ES2598157T3 - Método para deshidratar un líquido iónico - Google Patents

Abstract

Un método para impedir la entrada de agua en un líquido iónico, el método consiste en: añadir un aditivo al líquido iónico, dicho aditivo contiene un ortoéster; y añadir un catalizador, dicho catalizador es un ácido.

Description

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DESCRIPCION

Metodo para deshidratar un Uquido ionico Ambito de la invencion

La invencion se refiere a un metodo de deshidratacion de un lfquido ionico.

Antecedentes de la invencion

Los Ifquidos ionicos son sales organicas Kquidas o mezclas de sales formadas por cationes organicos y aniones organicos o inorganicos, que tienen un punto de fusion inferior a 100°C. Ademas las sales inorganicas y/o los aditi- vos pueden disolverse en estos lfquidos ionicos. Estos Kquidos ionicos poseen algunas caractensticas muy intere- santes, p. ej. tienen una presion de vapor muy baja, virtualmente no medible, un intervalo Kquido elevado, buena conductividad electrica y caractensticas interesantes de solvatacion. Estas caractensticas parecen predestinar a los lfquidos ionicos para diversos usos, p. ej. como disolventes (por ejemplo, en la smtesis organica o inorganica, la catalisis con metales de transicion, la biocatalisis, las reacciones en multiples fases, la fotoqmmica, la smtesis de polfmeros y la nanotecnologfa), como agente para extracciones (por ejemplo, la extraccion Kquido-Kquido o lfquido- gas, la eliminacion de azufre durante el procesado de petroleo crudo, la separacion de metales pesados durante el procesado de agua y la extraccion de lfquidos a traves de membranas), como electrolitos (por ejemplo, en batenas, celulas de combustible, condensadores, celulas fotovoltaicas, sensores, en electroqmmica, electrogalvanizado, procesado electroqmmico de metales, smtesis electroqmmica, smtesis electroorganica y nanotecnologfa), como lubricantes, fluidos termicos, geles, reactivos para smtesis organica, en la llamada “qmmica ecologica” (green chemistry) (p. ej. como sustitutos de compuestos organicos volatiles), como inhibidores estaticos, para aplicaciones espedficas de analisis qmmico (p. ej. la cromatograffa de gases, la espectroscop^a de masas, electroforesis de zonas capilares) y como cristales lfquidos, etc. Mas detalles se encontraran en Rogers, Robin D., Seddon, Kenneth R. (coord.); Ionic Liquids - Industrial Applications to Green Chemistry, ACS Symposium Series 818, 2002; ISBN 0841237891 y en Wasserscheid, Peter, Welton, Tom (coord.): “Ionic Liquids in Synthesis”, editorial Wiley-VCH 2003; ISBN 3527305157. Las caractensticas de los lfquidos ionicos pueden adaptarse a cualquier uso deseado variando los aniones y cationes correspondientes. Debido a este amplio abanico de caractensticas posibles, los lfquidos ionicos se suelen llamar “disolventes de diseno”.

Sin embargo, en muchas aplicaciones o usos, las posibles impurezas, suciedades o contaminantes de los lfquidos ionicos pueden provocar efectos negativos.

En la patente EP 2 163 545 A1, que representa la tecnica anterior a tenor del artmulo 54(3) de la EPC, se describe un metodo para producir un lfquido ionico a partir de una solucion de sal fundida, el metodo consiste en: eliminar el agua de la solucion de sal fundida anadiendo un acetal o un compuesto ortoester a dicha solucion de sal fundida.

Objeto y resumen de la invencion

Puede ser un objetivo de la invencion proporcionar un metodo para impedir la contaminacion de un lfquido ionico.

Este objetivo puede alcanzarse con un metodo que impida las contaminaciones, en particular la contaminacion por agua, de un lfquido ionico. Otras formas de ejecucion ilustrativas se describen en las reivindicaciones subordinadas.

Segun aspecto ilustrativo de la invencion se proporciona un metodo para impedir la entrada del agua en un lfquido ionico, dicho metodo consiste en anadir un aditivo al lfquido ionico, dicho aditivo contiene un ortoester y en anadir un catalizador, dicho catalizador es un acido.

En particular, por lo menos algunos restos del aditivo pueden permanecer o pueden estar presentes en el lfquido ionico durante el uso de dicho lfquido ionico. Por ejemplo, el aditivo puede estar formado por el ortoester o por una mezcla de ortoesteres. Por ello, el aditivo que contiene el ortoester puede formar un tampon que regule la futura absorcion de agua en el lfquido ionico durante el uso de dicho lfquido ionico. El uso del ortoester como aditivo puede distinguirse del uso del agente desecante empleado para la produccion del lfquido ionico, que, despues del proceso de produccion, se quita del lfquido ionico. Es decir, el termino “aditivo” puede indicar en especial una sustancia que se anade durante o despues del proceso de fabricacion y que permanece en el producto fabricado por lo menos en una cantidad suficiente, es decir, no solo en una cantidad de trazas, durante el uso normal o perseguido de dicho producto, p. ej. como disolventes, agentes de extraccion, electrolitos, lubricantes, fluidos termicos, geles, reactivos para smtesis organica, en la llamada “qmmica ecologica” (green chemistry), inhibidores estaticos, aplicaciones especfficas en analisis qmmico y cristales lfquidos. Como ejemplo de tales aditivos puede tomarse una sustancia tampon o un tampon que este presente en la sustancia o producto fabricado. Es decir, un aspecto ilustrativo puede ser el uso de un aditivo que contenga un ortoester como sustancia tampon para el lfquido ionico.

Notese que segun esta aplicacion, el termino “lfquido ionico” puede incluir tambien a las sales organicas lfquidas o mezclas de sales que contengan cationes organicos y aniones organicos o inorganicos y que tengan un punto de

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fusion inferior a 200°C. Es decir, el termino “Ifquido ionico” puede incluir tambien a las sales fundidas que tengan un punto de fusion de mas de 100°C pero inferior a 200°C, ya que estos lfquidos ionicos por el resto de sus caractensti- cas no difieren de los lfquidos ionicos que tienen un punto de fusion inferior a 100°C, que normalmente es el umbral del punto de fusion segun la tecnica anterior.

El termino “entrada de agua” puede indicar en particular la absorcion o la incorporacion de agua al lfquido ionico, p. ej. debido al caracter higroscopico del Kquido ionico durante el uso del mismo.

En particular, la cantidad de aditivo, que contiene al ortoester y permanece en el lfquido ionico durante el uso, puede formar o puede actuar como tampon con respecto a la entrada de agua durante el uso, ya que cualquier entrada de agua en el lfquido ionico puede reaccionar de modo intenso e inmediato con el ortoester del aditivo. Por lo tanto, es posible asegurar que no habra agua presente en el lfquido ionico durante el uso de dicho lfquido ionico. En el caso de que el agua pudiera estar presente en el lfquido ionico, esta agua puede provocar algunos efectos negativos en las caractensticas qmmicas y/o ffsicas del lfquido ionico, lo cual puede evitarse o por lo menos reducirse aplicando el metodo de impedir la contaminacion por agua con arreglo al aspecto ilustrativo. Algunos de estos efectos negativos pueden ser la descomposicion hidrolftica del lfquido ionico, p. ej. del anion, lo cual puede conducir a la corrosion de los dispositivos cuando se emplea el lfquido ionico, p. ej. debido a la acidez de los productos de descomposicion. Estos efectos corrosivos pueden ser relevantes en especial en el caso de temperaturas elevadas de trabajo y/o en el caso de vida util prolongada. Ademas, algunos lfquidos ionicos son higroscopicos, similares a las sales solidas, de modo que es diffcil deshidratar el lfquido ionico al principio y por ello el uso de un aditivo tampon posiblemente conducira a una reduccion de la cantidad de agua durante la vida util del lfquido ionico. Por consiguiente, el aditivo como aditivo anticorrosivo eliminando con seguridad la entrada de agua en el lfquido ionico, de modo que puede inhibirse o por lo menos reducirse la hidrolisis y la descomposicion del lfquido ionico. Ademas, la generacion de productos corrosivos de reaccion puede inhibirse o por lo menos reducirse, dichos productos normalmente son acidos y pueden danar o perjudicar el dispositivo en el que se emplea el lfquido ionico.

A continuacion se describen otros aspectos de las formas de ejecucion ilustrativas del metodo para impedir la con- taminacion por agua.

Segun una forma de ejecucion ilustrativa, el metodo consiste ademas en deshidratar un lfquido ionico, que contiene agua, para producir el lfquido ionico. En particular, la deshidratacion puede llevarse a cabo por adicion del aditivo al lfquido ionico que contiene agua en una cantidad superior a la estequiometrica. Es decir, la deshidratacion y la adicion del aditivo con el fin de evitar la posible contaminacion futura por agua pueden efectuarse en un solo paso o en pasos simultaneos.

En otras palabras, el ortoester puede anadirse en una cantidad que es mayor que la cantidad requerida para toda el agua del lfquido ionico que pueda reaccionar. Antes de anadir el aditivo u ortoester al lfquido ionico puede determinate o estimarse el contenido de agua con el fin de determinar la cantidad estequiometrica necesaria. A continuacion puede anadirse el aditivo en una cantidad superior a la estequiometrica. Normalmente la cantidad puede situar- se entre 10 ppm y aprox. el 20 % en volumen de la cantidad del lfquido ionico o en una cantidad tal que, despues de la reaccion del agua presente, el lfquido ionico contenga entre 10 ppm y el 20 % en volumen del aditivo, en particular entre 100 ppm y el 5 % en volumen y con preferencia entre 1000 ppm y el 1 % en volumen. Por lo tanto, un lfquido ionico que ya esta contaminado con trazas de agua puede deshidratarse empleando un ortoester y algunos restos del ortoester pueden permanecer dentro del lfquido ionico deshidratado y formar una reserva que impida la futura contaminacion del lfquido ionico. Estos restos pueden actuar como una especie de tampon frente a las contamina- ciones futuras.

En esta solicitud, el termino “deshidratacion” o “deshidratar” puede indicar en especial un proceso para reducir la cantidad de agua presente en una fase lfquida, p. ej. el lfquido ionico. En particular, el termino puede incluir tambien el proceso, en el que se elimina el agua que ya estaba presente en el lfquido ionico en trazas. Asf, pues, el termino “lfquido ionico” puede indicar en especial un lfquido ionico puro o una mezcla de lfquidos que contenga un lfquido ionico o a mezcla de diferentes lfquidos ionicos como componente principal, que, no obstante, podra contener agua en pequenas trazas, p. ej. por debajo del 5 % o por debajo del 1 % en volumen. Es decir, el termino “lfquido ionico” puede indicar en especial cualquier sustancia lfquida, en la que un lfquido ionico o una mezcla de diferentes lfquidos ionicos constituye el componente principal, p. ej. puede corresponder a una fraccion de mas del 80 % o del 90 % en volumen. El ortoester puede formar un agente de deshidratacion o secado de lfquidos, que tampone o regule la entrada de agua durante el uso de dicho lfquido ionico. Es decir, en un primer paso puede procesarse el lfquido ionico que contiene agua para formar un lfquido ionico deshidratado por adicion del ortoester, ya que el ortoester puede reaccionar con el agua presente en el lfquido ionico para formar un alcohol y un ester. De este modo, la adicion del ortoester puede deshidratar el lfquido ionico incluso en el caso en el que los productos (p. ej. esteres y alcoholes) no se separen. En el segundo paso, el ortoester puede formar un aditivo que permanece en el lfquido ionico para prevenir posiblemente las futuras contaminaciones por agua. Se da por sentado que obviamente el primer aditivo empleado para la deshidratacion puede contener un primer ortoester, mientras que el segundo aditivo empleado como aditivo que impide la entrada puede contener un segundo ortoester. Segun las formas espedficas de ejecucion, el primer ortoester y el segundo ortoester pueden ser iguales o diferentes.

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Segun una forma de ejecucion ilustrativa del metodo, el ortoester tiene una temperatura de ebullicion que es inferior a un umbral predeterminado.

En particular, el umbral puede determinarse tomando en consideracion la temperatura de fusion del lfquido ionico. Por ejemplo, la temperatura de fusion del lfquido ionico y la temperatura de ebullicion del ortoester pueden situarse dentro del mismo intervalo. Sin embargo, la temperatura de ebullicion del ortoester puede ser mas alta que la temperatura de fusion del lfquido ionico. Dado que la temperatura de fusion del lfquido ionico puede ser inferior a 200°C, en particular inferior a 150°C y mas en especial inferior a 100°C, el umbral predeterminado puede situarse tambien en el intervalo de 200°C, 150°C y 100°C, respectivamente. Segun algunas formas de ejecucion, el ortoester puede ser lfquido, p. ej. lfquido a temperatura ambiente o por lo menos en las temperaturas, en las que el lfquido ionico esta en fase lfquida. Es decir, el ortoester y el lfquido ionico pueden elegirse de tal manera que exista un intervalo de temperaturas y/o presiones, en el que ambos esten en fase lfquida. En particular, el umbral predeterminado puede caracte- rizar a una temperatura de ebullicion baja. El ortoester que tiene una temperatura de ebullicion baja no puede reac- cionar con el lfquido ionico y puede solvatarse en el lfquido ionico, es decir, el ortoester y el lfquido ionico pueden formar una solucion homogenea. Sin embargo, al mismo tiempo dicho ortoester puede reaccionar facilmente con el agua presente en pequenas cantidades o en trazas en el lfquido ionico, mientras los productos resultantes pueden ser lfquidos o pueden tener una temperatura de ebullicion baja o incluso un punto de ebullicion bajo. En el caso de que se emplee un ortoester que tenga un punto de ebullicion bajo y/o los productos resultantes correspondientes tengan una temperatura de ebullicion baja, podra ser posible quitar facilmente el ortoester y/o los productos resultantes del lfquido ionico, p. ej. en forma de corriente continua de gas. En particular, el umbral puede asegurar una temperatura de ebullicion baja, en lo cual “baja” puede definirse por comparacion con la temperatura de trabajo del lfquido ionico, es decir, la temperatura de uso del lfquido ionico. En este contexto, una temperatura de ebullicion baja es una temperatura proxima a la temperatura de trabajo, p. ej. un valor situado aprox. 10°C por encima o 30°C por encima de la temperatura de trabajo, de modo que el ortoester pueda quitarse o extraerse facilmente del lfquido ionico por calentamiento de poca importancia de dicho lfquido ionico. Obviamente lo mismo puede decirse de los productos resultantes, p. ej. esteres y/o alcoholes. Por lo tanto, una temperatura de ebullicion baja puede asegurar una separacion facil del ortoester y/o de los productos resultantes del lfquido ionico.

Segun otra forma ilustrativa de ejecucion del metodo, el ortoester tiene una temperatura de ebullicion que es superior a un umbral predeterminado.

El umbral puede determinarse tomando en consideracion la temperatura de fusion del lfquido ionico y/o la temperatura de trabajo. El umbral puede elegirse en particular de tal manera que el ortoester hierva a una temperatura muy por encima de la temperatura de trabajo, p. ej. de 30°C hasta 100°C por encima de la temperatura de trabajo. Por ejemplo, la temperatura de trabajo puede ser la temperatura ambiente, mientras que la temperatura de ebullicion del ortoester puede situarse en torno a 125°C. Un umbral de este tipo puede asegurar una temperatura de ebullicion elevada, es decir, puede asegurar que el ortoester permanece lfquido en el lfquido ionico y no se evapora saliendo del lfquido ionico a la temperatura de trabajo. Por lo tanto, un umbral elevado o una temperatura de ebullicion elevada puede definirse de tal modo que el ortoester permanezca lfquido a la temperatura de trabajo y no se evapore. Obviamente lo mismo sena valido para los productos resultantes, p. ej. los esteres y/o alcoholes. Es decir, el ortoester y/o los productos resultantes de una reaccion del ortoester y el agua presente en el lfquido ionico pueden tener una temperatura de ebullicion que sea mayor que la temperatura de trabajo y pueden permanecer en el lfquido ionico durante el uso pretendido del lfquido ionico.

Sin embargo, puede ser posible elegir un ortoester que tenga una temperatura de ebullicion elevada, es decir, que este muy por encima de la temperatura de trabajo, mientras que los productos resultantes, es decir, los productos de reaccion del ortoester y el agua, pueden tener una temperatura de ebullicion baja, que puede situarse ligeramente por encima o incluso por debajo de la temperatura de trabajo. Un ortoester de este tipo puede ser util en particular para un aditivo que este dentro del lfquido ionico con el fin de impedir la contaminacion del lfquido ionico, ya que una temperatura de ebullicion elevada del ortoester puede asegurar que este no se evaporara, mientras que una temperatura de ebullicion baja de los productos resultantes puede asegurar que estos podran eliminarse facilmente del lfquido ionico.

Debena tenerse en cuenta que en el caso el paso de la deshidratacion se realice antes de la adicion del aditivo impedidor, el agente de deshidratacion puede contener un ortoester que tenga una temperatura de ebullicion baja y/o que asegure que los productos resultantes tengan una temperatura de ebullicion baja, de modo que puedan eliminarse con facilidad, mientras que el aditivo impedidor, que permanece dentro del lfquido ionico durante el uso del mismo, puede contener un ortoester que tenga una temperatura de ebullicion elevada, de modo que el ortoester permanezca dentro del lfquido ionico durante el uso del mismo. Sin embargo, los productos resultantes del ortoester del aditivo impedidor pueden tener una temperatura de ebullicion baja, de modo que puedan eliminarse facilmente del lfquido ionico.

Segun una forma de ejecucion ilustrativa, el metodo consiste ademas en sacar o eliminar los alcoholes y/o esteres, que se forman durante la deshidratacion del lfquido ionico que contiene agua.

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En particular, los alcoholes y/o esteres son productos de la reaccion del ortoester con agua contenida o presente en el lfquido ionico. Por ejemplo, los alcoholes y/o esteres pueden quitarse o eliminarse del lfquido ionico por calentamiento suave o intenso y/o por exposicion del lfquido ionico deshidratado al vado o una presion reducida, p. ej. a una presion que sea inferior a la presion atmosferica. El termino “vado” puede indicar en especial cualquier presion que se alcance disminuyendo la presion originalmente presente en la proximidad del lfquido ionico y no necesariamente indica una presion proxima a los 0 hPa. En este sentido, una presion en torno a 100 hPa o 10 hPa puede representar tambien un vado. El paso de la eliminacion o extraccion puede llevarse a cabo durante el paso de deshidratacion o puede realizarse varias veces durante el uso del lfquido ionico, p. ej. cada vez que el agua entre o penetre en el lfquido ionico. Sin embargo, algunos restos del ortoester pueden permanecer en el lfquido ionico.

El metodo consiste ademas en anadir un catalizador, dicho catalizador es un acido.

El acido puede ser por ejemplo un acido volatil y/o un acido que tenga una temperatura de ebullicion inferior a un umbral predeterminado. El umbral puede determinarse en base a la temperatura de descomposicion o a la temperatura normal de uso del lfquido ionico, p. ej. puede ser del mismo orden que la temperatura de descomposicion o la temperatura normal de uso del lfquido ionico, similar a la descrita en el contexto de la temperatura de ebullicion del ortoester. En otro ejemplo, el acido puede ser un acido no volatil y/o un acido que tenga una temperatura de ebullicion superior a un umbral predeterminado y permanezca en el lfquido ionico sin evaporarse, similar al descrito en el contexto de la temperatura de ebullicion del ortoester. Ademas, es posible que el lfquido ionico sea acido de por sf, p. ej. que pueda formar un acido debil o que pueda tener una ligera acidez.

Segun una forma de ejecucion ilustrativa del metodo, el lfquido ionico contiene un anion y el anion corresponde al acido desprotonado. Es decir, el anion o en el caso de diferentes tipos de aniones que estan presentes en el lfquido ionico por lo menos uno de los diferentes tipos de aniones del lfquido ionico puede ser el mismo que el anion que se genera cuando el acido se desprotona. Por lo tanto es posible decir que el acido esta conjugado con el anion del lfquido ionico.

En el caso de que el acido en cuestion no sea volatil, es posible que trazas del acido permanezcan en el lfquido ionico.

Segun una forma de ejecucion ilustrativa, el metodo consiste ademas en la adicion de otro acido que tiene un valor de acidez constante, que es mayor que el valor de acidez constante del acido.

En particular, el valor constante de acidez del acido adicional puede aumentarse por lo menos en 1 con respecto al valor constante de acidez del acido, mas en particular puede aumentarse por lo menos en 2. El acido adicional puede ser un acido volatil y/o puede ser un acido que tenga un punto de ebullicion bajo, p. ej. un punto de ebullicion que sea menor que el punto de fusion del lfquido ionico. Ademas o como alternativa, el acido o una fraccion del acido puede extraerse empleando un agente desecador.

Anadiendo otro acido al lfquido ionico deshidratado es posible que las trazas del acido catalizador se reemplacen por el acido adicional, que es mas facil de eliminar debido a su comportamiento volatil y/o por su punto de ebullicion bajo. Sin embargo, tal como se ha dicho antes, tambien el acido adicional puede ser no volatil y/o permanecer en el lfquido ionico y/o no evaporarse. Por otro lado, el acido adicional puede ser de por sf un lfquido ionico o una parte del lfquido ionico. Ademas, el acido adicional puede ser un producto de reaccion del lfquido ionico. Por ejemplo, los aniones sulfato de alquilo, p. ej. el sulfato de metilo CH3SO4, reacciona con el agua o trazas de agua produciendo metanol e hidrogenosulfato, que de por sf es acido. En este ejemplo, los productos acidos de la primera reaccion pueden actuar como catalizadores acidos y despues pueden suprimir la posterior hidrolisis por reaccion del agua con el ortoester.

Segun una forma de ejecucion ilustrativa del metodo, el ortoester es uno elegido entre el grupo formado por los ortoformiatos, ortocarbonatos, ortoesteres dclicos, acetales de lactonas, ortoformiato de trimetilo, ortoformiato de trietilo, ortoacetato de trimetilo, ortoacetato de trietilo, ortocarbonato de tetrametilo, ortocarbonato de tetraetilo y ortoesteres dclicos.

Resumiendo, segun un aspecto ilustrativo de la invencion se proporciona un metodo que impide la contaminacion de un lfquido ionico por agua. El metodo consiste en anadir un aditivo impedidor al lfquido ionico. El aditivo impedidor puede permanecer en el lfquido ionico durante el uso de dicho lfquido ionico y puede absorber o reaccionar con el agua que ha entrado en el lfquido ionico. En particular, el ortoester puede formar parte del aditivo y puede emplearse tambien al principio para deshidratar el lfquido ionico. Los ortoesteres son aditivos idoneos y/o agentes deshidratan- tes para lfquidos ionicos ya que con ellos es posible reducir y/o mantener la contaminacion por agua en una fraccion de aprox. un pequeno porcentaje en volumen o incluso en torno a los 100 ppm, lo cual no es posible cuando se emplean los agentes deshidratantes convencionales, por ejemplo el sodio metalico, el oxido de calcio o el pentoxido de fosforo, que puede reaccionar con el lfquido ionico propiamente dicho, mientras que el producto de la reaccion no se elimina facilmente por destilacion debido a que el lfquido ionico virtualmente no presenta presion de vapor alguna. Por las mismas razones no son adecuados el sulfato sodico, el perclorato magnesico ni el sulfato calcico. Los ortoesteres son tambien mas indicados que los tamices moleculares, las zeolitas o el oxido de aluminio, que normal-

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mente no son eficaces para eliminar pequenas trazas de agua. Los tamices moleculares en particular desprenden algo de agua en lugar de eliminarla o puede liberar otros contaminantes, como son el hierro o el cloruro. Aparte de que estos agentes desecantes convencionales recien descritos son solidos, mientras que los ortoesteres son Uqui- dos y en la mayona de casos son miscibles con los lfquidos ionicos formando una fase homogenea.

El uso de los ortoesteres como agente impedidor o agente deshidratante puede ser ademas menos destructivo para el lfquido ionico que el calentamiento y/o la exposicion del Kquido ionico al vado o a una presion baja, que podna conducir a un viraje del color o a la descomposicion del lfquido ionico, incluso cuando se emplea un gas inerte y puede no ser adecuado para eliminar pequenas trazas de agua, p. ej. las presentes en una cantidad de aprox. 100 ppm.

Los aspectos definidos previamente y otros aspectos de la invencion resultaran evidentes a partir de los ejemplos de la forma de ejecucion que se describen seguidamente y se explican con referencia a estos ejemplos de la forma de ejecucion. Tengase en cuenta que las caractensticas descritas en relacion con una forma de ejecucion ilustrativa o un aspecto ilustrativo pueden combinarse con otras formas de ejecucion ilustrativas y otros aspectos ilustrativos.

Descripcion de las formas de ejecucion

Ahora se describiran con mas detalle las formas de ejecucion ilustrativas de la invencion.

Para deshidratar un lfquido ionico se anade un aditivo y/o agente deshidratante al lfquido ionico contaminado con agua. El aditivo contiene con preferencia un ortoester lfquido que tiene una temperatura de ebullicion baja, p. ej. inferior a 200°C, en particular inferior a 150°C y mas en particular inferior a 100°C. Normalmente dicho ortoester no reacciona con el lfquido ionico propiamente dicho y puede solvatarse en el lfquido ionico. Sin embargo, puede reac- cionar con facilidad y rapidez con el agua presente en el lfquido ionico formando productos de reaccion que son lfquidos tambien y pueden tener puntos de ebullicion bajos. Ademas, el ortoester lfquido y los productos de reaccion, p. ej. los esteres y alcoholes, pueden formar solvatos debiles, de modo que pueden eliminarse facilmente con un ligero calentamiento y/o con una presion reducida.

Para mejorar la capacidad de deshidratacion del aditivo puede anadirse un catalizador, por ejemplo un acido volatil que tenga una temperatura de ebullicion baja, p. ej. inferior a 150°C. Los acidos posibles son el acido formico, acido acetico, acido propionico, acido clorhndrico, acido bromhndrico o similares. En particular puede emplearse un acido que este asociado al anion del lfquido ionico, es decir, el anion corresponde al acido desprotonado, en el caso de que este acido sea volatil y tenga una temperatura de ebullicion baja. Sin embargo, en el caso de que el acido en cuestion no sea volatil, una pequena cantidad de dicho acido puede permanecer dentro del lfquido ionico sin dismi- nuir las prestaciones del lfquido ionico en un grado importante. Como alternativa, el acido puede eliminarse por metodos extractivos, p. ej. empleando agentes desecantes organicos. Otra posibilidad consiste en reemplazar o sustituir los restos del acido en el lfquido ionico por otro acido que sea volatil y que tenga un punto de ebullicion bajo y cuyo valor constante de acidez sea mayor que el valor constante de acidez del acido. En particular, el valor cons- tante de acidez del acido adicional puede aumentarse por lo menos en 1 con respecto al valor constante de acidez del acido, mas en particular puede aumentarse por lo menos en 2.

Un ortoester apropiado para deshidratar el tiocianato de 1 -etil-3-metilimidazolio (EMIM-SCN) puede ser el ortoformia- to de trietilo. Pueden anadirse por ejemplo 1,8 g de ortoformiato de trietilo (1,1 equivalentes) a 50 g de EMIM-SCN junto con unas pocas gotas de acido formico empleado como acido catalizador. Despues se agita la mezcla a 50°C durante una hora. A continuacion pueden eliminarse el ortoester restante y los productos resultantes (metanol y formiato de metilo) empleando un evaporador rotatorio a 70°C al tiempo que se baja la presion hasta aprox. 10 hPa. Esto puede reducir la cantidad inicial de agua de aprox. 5540 ppm hasta aprox. 35 ppm, al tiempo que no se obser- van contaminantes en los espectros infrarrojo ni RMN-H1.

Para impedir la futura contaminacion del lfquido ionico deshidratado con agua puede anadirse el aditivo deshidratante u otro aditivo adecuado, que contenga un ortoester, en una cantidad superior a la estequiometrica. Es decir, la deshidratacion y la adicion de un agente o aditivo impedidor pueden llevarse a cabo en un solo paso o en pasos simultaneos. Sin embargo, el aditivo impedidor puede anadirse en otro paso despues de haberse realizado la deshidratacion y una potencial eliminacion de los productos del proceso de deshidratacion. En particular, el aditivo impedidor puede contener otros ortoesteres, diferentes del que se ha empleado para la deshidratacion.

El ortoester del aditivo deshidratante y/o el aditivo impedidor puede reaccionar con el agua del lfquido ionico segun el esquema generico siguiente:

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en el que por lo menos uno de R1, R2, R3 y/o R4 es un resto elegido entre el grupo formado por alquilo C1-C10, alquenilo, alquinilo, cicloalquilo, cicloalquenilo, arilo C6-C10 o heteroarilo y halogeno. En particular, R1 puede ser hidrogeno para formar los ortoformiatos o R1 puede ser un alcoxi C1-C10 o un ariloxi formandose los ortocarbonatos. Como alternativa, R1, R2, R3 y R4 pueden estar conectados entre sf, p. ej. mediante cadenas alquilo C1-C6, alquenilo o alquinilo, formandose ortoesteres dclicos o acetales de lactonas.

En algunas formas de ejecucion, R1 puede ser uno de hidrogeno, metilo, etilo, metoxi o etoxi, mientras que R2, R3 y R4 pueden ser metilo o etilo. Segun algunos ejemplos espedficos, R1 puede ser hidrogeno, mientras que R2 R3 y R4 pueden ser metilo, formandose el ortoformiato de trimetilo, R1 puede ser hidrogeno, mientras que R2, R3 y R4 pueden ser etilo, formandose el ortoformiato de trietilo, R1, R2, R3 y R4 pueden ser metilo formandose el ortoacetato de trimetilo, R1 puede ser metilo, mientras que R2, R3 y R4 pueden ser etilo, formandose el ortoacetato de trietilo, R1 puede ser metoxi, mientras que R2 R3 y R4 pueden ser metilo, formandose el ortocarbonato de tetrametilo o R1 puede ser etoxi, mientras que R2, R3 y R4 pueden ser etilo, formandose el ortocarbonato de tetraetilo. Como alternativa, los restos pueden ser C1-C10, 2-alcoxi-1,3-dioxolano o 2-alcoxi-1,3-dioxano formandose los ortoesteres dcli- cos.

El metodo descrito puede ser indicado de manera eficaz y poco agresiva para deshidratar lfquidos ionicos y para impedir la futura contaminacion del lfquido ionico con agua. Ademas puede lograrse que la contaminacion por agua sea muy baja, p. ej. inferior a 100 ppm o incluso inferior a 10 ppm sin tener que realizar eliminaciones complejas de productos de reaccion solidos o lfquidos y sin causar un grado importante de descomposicion debida a los efectos termicos. La reaccion del ortoester y el agua presente se lleva a cabo normalmente a temperaturas inferiores a 100°C, en particular inferiores a 70°C y mas en particular inferiores a 50°C o inferiores a 30°C durante un penodo de tiempo que puede durar un par de horas, en particular menos de 1 hora, mas en particular menos de 15 minutos. En el caso de que el ortoester o por lo menos trazas del mismo permanezcan en el lfquido ionico durante el uso o la operacion del lfquido ionico, es decir, en el caso de que forme una especie de aditivo, la temperatura rtpica de reaccion puede situarse en el intervalo de trabajo del lfquido ionico. En el caso de que esta temperatura de trabajo sea baja, p. ej. la temperatura ambiente (25°C) o inferior, puede reducirse la velocidad de reaccion. Sin embargo, dado que el ortoester permanece dentro del lfquido ionico (p. ej. un penodo de reaccion casi infinito), puede ser suficiente con una velocidad de reaccion baja. La eliminacion del exceso de ortoester y/o de los productos de reaccion puede llevarse a cabo calentando el lfquido ionico a una temperatura inferior a 70°C, en particular inferior a 50°C y, si fuera viable, aplicando un vado inferior a 1 mbar o hPa, en particular inferior a 20 mbar o 20 hPa durante un penodo de tiempo menor que 1 hora, en particular menor que 15 minutos, mas en particular menor que 1 minuto. Se pueden emplear por ejemplo el evaporador rotatorio, el evaporador de pelfcula descendente, el evaporador de pelfcula delgada o el evaporador de tramo corto.

Claims (9)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   REIVINDICACIONES

   1. Un metodo para impedir la entrada de agua en un Uquido ionico, el metodo consiste en:

   anadir un aditivo al Kquido ionico, dicho aditivo contiene un ortoester; y anadir un catalizador, dicho catalizador es un acido.
2. 2. El metodo segun la reivindicacion 1, que consiste ademas en:

   deshidratar un Uquido ionico que contiene agua para producir el lfquido ionico.
3. 3. El metodo segun la reivindicacion 2,

   en el que la deshidratacion se lleva a cabo anadiendo el aditivo en una cantidad superior a la estequiometrica al lfquido ionico que contiene agua.
4. 4. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3,

   en el que el ortoester tiene una temperature de ebullicion inferior a un umbral predeterminado.
5. 5. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3,

   en el que el ortoester tiene una temperatura de ebullicion superior a un umbral predeterminado.
6. 6. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones de 2 a 5, que consiste ademas en:

   eliminar los alcoholes y/o esteres que se hayan formado durante la deshidratacion del lfquido ionico que contie- ne agua.
7. 7. El metodo segun la reivindicacion 1,

   en el que el lfquido ionico contiene un anion y dicho anion corresponde al acido desprotonado.
8. 8. El metodo segun la reivindicacion 7, que consiste ademas en:

   anadir otro acido que tiene un valor constante de acidez superior al valor constante de acidez del acido.
9. 9. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8, en el que el ortoester se elige entre el grupo formado por:

   ortoformiatos, ortocarbonatos, ortoesteres dclicos, acetales de lactonas, ortoformiato de trimetilo, ortoformiato de trietilo, ortoacetato de trimetilo, ortoacetato de trietilo, ortocarbonato de tetrametilo y ortocarbonato de tetraetilo.