Brevet FR2680784A1 — publié le 19930305

La présente invention concerne un procédé de séparation partielle ou totale d'un mélange de 1,1,1,3,3- pentafluorobutane ("I-365 ") et de 1,1-dichloro-1-fluor- éthane ("I-141 b") par extraction liquide-liquide avec des solvants contenant de l'éthylène-glycol, du 2-butène-1,4- diol, de l'éthanolamine, du propylène-glycol ou des mélanges de ces solvants. Le composé I-365 est un sous-produit formé au cours de la production du I-14 lb, qui est un produit de remplacement du trichlorofluorométhane comme agent propulseur Etant donné que le I- 365 est un solvant et un précurseur pour d'autres composés chimiques, il est nécessaire de trouver un procédé permettant de le recueil- lir Toutefois, la séparation par des moyens classiques de15 distillation est extrêmement difficile, attendu que I-365 et I-141 b forment un azéotrope. Bien qu'une extraction liquide-liquide ait été rapportée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 031 148 pour la séparation d'hydrocarbures chlorés par l'utilisation de solvants miscibles à l'eau et de O à 50 % d'eau, la Demanderesse ne connaît aucune publication qui révèle une extraction liquide-liquide pour la séparation de HFC (hydrocarbures fluorés) tels que I-365 de HCFC (hydrocarbures chlorofluorés) tels que I-141 b De même, comme indiqué dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 031 148, colonne 1, lignes 53-56 et comme démontré par la demande de brevet 07/751 014 simultanément pendante (Attorney Docket N O IR 3260), déposée le même jour que la présente demande, il est impossible de prévoir quels agents d'extraction permettront la séparation de deux substances quelconques. L'invention propose un procédé permettant la séparation au moins partielle de I-365 et de I-141 b dans un mélange les contenant, qui comprend une extraction liquide- liquide du mélange en présence d'un solvant contenant de l'éthylèneglycol, du 2-butène-1,4-diol, de l'éthanolamine, du propylène-glycol ou des mélanges de ces solvants, de préférence l'éthylène-glycol Plus particulièrement, le procédé consiste à faire entrer en contact le mélange de I- 141 b et de I-365 avec l'agent d'extraction de manière que cet agent extraie le I-141 b du mélange et en forme une phase séparée, puis à séparer les phases de solvant riche en I-141 b et de mélange I-141 b/I365, ce mélange ayant à présent une concentration en I-141 b réduite en proportion correspondante. Sur les dessins annexés la figure 1 est une illustration schématique d'un système d'extraction liquide-liquide. La figure 2 reproduit des données à l'équilibre à 250 C pour le système ternaire formé de I-365, de I-141 b et d'éthylène-glycol utilisé comme solvant, et l'utilisa- tion de ces données pour la détermination d'étages d'équi- libre. La Demanderesse a mis en évidence le fait que la séparation efficace de I-365 et de I-141 b pouvait être réalisée par extraction liquide-liquide avec l'utilisation des solvants mentionnés ci-dessus, tels que l'éthylène- glycol seul ou en mélange avec le 2-butène-1,4-diol, l'éthanolamine, le propylène-glycol, le carbonate de propylène ou le 2-butène-1,4-diol et le propylène-glycol; le 2-butène-1,4-diol seul ou en mélange avec le propylène- glycol, l'éthanolamine ou le carbonate de propylène; l'éthanolamine seule ou avec le propylène-glycol; ou le propylène-glycol Ces solvants font preuve d'une sélec- tivité à l'égard de I-141 b (à 250 C) d'environ 1,24 à 3,85. D'autres solvants, tels que le dipropylène-glycol, peuvent être incorporés du moment que cela n'affecte pas-défavora- blement dans une mesure notable la sélectivité Cette réserve étant émise, la proportion exacte des composants des mélanges de solvants n'est pas déterminante Des exemples de mélanges de solvants contenant du dipropylène- glycol ("DG") comprennent le DG en mélange avec de l'éthanolamine, avec du 2-butène-1,4-diol, avec du 2- butène-1,4-diol et de