PROCESO PARA PRODUCIR UN HIDROCARBURO FLUORADO.

Un proceso para producir un hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno en el que se somete a una reacción de fluoración al menos una materia prima de reacción de hidrocarburo halogenada que se selecciona del grupo que consiste en un alqueno clorado y un alcano clorado con contenido en hidrógeno,

con una materia prima de reacción de fluoruro de hidrógeno en una fase líquida en un reactor, en presencia de un catalizador de fluoración, de manera que se obtiene una mezcla de reacción que comprende un hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno como producto de reacción, comprendiendo dicho proceso el uso de un reactor que tiene una porción del reactor que puede entrar en contacto con la mezcla de reacción, estando hecha al menos parte de la porción del reactor de un material de aleación de 18 a 20% en peso de cromo, de 18 a 20% en peso de molibdeno, de 1,5 a 2,2% en peso de tántalo y el resto es níquel

Proceso para producir un hidrocarburo fluorado.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un proceso para producir un hidrocarburo fluorado que contiene hidrógeno y a un aparato para el mismo. Se debe advertir que, a lo largo de la presente memoria descriptiva, el término "hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno" se refiere a un compuesto de hidrocarburo en el cual, está sustituida una parte de los átomos de hidrógeno por un átomo(s) de flúor y que contiene al menos un átomo de hidrógeno. El hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno puede contener o no un átomo(s) de cloro. A título ilustrativo, el hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno incluye un alcano fluorado con contenido en hidrógeno, o un alqueno fluorado con contenido en hidrógeno. Adicionalmente, la "parte" de átomos puede ser una.

Técnica anterior

Se ha venido utilizando clorofluorocarbonos, conocido generalmente como gas flon, para agentes espumantes, agentes de limpieza y refrigerantes ya que es estable y también por sus propiedades térmicas. El clorofluorocarbono es un alcano simple, como metano o etano, en el cual están sustituidos todos los átomos de hidrógeno por un átomo(s) de cloro y/o un átomo(s) de flúor. Recientemente, dicho clorofluorocarbono ha sido objeto de regulaciones ya que se ha observado que los clorofluorocarbonos tienen propiedades que dañan la capa de ozono.

Por consiguiente, cada vez es mayor la necesidad de contar con un hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno que apenas afecte o que no afecte en absoluto a la capa de ozono y se ha abordado el desarrollo de dicho hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno. El hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno incluye un alcano fluorado con contenido en hidrógeno, por ejemplo 2,2-dicloro-1,1,1-trifluoroetano (también denominado HCFC-123) y 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (también denominado HFC-245fa). HCFC-123 es un compuesto útil como refrigerante para refrigeradores con turbo o como materia prima intermedia para la producción de 2-cloro-1,1,1-2-tetrafluoroetano (también denominado HCFC-124) y pentafluoroetano (también denominado HCFC-125). Asimismo, HFC-245fa es un compuesto útil, por ejemplo, como agente de espumado, esquivando la probabilidad de destruir la capa de ozono.

Para producir dicho hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno, puede ser aplicable el proceso convencional para producir clorofluorocarbono que no contiene átomos de hidrógeno, como por ejemplo triclorofluorometano (también denominado DFC-11), diclorodifluorometano (también denominado CFC-12) y 1,1,2-triclorotrifluoroetano (también denominado CFC-113). Como proceso convencional para producir clorofluorocarbono, se conoce un proceso por reacción de un alqueno clorado y/o un alcano clorado con fluororo de hidrógeno en presencia de un catalizador de fluoración para producir clorofluorocarbono.

En EP 0.648.850 A1 se describe una aleación a base de níquel que contiene de 17 a 22% en peso de cromo, de 19 a 24% en peso de molibdeno, siendo la suma de Cr y Mo más de 38% en peso, no más de 3,5% en peso de tántalo, de 0,01 a 4,0% en peso de hierro y, opcionalmente, otros elementos, entre otros no más de 0,5% en peso de niobio.

