COMPOSICIÓN DE TIPO AZEOTRÓPICO DE 1,1,1,3,3-PENTAFLUOROPROPANO Y 1-CLORO-1,1,3,3,3-PENTAFLUOROPROPANO.

Una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico que consiste esencialmente en más de un 0 a aproximadamente un 5% en peso de 1-cloro-1,

1,3,3,3-pentafluoropropano y de aproximadamente un 95 a menos de un 100% en peso de 1,1,1,3,3-pentafluoropropano, dicha composición tiene un punto de fusión de aproximadamente 14,95 ± 0,15 o C a una presión de 101 300 Pa a 515 000 Pa

Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico de 1,1,1,3,3pentafluoropropano y 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano. Las composiciones de la invención no son útiles únicamente como intermedios en la producción de 1,1,1,3,3-pentafluoropropano, sino que también son útiles como refrigerantes, agentes soplantes y disolventes.

Antecedentes

En los últimos años, ha existido una preocupación universal debido a los efectos perjudiciales de los clorofluorocarburos completamente halogenados (CFC) sobre la capa de ozono de la tierra. Por consiguiente, se está realizando el esfuerzo a escala mundial de usar hidrocarburos sustituidos con flúor que contienen menos o ningún cloro como sustituyentes. En este sentido, se considera el 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa), un hidrofluorocarburo con un potencial de depleción de ozono cero, como un reemplazo de clorofluorocarburos tales como diclorodifluorometano en sistemas de refrigeración y triclorofluorometano como agente soplador. La producción de HFC, es decir, compuestos que contienen solo carbono, hidrógeno y flúor, ha sido objeto de interés para obtener productos deseables desde un punto de vista medioambiental que se puedan emplear como disolventes, agentes sopladores, refrigerantes, agentes limpiadores, propelentes para aerosoles, medios de transferencia de calor, productos dieléctricos, composiciones extintoras de fuego y líquidos de ciclo energético de trabajo. Hay constancia en la técnica de la producción de fluorocarburos, tales como HFC, haciendo reaccionar ácido fluorhídrico con diferentes compuestos hidrocarburos.

El HFC-245fa es muy conocido en la técnica y se puede preparar conforme al proceso descrito en la Patente de EE. UU. N.o 5.574.192, incorporada en su totalidad a la presente por referencia.

El documento US 6.187.976 describe la preparación de 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano (HCFC-235fa) útil como intermedio en la producción de 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa). También se describe la preparación de 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa) a partir de 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano (HCFC-235fa). Los ejemplos 7 y 8 describen mezclas no azeotrópicas del material de partida y el producto.

El documento US 5.574.192 se refiere a la preparación de HFC-245fa. Específicamente, se refiere a la fluoración de un compuesto de fórmula CFyCl3-yCH2CHFwCl2-w.

El documento US 6.077.982 describe una síntesis de 1,1,1,3,3-pentafluoropropano, en la que una mezcla de 1,1,1,3,3-pentafluoropropano y la impureza 1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno (R1233zd) se purifica y R-1233zd se elimina de la mezcla. Se describe la fotocloración de una mezcla que contiene HFC-245fa.

Se ha descubierto recientemente que un intermedio importante en la producción de HFC-245fa sustancialmente puro, es una mezcla azeotrópica o de tipo azeotrópico de 1,1,1,3,3-pentafluoropropano y 1-cloro-1,1,3,3,3pentafluoropropano (HCFC-235fa). Este intermedio, una vez formado, se puede separar posteriormente en sus partes integrantes mediante técnicas de extracción o destilación con oscilación de presión, aunque tengan puntos de ebullición cercanos. El HFC-245fa y el HCFC-235fa tienen puntos de ebullición de 15,1 oC y 27,57 oC, respectivamente a 99 432 Pa (745,8 mmHg). Como alternativa, el HCFC-235fa se puede convertir en un hidrofluorocarburo más fluorado tal como 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropano (HFC-236fa) que se puede separar del HFC-245fa por medios convencionales.

Resumen de la invención

En una realización, la invención proporciona composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico como las definidas en la reivindicación 1.

Se ha descubierto que una composición azeotrópica que consiste esencialmente en 1,1,1,3,3-pentafluoropropano y 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano tiene un punto de ebullición de 14,95 oC a una presión de aproximadamente 101 300 Pa (0 psig) y 515 000 Pa (60 psig). A una presión de aproximadamente 101 300 Pa (0 psig), la composición azeotrópica contiene aproximadamente 650 ppm de 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano. A una presión de aproximadamente 170 300 Pa (10 psig), la composición azeotrópica contiene aproximadamente 23 ppm de 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano.

Las composiciones de tipo azeotrópico de la invención consisten esencialmente en más de un 0 a aproximadamente un 5% en peso de 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano y de aproximadamente un 95 a menos de un 100% en peso de 1,1,1,3,3-pentafluoropropano. En una realización preferida, la invención proporciona composiciones de tipo azeotrópico que consisten esencialmente en aproximadamente un 1% en peso de 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano y aproximadamente un 99% en peso de 1,1,1,3,3-pentafluoropropano. Las composiciones de tipo azeotrópico de la invención tienen puntos de ebullición de aproximadamente 14,95 ± 0,15 oC a una presión de aproximadamente 99 500 Pa (746 mmHg).

Se puede separar 1,1,1,3,3-pentafluoropropano de una mezcla azeotrópica o de tipo azeotrópico de 1,1,1,3,3pentafluoropropano y 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano como la definida en la reivindicación 1, dicho proceso comprende, consiste esencialmente o consiste en los siguientes pasos:

(A) destilar una mezcla que comprende, consiste esencialmente o consiste en al menos una mezcla azeotrópica de 1,1,1,3,3-pentafluoropropano y 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano a un primera presión para producir un primer flujo superior enriquecido en 1,1,1,3,3-pentafluoropropano o 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano y un primer flujo inferior enriquecido en el otro componente; y

(B) redestilar el primer flujo superior a una segunda presión para producir un segundo flujo superior enriquecido en el componente enriquecido en el primer flujo inferior y un segundo flujo inferior enriquecido en el componente enriquecido en el primer flujo superior.

Descripción detallada

En un método de preparación de HFC-245fa, se fluoran reactivos precursores con ácido fluorhídrico. Los productos de reacción de tales precursores incluyen HFC-245fa, HF sin reaccionar y otros subproductos. Al eliminar los subproductos, se forma una composición binaria azeotrópica o de tipo azeotrópico de HFC-245fa y HCFC-235fa. Posteriormente, se dispone de esta composición binaria azeotrópica o de tipo azeotrópico para separarla en sus partes integrantes. Las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico de HFC-245fa y HCFC-235fa también son útiles como recarga del reactor de fluoración. Así pues, por ejemplo, en un proceso para producir HFC-245fa, se puede recuperar una porción del HFC245fa como una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico de HFC-245fa y HCFC-235fa, y posteriormente se recarga el reactor con la composición.

El HFC-245fa forma mezclas de tipo azeotrópico y de tipo azeotrópico con HCFC-235fa. El estado termodinámico de un líquido queda definido por su presión, temperatura, composición del líquido y composición del vapor. En una composición de tipo azeotrópico auténtica, la composición del líquido y la fase vapor son esencialmente idénticas para un rango de temperatura y presión dado. En términos prácticos, esto quiere decir que los componentes no se pueden separar durante un cambio de fase. A los efectos de esta invención, una composición de tipo azeotrópico quiere decir que la composición se comporta como un auténtico azeótropo en términos de sus características de ebullición constante y su tendencia a no fraccionarse al hervir o evaporar. Durante la ebullición o evaporación, la composición del líquido solo varía ligeramente, si es que varía. Esto se contrapone con las composiciones de tipo no azeotrópico en las que las composiciones del líquido y del vapor cambian sustancialmente durante la evaporación o condensación. Una forma para determinar si una mezcla candidata es de tipo azeotrópico conforme con las definiciones de esta invención, es destilar una muestra de esta en condiciones en las que se esperaría que se separara la mezcla en sus componentes individuales. Si la mezcla no es azeotrópica o no es de tipo azeotrópico, la mezcla se fraccionará, es decir, se separará en sus diferentes componentes de forma que el componente con el menor punto de ebullición se destile antes, y así sucesivamente. Si la mezcla es de tipo azeotrópico, se obtendrá una cantidad finita del primer corte de destilación que contiene todos los componentes de la mezcla y que tiene ebullición constante o se comporta como una única sustancia. Otra característica... [Seguir leyendo]

1. Una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico que consiste esencialmente en más de un 0 a aproximadamente un 5% en peso de 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano y de aproximadamente un 95 a menos de un 100% en peso de 1,1,1,3,3-pentafluoropropano, dicha composición tiene un punto de fusión de aproximadamente 14,95 ± 0,15 oC a una presión de 101 300 Pa a 515 000 Pa.

2. La composición azeotrópica o de tipo azeotrópico de la reivindicación 1 que consiste esencialmente en aproximadamente un 1% en peso de 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano y un 99% en peso de 1,1,1,3,3pentafluoropropano.

3. La composición azeotrópica de la reivindicación 1, donde el 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano está presente 10 en una cantidad de aproximadamente 650 ppm a aproximadamente 101 300 Pa (0 psig).

4. La composición azeotrópica de la reivindicación 1, donde el 1-cloro-1,1,3,3,3-pentafluoropropano está presente en una cantidad de aproximadamente 23 ppm a aproximadamente 170 300 Pa (10 psig).