생성 혼합물을 형성하고 후속적으로 상기 생성 혼합물을 증류하여 새로운 생성물을 제거하는 것을 포함한다. 회수 단계에 사용되기에 적절한 촉매는 염화 제2철 및 크롬 옥시플루오라이드를 포함한다. 이러한 촉매와 HFC-125를 약 400℃이상의 온도에서 접촉시킴으로써 최소 일부의 HFC-125가 생성물로 전환된다. 상기 생성물은 클로로트리플루오로메탄("CFC-13") 및/또는 트리클로로플루오로메탄("CFC-11")일 수 있다. 만일 하이드로겐 플루오라이드가 존재하는 경우, HFC-125는 주로 CFC-13으로 전환될 것이다. 후속적으로, 상기 생성 혼합물은 증류되어 바닥 생성물로서 CFC-13 및/또는 CFC-11이 제거되고 컬럼 증류액으로서 공비량미만의 HFC-125의 양을 함유하는 정제된 HCl/HFC-125 혼합물이 남는다. 상기 컬럼 증류액은 본 발명에 따른 공급단계로 재순환된다.
본 발명은 또한 HCl과 HFC-125의 혼합물로부터 정제된 HCl을 제조하는 방법을 제공한다. 본 명세서에 사용된 용어 "정제된 HCl"은 일반적으로 이것이 회수되어지는 혼합물보다 낮은 양의 HFC-125를 함유하는 HCl 시료를 칭한다. 본 발명의 방법은 HFC-125의 양이 공비량미만인 HCl과 HFC-125의 혼합물을 공급하는 단계; 상기 혼합물을 증류하여 공비-성 조성물로서 HFC-125를 분리하고 HCl이 농축된 바닥 생성물을 제공하는 단계; 및 상기 바닥 생성물로부터 HCl을 수집하는 단계를 포함한다.
본 발명의 공급 및 증류 단계는 공급된 혼합물내 HFC-125의 양이 공비량미만인 구체화에 대하여 상기 언급된 바와 같다.
바닥 생성물로부터 HCl을 수집하기위해 어느 광범위한 범위의 알려진 방법이본 발명에 따라 사용될 수 있다. 이 기술분야의 숙련자는 본 발명에 따라 제조된 바닥 생성물이 HCl에 부가적으로 공급된 혼합물에 본래 존재하는 다른 고 비등 성분을 함유하거나 혹은 함유하지않을 수 있음을 인지할 것이다. 따라서, 바닥 생성물로부터 HCl을 수집하는 적절한 방법의 예는 단지 증류 장치로부터 바닥 생성물을 제거하는 것(연속 증류에서), HCl 바닥 생성물을 함유하는 증류 컷을 수집하는 것(특히 배치 증류에서), 극성 용매로 바닥 생성물로부터 HCl을 추출하는 것, 바닥 생성물로부터 HCl을 증류하는 것, 이들의 둘 또는 그 이상의 조합 등을 포함한다. 본 명세서의 견지로, 이 기술분야의 숙련자는 본 발명에 따라 바닥 생성물로부터 HCl을 쉽게 수집할 수 있을 것이다.
정제된 HCl을 제조하는 본 발명은 또한 컬럼 증류액으로부터 HCl를 회수하는 단계를 포함할 수 있다. 컬럼 증류액으로부터 HCl을 회수하기위해 상기 언급된 어느 방법이 사용될 수 있다.
실시예
본 발명은 하기 실시예에 의해 보다 상세히 설명되나 단지 예시하는 것이며 이에 한정하려는 것은 아니다.
실시예 1
펜타플루오로에탄 및 염화수소를 혼합하여 다른 조성을 갖는 균일한 혼합물을 형성하였다. 상기 조성물의 증기압을 48~ -85℃에서 측정하였다.
표 1은 HFC-125/HCl 조성물의 증기압 측정값을 HFC-125 중량퍼센트에 대한 일정한 온도에서의 상관관계로 나타낸 것이다. 이 데이타로부터 -48℃에서 상기 조성물은 약 2중량퍼센트에서 공비-성 특성을 나타내는 것으로 관찰되었다. 추가적인 관찰에 근거하여 상기 조성물의 증기압 최대값은 -48℃에서 HFC-125 약 0.5-3.5중량%인 것으로 측정되었다. 또한 -85℃에서 상기 조성물은 약 3중량%에서 공비-성 특성을 나타내는 것으로 관찰되었다. 추가적인 관찰에 근거하여 상기 조성물의 증기압 최대값은 -85℃에서 HFC-125 약 1-5중량%인 것으로 측정되었다.
HFC-125 중량 퍼센트(나머지 HCl 함유) 압력(psia) 압력(psia)
온도 -48℃ 온도 -85℃
0.0 45.1 14.7
1.8 47.2 15.0
100.0 14.7 5.2
상기 데이타는 또한 상기 혼합물의 증기압은 표시된 비율과 같이 HFC-125 혹은 HCl 단독보다 높음을 보여준다.
실시예 2
증기-액체 평형("VLE") 데이타는 -66℉(-54℃)에서 다른 조성물에서 HCl과 HFC-125의 혼합물의 증기 및 액체 조성물의 실험실 분석으로 측정되었다. 표 2의 데이타는 액체 및 증기내 HFC-125의 양이 하기 열거된 조성물에 대하여 상대적으로일정함을 보여준다. 따라서, 공비-성 조성물은 하기 열거된 양 및 조건으로 존재한다.
HFC-125 중량% (나머지는 HCl임) 압력(psia) 액체 조성물 (HFC-125 중량%) 증기 조성물 (HFC-125 중량%)
0.0 64 0 0
1.0 64 1 1
3.0 65 3 3
5.0 64 5 4
실시예 3
HCl 99중량% 및 HFC-125를 함유하는 혼합물을 1atm 압력에서 수행되는 배치 증류 컬럼에 장입하였다. 총 8시간 환류에 컬럼을 작동시킨후, 증류액의 시료(#1)을 분석한 다음 2이상의 별도의 증류액 생성물(#2 및 #3)을 성공적으로 수집하였다. 오버헤드 온도는 -123℉(-86℃)로 일정하게 유지되었다. 재가열기내에 잔존하는 물질의 시료로 상기 3가지 시료를 가스 크로마토그래피로 측정하였다. 그 분석 결과를 표 3에 나타내었다.
성분 총 환류 시료 #1 시료 #2 시료 #3 재가열기 함량
HCl 97중량% 97중량% 97중량% 99.5중량%
HFC-125 3중량% 3중량% 3중량% 0.5중량%
표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 보다 높은 비등성인 HFC-125가 HCl로부터 분리되었으며, 이에 따라 배치 증류 컬럼의 오버헤드 증류액에 저 비등성 HFC-125/HCl 공비-성 조성물이 남았다. 결과적으로, 대부분의 HFC-125가 연한 컷으로 제거되었다. 재가열기 혼합물내 HFC-125의 감소는 -123℉(-86℃)에서 HFC-125와HCl의 공비 혼합물이 존재함을 입증한다.
실시예 4
증기-액체 평형 데이타를 UNIFAC 모델에 공급하여 그 혼합물의 증류 거동을 시뮬레이팅하였다. 그 결과 HCl 및 공비량미만의 HFC-125를 포함하는 혼합물의 증류는 증류되어지는 본래 혼합물에 비하여 감소된 함량의 HFC-125를 갖는 HCl 바닥 생성물을 생성함을 보여주었다.

Claims (10)

  1. 펜타플루오로에탄 및 염화수소를 포함하는 2성분성 공비-성(azeotrope-like) 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 펜타플루오로에탄 약 0.1-10중량% 및 염화수소 약 90-99.9중량%를 포함하며, -48℃에서 약 30~60psia 그리고 -85℃에서 약 10~20psia의 증기압을 갖는 것을 특징으로 하는 공비-성 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 펜타플루오로에탄 약 1-4중량% 및 염화수소 약 96-99중량%를 포함하며, 약 대기압에서 약 -123±2℉의 비등점을 갖는 것을 특징으로 하는 공비-성 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 펜타플루오로에탄 약 3중량% 및 염화수소 약 97중량%를 포함함을 특징으로 하는 공비-성 조성물.
  5. 펜타플루오로에탄 혹은 염화수소가 공비량미만의 양으로 존재하는 펜타플루오로 및 염화수소를 포함하는 혼합물을 제공하는 단계; 및
    상기 혼합물을 증류하여 염화수소/펜타플루오로에탄 공비-성 조성물을 포함하는 제1 생성물로서 공비량미만의 양으로 존재하는 화합물을 분리하고 다른 화합물이 농축된 제2 생성물을 생성하는 단계;
    를 포함하는, 펜타플루오로에탄과 염화수소의 혼합물로부터 펜타플루오로에탄 및 염화수소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 최소 하나의 화합물을 분리하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 제공되는 상기 혼합물은 염화수소 및 공비량미만의 펜타플루오로에탄을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 제공되는 상기 혼합물은 펜타플루오로에탄 약 10중량%미만을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 제공되는 상기 혼합물은 펜타플루오로에탄 약 3중량%미만을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  9. HFC-125가 공비량미만의 양으로 존재하는 HFC-125과 HCl의 혼합물을 제공하는 단계;
    상기 혼합물을 증류하여 HFC-125를 HFC-125와 HCl의 공비-성 조성물로서 컬럼 증류액내로 이동시키고, HCl이 농축된 바닥 생성물을 생성하는 단계; 및
    상기 바닥 생성물로부터 HCl을 수집하는 단계;
    를 포함하는, 펜타플루오로에탄과 염화수소의 혼합물로부터 정제된 HCl을 제조하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 수집 단계는 바닥 생성물을 증류하여 HCl을 회수하는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
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