1,1,1-三氟乙烷和1-氯-2,2,2-三氟乙烷的共沸或類共沸組合物的製作方法

2023-12-05 08:43:36

專利名稱：：1,1,1-三氟乙烷和1-氯-2,2,2-三氟乙烷的共沸或類共沸組合物的製作方法
技術領域：
：本發明涉及1,1,l-三氟乙烷(HFC-143a)的組合物，更具體地講，涉及1,1,l-三氟乙烷(HFC-143a)和l-氯-2,2,2-三氟乙烷(R-133a)的共沸或類共沸組合物。
背景技術：
：已知有許多製備1,1,l-三氟乙烷(HFC-143a)的方法。但是，這些方法的產物包含反應副產物，其中有l-氯-2,2,2-三氟乙烷(R-133a)。非常希望能除去這種反應副產物以得到更純的1,1,1-三氟乙烷或具有較小範圍沸點的1,1,1-三氟乙烷的組合物。遺憾的是，相關領域的人員已知，形成HFC/非-HFC混合物的兩種或更多種組分的組合通常產生組分相對量變化較小、混合物沸點和蒸氣壓變化較大的組合物。例如，使用見述於Praunitz，Lichtenthaler，Azevedo"MolecularThermodynamicsinFluid-PhaseEquilibria(液相平衡中的分子熱動力學)"，第179-190頁(第二版),Prentice-Hall,Inc.的常規溶液數學模型，可預測許多典型的HFC/非-HFC混合物的沸點和蒸氣壓特性，該文獻通過引用結合到本文中來。Prausmtz等指出，常規溶液的蒸氣壓或沸點與其構成組分之間關係的圖傾向於具有明顯的正斜率，這說明在構成組分的較小變化下發生了蒸氣壓或沸點的較大變化。因此，構成量僅有較小不同的混合物的沸點仍可有較大變化。因此，需要確定HFC-143a和R-133a的二元共沸或類共沸混合物，以完成建才莫和才莫擬，用於確定正確的必需的分離設備和方法，以更好地得到最終的HFC-143a純產物。發明概述申請人已領會具有較恆定沸點(即隨著混合物組成量的變化，沸點變化較小)的混合物難於分離。(由於我們不關注噴霧應用而關注蒸餾分離方法，因此不作詳述)。遺憾的是，具有這種較恆定沸點性質的混合物不僅罕見，而且不可預測。本發明人已發現有效量的1,1,l-三氟乙烷(HFC-143a)和1-氯-2,2,2-三氟乙烷(R-133a)的共沸或類共沸組合物。HFC-143a和R-133a的共沸或類共沸組合物的發現使這種共沸或類共沸組合物能在蒸餾塔中從包含HFC-143a和R-133a二者的組合物中蒸餾出來，從而塔頂R-133a的濃度大於塔底R-133a的濃度。這種蒸餾方法在純化由1,1-二氯乙烯和HF反應製備的HFC-143a中具有特定的適用性，因為可從該反應產物中蒸餾出HFC-143a和R-133a的共沸或類共沸組合物以純化所製得的HFC-143a。發明詳述本發明已發現存在有效量的1,1,l-三氟乙烷(HFC-143a)和1-氯-2,2,2-三氟乙烷(R-133a)的共沸或類共沸組合物。HFC-143a和R-133a的共沸或類共沸組合物的發現使這種共沸或類共沸組合物能在蒸餾塔中從包含HFC-143a和R-133a二者的組合物中蒸餾出來，從而塔頂R-133a的濃度大於塔底R-133a的濃度。這種蒸餾方法在純化由1,1-二氯乙烯和HF反應製備的HFC-143a中具有特定的適用性，因為可從該反應產物中蒸餾出HFC-143a和R-133a的共沸或類共沸組合物以純化所製得的HFC-143a。可將來自塔頂的HFC-143a和R-133a的共沸或類共沸組合物回收或送回至反應器，用於R-133a向HFC-143a轉化。進一步發現HFC-143a和R-133a形成了大氣壓力(14.42psia)下具有為-46.5士2。C的較小範圍沸點的共沸或類共沸組合物。在另一個實施方案中，所述共沸或類共沸組合物的沸點為約-46.6。C至約-47.2。C。在又一個實施方案中，所述共沸或類共沸組合物的沸點為約-46.8。C至約-47.2°C。在再一個實施方案中，所述共沸或類共沸組合物的沸點為約-47。C至約-47.2。C。在再又一個實施方案中，所述共沸或類共沸組合物的沸點為約-47.2。C。這種共沸或類共沸組合物通常為HFC-143a和R-133a的混合物，其中所述組合物包含並優選基本由以下組分組成從約70%高至僅小於約100%重量的HFC-143a，和從約30%低至僅大於約0%重量的R-133a,其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。在本發明的另一個實施方案中，所述共沸或類共沸組合物通常為HFC-143a和R-133a的混合物，其中所述組合物包含並優選基本由以下組分組成從約75%高至約99.9%重量的HFC-143a,和從約0.1%低至約25%重量的R-133a,其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。