Fluoración catalítica en fase gaseosa de 1230xa para dar 1234yf.

Procedimiento para preparar 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (1234yf), que comprende:

(i) poner en contacto 1,1,2,3-tetracloropropeno (1230xa) con fluoruro de hidrógeno HF en fase gaseosa en presencia de un catalizador de fluoración en condiciones suficientes para producir una mezcla de reacción;

(ii) separar la mezcla de reacción en una primera corriente que comprende HCl, 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (1234yf) y una segunda corriente que comprende HF, 2-cloro-3,3,3-trifluoro-1-propeno (1233xf) y 1,1,1,2,2- pentafluoropropano (245cb);

(iii) recircular al menos una parte de la segunda corriente al menos en parte de vuelta a la etapa (i).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2010/056022.

Solicitante: ARKEMA FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 420, RUE D'ESTIENNE D'ORVES 92700 COLOMBES FRANCIA.

Inventor/es: WENDLINGER, LAURENT, PIGAMO,ANNE, DEUR-BERT,DOMINIQUE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Métodos de preparación de hidrocarburos halogenados > C07C17/20 (de átomos de halógeno por otros átomos de halógeno)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Compuestos acíclicos saturados que contienen átomos... > C07C19/10 (y cloro)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Procedimientos para preparar catalizadores, en general;... > B01J37/26 (Fluoración)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Métodos de preparación de hidrocarburos halogenados > C07C17/42 (Empleo de aditivos, p. ej. para la estabilización)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Compuestos acíclicos insaturados que contienen átomos... > C07C21/18 (que contienen flúor)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Métodos de preparación de hidrocarburos halogenados > C07C17/087 (a hidrocarburos halogenados insaturados)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Catalizadores que contienen metales, óxidos o hidróxidos... > B01J23/86 (Cromo)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Métodos de preparación de hidrocarburos halogenados > C07C17/25 (por eliminación de haluros de hidrógeno de hidrocarburos halogenados)

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Fragmento de la descripción:

Fluoración catalítica en fase gaseosa de 1230xa para dar 1234yf Campo de la invención

La presente invención se refiere a la fluoración catalizada en fase gaseosa de 1,1,2,3-tetracloropropeno (1230xa) 5 para producir 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (1234yf). Más particularmente, la presente invención se refiere a procedimientos en los que 1230xa, que contiene opcionalmente un bajo nivel de inhibidor de polimerización, se pone en contacto con fluoruro de hidrógeno (HF) en una reacción en fase gaseosa, en presencia de un catalizador de fluoración para producir 1234yf. Se sabe que el producto deseado, 1234yf tiene utilidad como agente espumante, refrigerante, propelente de aerosoles, medio de transferencia de calor, extintor de incendios, etc. Además, se sabe 10 que 1234yf tiene un potencial de agotamiento del ozono (PAO) igual a cero y un potencial de calentamiento global (PCG) muy bajo de mucho menos de 150.

Antecedentes de la invención

El Protocolo de Montreal para la protección de la capa de ozono exigía la retirada progresiva del uso de los clorofluorocarbonos (CFC). Materiales más "respetuosos" con la capa de ozono, tales como los hidrofluorocarbonos 15 (HFC), por ejemplo HFC-134a, sustituyeron a los clorofluorocarbonos. Se ha demostrado que estos últimos compuestos son gases de efecto invernadero, que provocan calentamiento global y quedaron regulados por el Protocolo de Kioto sobre Cambio climático. Con la preocupación continuada sobre el cambio climático global, existe una necesidad creciente de desarrollar tecnologías para sustituir aquellos compuestos con alto potencial de agotamiento del ozono (PAO) y alto potencial de calentamiento global (PCG). Aunque se han identificado los 20 hidrofluorocarbonos (HFC), que son compuestos que no agotan el ozono, como alternativa a los clorofluorocarbonos (CFC) e hidrocloro-fluorocarbonos (HCFC) como disolventes, agentes de limpieza y fluidos de transferencia de calor, todavía tienden a presentan un PCG significativo. Se han identificado hidrofluoroolefinas (HFO) como posibles alternativas con PAO igual a cero y bajo PCG.

Así, numerosos documentos han proporcionado tales HFO.

25 Se conocen métodos de preparación de hidrofluoroalquenos. Por ejemplo, el documento W02007/079431 da a conocer procedimientos para la producción de definas fluoradas, incluyendo hídrofluoropropenos. Los procedimientos que se describen ampliamente como una única reacción o dos o más reacciones implican la fluoración de un compuesto de fórmula C(X)mCCI(Y)nC(X)m para dar al menos un compuesto de fórmula CF3CF=CHZ, en las que cada X, Y y Z es independientemente H, F, Cl, I o Br y cada m es independientemente 1, 2 30 ó 3 y n es 0 ó 1. Se prepara 1234yf mediante la fluoración de 1233xf para dar 1,1,1,2-tetrafluoro-2-cloropropano (HFC244bb), seguido por deshidrocloración. Se prepara 1233xf mediante la trifluoración del precursor clorado correspondiente (CCl2=CCICH2CI).

El documento EP-A-939071 da a conocer, entre muchas posibilidades, la fluoración en fase gaseosa de un propeno halogenado (incluyéndose en la lista 1230xa) para dar un propeno fluorado (incluyéndose en la lista 1234yf).

35 El documento W02008/054781 da a conocer una variedad de procedimientos para producir una variedad de fluoropropanos y halofluoropropenos haciendo reaccionar halopropanos o halopropenos con HF opcionalmente en presencia de un catalizador. Da a conocer un procedimiento para preparar 1234yf haciendo reaccionar 2,3-dicloro- 1,1,1 -trifluoropropano (243db) en presencia de HF, sobre un catalizador, especialmente Cr/Co 98/2. Los productos de reacción comprenden 1234yf y 2-cloro-3,3,3-trifluoro-1-propeno (1233xf), siendo este último el producto principal; 40 siendo otros productos 1-cloro-3,3,3-trifluoro-1-propeno (1233zd) así como 245cb y 1234ze que también se forman.

El documento W02008/002500 da a conocer un procedimiento para preparar una mezcla de 2,3,3,3-tetrafluoro-1- propeno (HFO 1234yf) y 1,3,3,3-tetrafluoro-1-propeno (HFO 1234ze) mediante la conversión catalítica de 1,1,1,2,3- pentafluoropropano (HFC 245eb) sobre un catalizador de deshidrofluoración.

El documento W02008/040969 da a conocer un procedimiento que comprende la deshidrocloración de 243db para 45 dar 1233 (xf así como zd), seguido por una reacción que implica la formación de 1,1,1,2-tetrafluoro-2-cloropropano (244bb) y la formación posterior del 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propeno deseado a través de deshidrocloración. El ejemplo 1 de dicho documento da a conocer una reacción en fase gaseosa a presión atmosférica de 243db con HF sobre un catalizador de Zn/cromia, mediante lo cual se forman 1234yf y 1233xf, junto con una pequeña cantidad de 245cb. El ejemplo 2 de dicho documento da a conocer una reacción en fase gaseosa a presión atmosférica de 245cb en 50 presencia de HF sobre el mismo catalizador (tiempo de contacto de 5 s) mediante lo cual se forma 1234yf.

El documento W02009/015317 da a conocer la reacción de un compuesto clorado que puede ser 1,1,2,3-tetracloro- 1-propeno (1230xa), 1,1,1,2,3-pentacloropropano (240db) o 2,3,3,3-tetracloro-1-propeno (1230xf) con HF, en fase

gaseosa, sobre un catalizador y en presencia de al menos un estabilizador. Este procedimiento permite obtener 2- cloro-3,3,3-trifluoro-1-propeno (1233xf).

El documento US2009/0240090 da a conocer un procedimiento para preparar 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propeno (1234yf) partiendo de un compuesto de fórmula (I) CX2=CCICH2X, o de fórmula (II) CX3CCI=CH2 o de fórmula (III) CX3CHCICH2X con X = F, Cl, Br, I. El procedimiento comprende tres etapas, que pueden Ir seguidas de purificación. El procedimiento incluye etapas de recirculación que permiten mayores conversiones y rendimientos.

El documento WO 2009/003084 da a conocer un procedimiento para la síntesis de hidroclorofluoroolefinas (HCFO) y/o hidrofluoroolefinas (HFO). El procedimiento de dicho documento se basa en las siguientes etapas de fluoración no catalítica en fase líquida de hidrocloropropenos para formar hidroclorofluoropropenos y/o hidrofluoropropenos, seguido por fluoración no catalítica en fase gaseosa de los hidroclorofluoropropenos para formar hidrofluoropropenos.

El documento EP 0 939 071 da a conocer un método para producir un propano fluorado. Este método incluye las etapas de (a) fluorar un propano halogenado y/o un propeno halogenado mediante fluoruro de hidrógeno en una fase gaseosa en presencia de un primer catalizador de fluoración, para obtener de ese modo un gas de reacción que contiene un propeno fluorado; y (b) fluorar el propeno fluorado mediante fluoruro de hidrógeno en una fase gaseosa transfiriendo el gas de reacción obtenido mediante la etapa (a) a una zona de reacción en la que está presente un segundo catalizador de fluoración que tiene un carbono activado que soporta sobre el mismo un haluro de un metal de alta valencia, para obtener de ese modo el propano fluorado.

El documento US 2009/030245 da a conocer un método para preparar 2,3,3,3-tetrafluoropropeno que comprende poner en contacto un reactante que comprende CCl2=CFCFl2CI con un agente de fluoración, tal como HF, en condiciones eficaces para producir un producto de reacción que comprende CF3CF=CFl2.

Se considera que el documento WO 2009/158321 está comprendido en el estado de la técnica según el Artículo 54(3) CPE. Este documento da a conocer un procedimiento catalizado en fase gaseosa, en un reactor, para la fluoración de 1,1,2,3-tetracloropropeno (1230xa) para producir 1,1,1,2-tetrafluoropropeno (1234yf). El procedimiento de este documento es una fluoración catalítica en fase gaseosa que usa un catalizador activado a alta presión que está soportado o no soportado, en el que se producen productos de fluoración de fórmula CF3R, en la que R se selecciona de -CCI=CH2, -CF=CH2,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Procedimiento para preparar 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (1234yf), que comprende:

(i) poner en contacto 1,1,2,3-tetracloropropeno (1230xa) con fluoruro de hidrógeno HF en fase gaseosa en presencia de un catalizador de fluoración en condiciones suficientes para producir una mezcla de reacción;

(ii) separar la mezcla de reacción en una primera corriente que comprende HCI, 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (1234yf) y una segunda corriente que comprende HF, 2-cloro-3,3,3-trifluoro-1-propeno (1233xf) y 1,1,1,2,2- pentafluoropropano (245cb);

(iii) recircular al menos una parte de la segunda corriente al menos en parte de vuelta a la etapa (i).

Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la mezcla de reacción obtenida en la etapa (i) comprende 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (1234yf) y 1,1,1,2,2-pentafluoropropano (245cb) en una razón molar de 1:5 a 3:1.

Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que la etapa (i) se lleva a cabo con una razón molar HF:1230xa de desde 3:1 hasta 150:1.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la etapa (i) se lleva a cabo a una presión de desde 3 hasta 20 bares, y/o a una temperatura de desde 200 hasta 450°C.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la etapa (i) se lleva a cabo con un tiempo de contacto de desde 6 hasta 100 s.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la etapa (i) se lleva a cabo en presencia de O2 y/o CI2.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la etapa (ii) es una etapa de destilación.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la primera corriente se separa adicionalmente en HCI y 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (1234yf).

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la etapa (i) se lleva a cabo en presencia de un inhibidor de polimerización.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la etapa (i) se lleva a cabo en presencia de un catalizador que comprende Ni-Cr.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la etapa (i) se lleva a cabo en presencia de un catalizador que es un catalizador de cromo, soportado o no soportado.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho catalizador de fluoración se activa con un compuesto que contiene flúor.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que es continuo.