(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロロペンタフルオロエタンとペンタフルオロエタンとを含む第１の混合物に、炭化水素、クロロカーボンおよびハイドロクロロカーボンである抽出剤であって、炭化水素抽出剤の場合は少なくとも５個の炭素原子を有し（但し、ｎ−ヘキサンを除く）、クロロカーボン抽出剤またはハイドロクロロカーボン抽出剤の場合は少なくとも２個の炭素原子を有し、そして28℃より高い大気圧沸点を有する前記抽出剤の少なくとも一つを添加して第２の混合物をつくり、
抽出蒸溜帯内でこの第２の混合物を抽出蒸溜することにより第２の混合物のペンタフルオロエタンからクロロペンタフルオロエタンを分離し、そして
実質的にクロロペンタフルオロエタンを含まないペンタフルオロエタンを回収する
工程を包含する前記第１の混合物からペンタフルオロエタンを分離する方法。
【請求項２】
抽出剤が28℃より高くそして126℃より低い大気圧沸点を有する、５〜８個の炭素原子を含む炭化水素、それらの異性体および環式化合物の少なくとも一つである請求項１記載の方法。
【請求項３】
抽出剤が28℃より高くそして126℃より低い大気圧沸点を有する、２個の炭素原子を含むクロロカーボンおよびハイドロクロロカーボン、それらの異性体の少なくとも一つである請求項１記載の方法。
【請求項４】
抽出剤がパークロロエチレン、メチルクロロホルム、1,1ジクロロエタン、1,2ジクロロエタン、トリクロロエチレンおよびエチレンジクロライドからなる群から選択される少なくとも一つである請求項１記載の方法。
【請求項５】
抽出剤が、28℃より高くそして126℃より低い大気圧沸点を有するｎ−ペンタン、ヘキサン（但し、ｎ−ヘキサンを除く）、ヘプタン、オクタンおよびそれらの異性体および環式化合物からなる群から選択される少なくとも一つである請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は炭化水素、ハイドロクロロカーボンまたはクロロカーボンである抽出剤を使用する抽出蒸溜により、ペンタフルオロエタンとクロロペンタフルオロエタンとを含む混合物からペンタフルオロエタンを分離する方法に関する。
発明の背景
完全にハロゲン化されたクロロフルオロカーボンが惹起するおそれのある損壊から成層圏オゾン層を保護するために新たな規則が構想されてきた。ペンタフルオロエタン(CHF2CF3またはHFC-125)は、他の用途もあるが特に冷媒、膨張剤、噴射剤、消化剤、殺菌薬担持ガスとして特に価値のある塩素非含有の貴重なフルオロカーボンである。
ペンタフルオロエタンはパークロロエチレン（パークレンまたはCCl2CCl2）をクロロフルオロ化してトリクロロトリフルオロエタン（CF2ClCFCl2またはCFC-113）、ジクロロテトラフルオロエタン（CF2ClCF2ClまたはCFC-114）およびジクロロトリフルオロエタン(CFCl2CHF2またはHCFC-123)からなる混合物を生成しそしてトリクロロトリフルオロエタンを除去した後、残存する混合物をフルオロ化してペンタフルオロエタン（HFC-125）、クロロペンタフルオロエタン(CF3CF2ClまたはCFC-115)および少量の別なフルオロ化化合物例えばヘキサフルオロエタン（CF3CF3またはFC-116）からなる混合物を生成することによって製造できる。このようなクロロフルオロ化の方法は米国特許3,755,477中に記載されている。クロロペンタフルオロエタンとともにペンタフルオロエタンを製造するための他の様々な方法は既知であり、また例えば米国特許3,518,500、3,258,500、日本特許出願公開JP 03/099026、JP 04/029941、欧州特許出願公開0 506 525および世界知的所有権機構公開WO 91/05752中に記載されている。上記に挙げた特許文書の開示は参照によって本明細書中に加入されている。
いくつかの化合物を抽出蒸溜方法が用いられる場合は、所望の分離過程を十分に推進するのに有効である抽出剤を見出すことが常に必要である。いかなる抽出剤が役立つかを推測するために用いられてきた方法は、Chem. Eng. Progress, 65巻9号(1969年9月)の52〜57ページにおいてL. Bergによって述べられており、その開示は参照によって本明細書中に加入されている。抽出蒸溜について論ずるものとしては、「好結果を生む抽出剤はすべて高度に水素結合した液体であるため、水素結合は重要な要因である」とBergの文献に述べられた。従って好結果を生む抽出蒸溜剤に関する基準は、それが、分離すべき化合物よりもかなり高い沸点を有し、成分とともに最低沸点共沸混合物を形成せず、そして高度に水素結合した液体つまり水素結合の分類のＩ群またはII群のものであるということである。フェノール、芳香族アミン（アニリンとその誘導体）、高級アルコール、グリコールなどは好結果を生む抽出剤の例である。
クロロペンタフルオロエタンからペンタフルオロエタンを分離することのできる抽出蒸溜剤は、米国特許5,087,329中に開示されており、この特許においてはジクロロテトラフルオロエタン(CFC-114)のようなクロロフルオロカーボンが使用される。しかしながら、こういったCFC化合物は比較的高価であり、またオゾン層の保護に関する規則のためにCFC化合物は商業的製品としてはおそらく次第に廃止されていき、従ってCFCが入手できなくなりあるいは使用するのが非経済的になるであろう。米国特許5,087,329の開示は参照によって本明細書に加入されている。
発明の概要
ペンタフルオロエタンを製造するのに慣用的に用いられる方法ではペンタフルオロエタン(HFC-125)とクロロペンタフルオロエタン(CFC-115)とを含む混合物が典型的に生成される。このような混合物は共沸混合物または共沸混合物様組成物を形成する可能性がある。ペンタフルオロエタンおよびクロロペンタフルオロエタンの沸点は比較的近接しており、つまりペンタフルオロエタンについては約−48.5℃でありそしてクロロペンタフルオロエタンについては約−38.7℃であり、またこれらの比揮発度は、ペンタフルオロエタンの濃度が約87.5モル％より大きいときは約1.1より低くそして濃度が約95モル％より大きいときは約1.01より低い。上記の沸点および比揮発度は、このような混合物から実質的に純粋なペンタフルオロエタンを慣用的な蒸溜により回収することを不可能でないまでも極めて困難であることを示す。「慣用的蒸溜」とは、いくつかの化合物を分離するために、分離されるべき混合物の成分の比揮発度のみが用いられることを意味する。従って本発明においてクロロペンタフルオロエタンからペンタフルオロエタンを分離するため抽出蒸溜剤として高度に水素結合されてはいない化合物が首尾よく使用されうることは驚くべきでありまた予想外であった。「抽出蒸溜」とは分離されるべき化合物の比揮発度を変更するために分離されるべき混合物に第三の成分が添加されることを意味する。「高度に水素結合されてはいない」とは、一つまたはそれ以上の抽出剤が水素結合の分類の第Ｉ類または第II類に属するとは特徴づけられないことを意味する。本発明の抽出蒸溜剤はまた比較的安価でありそして容易に入手できる。
本発明はペンタフルオロエタン、クロロペンタフルオロエタンそして場合により、特に、HCFC-124、124aのようなハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)またはHFC-143aのようなハイドロフルオロカーボンを含む第１の混合物からペンタフルオロエタンを分離するため抽出蒸溜工程を用いることにより慣用的な蒸溜方法の関与する問題を解決するが、この方法は
(ｉ)  第２の混合物をつくるために、特にペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンのような炭化水素の少なくとも一つ、および（または）トリクレン（CHClCCl2）のようなハイドロクロロカーボンおよび（または）特にパークレン（CCl2CCl2）のようなクロロカーボンを含む抽出剤であって、２個またはそれより多くの炭素原子を有しそして約28℃より高くまた約126℃より低い大気圧沸点を有する水素結合をもたない抽出剤を第１の混合物に添加し、
(ii)  抽出蒸溜帯内で第２の混合物を抽出蒸溜することにより第２の混合物のクロロペンタフルオロエタンからペンタフルオロエタンを分離し、それによってクロロペンタフルオロエタンを実質的に含まないペンタフルオロエタンを塔頂製品として回収する
ことからなる。
第１の混合物は任意の適当な製造工程または供給源から得ることができる。例えば第１の混合物は、「Process For The Manufacture of Pentafluoroethane」と題する出願番号07/695,900(WIPO公開番号WO 92/19576に相当する)の一部継続出願である出願番号07/834,798の継続出願である米国特許出願番号07/989,481中に開示されている方法によって製品流として得られる。これの開示は参照によって本明細書中に加入されている。
本発明で使用する抽出剤は比較的安価に多くの供給者から入手でき、また弗素を含有する抽出剤例えばCFCより著しく安価である。本発明の抽出剤は例えば、蒸溜塔の塔底から流出する流れから容易に除去することもできる。抽出剤は単純な蒸溜によりクロロペンタフルオロエタンを含む流れから除去され、そして所望から分離系に再び導入されることができる。
抽出剤として使用できる炭化水素は弗素を含まず、そして５〜８個の炭素原子を含む。特定の例としてのこのような炭化水素は、約28〜約126℃、普通は約28〜約60℃の大気圧沸点を有する、特に、ｎ-ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、これらの異性体および（または）これらの環式化合物からなる群に属する少なくとも一つを含みまたはそれから実質的になる。沸点がより高くまた炭素原子を８個より多く有する炭化水素もまた有効であるが、このような炭化水素は一般により大きなエネルギー消費例えばより多くの熱投入を必要とするのでさほど好ましくない。
抽出剤として使用できるクロロカーボン(CC)およびハイドロクロロカーボン（HCC）は２個の炭素原子を含みそして約74〜約121℃の大気圧沸点を有する。特定の例は、特に、パークロロエチレン（パークレン）、メチルクロロホルム、1,1ジクロロエタン、1,2ジクロロエタン、トリクロロエチレン、エチレンジクロライド、これらの異性体および環式化合物からなる群に属する少なくとも一つを含みまたはそれから実質的になる。沸点のより高いクロロカーボンおよびハイドロクロロカーボンならびに炭素原子を２個より多く含むものもまた有効であり、このような化合物は通常より多くのエネルギー消費を必要とするのでさほど好ましくない。
本発明の一態様においては、上記した炭化水素、HCCおよび(または)クロロカーボンを含むまたはそれから実質的になる混合物はそれが約28℃より高い大気圧沸点をもつ限り抽出剤として使用できる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の方法を実施するのに使用できる抽出蒸溜系の概略図である。
詳細な説明
第１の混合物の主要な成分であるペンタフルオロエタン(HFC-125)およびクロロペンタフルオロエタン(CFC-115)はこれらが分離されそして純粋な状態でそれぞれ大体−48.5℃および−38.7℃の沸点を有する。ペンタフルオロエタン／クロロペンタフルオロエタンの大気圧での比揮発度はペンタフルオロエタンの純度が100％に近づくにつれほとんど1.0であることが判った。これらのデータは、慣用的な蒸溜方法を用いると実質的に純粋な化合物の分離が得られないことを示す。
ペンタフルオロエタンとクロロペンタフルオロエタンとの比揮発度を測定するためにいわゆるPTx法を用いる。この方法においては、様々な既知の二元組成物について、容積が既知のセル内の全絶対圧が一定温度下で測定される。PTx法の使用は、Harold R. Nullによって著された、1970年、Wiley-Interscience Publisher刊の「Phase Equilibrium in Process Design」の124〜126ページ中に一層詳細に述べられている。これの開示は参照によって本明細書に加入されている。
この測定値は液相の非理想性を表わすNon-Random, Two-Liquid（NRTL）式のような活量係数方程式モデルを用いることによりセル中で平衡する蒸気および液体の組成と相関することができる。NRTL式のような活量係数方程式をReid, PrausnitzおよびPolingによって著されたMcGraw Hill刊行の「The Properties of Gases and Liquids」の第４版の241〜387ページ中にそしてStanley M. Walasにより著されたButterworth Publishers 1985年刊の「Phase Equilibria in Chemical Engineering」中に一層詳細に述べられており、これらの文献のそれぞれの全体的な開示は参照によって本明細書中に加入されている。
PTx測定およびHFC-125とCFC-115とを含有する二元混合物に関する一連の計算の結果を表１〜３に要約する。これらの表は−25℃、０℃および25℃の結果を示す。本発明の混合物中の化合物の二元的な別な組み合わせについて同様な測定を行ないまた類似の計算を実施した。
何らかの理論または説明によって束縛されるのは好まないが、NRTL式はペンタフルオロエタンとクロロペンタフルオロエタンとの混合物および（または）以下の別な混合物が理想的な挙動をするかいなかを十分に予想することができ、またこのような混合物中の成分の比揮発度を十分に予測することができると考えられる。
0003684427.tif 000002
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「装入物」の欄はPTxセル中に導入されたHFC-125とCFC-115との混合物中にあるCFC-115の量を表わす。「比揮発度」ならびに蒸気中および液体中のCFC-115のモル％は、上記の表に示す温度で測定した圧力から計算したものである。
比較的低い濃度におけるHFC-125に対するCFC-115の比揮発度は慣用的な蒸溜方法を用いることによりCFC-115の分離を可能とするのに十分であるが、比揮発度はHFC-125の純度が100％に近づくとほとんど1.0である。比揮発度が1.0に近づくと、慣用的な蒸溜を用いることによりHFC-125から低濃度のCFC-115を除去するのが不可能でないまでも困難となるであろう。例えば慣用的蒸溜は大型で高価な蒸溜塔の使用を必要とするであろう。
約−25℃、０℃および約25℃にある上記の系について作成した式を用いそして約−50℃および約10〜約20psiaの圧力まで外挿するとき、CFC-115約10モル％およびHFC-125 90モル％の組成をもつ低沸点の共沸混合物または共沸混合物様混合物の存在が示される。このような混合物の存在は、Mahlerらによる「Process For Separating HCl and Halocarpons」と題する同時係属中で共通の出願人に譲渡された1993年4月30日受理の米国特許出願番号08/055,486中に一層詳細に述べられている。これの開示は参照によって本明細書中に加入されている。最良の結果を得るために本発明の方法では、HFC-125/CFC-115共沸混合物または共沸混合物様組成物の形成を惹起する条件が回避される。
本発明においては抽出蒸溜方法を用いることにより慣用的蒸溜方法にまつわる問題が克服される。抽出蒸溜は分離すべき一組の二元化合物の比揮発度を増大するある種の抽出剤の能力に依存する。抽出蒸溜は、多段蒸溜塔、最近二つの供給点例えば、分離すべき混合物を導入するのに用いる第２の供給点の上方にある抽出剤を導入する第１の供給点、再沸器および還流を塔に戻すための塔頂凝縮器を有する多段蒸溜塔からなる連続蒸溜塔を運転することにより典型的に実施される。
ペンタフルオロエタンとクロロペンタフルオロエタンとの比揮発度が与えられる場合、高度の水素結合されてはおらずそしてある場合には弗素を含まない、例えば炭化水素である、容易に入手できそして低価格のある種の非弗素含有化合物を使用する抽出蒸溜によりこれらが分離できるということは驚くべきまた予想外の結果であった。本発明の方法はCFC-115を実質的に含まない精製されたHFC-125製品を製造できる。「実質的に含まない」とは、HFC-125が約1.0重量％より少ない、普通は約0.05重量％より少ないCFC-115を含有しまたある場合には約10重量ppmより少ないCFC-115を含有することを意味する。
本発明の一態様において、抽出剤例えば正ヘプタンが蒸溜塔の上方の供給点に導入されるが、分離を必要とする混合物例えばペンタフルオロエタンとクロロペンタフルオロエタンは塔の比較的低い個所に導入される。液状の抽出剤は塔の中央部にある複数の段を通過して下方に流れる。抽出剤が存在している間は、ペンタフルオロエタンはクロロペンタフルオロエタンより相対的にいっそう揮発しやすく、そのためにクロロペンタフルオロエタンを実質的に含まないペンタフルオロエタンが塔頂を流出することが可能となり、そして、慣用的な還流凝縮器を使用することによってペンタフルオロエタンを凝縮できる。この凝縮した流れの少なくとも一部は還流として塔頂に返戻することができ、そして残りが有用製品として回収される。所望なら、流出するペンタフルオロエタンを塔に返戻するかあるいはさらに精製するために第２の塔に返戻することができる。
塔底を流出するクロロペンタフルオロエタンと抽出剤とは、慣用的な蒸溜または既知の別な方法を用いることによる分離のためにストリッパーまたは蒸溜塔に次いで送入されてよい。所望ならば抽出剤は次いで抽出蒸溜塔に再循環されてよい。ある場合には慣用的な蒸溜または既知の別な方法を用いることにより、CFC-115は、流れの残りの成分から分離されうる。
塔頂を出て、次いで凝縮しそして引続いて塔に返戻される物質の、製品として取り出される物質の量に対する比率は一般に還流比と称される。還流比は蒸溜塔の物理的特性を規定するであろう。一般に還流比の増大は、他方で、回収されるHFC-125の純度増加をもたらし、例えば回収されるHFC-125中の抽出剤の量を減少しうる。還流比の増加は典型的により大型で一層高価な蒸溜塔の使用を必要とする。
本発明を実施するのに使用できる特定の条件は相関しておりまた特に塔の直径、選定した供給点、塔内の分離段の数、還流比のような多くの設計変数に関係する。蒸溜系の操作圧力は約15〜350psia、通常は約50〜300psiaの範囲内であろう。一般に、分離すべき混合物に対して抽出剤の供給量を増加すると得られるペンタフルオロエタンの純度は増大するであろう。塔頂凝縮器の温度および伝熱面積は通常、ペンタフルオロエタンを実質的に完全に凝縮するのに十分であるか、あるいは必要なら部分凝縮により所望の還流比を達成するのに十分である。
本発明の方法の所与の工程で用いられる温度は、圧力の、そして蒸溜塔の設計上の特徴例えば抽出剤と第１の混合物との比率の関数である。約200psiaの操作圧力を基準とするとこの温度は典型的に約−25〜200℃の範囲にあろう。
第１の混合物つまりHFC-125を含有する分離すべき混合物中のCFC-115の量は、慣用的な蒸溜を用いることにより減少できる。慣用的な蒸溜方法ではCFC-115を実質的に含まないHFC-125を製造するのは不可能であるが、第１の混合物中のCFC-115の最初の量を減少するために慣用的な蒸溜を用いることはできる。例えば、比較的多量のあるいは大部分の量のCFC-115をHFC-125から除去するために慣用的な蒸溜が使用でき、他方このHFC-125はCFC-115を実質的に含まないHFC-125製品を得るために本発明に従って処理される。第１の混合物中のHFC-125の量によっては、比較的多量のCFC-115を含有する混合物からHFC-125を除去することができ、これによってHFC-125を実質的に含まないCFC-115が得られる。
一つまたはそれより多くの抽出剤の有効量は大巾に変化しうる。しかしながら一般に、より多くの抽出剤を使用すると回収されるHFC-125の純度が増大するであろう。例えばCFC-115の除去割合が増加する。HFC-125に対する抽出剤の比率は典型的に重量基準で約２：１〜約３：１の範囲にある。しかしながら一層困難な分離に対してはより高い比率が必要であろう。
以下、図面を参照すると、図１は本発明の蒸溜工程を操作するために使用できる系を略解的に例示する。ペンタフルオロエタンとクロロペンタフルオロエタンとを含む第１の混合物は導管１を経て抽出塔２に供給される。少なくとも一つの液状抽出剤が導管３を経て抽出塔２に供給されそして混合物１の上方の位置において塔２内に導入される。一つまたはそれより多くの抽出剤、クロロペンタフルオロエタンおよび他の不純物からなる第２の混合物が塔２の底部から抜き出されそして水蒸気によって加熱される再沸器４に移される。ある場合には再沸器４は抽出塔２に取付けられている。第２の混合物は導管５を経て供給物タンク６に供給される。補助的な液状抽出剤もまた導管７を経て供給物タンク６に供給され、これによって第３の混合物ないしは抽出剤循環物が形づくられる。ポンプ８は第３の混合物をストリッピング塔９に移送する。ストリッピング塔９は抽出剤をそうでないものから分離する。抽出剤は塔９から抜き出されそして水蒸気によて加熱される第２の再沸器10に供給される。ある場合には再沸器10は塔９に取り付けられている。ポンプ11は抽出剤を再沸器10から冷水冷却器12を経、次いで冷却器13へと移送する。必要ならば抽出剤が冷却器12に達する以前に、その過剰な量をパージすることができる。典型的に冷却器13は約−25℃の温度で操作される。冷却器13を出た後、抽出剤は導管３を経て抽出塔２に供給される。
CFC-115はストリッピング塔９の頂部から排ガスとして流出し、そして一般に約−25℃の温度で操作される凝縮器14内に導入される。還流条件下にある時、ポンプ15はCFC-115の一部をストリッピング塔９に返戻する。CFC-115の残りの部分は導管16を経て系から流出する。
抽出塔２からも排ガスが抜き出されるが、但し塔２からの排ガスは第１の混合物のCFC-115を実質的に含まないHFC-125製品を含有する。HFC-125製品は導管17を経て凝縮器18に移送される。凝縮器18は典型的に約−25℃の温度で操作される。還流条件下にある時、ポンプ19はHFC-125製品の一部を抽出塔２に返戻する。HFC-125製品は導管20を経て系から流出する。
以下の実施例は本発明のいくつかの態様を例示するために示されるが、添付の請求の範囲によって規定される本発明の範囲を限定することはない。特記ない限り100万部あたりの部(ppm)の濃度は重量基準である。以下の実施例では上記したNRTL相互干渉パラメータが用いられる。すべての実施例は約1000ポンド／時のペンタフルオロエタン供給流量をベースとし、クロロペンタフルオロエタン不純物含有率は約５ポンド／時（4975ppm）または50ポンド／時（4.8％）のいずれかの水準にある。それぞれの蒸溜法の性能を助長するために、抽出蒸溜が用いられる実施例に対しては、慣用的な蒸溜が用いられる比較例とは異なった塔の設計および操作条件が用いられる。
慣用的な蒸溜が関与する以下の比較例においては、蒸溜塔内の段数は101または121段であり、また精製すべきペンタフルオロエタン流は塔の第50段に供給され、塔の凝縮器は第１段に相当する。所望の製品の純度に依存しつつ操作条件が選定されまたこのような製品の収率を最大とするように様々な還流比が試験される。
比較例  １
本比較例においては、1000ポンド／時のペンタフルオロエタン(HFC-125)と５ポンド／時のクロロペンタフルオロエタン(CFC-115)（濃度としては4975ppmである）のみを含有する供給物流を精製するために、121の理論段を有する蒸溜塔内で慣用的な蒸溜を用いた。
供給物を温度−25℃で導入した。塔の凝縮器の圧力は194.7psiaでありそして塔底圧力はそれより３psi高かった。溜出物温度は23.8℃でありまた塔底温度は24.4℃であった。これらの操作条件の下では、製品HFC-125は塔頂物(溜出物)流となって塔から流出したであろう。残りのHFC-125はCFC-115とともに塔底物流となり廃棄物として流出した。約50％の供給物が塔頂に行きそして50％が塔底に行くように条件を設定した。
0003684427.tif 000005
還流比が600/1と比較的高くまた塔内の理論的な分離段が多数であるにもかかわらず製品の純度は比較的低かった。
比較例  ２
本比較例においては、比較例１と同じ組成をもつ供給物流を精製するための理論段101段を有する塔で慣用的な蒸溜を用いた。非常に低い温度で存在する上記したCFC-115/HFC-125共沸混合物を用いるため、供給物中のCFC-115を除去するための手段として共沸混合物を塔頂物として取得することにより、蒸溜塔の操作条件を変更した。供給物は温度−25℃で導入し、塔頂凝縮器の圧力は19.7psiaに設定した。塔底圧力はそれより３psi高かった。これらの条件の下で溜出物の温度は−42℃でありまた塔底温度は−38.8℃であった。これらの操作条件の下で、HFC-125は塔底流となって塔から流出した。CFC-115の不純物水準は500ppmに選んだ。残りのHFC-125は共沸混合物となったCFC−115とともに廃棄物として塔頂から取り出した。
0003684427.tif 000006
1852/1の還流比において、そしてCFC-115の不純物水準が500ppmである場合、HFC-125製品の収率は95.5％であった。
比較例  ３
本比較例においては、製品の純度要求を増加した、つまりCFC-115純度の最高許容水準を500ppmから50ppmに低下したことを除くと条件は同じであった。
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1083/1の還流比において、供給物中のHFC-125の約15％が溜出物とともに失われた。
上記の諸比較例は、高純度のHFC-125が所望であるとき、慣用的な蒸溜はHFC-125からCFC-115を分離するための経済的な方法ではないことを示すが、これはこのような蒸溜では比較的高い還流比、この高い還流比に見合う塔の大きな直径、塔内を通過するこの大流量の物質を加熱および冷却する高い用役費およびCFC-115を含有する多量の廃棄物質を処分する必要性が求められるからである。このような廃棄物質もまた比較的多量のHFC-125を含有するであろう。
例示のために示し、本発明の範囲を限定しない、抽出蒸溜の関与する以下の諸実施例において、蒸溜塔はただの57の理論段しかもたなかった。この場合も塔の凝縮器を第１段とかぞえた。精製すべきペンタフルオロエタンを塔の第40段に導入しそして抽出剤を塔の第15段に供給した。各例において塔の溜出物／供給物の比率（ペンタフルオロエタンを基準とする）および還流比は、所望の製品純度と回収率（収率）を得るように設定しそして温度および圧力は操作条件を最大とするのに必要なように変化させた。実施例２を除き、塔底温度が約100℃であるように塔の圧力を選定した。これらの実施例は各々、様々な水準の抽出剤流量での性能測定を含む。
実施例  １
本例においては、諸比較例におけるように1000ポンド／時のペンタフルオロエタン（HFC-125）と５ポンド／時のつまり4975ppmのクロロペンタフルオロエタン（CFC-115）とを含有する供給物流を精製するために、57の理論段を有する塔内で正ペンタンによる抽出蒸溜を用いた。供給物と抽出剤とを−５℃の温度で導入し、塔の凝縮器圧力は84.7psiaに設定した。塔底圧力はそれより３psi高かった。還流比をただの3/1に保ちつつ、正ペンタンを表に示すような様々な流量で供給した。溜出物の温度は−4.4℃であり、また塔底温度は約100℃であった。ペンタンとほとんどのCFC-115は塔底から流出しまた製品はHFC-125は塔頂物として塔頂から流出した。
0003684427.tif 000008
実施例  ２
実施例１と実質的に同じ方法で実施例２を実施したが、塔の凝縮器の圧力は84.7psiaの代わりに34.7psiaであり、また供給物およびペンタンは温度−25℃で導入し、塔の凝縮器の圧力は34.7psiaに設定し、そして塔底圧力はそれより３psi高かった。溜出物の温度は−29℃でありまた塔底温度は約66℃であった。
0003684427.tif 000009
実施例１および２の双方において、ペンタンでの抽出蒸溜によって、比較的小型の蒸溜塔と還流比を用いながら比較的高純度のHFC-125製品を高い製品収率で得ることが可能になる。
実施例  ３
実施例１と実質的に同じ方法で実施例３を実施したが、不純なHFC-125供給物はCFC-115を10倍含有し、つまり流量は５ポンド／時の代りに50ポンド／時であり、濃度は4.8％であった。溜出物温度は−4.4℃でありまた塔底温度範囲はペンタンの流量に従って95〜100℃であった。
0003684427.tif 000010
本例は抽出剤としてペンタンを使用すると比較例よりも10倍高い不純物濃度を有する混合物から高純度のHFC-125を得ることができることを示す。
実施例  ４
実施例１と実質的に同じ方法で実施例４を実施したが、抽出剤はシクロペンタンでありまた塔圧は54.7psiaであった。溜出物温度は−17℃であり、塔底温度は抽出剤の流量に従って94〜98℃の範囲にあった。
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実施例  ５
実施例２と実質的に同じ方法で実施例５を実施したが、抽出剤は正へキサンであった。溜出物温度は−29℃でありまた塔底温度は抽出剤の流量に従って101〜102℃の流量にあった。
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実施例  ６
実施例５と実施的に同じ方法で実施例６を実施したが、還流比を3/1から1/1に減少した。
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実施例  ７
実施例２と実質的に同じ方法で実施例７を実施したが、抽出剤は正ヘプタンであり、塔の凝縮器の圧力は12.7psiaであり、そして供給物と抽出剤とは温度−40℃で導入した。溜出物温度は−51℃であり、また塔底温度は抽出剤の流量に従って97〜100℃の範囲にあった。
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実施例  ８
実施例２と実質的に同じ方法で実施例８を実施したが、抽出剤はパークロロエチレン（パークレン）であり、塔の凝縮器の圧力は4.7psiaであり、また供給物と抽出剤とは温度−40℃で導入した。溜出物の温度は−69℃であり、また塔底温度は抽出剤の流量に従って93〜98℃の範囲にあった。
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実施例  ９
実施例２と実質的に同じ方法で実施例９を実施したが、抽出剤はトリクロロエチレン(トリクレン)であり、塔凝縮器圧力は18.7psiaであり、また供給物と抽出剤とは温度−40℃で導入した。溜出物の温度は−43℃あり、また塔底温度は抽出剤の流量に従って99〜100℃であった。
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実施例  10
実施例１と実質的に同じ方法で実施例10を実施したが、抽出剤は50重量％の正ヘプタンと50重量％のヘキサンとの混合物であり、塔の凝縮器圧力は64.7psiaであり、また供給物と抽出剤とは温度−10℃で導入した。溜出物温度は−12℃であり、また塔底温度は抽出剤の流量に従って103〜104℃の範囲にあった。
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本例は混合抽出剤が本発明の方法に有効に使用できることを例示する。いくつかの場合、このような混合物は純粋な物質より著しく安価に入手できる。例えば抽出剤の混合物の使用により、抽出剤の費用を最小にしつつ所望の純度をもつHFC-125を得るように本方法の効率を最大化することができる。別法としては、本方法の効率を最大化するように一つまたはそれより多くの化学的に類似するあるいは異なった一連の抽出剤を用いることができる。
本発明のいくつかの局面を詳述したが、当技術に熟達する者なら、別な態様および変改が添付する請求の範囲によって包含されることを理解するであろう。
【図１】
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