RU2121993C1

RU2121993C1 - Способ выделения пентафторэтана из смеси с хлорпентафторэтаном

Info

Publication number: RU2121993C1
Application number: RU97103522A
Authority: RU
Inventors: Кохно Сатору; Сибанума Такаси
Original assignee: Дайкин Индастриз Лтд.
Priority date: 1994-08-17
Filing date: 1995-05-08
Publication date: 1998-11-20
Also published as: KR100348203B1; DE69516412D1; WO1996005158A1; AU695681B2; US5919340A; ES2146757T3; EP0778254B1; ATE191906T1; AU2353695A; MX9701185A; CN1160391A; EP0778254A4; DE69516412T2; CN1065228C; EP0778254A1; KR970704653A

Abstract

Предлагается способ эффективного отделения пентафторэтана (HFС -125), используемого в качестве охлаждающей среды, ракетного топлива от смеси HFС и хлорпентафторэтана (CFС-115), заключающийся в том, что смесь HFС-125 и СFС-115 подвергается экстрактивной дистилляции так, чтобы получить концентрированный HFC-125. Метанол, этанол, бутанол, пропиловый спирт, пентафторпропанол, тетрафторпропанол или ацетон используют в качестве экстрагента, посредством этого получают СFС-115 в качестве продукта дистилляции, а смесь HFC-125 и экстрагент получают в качестве остаточного продукта. Затем экстрагент отделяют от HFC-125 с помощью дистилляции смеси и повторно используют в экстрактивной дистилляции. Способ прост в осуществлении. 13 з.п.ф-лы, 3 табл 2 ил.

Description

Изобретение относится к способу производства пентафторэтана посредством выделения пентафторэтана из смеси, содержащей по меньшей мере пентафторэтан (который иногда называют HFC-125) и хлорпентафторэтан (который иногда называют CFC-115), с использованием экстрактивной дистилляции, в которой специальные составляющие используются в качестве экстрагентов (или растворителей). Такая смесь может быть, например, продуктом реакции способа производства пентафторэтана посредством фторирования тетрахлорэтилена.

Предшествующий уровень техники.

HFC-125 является полезным компонентом, который может быть заменен на флон (flon), который не содержит хлора и используется в качестве охлаждающей среды, образующего вещества, ракетного топлива и т.п. Фторирование тетрахлорэтилена используется в качестве способа производства HFC-125. В таком способе дихлортетрафторэтан, дихлортирфторэтан, гексафторэтан, CFC-115 и т. п. производятся в качестве побочных продуктов.

Среди них CFC-115 имеет точку кипения -38.7^oC, которая находится значительно ближе к точке кипения HFC-125 (-48.5^oC) в качестве заданного продукта. Дополнительно, относительная летучесть между этими двумя составляющими находится около единицы. В частности, когда смесь содержит HFC-125 при концентрации не менее 95 мольных % (таким образом, CFC-115 составляет не более 5 мольных %), то относительная летучесть составляет приблизительно 1.04. Поэтому требуется устройство для дистилляции, имеющее множество тарелок для отделения HFC-125 в его более высокой концентрации из такой смеси, используя обычную операцию дистилляции, которая обычно означает, что разделение с использованием дистилляции является чрезвычайно трудным.

В настоящем описании относительная летучесть ((α)) определяется следующим образом, когда раствор, состоящий по существу по меньшей мере из двух составляющих A и B (точка кипения составляющей A < точки кипения составляющей B), находится в парожидкостном равновесном состоянии
α = (Y_a/X_a)/(Y_b/X_b)
где X_a является мольной частью составляющей A с более низкой точкой кипения в жидкой фазе, X_b является мольной частью составляющей B с более высокой точкой кипения в жидкой фазе, Y_a является мольной частью составляющей A с более низкой точкой кипения в парообразной фазе, которая находится в равновесном состоянии с жидкой фазой, а Y_b является мольной частью составляющей B с более высокой точкой кипения в такой же фазе.

Экстрактивная дистилляция используется в качестве способа отделения одной составляющей из смеси, относительная летучесть которой близка к единице. Относительно разделения смеси HFC-125 и CFC-115, например, патент США N 5087329 раскрывает способ экстрактивной дистилляции, который использует фторуглерод, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, в качестве экстрагента.

В способе, описанном в патенте США N 5087329, относительная летучесть между HFC-125 и CFC-115 составляла приблизительно 1.2 на основе вычислений с использованием чертежей, изображенных в примере 1 патента. Таким образом, для того, чтобы концентрация HFC-125 увеличилась с HFC-125/CFC-115 = 7/93 (мольный %/мольный %) до HFC-125/CFC-115 = 99.7/0.3 (мольный %/мольный %), используя перегонку, требуется около 40 теоретических тарелок. Количество теоретических тарелок было вычислено способом, описанным ниже.

Раскрытие изобретения.

Заявитель исследовал способ, в котором HFC-125 дополнительно эффективно отделяется от смеси, содержащей HFC-125 и CFC-115, с использованием экстрактивной дистилляции и обнаружил, что когда смесь, содержащая по меньшей мере HFC-125 и CFC-115, подвергается экстрактивной дистилляции, HFC-125 эффективно (например, используя дистилляционную колонну, имеющую очень малое количество теоретических тарелок) отделяется от смеси с использованием в качестве экстрагента (или растворителя) по меньшей мере одну составляющую (т.е. в качестве одной составляющей или смеси составляющих), выбранную из спирта, содержащего от 1 до 4 атомов углерода, кетона, содержащего от 3 до 7 атомов углерода, простого эфира, содержащего от 2 до 6 атомов углерода, и нитрометана, или по меньшей мере одну выбранную из углеводорода, содержащего от 3 до 8 атомов углерода, трихлорэтилена и тетрахлорида углерода.

Таким образом, настоящее изобретение предлагает способ отделения HFC-125 из смеси, содержащей по меньшей мере HFC-125 и CFC-115, подвергая смесь экстрактивной дистилляции так, чтобы получить HFC-125, в котором концентрация CFC-115 является относительно сниженной, а предпочтительно высококонцентрированный HFC-125, который по существу не содержит CFC-115, отличается тем, что по меньшей мере одна составляющая, выбранная из спирта, содержащего от 1 до 4 атомов углерода, кетона, содержащего от 3 до 7 атомов углерода, простого эфира, содержащего от 2 до 6 атомов углерода и нитрометана, или по меньшей мере одна составляющая, выбранная из углеводорода, содержащего от 3 до 8 атомов углерода, трихлорэтилена и тетрахлорида углерода, используется в качестве экстрагента.

Таким образом, настоящее изобретение представляет способ производства пентафторэтана, в котором пентафторэтан отделяется от смеси, содержащей по меньшей мере пентафторэтан и хлорпентафторэтан, которые вместе образуют основную составляющую смеси, подвергая смесь экстрактивной дистилляции так, чтобы получить смесь, которая содержит пентафторэтан в качестве основной составляющей и которая, по существу не содержит хлорпентафторэтан, способ отличается тем, что
по меньшей мере одна составляющая, выбранная из спирта, содержащего от 1 до 4 атомов углерода, кетона, содержащего от 3 до 7 атомов углерода, простого эфира, содержащего от 2 до 6 атомов углерода, и нитрометана, или по меньшей мере одна составляющая, выбранная из углеводорода, содержащего от 3 до 8 атомов углерода, трихлорэтилена и тетрахлорида углерода, используется в качестве экстрагента в экстрактивной дистилляции, и
смесь, содержащая пентафторэтан и экстрагент, которые вместе образуют основную составляющую смеси, получается в качестве остаточного продукта, причем по меньшей мере одна составляющая, выбранная из спирта, содержащего от 1 до 4 атомов углерода, кетона, содержащего от 3 до 7 атомов углерода, простого эфира, содержащего от 2 до 6 атомов углерода и нитрометана, используется в качестве экстрагента, или
смесь, содержащая пентафторэтан в качестве основной составляющей, получается как продукт перегонки, причем по меньшей мере одна составляющая, выбранная из углеводорода, содержащего от 3 до 8 атомов углерода, трихлорэтилена и тетрахлорида углерода, используется в качестве экстрагента.

Краткое описание чертежей.

Фиг. 1 изображает технологическую схему одного варианта воплощения способа разделения, при котором выполняется способ согласно настоящему изобретению; фиг. 2 - технологическую схему другого варианта воплощения способа разделения, при котором выполняется способ согласно настоящему изобретению.

На чертежах номера ссылок обозначают следующие элементы соответственно:
1. Устройство для экстрактивной дистилляции,
2. Смесь, которая содержит HFC-125 и CFC-115,
3. Экстрагент,
4. Продукт дистилляции,
5. Остаточный продукт,
6. Продукт дистилляции,
7. Остаточный продукт,
8. Теплообменник,
9. Устройство дистилляции для отделения HFC-125,
10. Устройство для экстрактивной дистилляции,
11. Смесь, которая содержит HFC-125 и CFC-115,
12. Экстрагент,
13. Продукт дистилляции,
14. Остаточный продукт,
15. Продукт дистилляции,
16. Остаточный продукт,
17. Теплообменник,
18. Устройство для восстановления экстрагента.

Подробное описание изобретения.

