KR20210116670A - 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E))과 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a)을 포함하는 조성물, 그리고 HFO-1132(E)와 HFC-143a를 포함하는 조성물로부터, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 분리하는 방법 - Google Patents

트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E))과 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a)을 포함하는 조성물, 그리고 HFO-1132(E)와 HFC-143a를 포함하는 조성물로부터, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 분리하는 방법 Download PDF

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다케히로 자키
다카시 우스이
메구미 구시다
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

HFO-1132(E)와 HFC-143a를 포함하는 공비 또는 유사 공비의 조성물, 그리고 HFO-1132(E)와 HFC-143a를 포함하는 조성물로부터, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 분리하는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 냉매를 포함하는 조성물로서, 상기 냉매가, 공비 또는 유사 공비이며, 또한 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a)을 포함하고, 또한 상기 냉매에 있어서의, HFO-1132(E) 및 HFC-143a의, HFO-1132(E)와 HFC-143a의 합계량에 대한 함유 비율이, 각각 80질량% 이상 및 20질량% 이하인, 조성물을 그 해결 수단으로서 제공한다.

Description

트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E))과 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a)을 포함하는 조성물, 그리고 HFO-1132(E)와 HFC-143a를 포함하는 조성물로부터, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 분리하는 방법
본 개시는, HFO-1132(E)와 HFC-143a를 포함하는 조성물, 그리고 HFO-1132(E)와 HFC-143a를 포함하는 조성물로부터, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 분리하는 방법에 관한 것이다.
트랜스(E)형 및 시스(Z)형의 1,2-디플루오로에틸렌을 포함하는 냉매는, R-410A나 HFC-32, HFC-134a 등이 지금까지 이용되어 온 공기 조화기로 이용되는 냉매 등의 열 작동 매체의 대체물질로서 매우 유망하다(특허문헌 1).
이 방법으로 얻어진 E-1,2-디플루오로에틸렌은 HFC-143a를 부생성물로서 포함한다.
0℃, 626kPa에 있어서, 11wt%의 HFO-1132(E)와 89wt%의 HFC-143a가 공비 조성물을 형성하는 것이 알려져 있다(특허문헌 2).
국제 공개 2012/157765호 공보 미국 특허 공개 제2011/0253927호 공보
본 개시는, HFO-1132(E)와 HFC-143a를 포함하는 공비 또는 유사 공비의 조성물, 그리고 HFO-1132(E)와 HFC-143a를 포함하는 조성물로부터, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 분리하는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
항 1.
냉매를 포함하는 조성물로서,
상기 냉매가, 공비 또는 유사 공비이며, 또한 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a)을 포함하고, 또한
상기 냉매에 있어서의, HFO-1132(E) 및 HFC-143a의, HFO-1132(E)와 HFC-143a의 합계량에 대한 함유 비율이, 각각 80질량% 이상 및 20질량% 이하인, 조성물.
항 2.
상기 냉매가, 추가적 냉매를 더 포함하고,
상기 추가적 냉매가, 1,1,2-트리플루오로에틸렌(HFO-1123), 1,1-디플루오로메탄, 플루오로에탄(HFC-152a), 1,1,2-트리플루오로에탄(HFC-143), 2-클로로 1,1,1-트리플루오로에탄(CFC-133a), 1-클로로-1,1,2트리플루오로에탄(HCFC-133b), 2,2-디클로로1,1,1-트리플루오로에탄(HCFC-123), 및 1,2-디플루오로에탄(HFC-152)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 냉매인, 항 1에 기재된 조성물.
항 3.
상기 냉매에 있어서의, HFO-1132(E)와, HFC-143a와, 상기 추가적 냉매의 합계량의 합계량에 대한, 상기 추가적 냉매의 합계량의 함유 비율이, 0질량%를 초과하고, 1질량% 이하인, 항 1 또는 2에 기재된 조성물.
항 4.
HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 포함하는 조성물로부터, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 분리하는 방법으로서,
상기 조성물을 공비 증류함으로써, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 포함하는 공비 또는 유사 공비의 조성물을 분리하는 공정
을 포함하는 방법.
본 개시에 의해, HFO-1132(E)와 HFC-143a를 포함하는 공비 또는 유사 공비의 조성물이 제공된다. 또, 본 개시에 의해, HFO-1132(E)와 HFC-143a를 포함하는 조성물로부터, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 분리하는 방법도 제공된다.
도 1은, HFO-1132(E) 및 HFC-143을 분리하기 위한 프로세스의 일례를 나타낸 도면이다.
＜용어의 정의＞
본 명세서에 있어서 용어 「냉매」에는, ISO817(국제 표준화 기구)에서 정해진, 냉매의 종류를 나타내는 R로 시작되는 냉매 번호(ASHRAE 번호)가 붙여진 화합물이 적어도 포함되고, 또한 냉매 번호가 아직 붙여지지 않았다고 해도, 그들과 동등한 냉매로서의 특성을 갖는 것이 포함된다. 냉매는, 화합물의 구조의 면에서, 「플루오로카본계 화합물」과 「비(非)플루오로카본계 화합물」로 크게 나누어진다. 「플루오로카본계 화합물」에는, 클로로플루오로카본(CFC), 하이드로클로로플루오로카본(HCFC) 및 하이드로플루오로카본(HFC)이 포함된다. 「비플루오로카본계 화합물」로서는, 프로판(R290), 프로필렌(R1270), 부탄(R600), 이소부탄(R600a), 이산화탄소(R744) 및 암모니아(R717) 등을 들 수 있다.
본 명세서에 있어서, 용어 「냉매를 포함하는 조성물」에는, (1) 냉매 그 자체(냉매의 혼합물을 포함한다)와, (2) 그 외의 성분을 더 포함하고, 적어도 냉동기유와 혼합함으로써 냉동기용 작동 유체를 얻기 위해서 이용할 수 있는 조성물과, (3) 냉동기유를 함유하는 냉동기용 작동 유체가 적어도 포함된다. 본 명세서에 있어서는, 이들 세 양태 중, (2)의 조성물을, 냉매 그 자체(냉매의 혼합물을 포함한다)와 구별하여 「냉매 조성물」이라고 표기한다. 또, (3)의 냉동기용 작동 유체를 「냉매 조성물」과 구별하여 「냉동기유 함유 작동 유체」라고 표기한다.
본 명세서에 있어서, 용어 「대체」는, 제1 냉매를 제2 냉매로 「대체」한다는 문맥에서 이용되는 경우, 제1 유형으로서, 제1 냉매를 사용하여 운전하기 위해서 설계된 기기에 있어서, 필요에 따라서 약간의 부품(냉동기유, 개스킷, 패킹, 팽창 밸브, 드라이어 그 외의 부품 중 적어도 1종)의 변경 및 기기 조정만을 거칠 뿐, 제2 냉매를 사용하여, 최적 조건 하에서 운전할 수 있는 것을 의미한다. 즉, 이 유형은, 동일한 기기를, 냉매를 「대체」하여 운전하는 것을 가리킨다. 이 유형의 「대체」의 양태로서는, 제2 냉매로의 치환 시에 필요로 되는 변경 내지 조정의 정도가 작은 순으로, 「드롭 인(drop in) 대체」, 「니얼리·드롭 인(nealy drop in) 대체」 및 「레트로피트(retrofit)」가 있을 수 있다.
제2 유형으로서, 제2 냉매를 이용하여 운전하기 위해서 설계된 기기를, 제1 냉매의 기존 용도와 동일한 용도를 위해서, 제2 냉매를 탑재하여 이용하는 것도, 용어 「대체」에 포함된다. 이 유형은, 동일한 용도를, 냉매를 「대체」하여 제공하는 것을 가리킨다.
본 명세서에 있어서 용어 「냉동기」란, 물건 혹은 공간의 열을 빼앗아 감으로써, 주위의 외기보다 낮은 온도로 하고, 또한 이 저온을 유지하는 장치 전반을 말한다. 바꾸어 말하면, 냉동기는 온도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 열을 이동시키기 위해서, 외부로부터 에너지를 얻어 일을 행하여 에너지 변환하는 변환 장치를 말한다.
본 명세서에 있어서 용어 「유사 공비의 조성물(유사 공비 조성물)」이란, 공비 조성물과 실질적으로 동일하게 취급할 수 있는 조성물을 의미하며, 구체적으로는, 실질적으로 단일 물질로서 동작하는 2개 이상의 물질의 정(定)비점의, 또는 실질적으로 정비점의 조성물을 의미한다.
보다 구체적으로는, 용어 「유사 공비의 조성물(유사 공비 조성물)」은, 그 액체를 증발 또는 증류시킴으로써 발생한 증기의 조성이, 액체의 조성과 실질적으로 변화하지 않은 조성물을 가리킨다. 즉, 유사 공비 조성물은, 실질적인 조성 변화 없이 비등, 증류 및 환류할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 조성물이 유사 공비인지 아닌지의 판정은, 어느 특정 온도에서의 조성물의 버블 포인트 증기압과 조성물의 노점 증기압이 실질적으로 같은지 아닌지에 의거하여 행한다. 보다 구체적으로는, 노점 압력과 버블 포인트 압력의 차이가 3퍼센트 이하(버블 포인트 압력을 기준으로서)인 경우에, 그 조성물은 유사 공비 조성물이라고 판정한다.
1. 냉매
1.1 냉매 성분
본 개시의 냉매는, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E))과 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a)을 포함하는 혼합 냉매이다.
본 개시의 냉매는, 공비 또는 유사 공비의 조성물이다.
본 개시의 냉매에 있어서의, HFO-1132(E) 및 HFC-143a의, HFO-1132(E)와 HFC-143a의 합계량에 대한 함유 비율은, 각각 80질량% 이상 100질량% 미만 및 0질량%를 초과하고 20질량% 이하이다. 본 개시의 냉매는, 이러한 조성 범위에 있어서, R410A 대비 COP가 97% 이상이 되고, R410A 대비 냉동 능력이 94% 이상이 되며, 또한 AR5(IPCC 제5차 보고서)에 있어서의 GWP가 1500 이하가 된다.
본 개시의 냉매에 있어서의, HFO-1132(E) 및 HFC-143a의, HFO-1132(E)와 HFC-143a의 합계량에 대한 함유 비율은, 각각 90질량% 이상 100질량% 미만 및 0질량%를 초과하고 10질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 개시의 냉매는, 이러한 조성 범위에 있어서, COP가 R-410A비로 98% 이상으로, R-410A와 비교하여 손색이 없는 성능을 발휘하고, 또한 AR5(IPCC 제5차 보고서)에 있어서의 GWP가 750 이하가 된다.
본 개시의 냉매는, 또한 추가적 냉매를 포함하고 있어도 된다. 추가적 냉매로서는, 특별히 제한되지 않으며, 폭넓게 선택할 수 있다. 추가적 냉매의 예로서, 1,1,2-트리플루오로에틸렌(HFO-1123), 1,1-디플루오로메탄, 플루오로에탄(HFC-152a), 1,1,2-트리플루오로에탄(HFC-143), 2-클로로1,1,1-트리플루오로에탄(CFC-133a), 1-클로로-1,1,2트리플루오로에탄(HCFC-133b), 2,2-디클로로1,1,1-트리플루오로에탄(HCFC-123), 및 1,2-디플루오로에탄(HFC-152)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 냉매 등을 들 수 있다.
본 개시의 냉매에 있어서의, HFO-1132(E)와, HFC-143a와, 상기 추가적 냉매의 합계량의 합계량에 대한, 상기 추가적 냉매의 합계량의 함유 비율이, 0질량%를 초과하고, 1질량% 이하이면 바람직하고, 0질량%를 초과하고, 0.5질량% 이하이면 보다 바람직하며, 0질량%를 초과하고, 0.1질량% 이하이면 더 바람직하다. 본 개시의 냉매는, 이러한 조성 범위에 있어서, 공비 또는 유사 공비가 되기 쉽다.
1.2 용도
본 개시의 냉매는, 냉동기에 있어서의 작동 유체로서 바람직하게 사용할 수 있다.
본 개시의 냉매는, R410A의 대체 냉매로서의 사용에 적합하다.
2. 냉매 조성물
본 개시의 냉매 조성물은, 본 개시의 냉매를 적어도 포함하며, 본 개시의 냉매와 같은 용도를 위해서 사용할 수 있다. 또, 본 개시의 냉매 조성물은, 또한 적어도 냉동기유와 혼합함으로써 냉동기용 작동 유체를 얻기 위해서 이용할 수 있다.
본 개시의 냉매 조성물은, 본 개시의 냉매에 더하여, 추가로 적어도 1종의 그 외의 성분을 함유한다. 본 개시의 냉매 조성물은, 필요에 따라서, 이하의 그 외의 성분 중 적어도 1종을 함유하고 있어도 된다. 상술한 바와 같이, 본 개시의 냉매 조성물을, 냉동기에 있어서의 작동 유체로서 사용할 때에는, 통상, 적어도 냉동기유와 혼합되어 이용된다. 따라서, 본 개시의 냉매 조성물은, 바람직하게는 냉동기유를 실질적으로 포함하지 않는다. 구체적으로는, 본 개시의 냉매 조성물은, 냉매 조성물 전체에 대한 냉동기유의 함유량이 바람직하게는 0~1질량%이며, 보다 바람직하게는 0~0.1질량%이다.
2.1 물
본 개시의 냉매 조성물은 미량의 물을 포함해도 된다. 냉매 조성물에 있어서의 함수 비율은, 냉매 전체에 대해서, 0.1질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 냉매 조성물이 미량의 수분을 포함함으로써, 냉매 중에 포함될 수 있는 불포화의 플루오로카본계 화합물의 분자 내 이중 결합이 안정화되고, 또, 불포화의 플루오로카본계 화합물의 산화도 일어나기 어려워지기 때문에, 냉매 조성물의 안정성이 향상된다.
2.2 트레이서
트레이서는, 본 개시의 냉매 조성물이 희석, 오염, 그 외 어떠한 변경이 있었을 경우, 그 변경을 추적할 수 있도록 검출 가능한 농도로 본 개시의 냉매 조성물에 첨가된다.
본 개시의 냉매 조성물은, 트레이서로서, 1종을 단독으로 함유해도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.
트레이서로서는, 특별히 한정되지 않으며, 일반적으로 이용되는 트레이서 중에서 적절히 선택할 수 있다.
트레이서로서는, 예를 들면, 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 클로로플루오로카본, 하이드로클로로카본, 플루오로카본, 중수소화 탄화수소, 중수소화 하이드로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 플루오로에테르, 브롬화 화합물, 요오드화 화합물, 알코올, 알데히드, 케톤, 아산화질소(N2O) 등을 들 수 있다. 트레이서로서는, 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 클로로플루오로카본, 하이드로클로로카본, 플루오로카본 및 플루오로에테르가 특히 바람직하다.
상기 트레이서로서는, 이하의 화합물이 바람직하다.
FC-14(테트라플루오로메탄, CF4)
HCC-40(클로로메탄, CH3Cl)
HFC-23(트리플루오로메탄, CHF3)
HFC-41(플루오로메탄, CH3Cl)
HFC-125(펜타플루오로에탄, CF3CHF2)
HFC-134a(1,1,1,2-테트라플루오로에탄, CF3CH2F)
HFC-134(1,1,2,2-테트라플루오로에탄, CHF2CHF2)
HFC-143a(1,1,1-트리플루오로에탄, CF3CH3)
HFC-143(1,1,2-트리플루오로에탄, CHF2CH2F)
HFC-152a(1,1-디플루오로에탄, CHF2CH3)
HFC-152(1,2-디플루오로에탄, CH2FCH2F)
HFC-161(플루오로에탄, CH3CH2F)
HFC-245fa(1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, CF3CH2CHF2) HFC-236fa(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, CF3CH2CF3) HFC-236ea(1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판, CF3CHFCHF2) HFC-227ea(1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판, CF3CHFCF3) HCFC-22(클로로디플루오로메탄, CHClF2) HCFC-31(클로로플루오로메탄, CH2ClF)
CFC-1113(클로로트리플루오로에틸렌, CF2=CClF)
HFE-125(트리플루오로메틸-디플루오로메틸에테르, CF3OCHF2) HFE-134a(트리플루오로메틸-플루오로메틸에테르, CF3OCH2F) HFE-143a(트리플루오로메틸-메틸에테르, CF3OCH3)
HFE-227ea(트리플루오로메틸-테트라플루오로에틸에테르, CF3OCHFCF3) HFE-236fa(트리플루오로메틸-트리플루오로에틸에테르, CF3OCH2CF3)
본 개시의 냉매 조성물은, 트레이서를 합계로, 냉매 조성물 전체에 대해서, 약 10중량 백만분율(ppm)~약 1000ppm 포함하고 있어도 된다. 본 개시의 냉매 조성물은, 트레이서를 합계로, 냉매 조성물 전체에 대해서, 바람직하게는 약 30ppm~약 500ppm, 보다 바람직하게는 약 50ppm~약 300ppm 포함하고 있어도 된다.
2.3 자외선 형광 염료
본 개시의 냉매 조성물은, 자외선 형광 염료로서, 1종을 단독으로 함유해도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.
자외선 형광 염료로서는, 특별히 한정되지 않으며, 일반적으로 이용되는 자외선 형광 염료 중에서 적절히 선택할 수 있다.
자외선 형광 염료로서는, 예를 들면, 나프탈이미드, 쿠마린, 안트라센, 페난트렌, 크산텐, 티오크산텐, 나프토크산텐 및 플루오레세인, 그리고 이들의 유도체를 들 수 있다. 자외선 형광 염료로서는, 나프탈이미드 및 쿠마린 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 특히 바람직하다.
2.4 안정제
본 개시의 냉매 조성물은, 안정제로서, 1종을 단독으로 함유해도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.
안정제로서는, 특별히 한정되지 않으며, 일반적으로 이용되는 안정제 중에서 적절히 선택할 수 있다.
안정제로서는, 예를 들면, 니트로 화합물, 에테르류 및 아민류 등을 들 수 있다.
니트로 화합물로서는, 예를 들면, 니트로메탄 및 니트로에탄 등의 지방족 니트로 화합물, 그리고 니트로벤젠 및 니트로스티렌 등의 방향족 니트로 화합물 등을 들 수 있다.
에테르류로서는, 예를 들면, 1,4-디옥산 등을 들 수 있다.
아민류로서는, 예를 들면, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필아민, 디페닐아민 등을 들 수 있다.
그 외에도, 부틸하이드록시크실렌, 벤조트리아졸 등을 들 수 있다.
안정제의 함유 비율은, 특별히 한정되지 않으며, 냉매 전체에 대해서, 통상, 0.01~5질량%로 하는 것이 바람직하고, 0.05~2질량%로 하는 것이 보다 바람직하다.
2.5 중합 금지제
본 개시의 냉매 조성물은, 중합 금지제로서, 1종을 단독으로 함유해도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.
중합 금지제로서는, 특별히 한정되지 않으며, 일반적으로 이용되는 중합 금지제 중에서 적절히 선택할 수 있다.
중합 금지제로서는, 예를 들면, 4-메톡시-1-나프톨, 하이드로퀴논, 하이드로퀴논메틸에테르, 디메틸-t-부틸페놀, 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸, 벤조트리아졸 등을 들 수 있다.
중합 금지제의 함유 비율은, 특별히 한정되지 않으며, 냉매 전체에 대해서, 통상, 0.01~5질량%로 하는 것이 바람직하고, 0.05~2질량%로 하는 것이 보다 바람직하다.
3. 냉동기유 함유 작동 유체
본 개시의 냉동기유 함유 작동 유체는, 본 개시의 냉매 또는 냉매 조성물과, 냉동기유를 적어도 포함하고, 냉동기에 있어서의 작동 유체로서 이용된다. 구체적으로는, 본 개시의 냉동기유 함유 작동 유체는, 냉동기의 압축기에 있어서 사용되는 냉동기유와, 냉매 또는 냉매 조성물이 서로 혼합됨으로써 얻어진다. 냉동기유 함유 작동 유체에는 냉동기유는 일반적으로 10~50질량% 포함된다.
3.1 냉동기유
본 개시의 냉동기유 함유 작동 유체는, 냉동기유로서, 1종을 단독으로 함유해도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.
냉동기유로서는, 특별히 한정되지 않으며, 일반적으로 이용되는 냉동기유 중에서 적절히 선택할 수 있다. 그 때에는, 필요에 따라서, 상기 혼합물과의 상용성(miscibility) 및 상기 혼합물의 안정성 등을 향상시키는 작용 등의 면에서 보다 우수한 냉동기유를 적절히 선택할 수 있다.
냉동기유의 기유(基油)로서는, 예를 들면, 폴리알킬렌글리콜(PAG), 폴리올에스테르(POE) 및 폴리비닐에테르(PVE)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.
냉동기유는, 기유에 더하여, 추가로 첨가제를 포함하고 있어도 된다. 첨가제는, 산화 방지제, 극압제, 산 포착제, 산소 포착제, 구리 불활성화제, 방청제, 유성제 및 소포제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이어도 된다.
냉동기유로서, 40℃에 있어서의 동점도가 5~400cSt인 것이, 윤활 면에서 바람직하다.
본 개시의 냉동기유 함유 작동 유체는, 필요에 따라서, 추가로 적어도 1종의 첨가제를 포함해도 된다. 첨가제로서는 예를 들면 이하의 상용화제 등을 들 수 있다.
3.2 상용화제
본 개시의 냉동기유 함유 작동 유체는, 상용화제로서, 1종을 단독으로 함유해도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.
상용화제로서는, 특별히 한정되지 않으며, 일반적으로 이용되는 상용화제 중에서 적절히 선택할 수 있다.
상용화제로서는, 예를 들면, 폴리옥시알킬렌글리콜에테르, 아미드, 니트릴, 케톤, 클로로카본, 에스테르, 락톤, 아릴에테르, 플루오로에테르 및 1,1,1-트리플루오로알칸 등을 들 수 있다. 상용화제로서는, 폴리옥시알킬렌글리콜에테르가 특히 바람직하다.
4. 냉동기의 운전 방법
본 개시의 냉동기의 운전 방법은, 본 개시의 냉매를 이용하여 냉동기를 운전하는 방법이다.
구체적으로는, 본 개시의 냉동기의 운전 방법은, 본 개시의 냉매를 냉동기에 있어서 순환시키는 공정을 포함한다.
5. 분리 방법
본 개시의 분리 방법은, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 포함하는 조성물로부터, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 분리하는 방법으로서, 상기 조성물을 공비 증류함으로써, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 포함하는 공비 또는 유사 공비의 조성물을 분리하는 공정을 포함하는 방법이다.
HFC-143a는 비점 -53℃이며 HFO-1132(E)와 비점이 가까울 뿐만 아니라, HFO-1132(E)와 공비 조성물 내지 유사 공비 조성물을 형성하는 것이 밝혀졌다. 따라서, 통상의 증류에서는 HFO-1132(E)와의 분리가 곤란하다. 본 개시의 분리 방법에서는, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 포함하는 조성물을 공비 증류함으로써, 효과적으로 HFC-143a를 HFO-1132(E)로부터 분리할 수 있는 효과가 발휘된다.
공비 증류란, 증류탑에 의해 분리되는 조성물이, 1개 이상의 공비 조성물 또는 유사 공비 조성물이며, 이것을 분리할 수 있는 조건 하에 증류탑이 운전되는 방법이다. 공비 증류는, 공비 조성물 또는 유사 공비 조성물의 성질을 이용함으로써 가능해지는 방법이다.
공비 증류는, 출발 조성물이, 공비 또는 유사 공비 조성물을 형성하는 2 이상의 성분만으로 이루어지는 경우뿐만 아니라, 또는 출발 조성물이, 공비 또는 유사 공비 조성물을 형성하는 2 이상의 성분에 더하여 추가적 성분을 포함하는 경우에도 일어날 가능성이 있다. 후자에 있어서는, 출발 조성물의 성분의 1개 이상과 공비 또는 유사 공비 조성물을 형성하는 성분을 출발 조성물에 첨가하고 나서 공비 증류를 행해도 된다. 이와 같이 공비 증류를 이용함으로써, 목적물의 분리가 용이해진다.
본 개시에 있어서는, 온도에 의해서 공비 또는 유사 공비가 되는 조성 영역이 변화하는 것을 이용하여 공비 증류를 행함으로써 목적물을 분리한다.
이상, 실시형태를 설명했는데, 특허 청구 범위의 취지 및 범위로부터 벗어나지 않고, 형태나 세부사항의 다양한 변경이 가능한 것이 이해될 것이다.
실시예
이하에 HFO-1132(E) 및 HFC-143a만으로 이루어지는 조성물의 분리 방법, 및 그것을 사용하는 냉동 사이클에 대해 실시예를 이용하여 설명한다.
실시예 1
표 1에, HFO-1132(E) 및 HFC-143a만으로 이루어지는 조성물의 기액 평형의 계산 결과를 나타낸다.
Figure pct00001
실시예 2
HFO-1132(E) 및 HFC-143a만으로 이루어지는 조성물에 대해서, 냉동 사이클 계산을 행한 결과를 표 2에 나타낸다. 계산 조건은 이하와 같다.
증발 온도:5℃, 응축 온도:45℃, 과열 온도:5℃, 과냉각 온도:5℃, 압축기 효율:0.7
Figure pct00002
실시예 3
도 1에, HFO-1132(E) 및 HFC-143을 분리하기 위한 프로세스의 일례를 나타낸다. 본 프로세스는, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 포함하는 공비 조성물의 성질을 이용한 증류 분리 프로세스의 일례이다.
S11로부터 HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 포함하는 출발 조성물을 증류탑(C1)에 피드한다. S12로부터 HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 포함하는 공비 조성물이 유출되고, S13으로부터는 출발 조성물보다 HFC-143a의 농도가 저하한 HFO-1132(E)를 얻을 수 있다. 증류 분리의 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure pct00003
또한, 운전 압력은 0.2MPa, 톱 온도는 -38℃이다. 증류탑의 단수는 50단, 피드단은 35단이다. 톱으로부터 공비 조성의 HFC-143a/HFO-1132(E) 조성물이 유출되고, 보텀으로부터 HFC-143a 농도가 저감된 HFO-1132(E)가 유출된다.
이 프로세스에 의해 로스를 최저한으로 한 HFO-1132(E)의 정제 프로세스를 구축할 수 있다.

Claims (4)

  1. 냉매를 포함하는 조성물로서,
    상기 냉매가, 공비 또는 유사 공비이며, 또한 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a)을 포함하고, 또한
    상기 냉매에 있어서의, HFO-1132(E) 및 HFC-143a의, HFO-1132(E)와 HFC-143a의 합계량에 대한 함유 비율이, 각각 80질량% 이상 및 20질량% 이하인, 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉매가, 추가적 냉매를 더 포함하고,
    상기 추가적 냉매가, 1,1,2-트리플루오로에틸렌(HFO-1123), 1,1-디플루오로 메탄, 플루오로에탄(HFC-152a), 1,1,2-트리플루오로에탄(HFC-143), 2-클로로 1,1,1-트리플루오로에탄(CFC-133a), 1-클로로-1,1,2트리플루오로에탄(HCFC-133b), 2,2-디클로로1,1,1-트리플루오로에탄(HCFC-123), 및 1,2-디플루오로에탄(HFC-152)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 냉매인, 조성물.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 냉매에 있어서의, HFO-1132(E)와, HFC-143a와, 상기 추가적 냉매의 합계량의 합계량에 대한, 상기 추가적 냉매의 합계량의 함유 비율이, 0질량%를 초과하고, 1질량% 이하인, 조성물.
  4. HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 포함하는 조성물로부터, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 분리하는 방법으로서,
    상기 조성물을 공비 증류함으로써, HFO-1132(E) 및 HFC-143a를 포함하는 공비 또는 유사 공비의 조성물을 분리하는 공정
    을 포함하는 방법.
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