JPH10310541A - 1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの分離方法 - Google Patents

1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの分離方法

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JPH10310541A
JPH10310541A JP9212797A JP9212797A JPH10310541A JP H10310541 A JPH10310541 A JP H10310541A JP 9212797 A JP9212797 A JP 9212797A JP 9212797 A JP9212797 A JP 9212797A JP H10310541 A JPH10310541 A JP H10310541A
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hcfc
trifluoro
pentafluoropropane
propene
chloro
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Yasuo Hibino
泰雄 日比野
Ryoichi Tamai
良一 玉井
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパ
ンと1−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−tran
s−1−プロペンを含んでなる混合物から1,1,1,
3,3−ペンタフルオロプロパンを分離する。 【解決手段】 該混合物を蒸留する際に第三成分として
1−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−trans−
1−プロペンよりも沸点の高い塩化炭素、塩化炭化水素
またはフッ化塩化炭化水素を存在させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は硬質ウレタンフォーム用
発泡剤または冷媒等に有用な1,1,1,3,3−ペン
タフルオロプロパン(以下、HFC−245faとい
う。)の精製方法に関し、より詳しくは1−クロロ−
3,3,3−トリフルオロ−trans−1−プロペン
等を伴う粗1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパ
ンからHFC−245faを分離する精製方法に関す
る。
【0002】
【従来技術】現在硬質ウレタンフォーム用発泡剤等に用
いられている1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン
は、低いながらもオゾン層破壊能を有するため過渡的代
替物質として将来規制される対象となっている。そこで
オゾン層破壊能を有さないHFC−245faが1,1
−ジクロロ−1−フルオロエタンの代替物質の一つとし
て注目されている。
【0003】HFC−245faの製造法は1,1,
1,3,3−ペンタクロロプロパンを五塩化アンチモン
を触媒としてフッ化水素で液相フッ素化する方法がUS
P5,574,192の明細書に記載されているが、反
応を連続的に実施する場合中間に生成する1−クロロ−
3,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(以下、HC
FC−1233zdといい、トランス体およびシス体を
区別する場合はそれぞれHCFC−1233zd
(t)、HCFC−1233zd(c)という。)はH
FC−245faと沸点が近接しているため生成物中に
微量同伴して抜き出されてくる。またクロム触媒等用い
て同様に1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンま
たはHCFC−1233zdをフッ化水素で気相フッ素
化すると平衡反応のため無視できない量のHCFC−1
233zdが生成物中に含まれることがある。
【0004】通常液体または液化可能な気体混合物を分
離する方法としては蒸留法が採用されるが、沸点が近接
している混合物の蒸留分離はきわめて困難である。HF
C−245faならびにHCFC−1233zd(t)
の沸点はそれぞれ15.3℃および21.0℃と近接し
ており、なおかつ通常の蒸留ではHCFC−1233z
d(t)がHFC−245faに先行して留出すること
から、両者の比揮発度は1に近いことが推察される。こ
のような混合物の分離には抽出蒸留法が効果的であると
報告されており、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の分離では1,2−ジクロロテ
トラフルオロエタンが抽出剤として抽出蒸留に用いられ
良好な結果が得られている(USP5,087,32
9)。また同様のペンタフルオロエタンとクロロペンタ
フルオロエタンの抽出蒸留でアセトン、n−ペンタン等
のケトン類、パラフィン類が抽出剤として用いられてい
