Una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico que consiste esencialmente en fluoruro de hidrógeno y 2-cloro­ 1,1,1,2-tetrafluoropropano

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico de 2-cloro-1,1,1,2tetrafluoropropano (HCFC-244bb) y fluoruro de hidrógeno (HF). Más particularmente, la invención se refiere a tales composiciones azeotrópicas y de tipo azeotrópico que son útiles como intermedios en la producción de 2,3,3,3tetrafluoropropeno (HFO-1234yf).

Descripción de la técnica relacionada

Tradicionalmente, se han utilizado clorofluorocarburos (CFC), como triclorofluorometano y diclorodifluorometano, como refrigerantes, agentes de soplado y diluyentes para la esterilización gaseosa. En los últimos años, ha existido la preocupación universal de que los clorofluorocarburos completamente halogenados puedan ser perjudiciales para la capa de ozono de la Tierra. Por lo tanto, sería deseable encontrar alternativas más seguras a estos materiales desde un punto de vista estratosférico. En consecuencia, se está haciendo un esfuerzo a escala mundial por utilizar hidrocarburos sustituidos con flúor que contienen menos o ningún cloro como sustituyentes. A este respecto, se ha considerado el 2cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano (HCFC-244bb), que tiene un potencial de agotamiento del ozono bajo, como reemplazo de clorofluorocarburos tales como diclorodifluorometano en sistemas de refrigeración y triclorofluorometano como agente de soplado. La producción de HFC, es decir, compuestos que contienen únicamente carbono, hidrógeno y flúor, ha sido el sujeto de interés para proporcionar productos deseables desde un punto de vista medioambiental que se puedan emplear como disolventes, agentes de soplado, refrigerantes, limpiadores, propelentes para aerosoles, medios de transferencia de calor, productos dieléctricos, composiciones extintoras de incendios y fluidos motores en ciclos de trabajo. En la técnica, se sabe cómo producir fluorocarburos tales como HFC haciendo reaccionar fluoruro de hidrógeno con varios compuestos hidroclorocarbonados. Tales HFC no solo se consideran mucho más convenientes desde un punto de vista medioambiental que los hidroclorofluorocarburos (HCFC) o clorofluorocarburos (CFC) porque no agotan el ozono, sino que también son antiinflamables y atóxicos en comparación con los compuestos que contienen cloro.

El HCFC-244bb es un intermedio en la producción de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf) que es muy conocido en la técnica como se describe en las Solicitudes de EE. UU. 20070007488 y 20070197842. Hay constancia de que el HFO-1234yf es un refrigerante, extintor de incendios, medio de transferencia de calor, propelente, agente espumante, agente de soplado, producto dieléctrico gaseoso, portador esterilizante, medio de polimerización, fluido para la extracción de partículas, fluido portador, agente para pulir abrasivo, desecante por desplazamiento y fluido motor en ciclos de trabajo eficaz.

Recientemente se ha descubierto que un intermedio importante en la producción de HFO-1234yf sustancialmente puro es una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico de 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano (HCFC-244bb) y fluoruro de hidrógeno. Este intermedio, una vez formado, se puede separar posteriormente en sus partes componentes mediante técnicas de extracción conocidas. Las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico no son solo útiles como intermedios en la producción de HFO-1234yf, sino que son también útiles como mezclas de grabado no acuosas para grabar semiconductores en la industria electrónica, así como también composiciones para eliminar la oxidación superficial de los metales. Además, la formación de una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico de HCFC-244bb y fluoruro de hidrógeno es útil para separar una mezcla de HCFC-244bb y una impureza tal como un halocarburo, por ejemplo, 2,3,3,3-tetrafluoropropeno, 1,2-dicloro-3,3,3-trifluoropropeno o 1,1,1,2,2-pentafluoropropano. Cuando se desea separar una mezcla de HCFC-244bb y una impureza, se añade HF para formar una mezcla azeotrópica de HCFC244bb y fluoruro de hidrógeno, y posteriormente la impureza se elimina de la mezcla azeotrópica, por ejemplo, por destilación, lavado u otros medios conocidos.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La invención proporciona una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico que consiste esencialmente en fluoruro de hidrógeno y 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano.

La invención proporciona además una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico que consiste esencialmente en de aproximadamente un 1 a aproximadamente un 50 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno y de aproximadamente un 50 a aproximadamente un 99 por ciento en peso de 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano, dicha composición tiene un punto de ebullición de aproximadamente 0 °C a aproximadamente 61 °C a una presión de 96,5 x 103 Pa (14 psia) a 710 x 103 Pa (103 psia).

La invención también proporciona un método para formar una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico que comprende formar una mezcla que consiste esencialmente en de aproximadamente un 1 a aproximadamente un 50 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno y de aproximadamente un 50 a aproximadamente un 99 por ciento en peso de 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano para formar de esta manera una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico con La invención proporciona además un método para eliminar el 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano de una mezcla que contiene 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano y al menos una impureza, que comprende añadir fluoruro de hidrógeno a la mezcla en una cantidad suficiente para formar una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico del 2-cloro-1,1,1,2tetrafluoropropano y el fluoruro de hidrógeno, y posteriormente separar la composición azeotrópica de la impureza.

BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO

La Figura 1 muestra una representación gráfica de las presiones de vapor de las mezclas formadas en el Ejemplo 2 medidas a 0 °C, 25 °C y 61 °C.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En un método para preparar un precursor de HCFC-244bb, se fluoran reactivos con fluoruro de hidrógeno. Esto se puede llevar a cabo, por ejemplo, mediante la fluoración catalítica en fase líquida o gaseosa de CF3CCl═CH2 (HCFO1233xf) con HF para obtener HCFC-244bb. Tales métodos se describen en las Solicitudes de EE. UU. 20070007488 y 20070197842. Los productos de reacción de tales precursores incluyen HCFC-244bb, HF sin reaccionar y otros subproductos. Al eliminar los subproductos, se forma una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico binaria de HCFC-244bb y HF. Entonces se dispone de esta composición azeotrópica o de tipo azeotrópico binaria para separarla en sus partes componentes. Las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico de HCFC-244bb y HF también son útiles como recarga del reactor de fluoración. Así pues, por ejemplo, en un proceso para producir HCFC-244bb, se puede recuperar una porción del HCFC-244bb como una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico de HCFC244bb y HF, y posteriormente se puede introducir de nuevo la composición en el reactor.

El HCFC-244bb forma mezclas azeotrópicas y de tipo azeotrópico con HF. El estado termodinámico de un fluido queda definido por su presión, temperatura, composición de líquido y composición de vapor. Para una composición azeotrópica verdadera, la composición de líquido y la fase vapor son esencialmente idénticas en un rango dado de temperatura y presión. En términos prácticos, esto quiere decir que los componentes no se pueden separar durante un cambio de fase. A efectos de esta invención, un azeótropo es una mezcla líquida que exhibe un punto de ebullición máximo o mínimo relativo a los puntos de ebullición de las composiciones que componen la mezcla. Un azeótropo o una composición de tipo azeotrópico es una mezcla de dos o más componentes diferentes que, cuando está en estado líquido a una presión dada, se evaporará a una temperatura sustancialmente constante, dicha temperatura puede ser superior o inferior a las temperaturas de ebullición de los componentes, y proporcionará una composición de vapor esencialmente idéntica a la composición de líquido que se somete a evaporación. A efectos de esta invención, las composiciones azeotrópicas se definen de modo que incluyan composiciones de tipo azeotrópico, lo cual se refiere a una composición que se comporta como un azeótropo, es decir, tiene características de ebullición constante o tendencia a no fraccionarse al someterla a ebullición o evaporación. Por lo tanto, la composición de vapor formada... [Seguir leyendo]

1. Una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico que consiste esencialmente en fluoruro de hidrógeno y 2-cloro1,1,1,2-tetrafluoropropano.

2. Una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico que consiste esencialmente en de un 1 a un 50 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno y de un 50 a un 99 por ciento en peso de 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano en función del peso de la composición azeotrópica o de tipo azeotrópico, dicha composición tiene un punto de ebullición de 0 °C a 61 °C a una presión de 96,5 x 103 Pa (14 psia) a 710 x 103 Pa (103 psia).

3. La composición de la reivindicación 2 que consiste en fluoruro de hidrógeno y 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano.

4. Un método para formar una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico que comprende formar una mezcla que consiste esencialmente en de un 1 a un 50 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno y de un 50 a un 99 por ciento en peso de 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano.

5. El método de la reivindicación 4 en el que la composición consiste en fluoruro de hidrógeno y 2-cloro-1,1,1,2tetrafluoropropano.

6. El método de la reivindicación 4 que comprende además el paso de separar el 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano de una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico de 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano y fluoruro de hidrógeno utilizando destilación por cambios de presión.

7. El método de la reivindicación 4 que comprende además el paso de introducir la composición azeotrópica o de tipo azeotrópico de 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano y fluoruro de hidrógeno en un reactor de fluoración.

8. Un método para eliminar el 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano de una mezcla que contiene 2-cloro-1,1,1,2tetrafluoropropano y al menos una impureza, que comprende añadir fluoruro de hidrógeno a la mezcla en una cantidad suficiente para formar una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico del 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano y el fluoruro de hidrógeno, y posteriormente separar la composición azeotrópica de la impureza.

9. El método de la reivindicación 8 en el que la impureza no forma una mezcla azeotrópica con 2-cloro-1,1,1,2tetrafluoropropano, fluoruro de hidrógeno o una mezcla de 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano y fluoruro de hidrógeno.

10. El método de la reivindicación 8 en el que la impureza forma una mezcla azeotrópica con 2-cloro-1,1,1,2tetrafluoropropano, fluoruro de hidrógeno o una mezcla de 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano y fluoruro de hidrógeno.

11. El método de la reivindicación 8 en el que la impureza comprende un halocarburo.

12. El método de la reivindicación 8 en el que la impureza es miscible con 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano.

13. El método de la reinvindicación 8 en el que la impureza comprende uno o más de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno; 1,1,1,2,2-pentafluoropropano; y 1,2-dicloro-3,3,3-trifluoropropeno.

14. El método de la reivindicación 8 en el que la separación se lleva a cabo por destilación.

15. El método de la reinvidicación 8 en el que la composición azeotrópica consiste esencialmente en de un 1 a un 50 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno y de un 50 a un 99 por ciento en peso de 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano.