MÉTODO PARA OBTENER 1,1,1-TRIFLUOROETANO.

Un procedimiento para producir 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143a),

que comprende hacer reaccionar cloruro de vinilideno y al menos uno de 1,1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b), 1-cloro-1,1-difluoroetano (HCFC-142b) y 1,1,1tricloroetano (HCC-140a) con fluoruro de hidrógeno en presencia de antimonio pentavalente como catalizador de la fluoración para producir 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143a), en el que la reacción se lleva a cabo como una reacción en fase líquida

Método para obtener 1, 1, 1-trifluoroetano Campo de la invención Esta invención se refiere a un método para producir 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) . En lugar del método comercial convencional de usar componente puro, tal como 1, 1, 1-tricloroetano (HCC-140a) como materia prima para un sistema de reactor de fase líquida, esta invención se refiere al uso de materias primas orgánicas alternativas que comprenden 1, 1-dicloroetano (cloruro de vinilideno) en combinación con uno o más de 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) , y 1-cloro-1, 1-difluoroetano (HCFC-142b) y 1, 1, 1-tricloroetano (HCC-140a) para obtener HFC-143a.

Antecedentes de la invención Los sistemas de refrigeración mecánicos, y dispositivos de transferencia de calor relacionados, tales como bombas de calor y aires acondicionados, que usan líquidos refrigerantes, son bien conocidos en la técnica para usos industriales, comerciales y domésticos. Los clorofluorocarbonos (CFCs) se desarrollaron en los años 1930 como refrigerantes para tales sistemas. Sin embargo, desde los años 1980, el efecto de los CFCs sobre la capa de ozono estratosférica se ha convertido en el foco de gran atención. En 1987 un gran número de gobiernos firmaron el Protocolo de Montreal para proteger el medioambiente global proponiendo un calendario para eliminar progresivamente los productos de CFC. Las reformas subsiguientes a este protocolo aceleraron la eliminación progresiva de estos CFCs y también pusieron fecha para la eliminación progresiva de los HCFCs. De este modo, existe la necesidad de una alternativa no inflamable y no tóxica para sustituir estos CFCs y HCFCs. En respuesta a tal demanda, la industria ha desarrollado un número de hidrofluorocarbonos (HFCs) , que tienen un potencial de agotamiento del ozono nulo.

Los hidrofluorocarbonos tales como difluorometano (HFC-32) , 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) y 1, 1-difluoroetano (HFC-152a) tienen un potencial de agotamiento del ozono (ODP) esencialmente nulo, por lo tanto se ha encontrado que son refrigerantes aceptables y, en algunos casos, agentes de soplado potenciales en la producción de espumas plásticas.

El 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) es un componente de la mezcla refrigerante que no agota el ozono comercialmente disponible 507A (también conocido como AZ-50) . Uno de los procedimientos comerciales para obtener HFC-143a es hacer reaccionar directamente 1, 1, 1-tricloroetano (HCC-140a con HF. El HCC-140a fue en su día uno de los productos químicos altamente producido en el mundo. Se usó hace tiempo como disolvente, y más recientemente como materia prima para obtener 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) . Con la eliminación progresiva de los CFC's y HCFC's como estipula el protocolo de Montreal, la producción de HCC-140a ha disminuido drásticamente. Por las “reglas” de oferta y demanda, el precio ha aumentado drásticamente. De forma similar, la mayoría de los usos de HCFC-141b están siendo eliminados por ley; el impacto económico de esto puede dar como resultado un coste relativamente elevado para este como materia prima, puesto que están prohibidos otros usos. De este modo, existe la necesidad de un método alternativo para la fabricación de HFC-143a que pueda usar, en parte o completamente, materiales de partida orgánicos alternativos y sus combinaciones.

La patente US nº 2.478.932, Miller et al., Allied Chemical & Dye, se refiere a reacciones en fase gaseosa para la fluoración de 1, 1, 1-diclorofluoroetano usando un fluoruro de aluminio o un catalizador de fluoruro de aluminio básico complejo. Tales reacciones en fase gaseosa no son realmente deseables debido a que deben de operar a mayores temperaturas, generalmente crean más subproductos, tienen menor producción volumétrica, y tienen una vida catalítica corta.

La patente US nº 4.766.258, Komatsu et al., Asahi Kasei, se refiere a la producción en fase líquida de HFC-143a a partir de hidroclorocarbonos individuales usando un catalizador a base de estaño.

La patente US nº 4.968.850, Franklin et al., Solvay & Cie, se refiere a la producción en fase líquida de HFC-143a a partir de clorocarbonos insaturados, tales como cloruro de vinilideno, usando un catalizador a base de estaño y un inhibidor organofosforoso. La cantidad de HFC-143a producida es muy pequeña, es decir, 2% o menos.

La patente US nº 5.574.191, Balthasart et al., Solvay & Cie, se refiere a la coproducción de HFC-143A con fluoruro de vinilideno y al menos uno de 1-cloro-1, 1-difluoroetano (HCFC-142b) y 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) en fase líquida sin el uso de un catalizador. El ejemplo de procedimiento en esta patente produjo sólo 6, 1% de HFC143a.

La patente US nº 5.770.779, Nappa, et al., E.I. duPont de Nemours and Company, se refiere a la producción de HFC-143a usando catalizador a base de estaño y al menos un compuesto seleccionado de alcóxidos metálicos y no metálicos.

La patente US nº 6.080.899, Bradley, et al., AlliedSignal Inc., se refiere a condiciones de operación para producir

compuestos tales como HFC-143a, incluyendo un disolvente que no toma parte de la reacción.

La patente US nº 6.339.178, Lantz, et al., Atofina, se refiere a la producción de HFC-143a a partir de HFCF-142b solo, en presencia de un catalizador de la fluoración.

La patente US nº 6.630.610, Swain, et al., AlliedSignal Inc., se refiere a condiciones de operación para producir HFC-143a a partir de 1, 1, 1-tricloroetano (HCC-140a) .

El documento WO 96/05156, Swain, AlliedSignal Inc., se refiere a la producción de HFC-143a a partir de HCC-140a solo, en ausencia de un disolvente.

El documento JP 8-217704 se refiere a la coproducción de HFC-143a con HFC-32, usando HCC-140a como la alimentación para el HFC-143a.

La patente coreana 2000027318, Na, et al., describe la preparación de HFC-143a en fase líquida usando catalizador de antimonio a partir de una mezcla de HCFC-141b y HCFC-142b.

La patente coreana 184381 describe la coproducción de HFC-143a y HCFC-142b en la fase líquida sin catalizador.

La patente rusa 2160245, Orlov, et al., describe la coproducción de HFC-143a, HCFC-142b, y HCFC-141b a partir de HCC-140a o cloruro de vinilideno en fase líquida.

Las patentes chinas 1106779 y 1044802 se refieren a la producción de HFC-143a a partir de 1-cloro-1, 1difluoroetano (HCFC-142b) en fase líquida usando un catalizador a base de antimonio.

A la vista del coste rápidamente creciente de 1, 1, 1-tricloroetano, existe la necesidad de un procedimiento alternativo que permita producir HFC-143a con diferentes agentes reaccionantes, que puedan cambiar dependiendo de las fluctuaciones de los precios de estas materias primas reaccionantes.

