JP2815913B2 - 共沸蒸留によるhfの分離方法 - Google Patents

共沸蒸留によるhfの分離方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、フッ化水素(HF)、2,2−ジクロロ−1,
1,1−トリフルオロエタン(FC−123)、および/または
2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン(FC−12
4)を、共沸蒸留により、それらを含む混合物から分離
するための方法に関する。
[従来の技術および課題] HFの効率的な利用は、経済性およびプロセス操作性の
双方の観点から重要である。フルオロカーボンプロセス
からのHFの分離および回収をおこなうための技術が開示
されている。
米国特許第2,450,415号は、HFから有機相を分離する
ために連続分離ゾーンを使用し、ついでHFを反応器供給
系へ再循環することを開示している。
米国特許第3,406,099号は、CF3COCF3、HFまたはCCl2F
CClF2をそれらの物質の1またはそれ以上を含む混合物
から分離するために有用な共沸系を開示している。
米国特許第3,873,629号は、HFおよびClCHF2の混合物
を、この2成分のガス状混合物に、H2SO4を向流接触さ
せることにより分離するための連続方法を開示してい
る。
米国特許第3,947,558号は、1〜3炭素塩素化炭化水
素をフッ素化することによって生じた反応生成物から、
HFを、まずHClを分離した後冷却してHFに富んだ層およ
び実質的にHClを含まない有機層を生成させることによ
って分離するための方法を開示している。この後者の層
を液状2〜8炭素グリコールと混合し、ついで、HF富化
グリコール層をハロカーボン層から分離する。HFは、蒸
留によってグリコールから回収される。
米国特許第3,976,447号は、ガス状混合物から、HFをC
aCl2、BaCl2またはSrCl2の乾燥粒子による処理によって
分離するための方法を開示している。その後、HFを脱着
させる。
米国特許第4,209,470号は、HFをその1−クロロ−1,1
−ジフルオロエタンとの液状混合物から、補助溶媒を加
えてデカンタ中で液状無機相のHF組成を増大させること
によって分離するための方法を開示している。ついで、
HFは、蒸留により無駄相から分離される。
EP98,341は、HFおよび1−クロロ−1,1−ジフルオロ
エタンの分離方法を開示している。この方法は、デカン
タへの供給流は、記載によれば、HFと1−クロロ−1,1,
−ジフルオロエタンとの相互溶解に寄与し、従って相分
離プロセスを阻止するところのペンタフルオロベタンを
含んでいるけれども、補助溶媒を必要としないものであ
る。分離は、汚染を回避し、良好な温度制御を実施する
ことにより、補助溶媒を使用しないでおこなわれる。
冷媒および発泡剤として、あるいは冷媒および発泡剤
として有用な他のフルオロカーボンの製造の中間体とし
て有用な代替フルオロカーボンを製造する要求は、FC−
123およびFC−124の製造方法における関心に拍車をかけ
ている。これらは、それ自体、発泡剤および冷媒とし
て、また非常に有用なフルオロカーボン冷媒である1,1,
1,2−テトラフルオロエタン(FC−134a)の製造の中間
体として有用である。共通に譲渡された米国特許出願第
070,826号(1987年7月7日出願)に記載されたFC−123
およびFC−124の製造方法は、過剰のHFによるハロゲン
化アルケンの気相フッ化水素処理を含む。この方法は、
HF、FC−123、FC−124、テトラクロロエチレン、および
少量(5モル%未満)の1,2,2−トリクロロ−1,1−ジフ
ルオロエタン(FC−122)およびペンタフルオロエタン
(FC−125)のような他のハロゲン化生成物から実質的
になる反応混合物流出物を製造する。方法の効率を最大
とするためには、HF、FC−122およびテトラクロロエチ
レン、並びにFC−123の一部を合成反応器に再循環させ
ることが望ましい。反応混合物流出物の有機成分から過
剰のHFを分離することは特に望ましい。この発明は、こ
の混合物のHF/FC−123の比を制御し、共沸蒸留をおこな
うことによりこれを達成するためのメカニズムを提供す
るものである。
[課題を解決するための手段] この発明は、フッ化水素(HF)、2,2−ジクロロ−1,
1,1−トリフルオロエタン(FC−123)および/または2
−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン(FC−124)
を、HF、FC−123および/またはFC−124を含む初期混合
物から分離するための方法であって、(a)前記初期混
合物中のHF/FC−123のモル比を1.3より小さいか等しく
なるように確保し、(b)前記(a)の混合物を蒸留塔
に通じて、前記初期混合物中の実質的に全てのHFおよび
実質的に全てのFC−124を含む低沸点共沸物の混合物を
生成させ、(c)前記蒸留塔の底部を充分な温度および
圧力に維持(好ましくは、前記蒸留塔の底部から実質的
にHFを含まないFC−123を除去することによって)しな
がら、前記共沸物の混合物を前記蒸留塔の頂部から除去
することを特徴とする方法を提供する。
この発明に従って生成する低沸点共沸物の混合物は、
HFおよびFC−123の共沸物、およびHFおよびFC−124の共
沸物から実質的になる。共沸物の混合物の一部は、三元
系共沸物の形態にあることができる。
以下、この発明を詳しく説明する。
この発明に従って処理される初期混合物は、種々の給
源から得ることができるが、この発明の有利な使用は、
テトラクロロエチレンを過剰のHFと反応させることによ
るFC−123およびFC−124の製造からの流出混合物を処理
して、当該反応からの生成物を所望により取り出しまた
は再循環させるようにすることにある。この反応からの
流出混合物は、一般に、HF、FC−123、FC−124、テトラ
クロロエチレン、HClおよび少量すなわち5モル%未満
の1,2,2−トリクロロ−1,1−ジフルオロエタン(FC−12
2)およびペンタフルオロエタン(FC−125)のような他
のハロゲン化生成物から実質的になる。一般に、この反
応流出物は、約0.5/1ないし20/1、最も普通には少なく
とも1.5/1のHF/FC−123のモル比を有する。したがっ
て、殆どの場合、反応流出物にFC−123を加えてHF/FC−
123のモル比を1.3/1以下とする。この発明の方法から最
大の利益を得るために好ましいHF/FC−123のモル比は、
0.8/1ないし1.3/1である。
この発明にしたがって処理される初期混合物がHClお
よび/またはテトラクロロエチレンをも含んでいる場
合、HClは蒸留塔の頂部から除去でき、およびテトラク
ロロエチレンは蒸留塔の底部から除去できる。混合物中
に存在し得る少量の他のハロゲン化生成物は、それらの
沸点により蒸留塔の頂部または底部から除去できる。所
望により、FC−123は塔底から回収でき、またより高沸
点の成分はフッ素化反応へ再循環可能である。実際に
は、低沸点共沸物の混合物は、初期FC−123含量の一部
および存在すれば実質的に全ての初期FC−124含量を含
むであろう。低沸点共沸物の混合物は、また、存在すれ
ば、初期混合物の実質的に全てのHFおよび全てのFC−12
5含量をも含むであろう。
本発明者らは、共沸物が、種々の温度および圧力で生
成することを見いだし、2.50MPaの圧力および122.6℃
で、本発明者らは、HFおよびFC−123が、42.4モル%(8
4.9重量%)のFC−123および57.6モル%(15.1重量%)
のHFから実質的になる共沸物を形成すると算出した。2.
50MPaおよび95.7℃で、本発明者らは、HFおよびFC−124
が、70.6モル%(94.2重量%)のFC−124および29.4モ
ル%(5.8重量%)のHFから実質的になる共沸物を形成
すると算出した。共沸物は、その組成が、約5℃および
約0.10MPaにおいて約38.9モル%(83.0重量%)のFC−1
23および61.1モル%(17.0重量%)のHFから、約150℃
および4.0MPaにおいて約42.7モル%(85.1重量%)のFC
−123および57.3モル%(14.9重量%)のHFまで、並び
に他の共沸物については、約−17℃および約0.10MPaに
おいて約76.8モル%(95.8重量%)のFC−124および約2
3.2モル%(4.2重量%)のHFから、約122℃および4.0MP
aにおいて約69.9モル%(94.1重量%)のFC−124および
約30.1モル%(5.9重量%)のHFまでに渡り得る。
本発明者らは、供給混合物の共沸蒸留が、この発明に
従って、供給混合物中のHF/FC−123の比の注意深い制御
により、および蒸留塔の底部からのFC−123の取り出し
による蒸留塔温度の制御により達成できることを見いだ
した。蒸留塔の底部において好ましくは約50℃ないし約
300℃の温度および約0.1MPaないし約4.0MPaの圧力を維
持するために充分なFC−123が蒸留塔の底部から除去さ
れる。
第1図は、この発明を実施するための1つの方法を説
明するものである。第1図を参照して、供給混合物1
は、多段蒸留塔4へ直接通される。但し、供給混合物中
のHF/FC−123モル比は約1.3/1未満である。一般に、反
応流出物は、HF/FC−123のモル比が0.5/1ないし約20/1
であり、最も普通には、約1.5/1よりも充分大きい。HF/
FC−123のモル比が約1.3/1よりも大きい場合には、供給
混合物に追加のFC−123(2)を供給して、HF/FC−123
のモル比が、約0.8/1ないし約1.3/1にある塔供給物3を
つくり、これを多段蒸留塔4へ通じる。塔は、約50℃な
いし約300℃、より好ましくは125℃ないし210℃の底部
温度、およに約0.10MPaないし約4.0MPa、より好ましく
は1.5MPaないし2.5MPaの圧力に維持されるべきである。
供給混合物中にテトラクロロエチレンが存在する場合、
125℃ないし210℃の底部温度および1.5MPaないし2.5MPa
の圧力が好ましい。HFとFC−123の共沸物、HFとFC−124
の共沸物、並びにHClおよび痕跡量のFC−125のようなハ
ロゲン化生成物は約0℃ないし約150℃、好ましくは75
℃ないし125℃の温度、および約0.10MPaないし4.0MPa、
好ましくは1.5MPaないし2.5MPaで塔4の頂部から除去さ
れ、凝縮器5へ通され、そこで、所望により、生成物6
として回収されるか、再循環される。テトラクロロエチ
レン、共沸物形成において塔頂から取り出されなかった
いずれものFC−123、および少量のFC−122のようなハロ
ゲン化生成物は、塔4の底部から出る。リボイラー7
は、混合物8の一部を再気化させることにより塔への熱
印加を提供する。混合物8は、合成反応器へ再循環させ
ることが最も有利てある。蒸留塔4の底部から除去され
るFC−123の量は、所定の操作圧力における出口流の温
度を決定する。したがって、好ましい塔温度範囲を維持
するために充分なFC−123が蒸留塔の底部から取り出さ
れる。
[実施例] 以下の例示的例において、化合物についての全ての値
はモルであり、温度は℃である。データは、熱力学的性
質の測定値および計算値を用いた計算により得た。各欄
の上の数字は、第1図に示すものである。
実施例 1および2 HF−FC−123モル比が1.3/1を越えている場合の蒸留供
給物への追加のFC−123の添加効果が、実施例1につい
ては表1に、および実施例2については表2に示されて
いる。実施例1において、HF/FC−123の初期モル比は3.
13/1であり、これをFC−123添加によって1.14/1に調節
している。実施例2において、HF/FC−123の初期モル比
は2.08/1であり、これをFC−123添加によって0.83/1に
調節している。結果の調査は、底部温度約200℃におい
て、HFの全てが塔頂生成物において除去されており、ま
た塔底から除去されたテトラクロロエチレンは、HFを含
んでおらず反応器へ再循環できることを示している。
比較例 1Cおよび2C 比較例1Cについての表1Cおよび比較例2Cについての表
2Cは、実施例1および2の供給混合物に追加のFC−123
を加えないと、かなりの量のHFが塔底生成物(第1図の
8)中に見いだされることを示している。比較例1Cにお
いて、HF/FC−123のモル比は3.13/1であり、比較例2Cに
おいて、HF/FC−123のモル比は2.08/1である。
実施例 3および4 表3および4に示されているように、蒸留による分離
は、塔圧力が0.1MPaまたは3.55MPaである場合にも効果
的である。
実施例 5 反応器から出たHF/FC−123のモル比が1.3/1未満すな
わち1.03/1である場合には、分離をおこなうために、塔
供給物に追加のFC−123を添加する必要はない。これら
を表5に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の方法の概略的流れ図。 1……供給混合物、 2……追加のFC−123 3……塔供給物、4……蒸留塔、 5……凝縮器、6……塔頂生成物
フロントページの続き (72)発明者 ベリユア・ノット・マリカージュナ・ラ オ アメリカ合衆国、デラウエア州 19809, ウイルミントン、ジョージタウン・アベ ニュー 1 (72)発明者 リチャード・テイー・ロックウエル アメリカ合衆国、テキサス州 78413, コーパス・クリステイ、カスケイド・ド ライブ 5105 (72)発明者 マイケル・アンドルー・シスク アメリカ合衆国、デラウエア州 19707, ホッケシン、デニスン・レーン 101 (72)発明者 エドウイン・ジェームス・ワーワス アメリカ合衆国、デラウエア州 19803, ウイルミントン、エヌ・ペンブリー・ド ライブ 209 (72)発明者 ロイ・ウインタリングハム アメリカ合衆国、デラウエア州 19707, ホッケシン、クローバー・ドライブ 206 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C01B 7/19 C07C 17/383 C07C 19/08

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フッ化水素(HF)、2,2−ジクロロ−1,1,1
    −トリフルオロエタン(FC−123)および/または2−
    クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン(FC−124)
    を、HF、FC−123および/またはFC−124を含む初期混合
    物から分離するための方法であって、 (a)該初期混合物中のHF/FC−123のモル比を1.3/1よ
    り小さいか等しくなるように確保し、 (b)該(a)の混合物を蒸留塔に通じて、該初期混合
    物中の実質的に全てのHFおよび実質的に全てのFC−124
    を含む低沸点共沸物の混合物を生成させ、 (c)該蒸留塔の底部を充分な温度および圧力に維持し
    ながら、該低沸点共沸物の混合物(b)を該蒸留塔の頂
    部から除去する ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】該温度および圧力が、該蒸留塔の底部から
    実質的にHFを含まないFC−123を除去することによって
    維持される請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】該初期混合物がテトラクロロエチレンおよ
    びHClをも含み、該HClは、(c)において蒸留塔の頂部
    から除去され、および該テトラクロロエチレンは(c)
    において蒸留塔の底部から除去される請求項1記載の方
    法。
  4. 【請求項4】該温度が50℃ないし300℃である請求項1
    記載の方法。
  5. 【請求項5】該温度が125℃ないし210℃である請求項1
    記載の方法。
  6. 【請求項6】該塔の圧力が、0.10MPaないし4.0MPaであ
    る請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】該塔の圧力が、1.5MPaないし2.5MPaである
    請求項1記載の方法。
  8. 【請求項8】該低沸点共沸物の混合物が、HFおよびFC−
    123の共沸物、および/またはHFおよびFC−124の共沸物
    から実質的になる請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】約38.9モル%ないし約42.7モル%の2,2−
    ジクロロ−1,1,1−トリフルオロエタン(FC−123)、お
    よび薬61.1モル%ないし約57.3モル%のフッ化水素(H
    F)から実質的になる共沸物。
JP1200156A 1988-08-01 1989-08-01 共沸蒸留によるhfの分離方法 Expired - Lifetime JP2815913B2 (ja)

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