MX2010012034A - Metodo para la produccion de compuestos organicos fluorinados. - Google Patents
Metodo para la produccion de compuestos organicos fluorinados.Info
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Abstract
Se divulga un proceso para la producción de tetrafluoropropeno que comprende: (a) fluorinar catalíticamente por lo menos un tetrafluoropropeno en un primer reactor para producir HCFO-1233xf; (b) hacer reaccionar dicho HCFO-1233xf con fluoruro de hidrógeno en un segundo reactor para producir HCFC-244bb; (c) reciclar por lo menos una porción de dicho HCFC-244bb de regreso a dicho primer reactor como HCFC-244bb reciclado; y (d) deshidroclorinar catalíticamente dicho HCFC-244bb reciclado en dicho primer reactor para producir HFO-1234yf.
Description
' MÉTODO PARA LA PRODUCCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS FLUORINADOS
SOLICITUDES RELACIONADAS
La presente solicitud se relaciona y reclama el beneficio de prioridad de la Solicitud Provisional Norteamericana No. 61/053,647, que fue presentada el dia 15 de mayo de 2008, y que se incorpora aquí por referencia
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN
Esta invención se refiere a métodos novedosos para preparar . compuestos orgánicos fluorinados, y más particularmente a métodos para la producción de olefinas fluorinadas .
DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA
Se han divulgado hidrofluorocarburos (HFC's) en particular hidrofluoroalquenos tales como tetrafluoropropenos (incluyendo 2 , 3, 3, 3-tetrafluoro-l-propeno (HFO-1234yf) y 1, 3, 3, 3-tetrafluoro-l-propeno (HFO-1234ze) que son refrigerantes efectivos, agentes efectivos para extinguir incendios, medios efectivos de transferencia de calor, propelentes, agentes de formación de espuma, agentes de expansión, dieléctricos gaseosos, portadores esterilizantes, medios de polimerización, fluidos removedores de partículas, fluidos portadores, agentes abrasivos, agentes de secado por desplazamiento y fluidos de trabajo de ciclo de potencia. A diferencia de los clorofluorocarburos (CFCs) e hidroclorofluorocarburos (HCFCs) , ambos con un potencial de
dañar la capa de ozono de la tierra, los HFCs no contienen cloro y por consiguiente no plantean amenaza para la capa de ozono .
Se conocen varios métodos para la preparación de hidrofluoroalquenos . Por ejemplo, la Patente Norteamericana No. 4,900 874 (Ihara et al.) describe un método para preparar olefinas que contienen flúor mediante la puesta en contacto de gas hidrógeno con alcoholes fluorinados. Aun cuando esto parece ser un proceso con un rendimiento relativamente elevado, para la producción a escala comercial el manejo de gas hidrógeno a temperaturas elevadas plantea cuestiones difíciles relacionadas con la seguridad. Asimismo, el costo de la producción de gas hidrógeno, como por ejemplo la construcción de una planta de hidrógeno en el sitio, puede resultar excesivamente elevado en muchas situaciones.
La Patente Norteamericana No. 2,931,840 (Marquis) describe un método para preparar olefinas que contienen flúor mediante la pirólisis de cloruro de metilo y tetrafluoroetileno o clorodifluorometano . Este proceso es un proceso con un rendimiento relativamente bajo y un gran porcentaje del material orgánico inicial es convertido a través de este proceso en subproductos indeseados y/o no importantes.
Se ha descrito la preparación de HFO-1234yf a partir de trifluoroacetilacetona y tetrafluoruro de azufre. Véase Banks et al, Journal of Fluorine Chemistry, Vol. 82, Número 2,
páginas 171-174 (1997) . La Patente Norteamericana No. 5,162,594 (Krespan) divulga también un proceso en donde tetrafluoroetileno reacciona con otro etileno fluorinado en fase liquida para producir un producto de polifluoroolefina . Métodos de pasos múltiples para la producción de HFO-1234yf y HFO-1234ze se describen en el documento US 2007/0197842 (Mukhopadhyay et al.). Más particularmente, esta publicación describe un método para la producción de HFO-1234yf que incluye la conversión de tetracloropropenos en un trifluoropropeno intermedio como, por ejemplo, 2-cloro-3, 3, 3-trifluoro-l-propeno (HCFO-1233xf) , que puede subsecuentemente ser convertido en 2-cloro-l, 1, 1, 2-tetrafluoropropano (HCFC-244bb) , que puede subsecuentemente ser convertido en HFO-1234yf. Dicho método incluye una serie de reactores.
Sigue existiendo la necesidad de un método para la producción de HFO-1234yf que sea a la vez eficiente y económicamente práctico. Esta invención satisface estas necesidades, entre otras .
. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN
Los solicitantes han encontrado un método para la producción de HFO-1234yf a partir de tetracloropropeno (TCP) que incluye la utilización de un reactor simple o de un sistema de reactores para efectuar dos pasos de reacción diferentes contemporáneamente, específicamente la fluorinación de tetracloropropeno para producir un producto intermedio HCFO-
1233xf y la deshidroclorinación de HCFC-244bb para producir HFO-1234yf. En comparación con procesos convencionales en tres etapas para la fabricación de HFO-1234yf a partir de TCP a través de tres reactores separados, la presente invención reduce las operaciones unitarias y el equipo de procesamiento. Esto resulta en un proceso más económico en cuanto a capital inicial y costo de operación en comparación con la elaboración secuencial en tres etapas.
Un aspecto de la invención ofrece un proceso para la producción de tetrafluoropropeno que comprende: (a) fluorinar catalíticamente por lo menos un tetrafluoropropeno en un primer reactor para producir HCFO-1233xf ; (b) hacer reaccionar dicho HCFO-1233xf con fluoruro de hidrógeno en un segundo reactor para producir HCFC-244bb; (c) reciclar por lo menos una porción de dicho HCFC-244bb de regreso a dicho primer reactor como HCFC-244bb reciclado; y (d) deshidroclorinar catalíticamente dicho HCFC-244bb reciclado en dicho primer reactor para producir HFO-1234yf.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso para la producción de tetrafluoropropeno que comprende: (a) introducir una o varias corrientes de alimentación en un primer reactor que contiene un catalizador de fluorinación y un catalizador de deshidroclorinación, en donde dichas corrientes de alimentación comprenden colectivamente tetracloropropeno, fluoruro de hidrógeno y
HCFC-244bb; (b) poner en contacto dicha corriente de alimentación o dichas varias corrientes de alimentación con dicho catalizador de fluorinación y dicho catalizador de deshidroclorinación para producir una primera corriente de producto intermedio que comprende HCFO-1233xf y HFO-1234yf; (c) convertir por lo menos una porción de dicho HCFO-1233xf en HCFC-244bb en un segundo reactor para producir una segunda corriente de producto intermedio; (d) separar dicha corriente de producto intermedio en una corriente de producto rica en HFO-1234yf y una corriente de producto de reciclaje rica en HCFC-244bb; y (e) introducir dicha corriente de producto de reciclaje en dicho primer reactor como dicha corriente de alimentación o dichas varias corrientes de alimentación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 es un diagrama de flujo de bloques que muestra la producción de HFO-1234yf a partir de TCP de conformidad con una modalidad preferida de la presente invención; y
la Figura 2 es un diagrama de flujo de proceso que muestra una modalidad preferida de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE MODALIDADES PREFERIDAS DE LA
INVENCIÓN
Los solicitantes han descubierto un método integrado para la producción de compuestos orgánicos fluorinados, incluyendo hidrofluoropropenos tales como HFO-1234yf, que comprende preferentemente la conversión de por lo menos un compuesto de
fórmula C (X) 2=CC1C (X) 3 , y con mayor preferencia por lo menos un compuesto de Fórmula (I) :
CHX=CC1C(X)3 (I)
en por lo menos un compuesto de Fórmula (II) :
CF3CF=CHZ (II)
en donde cada X es independientemente H o Cl, y Z es independientemente H o Cl . Preferentemente, el compuesto de Fórmula (II) es CF3CF=CH2.
En ün aspecto preferido de la presente invención, el método comprende; (a) hacer reaccionar, preferentemente fluorinar, y con preferencia aun mayor fluorinar en presencia de HF, un compuesto de Fórmula (I), preferentemente un tetracloropropeno, y con preferencia aun mayor un tetracloropropeno seleccionado dentro del grupo que consiste de CH2=CC1CC13, CC12=CC1CH2C1 , CHC1=CC1CC12H, y combinaciones de ellos, en una reacción en fase gaseosa y/o liquida en presencia de por lo menos un primer catalizador para producir por lo menos un compuesto de fórmula C (X) 2=CC1CF3, y preferentemente de Fórmula (IA) :
CHX=CC1CF3 (IA)
en donde X es H o Cl, como por ejemplo un monocloro-trifluoro-propenó, preferentemente HCFO-1233xf ; (b) hacer reaccionar por lo menos un compuesto producido a partir del paso (a), preferentemente un compuesto de Fórmula (IA), en una fase gaseosa y/o liquida y preferentemente en presencia
de por lo menos un catalizador, preferentemente un segundo catalizador diferente del primer catalizador, para producir por lo menos un compuesto de fórmula C (X) 3CC1YC (X) 3, en donde X y Y son independientemente H, F, ó Cl, y preferentemente de Fórmula (IB) :
CH2XCC1FCF3 (IB)
en donde X es H o Cl, como por ejemplo HCFC-244bb; y (c) hacer reaccionar dicho compuesto de Fórmula (IB) en una fase gaseosa y/o liquida, para producir por lo menos un compuesto de Fórmula (II), preferentemente HFO-1234yf, en donde los pasos (a) y (c) se efectúan en un solo reactor o bien en una zona de reactores. En ciertas modalidades, los pasos (a) y (c) pueden ser efectuados en una zona de hidrofluorinación y una zona de deshidroclorinación, respectivamente, de un solo reactor. Las zonas de reacción están preferentemente separadas por una barrera física. Por ejemplo, un solo reactor puede comprender una carcasa y tubos, por lo que el paso (a) se efectúa en el lado de carcasa del reactor, y el paso (c) se efectúa en el lado de tubos del reactor, o viceversa. Cada uno de los pasos de reacción preferidos se describe con detalles abajo, en donde los encabezados se utilizan para comodidad pero no necesariamente a título limitativo .
A. Fluorinación del compuesto de fórmula (I):
Un paso de reacción preferido de conformidad con la presente
invención puede ser descrito por las reacciones en las cuales el compuesto de Fórmula (I) es fluorinado para producir un compuesto de Fórmula (IA). En ciertas modalidades preferidas, el paso de conversión incluye la reacción de dicho (s) compuesto (s) mediante la fluorinación de dicho (s) compuesto (s) con un agente de fluorinación, preferentemente seleccionado entre HF, F2, y FC1, y con mayor preferencia HF, en una fase gaseosa, para producir hidroclorofluoroolefina que es por lo menos trifluorinada, como por ejemplo HCFO-1233xf. Preferentemente, es una reacción en fase gaseosa por lo menos parcialmente catalizada.
La fluorinación preferida del compuesto de Fórmula (I) se lleva a cabo preferentemente en condiciones efectivas para proporcionar una conversión de Fórmula (I) de por lo menos aproximadamente 50%, con mayor preferencia por lo menos aproximadamente 75%, y con preferencia aun mayor por lo menos aproximadamente 90%. En ciertas modalidades preferidas, la conversión es de por lo menos aproximadamente 95%, y con mayor preferencia por lo menos aproximadamente 97%. Además, en · ciertas modalidades preferidas, la conversión del compuesto de Fórmula (I) comprende la reacción de dicho compuesto en condiciones efectivas para producir por lo menos un compuesto de Fórmula (IA), como por ejemplo monoclorotrifluoropropeno (preferentemente HCFO-1233xf) en una ¦ selectividad de por lo menos aproximadamente 50%, con
mayor preferencia por lo menos aproximadamente 70%, con preferencia aun mayor por lo menos aproximadamente 80%, e incluso especialmente preferentemente por lo menos aproximadamente 90%, lográndose en ciertas modalidades selectividades de aproximadamente 95% o más.
