Composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico de 1,1,1-trifluoroetano y 1-cloro-2,2,2-trifluoroetano.

Una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico que consiste esencialmente en:

de 70% en peso hasta una cantidad justo menor que 100% en peso de 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a), y de 30% en peso hasta una cantidad justo mayor que 0% en peso de 1-cloro-2, 2, 2-trifluoroetano (R-133a), en donde los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición.

Composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico de 1, 1, 1-trifluoroetano y 1-cloro-2, 2, 2-trifluoroetano

Campo de la invención

Esta invención se refiere a composiciones de 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) y, más específicamente, a composiciones azeotrópicas y de tipo azeotrópico de 1, 1, 1-trifluoroetano y 1-cloro-2, 2, 2-trifluoroetano (R-133a) .

Antecedentes de la invención

Se conoce un cierto número de procedimiento para la producción de 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) . Sin embargo, los productos de estos procedimientos contienen subproductos de reacción entre los cuales se encuentra 1-cloro2, 2, 2-trifluoroetano (R-133a) . Es muy deseable poder separar este tipo de subproductos de reacción con el fin de conseguir 1, 1, 1-trifluoroetano más puro o composiciones de 1, 1, 1-trifluoroetano con un punto de ebullición dentro de un intervalo relativamente pequeño.

En la técnica se conocen una diversidad de procedimientos para la preparación de hidrocarburos parcialmente fluorados y, en particular, etanos parcialmente fluorados. Por ejemplo, el documento US 5.175.379 describe un procedimiento de fluoración catalítica en fase gaseosa para la preparación de este tipo de compuesto. El documento WO-A-2005/07716 describe métodos para producir una diversidad de etanos de este tipo, incluido HFC-143a.

Desgraciadamente, tal como se conoce por aquellas personas en el sector relevante, la combinación de dos o más constituyentes formando una mezcla de HFC/no HFC resulta, a menudo, en composiciones en donde cambios relativamente pequeños en las cantidades relativas de los constituyentes resultan en cambios relativamente grandes en el punto de ebullición y en la presión de vapor de la mezcla. Por ejemplo, las características del punto de ebullición y de la presión de vapor de muchas mezclas típicas de HFC/no HFC se pueden predecir utilizando modelos matemáticos de solución regular según se describe en Praunitz, Lichtenthaler, Azevedo “Molecular Thermodynamics in Fluid-Phase Equilibria”, págs 179-190 (segunda edición) , Prentice-Hall, Inc., incorporado en esta memoria como referencia. Tal como se ilustra por Praunitz et al., una gráfica de la presión de vapor o punto de ebullición de una disolución regular frente a su composición constituyente tiende a tener una pendiente significativamente positiva, indicando que se producen cambios relativamente grandes en la presión de vapor o el punto de ebullición tras cambios relativamente pequeños en la composición constituyente. Por consiguiente, mezclas que tienen sólo diferencias relativamente pequeñas en las cantidades constituyentes pueden seguir teniendo cambios relativamente grandes en los puntos de ebullición. Así, existe la necesidad de identificar una mezcla azeotrópica o de tipo azeotrópico binaria de HFC-143a y R-133a, de modo que se pueda lograr un modelado y una simulación para identificar el equipo y los métodos de separación correctos necesarios para obtener mejores purezas del producto HFC-143a final.

Sumario de la invención

La solicitante ha llegado a apreciar que mezclas con un punto de ebullición relativamente constante, es decir, un punto de ebullición que cambia en una cantidad relativamente pequeña a medida que cambian las cantidades constituyentes de la mezcla, son difíciles de separar. Desgraciadamente, mezclas con propiedades del punto de ebullición relativamente constante de este tipo no son sólo inhabituales, sino también impredecibles.

Los autores de la presente invención han descubierto composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico que consisten esencialmente en 70% hasta una cantidad justo menor que 100% en peso de 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC143a) y en 30% en peso hasta una cantidad justo mayor que 0% en peso de 1-cloro-2, 2, 2-trifluoroetano (R-133a) . El descubrimiento de las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico de HFC-143a y R-133a permite que este tipo de composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico sean separadas por destilación de una composición que contiene tanto HFC-143a como R-133a en una columna de destilación, con lo que la concentración de R-133a en la parte superior de la columna es mayor que la concentración de R-133a en el fondo de la columna. Este proceso de destilación tiene una particular aplicabilidad en la purificación de HFC-143a cuando se produce a partir de la reacción de cloruro de vinilideno con HF, dado que las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico de HFC-143a y R133a se pueden destilar de los productos de esa reacción con el fin de purificar el HFC-143a producido.