Descripción de la invención

En el proceso mencionado para producir el clorofluorocarbono, la mezcla de reacción tiene propiedades corrosivas como consecuencia de la interacción del catalizador de fluoración y el fluoruro de hidrógeno. En el caso de aplicar dicho proceso para la producción del hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno al mismo tiempo que se ajustan las condiciones de reacción, la mezcla de reacción presenta propiedades corrosivas extremadamente intensas. En consecuencia, si se emplea un material del aparato convencional y comúnmente utilizado, v.g., un material a base de acero inoxidable, para el reactor para la producción del hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno en el que se lleva a cabo la reacción de fluoración, el reactor se corroerá y deteriorará severamente. Por lo tanto, tienen lugar problemas relacionados con una vida más corta del reactor y un mayor coste de la instalación.

Para el material del reactor de fluoración, actualmente se están utilizando convencionalmente materiales conocidos a base de níquel como Hastelloy B (marca comercial que tiene un compuesto representativo de 62Ni-28Mo), Hastelloy C (marca comercial, que tiene un compuesto representativo de 54Ni-16Mo-16Cr), Inconel (marca comercial que tiene un compuesto representativo de 76Ni-16Cr-7Fe), Monel (marca comercial, que tiene un compuesto representativo de 67Ni-33Cu), etc. (en adelante dichos materiales se denominarán "materiales convencionales"). Dichos materiales se recomiendan por ejemplo en WO 96/01797. No obstante, los autores de la presente invención han tratado de producir el hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno utilizando un reactor hecho de una aleación resistente a la corrosión y han confirmado que el reactor se corroe severamente en la porción que entra en contacto con la mezcla de reacción en la fase líquida, incluso aunque dicho material presente una alta resistencia a la corrosión en relación con un material a base de acero inoxidable, de manera que el uso del reactor hecho de cualquiera de estos materiales convencionales a lo largo de un período de tiempo prolongado es sustancialmente imposible.

Dicha corrosión del reactor puede causar la liberación de un producto de corrosión en la mezcla de reacción y por lo tanto puede causar la contaminación del proceso de producción y el producto resultante. Dicho producto de corrosión (contaminante) disminuye la velocidad de reacción de la reacción de fluoración y puede estar relacionado con una reacción no intencionada provocando, por ejemplo, la inhibición de la actividad catalítica.

Así pues, se sugiere el empleo de los siguientes reactores para la reacción de fluoración teniendo en cuenta las propiedades altamente corrosivas de la mezcla de reacción:

(1) Un reactor hecho de un material compuesto que contiene al menos un metal resistente a la corrosión seleccionado del grupo que consiste en oro, platino, paladio, molibdeno, renio, y tungsteno (ver la publicación patente japonesa kogyo Nº 8-501551);

(2) Un reactor hecho de resina fluorada o un reactor forrado con resina fluorada (ver la publicación de patente japonesa kokai Nº 7-233-102);

(3) Un reactor que tiene una superficie interior hecha de un material de metal resistente a la corrosión que contiene aluminio (ver la publicación de patente japonesa kokai Nº 10-120602); y

(4) Un reactor que se instala en el interior de un contenedor hecho de un material de metal y al menos su superficie interior está revestida con una resina fluorada (ver WO 99/26720).

No obstante, todos los reactores que se han descrito, (1) a (4) presentan defectos y no son necesariamente óptimos para el reactor que se emplea para producir el hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno. Más específicamente, en el caso de (1), el oro, platino, paladio y renio, entre los metales resistentes a la corrosión que se utilizan para el reactor, no son adecuados para su uso como material para un reactor grande a escala industrial ya que son muy caros. En lo que se refiere a molibdeno y tungsteno, presentan la desventaja de que no se puede mantener su resistencia mecánica suficientemente alta ya que las partes soldadas de dichos metales son muy frágiles como consecuencia del calor de soldadura y las cantidades traza de contaminante(s) que se introducen en las piezas de soldadura. Por otra parte, el molibdeno y el tungsteno son inherentemente materiales de metal frágiles y duros, y por lo tanto no se pueden trabajar muy bien. Por consiguiente, es sustancialmente imposible formar un reactor a escala industrial empleando estos materiales. En el caso de utilizar un material de resina como en los reactores de (2) y (4), dado que los materiales de resina tienen generalmente una baja conductividad térmica en comparación con los materiales de metal, los materiales de resina hacen muy difícil transferir suficientemente la cantidad de calor necesaria para gasificar el producto de reacción desde el exterior del reactor, y especialmente en el caso de utilizar un reactor con una gran capacidad, es difícil controlar la temperatura de reacción. En el caso del reactor de (3), aunque el reactor tiene una alta resistencia a la corrosión en condiciones no acuosas, la corrosión del reactor tiene lugar en manera extrema incluso cuando está presente una pequeña cantidad de agua en el reactor....

1. Un proceso para producir un hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno en el que se somete a una reacción de fluoración al menos una materia prima de reacción de hidrocarburo halogenada que se selecciona del grupo que consiste en un alqueno clorado y un alcano clorado con contenido en hidrógeno, con una materia prima de reacción de fluoruro de hidrógeno en una fase líquida en un reactor, en presencia de un catalizador de fluoración, de manera que se obtiene una mezcla de reacción que comprende un hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno como producto de reacción, comprendiendo dicho proceso el uso de un reactor que tiene una porción del reactor que puede entrar en contacto con la mezcla de reacción, estando hecha al menos parte de la porción del reactor de un material de aleación de 18 a 20% en peso de cromo, de 18 a 20% en peso de molibdeno, de 1,5 a 2,2% en peso de tántalo y el resto es níquel.

2. El proceso según la reivindicación 1 que comprende el uso del reactor, estando hecha toda la porción del reactor que puede entrar en contacto con la mezcla de reacción de dicho material de aleación.

3. El proceso según la reivindicación 1, habiéndose procesado dicho material de aleación a través de un modo seleccionado del grupo que consiste en chorro de arena, granallado, pulverizado con una piedra de molienda o similares, pulido, impacto con un cincel de chorro, etc.

4. El proceso según la reivindicación 1, habiéndose sometido a tratamiento térmico dicho material de aleación.

5. El proceso según la reivindicación 1, conteniendo además el material de aleación no más de un 1% en peso de cobalto.

6. El proceso según la reivindicación 1, conteniendo el material de aleación además no más de un 1% en peso de hierro.

7. El proceso según la reivindicación 1, comprendiendo el catalizador de fluoración al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en pentahaluro de antimonio, un pentahaluro de niobio y un pentahaluro de tántalo y un trihaluro de antimonio, un trihaluro de niobio y un trihaluro de tántalo.

8. El proceso según la reivindicación 1, llevándose a cabo la reacción de fluoración en presencia de un disolvente de reacción y funcionando el fluoruro de hidrógeno no solamente como materia prima de reacción sino también como disolvente.

9. El proceso según la reivindicación 7, utilizándose el pentahaluro de antimonio como catalizador de fluoración y estando presente en el reactor en una proporción de no más de 3 moles excluyendo cero, o alternativamente no menos de 3 0 moles por cada 100 moles del total de fluoruro de hidrógeno y el pentahaluro de antimonio que está presente en el reactor.

10. El proceso según la reivindicación 1, consistiendo la materia prima de reacción de hidrocarburo halogenado en un etileno clorado que se expresa a través de la siguiente fórmula general (1):

(1)C₂H_aF_bCl_c

en la que a, b y c son enteros que satisfacen: a + b + c = 4; a = 0; b = 0; y c = 1.

11. El proceso según la reivindicación 1, en el que la materia prima de reacción de hidrocarburo de hidrógeno es un metano clorado con contenido en hidrógeno que se expresa a través de la siguiente fórmula general (2):

(2)CH_dF_eCl_f

en la que d, e y f son enteros que satisfacen: d + e + f = 4; d = 1; e = 0; y f = 1.

12. El proceso según la reivindicación 1, en el que la materia prima de reacción de hidrocarburo halogenado es un etano clorado con contenido en hidrógeno que se expresa a través de la siguiente fórmula general (3):

(3)C₂H_gF_hCl_i

en la que g, h e i son enteros que satisfacen: g + h + i = 6; g = 1; h = 0; e i = 1.

13. El proceso según la reivindicación 1, en el que la materia prima de reacción de hidrocarburo halogenado es un propano clorado con contenido en hidrógeno que se expresa a través de la siguiente fórmula general (4):

(4)C₃H_jF_kCl_l

en la que j, k y l son enteros que satisfacen: j + k + l = 8; j = 1; k = 0; y l = 1.

14. El proceso según la reivindicación 1 en el que la materia prima de reacción de hidrocarburo halogenado es un propeno clorado que se expresa a través de la siguiente fórmula general (5):

(5)C₃H_mF_nCl_o

en la que m, n y o son enteros que satisfacen: m + n + o = 6; m = 0; n = 0; y o = 1.

15. El proceso según la reivindicación 1, en el que la materia prima de hidrocarburo halogenado es butadieno clorado que se expresa a través de la siguiente fórmula general (6):

(6)C₄H_pF_qCl_r

(en la que p, q y r son enteros que satisfacen: p + q + r = 6; p = 0; q = 0; y r = 1).

16. El proceso según la reivindicación 10, en el que la materia prima de reacción de hidrocarburo halogenado es tetracloroetileno y el hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno que se produce a través de la reacción es 2,2-dicloro-1,1,1-trifluoroetano.

17. El proceso según la reivindicación 10, en el que la materia prima de reacción de hidrocarburo halogenado es tricloroetileno y el hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno que se produce a través de la reacción es 2-cloro-1,1,1-trifluoroetano.

18. El proceso según la reivindicación 11, en el que la materia prima de reacción de hidrocarburo halogenado es diclorometano y el hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno que se produce a través de la reacción es difluorometano.

19. El proceso según la reivindicación 13, en el que la materia prima de reacción de hidrocarburo halogenado es al menos un propano sustituido seleccionado del grupo que consiste en 1,1,1,3,3-pentacloropropano y un compuesto fluorado parcialmente del mismo y el hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno que se produce a través de la reacción es 1,1,1,3,3-pentafluoropropano.

20. El proceso según la reivindicación 14, en el que la materia prima de hidrocarburo halogenado es 1,3,3,3-tetracloropropeno y el hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno que se produce a través de la reacción es 1,1,1,3,3-pentafluoropropano.

21. el proceso según la reivindicación 14, en el que la materia prima de reacción de hidrocarburo halogenado es 1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno y el hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno que se produce a través de la reacción es 1,1,1,3,3-pentafluoropropano.

22. El proceso según la reivindicación 14, en el que la materia prima de reacción de hidrocarburo halogenado es al menos un propeno sustituido seleccionado del grupo que consiste en 1,1,1,2,3,3-hexacloropropeno y un compuesto fluorado parcialmente del mismo y el hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno que se produce a través de la reacción es 2,3-cloro-1,1,1,3,3-pentafluoropropano.

23. El proceso según la reivindicación 15, en el que la materia prima de reacción de hidrocarburo halogenado es 1,1,2,3,4,4-hexaclorobutadieno y el hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno que se produce a través de la reacción es 2-cloro-1,1,1,4,4,4-hexafluorobuteno.

24. Uso de un aparato de reacción en el proceso para producir hidrocarburo fluorado con contenido en hidrógeno según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, comprendiendo dicho aparato un reactor que tiene una porción del reactor que puede entrar en contacto con la fase líquida, estando hecha al menos parte de la porción del reactor de un material de aleación de 18 a 20% en peso de cromo, de 18 a 20% en peso de molibdeno, de 1,5 a 2,2% en peso de tántalo y el resto es níquel.