일반기술

이미다졸리움계 이온성 액체를 이용한 혼합가스 분리 방법

*원리 및 구성본 발명은 혼합 가스를 분리하기 위한 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 상기 헥사플루오로프로필렌과 클로로디플루오로메탄이 혼합된 혼합 가스를 분리하기 위한 방법에 관한 것이다.*배경헥사플루오로프로필렌(CF3CF=CF2, 이하 'HFP'라 함)는 불소계 수지의 공중합체(copolymer)의 제조에 사용되는 단량체(monomer)로서 테트라플루오로에틸렌(C2F4,이하 'TFE'라 함)와 더불어 중요한 불소계 수지의 기초 원료로 수요가 증가하고 있다.일반적인 HFP의 제조법은 디플루오로클르오로메탄(CHClF2, 이하 'R22'라 함)의 열분해법[유럽특허 제0,287,219호(1988), 미국특허 제4,849,554호(1989)]에 의해 제조가 가능하다. 그러나 상기 R22의 열분해에 의한 HFP 제조법은 TFE의 선택율이 높기 때문에 HFP의 선택도가 낮은 단점이 있어 생성물의 전환율이 매우 낮아 HFP가 소량 생성되고, R22와 TFE 및 HFP 등의 생성물이 함께 포함되어 있다. 따라서, 중합반응에 적합한 단량체로 각각 분리하기 위해 통상의 증류 방법에 의해 TFE는 분리가 가능하나 R22와 HFP의 혼합 조성비가 약 83% : 17% 일 경우 상기 통상의 증류방법으로는 분리할 수 없는 공비점(Azeotropic point)을 형성하기 때문에 분리가 용이하지 못하다.그러므로, 상기 R22와 HFP를 분리하기 위해 증류와는 별도로 저비층의 알코올을 사용하여 상기 R22를 선택적으로 흡수시킴으로서 상기 HFP와 분리하는 방법이(일본 특허 출원 공고 47-12330 및 SRI report No.166 : Fluroinated polymer, 1983,pp 28) 제시되었다.그러나, 상기 저비점 알코올을 사용하여 상기 R22와 HFP를 분리하는 방법에는 상기 저비점 알코올이 쉽게 휘발하기 때문에 취급이 어렵고, 화재의 위험성이 있으며 분리 공정시 휘발성인 유기물(volatile organic compound; VOC)의 손실에 의한 용매의 재 보충 및 대기로의 방출로 인한 환경오염을 피할 수 없는 문제점이 대두되었다.더욱이 이러한 알코올에 관한 R22와 HFP의 상대 흡수 분리능력은 단지 5 내지 7배정도 밖에 안되고, 상기 HFP일부가 상기 알코올에 용해되어 있기 때문에 이를 다시 분리하기 위해서는 별도의 분리 공정이 필요하여 이에 소요되는 장치의 비용과 공정시간의 증가를 초래하였다.*제조방법 상의 특징본 발명의 혼합 가스 분리 방법은 (a) 이미다졸리움계 이온성 액체에 헥사플루오로프로필렌(C3F8)과 클로로디플루오로메탄(CF2HCL)이 혼합된 혼합 가스를 주입하여 상기 이미다졸리움계 이온성 액체에 상기 클로로디플루오로메탄(CF2HCL)을 흡수시키는 단계;(b) 상기 클로로디플루오로메탄(CF2HCL)을 흡수한 이미다졸리움계 이온성 액체와 상기 헥사플루오로프로필렌(C3F8)을 분리시키는 단계; 및 (C) 상기 클로로디플루오로메탄(CF2HCL)을 흡수한이미다졸리움계 이온성 액체로부터 상기 클로로디플루오로메탄(CF2HCL)을 분리시키는 단계를 제공하는데 있다.*특징 및 장점1)음이온과 양이온으로 구성되어 상온에서 액체인 유기염의 구조를 갖는 아미다졸리움계 이온성 액체를 사용하여 R22 가스와 HFP 가스가 혼합된 혼합가스를 분리할 경우에는, 상기 아미다졸리움계 이온 성액체는 저비점 알코올과 달리 300 ℃ 정도의 고온에서도 휘발성의 유기물질 방출이 전혀 없어 환경오염을 방지할 수 있다. 2)R22 가스의 의 용해도는 기존의 저비점 알코올의 정도를 나타내나 HFP의 용해도가 거의 없기 때문에 R22 가스에 관한 HFP 가스의 상대 흡수분리능이 저비점 알코올 보다 20 내지 40배 정도로 분리능이 우수하여 공정 시간의 단축시키는 장점이 있다.