JP6415656B2 - 高濃度のｈｆ水溶液を製造する方法 - Google Patents

Description

フルオロカーボン化合物を製造するために用いるプロセス流中にフッ化水素（ＨＦ）を存在させるフルオロカーボンプロセスにおいては、水でスクラビングすることによってプロセス流からＨＦを除去することによって、相当量の溶存有機物質を含むＨＦ水溶液がしばしば得られる。

溶存有機物質の存在のために、かかるＨＦ水溶液のその後の販売が制限される可能性がある。同様に、かかる溶液の酸性内容物及び有機内容物の両方に適合させるために特別な輸送容器が必要な可能性がある。また、かかる溶液に関するより広い販路を見出すためには、高い酸濃度、即ち３５重量％より多いＨＦが望ましい。

本発明は、（１）低い溶存有機物質含量を有するＨＦ水溶液、及び（２）同様に低い溶存有機物質含量を有する高濃度ＨＦ溶液を製造することによってこれらの必要性を満足する。

本発明は、フルオロカーボンを含むプロセス流からＨＦを除去し、それによって高いＨＦ濃度及び低い有機含量の両方を有する単離されたＨＦ水溶液を形成するために用いる方法及びシステムに関する。プロセス流は高温のＨＦ水溶液でスクラビングし、ここで温度はプロセス流中の有機物質の露点以上に維持して、それによって有機物質が単離されるＨＦ溶液中に溶解するのを阻止する。

本明細書において用いる「低有機含量」という用語は、本発明にしたがって処理した単離されたＨＦ水溶液中に残留する有機物質の量に関する。通常は、ＨＦ溶液の低有機含量とは、約５００ｐｐｍ未満、好ましくは約２５０ｐｐｍ未満、より好ましくは約１５０ｐｐｍ未満、最も好ましくは約１００ｐｐｍ未満の有機成分である。

一態様においては、本発明は、有機混合物の露点凝縮温度よりも高い底部温度区域で運転するように設計されているスクラバーシステムを用いて有機プロセス流からＨＦを除去するために用いる方法及びシステムを提供する。この態様においては、スクラバーシステムは２つのセクションを含み、底部セクションはＨＦの予め選択された濃度を有するＨＦ水溶液でスクラビングし、頂部セクションは底部セクションのＨＦ溶液よりも低いＨＦ濃度を有するＨＦ水溶液でスクラビングする。更に、底部セクションは、スクラビングするプロセス流中の有機成分の露点凝縮温度よりも高い温度で運転する。

他の態様においては、本発明は、再循環したＨＦ水溶液（例えば約３８重量％以下のＨＦ）を、ＨＦを充填した液体有機流と接触させて有機流からＨＦ内容物を抽出する方法及びシステムを包含する。得られるＨＦ溶液は、通常は３８重量％の共沸混合物組成よりも大きいＨＦ含量を達成する。

図１は、本発明の１つのプロセスにおいて有用な２段階スクラバーシステムを示す。 図２は、本発明の１つのプロセスにおいて有用な液体抽出ユニットの運転を示す。

図１に示すように、本発明の一態様は、有機混合物の露点凝縮温度よりも高い底部温度区域で運転するように設計されているスクラバーシステムを用いて、有機生成物流からＨＦを除去するために用いる方法及びシステムに関する。

スクラバーシステムは２つのセクションを含み、底部セクション（１）は、ＨＦ水溶液を用い、有機混合物の露点凝縮温度よりも高い温度で運転してスクラビングし、頂部セクション（２）は、底部セクションのＨＦ溶液よりも低い濃度を有するＨＦ水溶液を用いて運転する。

この方法及びシステムは、高い全ＨＦ除去効率を維持しながら、溶存有機物質を実質的に含まない結果物のＨＦ水溶液を与える。得られるＨＦ水溶液は大きな販路を有し、酸水溶液の供給のために用いられている従来の容器を用いて輸送することができる。

有機流が１５モル％未満のＨＦ濃度を含む通常のフルオロカーボン製造プロセスにおいては、本方法及びシステムは、一般に、ほぼこの濃度レベルにおいてＨＦ／水共沸混合物の組成が形成されるために、得られるＨＦ水溶液が約３８重量％以下のＨＦに制限される。

図２に示すように、本発明の他の態様は、低い溶存有機物質レベルをなお維持しながらＨＦ濃度を向上させる。この濃度が向上した生成物溶液も大きな販路を有する。
本発明のこの態様は、再循環しているＨＦ水溶液（例えば約３８重量％以下のＨＦ）を、ＨＦを充填した液体有機流と接触させて有機流からＨＦ内容物を抽出する方法及びシステムを包含する。得られるＨＦ溶液は、通常は３８重量％の共沸混合物組成よりも大きいＨＦ含量を達成する。

この方法及びシステムにおいては、ＨＦを多段階気液平衡分離器に供給する。この装置は、ＨＦと水の混合物を２つの蒸気流：ＨＦと水の共沸混合物の組成の３８重量％よりも大きいＨＦ含量（例えば５０重量％より多いＨＦ）を有する第１の流れ；及び３８重量％のＨＦ共沸混合物組成に近接しているが、未だこれよりも大きいＨＦ含量（例えば約４０重量％より多いＨＦ）を有する第２の水性ＨＦ流；に分離する。

第２の水性ＨＦ流（３８重量％のＨＦ共沸混合物組成に近接しているがこれよりも高い）は、再循環して上記に記載のようにしてより多くのＨＦを抽出する。ＨＦ内容物に富み、３８重量％のＨＦの共沸混合物組成よりも高い（例えば５０重量％よりも多いＨＦ）第１の蒸気流を、凝縮するか又は水によって吸収するか或いは凝縮蒸気によって吸収して、例えば約４０重量％のＨＦより高い濃度を有する商業的に望ましい高濃度のＨＦ水溶液を形成する。

吸収工程は多段階吸収器内で行い、形成されるＨＦ溶液を高温（例えば有機物質の露点付近か又はこれよりも高い温度）に維持して、有機物質が生成物ＨＦ溶液中に溶解するのを排除する。多段階吸収器から排出される蒸気は有機物質及び相当量のＨＦを含む。この有機流は再捕捉及び再循環して、上記に記載のようにＨＦ内容物を抽出することができる。

この方法は、有機流からの高い全ＨＦ除去効率を維持しながら、溶存有機物質を実質的に含まず、より高いＨＦ濃度を有する結果物のＨＦ水溶液を与える。得られるＨＦ水溶液はより広い販路を有し、酸水溶液の供給のための従来の容器を用いて輸送することができる。

第１の態様に関する実施例：
図１に示すように、９０°Ｆの露点凝縮温度を有し、約２００ポンド／時のＨＦを含む約２，０００ポンド／時のフルオロカーボン有機混合物を、２段階スクラバーシステムの第２段階の底部セクションに供給する。

約１５０°Ｆの３８％ＨＦ溶液を、２段階スクラバーシステムの第２段階の頂部セクションに循環する。有機流中のＨＦの大部分は、この高温循環ＨＦ溶液によって除去される。得られる高温のＨＦ溶液は、低いレベル、即ち約５００ｐｐｍ未満、好ましくは約２５０ｐｐｍ未満、より好ましくは約１５０ｐｐｍ未満、最も好ましくは約１００ｐｐｍ未満の溶存有機物質を含む。この物質は、２段階スクラバーシステムのこの段階から単離することができ、販売又は所望の他の使用のために好適である。

２段階スクラバーの第２段階の頂部セクションから排出され、若干の残留するスクラビングされてないＨＦを含む有機成分は、２段階スクラバーシステムの第１段階の底部セクションに流れる。このセクションにおいては、水又は生成物溶液よりも低いＨＦ濃度を有するＨＦ水溶液を用いて、残留ＨＦを有機成分からスクラビングする。これらの２つの物質は、次に２段階スクラバーシステムのこの段階から単離することができ、販売又は所望の他の使用のために好適である。

第２の態様に関する実施例：
図２に示すように、９０°Ｆの露点凝縮温度を有し、２００ポンド／時のＨＦを含む約２，０００ポンド／時の液体フルオロカーボン有機混合物（３）を、有機物質及びＨＦの少量の再循環流（２７）と混合する。得られる流れ（２０）を、１，５００ポンド／時の３９重量％再循環ＨＦ溶液（２５）と混合する。これを次に５０°Ｆより低い温度で相分離する。一般に、このシステムは液体抽出ユニット操作として知られている。抽出は、記載されているように単一段階として行うことができ、或いは多段階接触器にして抽出効率を向上させることができる。

その抽出したＨＦ内容物の大部分を有する液体有機混合物相（２２）は、更なる精製のために低圧スクラビング（例えば図１）に送る。この時点で４４重量％のＨＦに富化され、未だ若干の溶存有機物質を含む可能性があるＨＦ水溶液相（２１）は、他のプロセス流を用いて熱を有効利用して温度を上昇させ、多段階流下膜式交換器に送って、そこで溶液を、８６重量％のＨＦ及び残余量の水蒸気並びに少量の有機物質を含む塔頂ガス（２３）、並びに３８重量％のＨＦ／水共沸混合物組成付近であるがこれよりも高い３９重量％のＨＦの塔底水溶液（２４）に分離する。この溶液（２４）は、次に熱を有効利用し、冷却し、再循環（２５）して、流入液体有機流からより多くのＨＦを抽出する。

塔頂蒸気ガス（２３）は、場合によっては凝縮器を有する多段階吸収器に送る。水又は水蒸気（２６）を吸収器の種々の位置において導入して、ＨＦを吸収又は濃縮して５０重量％溶液（２８）にする。より高い濃度が所望の場合には、より少ない水又は水蒸気を加える。吸収器の塔底物は１５０°Ｆより高く維持して有機物質を取り除く。得られる高温のＨＦ溶液生成物（２８）は低いレベルの溶存有機物質を含み、冷却した後に販売のために発送することができる。

多段階吸収器から排出される蒸気（２７）は、有機物質及び相当量のＨＦを含む。この有機流（２７）は再捕捉及び再循環してそのＨＦ内容物を抽出することができる。
好ましい態様を参照して本発明を特に示し且つ記載したが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更及び修正を行うことができることは当業者に容易に認識されるであろう。特許請求の範囲は、開示されている態様、上記で議論したこれらの代替物、及びこれらに対する全ての均等物をカバーするように解釈されると意図される。

Claims (7)

1. （ａ）ＨＦを含有する有機フルオロカーボンプロセス流をＨＦ水溶液と混合し、液体の有機相と液体の水相に分離するための相分離に供し、
   （ｂ）抽出されたＨＦのほとんどを含有する前記液体の有機相を単離し、
   （ｃ）５００ｐｐｍ未満の溶存有機物質を含有するＨＦ溶液を含む前記液体の水相を、多段階流下膜式交換器に送って、そこで溶液を、（１）ＨＦを含む塔頂ガスと、（２）３８重量％よりも高い量のＨＦを含む塔底水溶液に分離する、
   ことを含む、ＨＦを、ＨＦと有機フルオロカーボンプロセス流の混合物から分離する方法。
2. （ｄ）前記３８重量％よりも高い量のＨＦを含む塔底水溶液を再循環して、工程（ａ）からの有機フルオロカーボンプロセス流からより多くのＨＦを抽出することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. （ｅ）前記塔頂ガスを多段階吸収器に送り、そこで水または水蒸気を導入して５０重量％を超えるＨＦを含むＨＦ水溶液を生成し、次いでこれを単離することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. （ｄ）前記多段階吸収器からの水蒸気を工程（ａ）に再循環して、その中に含まれるＨＦを抽出することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記工程（ｃ）における液体の水相が、２５０ｐｐｍ未満の溶存有機物質を含有するＨＦ溶液を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記工程（ｃ）における液体の水相が、１５０ｐｐｍ未満の溶存有機物質を含有するＨＦ溶液を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記工程（ｃ）における液体の水相が、１００ｐｐｍ未満の溶存有機物質を含有するＨＦ溶液を含む、請求項１に記載の方法。
   

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