Una composición azeotrópica constituida esencialmente por 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano y fluoruro de hidrógeno

Composición semejante a azeótropo de 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano y fluoruro de hidrógeno.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones azeotrópicas y cuasi-azeotrópicas de 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano (HCFC-224aa) y fluoruro de hidrógeno.

Antecedentes

En los últimos años se ha registrado una preocupación universal acerca de que los clorofluorocarbonos totalmente halogenados (CFC's) podrían ser perjudiciales para la capa de ozono de la Tierra. Por consiguiente, se ha producido un esfuerzo de alcance mundial en cuanto a la utilización de hidrocarburos sustituidos con flúor que contengan menos o ningún sustituyente cloro. A este respecto, el 1,1,3,3,3-pentafluoropropano, un hidrofluorocarbono (HFC) que tiene potencial cero de consumo de ozono, está siendo considerado como un sustitutivo de los clorofluorocarbonos tales como diclorodifluorometano en los sistemas de refrigeración y triclorofluorometano como agente de soplado. La producción de HFC's, es decir compuestos que contienen únicamente carbono, hidrógeno y flúor ha sido objeto de interés con vistas a proporcionar productos ambientalmente deseables para uso como disolventes, agentes de soplado, refrigerantes, detergentes, propelentes de aerosoles, medios de transmisión de calor, dieléctricos, composiciones de extinción de incendios y fluidos de trabajo en ciclos de potencia. Se conoce en la técnica la producción de fluorocarbonos tales como HFC's por reacción de fluoruro de hidrógeno con diversos compuestos hidroclorocarbonados. Tales HFC's están considerados no sólo como mucho más ventajosos ambientalmente que los hidroclorofluorocarbonos (HCFC's) o clorofluorocarbonos (CFC's) dado que no consumen ozono, sino que son además ininflamables, y carecen de toxicidad en comparación con los compuestos que contienen cloro.

El 1,1,3,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa) es muy conocido en la técnica como se describe en las Patentes U.S. Núms. 5.496.866 y 5.574.192, las dos cuales se incorporan por referencia en esta memoria en su totalidad.

Se ha encontrado ahora que un compuesto intermedio en la producción de 1,1,3,3,3-pentafluoropropano sustancialmente puro es una mezcla azeotrópica o cuasi-azeotrópica de 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano (HCFC-224aa) y fluoruro de hidrógeno. Este compuesto intermedio, una vez formado, puede separarse después de ello en sus partes componentes por técnicas de extracción. Las composiciones azeotrópicas y cuasi-azeotrópicas encuentran uso como agentes de mordentado no acuosos para ataque de semiconductores en la industria electrónica, composiciones para decapado superficial de metales, y como compuestos intermedios en procesos para producir otros derivados fluorados tales como 1,1,1,2,2,3,3-heptafluoropropano (HFC-227ca).

WO 99/62849 describe un proceso para la fabricación de CF₃CF=CF₂. El proceso implica la puesta en contacto de 2,3-dicloro-1,1,1,2,3,3-hexafluoropropano con al menos 0,1 mol de hidrógeno en un recipiente de reacción de titanio, níquel o hierro o sus aleaciones, que está totalmente vacío o relleno con partículas o perfiles conformados de titanio, níquel o hierro o sus aleaciones, a una temperatura comprendida en el intervalo de aproximadamente 350ºC a aproximadamente 600ºC y durante un tiempo suficiente para producir hexafluoropropeno.

WO 91/01287 describe un proceso para producir un dicloropentafluoropropano, que comprende someter CF₂=CF₂ y CCl₃X (en donde X es Cl, F o H) a una reacción de adición, y reducir y/o fluorar el C₃Cl₃F₄X para obtener C₃Cl₂F₅H.

Sumario de la invención

En una realización, la invención proporciona una composición azeotrópica constituida esencialmente por 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano y fluoruro de hidrógeno.

La invención proporciona adicionalmente una composición azeotrópica o cuasi-azeotrópica constituida en esencia por aproximadamente 1 a aproximadamente 95 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno y 5 a 99 por ciento en peso de 1,2,2-tricloro-1,3,3-tetrafluoropropano, composición que tiene un punto de ebullición de 28ºC a 65ºC a una presión comprendida entre 144.786 Pa (21 psia) y 455.043 Pa (66 psia).

En otra realización, la invención proporciona un método de formación de una composición azeotrópica o cuasi-azeotrópica, método que comprende mezclar aproximadamente 1 a aproximadamente 95 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno y 5 a 99 por ciento en peso de 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano, composición que tiene un punto de ebullición de 28ºC a 65ºC a una presión comprendida entre 144.786 Pa (21 psia) y 455.043 Pa (66 psia).

En otra realización adicional, la invención proporciona un proceso para separar 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano a partir de una mezcla de 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano y al menos una impureza, proceso que comprende añadir fluoruro de hidrógeno a la mezcla en una cantidad suficiente para formar una composición azeotrópica o semejante a azeótropo de 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano y fluoruro de hidrógeno, y separar después de ello la composición azeotrópica de la impureza.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra una gráfica de Equilibrio Vapor-Líquido-Líquido (VLLE) para HCFC-224aa y HF.

Descripción detallada de la realización preferida

En un método de preparación de HCFC-224aa, los reactivos precursores se someten a fluoración con fluoruro de hidrógeno. Los productos de reacción de tales precursores incluyen HCFC-224aa, HF sin reaccionar y otros sub-productos. Después de la eliminación de los sub-productos, se forma una composición azeotrópica o cuasi-azeotrópica binaria de HCFC-224aa y HF. Esta composición azeotrópica o cuasi-azeotrópica binaria está disponible entonces para separación en sus partes componentes.

El estado termodinámico de un fluido está definido por su presión, temperatura, composición del líquido y composición del vapor. En el caso de una composición azeotrópica verdadera, la composición líquida y la fase de vapor son esencialmente iguales para un intervalo de temperatura y presión dado. En términos prácticos, esto significa que los componentes no pueden separarse durante un cambio de fase. Para el propósito de esta invención, una composición cuasi-azeotrópica significa que la composición se comporta como un azeótropo verdadero en términos de sus características de ebullición constantes y tendencia a no fraccionarse por ebullición o evaporación. Durante la ebullición o evaporación, la composición del líquido cambia sólo ligeramente, en todo caso. Esto en contraste con las composiciones no cuasi-azeotrópicas en las cuales las composiciones de líquido y vapor cambian sustancialmente durante la evaporación o la condensación. Una forma de determinar si una mezcla candidato es semejante a un azeótropo dentro del significado de esta invención, consiste en destilar una muestra de la misma en condiciones que podría esperarse separaran la mezcla en sus componentes individuales. Si la mezcla no es azeotrópica o cuasi-azeotrópica, se fraccionará la misma, es decir se separará en sus diversos componentes, destilando en primer lugar el componente de punto de ebullición más bajo, y así sucesivamente. Si la mezcla es cuasi-azeotrópica, se obtendrá una cantidad finita del primer corte de destilación, que contiene todos los componentes de la mezcla y que hierve a temperatura constante o se comporta como una sustancia simple. Otra característica de las composiciones cuasi-azeotrópicas es que existe un intervalo de composiciones que contienen los mismos componentes en diversas proporciones que son cuasi-azeotrópicas. La totalidad de dichas composiciones están incluidas en el término cuasi-azeotrópica como se utiliza en esta memoria. Como ejemplo, es bien sabido que a diferentes presiones la composición de un azeótropo dado variará al menos ligeramente a medida que lo hace el punto de ebullición de la composición. Así, un azeótropo de dos componentes representa un tipo singular de relación pero con una composición variable que depende de la temperatura y/o presión. Como es bien conocido en la técnica, el punto de ebullición de un azeótropo variará con la presión.

Como se utiliza en esta memoria, un azeótropo es una mezcla líquida que exhibe un punto de ebullición máximo...

1. Una composición azeotrópica constituida esencialmente por 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano y fluoruro de hidrógeno.

2. Una composición azeotrópica o cuasi-azeotrópica constituida esencialmente por 1 a 95 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno y 5 a 99 por ciento en peso de 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano, composición que tiene un punto de ebullición de 28ºC a 65ºC a una presión de 144.786 Pa (21 psia) a aproximadamente 455.043 Pa (66 psia).

3. La composición de la reivindicación 2 que está constituida por fluoruro de hidrógeno y 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano.

4. La composición de la reivindicación 2 en la cual el fluoruro de hidrógeno está presente en una cantidad de 15 a 80 por ciento en peso.

5. La composición de la reivindicación 2 en donde el fluoruro de hidrógeno está presente en una cantidad de 70 a 80 por ciento en peso.

6. La composición de la reivindicación 2 que tiene un punto de ebullición de aproximadamente 28ºC a una presión de 144.786 Pa (21 psia).

7. La composición de la reivindicación 2 que tiene un punto de ebullición de aproximadamente 44ºC a una presión de aproximadamente 241.311 Pa (35 psia).

8. Un método de formación de una composición azeotrópica o cuasi-azeotrópica, método que consiste esencialmente en mezclar 1 a 95 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno y 5 a 99 por ciento en peso de 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano, composición que tiene un punto de ebullición de 28ºC a 65ºC a una presión de 144.786 Pa (21 psia) a 455.043 Pa (66 psia).

9. El método de la reivindicación 8 en el cual la composición está constituida por fluoruro de hidrógeno y 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano.

10. El método de la reivindicación 8 en el cual el fluoruro de hidrógeno está presente en una cantidad de 15 a 80 por ciento en peso.

11. El método de la reivindicación 8 en el cual el fluoruro de hidrógeno está presente en una cantidad de 70 a 80 por ciento en peso.

12. El método de la reivindicación 8, en el cual la composición tiene un punto de ebullición de aproximadamente 28ºC a una presión de aproximadamente 144.786 Pa (21 psia).

13. El método de la reivindicación 8 en el cual la composición tiene un punto de ebullición de aproximadamente 44ºC a una presión de aproximadamente 241.311 Pa (35 psia).

14. Un proceso para separar 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano de una mezcla de 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano y al menos una impureza, proceso que comprende añadir fluoruro de hidrógeno a la mezcla en una cantidad suficiente para formar una composición azeotrópica o cuasi-azeotrópica del 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano y el fluoruro de hidrógeno, y separar después de ello la composición azeotrópica de la impureza.

15. El proceso de la reivindicación 14 en el cual la impureza no forma una mezcla azeotrópica de punto de ebullición estrecho con 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano, fluoruro de hidrógeno o una mezcla de 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano y fluoruro de hidrógeno.

16. El proceso de la reivindicación 14, en el cual la impureza comprende un halocarbono.

17. El proceso de la reivindicación 14 en el cual la impureza es miscible con 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano.

18. El proceso de la reivindicación 14 en el cual la impureza comprende 1,1,3,3,3-pentacloropropano.

19. El proceso de la reivindicación 14 en el cual la separación se realiza por destilación.

20. El proceso de la reivindicación 14 en el cual la composición azeotrópica está constituida esencialmente por 1 a 95 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno y 5 a 99 por ciento en peso de 1,2,2-tricloro-1,3,3,3-tetrafluoropropano.

21. El proceso de la reivindicación 14 en el cual la composición azeotrópica está constituida esencialmente por 15 a 80 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno.

22. El proceso de la reivindicación 14 en el cual la composición azeotrópica está constituida esencialmente por 70 a 80 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno.