ES2347038T3 - Composiciones semejantes a azeotropos de pentafluorobutano y agua. - Google Patents
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Abstract
Composiciones semejantes a azeótropos constituidas esencialmente por 1 a 50 por ciento en peso de agua y 50 a 99 por ciento en peso de 1,1,1,3,3-pentafluorobutano, composiciones que tienen punto de ebullición de aproximadamente 38ºC ± 1ºC a aproximadamente 14,4 psia (99,28 KPa).
Description
Composiciones semejantes a azeótropos de
pentafluorobutano y agua.
La presente invención se refiere a mezclas de
1,1,1,3,3-pentafluorobutano
("HFC-365mfc") y agua. Más particularmente, la
invención proporciona composiciones de HFC-365mfc y
agua que son ambientalmente deseables para uso como agentes de
soplado, disolventes y propelentes de aerosoles.
Los fluidos basados en fluorocarbonos han
encontrado uso generalizado en la industria en numerosas
aplicaciones, que incluyen aplicación como refrigerantes,
propelentes de aerosoles, agentes de soplado, y medios de
transmisión de calor, así como dieléctricos gaseosos. Debido a los
problemas ambientales que se sospecha están asociados con el uso de
algunos de estos fluidos, especialmente los clorofluorocarbonos
("CFC's"), es deseable utilizar fluidos con menor potencial de
agotamiento del ozono tales como hidrofluorocarbonos, ("HFC's")
y/o hidroclorofluorocarbonos ("HCFC's").
Así pues, el uso de fluidos que no contengan
CFC's o contengan HCFC's o HFC's en lugar de CFC's es deseable.
Adicionalmente, es sabido que se prefiere el uso de fluidos de un
solo componente o mezclas azeotrópicas, mezclas que no se
fraccionan en la ebullición y evaporación. Sin embargo, la
identificación de nuevas mezclas azeotrópicas ambientalmente
seguras es complicada debido al hecho de que es difícil predecir la
formación de azeótropos.
La técnica está buscando continuamente nuevas
mezclas basadas en fluorocarbonos que ofrezcan alternativas, y se
consideren ambientalmente sustitutos más seguros para CFC's y
HCFC's. De particular interés son mezclas que contienen un
hidrofluorocarbono y una sustancia distinta de los fluorocarbonos,
ambas con potenciales bajos de agotamiento del ozono. Dichas
mezclas son el objeto de esta invención.
Esta invención proporciona composiciones
semejantes a azeótropos de HFC-365mfc y agua. Las
composiciones de la invención proporcionan sustitutos
ambientalmente deseables para los CFC's y HCFC's utilizados
actualmente, dado que HFC-365mfc y agua tienen
potencial cero de agotamiento del ozono. Adicionalmente, las
composiciones de la invención exhiben características que hacen de
las composiciones sustitutos de CFC y HCFC mejores que
HFC-365mfc o agua solos.
En una realización, la invención proporciona
composiciones azeotrópicas o semejantes a azeótropos que comprenden
cantidades eficaces de HFC-365mfc y agua. Por
"cantidades eficaces" se entiende la cantidad de cada
componente que, en combinación con el otro componente, da como
resultado la formación de una composición azeotrópica o semejante a
azeótropo. La invención proporciona adicionalmente composiciones
semejantes a azeótropos constituidas esencialmente por 50 a 99 por
ciento en peso de HFC-365mfc y desde 1 a 50 por
ciento en peso de agua, composiciones que tienen un punto de
ebullición de aproximadamente 38ºC \pm 1ºC, a una presión de
aproximadamente 14,4 psia (99,28 KPa). Las composiciones
preferidas, más preferidas, y muy preferidas de la invención se
exponen en la Tabla 1.
En una realización particular, la invención
proporciona adicionalmente composiciones azeotrópicas constituidas
en esencia por aproximadamente 98 por ciento en peso de
1,1,1,3,3-pentafluorobutano y aproximadamente 2 por
ciento en peso de agua, composiciones que tienen un punto de
ebullición de aproximadamente 38ºC \pm 1ºC a aproximadamente 14,4
psia (99,28 KPa).
La invención puede utilizarse en composiciones
de agentes de soplado.