En general, es posible que el paso de reacción de fluorinación pueda efectuarse en la fase liquida o en la fase gaseosa, o bien en una combinación de fase gaseosa y fase liquida, y se contempla que la reacción pueda efectuarse en lotes, de manera continua, o bien en una combinación de los anteriores.
En una fluorinación de fase gaseosa preferida de compuesto de Fórmula (I), la reacción es por lo menos parcialmente una reacción catalizada, y se efectúa preferentemente en una base continua mediante la introducción de una corriente que contiene el compuesto de Fórmula (I), en uno o varios recipientes de reacción, como por ejemplo un reactor tubular. Sistemas de reactores particularmente preferidos incluyen sistemas de reactor individuales que utilizan una serie de reactores, reactores de tapas múltiples, o bien una combinación de diseño de reactores. Para modalidades que utilizan un reactor único, el reactor es preferentemente segregado en lechos alternados de zonas de fluorinación y zonas de deshidroclorinación o bien contiene una mezcla homogénea de catalizadores de fluorinación y
deshidroclorinacion.
En ciertas modalidades preferidas, la corriente que contiene el compuesto de Fórmula (I) es calentada a una temperatura de aproximadamente 80 °C hasta aproximadamente 400 °C, con mayor preferencia de aproximadamente 150°C hasta aproximadamente 400°C, y en ciertas modalidades preferentemente de aproximadamente 300 °C, y es introducida en un recipiente de reacción, el cual es mantenido a la temperatura deseada, preferentemente de aproximadamente 80 °C a aproximadamente 700°C, con mayor preferencia de aproximadamente 90°C hasta aproximadamente 600 °C, con preferencia aun mayor en ciertas modalidades dentro de un rango de aproximadamente 400°C hasta aproximadamente 600 °C, con mayor preferencia de aproximadamente 450°C hasta aproximadamente 600°C, en donde entra en contacto preferentemente con catalizador y agente de fluorinación, como por ejemplo HF. De conformidad con lo descrito con mayores detalles abajo, la fluorinación exotérmica del Compuesto de Fórmula (I) y la deshidroclorinacion endotérmica de Fórmula (IB) se efectúan preferentemente en el mismo reactor. Preferentemente, las propiedades exotérmicas de las fluorinación son equilibradas con las propiedades endotérmicas de la deshidroclorinacion. Preferentemente, el recipiente consiste de materiales resistentes a la corrosión tales como Hastelloy, Inconel, Monel y/o revestimientos de fluoropolimeros .
Preferentemente, el recipiente contiene catalizador, por ejemplo, lecho fijo de catalizador o lecho de catalizador fluido, empacado con un catalizador de fluorinación adecuado, con medios adecuados para asegurar que la mezcla de la reacción se mantenga dentro del rango deseado de temperaturas de reacción.
Por consiguiente, se contempla que el paso de reacción de fluorinación pueda efectuarse utilizando una amplia gama de parámetros de proceso y condiciones de proceso tomando en cuenta las enseñanzas globales contenidas aquí. Sin embargo, en ciertas modalidades, es preferible que dicho paso de reacción comprenda una reacción de fase gaseosa, preferentemente en presencia de catalizador, y con preferencia un mayor, un catalizador basado en cromo (como por ejemplo catalizador de Cr203) , un catalizador basado en hierro (como por ejemplo FeCl3 en carbono (designado aquí como FeCl3/C para comodidad)), y combinaciones de estos. En modalidades preferidas, el catalizador es una combinación de los dos catalizadores mencionados arriba, en donde el recipiente de reacción contiene el catalizador basado en cromo en una primera zona y el catalizador basado en hierro en una segunda zona. La temperatura de la reacción en la reacción de catalizador basado en cromo se mantiene preferentemente en una temperatura de aproximadamente 200 °C hasta aproximadamente 600 °C, y con preferencia aun mayor de
aproximadamente 250°C hasta aproximadamente 500°C. La temperatura de la reacción la zona de reacción de catalizador basado en hierro es preferentemente mantenida dentro de un rango de aproximadamente 80 °C a aproximadamente 300 °C y con preferencia aun mayor de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 250 °C.
En general, se contempla también que una amplia gama de presiones de reacción pueda utilizarse para la reacción de fluorinación, otra vez según factores relevantes tales como el catalizador específico utilizado y el producto de reacción más deseado. La presión de reacción puede ser, por ejemplo, presión súper atmosférica, presión atmosférica, o vacío y en ciertas modalidades preferidas, es una presión absoluta de aproximadamente 6.89 kPa (1 psia) a aproximadamente 1,378 kPa (200 psia) , y en ciertas modalidades es una presión absoluta de aproximadamente 6.89 kPa (1 psia) a aproximadamente 826.8 kPa (120 psia) .
En ciertas modalidades, un gas diluyente inerte como por ejemplo nitrógeno, puede ser utilizado en combinación con la(s) otra(s) alimentación (es) de reactor.
Se contempla que la cantidad de catalizador utilizada variará según los parámetros particulares presentes en cada modalidad .
B. Fluorinación del Compuesto de Fórmula 1(A):
El compuesto de Fórmula (IA), preferentemente producido de
conformidad con lo descrito arriba, es preferentemente sometido a reacción (es) de fluorinación adicional (es) que incluyen un agente de fluorinación, preferentemente seleccionado entre HF, F2 y FC1, y con mayor preferencia HF, para producir un compuesto de Fórmula (IB), preferentemente HCFC-244bb. Preferentemente es una reacción de fase liquida por lo menos parcialmente catalizada. Preferentemente, esta reacción se efectúa en un reactor separado del reactor utilizado para llevar a cabo una fluorinación de Fórmula (I) y la deshidroclorinación de Fórmula (IB).
La fluorinación del compuesto de Fórmula (IA) se efectúa preferentemente en condiciones efectivas para proporcionar una conversión de Fórmula (IA) de por lo menos aproximadamente 40%, con mayor preferencia por lo menos aproximadamente 50%, y con preferencia aun mayor de por lo menos aproximadamente 60%. Además, en ciertas modalidades preferidas, la conversión del compuesto de Fórmula (IA) comprende la reacción de un compuesto de este tipo en condiciones efectivas para producir por lo menos un monoclorotetrafluoropropano, preferentemente HCFC-244bb, a una selectividad de por lo menos aproximadamente 70%, con mayor preferencia por lo menos aproximadamente 80%, y con preferencia aun mayor por lo menos aproximadamente 85%, con selectividades de aproximadamente 90% o más, lográndose en algunas modalidades.
En general, es posible que este paso de reacción de fluorinación pueda efectuarse en la fase liquida o en la fase gaseosa, o en una combinación de fase gaseosa y fase liquida, y se contempla que la reacción puede efectuarse en lotes, de manera continua, o bien en una combinación de los anteriores. Para modalidades en las cuales la reacción comprende una reacción en fase liquida, la reacción puede ser catalítica o no catalítica. Preferentemente, se utiliza un proceso catalítico. Un catalizador de ácido de Lewis, como por ejemplo catalizadores de haluro de metal, incluyendo haluros de antimonio, haluro de estaño, haluro de talio, haluros de hierro, y combinaciones de dos o más de los anteriores se prefieren en ciertas modalidades. Cloruros de metal y fluoruros de metal se prefieren particularmente. Ejemplos de catalizadores particularmente preferidos de este tipo incluyen SbCl5, SbCl3/ SbF5, SnCl4, TiCl4, FeCl3 y combinaciones de dos o más de ellos.
En una fluorinación de fase gaseosa de compuesta de Fórmula (IA), la reacción es por lo menos parcialmente una reacción catalizada, y se efectúa preferentemente en base continua mediante la introducción de una corriente que contiene el compuesto de Fórmula (IA) en uno o varios recipientes de reacción, como por ejemplo un reactor tubular. En ciertas modalidades, la corriente que contiene el compuesto de Fórmula (IA) es precalentada a una temperatura de
aproximadamente 50 °C hasta aproximadamente 400 °C, y en ciertas modalidades, preferentemente a una temperatura de aproximadamente 80 °C. En otras modalidades, es preferible que la corriente que contiene el compuesto de Fórmula (IA) sea precalentada a una temperatura de aproximadamente 150 °C hasta aproximadamente 400°C, preferentemente a una temperatura de aproximadamente 300°C. Esta corriente, preferentemente después de un precalentamiento, es preferentemente introducida en un recipiente de reacción (preferentemente un reactor tubular) , mantenido a la temperatura deseada, preferentemente a una temperatura dentro de un rango de aproximadamente 50 °C hasta aproximadamente 250 °C, con mayor preferencia dentro de un rango de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 150 °C, en donde entra en contacto preferentemente con catalizador y agente de fluorinación, como por ejemplo HF.
Preferentemente, el recipiente consiste de materiales resistentes a la corrosión, tales como Hastelloy, Inconel, Monel y/o recubrimientos de fluoropolimeros .
Preferentemente, el recipiente contiene catalizador, por ejemplo lecho fijo de catalizador o lecho fluido de catalizador, empacado con un catalizador de fluorinación apropiado, con medios adecuados para asegurar que la mezcla de la reacción se mantenga dentro de aproximadamente el rango de temperatura de reacción deseado.
Por consiguiente, se contempla que el paso de reacción de fluorinación puede efectuarse utilizando una amplia gama de parámetros de proceso y condiciones de proceso tomando en cuenta las enseñanzas globales contenidas aquí. Sin embargo, es preferible en ciertas modalidades que este paso de reacción comprenda una reacción en fase liquida, preferentemente en presencia de catalizador, y con preferencia aun mayor un catalizador basado en Sb, como por ejemplo un catalizador que es aproximadamente 50% en peso SbCl5/C. Otros catalizadores que pueden ser utilizados incluyen: de aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 6% en peso de FeCl3/C; SbF5/C; aproximadamente 20% en peso de SnClíj/C; aproximadamente 23% en peso de TiCl4/C; y carbón activado. Preferentemente, el catalizador comprende SbCl5/C pretratado con Cl2 y HF.
¦ En general se contempla también que una amplia gama de presiones de reacción puedan emplearse para la reacción de fluorinación, otra vez según factores relevantes tales como el catalizador especifico utilizado y el producto de reacción más deseado. La presión de reacción puede ser, por ejemplo, súper atmosférica, atmosférica o en vacio, y en ciertas modalidades preferidas, una presión absoluta de aproximadamente 6.89 kPa (1 psia) a aproximadamente 1,378 kPa (200 psia) , con mayor preferencia en ciertas modalidades una presión absoluta de aproximadamente 6.89 kPa (1 psia) a
aproximadamente 826.8 kPa (120 psia) .
Se contempla que la cantidad de catalizador utilizado varia según los parámetros particulares presentes en cada modalidad.
C. Deshidrohalogenacion de Fórmula (IB) :
Un paso de reacción preferido de conformidad con la presente invención puede ser descrito por las reacciones en las cuales el compuesto de Fórmula (IB) es deshidrohalogenado para producir un compuesto de Fórmula (II) . Preferentemente, la reacción se efectúa contemporáneamente con la fluorinación del compuesto de Fórmula (I) y en el mismo reactor un sistema de reactores que se utiliza para fluorinar el compuesto de Fórmula (I) . Preferentemente, la deshidrohalogenacion de Fórmula (IB) incluye una reacción catalítica en fase gaseosa. Los catalizadores de deshidroclorinación preferidos incluyen catalizador basado en carbono y/o catalizador basado en metal, preferentemente carbón activado, un catalizador basado en níquel (como, por ejemplo, malla de Ni) y combinaciones de ellos. Otros catalizadores y soportes de catalizadores pueden utilizarse incluyendo paladio en carbono, catalizador basado en paladio (incluyendo paladio en óxidos de aluminio) , y se contempla que muchos otros catalizadores pueden utilizarse según los requisitos de modalidades particulares tomando en cuenta las enseñanzas contenidas aquí. Evidentemente, dos o más de estos catalizadores u otros catalizadores no
mencionados aquí pueden utilizarse en combinación.
Preferentemente, en tales modalidades de deshidrofluorinación descritas en esta sección, la conversión del compuesto de Fórmula (IB) es de por lo menos aproximadamente 60%, con mayor preferencia por lo menos aproximadamente 75%, con preferencia aun mayor por lo menos aproximadamente 90%. Preferentemente en tales modalidades, la selectividad para el compuesto de Fórmula (II), preferentemente HFO-1234yf, es de por' lo menos aproximadamente 50%, con mayor preferencia por lo menos aproximadamente 70%, y especialmente por lo menos aproximadamente 80%.
EJEMPLO
El siguiente ejemplo es una modalidad preferida ofrecida para ilustrar adicionalmente ciertos aspectos de la invención.
Con referencia a las Figuras 1 y 2 se muestra un proceso integrado para la producción de HFO-1234yf a partir de tetracloropropeno (TCP) en tres etapas de reacción en donde la primera reacción (exotérmica) y la tercera reacción (endotérmica) se efectúan en un solo reactor o zona de reacción. El proceso se presenta de manera resumida a continuación :
Paso 1: La hidrofluorinación de TCP en HCFO-1233xf y la deshidroclorinación del producto intermedio HCFC-244bb (formado en un reactor separado según lo descrito abajo) ocurren en un sistema de reactores individuales que utiliza
una serie de reactores o un reactor de etapas múltiples, o una combinación de diseño de reactor, según lo ilustrado en los diagramas de flujo de proceso adjuntos. El reactor ya sea está segregado en lechos alternados de zonas de luorinación, zonas de deshidroclorinación, o bien una mezcla homogénea de catalizador de fluorinación y catalizador de deshidroclorinación. La exotermia de la reacción de hidrofluorinación es utilizada para equilibrar la endotermia de la reacción de deshidroclorinación.
Paso 2: El efluente de reactor que contiene HCFO-1233xf, HFO-1234yf, HCFC-244bb, HC1 y cualquier TCP sin reacciona y productos intermedios son enfriados y condensados en un liquido y alimentados como corriente de producto intermedio en un reactor de fase liquida que contiene catalizador de pentacloruro de antimonio para la hidrofluorinación de HCFO-1233xf en HCFC-244bb.
Paso 3: La mezcla combinada de HCFO-1233xf, HCFC-244bb, HFO-1234yf y HC1 sale del sistema de reactor liquido como segunda corriente de producto intermedio y se procesa a través de un agotador de catalizador de tal manera que la mayor parte del HF .sin reaccionar y catalizador sean sometidos a reflujo de regreso al segundo reactor. En caso deseado, una conversión adicional de HCFO-1233xf puede lograrse en una sección postcatálisis que consiste de catalizadores de SbCls/C instalado a la salida del agotador de catalizador.
Paso 4: El efluente proveniente del agotador de catalizador es alimentado a una columna de reciclaje, como por ejemplo columna de destilación, para separar HCFO-1233xf, HCFC-244bb y HF de HFO-1234yf. Los HCFO-1233xf, HCFC-244bb y HF salen del fondo de la columna de destilación y son reciclados de nuevo al primer reactor.
Paso 5: El destilado proveniente de la columna de destilación es alimentado a equipo adicional como por ejemplo columna de recuperación de HC1 para separar el producto deseado HFO-1234yf de HC1. Alternativamente, el HC1 puede ser removido por lavado y el producto deseado HFO-1234yf puede ser recuperad mediante secado en tamices o bien a través de otro agente de secado adecuado.
Habiendo descrito algunas modalidades particulares de la presente invención, será aparente a las personas con conocimientos en la materia que, tomando en cuenta las enseñanzas contenidas aqui, varias alteraciones, modificaciones y mejoras no especificamente descritas están disponibles dentro del alcance de la presente invención. Tales alteraciones, modificaciones y mejoras, que son evidentes al leer esta divulgación, se contemplan para formar parte de esta descripción aun cuando no se presenten expresamente aqui, y se contemplan para encontrarse dentro del espíritu y alcance de la invención. Por consiguiente, la descripción anterior se ofrece solamente para ilustrar la
presente invención y no pretende limitarla. La invención es limitada solamente según lo definido en las reivindicaciones siguientes y sus equivalentes.
Claims (10)
1. Un proceso para la producción de compuestos orgánicos fluorinados, que comprende: (a) fluorinar, en un primer paso de fluorinación, por lo menos un compuesto de Fórmula (I) : CHX=CC1C(X)3 (I) con un primer agente de fluorinación en un primer reactor para producir por lo menos un compuesto de Fórmula (IA) : CHX=CC1CF3 (IA) en donde cada X es independientemente H o Cl; (b) fluorinar, en un segundo paso de fluorinación, dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (IA) en un segundo reactor para producir por lo menos un compuesto de Fórmula (IB) : CH2XCC1FCF3 (IB) con un segundo agente de fluorinación; (c) reciclar por lo menos una porción de dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (IB) de regreso a dicho primer reactor como compuesto reciclado de Fórmula (IB); y (d) deshidroclorinar dicho compuesto reciclado de Fórmula (IB) en dicho primer reactor para producir por lo menos un compuesto de Fórmula (II): CF3CF=CHZ (II) en donde Z es independientemente H o Cl .
2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (I) se selecciona dentro del grupo que consiste de CH2=CC1CC13, CHC1=CC1CC12H, y combinaciones de ellos.
3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (IA) comprende HCFO-1233xf.
4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (IB) comprende HCFC-244bb.
5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (II) comprende HFO-1234yf.
6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (IA) es HCFO-1233xf, dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (IB) es HCFC-244bb, y dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (II) es HFO-1234yf.
7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicho primer reactor comprende por lo menos dos zonas de reactor separadas por una barrera física, en donde dicho primer paso de fluorinación es efectuado en una primera zona de reactor, y dicho paso de deshidroclorinación es efectuado en una segunda zona de reactor.
8. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicho paso de deshidroclorinación se efectúa contemporáneamente con dicho primer paso de fluorinación.
9. Un proceso para la producción de compuestos orgánicos fluorinados, dicho proceso comprende: (a) introducir una o varias corrientes de alimentación en un primer reactor que contiene un catalizador de fluorinación y un catalizador de deshidroclorinación, en donde dichas corrientes de alimentación comprenden colectivamente fluoruro de hidrógeno, por lo menos un compuesto de Fórmula (I) : CHX=CC1C(X)3 (I) y por lo menos un compuesto de Fórmula (IB) : CH2XCC1FCF3 (IB) en donde cada X es independientemente H o Cl; (b) poner en contacto dicha corriente de alimentación o dichas varias corrientes de alimentación con dicho catalizador de fluorinación y dicho catalizador de deshidroclorinación para producir una primera corriente de producto intermedio que comprende por lo menos un compuesto de Fórmula (IA) : CHX=CC1CF3 (IA) y por lo menos un compuesto de Fórmula (II) : CF3CF=CHZ (II) en donde Z es independientemente H o Cl; (c) convertir por lo menos una porción de dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (IA) en dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (IB) en un segundo reactor para producir una segunda corriente de producto intermedio; (d) separar dicha corriente de producto intermedio en una corriente de producto rica en dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (II) y una corriente de producto de reciclaje rica en dicho por lo menos un compuesto de Fórmula (IB); (e) introducir dicha corriente de producto de reciclaje en dicho primer reactor como dicha corriente de alimentación o dichas corrientes de alimentación.
10. Un proceso para la producción de tetrafluoropropeno, dicho proceso comprende: (a) introducir una o varias corrientes de alimentación en un primer reactor que contiene un catalizador de fluorinación y un catalizador de deshidroclorinación, en donde dichas corrientes de alimentación comprenden colectivamente tetracloropropeno, fluoruro de hidrógeno y HCFC-244bb; (b) poner en contacto dicha corriente de alimentación o dichas corrientes de alimentación con dicho catalizador de fluorinación y dicho catalizador de deshidroclorinación para producir una primera corriente de producto intermedio que comprende HCFO-1233xf y HFO-1234yf; (c) convertir por lo menos una porción de dicho HCFO-1233xf en HCFC-244bb en un segundo reactor para producir una segunda corriente de producto intermedio; (d) separar dicha segunda corriente de producto intermedio en una corriente de producto rica en HFO-1234yf y una corriente de producto de reciclaje rica en HCFC-244bb; y (e) introducir dicha corriente de producto de reciclaje dicho primer reactor como dicha corriente de alimentación dichas corrientes de alimentación.
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