(57)【要約】ＨＦＣ−２３と他の物質との混合物、特にＨＦＣ−２３とトリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）とを含む混合物からトリフルオロメタン（ＨＦＣ−２３）量を減少させるためのモレキュラーシーブの使用。【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリフルオロメタンと他の物質との混合物からトリフルオロメタン量を減少させるプロセスであって、前記混合物と、その有効孔径がトリフルオロメタンの少なくとも一部を優先的に吸着するが、その他の物質は吸着しないサイズであるモレキュラーシーブとを接触させることを含む、前記プロセス。
【請求項２】
前記モレキュラーシーブは、その直径がその他の物質の有効分子直径よりも小さい孔径を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記モレキュラーシーブがゼオライトである、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記モレキュラーシーブがカーボンモレキュラーシーブである、請求項２に記載のプロセス。
【請求項５】
前記モレキュラーシーブは直径５オングストロームの有効孔径を有する、請求項２に記載のプロセス。
【請求項６】
前記モレキュラーシーブは直径５オングストロームの有効孔径を有する、請求項３に記載のプロセス。
【請求項７】
前記プロセスは、トリフルオロメタンとヨードカーボンとの混合物からトリフルオロメタンを分離する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
前記プロセスは、トリフルオロメタンとヨードカーボンとの混合物からトリフルオロメタンを分離する、請求項２に記載のプロセス。
【請求項９】
前記プロセスは、トリフルオロメタンとヨードカーボンとの混合物からトリフルオロメタンを分離する、請求項３に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記プロセスは、トリフルオロメタンとヨードカーボンとの混合物からトリフルオロメタンを分離する、請求項５に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記プロセスは、トリフルオロメタンとトリフルオロヨードメタンとの混合物からトリフルオロメタンを分離する、請求項７に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記プロセスは、トリフルオロメタンとトリフルオロヨードメタンとの混合物からトリフルオロメタンを分離する、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記プロセスは、トリフルオロメタンとトリフルオロヨードメタンとの混合物からトリフルオロメタンを分離する、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記プロセスは、トリフルオロメタンとトリフルオロヨードメタンとの混合物からトリフルオロメタンを分離する、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１５】
トリフルオロメタンとトリフルオロヨードメタンとの混合物から分離される前記トリフルオロメタンは、トリフルオロヨードメタンを含む冷媒混合物からインサイチューで製造される、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１６】
トリフルオロメタンとトリフルオロヨードメタンとの混合物から分離される前記トリフルオロメタンは、トリフルオロヨードメタンの冷媒混合物からインサイチューで製造される、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１７】
トリフルオロメタンとトリフルオロヨードメタンとの混合物から分離される前記トリフルオロメタンは、トリフルオロヨードメタンの冷媒混合物からインサイチューで製造される、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１８】
トリフルオロメタンとトリフルオロヨードメタンとの混合物から分離される前記トリフルオロメタンは、トリフルオロヨードメタンの冷媒混合物からインサイチューで製造される、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１９】
トリフルオロメタンとトリフルオロヨードメタンとの混合物から分離される前記トリフルオロメタンは、トリフルオロヨードメタンと潤滑剤との冷媒混合物からインサイチューで製造される、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項２０】
トリフルオロメタンとトリフルオロヨードメタンとの混合物から分離される前記トリフルオロメタンは、トリフルオロヨードメタンと潤滑剤との冷媒混合物からインサイチューで製造される、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項２１】
トリフルオロメタンとトリフルオロヨードメタンとの混合物から分離される前記トリフルオロメタンは、トリフルオロヨードメタンと潤滑剤との冷媒混合物からインサイチューで製造される、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２２】
トリフルオロメタンとトリフルオロヨードメタンとの混合物から分離される前記トリフルオロメタンは、トリフルオロヨードメタンと潤滑剤との冷媒混合物からインサイチューで製造される、請求項１８に記載のプロセス。
【請求項２３】
混合物から減少したトリフルオロメタン量は、減少後に約１０ｐｐｍ以下のトリフルオロメタンを含む混合物となる量である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２４】
混合物から減少したトリフルオロメタン量は、減少後に約１０ｐｐｍ以下のトリフルオロメタンを含む混合物となる量である、請求項１１に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、トリフルオロメタン（ＨＦＣ−２３）と他の気体との混合物、特にＨＦＣ−２３とトリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）とを含む混合物からＨＦＣ−２３を分離するためのモレキュラーシーブの使用に関する。
【０００２】
発明の背景
気候変動における人間の影響の懸念から、１９９７年の日本の京都での国連会議で対策をとることになった。その結果、京都議定書では「気候系に危険な人為的障害を与えないレベルで」大気中の温室効果ガスを安定化しようとしている。
【０００３】
パーフルオロカーボン化合物（ＰＦＣ）、ハイドロフルオロカーボン化合物（ＨＦＣ）、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、ハイドロクロロフルオロカーボン化合物（ＨＣＦＣ）などは、様々な工業的、商業的、消費者及び公共的な利用及び用途で広く使用されてきた。近年、地球大気及び気候への潜在的損害に対する懸念が高まり、特定のパーフルオロカーボン化合物（ＰＦＣ）、ハイドロフルオロカーボン化合物（ＨＦＣ）、クロロフルオロカーボン化合物（ＣＦＣ）、ハイドロクロロフルオロカーボン化合物（ＨＣＦＣ）などは、少なくとも一部、これらの化合物に関連する温室効果ガス作用及び比較的高い地球温暖化係数（ＧＷＰ）により、この点において特に問題として特定されてきた。これらの化合物が比較的高いＧＷＰであることを考慮して、そのような用途及び利用で使用されるこれらの使用、用途及び組成物において高ＧＷＰ化合物を置き換えるために低ＧＷＰである代替化合物に対して活発な研究が行われてきた。
【０００４】
２００５年２月１６日の京都議定書の発効により、ＧＷＰ組成物の使用を撤廃またはかなり減少させる必要性に拍車がかかった。かくして、地球温暖化を軽減させるため、及びオゾン層の枯渇の可能性を軽減させるために、特に空調及び冷却用途で使用する新規フルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボン流体に対する継続的な研究がなされている。
【０００５】
そのような新しい低地球温暖化係数（ＧＷＰ）候補に対する研究で重要な成分の一つはトリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）である。そのような組成物においては、しばしばまたは通常、潤滑剤として配合される。多様な慣用の潤滑剤のどれでも使用することができる。潤滑剤に対する重要な要件は、冷媒系で使用する際、コンプレッサーを滑らかにするように系のコンプレッサーに十分量の潤滑剤が戻らなければならないという点である。かくして、任意の所定の系に対する潤滑剤の適合性は、一部は冷媒／潤滑剤特性により、一部は使用すべき系の特徴により決定される。好適な潤滑剤の例としては、鉱油、アルキルベンゼン類、ポリオールエステル類、たとえばポリアルキレングリコール、ＰＡＧ油などが挙げられる。しかしながら、大部分水素ベアリング（ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｂｅａｒｉｎｇ）であるこれらの潤滑剤は、トリフルオロヨードメタンとの相互作用により、高ＧＷＰを有する非常に不都合なトリフルオロメタン（ＨＦＣ−２３）を産生してしまうことが知見された。このＨＦＣ−２３崩壊産物は、低ＧＷＰを有することを目的とし且つ低ＧＷＰをもつべきである製品または組成物中では非常に不都合である。かくして、ＨＦＣ−２３が崩壊産物として存在しようと、製品若しくは組成物中に最初から含まれている不都合な成分として存在しようと、そのような製品または組成物中からＨＦＣ−２３を除去することが必要である。他の低ＧＷＰ化合物を含む製品または組成物からＨＦＣ−２３を分離するのに多くのプロセスが提案されてきたが、その方法の殆どは費用がかかり、非効率的である。かくして、そのような製品または組成物からＨＦＣ−２３を分離するための効果的、効率的且つ単純な方法に対する需要がある。
【０００６】
発明の概要
本発明に従って、許容可能な有効孔径（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｐｏｒｅ  ｓｉｚｅ）のモレキュラーシーブを使用することにより、その分子直径がＨＦＣ−２３よりも大きい流体または気体、特にヨードカーボンなどの物質とＨＦＣ−２３との混合物中のＨＦＣ−２３量を減少させるために、その混合物からＨＦＣ−２３をトラップまたは分離するためのプロセスを提供することが知見された。このプロセスは、任意の好適なモレキュラーシーブで実施することができ、分離が可能であるような分子直径、極性または形状を有する任意の他の物質とトリフルオロメタンとの混合物からＨＦＣ−２３を分離するのに適している。この分離プロセスが複雑であると、どのモレキュラーシーブが種々の物質の組み合わせを分離するかを予測するのが非常に困難である。本発明のプロセスは、冷媒組成物、特にヨードカーボン類、たとえばトリフルオロヨードメタンを含む冷媒組成物からＨＦＣ−２３を分離するのに特に適している。本発明のプロセスは、ヨードカーボン、たとえばトリフルオロヨードメタンを含む冷媒組成物の成分と潤滑剤との間の相互作用によってインサイチューで（ｉｎ−ｓｉｔｕ）発生したＨＦＣ−２３を分離するのに特に適している。
【０００７】
発明の詳細な説明
本発明に従って、ＨＦＣ−２３と他の物質、特にヨードカーボンなどの流体または気体との混合物中のＨＦＣ−２３量を減少させるために、その混合物からＨＦＣ−２３の少なくとも一部をトラップまたは分離するプロセスを提供する。モレキュラーシーブの分離を予測するのは困難であるが、本発明者らは、ヨードカーボン類、特にトリフルオロヨードメタンが、たとえばその直径が約５オングストロームであるモレキュラーシーブを使用することによってフルオロカーボン類から分離できるということを知見した。本プロセスは、任意の好適なモレキュラーシーブで実施することができ、ＨＦＣ−２３の分子直径よりも大きい分子直径をもつ任意の他の流体または気体との混合物からＨＦＣ−２３を分離するのに適している。本発明のプロセスは、冷媒組成物、特にトリフルオロヨードメタンなどのヨードカーボン類を含む冷媒組成物からＨＦＣ−２３を分離するのに特に適している。本発明のプロセスは、トリフルオロヨードメタンなどのヨードカーボンを含む冷媒組成物の成分と、場合により潤滑剤との間の相互作用によりインサイチューで発生したＨＦＣ−２３を分離するのにも特に適している。本発明の目的に関しては、「ヨードカーボン：ｉｏｄｏｃａｒｂｏｎ」とは、ヨウ素と炭素原子と、場合により他の原子を含む任意の化合物である。
【０００８】
（単数若しくは複数種類の）流体または（単数若しくは複数種類の）気体などの他の望ましい物質との組成物中に不純物としてＨＦＣ−２３を含有する製品を、ＨＦＣ−２３を吸着するための連続またはバッチプロセスであってもよいプロセスで、液相または気相のいずれかでモレキュラーシーブと接触させ、それによって（単数若しくは複数種類の）流体または（単数若しくは複数種類の）気体からＨＦＣ−２３を分離することができる。ＨＦＣ−２３が減少するレベルは、モレキュラーシーブの能力（ｃａｐａｃｉｔｙ）と、ＨＦＣ−２３と気体混合物との間とモレキュラーシーブそれ自体の平衡に依存する。ＨＦＣ−２３不純物レベルを約５００ｐｐｍ未満、好ましくは約１００ｐｐｍ未満、より好ましくは約１０ｐｐｍ未満のレベルまで減少させるのに必要な量のモレキュラーシーブを使用するのが好ましい。
【０００９】
本発明のプロセスは、好適なゼオライト及びカーボンモレキュラーシーブなどの任意の好適なモレキュラーシーブを使用することができるが、これらに限定されない。好適なモレキュラーシーブは、ＨＦＣ−２３を吸着するが、他の好ましい所望の流体も気体も吸着しない許容可能な有効孔径を持たねばならない。４Ａのモレキュラーシーブ（４Åの有効孔径をもつ）は、トリフルオロヨードメタンとＨＦＣ−２３を分離しないが、５Ａシリーズのモレキュラーシーブ（５Åの有効孔径をもつ）は、トリフルオロヨードメタンとＨＦＣ−２３を非常に有効に分離することが知見された。かくして、ＨＦＣ−２３は５Å未満の有効分子直径をもち、且つトリフルオロヨードメタンの有効分子直径は５Åよりも大きいと考えられる。かくして、有効分子直径に違いがあれば、トリフルオロヨードメタンとＨＦＣ−２３を分離するのは、その直径がトリフルオロヨードメタンの有効分子直径よりも小さいモレキュラーシーブを使用することによって実施することができる。
【００１０】
同様の方法で、ＨＦＣ−２３よりも大きな分子直径をもつ別の流体または気体とＨＦＣ−２３とを含む組成物からＨＦＣ−２３を吸着し、分離することができる。たとえば、他の流体または気体が１０Åの有効分子直径をもつものである場合、５Å〜９Åの有効孔径をもつモレキュラーシーブを使用して、組成物からＨＦＣ−２３を吸着且つ分離することができる。かくして、（単数若しくは複数種類の）流体または（単数若しくは複数種類の）気体からＨＦＣ−２３の任意の特定の分離に関して「有効孔径」のモレキュラーシーブとは、ＨＦＣ−２３の量を優先的に減少させるか、少なくとも幾らかを除去するように作用するモレキュラーシーブである。有効孔径をもつそのようなモレキュラーシーブは通常、５Åから（単数若しくは複数種類の）流体または（単数若しくは複数種類の）気体の有効分子直径未満の孔径の有効孔径をもつものである。
【００１１】
本発明のプロセスで有用なモレキュラーシーブは、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｏｉｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、Ｇｒａｃｅ及びＡｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，製のゼオライトモレキュラーシーブ、並びにＡｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｃｈｅｍｏｓ  ＧｍｂＨ（ドイツ）及びＤａｙｕｎｇ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（中国）製のカーボンモレキュラーシーブなどの種々の供給業者から利用可能であるが、これらに限定されない。
【００１２】
実施例
本発明を以下の非限定的実施例により詳述する。
【００１３】
有効孔径５ÅをもつＡＷ５００ゼオライトモレキュラーシーブ（Ａｌｄｒｉｃｈ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）をオーブン中、３００°F（１４９℃）で４時間置き、モレキュラーシーブを活性化させた。この活性化したモレキュラーシーブを以下の実施例１、２及び４で使用した。実施例３と比較例１及び２で使用したモレキュラーシーブは、同じような方法で活性化させた。
【００１４】
実施例１
２．２６グラムの活性化ＡＷ５００モレキュラーシーブをステンレススチールシリンダーに入れた。冷媒混合物トリフルオロヨードメタン／ＨＦＯ−１２３４（テトラフルオロプロペン）（２５／７５）２．０４グラムをこのシリンダーに加えた。冷媒混合物は１１重量％のＨＦＣ−２３を含んでいた。１時間後、シリンダー中の気体を調べると、モレキュラーシーブによるＨＦＣ−２３の吸着のため、たった３．２重量％のＨＦＣ−２３しか含んでいないことが判明した。
【００１５】
実施例２
活性化ＡＷ５００モレキュラーシーブ２．２６グラムをステンレススチールシリンダーに入れた。冷媒混合物トリフルオロヨードメタン／ＨＦＯ−１２３４ｙｆ（１，１，１，２−テトラフルオロプロペン）（２５／７５）をこのシリンダーに加えた。冷媒混合物は、４．１重量％のＨＦＣ−２３を含んでいた。１時間後、シリンダー中の気体を調べると、モレキュラーシーブによるＨＦＣ−２３の吸着のため、たった０．１５重量％のＨＦＣ−２３しか含んでいないことが判明した。
【００１６】
実施例３
５Ａモレキュラーシーブ４６５グラムをステンレススチールシリンダーに入れた。０．２３５重量％のＨＦＣ−２３を含むトリフルオロヨードメタンの冷媒混合物１３４４グラムをモレキュラーシーブを含むカラムに通した。溶出ガスをクロマトグラフィーにより調べると、ＨＦＣ−２３は検出できなかった。
【００１７】
実施例４
２．５グラムの活性化ＡＷ５００をステンレススチールシリンダーに入れた。冷媒混合物トリフルオロヨードメタン／ＨＦＯ−１２３４（テトラフルオロプロペン）（２５／７５）２．５グラムをこのシリンダーに加えた。冷媒混合物は０．５重量％のＨＦＣ−２３を含んでいた。１時間後、シリンダー中の気体を調べると、モレキュラーシーブによるＨＦＣ−２３の吸着のため、たった０．００３重量％のＨＦＣ−２３しか含んでいないことが判明した。
【００１８】
比較例１
活性化４Ａモレキュラーシーブ（４Åの有効孔径をもつ）２．５グラムをステンレススチールシリンダーに入れた。冷媒混合物トリフルオロヨードメタン／ＨＦＯ−１２３４（テトラフルオロプロペン）（２５／７５）２．５グラムをこのシリンダーに加えた。この冷媒混合物は０．５重量％のＨＦＣ−２３を含んでいた。１時間後、シリンダー内の気体を調べると、たったの０．４２重量％のＨＦＣ−２３しか含んでいないことが判明したが、このことは、４Ａモレキュラーシーブに暴露した後でもＨＦＣ−２３の量は本質的に変わらなかったことを示している。
【００１９】
比較例２
活性化ＸＨ７モレキュラーシーブ（４Åの有効孔径をもつ）２．５グラムをステンレススチールシリンダーに入れた。冷媒混合物トリフルオロヨードメタン／ＨＦＯ−１２３４（テトラフルオロプロペン）（２５／７５）２．５グラムをこのシリンダーに加えた。冷媒混合物は０．５重量％のＨＦＣ−２３を含んでいた。１時間後、シリンダー中の気体を調べると、たったの０．４５重量％のＨＦＣ−２３しか含んでいないことが判明したが、このことは４Ａモレキュラーシーブに暴露した後でもＨＦＣ−２３の量は本質的に変わらなかったことを示している。
【００２０】
好ましい態様及びその具体的な例を参照して本発明を詳述してきたが、本発明の開示及び請求の範囲の趣旨及び範囲を逸脱することなく変形及び変更が可能であることは明らかである。
【国際調査報告】
2009543793.tif 000002
2009543793.tif 000003
2009543793.tif 000004