Proceso para separar fluoruro de hidrógeno de materiales de alimentación orgánicos.

Un proceso para purificar un material de alimentación orgánico que comprende:

a. destilar un material de alimentación orgánico sin tratar que comprende fluoruro de hidrógeno, 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano, y 2-cloro-3,3,3-trifluoropropeno para producir una primera corriente dedestilado que comprende una composición semejante a azeótropo de 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano, 2-cloro-3,3,3-trifluoropropeno, y fluoruro de hidrógeno, y una primera corriente decolas rica en fluoruro de hidrógeno; y

b. enfriar dicha primera corriente de destilado para producir una composición intermedia que comprendeuna capa orgánica rica en 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano y 2-cloro-3,3,3-trifluoropropeno, y unacapa ácida rica en fluoruro de hidrógeno, en donde dicho enfriamiento produce una primera corrientede destilado que tiene una temperatura de -30ºC a +10ºC.

Proceso para separar fluoruro de hidrógeno de materiales de alimentación orgánicos.

ANTECEDENTES

1. Campo de la Invención Esta invención se refiere a un proceso para separar componentes de una mixtura semejante a azeótropo. Más particularmente, esta invención se refiere a un proceso para separar fluoruro de hidrógeno de una mixtura semejante a azeótropo que comprende fluoruro de hidrógeno y al menos un hidrofluorocarbono.

2. Descripción de la técnica anterior

Ciertas hidrofluoroolefinas, tales como 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno (HFO-1324yf) , son útiles en una diversidad de aplicaciones. Por ejemplo, HFO-1324yf puede utilizarse como refrigerante, disolvente, agente de soplado, y análogos. Las hidrofluoroolefinas tienen un Potencial de Calentamiento Global (GWP) relativamente bajo y potencial de agotamiento del ozono pequeño o nulo. Por consiguiente, estos compuestos son respetuosos con el medio ambiente.

HFO-1324yf puede fabricarse a partir de 1, 1, 2, 3-tetracloropropeno o 1, 1, 1, 2, 3-pentacloropropano utilizando un proceso de etapas múltiples, tal como el descrito en la Publicación U.S. No. 2007/0197842. Una parte de este proceso implica someter a deshidrocloración 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano (HCFC-244bb) para formar el HFO1324yf deseado. El HCFC-244bb, a su vez, puede obtenerse por reacción de 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno (HCFO1233xf) con un exceso estequiométrico de fluoruro de hidrógeno (HF) . El exceso de HF en la mixtura de reacción optimiza la conversión de HCFO-1233xf y la selectividad del producto HCFC-244bb deseado. Sin embargo, debido a este exceso de HF y limitaciones en la eficiencia de la reacción, el producto de reacción resultante contiene típicamente HCFO-1233xf sin reaccionar, así como una cantidad importante de HF sin reaccionar. Preferiblemente, el HF sin reaccionar se recupera del producto de reacción y se recicla para aumentar la eficiencia económica del proceso. WO 2008/024508 se refiere a un proceso para separar una fluoroolefina, particularmente HFC-1225ye, HFC-1234za, HFC-1234yf o HFC-1243zf, a partir de una mixtura que comprende HF y una fluoroolefina, que comprende una destilación azeotrópica tanto con un separador como sin él..

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Esta invención está dirigida a un proceso para separar HF a partir de una mixtura de HF, HCFO-1233xf, y HCFC244bb.

Como se ha indicado arriba, la reacción de HCFO-1233xf con un exceso de HF da lugar a un producto de reacción que comprende HCFC-244bb, HF sin reaccionar, y HCFO-1233xf sin reaccionar. Los inventores han encontrado que la presencia de HF es perjudicial para un proceso de reacción en el cual HCFC-244bb se somete a deshidrocloración para formar HFO-1234yf. Así pues, para ser útil como material de partida en la síntesis de HFO1324yf, un material de alimentación de HCFC-244bb está preferiblemente exento de HF, es decir, un material de alimentación que comprende no más de 1 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno.

Sin embargo, la separación de HF de este producto bruto de reacción es difícil por técnicas de destilación estándar, debido a que HF forma una composición binaria semejante a un azeótropo individualmente tanto con HCFC-244bb como con HCFO-1233xf, y forma también una composición ternaria semejante a un azeótropo con HCFC-244bb y HCFO-1233xf. El reciclo simple de la fracción entera semejante a azeótropo por la reacción de síntesis de HCFC244bb es antieconómico debido a que implicaría el reprocesamiento de grandes cantidades del producto deseado.

Este reprocesamiento requeriría capacidad adicional de reactor y utilización de más energía, aumentando con ello los costes de capital y de operación.

Los inventores han descubierto un método para separar HF de una mixtura de HF, HCFO-1233xf, y HCFC-244bb que implica una o más destilaciones y al menos una separación de fases, cuya integración consigue inesperadamente una corriente de HF que contiene una cantidad muy pequeña de compuestos orgánicos y una 45 corriente de HCFC-244bb/HCFO-1233xf que contiene muy poco HF.

Más particularmente, las composiciones binarias y ternarias semejantes a azeótropos formadas entre HF y HCFC244bb y/o HCFO-1233xf tienen un punto de ebullición menor que cualquiera de los componentes individualmente y, como tales, estas composiciones semejantes a azeótropos pueden separarse al menos parcialmente de mixturas no azeotrópicas de estos compuestos. Adicionalmente, los inventores han encontrado que estas composiciones 50 semejantes a azeótropos son heterogéneas para ciertas concentraciones de fluoruro de hidrógeno y a ciertas temperaturas (v.g., -30ºC a +10ºC) . De acuerdo con ello, al menos una porción de los componentes de las composiciones semejantes a azeótropos pueden separarse de la composición semejante a azeótropos en un recipiente de separación de fases por reducción de la temperatura de la composición semejante a azeótropo.

Por esta razón, un aspecto de la presente invención proporciona un proceso para purificar un material de alimentación orgánico que comprende (a) destilar un material de alimentación orgánico sin tratar que comprende fluoruro de hidrógeno, 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano, y 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno para producir una primera corriente de destilado que comprende una composición semejante a azeótropo de 2-cloro-1, 1, 1, 2

tetrafluoropropano, 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno, y fluoruro de hidrógeno, y una primera corriente de colas rica en fluoruro de hidrógeno; (b) enfriar dicha primera corriente de destilado para producir una composición intermedia que comprende una capa orgánica rica en 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano y 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno, y una capa ácida rica en fluoruro de hidrógeno, en donde dicho enfriamiento produce una primera corriente de destilado que tiene una temperatura de -30ºC a +10ºC; y, opcionalmente pero de modo preferible, (c) destilar dicha capa orgánica para producir una segunda corriente de destilado que comprende una composición semejante a azeótropo de 2cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano, 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno, y fluoruro de hidrógeno, y una segunda corriente de colas que comprende un material de alimentación orgánico purificado esencialmente exento de fluoruro de hidrógeno, es decir, que el material de alimentación orgánico purificado contiene no más de 1 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno.

En ciertas realizaciones, el material de alimentación orgánico sin tratar se produce por reacción de una primera corriente de alimentación que comprende 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno con una segunda corriente de alimentación que comprende fluoruro de hidrógeno, y opcionalmente con una o más corrientes de reciclo que comprenden fluoruro de hidrógeno, para producir una corriente de producto bruto que comprende 2-cloro-1, 1, 1, 2tetrafluoropropano, fluoruro de hidrógeno, y 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno; y la primera corriente de destilado se enfría a una temperatura de -30ºC a +10ºC; y, de manera opcional pero preferiblemente, destilar dicha capa orgánica para producir una segunda corriente de destilado que comprende una composición semejante a azeótropo de 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano, 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno, y fluoruro de hidrógeno, y una segunda corriente de colas que comprende una composición orgánica rica en 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano y está esencialmente exenta de fluoruro de hidrógeno.

En realizaciones preferidas, la segunda corriente de colas comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en peso de la masa combinada de dicho 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano y 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno en la corriente de producto bruto.

En otras realizaciones preferidas, el proceso para producir el material de alimentación orgánico sin tratar comprende adicionalmente los pasos de hervir de nuevo dicha primera corriente de colas para producir una primera corriente de reciclo que comprende al menos aproximadamente 95 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno, en donde dicha primera corriente de reciclo se combina con dicha segunda corriente de alimentación antes del paso (a) y/o se introduce en el paso (a) como dicha (s) una o más corrientes de reciclo; combinar dicha capa de ácido con dicha segunda corriente de alimentación antes del paso (a) y/o introducir dicha capa de ácido en el paso (a) como dicha (s) una o más corrientes de reciclo, en donde dicha capa de ácido comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno; y combinar dicha segunda corriente de destilado con dicha segunda corriente de alimentación antes del paso (a) y/o introducir dicha capa de ácido en el paso (a) como... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para purificar un material de alimentación orgánico que comprende:

a. destilar un material de alimentación orgánico sin tratar que comprende fluoruro de hidrógeno, 2-cloro1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano, y 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno para producir una primera corriente de destilado que comprende una composición semejante a azeótropo de 2-cloro-1, 1, 1, 2tetrafluoropropano, 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno, y fluoruro de hidrógeno, y una primera corriente de colas rica en fluoruro de hidrógeno; y

b. enfriar dicha primera corriente de destilado para producir una composición intermedia que comprende una capa orgánica rica en 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano y 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno, y una capa ácida rica en fluoruro de hidrógeno, en donde dicho enfriamiento produce una primera corriente de destilado que tiene una temperatura de -30ºC a +10ºC.

2. El proceso de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

c. destilar dicha capa orgánica para producir una segunda corriente de destilado que comprende una composición semejante a azeótropo de 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano, 2-cloro-3, 3, 3

trifluoropropeno, y fluoruro de hidrógeno, y una segunda corriente de colas que comprende un material de alimentación orgánico purificado, comprendiendo el material de alimentación orgánico purificado no más de 1 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno.

3. El proceso de la reivindicación 1, en donde dicha capa orgánica comprende menos de aproximadamente 5 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno.

4. El proceso de la reivindicación 2, en donde dicha segunda corriente de colas comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en peso de la masa combinada de dichos 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano y 2cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno en dicho material de alimentación orgánico sin tratar.

5. El proceso de la reivindicación 1, en donde el material de alimentación orgánico sin tratar se produce por reacción de una primera corriente de alimentación que comprende 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno con una segunda corriente de alimentación que comprende fluoruro de hidrógeno, y opcionalmente con una o más corrientes de reciclo que comprenden fluoruro de hidrógeno, para producir una corriente de producto bruto que comprende 2cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano, fluoruro de hidrógeno, y 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno; y

la primera corriente de destilado se enfría a una temperatura de -30ºC a +10ºC.

6. El proceso de la reivindicación 5, que comprende adicionalmente d. destilar dicha capa orgánica para producir una segunda corriente de destilado que comprende una composición semejante a azeótropo de 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano, 2-cloro-3, 3, 3trifluoropropeno, y fluoruro de hidrógeno, y una segunda corriente de colas que comprende una composición orgánica rica en 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano y que comprende no más de 1 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno.

7. El proceso de la reivindicación 6, en donde dicha segunda corriente de colas comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en peso de la masa combinada de dichos 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano y 2cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno en dicha corriente de producto bruto.

8. El proceso de la reivindicación 6, que comprende adicionalmente someter a re-ebullición dicha primera corriente de colas para producir una primera corriente de reciclo que comprende al menos aproximadamente 95 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno, en donde dicha primera corriente de reciclo se combina con dicha segunda corriente de alimentación antes del paso (a) y/o se introduce en el paso (a) como dicha o dichas una o más corrientes de reciclo; combinar dicha capa ácida con dicha segunda corriente de alimentación antes del paso (a) y/o introducir dicha capa ácida en el paso (a) como dicha (s) una o más corriente de reciclo, en donde dicha capa ácida 45 comprende al menos aproximadamente 80 por ciento en peso de fluoruro de hidrógeno; y combinar dicha segunda corriente de destilado con dicha segunda corriente de alimentación antes del paso (a) y/o introducir dicha capa ácida en el paso (a) como dichas una o más corrientes de reciclo.

9. El proceso de la reivindicación 6, que comprende adicionalmente:

someter a deshidrocloración al menos una porción de 2-cloro-1, 1, 1, 2-tetrafluoropropano en dicha 50 composición orgánica para producir un producto final que comprende 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno.