MXPA00004859A - Procedimiento para la preparacion de difluorometano - Google Patents

Abstract

Se proporciona un procedimiento de fluorinacion en fase liquida para producir difluorometano sin corrosión. En el procedimiento de esta invención, cloruro de metileno y fluoruro de hidrógeno reaccionan en un reactor de polímero fluorinado para producir un producto de reacción mientras se alimenta una corriente de reciclaje calentada de reactivos de proceso al reactor.

Description

PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACIÓN DE DIFLUOROMETANO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un procedimiento de hidrofluorinación. Particularmente, esta invención ofrece un procedimiento de hidrofluorinación en fase líquida para producir difluorometano que muestra una transferencia de calor eficiente y una alta productividad y que elimina la corrosión en el sistema de reactor. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los procedimientos de fluorinación en fase líquida que emplean catalizadores de pentacloruro de antimonio para producir clorofluorocarburos ("CFC's") así como hidroclorofluorocarburos C"HCFC's") son bien conocidos. Los CFC's y los HCFC s han sido implicados en la disminución de la capa de ozono terrestre y, por consiguiente, ha surgido la necesidad de procedimientos para producción de hidrofluorocarburos ("HFC's"), que según se cree no afectan la capa de ozono. Un HFC especialmente interesante es el difluorometano . ("HFC-32") . Procedimientos en fase líquida conocidos para producción HFC-32 empleando catalizadores de pentacloruro de antimonio son muy conocidos en cuanto al material de construcción empleado en el procedimiento. Por consiguiente, existe la necesidad de un procedimiento de fluorinación de fase líquida para la producción de HFC' s que supera este problema.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra una modalidad del procedimiento de la invención. La figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra otra modalidad del procedimiento de la invención. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Y DE SUS MODALIDADES PREFERIDAS Se ha descubierto que un procedimiento de fluorinación en fase líquida para la producción de HFC's sin corrosión, pero que mantiene una alta productividad y una transferencia térmica eficiente puede llevarse a cabo calentando un reciclaje de reactivos de proceso. El procedimiento de esta invención comprende, consiste esencialmente y, consiste de la reacción de cloruro de metileno ("HCC-30") y cloruro de hidrógeno en un reactor de polímero fluorinado para producir un producto de reacción y la alimentación concurrente de una corriente de reciclaje calentada de reactivos de proceso al reactor. Para propósitos de la invención, por "reactivos de proceso" entendemos al menos uno de los siguientes: fluoruro de hidrógeno, HCC-30, monoeloromonofluorometano ("HCFC-31") , y catalizador. Así mismo, para los propósitos de esta invención, por "hecho de polímero fluorinado" significa que el reactor está construido de un polímero fluorinado, el reactor presenta un casco de metal forrado con un polímero fluorinado, o bien el reactor es un casco de metal forrado con la primera capa que es de polímero fluorinado y una segunda capa que es de tabiques o anillos de carbón como por ejemplo grafito, KARBATE®, y similares. Metales adecuados para el casco de metal pueden ser cualesquiera de los materiales convencionales de construcción incluyendo, sin limitación, acero al carbono, acero inoxidable, INCONEL 600®, INCOLOY 825®, y HASTELLOY®. Polímeros fluorinados adecuados útiles en el reactor serán aparentes a las personas con ciertos conocimientos en la materia. Polímeros ilustrativos incluyen, sin limitación, polímero de politetrafluoroetileno, polímero de perfluoroalcoxi, polímero de etileno tetrafluoroetileno, polímero de fluoruro de vinilideno, polímero de etileno hexafluoropropileno y similares. De preferencia, se emplea un polímero de politetrafluoroetileno. La reacción de fluorinación en fase líquida se lleva a cabo de preferencia en presencia de una cantidad efectiva de un catalizador de fluorinación adecuado. Catalizadores de fluorinación adecuado se incluyen sin limitación, catalizadores de haluro de antimonio así como catalizadores de molibdeno, titanio, tantalio, estañó, niobio y hierro. La invención puede encontrar su mayor utilidad con catalizador de pentacloruro de antimonio. El catalizador puede ser tratado antes de su uso a través de cualquier método de pretratamiento conocido. La cantidad de catalizador que se emplea es una cantidad efectiva para catalizar la fluorinación de HCC-30. Un equipo resistente a la corrosión adecuado se emplea para llevar a cabo el procedimiento de la invención. En el procedimiento, el HCC-30 y fluoruro de hidrógeno, reaccionan en un reactor elaborado de polímero fluorinado. El fluoruro de hidrógeno fresco es vaporizado y sobrecalentado, antes de su alimentación al reactor, a una temperatura tal que el fluoruro de hidrógeno esté sobrecalentado arriba de su punto de saturación. De preferencia, el fluoruro de hidrógeno fresco es alimentado al reactor a través de un eductor o rociador para promover la mezcla dentro del reactor. Las temperaturas de reacción pueden ser de aproximadamente 70 a aproximadamente 110°C, de preferencia de aproximadamente 75 a 95°C. La temperatura de reactor y la presión de mantienen de tal manera que al menos una parte del fluoruro de hidrógeno en el reactor se mantenga en el estado líquido. Haciendo reaccionar el HCC-30 y fluoruro de hidrógeno en presencia del catalizador se observa la producción de un producto de reacción que, en una mezcla de vapor, contiene el producto deseado, productos intermedios de reacción, materiales iniciales no reaccionado y catalizador. El vapor es enviado a una columna de destilación, o bien a otro aparato conveniente, para separación. La sección de fondos y la tubería que conecta la columna de destilación con el reactor se hace de preferencia de polímero fluorinado. La corriente de fondos de columna, que contiene los reactivos de proceso es reciclada de nuevo al reactor. Además, una porción de líquido de reactor puede tomarse del reactor, vaporizarse y sobrecalentarse, y después devolverse al reactor a una temperatura inferior a aproximadamente 350°F, de preferencia menos que aproximadamente 250 °F. En todas las modalidades, la corriente de reciclaje de los reactivos de proceso está limitada, lo que significa que la corriente de reciclaje es devuelta al reactor a una temperatura afectiva para mantener una temperatura de reactor suficiente para producir una cantidad suficiente de vapor y el flujo de líquido en la primera columna de destilación para obtener la separación deseada. Una persona con ciertos conocimientos en la materia podrá determinar fácilmente la temperatura a la cual se deben calentar los reactivos de proceso tomando en cuenta la temperatura deseada a mantener en el reactor y la cantidad de vapor que se requiere de generar de tal manera que la primer columna de destilación pueda efectúa una separación eficiente. En términos generales, la temperatura de la corriente de reciclaje de reactivos de proceso alimentada al reactor es entre aproximadamente 100 y aproximadamente 200 °C, de preferencia de aproximadamente 130 a 180°C. En una modalidad, se alimenta fluoruro de hidrógeno fresco, HCC-30 fresco, y una corriente de reciclaje que contiene principalmente fluoruro de hidrógeno, HCFC-31, y HCC-30 a un reactor de polímero fluorinado. El fluoruro de hidrógeno fresco y la corriente de reciclaje se vaporizan y sobrecalientan, juntas o separadamente a una temperatura requerida para mantener la mezcla de la reacción en el reactor a la temperatura de reacción deseada. El vaporizador y el sobrecalentador pueden combinarse en un intercambiador de calor único. Los vapores sobrecalentados son introducidos en el reactor por cualquier medio conveniente, de preferencia a través de un rociador, como por ejemplo una tubería perforada o bien a través de un eductor para promover el mezclado y la transferencia de calor en el reactor. El HCC-30 fresco, de preferencia no se calienta antes de su alimentación al reactor. El reactor