В настоящем описании термин "основная составляющая" предназначен для такого обозначения, когда количество другой составляющей, отличной от основной составляющей, является относительно малым. Достаточно, чтобы количество основной составляющей было, конкретно, не менее 50%, более конкретно - не менее 60%, а для примера - не менее 80%. Далее в настоящем описании термин "по существу" предназначен для обозначения того, что окончательно получается смесь, в которой пентафторэтан является основной составляющей, например смесь, в которой концентрация пентафторэтана составляет не менее 90% по весу, предпочтительно - не менее 99.9% по весу, более предпочтительно - не менее 99.99% по весу.

В данном способе, когда по меньшей мере одна составляющая, выбранная из спирта, содержащего от 1 до 4 атомов углерода, кетона, содержащего от 3 до 7 атомов углерода, простого эфира, содержащего от 2 до 6 атомов углерода, и нитрометана, используется в качестве экстрагента, то в качестве остаточного продукта получается смесь, которая содержит пентафторэтан и экстрагент, вместе образующие основную составляющую смеси, как описано выше, предпочтительно смесь, в которой концентрация хлорпентафторэтана составляет не более 0.1% по весу, более предпочтительно - смесь, в которой концентрация хлорпентафторэтана составляет не более 0.01% по весу. В этом случае нет ограничения на состав продукта дистилляции, заключающегося в том, что отношение хлорпентафторэтана к пентафторэтану в остаточном продукте является уменьшенным по отношению к исходному отношению, предпочтительно уменьшенным до не более чем 1/10 от исходного отношения, а более предпочтительно - сниженным до не более 1/100 от исходного отношения. Продукт перегонки может содержать хлорпентафторэтан в качестве его основной составляющей, может содержать пентафторэтан в качестве основной своей составляющей или может содержать хлорпентафторэтан и пентафторэтан, которые вместе составляют основную составляющую продукта с условием, описанным выше.

В данном способе, когда по меньшей мере одна составляющая, выбранная из углеводорода, содержащего от 3 до 8 атомов углерода, трихлорэтилена и тетрахлорида углерода, используется в качестве экстрагента, то смесь, полученная в качестве продукта дистилляции, который содержит пентафторэтан в качестве основной ее составляющей как описано выше, предпочтительно смесь, в которой концентрация пентафторэтана составляет не менее 99.9% по весу. В этом случае нет ограничения на состав остаточного продукта, заключающегося в том, что отношение пентафторэтана к хлорпентафторэтану в продукте дистилляции является увеличенным по отношению к исходному соотношению, предпочтительно является увеличенным не менее чем в 10 раз от исходного соотношения, а более предпочтительно - является увеличенным не менее в 100 раз от исходного соотношения. Остаточный продукт может содержать хлорпентафторэтан и экстрагент, которые вместе образуют основную составляющую остаточного продукта или могут содержать хлорпентафторэтан, пентафторэтан и экстрагент, которые вместе образуют основную составляющую остаточного продукта с условием, описанным непосредственно выше.

В одном варианте воплощения настоящего изобретения смесь является бинарной системой, которая состоит по существу из HFC-125 и CFC-115.

В другом варианте воплощения настоящего изобретения остаточный продукт, полученный таким образом, что в одном случае, например, он содержит экстрагент и пентафторэтан, которые вместе образуют основную составляющую остаточного продукта, или в другом случае, когда он содержит хлорпентафторэтан и экстрагент, которые вместе образуют основную составляющую остаточного продукта, подвергается дистилляции таким образом, чтобы разделиться на экстрагент и пентафторэтан или хлорпентафторэтан, посредством чего экстрагент восстанавливается и может быть подан и повторно использован на этапе экстрактивной дистилляции.

В настоящем описании экстрактивная дистилляция используется в значении, которое обычно используется в данной области, в частности в области химической инженерии, например, она обозначает операцию дистилляции, которая отличается тем, что добавление третьего компонента к смеси бинарной системы облегчает разделение смеси из-за относительной летучести, значительно отклоняющейся от относительной летучести посредством третьей составляющей, в противном случае разделение будет трудным при использовании обычной перегонки. В настоящем изобретении спирт, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, обозначает составляющую, имеющую от 1 до 4 атомов углерода, которые образуют основную цепь и которая содержит по меньшей мере одну гидроксильную группу, например алифатический спирт, имеющий количество атомов углерода от 1 до 4. Конкретно в качестве примеров могут быть приведены метанол, этанол, бутанол, пропанол, пентафторпропанол (C₂F₅CH₂OH), тетрафторпропанол (HCF₂CF₂CH₂OH), этиленгликоль, пропандиол и трифторэтанол.