En otra realización adicional, la invención
puede utilizarse en un método para producir espumas de poliuretano
y poliisocianurato que comprende hacer reaccionar y convertir en
espuma una mezcla de ingredientes que reaccionan para formar las
espumas de poliuretano y poliisocianurato en presencia de un agente
de soplado volátil que comprenden las composiciones azeotrópicas o
semejantes a azeótropos de la invención.
Para los propósitos de esta invención, las
composiciones semejantes a azeótropos son composiciones que se
comportan como mezclas azeotrópicas. A partir de los principios
fundamentales, el estado termodinámico de un fluido se define por
presión, temperatura, composición del líquido, y composición del
vapor. Una mezcla azeotrópica es un sistema de dos o más
componentes en el cual la composición del líquido y la composición
del vapor son iguales a la presión y temperatura fijadas. En la
práctica, esto significa que los componentes de una mezcla
azeotrópica hierven a temperatura constante y no pueden separarse
durante un cambio de fase.
Las composiciones semejantes a azeótropos se
comportan como mezclas azeotrópicas, es decir, hierven a
temperatura constante o prácticamente constante. Dicho de otro
modo, para las composiciones semejantes a azeótropos, la
composición del vapor formado durante la ebullición o evaporación es
idéntica, o sustancialmente idéntica, a la composición del líquido
original. Así, con la ebullición o evaporación, la composición del
líquido cambia, en todo caso, sólo en una proporción mínima o
insignificante. Esto está en contraste con las composiciones no
semejantes a azeótropos en las cuales, durante la ebullición o
evaporación, la composición de líquido cambia en un grado
sustancial. Todas las composiciones semejantes a azeótropos de la
invención dentro de los intervalos indicados, así como ciertas
composiciones que se encuentran fuera de estos intervalos, son
semejantes a azeótropos.
Las composiciones semejantes a azeótropos de la
invención pueden incluir componentes adicionales que no forman
nuevos sistemas azeotrópicos o semejantes a azeótropos, o
componentes adicionales que no se encuentran en el corte principal
de destilación. El corte principal de destilación es el primer corte
obtenido después que la columna de destilación exhibe operación de
estado estacionario en condiciones de reflujo total. Una forma de
determinar si la adición de un componente forma un nuevo sistema
azeotrópico o semejante a azeótropo de tal modo que queda fuera de
esta invención, consiste en destilar una muestra de la composición
con el componente en condiciones que podría esperarse que separaran
una mezcla no azeotrópica en sus componentes separados. Si la
mezcla que contiene el componente adicional es no azeotrópica o no
semejante a un azeótropo, el componente adicional se fraccionará de
los componentes azeotrópicos o semejantes a azeótropo. Si la mezcla
es semejante a un azeótropo, se obtendrá cierta cantidad finita de
un primer corte de destilación que contiene la totalidad de los
componentes de la mezcla que hierve a temperatura constante o se
comporta como una sustancia simple.
De ello se sigue que otra característica de las
composiciones semejantes a azeótropos es que existe una gama de
composiciones que contienen los mismos componentes en proporciones
variables que son semejantes a azeótropos, o de ebullición
constante. Debe entenderse que la totalidad de tales composiciones
están abarcadas por los términos "semejante a azeótropo" y
"de ebullición constante". Como ejemplo, es bien sabido que, a
presiones diferentes, la composición de un azeótropo dado variará
al menos ligeramente como lo hace el punto de ebullición de la
composición. Así, un azeótropo de A y B representa un tipo singular
de relación, pero con una composición variable que depende de la
temperatura y/o la presión. De ello se sigue que, para las
composiciones semejantes a azeótropos, existe una gama de
composiciones que contienen los mismos componentes en proporciones
variables que son semejantes a azeótropos. La totalidad de tales
composiciones deben considerarse abarcadas por el término semejante
a azeótropo como se utiliza en esta memoria.
Las composiciones de la invención pueden
utilizarse en un método para producción de espumas de poliuretano y
poliisocianurato. Cualquiera de los métodos bien conocidos en la
técnica tales como los descritos en
"Poly-urethanes Chemistry and Technology,"
volúmenes I y II, Saunders y Frisch, 1962, John Wiley and Sons,
Nueva York, NY. En general, el método comprende preparar espumas de
poliuretano o poliisocianurato por combinación de un isocianato, un
poliol o mezcla de polioles, un agente de soplado o mezcla de
agentes de soplado, y otros materiales tales como catalizadores,
agentes tensioactivos, y opcionalmente, retardantes de la llama,
colorantes, u otros aditivos. El agente o agentes de soplado
empleado(s) pueden ser una mezcla volátil de las
composiciones semejantes a azeótropo de la presente invención.
Las composiciones de la invención pueden
utilizarse también en un método de disolución de un contaminante o
eliminación de un contaminante de la superficie de un sustrato que
comprende, está constituido esencialmente por, y consiste en el
paso de poner en contacto el sustrato con las composiciones
azeotrópicas o semejantes a azeótropos de la presente
invención.
Los solicitantes han encontrado que
HFC-365 tiene la capacidad de eliminar grandes
cantidades de agua como azeótropo. Dado que HFC-365
no tiene solubilidad/miscibilidad altas con el agua, y es más denso
que el agua, el mismo puede utilizarse para secar azeotrópicamente
compuestos, particularmente aquéllos que son sensibles a la
temperatura tales como fármacos y precursores de fármacos, productos
bioquímicos, etc. Para aumentar adicionalmente la solubilidad de
HFC-365 puede ser ventajoso añadir una pequeña
cantidad, por ejemplo desde 1 a 10 por ciento en peso de un agente
compatibilizador para favorecer el proceso de secado. Agentes
compatibilizadores adecuados pueden seleccionarse del grupo
constituido por alcoholes, cetonas y éteres. Agentes
compatibilizadores particularmente adecuados son acetona, metanol,
etanol, isopropanol, butanol,
metil-terc-butil-éter y
análogos.
La presente invención se ilustra más
detalladamente por los ejemplos no limitantes siguientes.
Se utilizó un ebulliómetro constituido por un
tubo con camisa de vacío provisto de un condensador en su parte
superior. Se cargaron en el ebulliómetro aproximadamente 20 g de
HFC-365mfc (p.e. 40ºC a 14,36 psia (99,01 KPa)) y
se añadió agua (p.e. 100ºC a 14,36 psia (99,01 KPa)) en pequeños
incrementos medidos. La temperatura se midió utilizando un
termómetro de resistencia de platino. Desde 0 a 12 por ciento en
peso de agua, el punto de ebullición de la composición cambiaba
solamente 1,6 hasta un mínimo de aproximadamente 37,95ºC. Desde 12
por ciento en peso de agua hasta aproximadamente 23 por ciento en
peso de agua, la temperatura cambiaba en menos de 0,1ºC.
Claims (7)
1. Composiciones semejantes a azeótropos
constituidas esencialmente por 1 a 50 por ciento en peso de agua y
50 a 99 por ciento en peso de
1,1,1,3,3-pentafluorobutano, composiciones que
tienen punto de ebullición de aproximadamente 38ºC \pm 1ºC a
aproximadamente 14,4 psia (99,28 KPa).
2. La composición semejante a azeótropo de la
reivindicación 1 constituida esencialmente por 1 a 23 por ciento en
peso de agua y 77 a 99 por ciento de
1,1,1,3,3-pentafluorobutano.
3. Las composiciones semejantes a azeótropos de
la reivindicación 1 constituidas esencialmente por 1 a 12 por
ciento en peso de agua y 88 a 99 por ciento en peso de
1,1,1,3,3-pentafluorobutano.
4. Las composiciones semejantes a azeótropos de
la reivindicación 1 constituidas en esencia por aproximadamente 2
por ciento en peso de agua y aproximadamente 98 por ciento en peso
de 1,1,1,3,3-pentafluorobutano.
5. Las composiciones semejantes a azeótropos de
la reivindicación 1, constituidas esencialmente por
50-88 por ciento en peso de
1,1,1,3,3-pentafluorobutano.
6. Las composiciones semejantes a azeótropos de
la reivindicación 1, constituidas esencialmente por
50-77 por ciento en peso de
1,1,1,3,3-pentafluorobutano.
7. Un método de disolución de un contaminante o
eliminación de un contaminante de la superficie de un sustrato que
comprende el paso de poner en contacto el sustrato con la
composición azeotrópica o semejante a azeótropo de las
reivindicaciones 2 ó 4.
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