來自塔頂的HFC-143a和R-133a的共沸或類共沸組合物可回收或送回至反應器，用於R-133a向HFC-143a轉化。在本發明的又一個實施方案中，所述共沸或類共沸組合物通常為HFC-143a和R-133a的混合物，其中所述組合物包含並優選基本由以下組分組成從約90%高至約99.9%重量的HFC-143a,和從約0.1%低至約10%重量的R-133a,其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。來自塔頂的HFC-143a和R-133a的共沸或類共沸組合物可回收或送回至反應器，用於R-133a向HFC-143a轉化。本發明人還發現在143a和133a的混合物的蒸餾過程中，133a趨於在塔的較上、較冷部分而非在塔的底部、較熱部分聚集到共沸組合物中。這種性質可用於從混合物中除去不需要的組分133a，由於純淨的143a的沸點高於共沸物，趨於在塔底聚集，可將其從塔底取出。因此，本發明的蒸餾方法包括蒸餾共沸或類共沸的HFC-143a/HCFC-133a組合物，蒸餾的結果是，塔頂133a的濃度高於塔底組合物中133a的濃度。在本發明的一個實施方案中，待蒸餾的共沸或類共沸組合物為有效量的1,1，l-三氟乙烷(HFC-143a)和1-氯-2,2，2-三氟乙烷(R-l33a)的共沸或類共沸組合物。進一步發現HFC-143a和R-133a形成的待蒸餾的共沸或類共沸組合物於14.42psia大氣壓力下具有較小範圍的沸點-46.5士2。C。在另一個實施方案中，所述待蒸餾的共沸或類共沸組合物的沸點為約-46.6。C至約-47.2。C。在又一個實施方案中，所述待蒸餾的共沸或類共沸組合物的沸點為約-46.8"至約-47.2°〇。在再一個實施方案中，所述待蒸餾的共沸或類共沸組合物的沸點為約-47。C至約-47.2。C。在再又一個實施方案中，所述待蒸餾的共沸或類共沸組合物的沸點為約-47.2°C。在蒸餾過程中，所述共沸或類共沸組合物通常為HFC-143a和R-133a的混合物，其中所述組合物包含並優選基本由以下組分組成從約70%高至僅小於約100%重量的HFC-143a，和從約30%低至僅大於約0%重量的R-133a，其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。在本發明的另一個實施方案中，在蒸餾過程中，所述共沸或類共沸組合物通常為HFC-143a和R-133a的混合物，其中所述組合物包含並優選基本由以下組分組成從約75%高至約99.9%重量的HFC-143a,和從約0.1%低至約25%重量的R-133a，其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。在本發明的又一個實施方案中，在蒸餾過程中，所述共沸或類共沸組合物通常為HFC-143a和R-133a的混合物，其中所述組合物包含並優選基本由以下組分組成從約90%高至約99.9%重量的HFC-143a，和從約0.1%低至約10%重量的R-133a,其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。當通過1,1-二氯乙烯與HF反應製備HFC-143a時，本發明特別有用，所述反應產物包含HFC-143a和R-133a，由於之前提及的蒸餾過程可用於該反應的產物中以從該反應的產物中蒸餾除去本發明前述的任何的共沸或類共沸組合物，以純化製得的HFC-143a產物。本發明提供了HFC-143a和R-133a的共沸或類共沸組合物，所述組合物在14.42psia大氣壓力下的具有較小範圍(士2。C)的沸點。這種共沸或類共沸組合物通常為HFC-143a和R-133a的混合物，其中所述組合物包含並優選基本由以下組分組成從約70%高至僅小於約100%重量的HFC-143a，和從約30%低至僅大於約0%重量的R-133a，其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。這種組合物在14.42psia大氣壓力下具有較小範圍的沸點-46.5土2。C。本發明優選的組合物基本由約75%至約99%重量的HFC-143a和約1%至約25%重量的R-133a組成，在大氣壓力下的沸點為約-46.5土2。C。本發明更優選的組合物基本由約90%至約99%重量的HFC-143a和約1%至約10%重量的R-133a組成，在大氣壓力下的沸點為約-46.5士2。C。由於純淨的HFC-143a和R-133a在1個大氣壓力下的正常沸點分別為-47。C和6°C，因此希望將R-133a在HFC-143a和R-133a混合物的蒸餾中作為殘餘物或底部產物除去。本發明的另一方面為從1,1,l-三氟乙烷(HFC-143a)和R-133a雜質的混合物中除去l-氯-2，2,2-三氟乙烷(R-133a)雜質的方法，所述方法包括形成本發明前述的HFC-143a和R-133a的共沸或類共沸組合物以及之後從所述混合物中分離共沸或類共沸組合物。如表l所示，當向143a(-46.5。C)中加入更高沸點的133a(-6。C)時，發現了二元共沸或類共沸混合物143a/133a。混合物的溫度低於每一種純淨組分的沸騰溫度。通過但不限於用表l中沸點範圍為-46.2士2。C的組合物的實施例來"i兌明本發明的共沸或類共沸組合物。表1tableseeoriginaldocumentpage11通過參考優選的實施方案和其具體的實施例詳細描述了本發明，但是顯然可能在不偏離本公開和權利要求的精神和範圍的情況下出現改變和變體。權利要求1.一種共沸或類共沸組合物，所述組合物包含有效量的1，1，1-三氟乙烷(HFC-143a)和1-氯-2，2，2-三氟乙烷(R-133a)。2.權利要求1的共沸或類共沸組合物，所述組合物基本由有效量的1,1,l-三氟乙烷(HFC-143a)和l-氯-2,2,2-三氟乙烷(R-133a)組成。3.權利要求1的共沸或類共沸組合物，所述組合物基本由以下組分組成從約70%高至僅小於約100%重量的HFC-143a,和從約30%低至僅大於約0%重量的R-133a，其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。4.權利要求1的共沸或類共沸組合物，所述組合物基本由以下組分組成約75%至約99.9%重量的HFC-143a，和約0.1%至約25%重量的R-133a,其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。5.權利要求1的共沸或類共沸組合物，所述組合物基本由以下組分組成約90%至約99.9%重量的HFC-143a,和約0.1%至約10%重量的R畫133a，其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。6.權利要求1的共沸或類共沸組合物，所述組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約46.5±2°C。7.權利要求1的共沸或類共沸組合物，所述組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約-46.6。C至約-47.2。C。8.權利要求1的共沸或類共沸組合物，所述組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約-46.8。C至約-47.2。C。9.權利要求1的共沸或類共沸組合物，所述組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約-47。C至約-47.2。C。10.權利要求1的共沸或類共沸組合物，所述組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約-47.2。C。11.一種用於通過1,1-二氯乙烯與HF反應製備1,1,1-三氟乙烷(HFC-143a)的方法，其改進包括通過從反應產物中蒸餾出包含有效量的1，1，l-三氟乙烷(HFC-143a)和l-氯-2,2,2-三氟乙烷(R-133a)的共沸或類共沸組合物以純化1,1,l-三氟乙烷(HFC-143a)。12.權利要求11的方法，其中所述從反應產物中蒸餾的共沸或類共沸組合物基本由有效量的1,1,l-三氟乙烷(HFC-143a)和1-氯-2,2,2-三氟乙烷(R-133a)組成。13.權利要求ll的方法，其中所述從反應產物中蒸餾的共沸或類共沸組合物基本由以下組分組成從約70%高至僅小於約100%重量的HFC-143a，和從約30%低至僅大於約0%重量的R-133a，其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。14.權利要求11的方法，其中所述從反應產物中蒸餾的共沸或類共沸組合物基本由以下組分組成約75%至約99.9%重量的HFC-143a,和約0.1%至約25%重量的R-133a，其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。15.權利要求ll的方法，其中所述從反應產物中蒸餾的共沸或類共沸組合物基本由以下組分組成約90%至約99.9%重量的HFC-143a,和約0.1%至約10%重量的R-133a，其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。16.權利要求11的方法，其中所述從反應產物中蒸餾的共沸或類共沸組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約46.5土2。C。17.權利要求11的方法，其中所述從反應產物中蒸餾的共沸或類共沸組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約-46.6。C至約-47.2。C。18.權利要求11的方法，其中所述從反應產物中蒸餾的共沸或類共沸組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約-46.8。C至約-47.2。C。19.權利要求11的方法，其中所述從反應產物中蒸餾的共沸或類共沸組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約-47。C至約-47.2。C。20.權利要求11的方法，其中所述從反應產物中蒸餾的共沸或類共沸組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約-47.2。C。21.權利要求11的方法，其中將所述從反應產物中蒸餾的共沸或類共沸組合物回收返回至反應器中。22.—種從1,1,l-三氟乙烷(HFC-143a)和R-133a雜質的混合物中除去l-氯-2,2,2-三氟乙烷(R-133a)雜質的方法，所述方法包括形成HFC-143a和R-133a的共沸或類共沸組合物以及之後從所述混合物中分離所述共沸或類共沸組合物。23.權利要求22的方法，其中所述分離通過蒸餾實施。24.權利要求22的方法，其中所述共沸或類共沸組合物基本由有效量的1,1，l-三氟乙烷(HFC-143a)和l-氯-2,2,2-三氟乙烷(R-133a)組成。25.權利要求22的方法，其中所述共沸或類共沸組合物基本由以下組分組成從約70%高至僅小於約100%重量的HFC-143a,和從約30%低至僅大於約0%重量的R-133a，其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。26.權利要求22的方法，其中所述共沸或類共沸組合物基本由以下組分組成約75%至約99.9%重量的HFC-143a,和約0.1%至約25%重量的R-133a，其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。27.權利要求22的方法，其中所述共沸或類共沸組合物基本由以下組分組成約90%至約99.9%重量的HFC-143a，和約0.1%至約10%重量的R-133a，其中所述重量百分比基於組合物的總重量計算。28.權利要求22的方法，其中所述共沸或類共沸組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約46.5士2。C。29.權利要求22的方法，其中所述共沸或類共沸組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約-46.6。C至約-47.2。C。30.權利要求22的方法，其中所述共沸或類共沸組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約-46.8。C至約-47.2。C。31.權利要求22的方法，其中所述共沸或類共沸組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約-47。C至約-47.2。C。32.權利要求22的方法，其中所述共沸或類共沸組合物在約14.42psia大氣壓力下的沸點為約-47.2。C。33.—種在蒸餾塔中蒸餾包含HFC-143a和R-133a的組合物的方法，其中蒸餾結果為塔頂R-133a的濃度高於塔底組合物中R-133a的濃度。全文摘要本發明提供了1，1，1-三氟乙烷(HFC-143a)和1-氯-2，2，2-三氟乙烷(R-133a)的共沸或類共沸組合物。HFC-143a和R-133a的共沸或類共沸組合物的發現使這種共沸或類共沸組合物能從包含HFC-143a和R-133兩者的組合物中蒸餾出來。文檔編號C07C17/21GK101528646SQ200780038561公開日2009年9月9日申請日期2007年8月15日優先權日2006年8月17日發明者H·T·范,R·R·辛格,S·A·科特雷爾,童雪松申請人:霍尼韋爾國際公司