KR20090054955A - 플루오로프로펜을 포함하는 기체 스트림의 건조공정 - Google Patents

플루오로프로펜을 포함하는 기체 스트림의 건조공정 Download PDF

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Abstract

플루오로프로펜을 포함하는 유체의 건조방법으로서, 상기 유체를 그들의 최대 치수를 가로지른 크기(size across their largest dimension)가 약 3 Å 내지 약 5 Å인 개구들(openings)을 갖는 분자체를 포함하는 건조제와 접촉시키는 단계를 포함하는 건조방법. 플루오로프로펜을 포함하는 열전달 유체, 및 그들의 최대 치수를 가로지른 크기가 약 3 Å 내지 약 5 Å인 개구들을 갖는 분자체를 포함하는 건조제를 포함하는 열전달 장치. 바람직하게는, 상기 플루오로프로펜은 R-1234yf 또는 R-1225ye이다.

Description

플루오로프로펜을 포함하는 기체 스트림의 건조공정{Process for drying a gas stream comprising a fluoropropene}
본 발명은 일반적으로 불소화 프로펜류를 포함하는 유체를 건조하기 위한 건조제에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 정의된 기공 크기를 갖는 분자체를 포함하는 건조제의 사용에 관한 것이다.
열전달 매체로서 할로겐화 유체를 이용하는 증기 압축 냉각 시스템 내에 존재하는 물의 수준을 조절하는 것이 중요한 것은 일반적으로 인정된다. 그러한 시스템내에서 높은 수분 함량은 많은 신뢰성 및 성능 문제를 낳을 수 있다. 자유상 물(free-phase water)이 형성될 수 있는 수준에 근접하거나 초과하는 수준에서, 고체 포접화합물(clathrates) 또는 얼음 결정이 형성될 수 있다. 고체 포접화합물은 물의 정상적인 어는 점 온도를 초과하는 온도에서 형성될 수 있다. 이들 고체 물질은 냉매 흐름을 억제하도록 작용할 수 있으며, 특히 팽창 장치, 통상적으로 시스템을 통한 냉매 흐름을 조절하는 데 사용되는 밸브, 세공(orifice) 튜브 또는 모세관 튜브를 통한 냉매 흐름을 억제하도록 작용할 수 있다.
낮은 수분 수준에서, 기밀 압축기 시스템(hermetic compressor systems)에서 발견되는 많은 고분자 재료, 특히 나일론 및 PET와 같이 기밀 전기 모터 절연과 관 련된 고분자 재료는 모터 탐(motor burn-out) 및 조기 시스템 파괴를 야기할 수 있는 가수분해 열화를 받을 수 있다. 수분은 또한 시스템의 금속 성분을 부식시키는 작용을 할 수 있으며 또한 구리로 이루어진 성분으로부터 구리가 이동하여 철합금 표면상에 침착되는 구리 도금 현상에 기여할 수 있다. 이러한 표면이 밸브 및 피스톤 요소와 같은 압축기 내에 존재하는 경우, 이러한 침착은 기계적 틈새(mechanical clearances)를 감소시키는 작용을 하고 궁극적으로는 눌러붙음(seizure)을 야기할 수 있다.
냉각 시스템에서 수분의 상기한 유해한 효과를 감소시키기 위하여, 이들 시스템은 순환하는 유체로부터 수분을 선택적으로 흡수하기 위하여 건조재료를 혼입한다. 전통적으로 이들 건조제는 활성 알루미나, 실리카 겔 및 알루미노실리케이트 분자체(제올라이트)를 포함하는 많은 재료로부터 제조되어 왔다. 이 건조제는 통상적으로 하나 이상의 건조재료로 이루어진 다공성 성형 코아의 형태 또는 건조제 비드 또는 펠렛을 쏟아부어 채워 넣기(loose-fill)한 형태로 사용된다. 양 경우에 있어서, 건조제는 카트리지 내에 유지되고 액체 또는 증기 형태의 냉매는 건조제와 접촉하는 카트리지를 통과하도록 된다.
