JP2010501005A - 1,1,1−トリフルオロエタンおよび1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタンの共沸または共沸様組成物 - Google Patents

1,1,1−トリフルオロエタンおよび1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタンの共沸または共沸様組成物 Download PDF

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Abstract

1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)および1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)の共沸および共沸様組成物。HFC−143aおよびR−133aの共沸および共沸様組成物の発見は、前記共沸および共沸様組成物がHFC−143aおよびR−133aをともに含む組成物から蒸留されることを可能にする。
【選択図】なし

Description

発明の分野
[0001]本発明は、1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)の組成物、より具体的には1,1,1−トリフルオロエタンおよび1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)の共沸および共沸様組成物に関する。
背景技術
[0002]1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)を生産するための多くの方法が知られている。しかし、これらの方法の生産物は反応副生成物を含有し、その中に1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)がある。比較的狭い範囲に沸点を有するより純粋な1,1,1−トリフルオロエタンまたは1,1,1−トリフルオロエタン組成物を得るために、かかる反応副生成物の除去を可能にすることが強く望まれる。
[0003]残念なことに、当業者に知られているように、HFC/非−HFC混合物を形成する2またはそれより多い成分の組み合わせは、それら成分の相対量の比較的小さな変化により、その混合物の沸点および蒸気圧に比較的大きな変化をもたらす組成物を生ずることが多い。例えば、多くの典型的なHFC/非−HFC混合物の沸点および蒸気圧特性は、参照により本明細書中に援用する、Praunitz、Lichtenthaler、Azevedoによる「Molecular Thermodynamics in Fluid−Phase Equilibria」179−190ページ(second edition)、Prentice−Hall,Incに記載されている正則溶液数値モデルを使って予測することができる。Plausnitzらによって例示されているように、正則溶液の蒸気圧または沸点対その成分組成のプロットは大きな正の傾きを持つ傾向があり、成分組成の比較的小さな変化によって蒸気圧または沸点の比較的大きな変化が生ずることを示している。従って、成分量において比較的小さな差異しかない複数の混合物が、沸点においては比較的大きな変化を有する可能性がある。それ故に、HFC−143aおよびR−133aの二元系の共沸または共沸様混合物を特定し、その結果、モデリングやシミュレーションを行って、最終的なHFC−143a生産物の精製物を首尾よく得るための適切で必要な分離装置および方法を特定する必要がある。
発明の要旨
[0004]本出願人らは比較的一定の沸点、つまり混合物の成分量の変化に伴い沸点が比較的少量変化するような混合物は分離が難しいと認識している。(我々はスプレー用途でなく蒸留による分離方法に焦点を当てているので本文は削除された)。残念なことに、そのような比較的一定の沸点特性を有する混合物は珍しいだけでなく、予測不可能である。
[0005]本発明者らは有効量の1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)および1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)の共沸または共沸様組成物を発見した。このHFC−143aおよびR−133aの共沸または共沸様組成物の発見により、蒸留カラムによってかかる共沸または共沸様組成物をHFC−143aおよびR−133aをともに含有する組成物から蒸留することが可能になり、それにより、カラム頂部におけるR−133aの濃度はカラム底部におけるR−133aの濃度よりも高い。この蒸留方法は、塩化ビニリデンのHFとの反応から生産する場合のHFC−143aの精製に特に適用可能性がある。なぜなら、生産されたHFC−143aを精製するために、HFC−143aおよびR−133aの共沸または共沸様組成物をその反応の生成物から蒸留できるからである。
発明の具体的な説明
[0006]本発明により、有効量の1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)および1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)の共沸または共沸様組成物が存在することが発見された。このHFC−143aおよびR−133aの共沸または共沸様組成物の発見により、蒸留カラムによってかかる共沸または共沸様組成物をHFC−143aおよびR−133aをともに含有する組成物から蒸留することが可能になり、それにより、カラム頂部におけるR−133aの濃度はカラム底部におけるR−133aの濃度よりも高い。この蒸留方法は、塩化ビニリデンのHFとの反応から生産する場合のHFC−143aの精製に特に適用可能性がある。なぜなら、生産されたHFC−143aを精製するために、HFC−143aおよびR−133aの共沸または共沸様組成物をその反応の生成物から蒸留できるからである。カラム頂部から得られるこのHFC−143aおよびR−133aの共沸または共沸様組成物は、R−133aからHFC−143aへ変換するための反応器に再循環または送り返すことができる。
[0007]更に、HFC−143aおよびR−133aは、大気圧(14.42Psia(99420Pa))で−46.5±2℃という比較的小さい範囲を伴う沸点を有する共沸または共沸様組成物を形成することを発見した。更なる実施形態においては、かかる共沸または共沸様組成物は約−46.6℃〜約−47.2℃の沸点を有する。また更にある実施形態においては、かかる共沸または共沸様組成物は約−46.8℃〜約−47.2℃の沸点を有する。その上更にある実施形態においては、かかる共沸または共沸様組成物は約−47℃〜約−47.2℃の沸点を有する。また更に別の実施形態においては、かかる共沸または共沸様組成物は約−47.2℃の沸点を有する。
[0008]かかる共沸または共沸様組成物は、一般的にHFC−143aおよびR−133aの混合物であり、
約70重量%から約100重量%よりわずかに少ない量までのHFC−143aと、
約30重量%から0重量%よりわずかに多い量までのR−133aと
を含み、好ましくはこれらから本質的に成る。ここで、重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする。
[0009]本発明の更なる実施形態においては、かかる共沸または共沸様組成物は、一般的にHFC−143aおよびR−133aの混合物であり、
約75重量%〜約99.9重量%のHFC−143aと、
約0.1重量%〜約25重量%のR−133aと
を含み、好ましくはこれらから本質的に成る。ここで、重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする。カラム頂部から得られるこのHFC−143aおよびR−133aの共沸または共沸様組成物は、R−133aからHFC−143aへ変換するための反応器に再循環または送り返すことができる。
[0010]また更に本発明のある実施形態においては、かかる共沸または共沸様組成物は、一般的にHFC−143aおよびR−133aの混合物であり、
約90重量%〜約99.9重量%のHFC−143aと、
約0.1重量%〜約10重量%のR−133aと
を含み、好ましくはこれらから本質的に成る。ここで、重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする。カラム頂部から得られるこのHFC−143aおよびR−133aの共沸または共沸様組成物は、R−133aからHFC−143aへ変換するための反応器に再循環または送り返すことができる。
[0011]本発明者らはまた、143aおよび133aの混合物を含む蒸留方法において、133aは共沸組成に至るまでカラム低部の温かい部分よりもカラム上部の冷たい部分に蓄積する傾向があることを発見した。この性質を使って、混合物から望ましくない成分である133aを取り除くことができる。なぜなら、純粋な143aはこの共沸混合物よりも沸点が高く、カラムの底部に蓄積する傾向があり、そこから抽出できるからである。それ故に、本発明の蒸留方法は共沸または共沸様のHFC−143a/HCFC−133a組成物を蒸留することを含むことになり、蒸留の結果としてカラムの頂部における133aの濃度はカラムの底部における組成の133a濃度よりも高い。本発明のある実施形態に従えば、蒸留される共沸または共沸様組成物は、有効量の1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)および1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)を含む共沸または共沸様組成物である。更に、蒸留される共沸または共沸様組成物を形成するHFC−143aおよびR−133aは、大気圧(14.42Psia(99420Pa))で−46.5±2℃という比較的小さい範囲を伴う沸点を有することを発見した。更なる実施形態においては、蒸留される共沸または共沸様組成物は約−46.6℃〜約−47.2℃の沸点を有する。また更にある実施形態においては、蒸留される共沸または共沸様組成物は約−46.8℃〜約−47.2℃の沸点を有する。その上更にある実施形態においては、蒸留される共沸または共沸様組成物は約−47℃〜約−47.2℃の沸点を有する。また更に別の実施形態においては、蒸留される共沸または共沸様組成物は約−47.2℃の沸点を有する。
[0012]本蒸留方法において、共沸または共沸様組成物は一般的にHFC−143aおよびR−133aの混合物であり、かかる組成物は、
約70重量%から約100重量%よりわずかに少ない量までのHFC−143aと、
約30重量%から0重量%よりわずかに多い量までのR−133aと
を含み、好ましくはこれらから本質的に成る。ここで、重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする。
[0013]本発明の更なる実施形態においては、本蒸留方法において、共沸または共沸様組成物は一般的にHFC−143aおよびR−133aの混合物であり、かかる組成物は、
約75重量%〜約99.9重量%のHFC−143aと、
約0.1重量%〜約25重量%のR−133aと
を含み、好ましくはこれらから本質的に成る。ここで、重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする。
[0014]また更に本発明のある実施形態においては、本蒸留方法において、共沸または共沸様組成物は一般的にHFC−143aおよびR−133aの混合物であり、かかる組成物は、
約90重量%〜約99.9重量%のHFC−143aと、
約0.1重量%〜約10重量%のR−133aと
を含み、好ましくはこれらから本質的に成る。ここで、重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする。
[0015]本発明は、HFC−143aを塩化ビニリデンのHFとの反応により生産する場合に、特に有用となる。なぜなら、生産されたHFC−143a生産物を精製するために、本明細書中に既に説明したように、その反応の生成物に対して前述の蒸留方法を行って、その反応の生成物から共沸または共沸様組成物のいずれかを蒸留することができるからである。
[0016]本発明は、大気圧(14.42Psia(99420Pa))で±2℃という比較的小さい範囲を伴う沸点を有するHFC−143aおよびR−133aの共沸または共沸様組成物を提供する。かかる共沸または共沸様組成物は、一般的にHFC−143aおよびR−133aの混合物であり、
約70重量%から約100重量%よりわずかに少ない量までのHFC−143aと、
約30重量%から0重量%よりわずかに多い量までのR−133aと
を含み、好ましくはこれらから本質的に成る。ここで、重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする。かかる組成物は大気圧(14.42Psia(99420Pa))で−46.5±2℃という比較的小さい範囲を伴う沸点を有する。本発明の好ましい組成物は、約75重量%〜約99重量%のHFC−143aと約1重量%〜約25重量%のR−133aとから本質的に成る組成物であり、大気圧で約−46.5±2℃の沸点を有する。本発明のより好ましい組成物は、約90重量%〜約99重量%のHFC−143aと約1重量%〜約10重量%のR−133aとから本質的に成る組成物であり、大気圧で約−46.5±2℃の沸点を有する。
[0017]1気圧で純粋なHFC−143aおよび純粋なR−133aの通常の沸点は各々−47℃と6℃であるので、HFC−143aおよびR−133aの混合物の蒸留においては、R−133aは残留物として、または底部の生産物として取り除かれることが期待できる。
[0018]本発明の更なる側面は、1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)および1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)不純物の混合物からR−133aを取り除く方法ためのであって、本明細書中に既に説明したように、HFC−143aおよびR−133aの共沸または共沸様組成物を形成し、その後にその混合物からかかる共沸または共沸様組成物を分離することを含む前記方法である。
[0019]表1に示すように、高い沸点の133a(−6℃)を143a(−46.5℃)に加える場合に、二元系の共沸または共沸様混合物143a/133aが発見された。かかる混合物の温度はいずれか一方の純粋な構成物の沸点よりも低い。本発明の共沸または共沸様組成物は、これに限定されるものではないが、表1の以下の実施例、すなわち、−46.5±2℃の範囲に沸点を有する組成物によって例示される。
Figure 2010501005
[0020]本発明について、その好ましい実施形態および具体的な実施例を参照しながら詳細に説明してきたが、本開示および特許請求の範囲の精神と範囲を逸脱することなく修飾および変更が可能であることは明らかであろう。

Claims (33)

  1. 有効量の1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)および1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)を含む、共沸または共沸様組成物。
  2. 有効量の1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)および1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)から本質的に成る、請求項1に記載の共沸または共沸様組成物。
  3. 約70重量%から約100重量%よりわずかに少ない量までのHFC−143aと、
    約30重量%から0重量%よりわずかに多い量までのR−133aとから本質的に成る(重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする)、請求項1に記載の共沸または共沸様組成物。
  4. 約75重量%〜約99.9重量%のHFC−143aと、
    約0.1重量%〜約25重量%のR−133aとから本質的に成る(重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする)、請求項1に記載の共沸または共沸様組成物。
  5. 約90重量%〜約99.9重量%のHFC−143aと、
    約0.1重量%〜約10重量%のR−133aとから本質的に成る(重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする)、請求項1に記載の共沸または共沸様組成物。
  6. 約14.42Psia(99420Pa)の気圧で約46.5±2℃の沸点を有する、請求項1に記載の共沸または共沸様組成物。
  7. 約14.42Psia(99420Pa)の気圧で約−46.6℃〜約−47.2℃の沸点を有する、請求項1に記載の共沸または共沸様組成物。
  8. 約14.42Psia(99420Pa)の気圧で約−46.8℃〜約−47.2℃の沸点を有する、請求項1に記載の共沸または共沸様組成物。
  9. 約14.42Psia(99420Pa)の気圧で約−47℃〜約−47.2℃の沸点を有する、請求項1に記載の共沸または共沸様組成物。
  10. 約14.42Psia(99420Pa)の気圧で約−47.2℃の沸点を有する、請求項1に記載の共沸または共沸様組成物。
  11. 塩化ビニリデンのHFとの反応によって1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)を生産するための方法において、有効量の1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)および1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)を含む共沸または共沸様組成物を該反応の生成物から蒸留することによって1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)を精製することを含む、前記方法。
  12. 反応の生成物から蒸留された共沸または共沸様組成物が、有効量の1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)および1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)から本質的に成るものである、請求項11に記載の方法。
  13. 反応の生成物から蒸留された共沸または共沸様組成物が、
    約70重量%から約100重量%よりわずかに少ない量までのHFC−143aと、
    約30重量%から0重量%よりわずかに多い量までのR−133aとから本質的に成るものである(重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする)、請求項11に記載の方法。
  14. 反応の生成物から蒸留された共沸または共沸様組成物が、
    約75重量%〜約99.9重量%のHFC−143aと、
    約0.1重量%〜約25重量%のR−133aとから本質的に成るものである(重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする)、請求項11に記載の方法。
  15. 反応の生成物から蒸留された共沸または共沸様組成物が、
    約90重量%〜約99.9重量%のHFC−143aと、
    約0.1重量%〜約10重量%のR−133aとから本質的に成るものである(重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする)、請求項11に記載の方法。
  16. 反応の生成物から蒸留された共沸または共沸様組成物が、約14.42Psia(99420Pa)の気圧で、約46.5±2℃の沸点を有する、請求項11に記載の方法。
  17. 反応の生成物から蒸留された共沸または共沸様組成物が、約14.42Psia(99420Pa)の気圧で、約−46.6℃〜約−47.2℃の沸点を有する、請求項11に記載の方法。
  18. 反応の生成物から蒸留された共沸または共沸様組成物が、約14.42Psia(99420Pa)の気圧で、約−46.8℃〜約−47.2℃の沸点を有する、請求項11に記載の方法。
  19. 反応の生成物から蒸留された共沸または共沸様組成物が、約14.42Psia(99420Pa)の気圧で、約−47℃〜約−47.2℃の沸点を有する、請求項11に記載の方法。
  20. 反応の生成物から蒸留された共沸または共沸様組成物が、約14.42Psia(99420Pa)の気圧で、約−47.2℃の沸点を有する、請求項11に記載の方法。
  21. 反応の生成物から蒸留された共沸または共沸様組成物が反応器に再循環される、請求項11に記載の方法。
  22. 1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)および1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)不純物の混合物からR−133a不純物を取り除くための方法であって、HFC−143aおよびR−133aの共沸または共沸様組成物を形成し、その後に該混合物から該共沸または共沸様組成物を分離することを含む、前記方法。
  23. 分離が蒸留によって行われる、請求項22に記載の方法。
  24. 共沸または共沸様組成物が、有効量の1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)および1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−133a)から本質的に成る、請求項22に記載の方法。
  25. 共沸または共沸様組成物が、約70重量%から約100重量%よりわずかに少ない量までのHFC−143aと、約30重量%から0重量%よりわずかに多い量までのR−133aとから本質的に成る(重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする)、請求項22に記載の方法。
  26. 共沸または共沸様組成物が、約75重量%〜約99.9重量%のHFC−143aと約0.1重量%〜約25重量%のR−133aとから本質的に成る(重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする)、請求項22に記載の方法。
  27. 共沸または共沸様組成物が、約90重量%〜約99.9重量%のHFC−143aと約0.1重量%〜約10重量%のR−133aとから本質的に成る(重量パーセンテージは組成物の総重量を基準とする)、請求項22に記載の方法。
  28. 共沸または共沸様組成物が、約14.42Psia(99420Pa)の気圧で、約46.5±2℃の沸点を有する、請求項22に記載の方法。
  29. 共沸または共沸様組成物が、約14.42Psia(99420Pa)の気圧で、約−46.6℃〜約−47.2℃の沸点を有する、請求項22に記載の方法。
  30. 共沸または共沸様組成物が、約14.42Psia(99420Pa)の気圧で、約−46.8℃〜約−47.2℃の沸点を有する、請求項22に記載の方法。
  31. 共沸または共沸様組成物が、約14.42Psia(99420Pa)の気圧で、約−47℃〜約−47.2℃の沸点を有する、請求項22に記載の方法。
  32. 共沸または共沸様組成物が、約14.42Psia(99420Pa)の気圧で、約−47℃の沸点を有する、請求項22に記載の方法。
  33. HFC−143aおよびR−133aを含む組成物を蒸留カラムにおいて蒸留する方法であって、該蒸留の結果として、該カラムの頂部におけるR−133aの濃度が該カラムの底部での組成におけるR−133aの濃度よりも高くなる、前記方法。
JP2009524782A 2006-08-17 2007-08-15 1,1,1−トリフルオロエタンおよび1−クロロ−2,2,2−トリフルオロエタンの共沸または共沸様組成物 Expired - Fee Related JP5452224B2 (ja)

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