る(特開平7−133240)。さらにペンタフルオロ
エタンと1,1,1−トリフルオロエタンの抽出蒸留で
は、抽出剤として炭素数1〜2の塩化炭素類または塩化
炭化水素類が用いられている(特開平9−1248
7)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】HFC−245fa
は、前述のようにHCFC−1233zd(t)から通
常の蒸留法により分離しようとしても、容易に各々の成
分に分離しないという問題があった。
【0006】
【問題点を解決するための具体的手段】本発明者らはか
かる従来技術の問題点に鑑み、工業的規模での製造に適
したHFC−245faの製造方法を確立するべく、H
FC−245faのHCFC−1233zd(t)から
の分離を促進する方法について鋭意検討を加えたとこ
ろ、特定の溶剤の存在下で蒸留することで極めて容易に
HCF−245faを分離できることを見いだし、本発
明に到達したものである。
【0007】すなわち、本発明は、1,1,1,3,3
−ペンタフルオロプロパンと1−クロロ−3,3,3−
トリフルオロ−trans−1−プロペンを含んでなる
混合物を蒸留して1,1,1,3,3−ペンタフルオロ
プロパンを分離する方法であって、該混合物を蒸留する
際に第三成分として1−クロロ−3,3,3−トリフル
オロ−trans−1−プロペンよりも沸点の高い塩化
炭素、塩化炭化水素またはフッ化塩化炭化水素を存在さ
せることよりなる1,1,1,3,3−ペンタフルオロ
プロパンの1−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−t
rans−1−プロペンからの分離方法である。
【0008】本発明の方法を適用するHFC−245f
aとHCFC−1233zd(t)を含んでなる混合物
の組成は通常、HCF−245faを製造する際の反応
条件により異なる。反応による生成物組成は、化学平衡
のため反応温度、圧力ならびに反応系中の塩化水素濃度
等のパラメーターに依存し特定の組成となるが、一般に
は製造効率が最大または製造コストが最低となるように
設定される。本発明の方法においてこの混合物の組成は
特に限定されないが、HFC−245faとHCFC−
1233zdのモル比は、HFC−245fa1モルに
対し、HCFC−1233zd(t)0.01〜1モル
であるのが一般的である。HCFC−1233zd
(t)が1モルを超えても技術的には問題はないが、循
環されるべきHCFC−1233zd(t)が増加して
経済的に好ましくない。
【0009】本発明の方法を適用するHFC−245f
aとHCFC−1233zd(トランス体とシス体の混
合物)とを含んでなる混合物の製造方法は特に限定され
ない。例えば、一般式CFYCl3-YCH2CHFWCl
2-W(式中、Wは0または1、Yは0〜3の整数を表
す。)で表されるプロパン類を触媒の存在下液相におい
てフッ化水素でフッ素化する方法、特に1,1,1,
3,3−ペンタクロロプロパンをフッ化水素により液相
フッ素化してHFC−245faを製造する方法であっ
て、触媒としてアンチモン化合物を使用する方法、また
は1,1,1,3,3−ペンタクロロプロパンあるいは
HCFC−1233zdをクロム触媒の存在下気相にお
いてフッ化水素でフッ素化する方法によって製造したも
のを挙げることができる。
【0010】これらの方法では、反応系からは塩化水
素、HFC−245faの他に、一般式、 CFYCl3-YCH2CHFWCl2-W (式中、Yは0〜3の整数、Wは0〜2の整数であっ
て、同時にY=3、W=2ではない。)で表される化合
物または、一般式、 CFMCl3-MCHCFNCl2-N (式中、Mは0〜3の整数、Nは0または1である。)
もしくは一般式、 CHFPCl1-PCHCFQCl3-Q (式中、Pは0または1、Qは0〜3の整数である。)
で表される化合物および未反応のフッ素水素が反応生成
物として得られるが、HCFC−1233zdを伴うこ
とが多い。通常このような条件で生成されるHCFC−
1233zd(t)/HCFC−1233(c)のモル
比は5〜10/1であるが本発明においてはこのモル比
には拘わらず適用できる。酸性成分である塩化水素なら
びにフッ化水素は水または塩基性溶液による洗浄または
冷却凝集法等により取り除いた後、本発明の方法を適用
するのが望ましい。
【0011】本発明を適用する被処理物(原料)は上記
のような反応生成物であっても良いが、蒸留等により実
質的にHFC−234faとHCFC−1233(t)
および場合によってはHCFC−1233(c)からな
る予め予備的に精製されたものであってもよい。
【0012】本発明の方法で用いる第三成分である溶剤
は、抽出剤として用いられるが、HFC−245faに
対するHCFC−1233zd(t)の比揮発度を変化
しうる物質であり、抽出された物質との分離が容易にで
きる充分高い沸点を有することが好ましい。さらに、反
応系に混入しても反応に影響することのない様に、HF
C−245fa製造に使用される原料または中間生成物
であることが望ましい。また工業的に用いる場合、不燃
であることが望ましく、このような条件に適した溶媒と
