Método para preparar 1,1-difluoroetano.

Un procedimiento para la producción de 1,1-difluoroetano (HFC-152a),

comprendiendo el procedimiento:

(a) proporcionar un recipiente de reacción,

(b) proporcionar en el recipiente de reacción carbono activado impregnado con un catalizador de fluoración de ácido de Lewis fuerte, en el que el catalizador de ácido de Lewis fuerte se selecciona del grupo que consiste en haluros de Sb,

(c) activar el catalizador haciendo pasar a través del carbono activado impregnado con un catalizador de fluoración de ácido de Lewis fuerte gas fluoruro de hidrógeno anhidro y gas cloro,

(d) poner en contacto, en un estado de vapor en el recipiente de reacción que contiene el catalizador activado, fluoruro de hidrógeno y uno o más hidrocarburos halogenados seleccionados del grupo que consiste en cloruro de vinilo, 1,2-dicloroetano y 1,1-dicloroetano durante 1 a 120 segundos a 40 hasta 200 ºC para producir una corriente de producto que comprende producto o productos hidrofluorocarbonados correspondientes al o a los reaccionantes hidrocarbonados clorados, cloruro de hidrógeno, reaccionante o reaccionantes hidrocarbonados clorados que no han reaccionado, y fluoruro de hidrógeno que no ha reaccionado, y

(e) separar el o los productos hidrofluorocarbonados de la corriente de producto.

Método para preparar 1,1-difluoroetano Campo de la invención

Esta invención se refiere a un método mejorado para la preparación de 1,1-difluoroetano (HFC-152a) que es más económico y menos corrosivo que los métodos de preparación existentes. Adicionalmente, la invención proporciona un refrigerante a través de un método en fase vapor a baja temperatura que será más selectivo hacia el producto deseado que los métodos de preparación actuales.

Antecedentes de la invención

Los sistemas mecánicos de refrigeración y dispositivos de transferencia de calor relacionados tales como bombas de calor y acondicionadores de aire, utilizando líquidos refrigerantes son bien conocidos en la técnica para usos industriales, comerciales y domésticos. Los clorofluorocarbonos (CFC) se desarrollaron en la década de 1930 como refrigerantes para sistemas de este tipo. Sin embargo, desde la década de 1980 el efecto de los CFC sobre la capa de ozono de la estratosfera se ha convertido en el foco de gran atención. En 1987 un cierto número de Gobiernos firmó el Protocolo de Montreal para proteger el medio ambiente global estableciendo un calendario para la eliminación gradual de los productos de CFC. Modificaciones subsiguientes de este protocolo aceleraron la eliminación gradual de estos CFCs y también programaron la eliminación gradual de los HCFCs. Por lo tanto, existe un requisito para una alternativa no inflamable y no tóxica para reemplazar estos CFCs y HCFCs. En respuesta a una demanda de este tipo la industria ha desarrollado un cierto número de hidrofluorocarbonos (HFCs) que tienen un potencial de agotamiento del ozono cero.

Hidrofluorocarbonos tales como difluorometano (HFC-32), 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143a)y 1,1-difluoroetano (HFC- 152a) no tienen esencialmente un potencial de agotamiento del ozono (ODP) y un bajo potencial de calentamiento global (GWP) y, por lo tanto, se ha encontrado que son refrigerantes aceptables y, en algunos casos, como agentes de soplado potenciales en la producción de espumas de plástico.

Es bien conocido en la técnica que mezclas licuadas de HF y haluro de antimonio, que se utilizan en reacciones de fluoraclón catalíticas de la técnica, son muy corrosivas para metales y aleaciones.

La Patente de EE.UU. N° 2.745.886 describe un procedimiento en fase vapor para la fluoración de una diversidad de hidrocarburos halogenados que utiliza un catalizador de fluoruro de cromo hidratado activado con oxígeno. De manera similar, la patente de EE UU. N°. 2.744.148 describe un proceso de fluoración de hidrocarburos halogenados en el que se utiliza un catalizador de alúmina activado con HF. La patente de EE.UU. N°. 6.080.899 describe un proceso de hidrofluoración catalítico en fase líquida para producir hidrofluorocarbonos e hidroclorofluorocarbonos a partir de sus precursores más clorados.

Hay varios inconvenientes con estos procedimientos. Todos los procedimientos en fase vapor requieren temperaturas relativamente altas de entre 200 °C y 600 °C para producir cantidades apreciables de producto. En la práctica, estos procedimientos adolecen de una diversidad de problemas, incluyendo un bajo rendimiento del producto y una deficiente selectividad del producto, así como dificultades operativas tales como la descomposición de la alimentación y la mezcla de reacción y el entorno puede ser muy corrosivo.

Existe una necesidad de un proceso para la producción de 1,1-difluoroetano (HFC-152a) que sea más económico y menos corrosivo que los métodos de fabricación existentes y que proporcione la producción del producto deseado con un buen rendimiento y selectividad, incluso a temperaturas relativamente bajas. Las temperaturas de reacción relativamente más bajas que las de las invenciones anteriores permitirían minimizar el problema de la descomposición y la corrosión de la alimentación.

Compendio de la Invención

La invención se refiere a un procedimiento para la producción de 1,1-difluoroetano (HFC-152a), comprendiendo el procedimiento:

(a) proporcionar un recipiente de reacción,

(b) proporcionar en el recipiente de reacción carbono activado impregnado con un catalizador de fluoración de ácido de Lewis fuerte, en el que el catalizador de ácido de Lewis fuerte se selecciona del grupo que consiste en haluros de Sb,

(c) activar el catalizador haciendo pasar a través del carbono activado impregnado con un catalizador de fluoración de ácido de Lewis fuerte gas fluoruro de hidrógeno anhidro y gas cloro,

(d) poner en contacto, en un estado de vapor en el recipiente de reacción que contiene el catalizador activado, fluoruro de hidrógeno y uno o más hidrocarburos halogenados seleccionados del grupo que consiste en cloruro de vinilo, 1,2-dicloroetano y 1,1-dlcloroetano durante 1 a 120 segundos a 40 hasta 200 °C para producir una corriente de producto que comprende producto o productos hidrofluorocarbonados correspondientes al o a los reaccionantes hidrocarbonados clorados, cloruro de hidrógeno, reaccionante o reaccionantes hidrocarbonados clorados que no han reaccionado, y fluoruro de hidrógeno que no ha reaccionado, y

(e) separar el o los productos hidrofluorocarbonados de la corriente de producto.

Descripción Detallada de la Invención y Realizaciones Preferidas

El procedimiento de esta invención comprende proporcionar un catalizador de fluoración en fase vapor mediante la impregnación de carbono activado con un catalizador de fluoración de ácido de Lewis fuerte, seleccionado de los haluros de Sb. El catalizador de fluoración soportado preparado se carga entonces en cualquier recipiente de reacción adecuado tal como un reactor de tubos o tubular de metal para producir un lecho de catalizador. El recipiente de reacción se construye preferiblemente de materiales que son resistentes a los efectos corrosivos del fluoruro de hidrógeno tales como níquel y aleaciones que contienen níquel tales como Hastelloy®, Inconel® y Monel®. Alternativamente, sería adecuado también un recipiente de reacción revestido con fluoropolímeros. El lecho de carbono activado cargado con catalizador se activa entonces. Los procesos de activación consisten en hacer pasar gas Cb y gas fluoruro de hidrógeno anhidro (AHF) por encima del lecho a temperaturas moderadas de 20 °C a 400 °C, más preferiblemente de entre 40 °C y 300 °C, y lo más preferiblemente de entre 50 °C y 200 °C. Para este fin se puede emplear cualquier cantidad adecuada de gas cloro y fluoruro de hidrógeno anhidro suficiente para activar eficazmente el catalizador de fluoración. En general, para la activación del catalizador se emplea un mínimo de 1 mol de gas cloro por mol de catalizador de fluoración. Generalmente, la cantidad de gas de cloro empleada para este fin es de 1 mol a 10 moles, preferiblemente de 2 a 8 moles, y especialmente de 3 moles a 5 moles de gas de cloro por mol de catalizador En general, para la activación del catalizador se emplea un mínimo de aproximadamente 3 moles de gas fluoruro de hidrógeno anhidro por mol de catalizador de fluoración. Generalmente, la cantidad de gas fluoruro de hidrógeno anhidro empleado para este fin es de 3 moles a 10 moles, preferiblemente de 3 moles a 8 moles, y especialmente de 3 moles a 5 moles de gas fluoruro de hidrógeno anhidro por mol de catalizador.

El catalizador de fluoración de ácido de Lewis fuerte se selecciona preferiblemente entre haluros de Sb(V) soportados sobre haluros el carbono activado. La cantidad de catalizador empleado será cualquier cantidad catalíticamente eficaz adecuada suficiente para convertir el hidrocarburo halogenado reactivo en el producto hidrofluorocarbonado en la reacción en fase gaseosa de esta invención.

El reaccionante hidrocarburo halogenado empleado en el procedimiento de esta invención es un hidrocarburo halogenado o una mezcla de dos o más hidrocarburos halogenados seleccionados de un grupo de cloruro de vinilo, 1,2-dicloroetano y 1,1-dicloroetano. Preferiblemente, el reaccionante hidrocarburo halogenado es cloruro de vinilo. El hidrocarburo halogenado o una mezcla de dos o más hidrocarburos halogenados se pone en contacto con HF en presencia del catalizador de fluoración de ácido de Lewis soportado con carbono activado en el recipiente de reacción para producir una corriente de producto de hidrofluorocarbonos, cloruro de hidrógeno ("HCI") correspondiente, material de partida que no ha reaccionado y fluoruro de hidrógeno ("HF") que no ha reaccionado. El o los productos hidrofluorocarbonados deseados se separan de la corriente de producto, generalmente en forma pura. La relación de reaccionante fluoruro de hidrógeno a reaccionante hidrocarburo halogenado empleado en el procedimiento de esta invención será generalmente de 2: o mayor. Generalmente,... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la producción de 1,1-difluoroetano (HFC-152a), comprendiendo el procedimiento:

(a) proporcionar un recipiente de reacción,

(b) proporcionar en el recipiente de reacción carbono activado impregnado con un catalizador de fluoración de ácido de Lewis fuerte, en el que el catalizador de ácido de Lewis fuerte se selecciona del grupo que consiste en haluros de Sb,

(c) activar el catalizador haciendo pasar a través del carbono activado impregnado con un catalizador de fluoración de ácido de Lewis fuerte gas fluoruro de hidrógeno anhidro y gas cloro,

(d) poner en contacto, en un estado de vapor en el recipiente de reacción que contiene el catalizador activado, fluoruro de hidrógeno y uno o más hidrocarburos halogenados seleccionados del grupo que consiste en cloruro de vinilo, 1,2-dicloroetano y 1,1-dicloroetano durante 1 a 120 segundos a 40 hasta 200 °C para producir una corriente de producto que comprende producto o productos hidrofluorocarbonados correspondientes al o a los reaccionantes hidrocarbonados clorados, cloruro de hidrógeno, reaccionante o reaccionantes hidrocarbonados clorados que no han reaccionado, y fluoruro de hidrógeno que no ha reaccionado, y

(e) separar el o los productos hidrofluorocarbonados de la corriente de producto.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los reaccionantes fluoruro de hidrógeno e hidrocarburos clorados en la etapa (d) se precalientan a una fase gaseosa antes de su introducción en el recipiente de reacción.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad de fluoruro de hidrógeno anhidro empleada para activar el catalizador en la etapa (c) está en el intervalo de 3 a 10 moles de fluoruro de hidrógeno por mol de catalizador de fluoración y la cantidad de gas cloro empleada para activar el catalizador en la etapa (c) está en el intervalo de 1 a 10 moles de gas cloro por mol de catalizador de fluoración.

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la cantidad de gas fluoruro de hidrógeno es de 3 a 5 moles por mol de catalizador de fluoración y la cantidad de gas cloro es de 3 a 5 moles por mol de catalizador de fluoración.

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la reacción se realiza de forma continua y al menos 0,005 moles de gas cloro por mol de reaccionante o reaccionantes hidrocarbonados clorados se co-allmenta al recipiente de reacción en la etapa (d) para mantener la actividad del catalizador.

6. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la cantidad de gas cloro co-alimentada al recipiente de reacción es de 0,01 a 0,025 moles de gas por mol de reaccionante o reaccionantes hidrocarbonados clorados.

7. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la relación cantidad de fluoruro de hidrógeno a la cantidad de reaccionante o reaccionantes hidrocarbonados halogenados en la etapa (d) es al menos 2:1.

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la relación de fluoruro de hidrógeno a la cantidad de reaccionante o reaccionantes hidrocarbonados halogenados en la etapa (d) es de 2:1 a 20:1.

9. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la reacción en la etapa (d) se realiza a una temperatura dentro del Intervalo de 60 °C a 200 °C.

10. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la reacción en la etapa (d) se realiza a una presión de 69 a 1482 kPa (10 psia a 215 psia).

11. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el reaccionante hidrocarbonado clorado en la etapa (d) comprende cloruro de vinilo.

12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la reacción en la etapa (d) se realiza como una reacción continua, y productos intermedios sub-fluorados en la corriente de producto, de los que se ha separado el producto hidrofluorocarbonado, se reciclan de nuevo al recipiente de reacción.

13. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el producto hidrofluorocarbonado separado de la corriente de producto es un producto hidrofluorado puro.

14. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad de fluoruro de hidrógeno empleada para activar el catalizador en la etapa (c) está en el intervalo de 3 a 10 moles de fluoruro de hidrógeno por mol de catalizador de fluoración y la cantidad de gas cloro empleada para activar el catalizador en la etapa (c) está en el intervalo de 1 a 10 moles de gas cloro por mol de catalizador de fluoración, los reaccionantes fluoruro de hidrógeno 5 e hidrocarburos halogenados en la etapa (d) se precallentan a una fase gaseosa antes de su Introducción en el recipiente de reacción, la relación de fluoruro de hidrógeno a la cantidad de reaccionante o reaccionantes hldrocarbonados halogenados en la etapa (d) es de 2:1 a 20:1, la reacción en el recipiente de reacción se realiza a una temperatura dentro del Intervalo de 60 °C a 200 °C y a una presión Igual a la presión atmosférica, y el o los reaccionantes hidrocarbonados halogenados se seleccionan del grupo que consiste en cloruro de vinilo y 1,1- 10 dicloroetano.