В настоящем изобретении кетон, содержащий от 3 до 7 атомов углерода, обозначает кетон, который представлен общей формулой R₁-CO-R₂ (где R₁ и R₂ являются алифатическими углеводородными группами, которые могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга соответственно). Конкретно могут быть приведены в качестве примеров ацетон, диэтилкетон и метилэтилкетон.

В настоящем изобретении простой эфир, содержащий от 2 до 6 атомов углерода, обозначает простой эфир, который имеет общую формулу R₁-O-R₂ (где R₁ и R₂ являются алифатическими углеводородными группами, которые могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга соответственно). Конкретно - диэтиловый эфир, диметиловый эфир и метилэтиловый эфир и дипропиловый эфир могут быть приведены в качестве примеров.

В настоящем изобретении углеводород, содержащий от 3 до 8 атомов углерода, включает в себя и циклические углеводороды и цепные углеводороды. "Циклические углеводороды" обозначают циклические углеводороды, содержащие по меньшей мере одну циклическую структуру. Конкретно - циклогексан, циклопентан, циклопропан и циклобутан могут быть приведены в качестве насыщенных циклических углеводородов. В качестве ненасыщенного циклического углеводорода может быть приведен в качестве примера ароматический углеводород, например бензол. Цепные углеводороды также включают в себя и насыщенные и ненасыщенные углеводороды, а конкретно могут быть приведены в качестве примеров нормальный октан и нормальный гексен. В качестве смесей особенно предпочтительны петролейный эфир или легкий бензин.

Заявитель исследовал экстрагенты, которые описаны выше и которые используются в способе отделения HFC-125 из смеси, содержащей HFC-125 и CFC-115, с помощью экстрактивной дистилляции, и получил данные измерений относительной летучести между HFC-125 и CFC-115, которые приведены в табл. 1.

Когда измерения, приведенные в табл. 1, были получены, применили следующий способ: когда давление в запечатанном сосуде было откачано почти до полного вакуума, заданные количества HFC-125 и CFC-115 и экстрагента были загружены в сосуд, который был оставлен до достижения парожидкостного равновесного состояния при температуре 20^oC. Затем жидкая фаза и парообразная фаза были проанализированы с использованием газовой хроматографии для получения составов обеих фаз как мольных долей. Относительная летучесть была вычислена, используя приведенное выше уравнение α = (Y_a/X_a)/(Y_b/X_b).

Как ясно видно из таблицы 1, когда спирт, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, кетон, содержащий от 3 до 7 атомов углерода, простой эфир, содержащий от 2 до 6 атомов углерода, и нитрометан, которые представлены составляющими (5) - (11), (19) или (20) в таблице 1, используются в качестве экстрагента, то относительная летучесть значительно меньше 1.

К тому же, когда углеводород, содержащий от 3 до 8 атомов углерода, трихлорэтилен и тетрахлорид углерода, которые представлены составляющими (12)-(18) в таблице 1, используются в качестве экстрагента, то относительная летучесть значительно больше 1. Поэтому, когда HFC-125 должен быть отделен из смеси HFC-125 и CFC-115 с помощью экстрактивной перегонки, используя составляющие (5)-(20) в таблице 1 в качестве экстрагента, то ожидается, что отделение должно быть выполнено, используя устройство для перегонки, которое включает в себя намного меньше теоретических тарелок, чем обычное устройство.

Обычно, когда смесь, содержащая HFC-125 и CFC-115, подвергается операции перегонки, то HFC-125 концентрируется в обогащенной части (в верхней части колонны), т. к. ее точка кипения меньше, чем у CFC-115. Однако, когда относительная летучесть меньше 1, например, когда в качестве экстрагента применяется одна или более составляющих (5)-(11) и (19) и (20), то CFC-115 концентрируется в верхней части колонны.

С другой стороны, когда в качестве экстрагента применяется одна или более составляющих (12)-(18), то HFC-125 CFC-115 концентрируется в верхней части колонны используемого в качестве обычного устройства перегонки, так как относительная летучесть больше 1.

Применяя тот же способ, как и в случае, когда были получены данные в таблице 1, заявитель дополнительно исследовал влияния состава смеси HFC-125 и CFC-115 и пропорцию экстрагента на относительную летучесть для случая, когда смесь HFC-125 и CFC-115 подвергается экстрактивной перегонке с применением метанола в качестве экстрагента, полученные результаты приведены в таблице 2.

Результаты таблицы 2 подтверждают, что альфа (α) значительно меньше 1 во всех весовых соотношениях, так что добавление метанола в смесь HFC-125 и CFC-115 в различных пропорциях экстрагента ведет к эффективному отделению CFC-115 в качестве летучей составляющей, а именно метанол является предпочтительным в качестве экстрагента, когда разделение смеси HFC-125/CFC-115 выполняется с использованием экстрактивной дистилляции.

Ниже способ отделения по настоящему изобретению будет сравниваться с примером, описанным в патенте США N 5087329, по количеству теоретических тарелок колонны экстрактивной перегонки, которые требуются, например, когда должен быть получен концентрированный HFC-125 (например, смесь HFC-125 (99/9 мольных %) / CFC-115 (0.1 мольных %) из смеси HFC-125 (90 мольных %) / CFC-115 (10 мольных %)).

Способ, описанный в упомянутом выше патенте США, требует около 26 теоретических тарелок для получения верхнего продукта перегонки концентрированного HFC-125 (например, концентрированного до смеси HFC-125 (99.9 мольных %) / CFC-115 (0.1 мольных %)). В этом случае вычисления могут быть выполнены, принимая относительную летучесть равной 1.2. Напротив, когда согласно настоящему способу применяется экстрагент, такой как составляющие (12)-(18), который делает относительную летучесть значительно большей, чем 1, то требуемое количество теоретических тарелок равно приблизительно 8. В этом случае вычисления были выполнены, принимая, что относительная летучесть должна быть 1.9.

Когда согласно настоящему изобретению используется такой экстрагент, как (5)-(11) и (19) и (20), который делает относительную летучесть меньше 1, то CFC-115 концентрируется в верхней секции колонны как составляющая с низкой точкой кипения. Когда колонна имеет около 6 теоретических тарелок, смесь экстрагента и HFC-125, которая концентрируется в соотношении HFC-125 (99.9 мольных %) / CFC-115 (0.1 мольных %) в качестве продукта дистилляции, получается как остаточный продукт, в то время как производится смесь, в которой концентрация CFC-115 является увеличенной по сравнению с исходной концентрацией до соотношения HFC-125 (80 мольных%) / CFC-115 (20 мольных %). В этом случае вычисления были выполнены, принимая относительную летучесть равной 0.4.

Требуемое количество (N) теоретических тарелок, упомянутых выше, было вычислено согласно следующему уравнению:
α^N = (Y_W/X_W)/Y_D/X_D,
где
α- относительная летучесть,
X_D - мольная часть HFC-125 в верхнем продукте перегонки;
X_W - мольная часть HFC-125 в остаточном (оставшемся) продукте;
Y_D - мольная часть CFC-115 в верхнем продукте дистилляции;
Y_W - мольная часть CFC-115 в остаточном (оставшемся) продукте.

Когда используется экстрагент, который делает относительную летучесть меньше 1, HFC-125 должен быть отделен от экстрагента так, чтобы окончательно получить один HFC-125, так как остаточный продукт этапа экстрактивной дистилляции содержит экстрагент, как описано выше. Это отделение легко выполняется обычной операцией дистилляции с использованием тарельчатой колонны или насадочной колонки, т.к. разность точек кипения между HFC-125 и экстрагентом является большой. Таким образом, HFC-125 эффективно отделяется от смеси, содержащей по меньшей мере HFC-125 и CFC-115, используя объединение операции экстрактивной дистилляции с последующей операцией дистилляции, которая отделяет экстрагент.

Также, когда используется экстрагент, который делает относительную летучесть большей, чем 1, то остаточный продукт этапа экстрактивной дистилляции содержит экстрагент, как описано выше. В этом случае требуемый HFC-125 производится как продукт дистилляции этапа экстрактивной дистилляции и, таким образом, возможна любая очистка остаточного продукта. Предпочтительно, чтобы экстрагент восстанавливался из остаточного продукта, используя, например, дистилляцию, и повторно использовался на этапе экстрактивной дистилляции.

Если разделяемая смесь содержит третью составляющую дополнительно к HFC-125 и CFC-115, единственное отличие заключается в том, что третья составляющая работает вместе с HFC-125 и/или CFC-115 в зависимости от точки кипения третьей составляющей. Таким образом, даже если третья составляющая содержится в смеси, то HFC-125 отделяется от CFC-115 с помощью выполнения экстрактивной дистилляции, используя экстрагент согласно настоящему изобретению.

Далее, относительно повторного использования экстрагента на этапе экстрактивной перегонки, когда используется экстрагент, раскрытый в патенте США N 5087329, то CFC-115 концентрируется в остаточном продукте, а экстрагент также восстанавливается из осадка дистилляции. Это означает, что экстрагент содержит большое количество CFC-115 и требуется полное отделение CFC-115 для повторного использования экстрагента. Если только малое количество CFC-115 остается в экстрагенте, то CFC-115 может быть добавлен последним на этапе экстрактивной перегонки, посредством чего эффективность экстракции может ухудшаться, а требуемое количество теоретических тарелок может увеличиваться. Фактически оценено, что требуемое количество теоретических тарелок устройства перегонки будет приблизительно от 10 до 20 для отделения CFC-115, в то время как эффективность экстракции не ухудшается. В связи с этим также возможно использование циклического углеводорода в качестве экстрагента в способе по настоящему изобретению.

С другой стороны, в способе согласно настоящему изобретению, в котором используется экстракт, такой как соединение (5)-(11) и (19) и (20), которое делает относительную летучесть меньше 1, например остаточный продукт от стадии экстрактивной дистилляции, по существу не содержит CFC-115, так что этого достаточно для отделения только HFC-125 от экстрагента. Поэтому, даже хотя HFC-125 остается в экстрагенте с концентрацией несколько процентов и такой экстрагент повторно используется на этапе экстрактивной дистилляции, почти не наблюдается влияния на эффективность дистилляции. Таким образом, количество теоретических тарелок устройства дистилляции, требуемых для восстановления экстрагента, составляет только от 2 до 5. С этой точки зрения предпочтительно в способе по настоящему изобретению в качестве экстрагента использовать по меньшей мере одно вещество, выбранное из спирта, содержащего от 1 до 4 атомов углерода, кетона, содержащего от 3 до 7 атомов углерода, простого эфира, содержащего от 2 до 6 атомов углерода, и нитрометана.

Способ экстрактивной дистилляции, использующий составляющую в качестве экстрагента согласно настоящему изобретению, может быть выполнен на любом устройстве, которое обычно использует, например, тарелочную колонну, колонну с насадками и т. д. Не существует особых ограничений на различные условия устройства дистилляции (например, рабочая температура, рабочее давление, коэффициент орошения, общее количество тарелок устройства, тарелочные уровни подачи смеси и потока экстрагента и т.д.) и правильные условия выбираются в зависимости от требуемого разделения. Так как HFC-125 и CFC-115 имеют очень низкие точки кипения, то предпочтительно выполнять экстрактивную дистилляцию в условиях повышенного давления. Рабочее давление может быть, например, в пределах от 0 до 30 кг/см² избыточного давления, предпочтительно - в пределах от 20 до 30 кг/см² (избыточное давление). Температуры в верхней и нижней частях устройства определяются в зависимости от рабочего давления и составов продукта дистилляции и остаточного продукта. Для того, чтобы выполнить операцию дистилляции экономически выгодно, рассматривая рабочие температуры конденсатора и ребойлера, температура в верхней и нижней частях устройства должна предпочтительно находиться в пределах от -40^oC до 50^oC, а температура в нижней части устройства предпочтительно должна быть в диапазоне от -20^oC до 70^oC.

Способ по настоящему изобретению может быть выполнен в периодическом режиме или в непрерывном. Хотя в некоторых случаях способ может быть выполнен в полунепрерывном режиме, в котором удаление и подача выполняются периодически, экстрагент должен подаваться непрерывно к устройству.

В способе по настоящему изобретению отношение (S/F) количества (S) экстрагента к количеству (F) питающей смеси (а именно, HFC-125 и CFC-115) имеет влияние на степень разделения. Обычно отношение может быть правильно выбрано в зависимости от состава смеси HFC-125/CFC-115, подвергаемой экстрактивной дистилляции, допустимой концентрации CFC-115, который остается в отделенном CFC-115 и т.п. Требуемое количество теоретических тарелок устройства экстрактивной дистилляции может быть правильно выбрано в комбинации с выбором соотношения (S/F).

Предпочтительно разделение может быть обычно достигнуто с отношением, основанным на весе, в диапазоне от 0.1 до 20, предпочтительно в диапазоне от 1 до 10. Можно привести следующий пример. Смесь CFC-115 (1 мольный %) и HFC-125 (99 мольных %) экстрактивной дистилляции, используя экстрагент, выбранный из компонентов (5) - (11) и (19) и (20), посредством чего CFC-115 перегоняется до концентрации, увеличенной до 10 мольных % (таким образом, 90 мольных % HFC-125), а также окончательно получается поток HFC-125, концентрация CFC-115, в котором составляет не более 0,1 мольных % (таким образом, более чем 99.9 мольных% HFC-125) после отделения от экстрагента. Для того, чтобы достичь этого разделения, достаточно, чтобы требуемое количество теоретических тарелок при экстрактивной дистилляции находилось в диапазоне, например, от 5 до 30, а весовая пропорция экстрагента в смеси, состоящей из HFC-125 и CFC-115, находилась в диапазоне, например, от 1 до 10.

Наилучший режим выполнения изобретения.

Настоящее изобретение будет пояснено подробно со ссылками на фиг. 1 с помощью примера, в котором в качестве экстрагента используется метанол, который делает относительную летучесть между HFC-125 и CFC-115 меньшей 1.

Смесь 2, содержащая HFC-125 и CFC-115 (например, HFC-125/CFC-115 = 90 мольных % /10 мольных %), подается на устройство 1 экстрактивной дистилляции, т. е. на дистилляционную колонну, которая работает в условиях повышенного давления (например, 15 кг/см² избыточного давления). Например, устройство, имеющее количество теоретических тарелок около 10, применяется в качестве устройства 1 для дистилляции. Метанол 3 подается на устройство 1 (например, на первую теоретическую тарелку сверху). Количество метанола по весу больше, например в пять раз, чем количество смеси 2. Когда при этих условиях смесь подается, например, на пятую теоретическую тарелку сверху и коэффициент орошения установлен равным 10, посредством чего смесь HFC-125/CFC-115 (например, 10 мольных %/90 мольных %) удаляется из верхней части в качестве продукта 4 дистилляции.

К тому же смесь, содержащая метанол и HFC-125/CFC-115 (например, 99.9 мольных %/0.1 мольных %), удаляется из нижней части в качестве остаточного продукта 5 (концентрация метанола 85%). Затем остаточный продукт подается в устройство 9 экстрактивной дистилляции, которое работает при повышенном давлении (например, 12 кг/см² избыточного давления), и HFC-125 получается в качестве продукта 6 дистилляции из легкой фракции, которая по существу не содержит ни метанола ни CFC-115. Метанол, который по существу не содержит HFC-125, восстанавливается из осадка устройства 9 в качестве остаточного продукта 7, который подается в устройство 1 экстрактивной дистилляции для повторного использования в качестве экстрагента. Повторно используемый метанол может быть подан в устройство 1 после его необязательного нагревания или охлаждения при необходимости в теплообменнике 8.

В способе по настоящему изобретению уровень тарелки, на которую подается экстрагент, предпочтительно находится выше тарелки, на которую подается смесь при любому используемом экстрагенте. Таким образом, тарелка, на которую возвращается обратный поток, и тарелка, на которую подается смесь, может быть одной и той же. Необязательно, тарелка, на которую подается экстрагент, может быть одной и той же. Напротив, перед подачей смеси на дистилляционную колонну она может быть смешана с экстрагентом, и полученная смесь подана на дистилляционную колонну.

Конкретно, когда в качестве экстрагента используется метанол, более предпочтительно подавать метанол на тарелку, которая расположена между 3 и 5 теоретическими тарелками выше тарелки, на которую подается смесь.

Используя устройство и условия работы, описанные выше, HFC-125, который по существу не содержит CFC-115, может быть отделен от смеси, которая содержит HFC-125 и CFC-115.

Затем настоящее изобретение более подробно поясняется со ссылкой на фиг. 2 с помощью другого примера, в котором в качестве экстрагента используется циклопентан, который делает относительную летучесть между HFC-125 и CFC-115 больше 1, как в случае использования компонентов (12)-(18).

Смесь 11, содержащая HFC-125 и CFC-115 (например, HFC-125/CFC-115 = 90 мольных %/10 мольных %), подается на устройство 10 экстрактивной дистилляции, которое работает в условиях повышенного давления (например, 15 кг/см² избыточного давления). Например, устройство, имеющее количество теоретических тарелок около 20, применяется в качестве устройства 10 перегонки. Циклопентан 13 подается на устройство 10 перегонки (например, на пятую теоретическую тарелку сверху). Количество циклопентана по весу больше, например в три раза, чем смеси 11. Когда смесь 11 при этих условиях подается, например, на тринадцатую тарелку сверху и коэффициент орошения устанавливается равным 10, посредством этого смесь HFC-125/CFC-115 (например, 99.9 мольных %/0.01 мольных %) удаляется из верхней части в качестве продукта 14 перегонки.

К тому же смесь, содержащая циклопентан и HFC-125/CFC-115 (например, 10 мольных %/90 мольных %), удаляется из нижней части в качестве остаточного продукта 15 (концентрация циклопентана 70%). Затем остаточный продукт подается в устройство 18, которое работает при повышенном давлении (например, 12 кг/см² избыточного давления), и смесь HFC-125 и CFC-115 (10 мольных %/90 мольных %) получается в качестве остаточного продукта 15 из легкой фракции, которая по существу не содержит циклопентана.

Циклопентан, который по существу не содержит ни HFC-125 ни CFC-115, восстанавливается из осадка устройства 18 перегонки в качестве остаточного продукта 16, который подается в устройство 11 экстрактивной дистилляции для повторного использования в качестве экстрагента. Повторно используемый циклопентан может быть подан в устройство 11 перегонки после его необязательного нагревания или охлаждения при необходимости в теплообменнике 17.

Уровень тарелки, на которую подается циклопентан, предпочтительно находится выше тарелки, на которую подается смесь, как описано выше. Предпочтительно подавать циклопентан на тарелку, которая расположена между 7 и 10 теоретическими тарелками выше тарелки, на которую подается смесь.

Используя устройства и условия работы, описанные выше, HFC-125, который не содержит по существу CFC-115, может быть отделен от смеси, которая содержит HFC-125 и CFC-115
Пример.

Используя колонну экстрактивной дистилляции, оборудованную в верхней части конденсатором, смесь HFC-125 и CFC-115 (=99 по весу/1 по весу) очищается. Дистилляционная колонна дистилляции имела диаметр 100 мм и 10 теоретических тарелок (действительное количество тарелок было 15) и работала при давлении около 7 кг/см² избыточного давления (в верхней части колонны). Метанол подавался на вторую тарелку сверху в качестве экстрагента, и перегоняемая смесь подавалась при температуре 38^oC на пятую тарелку сверху.

Концентрированный CFC-115, который содержит HFC-125, удалялся в качестве продукта перегонки из верхней части. Эта операция выполнялась при коэффициенте орошения, равном 200. Смесь HFC-125 и метанола удалялась из нижней части при температуре 45^oC, которая по существу не содержит CFC-115.

Массовый баланс указанной выше операции приведен в таблице 3.

Остаточный продукт, удаляемый из нижней части устройства перегонки, которая содержала HFC-125 и метанол и малое количество CFC-115, подавали на другую дистилляционную колонну, имеющую диаметр 80 мм и 5 теоретических тарелок (количество действительных тарелок было равно 7), которая работала при рабочем давлении 5 кг/см² избыточного давления и коэффициенте орошения 10, посредством чего были получены из верхней части HFC-125/CFC-115 (по весу) и метанол в качестве остаточного продукта. Концентрация CFC-115 в остаточном продукте была не более 0.01% по весу. Этот метанол может быть повторно использован в качестве экстрагента экстрактивной дистилляции.

Claims

1. Способ выделения пентафторэтана из смеси с хлорпентафторэтаном экстрактивной дистилляцией с получением пентафторэтана, по существу не содержащего хлорпентафтоэтана, включающий подачу на стадию экстрактивной дистилляции исходной смеси и экстрагента, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют продукт, выбранный из группы: спирт, содержащий 1 - 4 атома углерода, кетон, содержащий 3 - 7 атомов углерода, простой эфир, содержащий 2 - 6 атомов углерода, и нитрометан, или продукт, выбранный из группы: углеводород, содержащий 5 - 8 атомов углерода, трихлорэтилен и четыреххлористый углерод, и процесс ведут с получением смеси пентафторэтана и экстрагента в качестве основного компонента остатка экстрактивной дистилляции или с получением пентафторэтана в качестве основного компонента дистиллята экстрактивной дистилляции соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходную смесь и экстрагент смешивают вместе, а затем подают на стадию экстрактивной дистилляции.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что процесс ведут при массовом отношении экстрагента к исходной смеси пентафторэтана и хлорпентафторэтана в пределах от 0,1 до 10.

4. Способ по любому из пп. 1 - 3, отличающийся тем, что из остатка экстрактивной дистилляции - смеси пентафторэтана и экстрагента в качестве основного компонента выделяют экстрагент, который является основным компонентом указанной смеси, и повторно используют его на стадии экстрактивной дистилляции.

5. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что при получении пентафторэтана в качестве основного компонента дистиллята экстрактивной дистилляции из остатка экстрактивной дистилляции, содержащего в основном экстрагент, хлорпентафторэтан и возможно пентафторэтан, отгоняют хлорпентафторэтан и возможно пентафторэтан с отделением экстрагента, который является основным компонентом указанной смеси, с повторным использованием его на стадии экстрактивной дистилляции.

6. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что процесс ведут с использованием экстрагента, создающего относительную летучесть (α) между пентафторэтаном и хлорпентафторэтаном не более 1.

7. Способ по любому из пп.1 - 4 и 6, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют метанол.

8. Способ по любому из пп.1 - 4 и 6, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют ацетон.

9. Способ по любому из пп.1 - 4 и 5, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют циклопентан.

10. Способ по любому из пп.1 - 4 и 6, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют диэтиловый эфир.

11. Способ по любому из пп.1 - 4 и 6, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют нитрометан.

12. Способ по любому из пп.1 - 3 и 5, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют нормальный октан.

13. Способ по любому из пп.1 - 3 и 5, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют легкий бензин.

14. Способ по любому из пп.1 - 3 и 5, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют петролейный эфир.