しては塩化炭素系、塩化炭化水素系ならびにフッ化塩化
炭化水素系溶剤が挙げられる。
【0013】HFC−245fa製造に使用される原料
または中間生成物としては、一般式、 CFYCl3-YCH2CHFWCl2-W (式中、Yは0〜3の整数、Wは0〜2の整数であっ
て、同時にY=3、W=2ではない。)で表される化合
物または、一般式、 CFMCl3-MCHCFNCl2-N (式中、Mは0〜3の整数、Nは0〜2の整数であっ
て、同時にM=3、N=2ではない。)もしくは一般
式、 CHFPCl1-PCHCFQCl3-Q (式中、Pは0または1、Qは0〜2の整数である。)
で表される化合物が好適である。具体的には、塩化炭化
水素系溶剤としては1,1,1,3,3−ペンタクロロ
プロパン、1,3,3,3−テトラクロロプロペンまた
は1,1,3,3−テトラクロロプロペンが好ましく、
またフッ化塩化炭化水素系溶剤としては1−フルオロ−
1,1,3,3−テトラクロロプロパン、1,1−ジフ
ルオロ−1,3,3−トリクロロプロパン、1,3−ジ
フルオロ−1,1,3−トリクロロプロパン、1,1,
1−トリフルオロ−3,3−ジクロロプロパン、1,
1,3−トリフルオロ−1,3−ジクロロプロパンまた
は1,1,1,3−テトラフルオロ−3−クロロプロパ
ンが好ましい。これらの化合物は、いずれも1,1,
1,3,3−ペンタクロロプロパン、1,1,1,3−
テトラクロロプロペンまたは1,1,3,3−テトラク
ロロプロペンからHFC−245faを製造する過程に
おいて中間体として生成されるか、または誘導される化
合物であり好ましく使用できる。溶剤は単独または2種
類以上の混合物として用いることもでる。また、フッ素
化生成有機物からHFC−245faおよびHCFC−
1233zd(t)並びにそれらより沸点の低い化合物
を除いた混合物、またはさらにそれから一部の高沸点成
分を除いた混合物を使用することもできる。
【0014】また、他の好ましい第三成分である溶剤と
しては、3〜5個の塩素原子を有するエタン、3〜4個
の塩素原子を有するエチレン、または2〜3個の塩素原
子を有するメタンが好ましい。具体的には、トリクロロ
エチレン、テトラクロロエチレン、1,1,2−トリク
ロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、
1,1,1,2−テトラクロロエタン、ペンタクロロエ
タン、ジクロロメタンまたはクロロホルムなどが例示で
きる。
【0015】さらに、第三成分として使用する前記した
塩化炭素、塩化炭化水素およびフッ化塩化炭化水素から
なる溶剤は混合物としても使用できる。
【0016】本発明の方法は、通常の蒸留塔を用いるこ
とで実施できるが、充填塔または棚段塔の使用が好まし
く、抽出剤を供給原料の供給段より上段から導入して蒸
留塔全体に存在させ、塔頂よりHCF−245faを留
出させ、蒸留カンに抽出剤とHCFC−1233zd
(t)を回収して、抽出蒸留を行う。蒸留塔の各部位に
おける温度、原料の供給段、抽出剤の供給量等の操作条
件は、特に限定されないが、蒸留塔の性能、非処理物
(原料)中のHCF−245faとHCFC−1233
zd(t)との含有比、使用する抽出剤の種類・量など
により異なるがそれらは、予備的な試験により決定する
ことができる。また、蒸留操作の安定を保つために蒸留
原料中に抽出剤を添加しておくこともできる。本発明の
方法は、不連続操作または連続操作で行うことができ、
工業的には連続操作での実施が好ましい。
【0017】抽出された原料の一部と抽出剤の混合物
は、抽出剤がHFC−245fa製造に使用される原料
または中間生成物となり得る場合にはそのまま反応原料
として用いることもできる。また、ストリッピング等の
操作により抽出剤を分離し、原料の一部は再度反応系に
戻し、一方、抽出剤は循環して再使用できる。
【0018】本発明の方法において抽出剤量は特に限定
されず、原料に対する抽出剤量の比が高い(抽出剤濃度
が高い)方が抽出に際して分離は効率的であるが、その
比が高すぎる場合は装置の大型化やユーティリティのコ
スト増大などの点で経済的に好ましくなく、反対にその
比が低すぎる場合は分離効果が少なく製品純度を高くで
きず好ましくない。したがって、例えば、原料100重
量部に対して抽出剤50〜2000重量部とし、100
〜1000重量部が好ましい。
【0019】本発明の方法を実施する装置は、ガラス、
ステンレス鋼あるい四フッ化エチレン樹脂、クロロトリ
フルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、PFA
樹脂等を内部にライニングした炭素鋼で製作したものが
好適に使用できる。
【0020】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。実施例において「%」は「重量%」を表す。
【0021】〔実施例1〕塔径13mmφ、ステンレス
製ヘリパック(東京特殊金網(株)製造の充填材)を充
填した理論段数12段のガラス製精留塔を用い、HCF
C−1233zd(t)を43.8%、HCFC−12
33zd(c)を5.1%およびHFC−245faを
51.1%含む原料を塔頂から10段の部位より31.
0g/hrで、また1,1,1,3,3−ペンタクロロ
プロパンを塔頂から4段の部位より98.3g/hrで
それぞれ供給した。常圧下、還流比4、ボトム温度50
℃で蒸留を行い、塔頂より12.6g/hrで留出させ
た。ボトム液の生成量は115.2g/hrであった。
原料、留出液およびボトム液の組成を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】〔実施例2〕塔径13mmφ、ステンレス
製ヘリパックを充填した理論段数12段のガラス製精留
塔を用い、HCFC−1233zd(t)を10.4
%、HCFC−1233zd(c)を0.2%およびH
FC−245faを89.4%含む原料を塔頂から10
段の部位より30.9g/hrで、また1,1,1,
3,3−ペンタクロロプロパンを塔頂より4段の部位よ
り100.5g/hrでそれぞれ供給した。常圧下、還
流比2、ボトム温度60℃で蒸留を行い、塔頂より2
3.0g/hrで留出させた。ボトム液の生成量は10
5.5g/hrであった。原料、留出液およびボトム液
の組成を表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】〔実施例3〕塔径13mmφ、ステンレス
製ヘリパックを充填した理論段数12段のガラス製精留
塔を用い、HCFC−1233zd(t)を10.4
%、HCFC−1233zd(c)を0.2%ならびに
HFC−245faを89.4%含む原料を塔頂から1
0段の部位より18.1g/hrで、また1,1,1−
トリフルオロ−3,3−ジクロロプロパンを塔頂より4
段の部位より72.4g/hrでそれぞれ供給した。常
圧下、還流比4、ボトム温度60℃で蒸留を行い、塔頂
より10.0g/hrで留出させた。ボトム液の生成量
は78.4g/hrであった。原料、留出液およびボト
ム液の組成を表3に示す。
【0026】
【表3】
【0027】〔実施例4〕塔径13mmφ、ステンレス
製ヘリパックを充填した理論段数12段のガラス製精留
塔を用い、HCFC−1233zd(t)を43.8
%、HCFC−1233zd(c)を5.1%ならびに
HFC−245faを51.1%含む原料を塔頂から1
0段の部位より35.1g/hrで、またクロロホルム
を塔頂より4段の部位より118.7g/hrでそれぞ
れ供給した。常圧下、還流比4、ボトム温度50℃で蒸
留を行い、塔頂より15.9g/hrで留出させた。ボ
トム液の生成量は133.8g/hrであった。原料、
留出液およびボトム液の組成を表4に示す。
【0028】
【表4】
【0029】〔実施例5〕塔径13mmφ、ステンレス
製ヘリパックを充填した理論段数12段のガラス製精留
塔を用い、HCFC−1233zd(t)を46.0
%、HCFC−1233zd(c)を5.6%ならびに
HFC−245faを48.4%含む原料を塔頂から1
0段の部位より40.4g/hrで、またトリクロロエ
チレンを塔頂より4段の部位より114.3g/hrで
それぞれ供給した。常圧下、還流比4、ボトム温度60
℃で蒸留を行い、塔頂より14.3g/hrで留出させ
た。ボトム液の生成量は138.7g/hrであった。
原料、留出液およびボトム液の組成を表5に示す。
【0030】
【表5】
【0031】〔実施例6〕塔径13mmφ、ステンレス
製ヘリパックを充填した理論段数12段のガラス製精留
塔を用い、HCFC−1233zd(t)を10.4
%、HCFC−1233zd(c)を0.2%ならびに
HFC−245faを89.4%含む原料を塔頂から1
0段の部位より40.0g/hrで、またトリクロロエ
チレンを塔頂より4段の部位より120.0g/hrで
それぞれ供給した。常圧下、還流比4、ボトム温度60
℃で蒸留を行い、塔頂より30.8g/hrで留出させ
た。ボトム液の生成量は128.2g/hrであった。
原料、留出液およびボトム液の組成を表6に示す。
【0032】
【表6】
【0033】〔実施例7〕塔径13mmφ、ステンレス
製ヘリパックを充填した理論段数12段のガラス製精留
塔を用い、HCFC−1233zd(t)を43.8
%、HCFC−1233zd(c)を5.1%ならびに
HFC−245faを51.1%含む原料を塔頂から1
0段の部位より31.5g/hrで、またテトラクロロ
エチレンを塔頂より4段の部位より170.9g/hr
でそれぞれ供給した。常圧下、還流比4、ボトム温度6
0℃で蒸留を行い、塔頂より13.6g/hrで留出さ
せた。ボトム液の生成量は186.4g/hrであっ
た。原料、留出液およびボトム液の組成を表7に示す。
【0034】
【表7】
【0035】〔比較例〕塔径13φ、ステンレス製ヘリ