Sumario de la invención Según la invención, se proporciona un procedimiento para producir 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) , que comprende hacer reaccionar cloruro de vinilideno y uno o más de 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) , 1-cloro-1, 1difluoroetano (HCFC-142b) y 1, 1, 1-tricloroetano (HCC-140a) con fluoruro de hidrógeno en presencia de un compuesto de antimonio pentavalente como catalizador de la fluoración en condiciones para producir 1, 1, 1trifluoroetano (HFC-143a) , en el que la reacción se lleva a cabo como una reacción en fase líquida. Según el método de esta invención, cuando se emplea cloruro de vinilideno como uno de los agentes reaccionantes de materia prima junto con uno o más de los otros agentes reaccionantes halogenados, se puede producir inesperadamente 1, 1, 1trifluoroetano (HFC-143a) con rendimientos de 90% o más, incluso 95% o más, del peso total de los hidrocarburos halogenados producidos. Además, con el método de la invención, la flexibilidad a la hora de seleccionar las combinaciones de las alimentaciones reaccionantes de partida permite cambiar fácilmente las materias primas dependiendo de la fluctuación del precio de la materia prima para las materias primas.

Descripción detallada de la invención Según esta invención, se proporciona un procedimiento para producir 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) , procedimiento el cual comprende hacer reaccionar fluoruro de hidrógeno con cloruro de vinilideno en combinación con uno o más de 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) , 1-cloro-1, 1-difluoroetano (HCFC-142b) y 1, 1, 1-tricloroetano (HCC-140a) en presencia de antimonio pentavalente como catalizador de la fluoración en condiciones para producir 1, 1, 1trifluoroetano (HFC-143a) , en el que la reacción se... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) , que comprende hacer reaccionar cloruro de vinilideno y al menos uno de 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) , 1-cloro-1, 1-difluoroetano (HCFC-142b) y 1, 1, 1tricloroetano (HCC-140a) con fluoruro de hidrógeno en presencia de antimonio pentavalente como catalizador de la fluoración para producir 1, 1, 1-trifluoroetano (HFC-143a) , en el que la reacción se lleva a cabo como una reacción en fase líquida.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el fluoruro de hidrógeno se hace reaccionar con una combinación de cloruro de vinilideno y 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) .

3. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el fluoruro de hidrógeno se hace reaccionar con una 10 combinación de cloruro de vinilideno y 1-cloro-1, 1-difluoroetano (HCFC-142b) .

4. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el fluoruro de hidrógeno se hace reaccionar con una combinación de cloruro de vinilideno y 1, 1, 1-tricloroetano (HCC-140a) .

5. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el catalizador de la fluoración de tipo antimonio

pentavalente se selecciona del grupo que consiste en haluros de antimonio pentavalente, haluros de antimonio 15 pentavalente mixtos, y mezclas de haluros de antimonio pentavalente.

6. Un procedimiento según la reivindicación 5, en el que el catalizador de antimonio pentavalente es pentacloruro de antimonio.

7. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la relación en peso de agente reaccionante de cloruro de

vinilideno al uno o más de los agentes reaccionantes de 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) , 1-cloro-1, 120 difluoroetano (HCFC-142b) y 1, 1, 1-tricloroetano (HCC-140a) es de 90:10 a 10:90.

8. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la reacción se lleva a cabo en presencia de cloro líquido o gaseoso para mantener la actividad del catalizador.

9. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la relación en peso de agente reaccionante de cloruro de vinilideno al uno o más de 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) , 1-cloro-1, 1-difluoroetano (HCFC-142b) y 1, 1, 125 tricloroetano (HCC-140a) es de 90:10 a 10:90, el agente reaccionante de fluoruro de hidrógeno es fluoruro de hidrógeno sustancialmente anhidro y contiene menos de 0, 05% de agua, el catalizador es pentacloruro de antimonio, la reacción se lleva a cabo en fase líquida a una temperatura de 40ºC a 120ºC, la reacción se lleva a cabo a una presión de 15 a 150 psig (1, 055 a 10, 546 kg/cm2) , la relación en moles de agente reaccionante de fluoruro de hidrógeno a agentes reaccionantes de haluro orgánico es de 1, 5/1 a 10/1, y la cantidad de 1, 1, 1

trifluoroetano (HFC-143a) producido es al menos 90% de los hidrocarburos halogenados producidos.