專利名稱：1,2-二氯-3,3,3-三氟丙烷和氟化氫的共沸物-狀組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷(HCFC-1223xd)和氟化氫的共沸組合物和共沸物-狀的組合物。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，全世界所關(guān)心的是，完全地鹵化的含氯氟烴(CFC)可能對(duì)地球的臭氧層是有害的。因此，全世界都努力使用包含更少或沒有氯取代基的氟-取代烴。在這方面，具有零臭氧耗竭潛力的氫氟烴(HFC)1，1，1，3，3-五氟丙烷正在被認(rèn)為是含氯氟烴如制冷系統(tǒng)中二氯二氟甲烷和作為發(fā)泡劑的三氯氟甲烷的替代物。HFC，即僅僅包含碳、氫和氟的化合物的生產(chǎn)，已經(jīng)成為提供可用作溶劑，發(fā)泡劑，致冷劑，清洗劑，霧化推進(jìn)劑，傳熱介質(zhì)，電介質(zhì)，滅火組合物和動(dòng)力循環(huán)工作流體的環(huán)境上理想產(chǎn)物所關(guān)心的主題。本領(lǐng)域已知的是，通過氟化氫與各種氫氯碳化合物的反應(yīng)生產(chǎn)碳氟化合物如HFC。與氫氯氟烴(HCFC)或含氯氟烴(CFC)相比較，由于上述HFC不是非-臭氧耗盡的，因此不僅認(rèn)為在環(huán)境上是更為有利的，而且與含氯化合物相比，它們還是非-易燃的和無(wú)-毒性的。
1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)在本領(lǐng)域?yàn)榇蠹宜熘缑枋鲇赨.S.5,496,866和5,574,192中，在此將這兩篇文獻(xiàn)全文引入作為參考。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在基本上純的1，1，1，3，3-五氟丙烷生產(chǎn)中的中間物是1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷(HCFC-1223xd)和氟化氫的共沸的或共沸物-狀的混合物。該中間物一旦形成，隨后通過萃取技術(shù)可能分離成其構(gòu)成部分。共沸的和共沸物-狀的組合物在電子工業(yè)中用作蝕刻半導(dǎo)體的無(wú)水的(非-水)蝕刻劑，以及從金屬中除去表面氧化物的組合物。在從HF中分離之后，HCFC-1223xd可以用作藥物中間體。
發(fā)明概述在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供主要由1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷和氟化氫組成的共沸組合物。
本發(fā)明還提供一種主要由約1-約90重量％氟化氫和約10-約99重量％1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷組成的共沸的或共沸物-狀的組合物，在約24psia至約84psia的壓力下，該組合物的沸點(diǎn)為約26℃-約68℃。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種共沸的或共沸物-狀的組合物的形成方法，該方法包括將約1-約90重量％氟化氫和約10-約99重量％的1，2-二氟-3，3，3-三氟丙烷混合，所述組合物的沸點(diǎn)在約24-約84psia的壓力下為約26℃-約68℃。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種從1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷和至少一種雜質(zhì)的混合物中除去1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷的方法，該方法包括將一定量的氟化氫添加至該混合物中，其用量足以形成1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷和氟化氫的共沸的或共沸物-狀的組合物，然后從雜質(zhì)中分離出該共沸組合物。


圖1示出了HCFC-1223xd和HF的汽-液-液平衡(VLLE)圖。
優(yōu)選實(shí)施方案詳細(xì)說明在HCFC-1223xd的制備方法中，用氟化氫對(duì)前體試劑進(jìn)行氟化。所述前體的反應(yīng)產(chǎn)物包括HCFC-1223xd、未反應(yīng)的HF和其它副產(chǎn)物。在副產(chǎn)物除去之后，形成了HCFC-1223xd和HF的二元的共沸物或共沸物-狀的組合物。該二元的共沸物或共沸物-狀的組合物然后可以分離成其構(gòu)成部分。
液體的熱力學(xué)狀態(tài)通過其壓力，溫度，液相組成和蒸汽組成來(lái)確定。對(duì)于純粹的共沸組合物，液相成分和汽相在給定的溫度和壓力范圍基本相等。實(shí)際上，這意味著，各組分在相變期間不能分離。對(duì)本發(fā)明來(lái)說，共沸物-狀組合物意味著在恒沸點(diǎn)特性以及在沸騰或蒸發(fā)時(shí)沒有分餾趨勢(shì)等方面，該組合物的性能類似于純粹的共沸物。在沸騰或蒸發(fā)期間，即使有的話，液相成分也僅僅輕微地轉(zhuǎn)變。這與在蒸發(fā)或冷凝期間液相和氣相組成大量改變的非-共沸物-狀組合物完全不同。確定是否候選混合物是在本發(fā)明含義內(nèi)共沸物-狀的一種方法是在預(yù)期將混合物分離成其構(gòu)成部分的條件下對(duì)試樣進(jìn)行蒸餾。如果該混合物是非-共沸物或非-共沸物-狀的，那么，該混合物將分餾，即按首先餾出最低沸點(diǎn)組分的方式分離出其各種組分。如果該混合物是共沸物-狀的，那么，將獲得某些有限量的第一餾分，其包含所有混合物成分并且是恒沸的或性能類似于單一物質(zhì)。共沸物-狀組合物的另一特性是有一系列共沸物-狀組合物，這些組合物以不同比例含有相同組分。所有上述的組合物被在此使用的術(shù)語(yǔ)共沸物-狀的所包括。例如，人們所熟知的是，在不同的壓力下，給定共沸物的組合物如組合物的沸點(diǎn)一樣至少將發(fā)生輕微地改變。因此，雙組分共沸物描述了取決于溫度和/或壓力的可變組成的獨(dú)特的關(guān)系。正如本領(lǐng)域熟知的，共沸物的沸點(diǎn)將隨壓力而改變。
在此使用的共沸物是相對(duì)于周圍的混合物組分的沸點(diǎn)具有最大或最小沸點(diǎn)的液體混合物。共沸物或共沸物-狀的組合物是兩種或多種不同組分的混合物，當(dāng)在給定壓力下處于液態(tài)時(shí)，其將在基本恒定的溫度下沸騰，所述溫度可以高于或低于所述組分的沸點(diǎn)溫度，并且其將提供與沸騰時(shí)液相成分基本相同的蒸汽組成。就本發(fā)明而言，共沸組合物規(guī)定包括共沸物-狀的組合物，這意味著組合物具有類似于共沸物的性能，即具有恒-沸特性或在沸騰或蒸發(fā)時(shí)沒有分餾的趨勢(shì)。因此，在沸騰或蒸發(fā)期間形成蒸汽的成分與原始液相成分相同或基本相同。因此，在沸騰或蒸發(fā)期間，如果液相成分完全轉(zhuǎn)變的話，其成分僅有很小或可以忽略的改變。這與在蒸發(fā)或冷凝期間液相組分大量改變的非-共沸物-狀組合物完全不同。因此，共沸物或共沸物-狀組合物的主要特征在于在給定壓力下，液相成分的沸點(diǎn)不變，在沸騰組分之上的汽相組分基本上就是沸騰液相成分的組分，即，液相成分的組分基本上不分餾。當(dāng)共沸物或共沸物-狀液相組合物在不同壓力下進(jìn)行沸騰時(shí)，該共沸組合物的每一組分的沸點(diǎn)和重量百分?jǐn)?shù)可改變。因此，根據(jù)其組分之間存在的關(guān)系或根據(jù)各組分的組成范圍或根據(jù)在規(guī)定壓力下具有固定沸點(diǎn)的組合物各組分準(zhǔn)確的重量百分?jǐn)?shù)，可以確定共沸物或共沸物-狀組合物。
本發(fā)明提供包含有效量的氟化氫和HCFC-1223xd的組合物，以便形成共沸的或共沸物-狀的組合物。有效量指的是各組分的用量，當(dāng)與另一組分混合時(shí)，所述用量將形成共沸物或共沸物-狀混合物。本發(fā)明組合物優(yōu)選是二元的共沸混合物，它為主要由僅僅是氟化氫和HCFC-1223xd的混合物組成的二元共沸混合物。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明組合物包含約1-約90重量％HF，優(yōu)選約10-約80重量％，最優(yōu)選約40-約60重量％。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明組合物包含約10-約99重量％HCFC-1223xd，優(yōu)選約20-約90重量％，最優(yōu)選約40-約60重量％。在約24-約84psia下，本發(fā)明組合物的沸點(diǎn)為約26-約84℃。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，具有約55±5重量％HF和約45±5重量％HCFC-1223xd的、共沸的或共沸物-狀的組合物在約26℃和23psia下沸騰。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，具有約50±5重量％HF和約50±5重量％HCFC-1223xd的、共沸的或共沸物-狀的組合物在約45℃和42psia下沸騰。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案中，其中的HCFC-1223xd可以從包含HCFC-1223xd和雜質(zhì)的混合物中取出，所述雜質(zhì)例如由制備HCFC-1223xd的步驟中所產(chǎn)生的。這可以通過將氟化氫添加至HCFC-1223xd和雜質(zhì)的混合物中而進(jìn)行。以足以形成HCFC-1223xd和氟化氫的共沸組合物的用量，將氟化氫添加至該混合物中，然后，例如通過蒸餾，洗氣，或其它本領(lǐng)域公認(rèn)的分離的手段，從雜質(zhì)中分離出共沸組合物。優(yōu)選的是，雜質(zhì)本身不與HCFC-1223xd，氟化氫或HCFC-1223xd和氟化氫的混合物形成接近沸點(diǎn)共沸混合物。在此使用的術(shù)語(yǔ)，接近沸點(diǎn)共沸混合物指的是具有在本發(fā)明共沸混合物10℃之內(nèi)沸點(diǎn)的共沸混合物。
下列非-限定性例子用來(lái)闡明本發(fā)明。
實(shí)施例1將50克1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷(HCFC-1223xd)溶解于50克HF中，從而形成非均勻混合物。在26℃下混合物的蒸氣壓為23psia。
實(shí)施例2將55克1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷溶解于45克HF中，從而形成非均勻混合物。在45℃下混合物的蒸氣壓為42psia。
實(shí)施例3在26-68℃的溫度范圍內(nèi)，對(duì)主要由1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷和HF組成的二元組合物進(jìn)行汽-液-液平衡。對(duì)上液相，下相和汽相的組分進(jìn)行取樣。另外還記錄混合物的蒸氣壓。結(jié)果列于表1中。根據(jù)列出純組分蒸氣壓的表1和表2，可以看出，混合物的蒸氣壓高于各單獨(dú)組分的蒸氣壓。由此可以推斷，所述混合物將形成共沸物。由該實(shí)施例可以確定的是，在45℃下，共沸組合物約含54重量％的HF，而在26℃下約含57重量％的HF。
表1

表2

權(quán)利要求
1.主要由1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷和氟化氫組成的共沸組合物。
2.主要由約1-約90重量％氟化氫和約10-約99重量％1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷組成的共沸的或共沸物-狀的組合物，在約23psia至約84psia的壓力下，該組合物的沸點(diǎn)為約26-約68℃。
3.權(quán)利要求2的組合物，其由氟化氫和1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷組成。
4.權(quán)利要求2的組合物，其中，氟化氫的含量從約10-約80重量％。
5.權(quán)利要求2的組合物，其中，氟化氫的含量從約40-約60重量％。
6.權(quán)利要求2的組合物，在約24psia下的沸點(diǎn)為約26℃。
7.權(quán)利要求2的組合物，在約42psia下的沸點(diǎn)為約45℃。
8.共沸的或共沸物-狀的組合物的形成方法，該方法主要由下列步驟組成，將約1-約90重量％氟化氫和約10-約99重量％的1，2-二氟-3，3，3-三氟丙烷混合，所述組合物的沸點(diǎn)在約23-約84psia的壓力下為約26-約68℃。
9.權(quán)利要求8的方法，其中，組合物由氟化氫和1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷組成。
10.權(quán)利要求8的方法，其中，氟化氫的含量為約10-約80重量％。
11.權(quán)利要求8的方法，其中，氟化氫的含量從約40-約60重量％。
12.權(quán)利要求8的方法，其中，在約24psia下組合物的沸點(diǎn)為約26℃。
13.權(quán)利要求8的方法，其中，在約42psia下組合物的沸點(diǎn)為約45℃。
14.從1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷和至少一種雜質(zhì)的混合物中除去1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷的方法，該方法包括將一定量的氟化氫添加至該混合物中，其用量足以形成1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷和氟化氫的共沸的或共沸物-狀的組合物，然后從雜質(zhì)中分離出該共沸組合物。
15.權(quán)利要求14的方法，其中，雜質(zhì)不與1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷、氟化氫或1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷和氟化氫的混合物形成接近沸點(diǎn)共沸混合物。
16.權(quán)利要求14的方法，其中，雜質(zhì)包含鹵化碳。
17.權(quán)利要求14的方法，其中，雜質(zhì)可與1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷混溶。
18.權(quán)利要求14的方法，其中，雜質(zhì)包含1，1，1，3，3-五氯丙烷。
19.權(quán)利要求14的方法，其中，通過蒸餾進(jìn)行分離。
20.權(quán)利要求14的方法，其中，共沸組合物主要由約1-約90重量％氟化氫和約10-約99重量％1，2-二氯-3，3，3-三氟丙烷組成。
21.權(quán)利要求14的方法，其中，共沸組合物主要由約10-約80重量％氟化氫組成。
22.權(quán)利要求14的方法，其中，共沸組合物主要由約40-約60重量％氟化氫組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及1，2－二氯－3，3，3－三氟丙烷(HCFC－1223xd)和氟化氫的共沸的和共沸物－狀的組合物，其可用作生產(chǎn)HCFC－1223xd的中間體。
文檔編號(hào)C11D7/08GK1487986SQ02803999
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2002年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月24日
發(fā)明者H·T·法姆, H·S·童, R·R·辛, H T 法姆, 童, 辛 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司