Composiciones azeotrópicas que comprenden 2,3,3,3-tetrafluoropropeno y fluoruro de hidrógeno, y usos de las mismas.

Una composición azeotrópica o casi azeotrópica que comprende de 64,

6 por ciento en moles a 92,4 por ciento en moles de CF3CF≥CH2 (HFC-1234yf) y de 35,4 por ciento en moles a 7,6 por ciento en moles de fluoruro de hidrógeno.

Composiciones azeotrópicas que comprenden 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno y fluoruro de hidrógeno, y usos de las mismas

Referencia cruzada con solicitud relacionada Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional de EE.UU. número de serie 60/732.321 (presentada el 1 de noviembre de 2005) .

Antecedentes de la invención Campo de la invención En la presente memoria se describen composiciones azeotrópicas que comprenden 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno y fluoruro de hidrógeno. Las composiciones azeotrópicas son útiles en procedimientos para producir, y en procedimientos para purificar, 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno.

Descripción de la técnica relacionada Se considera que los compuestos que contienen cloro, tales como los clorofluorocarbonos (CFCs) , son perjudiciales para la capa de ozono terrestre. Se ha encontrado que muchos de los hidrofluorocarbonos (HFCs) , usados para reemplazar a los CFCs, contribuyen al calentamiento global. Por lo tanto, hay una necesidad de identificar nuevos compuestos que no dañen el medio ambiente, pero posean también las propiedades necesarias para hacer la función de refrigerantes, disolventes, agentes de limpieza, agentes de soplado de espumas, propelentes de aerosoles, medios de transferencia de calor, dieléctricos, agentes de extinción de fuegos, esterilizantes y fluidos de trabajo para ciclos de energía. Se están considerando olefinas fluoradas, que contienen uno o más hidrógenos en la molécula, para el uso en algunas de las aplicaciones, como por ejemplo en refrigeración.

Breve compendio de la invención Un aspecto se refiere a una composición azeotrópica o casi azeotrópica que comprende 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno (HFC-1234yf, CF3CF=CH2) y fluoruro de hidrógeno (HF) .

Un aspecto adicional se refiere a un procedimiento para la separación de HFC-1234yf de 1, 1, 1, 2, 2pentafluoropropano (HFC-245cb) que comprende: a) formar una mezcla de HFC-1234yf, HFC-245cb y fluoruro de hidrógeno; y b) someter dicha mezcla a una etapa de destilación a partir de la cual se forma una composición destilada de columna que comprende una composición azeotrópica o casi azeotrópica de fluoruro de hidrógeno y HFC-1234yf esencialmente exenta de HFC-245cb.

Un aspecto adicional se refiere a un procedimiento para la separación de HFC-1234yf de una mezcla que comprende una composición azeotrópica o casi azeotrópica de HFC-1234yf y fluoruro de hidrógeno, comprendiendo dicho procedimiento: a) someter dicha mezcla a una primera etapa de destilación en la que una composición enriquecida en (i) fluoruro de hidrógeno o bien (ii) HFC-1234yf es retirada como primera composición destilada, con una primera composición de colas que está enriquecida en el otro de dichos componentes (i) o (ii) ; y b) someter dicha primera composición destilada a una segunda etapa de destilación realizada a una presión diferente, en la que el componente enriquecido como primera composición de colas en (a) es retirado en una segunda composición destilada con una segunda composición de colas enriquecida en el mismo componente que fue enriquecido en la primera composición destilada.

Un aspecto adicional se refiere a un procedimiento para la purificación de HFC-1234yf a partir de una mezcla de HFC-1234yf, HFC-245cb y fluoruro de hidrógeno, comprendiendo dicho procedimiento: a) someter dicha mezcla a una primera etapa de destilación para formar un primer destilado que comprende una composición azeotrópica o casi azeotrópica que contiene HFC-1234yf y fluoruro de hidrógeno y una primera cola que comprende HFC-245cb; b) someter dicho primer destilado a una segunda etapa de destilación a partir de la cual una composición enriquecida en (i) fluoruro de hidrógeno o bien (ii) HFC-1234yf es retirada como segunda composición destilada, con una segunda composición de colas que está enriquecida en el otro de dichos componentes (i) o (ii) ; y c) someter dicha segunda composición destilada a una tercera etapa de destilación realizada a una presión diferente que la segunda etapa de destilación, en la que el componente enriquecido en la segunda composición de colas en (b) es retirado como tercera composición destilada, con una tercera composición de colas enriquecida en el mismo componente que fue enriquecido en la segunda composición destilada.

Un aspecto adicional se refiere a un procedimiento para producir HFC-1234yf, que comprende: a) alimentar HFC245cb a una zona de reacción para la deshidrofluoración, para formar una composición producto de reacción que comprende HFC-1234yf, HFC-245cb sin reaccionar y fluoruro de hidrógeno; b) someter dicha composición producto de reacción a una primera etapa de destilación para formar una primera composición destilada que comprende una composición azeotrópica o casi azeotrópica que contiene HFC-1234yf y una primera composición de colas que comprende HFC-245cb; c) someter dicha primera composición destilada a una segunda etapa de destilación a partir de la cual una composición enriquecida en (i) fluoruro de hidrógeno o bien (ii) HFC-1234yf es retirada como segunda composición destilada, con una segunda composición de colas que está enriquecida en el otro de dichos componentes (i) o (ii) ; y d) someter dicha segunda composición destilada a una tercera etapa de destilación realizada a una presión diferente que la segunda etapa de destilación, en la que el componente enriquecido en la segunda composición de colas en (c) es retirado como tercera composición destilada con una tercera composición de colas enriquecida en el mismo componente que fue enriquecido en la segunda composición destilada.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra una realización para poner en práctica un procedimiento de destilación azeotrópica de dos columnas.

La Figura 2 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra una realización para poner en práctica un procedimiento para la producción de HFC-1234yf.

Descripción detallada de la invención Un aspecto se refiere a composiciones que contienen 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno (HFC-1234yf, CF3CF=CH2, nº de reg. CAS 754-12-1) . El HFC-1234yf se puede preparar por métodos conocidos en la técnica o como se describe en la presente memoria.

El fluoruro de hidrógeno anhidro (HF) tiene el nº de reg. CAS 7664-39-3 y está disponible en el mercado.

También es útil en los procedimientos descritos en la presente memoria el 1, 1, 1, 2, 2-pentafluoropropano (HFC245cb, CF3CF2CH3, nº de reg. CAS 1814-88-6) . El HFC-245cb está disponible en el mercado o se puede preparar por métodos conocidos en la técnica.

La deshidrofluoración en fase de vapor de CF3CF2CH3 (HFC-245cb) en una zona de reacción se puede llevar a cabo adecuadamente usando catalizadores de deshidrofluoración típicos. De manera general, la presente deshidrofluoración se puede llevar a cabo usando cualquier catalizador de deshidrofluoración conocido en la técnica. Estos catalizadores incluyen, pero no se limitan a, fluoruro de aluminio, alúmina fluorada, metales sobre fluoruro de aluminio, metales sobre alúmina fluorada; óxidos, fluoruros y oxifluoruros de magnesio, cinc y mezclas de magnesio y cinc y/o aluminio; óxido de lantano y óxido de lantano fluorado; óxidos de cromo, óxidos de cromo fluorados y trifluoruro de cromo cúbico; carbono, carbono lavado con ácido, carbón activado, materiales carbonosos de matriz tridimensional; y compuestos metálicos soportados sobre carbono. Los compuestos metálicos son óxidos, fluoruros y oxifluoruros de al menos un metal seleccionado del grupo que consiste en sodio, potasio, rubidio, cesio, ytrio, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, samario, cromo, hierro, cobalto, rodio, níquel, cobre, cinc y mezclas de los mismos.

Los catalizadores de deshidrofluoración incluyen, pero no se limitan a, fluoruro de aluminio, alúmina fluorada, metales sobre fluoruro de aluminio y metales sobre alúmina fluorada, como se describe en la patente de EE.UU. Nº

5.396.000. La alúmina fluorada y el fluoruro de aluminio se pueden preparar como se describe en la patente de EE.UU. Nº 4.902.838. Los metales adecuados incluyen cromo, magnesio (p.ej., fluoruro de magnesio) , metales del Grupo VIIB (p.ej., manganeso) , metales del Grupo IIIB (p.ej., lantano) , y cinc. En el uso, tales metales están presentes normalmente como haluros (p.ej., fluoruros) , como óxidos y/o como oxihaluros. Los metales sobre fluoruro de aluminio y los metales sobre alúmina fluorada se pueden preparar por procedimientos como los descritos en la patente de EE.UU. Nº 4.766.260. En una realización, cuando se usan metales soportados, el contenido total de metal del catalizador es de aproximadamente 0, 1 a 20 por ciento... [Seguir leyendo]

1. Una composición azeotrópica o casi azeotrópica que comprende de 64, 6 por ciento en moles a 92, 4 por ciento en moles de CF3CF=CH2 (HFC-1234yf) y de 35, 4 por ciento en moles a 7, 6 por ciento en moles de fluoruro de hidrógeno.

2. La composición azeotrópica o casi azeotrópica de la reivindicación 1, que comprende de 64, 6 por ciento en moles a 92, 4 por ciento en moles de HFC-1234yf y de 35, 4 por ciento en moles a 7, 6 por ciento en moles de fluoruro de hidrógeno, en donde la presión de vapor es de 160 kPa (23, 2 psi) a 3123 kPa (453 psi) a una temperatura de -20 ºC a 80 ºC.

3. La composición azeotrópica o casi azeotrópica de la reivindicación 1, en donde dicha composición consiste en de 64, 6 por ciento en moles a 92, 4 por ciento en moles de HFC-1234yf y de 35, 4 por ciento en moles a 7, 6 por ciento en moles de fluoruro de hidrógeno, en donde la presión de vapor es de 160 kPa (23, 2 psi) a 3123 kPa (453 psi) a una temperatura de -20 ºC a 80 ºC.

4. La composición azeotrópica de la reivindicación 1, que comprende de 68, 9 por ciento en moles a 80, 7 por ciento en moles de HFC-1234yf y de 31, 3 por ciento en moles a 19, 3 por ciento en moles de fluoruro de hidrógeno, en donde la presión de vapor es de 160 kPa (23, 2 psi) a 3123 kPa (453 psi) a una temperatura de -20 ºC a 80 ºC.

5. La composición azeotrópica de la reivindicación 1, en donde dicha composición consiste en de 68, 9 por ciento en moles a 80, 7 por ciento en moles de HFC-1234yf y de 31, 3 por ciento en moles a 19, 3 por ciento en moles de fluoruro de hidrógeno, en donde la presión de vapor es de 160 kPa (23, 2 psi) a 3123 kPa (453 psi) a una temperatura de -20 ºC a 80 ºC.

6. La composición azeotrópica o casi azeotrópica de la reivindicación 1, en donde dicha composición se caracteriza por una diferencia entre la presión del punto de rocío y la presión del punto de burbuja que es menor que o igual a 3%, en base a la presión del punto de burbuja.

7. Un procedimiento para la separación de CF3CF=CH2 (HFC-1234yf) de CF3CF2CH3 (HFC-245cb) , que comprende:

a) formar una mezcla de HFC-1234yf, HFC-245cb y fluoruro de hidrógeno; y

b) someter dicha mezcla a una etapa de destilación a partir de la cual se forma una composición destilada de columna que comprende una composición azeotrópica o casi azeotrópica de fluoruro de hidrógeno y HFC-1234yf según la reivindicación 1, esencialmente exenta de HFC-245cb.

8. Un procedimiento para la separación de CF3CF=CH2 (HFC-1234yf) de una mezcla que comprende una composición azeotrópica o casi azeotrópica de HFC-1234yf y fluoruro de hidrógeno según la reivindicación 1, comprendiendo dicho procedimiento:

a) someter dicha mezcla a una primera etapa de destilación en la que una composición enriquecida en (i) fluoruro de hidrógeno o bien (ii) HFC-1234yf es retirada como primera composición destilada, con una primera composición de colas que está enriquecida en el otro de dichos componentes (i) o (ii) ; y

b) someter dicha primera composición destilada a una segunda etapa de destilación realizada a una presión diferente, en la que el componente enriquecido como primera composición de colas en (a) es retirado en una segunda composición destilada con una segunda composición de colas enriquecida en el mismo componente que fue enriquecido en la primera composición destilada.

9. Un procedimiento para la separación de CF3CF=CH2 (HFC-1234yf) de una mezcla de HFC-1234yf, CF3CF2CH3 (HFC-245cb) y fluoruro de hidrógeno, comprendiendo dicho procedimiento:

a) someter dicha mezcla a una primera etapa de destilación para formar un primer destilado que comprende una composición azeotrópica o casi azeotrópica que contiene HFC-1234yf y fluoruro de hidrógeno según la reivindicación 1 y una primera cola que comprende HFC-245cb;

b) someter dicho primer destilado a una segunda etapa de destilación a partir de la cual una composición enriquecida en (i) fluoruro de hidrógeno o bien (ii) HFC-1234yf es retirada como segunda composición destilada con una segunda composición de colas que está enriquecida en el otro de dichos componentes (i) o (ii) ; y

c) someter dicha segunda composición destilada a una tercera etapa de destilación realizada a una presión diferente que la segunda etapa de destilación, en la que el componente enriquecido en la segunda composición de colas en (b) es retirada como tercera composición destilada con una tercera composición de colas enriquecida en el mismo componente que fue enriquecido en la segunda composición destilada.

10. Un procedimiento para producir CF3CF=CH2 (HFC-1234yf) , que comprende:

a) alimentar CF3CF2CH3 (HFC-245cb) a una zona de reacción para deshidrofluoración, para formar una composición producto de reacción que comprende HFC-1234yf, HFC-245cb sin reaccionar y fluoruro de hidrógeno;

b) someter dicha composición producto de reacción a una primera etapa de destilación para formar una primera composición destilada que comprende una composición azeotrópica o casi azeotrópica que contiene HFC-1234yf y fluoruro de hidrógeno según la reivindicación 1 y una primera composición de colas que comprende HFC-245cb;

c) someter dicha primera composición destilada a una segunda etapa de destilación a partir de la cual una composición enriquecida en (i) fluoruro de hidrógeno o bien (ii) HFC-1234yf es retirada como segunda composición destilada, con una segunda composición de colas que está enriquecida en el otro de dichos componentes (i) o (ii) ; y

d) someter dicha segunda composición destilada a una tercera etapa de destilación realizada a una presión diferente que la segunda etapa de destilación, en la que el componente enriquecido en la segunda composición de colas en (c) es retirado como tercera composición destilada con una tercera composición de colas enriquecida en el mismo componente que fue enriquecido en la segunda composición destilada.