l'éthanolamine, avec de l'éthylène- glycol et de l'éthanolamine ou avec de l'éthylène-glycol et du 2-butène-1,4-diol. La séparation peut être effectuée dans un extracteur liquide-liquide tel que représenté sur la figure 1, o un mélange I-141 b/I-365 est représenté comme composant lourd entrant par un conduit 2 à la partie supérieure de la colonne d'extraction 1 Le solvant, représenté comme composant léger, entre à la base de la colonne 1 par le conduit 3 (pour un solvant lourd, les deux courants chargés arrivent par les extrémités inversées) Le courant de I-365 purifié (ou partiellement purifié) est soutiré à la base de la colonne 1 par un conduit 4 et le courant de solvant usé enrichi en I-14 lb est déchargé par un conduit 5 à la partie supérieure de la colonne 1 Tout solvant adsorbé dans le courant de I- 365 est éliminé par distillation dans la colonne 6 en donnant un courant de I-365 purifié qui sort à la partie supérieure de la colonne 6 par un conduit 7 et un courant recyclé de solvant de faible volume qui sort à la base de la colonne 6 par un conduit 8 en vue de sa réintroduction dans la colonne 1 Le courant de solvant usé est distillé dans la colonne de distillation 9 pour l'élimination du I-141 b (et de tout I-365) qui sort à la partie supérieure de la colonne 9 par un conduit 10, puis le courant de solvant purifié est recyclé à la colonne 1 par un conduit 11 Une pompe 12 fournit l'énergie nécessaire à la circulation du solvant d'un bout à l'autre du procédé. La colonne d'extraction peut être conçue d'après les données d'équilibre Par exemple, le tableau suivant montre les concentrations à l'équilibre pour le système ternaire formé de I-365, de I-141 b et d'éthylène- glycol à 25 C La représentation graphique des données, comme sur la figure 2, permet de concevoir une colonne d'extraction pour réduire la quantité de I-141 b dans un courant de I-141 b/I-365, par exemple de 99 % à 92 %. D'après la figure 2, le I-365 est chargé dans une colonne d'extraction (au point A) Le solvant sort de la colonne (au point B) avec 99 % de I-141 b, en équilibre avec le I-365 ayant à présent une concentration en I-141 b de seulement 98,3 % (point C) Ainsi, après sa sortie du premier étage d'équilibre de la colonne d'extraction (du point A au point C), la concentration en 1-141 b a été réduite de 99 % à 98,3 % En utilisant le même processus (C à E, E à G et G à I), on peut voir que la concentration peut être réduite à 92 % en quatre étages d'équilibre. TABLEAU Données d'équilibre pour I-141 b, I-365 et le solvant à 25 C (en moles %) (A) Produit raffiné I-141 b I-365 (*) Ethylène-glycol 98,9 1,1 ( 1,1) 0,0 97,8 2,2 ( 2,2) 0,0 96,0 4,0 ( 4,0) 0,0 93,1 6,9 ( 6,9) 0,0 ,5 9,5 ( 9,5) (B) Extrait 7,8 0,02 ( 0,3) 92,2 8,2 0,13 ( 1,6) 91,6 7,4 0,19 ( 2,4) 92,4 6,3 0,27 ( 4,1) 93,5 6,1 0,36 ( 5,6) 93,5 * Les quantités entre parenthèses représentent le I-365 sur une base dépourvue de solvant. REVENDICATIONS 1 Procédé de séparation au moins partielle d'un mélange de 1,1,1,3,3-pentafluorobutane et de 1,1- dichloro-l-fluoréthane, caractérisé en ce qu'il comprend une extraction liquide-liquide dudit mélange en présence d'un agent d'extraction contenant de l'éthylène-glycol, du 2-butène-l,4-diol, de l'éthanolamine, du propylène-glycol ou leurs mélanges. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent d'extraction est choisi dans le groupe comprenant l'éthylène-glycol seul ou en mélange avec le 2-butène-l,4-diol, l'éthanolamine, le propylène- glycol, le carbonate de propylène, le 2-butène-l,4-diol et le propylène-glycol, le 2-butène-l,4-diol et le di- propylène-glycol ou l'éthanolamine et le dipropylène- glycol; le 2-butène-l,4-diol seul ou en mélange avec le propylène-glycol, l'éthanolamine, le carbonate de propylène, l'éthanolamine et le dipropylène-glycol, ou le propylène-glycol. 3 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent d'extraction est l'éthylène- glycol.