CONVERSIÓN CATALÍTICA DE HIDROFLUOROALCANOL EN HIDROFLUOROALQUENO.
Un proceso para producir un producto hidrofluoroalqueno que comprende:
mezclar un agente deshidratante con un hidrofluoroalcanol, formando así una mezcla gaseosa; y poner en contacto un catalizador con dicha mezcla gaseosa, formando así dicho producto hidrofluoroalqueno
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/044298.
Solicitante: HONEYWELL INTERNATIONAL INC..
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 101 COLUMBIA ROAD MORRISTOWN, NJ 07960 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: NAIR, HARIDASAN, K., TUNG,HSUEHSUNG, MUKHOPADHYAY,SUDIP.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 9 de Diciembre de 2005.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C07C17/00 QUIMICA; METALURGIA. › C07 QUIMICA ORGANICA. › C07C COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos macromoleculares C08; producción de compuestos orgánicos por electrolisiso electroforesis C25B 3/00, C25B 7/00). › Métodos de preparación de hidrocarburos halogenados.
- C07C17/25 C07C […] › C07C 17/00 Métodos de preparación de hidrocarburos halogenados. › por eliminación de haluros de hidrógeno de hidrocarburos halogenados.
- C07C21/18 C07C […] › C07C 21/00 Compuestos acíclicos insaturados que contienen átomos de halógeno. › que contienen flúor.
Clasificación PCT:
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.
Fragmento de la descripción:
Conversión catalítica de hidrofluoroalcanol en hidrofluoroalqueno.
1. Campo de la invención
La presente invención es un nuevo proceso catalítico para fabricación de hidrofluoroalqueno a partir de un hidrofluoroalcanol con rendimiento alto utilizando un agente deshidratante y en presencia de un catalizador. Más particularmente, la misma se refiere a la fabricación de CF3CF=CH2 a partir de CF3CF2CH2OH con rendimiento alto utilizando metano como el agente reductor en presencia de un catalizador de metal de transición.
2. Discusión de la técnica anterior
2,3,3,3-Tetrafluoro-1-propeno (R1234yf), que es un candidato probable para fluido refrigerante con bajo potencial de calentamiento global, se ha sintetizado por pirólisis de cloruro de metilo y tetrafluoroetileno o clorodifluorometano. En una reacción, se hacen pasar 55 cc/min de MeCl y 110 cc/min de CHClF2 a través de un tubo de Pt de 6 mm x 24 in (610 mm) calentado a 800ºC. Los productos gaseosos se lavan para liberarlos de HCl y se secan para producir sólo una pequeña cantidad (14,8% molar) de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno. Este proceso es un proceso de bajo rendimiento y, dado que la conversión del pentafluoropropanol obtenido disponible es tan alta como 100%, casi el 90% del material de partida se pierde en subproductos no importantes con inclusión de una cantidad apreciable de negro de carbono.
Por otra parte, 2,3,3,3-pentafluoro-1-propanol (sic), que se sintetiza generalmente por la reacción de tetrafluoroetileno, formaldehído, y HF en presencia de TiF4 como catalizador y limoneno como inhibidor de la polimerización, puede servir como material de partida para sintetizar 2,3,3,3-pentafluoro-1-propeno (R1234yf)(sic). Se ha demostrado previamente que las olefinas que contienen flúor CH2=CFRf [Rf = grupo (per)haloalquilo)] se preparan con un coste bajo y generación escasa de residuos tóxicos por deshalohidrogenación a alta temperatura y deshidratación de fluoroalcoholes tales como HOCH2CF2Rf en presencia de hidrógeno gaseoso. La alimentación de un tubo lleno con C activado a 500ºC con un gas mixto 1:3 (mol/mol) de HOCH2(CF2)4H y H2 con un tiempo de residencia de 4 segundos proporcionó CH2:CF(CF2)3H con una conversión de monómeros de 64% y selectividad de 82%. Este es un proceso de rendimiento alto; sin embargo, para una producción a nivel de planta, la manipulación de H2 a temperatura elevada suscita cuestiones importantes relacionadas con la seguridad.
Asimismo, es necesario acoplar una planta de H2 in situ con la planta de 1234yf. Esto requiere costes de instalación elevados. Así pues, existen incentivos para buscar un esquema de proceso catalítico alternativo que implique un agente reductor alternativo en lugar de hidrógeno.
La presente invención proporciona también muchas ventajas adicionales, que serán evidentes a lo largo de la descripción que sigue.
Sumario de la invención
La presente invención implica la fabricación de CF3CF=CH2 a partir de CF3CF2CH2OH con rendimiento alto utilizando metano como el agente reductor en presencia de un catalizador de metal de transición.
El metano se utiliza como el agente de deshidratación selectivo para la producción de 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propeno (R1234yf) a partir de 2,2,3,3,3-pentafluoro-1-propanol. Se preparan catalizadores metálicos de transición soportados y se utilizan para esta reacción con alta actividad. Se obtiene aproximadamente 58% de selectividad para R1234yf con un nivel de conversión de alcohol de 60% utilizando malla de Ni no soportada como catalizador. Pd y Pt exhiben un nivel de conversión prácticamente similar; sin embargo, la selectividad para el producto deseado es baja. Se encontró que la actividad del catalizador metálico es función del tipo de material soporte, exhibiendo el carbono activado mejor actividad que la alúmina. Parámetros diferentes importantes del proceso tales como temperatura, presión, y tiempo de contacto se estudian para optimizar el proceso. Presión y temperatura elevadas son perjudiciales para la tasa de formación de 1234yf; sin embargo, el rendimiento máximo de 1234yf se obtiene cuando se realiza una reacción a 494ºC con un tiempo de contacto de 23 s.
Otros objetos, características y ventajas de la presente invención se comprenderán por referencia a los dibujos y la descripción detallada que siguen.
Descripción detallada de la realización preferida
Un proceso para producir un producto hidrofluoroalcano que comprende: mezclar un agente deshidratante con un hidrofluoroalcanol, formando con ello una mezcla gaseosa; y poner en contacto un catalizador con la mezcla gaseosa, formando así el producto hidrofluoroalqueno.
El hidrofluoroalcanol es al menos uno seleccionado del grupo constituido por: fluoroalcanoles que tienen la fórmula general RCH2OH e incluyen, pero sin carácter limitante, pentafluoropropanol, en donde R se selecciona del grupo constituido por: CF3, CF3CF2, CF3CF2CF2, y CF3CF2CF2CF2. El pentafluoropropanol es preferiblemente 2,2,3,3,3-pentafluoro-1-propanol.
El catalizador es preferiblemente al menos un metal de transición seleccionado del grupo constituido por: Ni, Pd, y Pt. Preferiblemente, el catalizador es un catalizador soportado que comprende un metal de transición y un material soporte. El material soporte es al menos uno seleccionado del grupo constituido por: carbono activado y γ-alúmina.
El agente deshidratante es al menos un gas seleccionado del grupo constituido por: metano, etano, propano, butano, gas natural, alcoholes, aldehídos, y monóxido de carbono.
El paso de mezcladura tiene lugar a una temperatura comprendida en el intervalo que va desde aproximadamente 65 a 80ºC.
El proceso comprende adicionalmente precalentar la mezcla gaseosa antes del paso de puesta en contacto. El precalentamiento tiene lugar a temperatura comprendida en el intervalo entre aproximadamente 250 y aproximadamente 450ºC.
El paso de puesta en contacto tiene lugar preferiblemente a una temperatura en el intervalo entre aproximadamente 400 y aproximadamente 700ºC. El paso de puesta en contacto tiene lugar también preferiblemente durante un periodo de tiempo comprendido entre aproximadamente 20 y aproximadamente 25 segundos.
El proceso comprende adicionalmente el paso de neutralizar cualquier HF residual contenido en el producto hidrofluoroalqueno, en donde el HF se neutraliza por paso del producto hidrofluoroalqueno a través de una solución de KOH.
El producto hidrofluoroalqueno comprende al menos un hidrofluoroalqueno seleccionado del grupo constituido por: 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propeno o cualesquiera fluoroalcanoles de la fórmula general: hidrofluoroalqueno seleccionado del grupo constituido por:
en donde R se selecciona del grupo constituido por: CF3, CF3CF2, CF3CF2CF2, y CF3CF2CF2CF2.
La mezcla gaseosa puede comprender adicionalmente al menos un gas diluyente inerte seleccionado del grupo constituido por: nitrógeno, helio y argón.
La conversión del hidrofluoroalcanol en hidrofluoroalqueno está comprendida entre aproximadamente 50 y aproximadamente 100%. La selectividad de hidrofluoroalcanol para hidrofluoroalqueno está comprendida entre aproximadamente 29 y aproximadamente 100%.
La presión durante el paso de contacto está comprendida en el intervalo entre aproximadamente 1 y aproximadamente 100 psig (0,07 y 7 kg/cm2 manométricos aprox.).
Ejemplo 1
El ejemplo siguiente demuestra el nuevo proceso de reacción CF3CF=CH2 de acuerdo con la presente invención:
Esquema 1
Deshidratación de pentafluoropropanol en presencia de metano
Se utiliza metano como un agente de deshidrogenación suave...
Reivindicaciones:
1. Un proceso para producir un producto hidrofluoroalqueno que comprende:
mezclar un agente deshidratante con un hidrofluoroalcanol, formando así una mezcla gaseosa; y
poner en contacto un catalizador con dicha mezcla gaseosa, formando así dicho producto hidrofluoroalqueno.
2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho hidrofluoroalcanol tiene la fórmula general:
en donde R se selecciona del grupo constituido por: CF3, CF3CF2, CF3CF2CF2, y CF3CF2CF2CF2.
3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 2, en donde dicho hidrofluoroalcanol es 2,2,3,3,3-pentafluoro-1-propanol.
4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho catalizador es al menos un metal de transición seleccionado del grupo constituido por: Ni, Pd, y Pt.
5. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho catalizador es un catalizador soportado seleccionado del grupo constituido por: carbono activado y γ-alúmina.
6. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho agente deshidratante es al menos un gas seleccionado del grupo constituido por: metano, etanol, propano, butano, gas natural, alcoholes, aldehídos y monóxido de carbono.
7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho producto hidrofluoroalqueno comprende al menos un hidrofluoroalqueno seleccionado del grupo constituido por:
en donde R se selecciona del grupo constituido por: CF3, CF3CF2, CF3CF2CF2, y CF3CF2CF2CF2.
8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7, en donde dicho fluoroalqueno es 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propeno.
9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la conversión de dicho hidrofluoroalcanol en hidrofluoroalqueno oscila dentro del intervalo comprendido entre 50 y 100%.
10. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la selectividad de hidrofluoroalcanol para hidrofluoroalqueno está dentro del intervalo comprendido entre 29 y 100%.
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