Procedimiento de purificación de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno.

Procedimiento para purificar 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),

que comprende

someter una mezcla que comprende HFO-1234yf y HF a destilación extractiva en una columna de destilación A utilizando un agente de extracción, obteniéndose

(i) una fracción I que contiene HFO-1234yf y que presenta una proporción de HF con respecto a HFO-1234yf menor que la de la mezcla, y

(ii) una fracción II que contiene HF y que presenta una proporción de HFO-1234yf con respecto a HF menor que la de la mezcla;

en el que el agente de extracción comprende por lo menos uno de entre:

(i) alcoholes representados por ROH, en la que R es un alquilo C1-5,

(ii) éteres representados por ROR' o 1,4-dioxano o 1,3,5-trioxano, cetonas representadas por RCOR' y ésteres representados por RCOOR', en cada uno de los cuales R y R' son, cada uno individualmente, un alquilo C1-4, (iii) alcoholes fluorados representados por RfOH, en la que Rf es un fluoroalquilo C1-3,

(iv) polioles representados por R(OH)n, en la que R es un alquilo C1-4 y n es 2 a 3, y

(v) etilenglicoles representados por R1O(CH2CH2O)nR2, en la que R1 y R2 25 son, cada uno individualmente, H o un alquilo C1-4, y n es un número entero de 1 a 3.

Procedimiento de purificación de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento para la purificación de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (CF3CF=CH2, HFO-1234yf; en adelante, también denominado HFO-1234yf). Más específicamente, la presente invención se refiere a un procedimiento para la purificación de HFO-1234yf mediante la eliminación de HF en una mezcla que contiene HFO-1234yf y fluoruro de hidrógeno (HF).

Antecedentes de la técnica

Existen diversos métodos para producir HFO-1234yf, un compuesto muy prometedor como refrigerante para aires acondicionados de automóvil, etc., debido a su bajo potencial de calentamiento global (GWP). Por ejemplo, en el documento PTL 1 se da a conocer un proceso de producción en el que se suministra HF en una cantidad superior a la cantidad estequiométricamente necesaria a una materia prima de reacción (CCI3CF2CH3). Además, el documento PTL 2 da a conocer un proceso de producción en el que se somete un fluorocarburo (CF3CFHCFH2) a deshidrofluoración. En estos procesos, la salida del reactor es una mezcla del producto deseado, HFO-1234yf, y HF presente en una cantidad por lo menos equimolar a la de HFO-1234yf.

Para eliminar el HF de una mezcla de HFO-1234yf y HF a fin de obtener un producto purificado de HFO-1234yf, la mezcla de HFO-1234yf y HF se trata de modo que el HF se absorbe mediante agua o un álcali, un método general conocido para eliminar el HF de una mezcla compuesta por una sustancia orgánica y HF. Sin embargo, este método requiere una gran cantidad de agua o álcali, lo que genera una gran cantidad de residuos industriales. Por consiguiente, este método no es ventajoso en términos de conservación del medio ambiente y costes de producción. En otro método conocido generalmente para eliminar el HF se utiliza H2S4 para recoger el HF en forma de ácido fluorosulfúrico. Sin embargo, en este método el ácido fluorosulfúrlco que se genera es muy corrosivo, por lo que los materiales de los equipos utilizados se limitan a materiales altamente resistentes a la corrosión, lo que provoca un aumento del coste de producción. Además, en este método de eliminación de HF, la reutilización del HF eliminado en la reacción (uso reciclado) requiere un alto nivel de tecnología, lo que provoca un aumento del coste de producción cuando el HF recogido se recicla o se desecha.

Los procedimientos descritos a continuación resuelven estos problemas. Por ejemplo, el documento PTL 3 da a conocer un procedimiento en el que se destila una mezcla de HFO-1234yf y HF y se extrae una mezcla azeotrópica de HFO-1234yf y HF en la parte superior de una columna de destilación, mientras que se obtiene HFO-1234yf en la parte Inferior de dicha columna. Este procedimiento requiere una columna de destilación mayor porque se hace necesario extraer una gran cantidad de HFO-1234yf junto con HF en la parte superior de la columna. Además, Incluso si se aplica un proceso en el que se recicla la mezcla azeotrópica, la circulación de una gran cantidad de mezcla de HFO-1234yf y HF requiere la utilización de equipos de gran tamaño en el proceso, lo que hace aumentar los costes de equipo y operación. Además, por ejemplo, el documento PTL 4 da a conocer un procedimiento en el que se somete a destilación azeotrópica una mezcla de HF y HFO-1234yf, se licúa el flujo de salida por enfriamiento y se lleva a cabo una separación líquido-líquido, destilándose cada líquido, con lo que se separan el HFO-1234yf y el HF. En este procedimiento es necesario repetir el calentamiento de una gran cantidad de producto separado, seguido de su enfriamiento y de nuevo su calentamiento en la etapa de separación, lo que provoca un elevado consumo de energía y hace aumentar el coste de operación. El documento PTL 5 da a conocer un procedimiento para la separación de una fluoroolefina de HF por extracción líquido-líquido, pero no por destilación extractiva.

Listado de citas

Bibliografía de patentes

PTL 1: U.S. 2996555 PTL 2: WO 28/2499 A1 PTL 3: WO 29/15512 A1 PTL 4: WO 28/2458 A1 PTL 5: WO 28/8519 A2

Características de la invención

Problema técnico

Un objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un procedimiento para la purificación de HFO-1234yf mediante la eliminación de HF de una mezcla de HFO-1234yf y HF en condiciones sencillas y económicamente ventajosas.

Solución al problema

Se ha realizado una exhaustiva investigación sobre un procedimiento para la purificación de HFO-1234yf mediante la eliminación de HF en una mezcla que contiene HFO-1234yf y HF. Así, se ha descubierto que el HFO-1234yf y el HF se pueden purificar y separar mediante la adición de un agente de extracción específico a una mezcla de HFO- 1234yf y HF, y la realización de una destilación extractiva, concentrándose de este modo el HF en la parte de la fase de agente de extracción, mientras que el HFO-1234yf se concentra en la parte de la fase gaseosa.

Específicamente, se utiliza un agente de extracción con una mayor compatibilidad con el HF que con el HFO-1234yf a fin de llevar a cabo la destilación extractiva en condiciones en las que la volatilidad relativa a del HFO-1234yf con respecto al HF es mayor de 1. De este modo se puede distribuir una mayor proporción de HFO-1234yf hacia la parte de la fase gaseosa y una mayor proporción de HF hacia la parte de la fase de agente de extracción.

La volatilidad relativa a se define mediante la siguiente fórmula:

a = (yA/xA)/(yB/xB)

con la condición de que una solución compuesta por lo menos esencialmente por un componente clave A y un componente clave B (punto de ebullición del componente A < punto de ebullición del componente B), esté en equilibrio vapor-líquido, y donde

xA es la fracción molar del componente de bajo punto de ebullición A en la fase líquida, xb es la fracción molar del componente de punto de ebullición elevado B,

yA es la fracción molar del componente de bajo punto de ebullición A en la fase gaseosa cuando dicha fase se encuentra en equilibrio con la fase líquida, y

yB es la fracción molar del componente de punto de ebullición elevado B.

La volatilidad relativa a del HFO-1234yf con respecto al HF es la volatilidad relativa de la fórmula anterior, siendo HFO-1234yf el componente A y siendo HF el componente B. Aunque la volatilidad relativa a puede depender de la temperatura, las condiciones se determinan de tal modo que la volatilidad relativa del HFO-1234yf con respecto al HF es mayor de 1 en la presente invención en el intervalo de temperatura en el que se lleva a cabo la destilación extractiva.

Además, aunque la volatilidad relativa a puede depender de la composición del líquido, las condiciones se determinan de tal modo que la volatilidad relativa del HFO-1234yf con respecto al HF es mayor de 1 en el intervalo de proporciones de composición de HF, HFO-1234yf y agente de extracción en el que se lleva a cabo la destilación extractiva. Es decir, cuando se lleva a cabo una destilación extractiva utilizando un agente de extracción específico en condiciones en las que la volatilidad relativa es mayor de 1, se puede distribuir una proporción mayor de HF hacia la parte de agente de extracción y se puede distribuir una mayor proporción de HFO-1234yf hacia la parte de la fase gaseosa. El agente de extracción se puede utilizar para llevar a cabo la presente invención en el intervalo de condiciones en el que la destilación extractiva se lleva a cabo a una volatilidad relativa mayor de 1, preferentemente de 3 o mayor, y más preferentemente de 5 o mayor.

El agente de extracción que se utiliza en la presente Invención es por lo menos un miembro que se selecciona dentro del grupo compuesto por:

(I) alcoholes representados por ROH, donde R es un grupo alquilo C1-5;

(¡I) éteres representados por ROR, donde R y R son ¡guales o diferentes, y cada uno es un grupo alquilo C1.4; (¡ü) alcoholes fluorados representados por RfOH, donde Rf es un grupo fluoroalqullo C1.3;

(¡v) cetonas representadas por RCOR, donde R y R son ¡guales o diferentes, y cada uno es un grupo alquilo

C1-4;

(v) ásteres representados por RCOOR, donde R y R son ¡guales o diferentes, y cada uno es un grupo alquilo

C1-4;

(vi) polioles representados por R(OH), donde R es un grupo alquilo C1-4 y n es un número entero comprendido entre 2 y 3; y

(vii) etilenglicoles representados por R1(CH2CH2)nR2, donde R1 y R2 son ¡guales o diferentes, y cada uno es hidrógeno o un grupo alquilo C1-4, y n es un número entero comprendido entre 1 y 3.

Resulta particularmente preferido un agente de extracción que comprende por lo menos un miembro del grupo... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para purificar2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), que comprende

someter una mezcla que comprende HFO-1234yf y HF a destilación extractiva en una columna de destilación A utilizando un agente de extracción, obteniéndose

(i) una fracción I que contiene HFO-1234yf y que presenta una proporción de HF con respecto a HFO-1234yf menor que la de la mezcla, y

(ii) una fracción II que contiene HF y que presenta una proporción de HFO-1234yf con respecto a HF menor que la de la mezcla;

en el que el agente de extracción comprende por lo menos uno de entre:

(i) alcoholes representados por ROH, en la que R es un alquilo C1.5,

(ii) éteres representados por ROR o 1,4-dioxano o 1,3,5-trioxano, cetonas representadas por RCOR y ásteres representados por RCOOR, en cada uno de los cuales R y R son, cada uno individualmente, un alquilo C1.4,

(iii) alcoholes fluorados representados por RfOH, en la que Rf es un fluoroalquilo C1.3,

(iv) polioles representados por R(OH)n, en la que R es un alquilo C1.4 y n es 2 a 3, y

(v) etilenglicoles representados por R1(CH2CH2)nR2, en la que R1 y R2 son, cada uno individualmente, H o un alquilo C1-4, y n es un número entero de 1 a 3.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el agente de extracción comprende por lo menos uno de entre metanol, etanol, propanol, butanol, isopropanol, 2-metoxietanol, éter dimetílico, éter dietílico, éter diisopropílico, trifluoroetanol, pentafluoropropanol, tetrafluoropropanol, acetona, acetato de metilo, acetato de etilo , acetato de propilo, acetato de butilo, 1,4-dioxano, 1,3,5-trioxano, éter diisopropílico y éter bis (2-metoximetílico).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que el agente de extracción presenta un punto de ebullición superior al HF, la fracción I se obtiene de la parte superior de la columna de destilación A y la fracción II se obtiene de la parte inferior de la columna de destilación A, comprendiendo el procedimiento suministrar la fracción II a una columna de destilación B en la que se destila la fracción II, obteniéndose

(i) de la parte superior de la columna de destilación B, una fracción III que contiene HF y presenta una proporción superior de HF que la fracción II, y

(ii) de la parte inferior de la columna de destilación B, una fracción IV que contiene el agente de extracción.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que la fracción IV se utiliza como por lo menos una parte del agente de extracción en la columna de destilación A.

5. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que el agente de extracción presenta un punto de ebullición inferior al HF, la fracción I se obtiene de la parte superior de la columna de destilación A y la fracción II se obtiene de la parte inferior de la columna de destilación A, comprendiendo el procedimiento suministrar la fracción II a una columna de destilación B en la que se destila la fracción II, obteniéndose

(i) de la parte inferior de la columna de destilación B, una fracción III que contiene HF y presenta una proporción superior de HF que la fracción II, y

(ii) de la parte superior de la columna de destilación B, una fracción IV que contiene el agente de extracción.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que la fracción IV se utiliza como por lo menos una parte del agente de extracción en la columna de destilación A.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la mezcla comprende por lo menos uno de entre 2-cloro-3,3,3-trifluoropropeno, 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoropropano, 1,1,1,2,2-pentafluoropropano, 1,1,1,2,3- pentafluoropropano, E,Z-1,3,3,3-pentafluoropropeno, 3,3,3-trifluoropropeno y 3,3,3-trifluoropropino.