se encuentra conectado mediante una tubería a una primera columna de destilación y, a través de esta tubería, el reflujo de líquido proveniente del fondo de la columna, los fondos de columna, se devuelve al reactor a través de la misma tubería o bien a través de una segunda tubería. La columna de destilación está equipada con un condensador equipado con un dispositivo conveniente para enfriar con el objeto de producir el reflujo. Desde la capa superior de la columna se retira la parte de arriba de la columna que es el producto crudo. La parte de arriba de la columna proveniente de esta columna contiene cloruro de hidrógeno, HFC-32, HCFC-31, HCC-30, y fluoruro de hidrógeno. Esta parte de arriba de la columna es alimentada a una segunda columna de destilación para separar el HFC-32 y el cloruro de hidrógeno en la parte superior de la columna a enviar para purificación adicional. El material restante, que contienen cloruro de hidrógeno, HCFC-31, y HCC-30, se retira del fondo de la segunda columna de destilación y se recicla al reactor después de la vaporización y del sobrecalentamiento de conformidad con lo descrito. En otra modalidad, la parte superior de la primera columna de destilación se alimenta en una segunda columna con el objeto de separar el cloruro de hidrógeno como parte superior de la segunda columna. El material restante, fluoruro de hidrógeno, HFC-32, HCFC-31, y HCC-30, es retirado como fondos de columna y alimentado a una tercera columna de destilación. En la tercera columna de destilación, el producto HFC-32 es separado en forma de la parte superior de la columna y enviado para purificación adicional. Los fondos de la columna son reciclados al reactor después de vaporización y sobrecalentamiento . La invención se explicará con mayores de talles a continuación a través de los ejemplos siguientes no limitativos . Ejemplos Ejemplo 1 Se emplea un aparato arreglado como se ilustra en la figura 1 para producir la HFC-32. Como referencia a la figura 1, se vaporiza fluoruro de hidrógeno fresco en un intercambiador de calor V-l y se sobrecalienta en un sobrecalentador H-l a una temperatura de aproximadamente 175°C. El fluoruro de hidrógeno sobrecalentado es alimentado junto con HCC-30 líquido, corriente 2, al reactor R-l, dicho reactor contiene catalizador de pentacloruro de antimonio y opera a una temperatura de aproximadamente 90°C y bajo una presión de aproximadamente 100 a 300 psig, la presión se mantiene con el objeto de mantener una cierta parte del fluoruro de hidrógeno en el reactor en forma líquida. El vapor generado a partir de la mezcla de la reacción, que contiene cloruro de hidrógeno, HFC-32, HCFC-31 y HCC-30, el fluoruro de hidrógeno así como el catalizador arrastrado se envían a través de una tubería forrada con PTFE al fondo de la columna de destilación T-l que se ubica arriba del reactor R-l y está equipada con un condensador superior para producir el reflujo líquido. La aportación de calor a la columna se proporciona a través del calor contenido en las corrientes de entrada al reactor R-l. T-l se elabora de polímero fluorinado así como las charolas o empaquetado. El líquido proveniente de los fondos de T-l, que contiene todo el catalizador arrastrado, y una parte de HCC-30 y fluoruro de hidrógeno, fluye de regreso al reactor por gravedad a través de una tubería elaborada de un polímero fluorinado. En la parte superior de la columna T-l, que contiene HFC-32 y cloruro de hidrógeno, y parte del HCFC-31 junto con HCC-30 y fluoruro de hidrógeno es enviada a unan segunda columna de destilación T-2. La aportación de calor a T-2 se proporciona a través de un recalentador de columna. En la columna T-2, el HFC-32 y cloruro de hidrógeno se separan en una corriente de arriba y se envían para procesamiento adicional. Los fondos T-2, que contienen HCFC-31, HCC-30, y fluoruro de hidrógeno se envían de regreso al reactor R-l a través del vaporizador V-2 y sobrecalentador H-2. La aportación de calor tanto en V-2 es tal que suministra los requerimientos térmicos para mantener la temperatura de reacción y producir suficiente vapor y tráfico de líquido en T-l para efectuar la separación deseada en T-l. La temperatura en el ejemplo es de aproximadamente 175°C. El procedimiento resulta en la producción de HFC-32 sin corrosión y con una transferencia implementada de calor. Ejemplo 2 Un aparato arreglado como se muestra en la figura 2 se emplea para la producción de HFC-32. Con referencia a la figura 2, se vaporiza fluoruro de hidrógeno en un intercambiador de calor V-l y se sobrecalienta en un sobrecalentador H-l a una temperatura de aproximadamente 175°C. El fluoruro de hidrógeno sobrecalentado es alimentado junto con HCC-30, y en el reactor R-l, dicho reactor contiene catalizador de pentacloruro de antimonio y opera a una temperatura de aproximadamente 90°C y a una presión de aproximadamente 100-300 psig, con el objeto de mantener una cierta parte del fluoruro de hidrógeno en el reactor R-l en el estado líquido. El vapor proveniente del reactor R-l, que contiene cloruro de hidrógeno, HFC-32, HCFC-31, HCC-30, fluoruro de hidrógeno y catalizador arrastrado en enviado a T-l, una primera columna de destilación que es configurada y equipada como en el ejemplo 1. Los fondos de la comuna T-l, que contiene HCC-30 Y fluoruro de hidrógeno, son enviados de regreso al reactor R-l como en el ejemplo 1. El espacio superior de T-l, que contiene HFC-32, cloruro de hidrógeno, HCFC-31, HCC-30 y fluoruro de hidrógeno se envía a una segunda columna T-2. La comuna T-2 separa el cloruro de hidrógeno como la parte superior de columna y la corriente de fondo, que contienen HFC-32, HCFC-31, HCC-30 y se alimenta fluoruro de hidrógeno para una terca columna de destilación T-3. La aportación de calor a las columnas T-2 y T-3 se proporciona por recalentadores de columna. La comuna T-3 es -operada a una presión más alta que el reactor R-l y separa HFC-32 en la corriente de espacio superior. La corriente de fondos T-3, que contiene HCFC-31, HC-30 así como fluoruro de hidrógeno es enviada al reactor R-l a través del vaporizador y sobrecalentador H-2 combinados a una temperatura suficiente para proporcionar los requerimientos térmicos necesarios para mantener la temperatura de la reacción y producir suficiente vapor en T-l para efectuar la separación deseada.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Un procedimiento que comprende los pasos de: a) hacer reaccionar cloruro de metileno con fluoruro de hidrógeno en un reactor de polímero fluorinado para producir un producto de reacción; y b) alimentar concurrentemente una corriente de reciclaje calentada de reactivos de proceso al reactor. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, donde la reacción del cloruro de metileno y fluoruro de hidrógeno se lleva a cabo en presencia de una cantidad efectiva de un catalizador de fluorinación. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, donde la corriente de reciclaje de reactivos de proceso es calentada a una temperatura de aproximadamente 100 a aproximadamente 200 °C. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, donde la corriente de reciclaje de reactivos de proceso es alimentada al reactor a través de un rociador o un eductor. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, donde el paso (b) comprende los pasos de: i) destilar el producto de la reacción en una primera columna de destilación para producir un primer producto de fondos de columna que es reciclado al reactor y un primer producto de parte superior de columna que comprende cloruro de hidrógeno, difluorometano, monocloromonofluorometano, cloruro de metileno, y fluoruro de hidrógeno; ii) destilar la parte superior de la primera columna en una segunda columna de destilación para separar una mezcla que comprende diclorometano y cloruro de hidrógeno como una parte superior de segunda columna a partir de un producto de fondos de segunda columna que comprende monocloromonofluorometano, cloruro de metileno, y fluoruro de hidrógeno; íii) vaporizar y sobrecalentar el producto de fondos de segunda columna; Y iv) reciclar el producto de fondos de segunda columna vaporizado y sobrecalentado al reactor. El procedimiento 'de conformidad con la reivindicación 1, donde el paso (b) comprende los pasos de: i) destilar el producto de reacción de una primera columna de destilación para producir un producto de fondos de primera columna en cual es reciclado al reactor y un producto de parte superior de primera columna que comprende cloruro de hidrógeno, difluorometano, monocloromonofluorometano, cloruro de metileno, y fluoruro de hidrógeno; ii) destilar la parte superior de primera columna en una segunda columna de destilación para separar cloruro de hidrógeno como una parte superior de segunda columna de un producto de fondos de segunda columna que comprende difluorometano, monocloromonofluorometano, cloruro de metileno y fluoruro de hidrógeno; iii) destilar el producto de fondeo de segunda columna en una tercera columna de destilación para separar difluorometano como parte superior de tercera columna de un producto de fondos de tercera columna que comprende monocloromonofluorometano, cloruro de metileno, y fluoruro de hidrógeno; iv) vaporizar y sobrecalentar el producto de fondos de tercera columna; y v) reciclar el producto de fondos de tercera columna vaporizado y sobrecalentado al reactor. n procedimiento que comprende los pasos de: a) hacer reaccionar el cloruro de metileno y el fluoruro de hidrógeno en presencia de una cantidad efectiva de un catalizador de fluorinación en un reactor elaborado de un polímero fluorinado para producir un producto de reacción; y b) destilar el producto de reacción en una primera columna de destilación para producir un producto de fondos de primera columna el cual es reciclado al reactor y un producto de parte superior de primera columna que comprende cloruro de hidrógeno, difluorometano, monocloromonofluorometano, cloruro de metileno, y fluoruro de hidrógeno; c) destilar la parte superior de primera columna en una segunda columna de destilación para separar una mezcla que comprende difluorometano y cloruro de hidrógeno como una parte superior de segunda columna de un producto de fondos de segunda columna que comprende monocloromonofluorometano, cloruro de metileno, y fluoruro de hidrógeno; d) vaporizar y sobrecalentar el producto de fondos de segunda columna; y e) reciclar el producto de fondos de segunda columna vaporizado y sobrecalentado al reactor. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 7, donde las corrientes de fondos de primera y segunda columnas con calentadas antes de ser recicladas al reactor a una temperatura de aproximadamente 100 a aproximadamente 200°C. Un procedimiento que comprende los pasos de: a) hacer reaccionar el cloruro de metileno y el fluoruro de hidrógeno en presencia de una cantidad efectiva de un catalizador de fluorinación y en un reactor de polímero fluorinado para producir un producto de reacción; y b) destilar el producto de reacción en una primera columna de destilación para producir un primer producto de fondos reciclado al reactor y un producto de parte superior de primera columna que comprende cloruro de hidrógeno, difluorometano, monocloromonofluorometano, cloruro de metileno y fluoruro de hidrógeno; c) destilar la parte superior de primera columna en una segunda columna de destilación para separar cloruro de hidrógeno como parte superior de segunda columna de un producto de fondos de segunda columna que comprende difluorometano, monocloromonofluorometano, cloruro de metileno, y fluoruro de hidrógeno; d) destilar el producto de fondos de segunda columna en una tercera columna de destilación para separar diflúororneta a- en forma de parte superior de una tercera columna de un producto de fondos de tercera columna que comprende monocloromonofluorometano, cloruro de metileno y fluoruro de hidrógeno; e) vaporizar y sobrecalentar el producto de fondos de tercera columna; y f) reciclar y vaporizar el producto de fondos de tercera columna sobrecalentado al reactor. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 9, donde las corrientes de fondos de primera, segunda y tercera columnas son recicladas al reactor y calentadas a una temperatura de aproximadamente 100 a aproximadamente 200°C.