제올라이트 분자체는 특히 관심의 대상인데 이는 이들이 높은 수분 고착 용량 및 냉각 유체의 수분 함량을 낮은 수준으로 감소시킬 수 있는 능력을 결합할 수 있기 때문이다. 그러한 분자체로 만족할 만한 건조 성능을 달성하기 위하여는 경쟁적인 냉매 흡수를 최소화하는 것이 중요하다. 이는 보통 냉매 흡수가 최소화되도록 충분히 작지만 만족할 만한 수분 흡수 속도를 유지하기에 충분히 넓은 기공 크기 치수(pore-opening dimension)를 갖는 분자체를 선택함으로써 달성된다. 이러한 냉매 흡수의 최소화는 분자체 채널 내에서의 반응을 통한 냉매 열화를 회피하기 위해서도 요구된다.
냉각 시스템 내에서의 수분 조절이 분명히 중요하지만, 냉매 유체의 제조 공정의 일부로서 냉매 유체를 건조하는 것도 필요하다. 이러한 방식으로, 제조 공정의 단계, 예를 들면 물 스크러빙(aqueous scrubbing)을 통하여 냉매내로 혼입될 수 있는 수분은 이 유체가 포장되거나 또는 수용 용기내에 넣어지기 전에 제거될 수 있다. 따라서 이 유체를 건조하는 것은 이 유체를 취급하고 저장하는 것과 관련된 임의의 부식 또는 얼음얼기 문제를 회피하고 또한 후속으로 냉각 회로 내로 이 유체를 도입하는 것이 임의의 인라인 시스템 건조제의 건조 용량에 과부하가 걸리게 할 수 있는 과도한 수준의 수분을 도입하지 않는 것을 보장하는 것을 돕는다.
몬트리올 프로토콜은 R-12 (디클로로디플루오로메탄), R-22(클로로디플루오로메탄) 및 R-22와 R-115 (클로로펜타플루오로에탄)의 공비혼합물인 R-502을 포함하는 전통적인 클로로플루오로카본(CFC) 및 하이드로클로로플루오로카본(HCFC) 냉매의 대체를 불러일으켰다. 이들 물질은 일반식 CnHxFy (여기서 n = 1 내지 3, x = 1 내지 (2n-l) 및 (x + y) = 2n + 2)의 하이드로플루오로카본(HFC) 냉매 및 이들의 혼합물로 전면적으로 대체되었다.
이들 냉각 유체는 일반적으로 합성 압축기 윤활제, 가장 흔하게는 에스테르, 폴리알킬렌글리콜(PAG) 또는 폴리비닐에테르(PVE)와 조합되어 사용된다. HFC 및 이 들의 합성 윤활제 모두는 CFC 및 HCFC 냉매와 이들의 광물 오일 또는 합성 탄화수소 압축기 윤활제의 전통적인 조합보다 더 극성이고 더 흡습성이다.
역사적으로 사용된 냉매 중에서 가장 흔한 것의 하나는 R-12이었다. 이는 1990년대에 대부분의 응용분야에서 R-134a (1,1,1,2-테트라플루오로에탄)에 의하여 대체되었다. R-134a의 단일의 가장 큰 응용분야의 하나는 자동차 공기 조화 시스템인데, 여기서 이는 폴리알킬렌 글리콜 압축기 윤활제와 조합되어 사용된다. 다른 응용분야는 가정용 및 산업용 냉각을 포함하는데, 여기서 이는 일반적으로 에스테르 또는 PVE 압축기 윤활제, 통상적으로는 네오펜틸폴리올 에스테르(POEs) 계열의 에스테르와 조합되어 사용된다. R-134a는 또한 상업용 및 주거용 동결, 냉각 및 공기 조화 응용분야에서 R-22 및 R-502를 대체하기 위하여 사용되어온 냉매 블렌드의 일성분이다.
100년 시간 스케일 상에서 CO2에 대한 R-134a, 1300의 글로벌 워밍 포텐셜(GWP)은 감소된 GWP를 갖는 오존 친화적인 대체 냉매를 개발하라는 압력을 야기하였다. R-134a의 대체물로서 고려되는 일 계열의 유체는 불소화 프로펜류이다. 그 중에서 특별한 관심의 대상은 R-1234yf (2,3,3,3-테트라플루오로프로펜)인데, 이는 단독으로 사용되거나 또는 R-134a가 현재 사용되고 있는 수많은 응용분야에서 사용될 수 있는 적합한 물리적 및 열물리적 성질을 갖는 비인화성 혼합물을 생성하기 위하여 CF3I와 같은 다른 낮은 GWP 유체와 혼합될 수 있다. 또한 관심의 대상은 R-1225ye (1,1,1,2,3-펜타플루오로프로펜), 바람직하게는 CF3I가 없는 R-1225ye 냉매 유체이다. R-1225ye의 양 이성체 형태, 즉 E 및 Z 형태가 모두 관심의 대상이다. 확립된 HFC와 같이 R-1234yf는 극성종이며, R-134a 또는 다른 HFC와 함께 현재 사용되는 PAG, PVE 및 에스테르 윤활제와 조합되어 사용될 수 있다. CF3I는 비교적 비극성이며 전통적인 광물 오일 또는 합성 탄화수소 윤활제와 함께 사용될 수 있다. R-1234yf 및 CF3I를 포함하는 블렌드는 PAG, PVE 또는 에스테르 윤활제와 또는 전통적인 광물 오일 또는 합성 탄화수소 윤활제와 함께 사용될 수 있다.
따라서 R-1234yf 또는 R-1225ye 또는 R-1234yf 및 CF3I를 포함하는 블렌드와 사용하기 위한 상용성있는 건조제 물질을 제공할 필요성이 있다. 또한, R-1234yf, R-1225ye 및 R-1234yf 및 CF3I를 포함하는 블렌드, 및 관련된 압축기 윤활제와 상용성있는 건조제를 제공할 필요성이 있다
본 발명에 따르면, 플루오로프로펜을 포함하는 유체의 건조방법이 제공되는 데, 이 방법은 상기 유체를 그들의 최대 치수를 가로지른 크기(size across their largest dimension)가 약 3 Å 내지 약 5 Å인 개구들(openings)을 갖는 분자체를 포함하는 건조제와 접촉시키는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 분자체는 그들의 최대 치수를 가로지른 크기가 약 3 Å 내지 약 4 Å인 개구들을 갖는다.
편리하게는, 상기 분자체는 그들의 최대 치수를 가로지른 크기가 약 4 Å인 개구들을 갖는다.
유리하게는, 상기 플루오로프로펜은 R-1234yf 또는 R-1225ye이다. 예를 들면, E 및 Z 이성질체의 열역학적 또는 동력학적 평형 블렌드 상태의 R-1225ye 또는 비교적 순순한 개별 이성질체 형태, 예를 들면 약 50% 초과, 편리하게는 약 80% 초과, 편리하게는 90% 초과의 Z 이성질체 R-1225ye, 또는 약 50% 초과, 편리하게는 약 80% 초과, 편리하게는 90% 초과의 E 이성질체 R-1225ye이다.
바람직하게는, 상기 유체는 적어도 1종의 추가적인 냉매 성분을 포함한다.
편리하게는, 상기 적어도 1종의 추가적인 냉매 성분은 CF3I, R-134a 및 R1 52a로부터 선택된다.
유리하게는, 상기 유체는 윤활제를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 윤활제는 에스테르류, PAG, PVE, 광물 오일류 및 합성 탄화수소류로부터 선택된다.
편리하게는, 상기 유체는 안정화제를 더 포함한다.
유리하게는, 상기 안정화제는 에폭사이드류, 디엔류 및 페놀류로부터 선택된다.
바람직하게는, 상기 유체는 염료를 더 포함한다.
편리하게는, 상기 염료는 형광이다.
유리하게는, 상기 건조제는 상기 분자체가 아닌 적어도 1종의 추가적인 건조제 또는 흡착제를 포함한다.
바람직하게는, 상기 적어도 1종의 추가적인 건조제 또는 흡착제는 알루미나, 실리카 및 활성 탄소로부터 선택된다.
편리하게는, 상기 건조제는 상기 분자체 이외의 임의의 추가적인 건조제를 함유하지 않는다.
유리하게는, 상기 유체는 열전달 유체이다.
바람직하게는, 상기 건조제는 카트리지 내에 담겨져 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 플루오로프로펜을 포함하는 유체의 제조방법이 제공되는 데, 이 방법은 상기 유체를 본 명세서에서 한정한 바와 같이 건조하는 방법을 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 플루오로프로펜을 포함하는 열전달 유체를 이용하는 냉각 제공 방법이 제공되는데, 이 방법은 상기 유체를 본 명세서에서 한정한 바와 같이 건조하는 방법을 포함한다.
바람직하게는, 상기 냉각 제공 방법은 이동 공기 조화 시스템 내에서 실시된다.
편리하게는, 상기 이동 공기 조화 시스템은 자동차 공기 조화 시스템이다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 플루오로프로펜을 포함하는 열전달 유체, 및 그들의 최대 치수를 가로지른 크기가 약 3 Å 내지 약 5 Å인 개구들을 갖는 분자체를 포함하는 건조제를 포함하는 열전달 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 열전달 장치는 냉각 시스템이다.
편리하게는, 상기 열전달 장치는 자동차 공기 조화 시스템이다.
본 발명을 첨부도면을 참조하여 예를 들어 더 상세하게 설명한다.
도 1은 분자체로 건조한 후의 CF3I(TFIM), R-1234yf 및 R-134a의 수분 수준을 나타낸다.
도 2는 CF3I(TFIM), R-1234yf 및 R-134a의 건조하는 데 있어서 건조제의 용량을 나타낸다.
우리는 놀랍게도 약 5 Å 미만의 공칭 기공 치수를 갖는 제올라이트 분자체 건조제가 선택적으로 적어도 1종의 추가적인 냉매 성분과 혼합된, 적어도 1종의 플루오로프로펜을 포함하는 냉매에 사용될 수 있다는 것을 발견했다. 특히 우리는 약 5 Å 미만의 공칭 기공 치수를 갖는 제올라이트 분자체 건조제가 R-1234yf 또는 R-1225ye, 및 R-1234yf 및 R-1225ye와 다른 냉매 성분, 특히 R-134a, R-152a 및/또는 CF3I의 블렌드로부터 수분을 제거하는데 이롭게 사용될 수 있다는 것을 발견했다.
도 1은 공칭 기공 치수가 3Å(M3A) 내지 10Å(MS13X)인 많은 제올라이트 분자체와 접촉하는 냉매의 평형 수분 함량을 나타낸다. 분자체의 공칭 기공 크기가 커짐에 따라 조사된 모든 냉매의 물 함량도 3Å 제올라이트 mg 당 약 0.003 mg H2O에서 10Å 제올라이트 mg 당 약 0.02 mg H2O로 증가하는 것이 분명하다. 놀랍게도, 5Å 제올라이트는 R-1234yf 냉매와는 나쁜 성능을 나타내서 10Å 제올라이트의 물 함량에 비견할 만한 물 함량만을 달성한다. 상기 불소화 프로펜은 R-134a보다 커서 5Å 제올라이트에 의하여 덜 효과적으로 흡수될 것으로 예상되기 때문에 이는 특히 놀랍다.
또한, WO O1/83411호는 고체 흡착제를 이용하여 생성물 스트림으로부터 (하이드로)할로알켄 불순물을 제거하는 것을 개시한다. 특히, WO O1/83411호는 약 7 Å 내지 약 10Å의 기공크기를 갖는 흡착제를 이용하여 생성물 스트림으로부터 R-1234yf를 제거하는 것을 개시한다.
상기 실험 결과로부터, 우리는 1234yf를 포함하는 냉매 유체의 효과적인 건조를 제공하기 위해서는 5Å 미만의 공칭 기공 치수를 갖는 제올라이트 분자체가 필요한 것을 발견하였다. 약 3Å 미만의 공칭 기공 치수를 갖는 제올라이트 분자체와 관련된 감소된 물 흡수속도 때문에, 이 값은 제올라이트 기공 치수의 수용가능한 범위의 하한값을 나타낸다.
5Å 기공 제올라이트의 나쁜 성능은 도 2에 도시된 해당하는 분자체 물 함량에 반영되어 있다. 여기서, 5Å 제올라이트는 10Å 시스템의 물 함량과 유사한 물 함량, 제올라이트 mg 당 약 0.09 mg H2O를 갖는다. 이에 비하여, R-134a 및 CF3I은 모두 제올라이트 mg 당 약 0.09 mg H2O의 용량을 낳았다. 분명히, 낮은 물 용량을 갖는 건조제가 냉매 유체를 건조하는 데 여전히 사용될 수 있지만 상기 유체로부터 정해진 양의 수분을 흡수하기 위해서는 더 많은 양을 필요로 할 것이다.
본 발명의 건조제는 플루오로프로펜 및 윤활제를 포함하는 순환 냉매 유체로부터 안정화제, 염료 및 윤활 향상제와 같은 첨가제를 제거하는 것으로 작용할 것 같지는 않다. 이러한 방식으로, 본 발명의 건조제는 냉매 유체의 열안정성을 손상시키거나 또는 압축기 윤활제의 성능을 손상시키기 않을 것이다.
실험예
실시예 1
Aldrich Chemical Company로부터 제올라이트 분자체 3Å, 5Å 및 13X를 구입하였다. 4Å XH 분자체는 National Refrigeration Suppliers로부터 방사된 구리(spun-copper) 카트리지 내에 포장된 상태로 입수하였다. 냉매의 물 함량을 측정하는 Karl-Fischer 적정을 GRScientific으로부터 공급된 Cou-Lo Compact 장치상에서 실시하였다.
15O℃에서 12 시간 동안 질소 기체 스트림 내에서 미리 건조된, 약 0.4g의 칭량된 제올라이트 분자체를 액세스 밸브가 장착되고 내부 용적 50 ml를 갖는 스테인레스 강철 압력 용기 내에 넣었다. 약 40mg의 기지량의 물을 함유하는 약 40g의 칭량된 액체 냉매를 도입하기 전에 용기를 배기하기 위하여 상기 용기 밸브를 이용하였다. 초기 혼합 후에, 액세스 밸브를 통하여 용기로부터 소량의 액체 냉매 샘플을 제거하여 Karl-Fischer 적정에 의하여 물 함량을 측정하기 전에 상기 용기를 약 23℃에서 3 시간 동안 방치하였다. 추가적인 액체 샘플 제거에 의하여 냉매의 물 함량을 측정하기 전에 상기 용기를 총 24 시간 동안 방치하여 평형에 도달하게 하였다.
냉매 수분 함량을 측정하기 위하여, 액체 냉매 샘플을 액세스 밸브를 통하여 통과시키고 Karl-Fischer 적정 셀에 연결된 스테인레스 강철 튜빙의 길이 내에서 증발하도록 하였다. 얻어진 증기를 Karl-Fischer 적정 셀 내로 계량하여 넣었다. 이 건조제 샘플의 수분 함량을 차이에 의하여 계산하였다.
24시간에서의 냉매 수분(mg H20/mg 냉매)
MS5A MS4A MS5A MS13X
TFIM 0.003 0.012 0.009 0.02
R-1234yf 0.003 0.01 0.021 0.019
R-134a 0.004 0.007 0.009 0.02
24시간에서의 체 용량(mg H20/mg 체)
MS5A MS4A MS5A MS13X
TFIM 0.097 0.088 0.091 0.08
R-1234yf 0.097 0.09 0.079 0.0081
R-134a 0.096 0.093 0.091 0.08
MS13X 분자체는 10Å 공칭 기공 직경을 갖는다. 바람직한 제올라이트는 약 3Å 내지 약 5Å 미만 범위의 기공 크기를 갖는 것, 특히 약 3Å 내지 약 4Å 범위의 기공 치수를 갖는 것이다. 이러한 바람직한 범위에 속하는 상업적으로 입수할 수 있는 제올라이트 분자체의 구체적인 예는 UOP에 의하여 제조되는 XH-7 및 XH-9, 및 Grace에 의하여 제조되는 MS594 및 MS592를 포함한다.
실시예 2
실시예1의 변형으로서, 젖은(wet) R-1225ye를 다양한 분자체로 시험하고 R-134a와 비교하였다.
이 실험에서, 배기된 실린더 내에 0.5g 증류수를 가하고 다시 여기에 250g 냉매를 가함으로써 냉매를 적셨다. Karl-Fischer에 의하여 액체 수분 함량을 분석하기 전에 이 혼합물을 몇 시간 동안 실온에서 방치하여 평형에 도달하도록 하였다.
상기 건조제를 통하여 200℃에서 적어도 16 시간 동안 건조 질소를 통과시킴으로써 이를 건조함으로써 상기 건조제를 준비하였으며, 건조제 0.8g을 이어서 깨끗한 건조 실린더 내에 가하고 실린더를 배기한 후 "젖은" 액체 냉매 70g을 가하였다. 이어서 이를 실온에서 방치하고 이중으로 분석하여 3 및 24 시간 후의 액체 수분의 평균값을 제공하였다.
결과
3A 4A 5A 13X
시간/ Hrs 0 3 24 0 3 24 0 3 24 0 3 24
R-134a 769 382 31 R-134a 656 79 45 R-134a 816 132 70 R-134a 833 202 163
R-1225ye 641 275 55 R-1225ye 574 306 78 R-1225ye 598 329 181 R-1224yw 641 404 357
3A mg 체 당 mg 물 mg 냉매 당 mg 물
R-1225ye 0.095 0.005
R-134a 0.096 0.004
5A mg 체 당 mg 물 mg 냉매 당 mg 물
R-1225ye 0.084 0.016
R-134a 0.091 0.009
4A mg 체 당 mg 물 mg 냉매 당 mg 물
R-1225ye 0.093 0.007
R-134a 0.093 0.007
13X mg 체 당 mg 물 mg 냉매 당 mg 물
R-1225ye 0.069 0.031
R-134a 0.080 0.020
상기 결과는 3-4Å의 최적 체 크기를 나타낸다; 4Å 보다 큰 기공 크기를 갖는 체의 성능은 나쁘다.
특정 구현예에서, 본 발명의 분자체와 함께 다른 건조제를 포함시키는 것이 유익할 수 있다. 따라서, 특정 응용분야에서 건조제 물질은 분자체만을 포함할 수 있으며, 다른 응용분야에서는 예를 들면 산 제거를 위하여 알루미나, 실리카 및/또는 활성 탄소와 같은 1종 이상의 보조제 이외에 분자체를 포함하는 건조제를 이용할 수 있다.
본 발명의 공정에서 이용되는 건조제는 그들의 최대 치수를 가로지른 크기가 약 3 Å 내지 약 5 Å, 예를 들면 3 Å 이상 내지 5 Å 미만인 개구들을 갖는 기공 을 함유하는 분자체를 포함한다. 개구는 기공의 입을 지칭하는 것으로서 이에 의하여 흡착된 분자가 기공의 몸체 내로 들어가며 이곳에서 분자는 갇힌다. 기공의 개구들은 타원 형상, 본질적으로 원형 또는 심지어는 불규칙 형상일 수 있지만, 일반적으로는 타원 형상 또는 본질적으로 원형일 것이다. 기공 개구들이 본질적으로 원형인 경우, 이들은 약 3 Å 내지 약 5 Å, 예를 들면 3 Å 이상 내지 5 Å 미만 범위의 직경을 가질 것이다.
바람직한 흡착제는 그들의 최대 치수를 가로지른 크기가 약 3 Å 내지 약 4 Å인 개구들을 갖는 기공들을 포함하는 것들이다.
건조제는 기공 크기의 하나 이상의 분포를 포함할 수 있기 때문에, 기공들의 개구들이 그들의 최대 치수를 가로지른 크기가 약 3 Å 내지 약 5 Å인 요구되는 치수의 기공들 이외에, 흡착제는 더 크거나 더 작은 기공들도 포함할 수 있다. 따라서, 흡착제는 약 3 Å 내지 약 5 Å 범위 내의 기공들만을 배타적으로 함유할 필요는 없다. 그러나, 이 범위 밖의 어떠한 기공들도 플루오로프로펜류로부터 수분을 선택적으로 제거하는데 있어서 동등하게 효과적이지 않을 것이다.
건조제는 입자 형태이어야 하며 또한 편리하게는 펠렛 또는 비드의 형태이다. 플루오로프로펜류의 제조에 사용되는 경우, 입자상 흡착제는 통상적으로 흡착 타워 또는 컬럼 내에 상(bed) 또는 층으로서 배열되며 생성물 스트림은 상기 상의 위로 또는 상기 상을 관통하여 수송될 수 있다. 건조제 상은 유동상 또는 이동상(fluidsed or moving bed)일 수 있지만, 바람직한 구현예에서는 고정상 또는 정지상(fixed or static bed)이다. 냉각 시스템에서 순환 유체를 건조하는데 사용되 는 경우, 건조제는 편리하게는 카트리지 내에 포함된 펠렛 또는 비드의 형태이며, 이 카트리지를 통하여 임의의 순환하는 압축기 윤활제를 포함하는 액체 냉매가 통과한다. 대안적으로는, 건조제는 본 발명의 제올라이트, 바인더 및 실리카 겔, 알루미나 또는 활성 탄소와 같은 임의의 보조 건조제 또는 흡착제를 포함하는 고체의 다공성 코아의 형태일 수 있다. 사용시, 코아는 카트리지 내에 포함되며 순환하는 냉각 유체는 상기 카트리지를 관통하여 코아와 접촉하도록 된다.
건조제는 통상적으로 300 내지 900m2/g 범위의 표면적을 갖는다.
건조제는 보통 사용하기 전에 건조 공기 또는 건조 질소와 같은 건조 기체 스트림 내에서 가열함으로써 전처리된다. 이 공정은 당업자들에게 알려져 있으며 건조제를 활성화하는 효과를 갖는다.
통상적으로 전처리 온도는 100 내지 400℃ 범위이다.
본 발명의 공정은 액상 또는 증기상의 생성물 스트림과 실행될 수 있다. 플루오로프로펜 제조 공정에서, 반응기를 나오는 생성물 스트림은 통상적으로 생성물 스트림내의 전체 불순물 수준을 감소시키기 위하여 본 발명의 공정에 가하기 전에 전처리될 것이다. 이 전처리는 통상적으로 증류 단계를 포함할 것이다. 생성물 스트림은 또한 소망되는 낮은 물 수준을 달성하기 위하여 동일한 흡착제 상을 통하여 수차례 재순환되고 처리될 수 있다.
본 발명의 공정은 배치식 또는 연속식으로 운전될 수 있지만, 연속식 운전이 바람직하다.
본 공정은 바람직하게는 -20 내지 100℃ 범위, 더 바람직하게는 10 내지 70℃ 범위 및 특히 10 내지 50℃ 범위의 온도에서 운전된다.
바람직한 운전 압력은 1 내지 30 bar 범위, 더 바람직하게는 5 내지 20 bar범위, 특히 6 내지 12 bar의 범위이다.
건조제 상으로의 생성물 스트림의 바람직한 공급 속도는 액상 생성물 스트림의 경우 0.1 내지 50 hour-1 범위, 더 바람직하게는 1 내지 30 hour-1 범위 및 증기상 생성물 스트림의 경우 10 내지 10,000 hour-1 범위, 더 바람직하게는 100 내지 5,000 hour-1 범위이다.
본 공정의 운전 동안에, 건조제의 흡착 능력은 기공이 물로 채워짐에 따라 점진적으로 소비된다. 플루오로프로펜류의 제조에 있어서, 상기 흡착제가 물을 흡착하는 능력은 결국에는 상당히 손상될 것이며 이 단계에서 흡착제는 재생되어야 한다. 재생은 통상적으로 건조 공기 또는 건조 질소와 같은 건조 기체 스트림 내에서 100 내지 300℃ 범위의 온도, 예를 들면 100 내지 200℃, 및 1 내지 30 bar 범위의 압력, 예를 들면 5 내지 15 bar에서 사용된 흡착제를 가열함으로써 이루어진다. 이 공정은 당업자들에게 알려져 있다. 냉각 시스템에 사용되는 경우, 건조제 카트리지 또는 코아는 건조제의 물 흡수 능력이 소진되면 또는 통상적인 점검의 일부로서 보통 교체된다.

Claims (25)

  1. 플루오로프로펜을 포함하는 유체의 건조방법으로서,
    상기 유체를 그들의 최대 치수를 가로지른 크기(size across their largest dimension)가 약 3 Å 내지 약 5 Å인 개구들(openings)을 갖는 분자체를 포함하는 건조제와 접촉시키는 단계를 포함하는 건조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분자체는 그들의 최대 치수를 가로지른 크기가 약 3 Å 내지 약 4 Å인 개구들을 갖는 건조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분자체는 그들의 최대 치수를 가로지른 크기가 약 4 Å인 개구들을 갖는 건조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플루오로프로펜은 R-1234yf 또는 R-1225ye인 건조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체는 적어도 1종의 추가적인 냉매 성분을 포함하는 건조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 1종의 추가적인 냉매 성분은 CF3I, R-134a 및 R152a로부터 선택되는 건조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체는 윤활제를 더 포함하는 건조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 윤활제는 에스테르류, PAG, PVE, 광물 오일류 및 합성 탄화수소류로부터 선택되는 건조방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체는 안정화제를 더 포함하는 건조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 안정화제는 에폭사이드류, 디엔류 및 페놀류로부터 선택되는 건조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체는 염료를 더 포함하는 건조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 염료는 형광인 건조방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조제는 상기 분자체가 아닌 적어도 1종의 추가적인 건조제 또는 흡착제를 포함하는 건조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 1종의 추가적인 건조제 또는 흡착제는 알루미나, 실리카 및 활성 탄소로부터 선택되는 건조방법.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조제는 상기 분자체 이외의 추가적인 건조제를 더 함유하지 않는 건조방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체는 열전달 유체인 건조방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조제는 카트리지 내에 담겨져 있는 건조방법.
  18. 플루오로프로펜을 포함하는 유체의 제조방법으로서,
    제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 상기 유체의 건조방법에 따라 상기 유체를 건조하는 방법을 포함하는 제조방법.
  19. 플루오로프로펜을 포함하는 열전달 유체를 이용하는 냉각 제공 방법으로서,
    제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 상기 유체의 건조방법에 따라 상 기 유체를 건조하는 방법을 포함하는 냉각 제공 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 냉각 제공 방법은 이동 공기 조화 시스템 내에서 실시되는 냉각 제공 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 이동 공기 조화 시스템이 자동차 공기 조화 시스템인 냉각 제공 방법.
  22. 플루오로프로펜을 포함하는 열전달 유체, 및
    그들의 최대 치수를 가로지른 크기가 약 3 Å 내지 약 5 Å인 개구들을 갖는 분자체를 포함하는 건조제를 포함하는 열전달 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 열전달 장치는 냉각 시스템인 열전달 장치.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 열전달 장치는 자동차 공기 조화 시스템인 열전달 장치.
  25. 실질적으로 본 명세서에서 설명된 바와 같은 플루오로프로펜을 포함하는 유 체를 건조하는 방법.
KR1020097000724A 2006-06-14 2007-06-14 플루오로프로펜을 포함하는 기체 스트림의 건조공정 KR101177924B1 (ko)

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