De acuerdo con la presente invención, se ha descubierto que existen composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico que consisten esencialmente en 70% hasta una cantidad justo menor que 100% en peso de 1, 1, 1trifluoroetano (HFC-143a) y en 30% en peso hasta una cantidad justo mayor que 0% en peso de 1-cloro-2, 2, 2trifluoroetano (R-133a) . El descubrimiento de las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico de HFC-143a y R-133a permite que este tipo de composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico se separe por destilación de una composición que contenga tanto HFC-143a como R-133a en una columna de destilación, con lo que la concentración de R-133a en la parte superior de la columna es mayor que la concentración de R-133a en el fondo de la columna. Este proceso de destilación tiene una particular aplicabilidad para purificar HFC-143a cuando se produce a partir de la reacción de cloruro de vinilideno con HF, ya que las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico de HFC143a y R-133a se pueden destilar de los productos de esa reacción con el fin de purificar el HFC-143a producido. La composición azeotrópica o de tipo azeotrópico de HFC-143a y R-133a de la parte superior de la columna se puede reciclar o devolver al reactor para la conversión de R-133a en HFC-143a.

Se ha descubierto, además, que HFC-143a y R-133a procedente de composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico con un punto de ebullición con un intervalo relativamente pequeño de -46, 5 + 2ºC a la presión atmosférica (99, 4 kPa; 14, 42 psia) . En una realización adicional, las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico tienen un punto de ebullición de aproximadamente -46, 6 a aproximadamente -47, 2ºC. Todavía en una realización adicional, las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico tienen un punto de ebullición desde aproximadamente -46, 8ºC a aproximadamente -47, 2ºC. Todavía en una realización adicional, las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico tienen un punto de ebullición de aproximadamente -47ºC a aproximadamente 47, 2ºC. Todavía en otra realización adicional, las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico tienen un punto de ebullición de-47, 2ºC.

Las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico de la invención son mezclas de HFC-143a y R-133a, en

donde la composición consiste esencialmente en:

de 70% en peso hasta una cantidad justo menor que 100% en peso de HFC-143a, y

de 30% en peso hasta una cantidad justo mayor que 0% en peso de R-133a, en donde los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición.

En una realización adicional de la invención, las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico son generalmente

mezclas de HFC-143a y R-133a, en donde la composición consistente esencialmente en:

de aproximadamente 75% en peso hasta aproximadamente 99, 9% en peso de HFC-143a, y

de aproximadamente 0, 1% en peso a aproximadamente 25% en peso de R-133a, en donde los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición. La composición azeotrópica o de tipo azeotrópico de HFC-143a y R-133a de la parte superior de la columna se puede reciclar o devolver al reactor para la conversión de R-133a en HFC-143a.

Todavía en una realización adicional de la invención, las composiciones azeotrópicas o de tipo azeotrópico son

generalmente mezclas de HFC-143a y R-133a, en donde la composición consistente esencialmente en:

de aproximadamente 90% en peso hasta aproximadamente 99, 9% en peso de HFC-143a, y

de aproximadamente 0, 1% en peso a aproximadamente 10% en peso de R-133a, en donde los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición. La composición azeotrópica o de tipo azeotrópico de HFC-143a y R-133a de la parte superior de la... [Seguir leyendo]

1. Una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico que consiste esencialmente en:

de 70% en peso hasta una cantidad justo menor que 100% en peso de 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) , y

de 30% en peso hasta una cantidad justo mayor que 0% en peso de 1-cloro-2, 2, 2-trifluoroetano (R-133a) , en donde los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición.

2. Una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene un punto de ebullición de 46, 5 + 2ºC a una presión atmosférica de 99, 4 kPa (14, 42 psia) .

3. Una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene un punto de ebullición de -47, 2ºC a una presión atmosférica de 99, 4 kPa (14, 42 psia) .

4. Un procedimiento para producir 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) mediante la reacción de cloruro de vinilideno con HF, comprendiendo el procedimiento purificar el 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) separando por destilación del producto de la reacción una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico que consiste esencialmente en 70% en peso hasta una cantidad justo menor que 100% en peso de 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) y de 30% en peso hasta una cantidad justo mayor que 0% en peso de 1-cloro-2, 2, 2-trifluoroetano (R-133a) , en donde los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición.

5. Un procedimiento para separar la impureza 1-cloro-2, 2, 2-trifluoroetano (R-133a) de una mezcla de 1, 1, 1trifluoroetano (HFC-143a) e impureza R-133a, que comprende formar una composición azeotrópica o de tipo azeotrópico del HFC-143a y R-133a y, después de ello, separar de la mezcla la composición azeotrópica o de tipo azeotrópico, en donde la composición azeotrópica o de tipo azeotrópico consiste esencialmente en 70% en peso hasta una cantidad justo menor que 100% en peso de HFC-143a y de 30% en peso hasta una cantidad justo mayor que 0% en peso de R-133a, en donde los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición.