Procedimiento integrado para producir 2,3,3,3-TETRAFLUOROPROPENO.

Un método para preparar 2,3,3,3-tetrafluoroprop-1-eno, que comprende:

a. proporcionar una composición de partida que comprende al menos un compuesto que tiene una estructura seleccionada de las Fórmulas I, II y III: CX2=CCl-CH2X (Fórmula I) CX3-CCl=CH2 (Fórmula II) CX 3-CHCl-CH 2X (Fórmula III) en las que X se selecciona independientemente de F, Cl, Br y I, con la condición de que al menos un X no sea flúor;

b. poner en contacto dicha composición de partida con un primer agente fluorante para producir una primera composición intermedia que comprende 2-cloro-3,3,3-trifluoropropeno y un primer subproducto que contiene cloro;

c. poner en contacto dicha primera composición intermedia con un segundo agente fluorante para producir una segunda composición intermedia que comprende 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano; y

d. deshidroclorar al menos una porción de dicho 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano para producir un producto de reacción que comprende 2,3,3,3-tetrafluoroprop-1-eno y un segundo subproducto que contiene cloro.

Procedimiento integrado para producir 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

(1) Campo de la invención:

Esta invención se refiere a nuevos métodos para preparar compuestos orgánicos fluorados, y más particularmente a métodos para producir olefinas fluoradas.

(2) Descripción de la técnica relacionada:

Se sabe que las hidrofluoroolefinas (HFOs) , tales como tetrafluoropropenos (incluyendo 2, 3, 3, 3-tetrafluoro-1propeno (HFO-1234yf) ) , son refrigerantes eficaces, extintores de incendios, medios de transferencia de calor, propelentes, agentes espumantes, agentes de soplado, dieléctricos gaseosos, vehículos esterilizantes, medios de polimerización, fluidos de eliminación de partículas, fluidos portadores, agentes abrasivos pulidores, agentes secantes de desplazamiento y fluidos de trabajo de ciclos de trabajo. A diferencia de los clorofluorocarbonos (CFCs) e hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) , los cuales dañan potencialmente la capa de ozono terrestre, los HFOs no contienen cloro, y de este modo no plantean ninguna amenaza a la capa de ozono. Además, HFO-1234yf es un compuesto de bajo calentamiento global con baja toxicidad, y por tanto puede satisfacer requisitos cada vez más exigentes para refrigerantes en acondicionamiento de aire móvil.

Se conocen varios métodos para preparar HFOs. Por ejemplo, la patente U.S. nº 4.900.874 (Ihara et al.) describe un método para obtener olefinas que contienen flúor poniendo en contacto hidrógeno gaseoso con alcoholes fluorados. Aunque esto parece que es un procedimiento de rendimiento relativamente elevado, la manipulación a escala comercial de hidrógeno gaseoso a temperatura elevada es peligrosa. También, el coste para producir comercialmente hidrógeno gaseoso, tal como la construcción de una planta de hidrógeno en el sitio, puede ser económicamente costoso.

La patente U.S. nº 2.931.840 (Marquis) describe un método para obtener olefinas que contienen flúor mediante pirólisis de cloruro de metilo y tetrafluoroetileno o clorodifluorometano. Este procedimiento es un procedimiento con un rendimiento relativamente bajo, y un porcentaje relativamente grande del material de partida orgánico se convierte en subproductos indeseados y/o no importantes, incluyendo una cantidad considerable de negro de humo, que tiende a desactivar el catalizador usado en el procedimiento.

Se ha descrito la preparación de HFO-1234yf a partir de trifluoroacetilacetona y tetrafluoruro de azufre (Véase Banks, et al., Journal of Fluorine Chemistr y , Vol. 82, Iss. 2, p. 171-174 (1997) ) . También, la patente U.S. nº

5.162.594 (Krespan) describe un procedimiento en el que se hace reaccionar tetrafluoroetileno con otro etileno fluorado en fase líquida para producir un producto polifluoroolefínico.

Sin embargo, existe la necesidad de un medio económico para producir hidrofluoroolefinas, tales como HFO-1234yf. La presente invención satisface esta necesidad entre otras.

El documento WO 2007/079431 describe un procedimiento de tres etapas para obtener olefinas halogenadas de fórmula CF3CF=CHZ, que comprende las etapas de fluorar compuestos de fórmula C (X) 2=CClC (X) 3 para obtener compuestos de fórmula C (X) 2=CClCF3, fluorar compuestos de fórmula C (X) 2=CClCF3 para obtener compuestos de fórmula C (X) 3CClYC (X) 3, y deshalogenar subsiguientemente compuestos de fórmula C (X) 3CClYC (X) 3 para formar las olefinas halogenadas deseadas de fórmula CF3CF=CHZ, en las que X, Y y Z son cada uno independientemente H, F, Cl, Br o I.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Se ha encontrado un método para producir compuestos orgánicos fluorados, incluyendo hidrofluoropropenos, tales como HFO-1234yf. En un aspecto, la presente invención implica un procedimiento de fabricación integrado para producir 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno a partir de un hidrocarburo clorado u olefina clorada. Preferiblemente, el procedimiento de fabricación integrado incluye tres etapas de reacción separadas que están seguidas cada una opcionalmente de uno o más procedimientos de purificación. La presente invención es ventajosa con respecto a otros procedimientos conocidos para producir HFO-1234yf por cuanto el procedimiento incluye la capacidad para reciclar materiales de partida sin reaccionar para maximizar la utilización de la materia prima y los rendimientos del producto. También se caracteriza por la capacidad para aislar subproductos que son comercialmente valiosos.

En consecuencia, se proporciona un método para preparar 2, 3, 3, 3-tetrafluoroprop-1-eno, que comprende: (a) proporcionar una composición de partida que comprende 1, 1, 1, 2, 3-pentacloropropano (HCC-240db) ; (b) poner en contacto dicha composición de partida con un primer agente fluorante para producir una primera composición intermedia que comprende 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno y un primer subproducto que contiene cloro; (c) poner en contacto dicha primera composición intermedia con un segundo agente fluorante para producir una segunda composición intermedia que comprende 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano; y (d) deshidroclorar al menos una porción de dicho 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano para producir un producto de reacción que comprende 2, 3, 3, 3tetrafluoroprop-1-eno y un segundo producto que contiene cloro.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

FIGURA 1 es un diagrama de flujo que muestra una primera realización preferida de una primera etapa de un 5 procedimiento integrado de 3 etapas para producir HFO-1234yf partiendo de 1, 1, 1, 2, 3pentacloropropano;

FIGURA 2 es un diagrama de flujo que muestra una segunda realización preferida de una primera etapa de un procedimiento integrado de 3 etapas para producir HFO-1234yf partiendo de 1, 1, 1, 2, 3pentacloropropano;

FIGURA 3 es un diagrama de flujo que muestra una tercera realización preferida de una primera etapa de un procedimiento integrado de 3 etapas para producir HFO-1234yf partiendo de 1, 1, 1, 2, 3pentacloropropano;

FIGURA 4 es un diagrama de flujo que muestra una primera realización preferida de una segunda etapa de un procedimiento integrado de 3 etapas para producir HFO-1234yf partiendo de 1, 1, 1, 2, 315 pentacloropropano;

FIGURA 5 es un diagrama de flujo que muestra una segunda realización preferida de una segunda etapa de un procedimiento integrado de 3 etapas para producir HFO-1234yf partiendo de 1, 1, 1, 2, 3pentacloropropano;

FIGURA 6 es un diagrama de flujo que muestra una primera realización preferida de una tercera etapa de un 20 procedimiento integrado de 3 etapas para producir HFO-1234yf partiendo de 1, 1, 1, 2, 3pentacloropropano; y

FIGURA 7 es un diagrama de flujo que muestra una segunda realización preferida de una tercera etapa de un procedimiento integrado de 3 etapas para producir HFO-1234yf partiendo de 1, 1, 1, 2, 3pentacloropropano.

FIGURA 8 es una gráfica de HF en función de la temperatura para la recuperación de HF mediante separación de fases de la Etapa 2, Opción B, de una mezcla de HCFC-244bb/HCFO-1233xf/HF.

FIGURA 9 es una gráfica de la selectividad de HFO-1234yf y el porcentaje de conversión de HCFC-244bb según ciertas realizaciones de la invención como una función del tiempo a diversas temperaturas y presiones.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES PREFERIDAS DE LA INVENCIÓN

Según una realización preferida, la presente invención comprende un procedimiento de fabricación integrado para obtener 2, 3, 3, 3-tetrafluoroprop-1-eno, que comprende:

a) proporcionar una composición de partida de 1, 1, 1, 2, 3-pentacloropropano (HCC-240db) ;

b) poner en contacto dicha composición de partida con un primer agente fluorante para producir una primera composición intermedia que comprende 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno y un primer subproducto que contiene cloro;

c) poner en contacto dicha primera composición intermedia con un segundo agente fluorante para producir una segunda composición intermedia que comprende 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano; y

d) deshidroclorar al menos una porción de dicho 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano para producir un producto 40 de reacción que comprende 2, 3, 3, 3-tretrafluoroprop-1-eno y una segundo subproducto que contiene cloro.

En ciertas realizaciones, el método de la invención comprende además la etapa de eliminar al menos una porción del primer subproducto que contiene cloro de la primera composición intermedia tras, y/o concurrentemente con, la etapa de puesta en contacto (b) , y la etapa de eliminar al menos una porción del segundo subproducto que contiene cloro del producto tras, y/o concurrentemente con, la etapa (d) . El material de partida es 1, 1, 1, 2, 3-pentacloropropano 45 (HCC-240db)... [Seguir leyendo]

1. Un método para preparar 2, 3, 3, 3-tetrafluoroprop-1-eno, que comprende:

a) proporcionar una composición de partida que comprende 1, 1, 1, 2, 3-pentacloropropano (HCC-240db) ;

b) poner en contacto dicha composición de partida con un primer agente fluorante para producir una primera composición intermedia que comprende 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno y un primer subproducto que contiene cloro;

c) poner en contacto dicha primera composición intermedia con un segundo agente fluorante para producir una segunda composición intermedia que comprende 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano; y

d) deshidroclorar al menos una porción de dicho 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano para producir un producto de reacción que comprende 2, 3, 3, 3-tretrafluoroprop-1-eno y un segundo subproducto que contiene cloro.

2. El método de la reivindicación 1, que comprende además la etapa de eliminar al menos una porción de dicho primer subproducto que contiene cloro de dicha primera composición intermedia después de, y/o concurrentemente con, dicha etapa de puesta en contacto (b) , y la etapa de eliminar al menos una porción de dicho segundo subproducto que contiene cloro de dicho producto después de, y/o concurrentemente con, dicha etapa (d) .

3. El método de la reivindicación 1, en el que dicha etapa de puesta en contacto (b) comprende una fluoración catalítica en fase de vapor de HCC-240db.

4. El método de la reivindicación 1, en el que dicha etapa de puesta en contacto (c) comprende una fluoración en fase líquida de dicho 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno en presencia de un catalizador.

5. El método de la reivindicación 1, en el que dicha etapa de deshidrocloración (d) se lleva a cabo en fase de vapor y en presencia d un catalizador.

6. El método de la reivindicación 1, en el que dichos primero y segundo agentes de fluoración son fluoruro de hidrógeno, comprendiendo además dicho método la etapa de separar al menos una porción de dicho fluoruro de hidrógeno de dicho 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno después de, o concurrentemente con, la etapa (b) y antes de la etapa (c) , y la etapa de separar al menos una porción de dicho fluoruro de hidrógeno de dicho 2-cloro-1, 1, 1, 2tetrafluoropropano después de, o concurrentemente con, la etapa (c) y antes de la etapa (d) .

7. El método de la reivindicación 6, en el que dicho primer agente fluorante comprende al menos una porción de dicho fluoruro de hidrógeno separado de dicho 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno, y dicho segundo agente fluorante comprende al menos una porción de dicho fluoruro de hidrógeno separado de dicho 2-cloro-1, 1, 1, 2tetrafluoropropano.

8. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa (b) comprende una fluoración catalítica en fase de vapor de HCC-240db; la etapa (c) comprende una fluoración catalítica en fase líquida de HCFO-123xf; y la etapa (d) se realiza en fase de vapor y en presencia de un catalizador.

9. El método de la reivindicación 1, en el que el primer subproducto que contiene cloro es HCl.

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