パックを充填した理論段数12段のガラス製精留塔を用
い、HCFC−1233zd(t)を44.3%、HC
FC−1233zd(c)を8.1%ならびにHFC−
245faを47.6%含む原料を塔頂から10段の部
位より31.0g/hrで供給した。常圧下、還流比
4、ボトム温度20℃で蒸留を行い、塔頂より29.6
g/hrで留出させた。留出液の組成を表8に示す。
【0036】
【表8】
【0037】
【発明の効果】本発明の方法によると、分離困難な1,
1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンと1−クロロ
−3,3,3−トリフルオロ−trans−1−プロペ
ンを、塩化炭素類、塩化炭化水素類またはフッ化塩化炭
化水素類を抽出剤として用いて抽出蒸留することにより
容易に分離できるという効果を奏する。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1,1,1,3,3−ペンタフルオロプ
    ロパンと1−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−tr
    ans−1−プロペンを含んでなる混合物から1,1,
    1,3,3−ペンタフルオロプロパンを蒸留により分離
    する方法であって、該混合物を蒸留する際に第三成分と
    して1−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−tran
    s−1−プロペンよりも沸点の高い塩化炭素、塩化炭化
    水素またはフッ化塩化炭化水素を存在させることよりな
    る1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの1−
    クロロ−3,3,3−トリフルオロ−trans−1−
    プロペンからの分離方法。
  2. 【請求項2】 第三成分が一般式、 CFYCl3-YCH2CHFWCl2-W (式中、Yは0〜3の整数、Wは0〜2の整数であっ
    て、同時にY=3、W=2ではない。)で表される化合
    物または、一般式、 CFMCl3-MCHCFNCl2-N (式中、Mは0〜3の整数、Nは0〜2の整数であっ
    て、同時にM=3、N=2ではない。)もしくは一般
    式、 CHFPCl1-PCHCFQCl3-Q (式中、Pは0または1、Qは0〜2の整数である。)
    で表される化合物である請求項1記載の分離方法。
  3. 【請求項3】 第三成分が1,1,1,3,3−ペンタ
    クロロプロパン、1,3,3,3−テトラクロロプロペ
    ンまたは1,1,3,3−テトラクロロプロペンから選
    ばれた塩化炭化水素である請求項1記載の分離方法。
  4. 【請求項4】 第三成分が1,1,1−トリフルオロ−
    3,3−ジクロロプロパンまたは1,1,1,3−テト
    ラフルオロ−3−クロロプロパンから選ばれたフッ化塩
    化炭化水素である請求項1記載の分離方法。
  5. 【請求項5】 第三成分が3〜5個の塩素原子を有する
    エタン、3〜4個の塩素原子を有するエチレン、または
    2〜3個の塩素原子を有するメタンである請求項1記載
    の分離方法。
  6. 【請求項6】 第三成分がトリクロロエチレン、テトラ
    クロロエチレン、1,1,2−トリクロロエタン、1,
    1,2,2−テトラクロロエタン、1,1,1,2−テ
    トラクロロエタン、ペンタクロロエタン、ジクロロメタ
    ンまたはクロロホルムである請求項1記載の分離方法。
  7. 【請求項7】 1,1,1,3,3−ペンタフルオロプ
    ロパンと1−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−tr
    ans−1−プロペンからなる混合物を、塩化炭素類、
    塩化炭化水素類またはフッ化塩化炭化水素類から選ばれ
    る少なくとも一種類の化合物を抽出剤として用いて抽出
    蒸留することを特徴とする1,1,1,3,3−ペンタ
    フルオロプロパンと1−クロロ−3,3,3−トリフル
    オロ−trans−1−プロペンの分離方法。
JP9212797A 1997-03-11 1997-04-10 1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンの分離方法 Pending JPH10310541A (ja)

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