Isomerización de 1-cloro-3,3,3-trifIuoropropeno.

Un método para convertir (E)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno en (Z)-1-cloro-3,

3,3-trifluoropropeno, que comprende:

proporcionar una corriente de alimentación que consiste esencialmente en (E)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno o una mezcla de (E)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno y (Z)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno con menos de 5% en peso de (Z)-1- cloro-3,3,3-trifluoropropeno;

poner en contacto la corriente de alimentación con una superficie calentada que se mantiene entre 150°C y 400°C durante un periodo de tiempo suficiente para convertir al menos una porción del (E)-1- cloro-3,3,3-trifluoropropeno en (Z)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno para producir una corriente de producto y

destilar la corriente de producto para separar los isómeros (E) y (Z) entre sí, en la que la superficie calentada incluye la superficie exterior de un material de empaquetamiento y el material de empaquetamiento es acero inoxidable o un material catalítico que comprende: un óxido de metal, óxido de metal halogenado, un haluro de metal de ácido de Lewis o un metal de valencia cero o una mezcla o aleación de los mismos.

Isomerización de 1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno.

Antecedentes de la invención

Los productos químicos a base de clorofluorocarbonos (CFC, por sus siglas en inglés) han encontrado un amplio uso en la Industria en una variedad de diferentes aplicaciones incluyendo como refrigerantes, propelentes de aerosol, agentes formadores de burbujas y disolventes, entre otros usos. Sin embargo, el uso de ciertos CFC reductores del ozono se ha restringido a favor de productos químicos comercialmente más aceptables. Un ejemplo es el 1-cloro- 3,3,3-trlfluoropropeno (de ahora en adelante "1233zd"), que presenta dos isómeros (1233zd(Z) y 1233zd(E)). Debido a las diferentes propiedades físicas entre los dos isómeros, 1233zd(E) puro, 1233zd(Z) puro o ciertas mezclas de los dos isómeros pueden ser adecuados para aplicaciones particulares como refrigerantes, propelentes, agentes formadores de burbujas, disolventes o para otros usos. Hay una necesidad de procedimientos que proporcionen de manera selectiva uno o ambos de los isómeros comercialmente deseables de 1233zd.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un procedimiento para la conversión entre 1233zd(Z) y 1233zd(E). En una realización, el procedimiento incluye proporcionar una corriente de alimentación que consiste esencialmente en 1233zd(E) o una mezcla de 1233zd(E) y 1233zd(Z) con menos de 5% en peso de 1233zd(Z). El procedimiento también incluye la etapa de poner en contacto la corriente de alimentación con una superficie calentada que se mantiene entre 15°C y 4°C. La corriente de alimentación se pone en contacto con la superficie calentada durante un periodo de tiempo suficiente para convertir al menos una porción del 1233zd(E) en 1233zd(Z) para producir una corriente de producto. La corriente de producto se trata después en una operación de separación para separar los isómeros (E) y (Z) entre sí.

En otra realización, la corriente de alimentación consiste esencialmente en 1233zd(Z) o una mezcla de 1233zd(E) y 1233zd(Z) que tiene más de 15% en peso de 1233zd(Z). El procedimiento también incluye la etapa de poner en contacto la corriente de alimentación con una superficie calentada que se mantiene entre 5°C y 35°C. La corriente de alimentación se pone en contacto con la superficie calentada durante un periodo de tiempo suficiente para convertir al menos una porción del 1233zd(Z) en 1233zd(E) para producir una corriente de producto. Se trata después la corriente de producto en una operación de separación para separar los isómeros (E) y (Z) entre sí.

En cada una de las realizaciones ya descritas, la superficie calentada incluye una superficie externa de un material de empaquetamiento. El material de empaquetamiento es acero inoxidable o es un material catalítico que comprende: un óxido de metal, un óxido de metal halogenado, un haluro de metal de ácido de Lewis o un metal de valencia cero o una mezcla o aleación de los mismos.

Descripción detallada

Debido a que se conoce que muchos CFC son compuestos reductores del ozono, el uso de estos compuestos se ha restringido a favor de productos químicos que sean más comercialmente aceptables. En algunos casos, se ha encontrado que son eficaces compuestos de CFC alternativos y más compatibles con el medio ambiente. Como un ejemplo, se ha encontrado que 1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno (de ahora en adelante "1233zd") presenta una amplia variedad de usos, por ejemplo como: agente de transferencia de calor, como agente espumante y como un disolvente, entre otros usos. Las publicaciones de patente de EE.UU. Nos. 28/98755, titulada "Heat Transfer Methods Using Heat Transfer Compositions Containing Trifluoromonochloropropene," y 28/27788, titulada "Foaming Agents, Foamable Compositions, Foams and Articles Containing Fluorine Sustituted Halogens and Methods of Making the Same" y la Patente de EE.UU. N° 6.362.383, titulada "Hydro-Fluorination of Clorinated Hydrocarbons" describen ejemplos de dichos usos. Se puede producir 1233zd por una serie de métodos diferentes. Por ejemplo, la solicitud de patente N° 61/47.613, titulada "Process for Dehydrofluorination of 3-chloro-1,1,13- tetrafluoropropane to 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene"; las patentes de EE.UU. N° 5.71.352, titulada "Vapor Phase Process for Making 1,1,1,3,3-pentafluoropropane and 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene," 6.111.15, titulada "Method for Producing 1,1,1,3,3-pentafluoropropane," y 6.844.475, titulada "Low Temperature Production of 1-chloro-3,3,3- trifluoropropene (HCFC-1233ZD)" describen diversos métodos para preparar 1233zd. La patente europea EP 93971 A1 describe la preparación de una mezcla de cis-y trans-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno.

El 1233zd presenta dos isómeros con diferentes propiedades físicas. Como un ejemplo de las diferentes propiedades entre los dos isómeros, 1233zd(Z) presenta un punto de ebullición de aproximadamente 38°C, mientras 1233zd(E) presenta un punto de ebullición de aproximadamente 19°C. En algunas aplicaciones, es deseable usar 1233zd(E) puro, 1233zd(Z) puro, una mezcla particular de los isómeros (Z) y (E) o una mezcla particular de uno o ambos de los isómeros 1233zd y otro compuesto para controlar las propiedades de la disolución. Por ejemplo, en algunas aplicaciones de disolvente, es deseable tener un punto de ebullición relativamente alto. En algunas de tales aplicaciones, 1233zd(Z) puro puede presentar más propiedades físicas deseables (por ejemplo, un punto de ebullición superior) que 1233zd(E) puro o mezclas de los dos isómeros 1233zd.

En algunas reacciones de isomerización de la técnica anterior, se usan reactivos (definidos en la presente memoria

como cualquier material químicamente reactivo, es decir no el propio 1233zd o los diversos catalizadores descritos en la presente memoria) para facilitar la isomerización del 1233zd. Por ejemplo, en una reacción de isomerización de la técnica anterior se añade bromo a 1233zd(E) para isomerizar 1233zd. En algunas realizaciones preferidas de la presente invención, la reacción de isomerización está exenta de reactivo o no requiere el uso de ningún reactivo. Como se describe además a continuación, en algunas realizaciones la ausencia de reactivos facilita la producción de 1233zd puro y más en particular puede facilitar la producción de 1233zd(Z) puro y 1233zd(E) puro.

Como se describe además a continuación, en la invención presente la corriente de alimentación consiste esencialmente en 1233zd(Z), 1233zd(E) o una mezcla de los mismos. Así, en algunas realizaciones las corrientes de alimentación pueden contener materiales distintos de 1233zd(Z) o 1233zd(E). Por ejemplo, la corriente de alimentación puede contener menos de 5% en peso (al menos 95% en peso de 1233zd), menos de 3% en peso (al menos 97% en peso de 1233zd), menos de 2% en peso (al menos 98% en peso de 1233zd), menos de 1,5% en peso (al menos 98,5% en peso de 1233zd) o menos de 1% en peso (al menos 99% en peso de 1233zd) de otros compuestos tales como: hidrofluorocarbonos, hidroclorocarbonos, hidroclorofluorocarbonos, olefinas halogenadas u otros compuestos. Algunos de estos compuestos pueden ser subproductos o compuestos no reaccionados de la producción del 1233zd. En algunas realizaciones, estos compuestos no afectan de manera significativa a las reacciones de isomerización descritas en la presente memoria. En otras realizaciones, algunos de estos compuestos pueden reaccionar con el 1233zd o con otros compuestos dentro de una reacción de isomerización y en el procedimiento pueden afectar al rendimiento o a la pureza de una corriente de producto de la reacción de isomerización.

Según algunas realizaciones de la invención, se proporciona un método para conversión entre los isómeros (Z) y (E) de 1233zd. El método Incluye una reacción de isomerización que presenta un equilibrio termodinámico en el que está presente una relación de equilibrio de isómero (E) a isómero (Z). Como se indica por los ejemplos descritos a continuación, la relación de equilibrio puede variar dependiendo de ciertas condiciones de reacción, incluyendo la temperatura, el tipo y la configuración del recipiente del reactor y/o la presencia de uno o más catalizadores. Si la relación de isómero Z a E es mayor que la relación de equilibrio, entonces al menos una porción del 1233zd(Z) se convierte en 1233zd(E). En otras realizaciones en que la relación de isómero Z a E es menor que la relación de equilibrio, al menos una porción del 1233zd(E) se convierte en 1233zd(Z).

En algunas realizaciones, la superficie calentada incluye el interior de un recipiente del reactor, además de la superficie calentada Incluyendo una superficie externa de un material de empaquetamiento, como se describió anteriormente, por ejemplo un material de empaquetamiento que... [Seguir leyendo]

1. Un método para convertir (E)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno en (Z)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno, que comprende:

proporcionar una corriente de alimentación que consiste esencialmente en (E)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno o una mezcla de (E)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno y (Z)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno con menos de 5% en peso de (Z)-1- cloro-3,3,3-trifluoropropeno;

poner en contacto la corriente de alimentación con una superficie calentada que se mantiene entre 15°C y 4°C durante un periodo de tiempo suficiente para convertir al menos una porción del (E)-1- cloro-3,3,3-trifluoropropeno en (Z)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno para producir una corriente de producto y

destilar la corriente de producto para separar los isómeros (E) y (Z) entre sí, en la que la superficie calentada incluye la superficie exterior de un material de empaquetamiento y el material de empaquetamiento es acero inoxidable o un material catalítico que comprende: un óxido de metal, óxido de metal halogenado, un haluro de metal de ácido de Lewis o un metal de valencia cero o una mezcla o aleación de los mismos.

2. Un método para convertir (Z)-1 -cloro-3,3,3-trifluoropropeno en (E)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno, que comprende:

proporcionar una corriente de alimentación que consiste esencialmente en (Z)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno o una mezcla de (E)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno y (Z)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno con más de 15% en peso de (Z)-1- cloro-3,3,3-trifluoropropeno;

poner en contacto la corriente de alimentación con una superficie calentada que se mantiene entre 5°C y 35°C durante un periodo de tiempo suficiente para convertir al menos una porción del (Z)-1- cloro-3,3,3-trifluoropropeno en (E)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno para producir una corriente de producto y

destilar la corriente de producto para separar el (E)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno y (Z)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno entre sí, en la que la superficie calentada incluye la superficie exterior de un material de empaquetamiento y el material de empaquetamiento es acero inoxidable o un material catalítico que comprende: un óxido de metal, óxido de metal halogenado, un haluro de metal de ácido de Lewis o un metal de valencia cero o una mezcla o aleación de los mismos.

3. El método según la reivindicación 1, en el que la corriente de producto presenta entre 5% en peso y 17% en peso de (Z)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno.

4. El método según la reivindicación 2, en el que la cantidad de (E)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno en la corriente de producto es al menos 5 puntos en porcentaje mayor que el % en peso de (E)-1-cloro-3,3,3-trifluoropropeno en la corriente de alimentación.

5. El método según una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además la etapa de proporcionar un recipiente de reacción de temperatura controlada que incluye una superficie interior, una primera abertura, una segunda abertura, una vía que conecta de manera fluida la primera y segunda abertura y un material de empaquetamiento dispuesto en la vía, en el que la superficie calentada incluye la superficie interior y el material de empaquetamiento.

6. El método según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la corriente de alimentación se ha vaporizado antes de la etapa de puesta en contacto de la corriente de alimentación con la superficie calentada.

7. El método según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material catalítico es AIF3, Cr23fluorado o Cr23.

8. El método según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el método para conversión está exento de reactivo.