专利名称：五氟丙烯和水的类共沸组合物的制作方法
五氟丙烯和水的类共沸组合物相关申请的交叉引用
本申请涉及并且要求2010年5月6日提交的序号为61/331，971的美国临时申请的优先权，并通过引用将其内容结合引入。发明的领域
本发明涉及1，2，3，3，3_五氟丙烯(HF0_1225ye)和水的共沸和类共沸组合物。发明的背景技术
传统上，氯氟烃(CFC)，如三氯氟甲烷和二氯二氟甲烷，已被用作制冷剂、发泡剂以及用于气体灭菌的稀释剂。近些年，全卤代的氯氟烃可能会对地球臭氧层有害受到了普遍关注。因此，期望能够代替这些材料的对于平流层来说更安全的材料。
目前，全世界都在尽可能地使用含有更少或不含氯取代基的氟取代烃。HFC，即仅含有碳、氢和氟的化合物，的产生成为了提供环保性的能够替代CFC的产品的主题。这类化合物在本领域中已知可以通过将氟化氢与各种氢氯烃化合物进行反应而制备得到。尽管 HFC由于不 是非耗臭氧的而被认为比氢氯氟烃(HCFC)或氯氟烃(CFC)环保得多，但近期的数据表明其同样也是温室效应全球变暖的原因。因此，也在探索HFC、HCFC和CFC的替代物。
已经提出将氢氟烯烃(“HF0”)作为可能的替代物。两种这类的HFO为1，2，3，3， 3-五氟丙烯(HF0-1225ye)和 2，3，3，3-四氟丙烯(HF0_1234yf)。如 US20090234165 中所公开，其内容通过引用的方式引入本发明，HF0-1225ye已知作为制备HF0_1234yf过程中的中间体而产生。这些HFO已经成为有效的制冷剂、热传导介质、推进剂、起泡剂、发泡剂、气体电介体、杀菌剂载体、聚合介质、微粒去除流体、载体流体、抛光研磨剂、置换干燥剂以及动力循环工作流体。
尽管如此，公知地，HFO最好作为单组分流体或共沸混合物使用，其均不会在沸腾和蒸发时分馏。这类组合物难以识别，至少部分原因在于共沸物形成的相对不可预知性。因此，产业上一直在寻找能够代替CFC、HCFC和HFC的可接受的并且对环境更安全的新型HFO 基混合物。本发明尤其能够满足这些需求。发明概述
本发明涉及1，2，3，3，3-五氟丙烯(HF0_1225ye)和水的共沸或类共沸组合物。由于HF0-1225ye和水具有很低、甚至没有潜在臭氧损耗性，因此，本发明的组合物为目前使用的CFC、HCFC和HFC提供了环境友好的替代物。另外，含有这类共沸物的组合物显示的性能使其优于CFC、HCFC和HFC替代物，也优于单独的HF0-1225ye或水。
本发明还提供组合物以及形成共沸或类共沸组合物的方法，所述共沸或类共沸组合物包括约O. I-约50重量％的水与约50-99. 9重量％的HF0_1225ye的掺合物(blend)。 在进一步的具体实施方式
中，所述共沸物或类共沸组合物包括约O. I-约25重量％的水与约75-99.9重量％的册0-122576的掺合物，并且，在更进一步的具体实施方式
中，其包括约O. 25-约11重量％的水与约89-99. 75重量％的HF0_1225ye的掺合物。所得共沸物在约14. 3psia±2psia的压力下沸点为约-20°C ±0.5°C。在进一步的具体实施方式
中，在约14. 3psia的压力下，共沸物的沸点为约_20°C，并且在更进一步的具体实施方式
中，在约14.39psia的压力下，其沸点为约-20. 3°C。
本发明还涉及从含有1，2，3，3，3-五氟丙烯和至少一种杂质的混合物中，通过加入有效量的水以形成前述的共沸或类共沸化合物，而除去1，2，3，3，3-五氟丙烯的方法。之后，使用本领域中已知的标准方法，例如但不限于，蒸馏，将该共沸物与杂质分离。杂质可以包括卤代烃或氟化氢，其可以与或不与1，2，3，3，3_五氟丙烯混溶。卤代烃的例子包括，但不限于，1，1，1，2，3，3-六氟丙烷(HFC-236ea) ;1，1，1，2，3-五氟丙烷(HFC_245eb);六氟丙烯(HFP) ;1，1，1，2_四氟丙烯(HF0-1234yf)及其组合。在进一步的具体实施方式
中，杂质也可以与或不与1，2，3，3，3-五氟丙烯、水或1，2，3，3，3-五氟丙烯和水的混合物形成共沸混合物。
本发明还涉及通过将1，2，3，3，3-五氟丙烯与水分离而从1，2，3，3，3-五氟丙烯和水的共沸混合物中离析1，2，3，3，3-五氟丙烯的方法。分离的方法可以包括本领域中已知或以其它方式在本文中讨论的方法中的任何一种或其组合。例如，可以采用液_液相分离来分离1，2，3，3，3-五氟丙烯。在替代具体实施方式
中，可以采用蒸馏和/或一种或多种干燥介质(例如分子筛，娃-招(silica alumina)等)分离I, 2, 3, 3, 3-五氟丙烯。在进一步的具体实施方式
中，分离方法可以包括液_液相分离与选自蒸馏和/或一种或多种干燥介质的第二种方法的组合。
基于本发明所公开的内容，本发明的其它具体实施方式
和优点对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。发明详述
在本发明的一个方面，提供了一种1，2，3，3，3-五氟丙烯(HF0_1225ye)和水的共沸或类共沸组合物。由于HF0-1225ye和水具有很低、甚至没有潜在臭氧损耗性，本发明的组合物为目前使用的CFC、HCFC和HFC提供了环境友好的替代物。另外，含有这类共沸物的组合物显示的性能使其优于CFC、HFC和HCFC替代物，也优于单独的HF0_1225ye或水。在本发明的另一方面，HF0-1225ye和水的共沸或类共沸组合物被用于分离纯化形式的 HF0-1225ye。本发明中所使用的“HF0-1225ye”是指单独的“E”或“Z”异构体或其混合物。
对于本发明，HF0-1225ye和水的共沸和类共沸混合物包括那些类表现得像共沸物的组合物或混合物。流体的热力学状态由其压力、温度、液体组成以及蒸汽组成确定。对于一种纯共沸组合物来说，在给定温度和压力范围下，液体组成和蒸汽相本质上等同。在实践中，这意味着在相变过程中无法分离组分。对于本发明，共沸物是相对于周围的混合组分的沸点显示最大或最小沸点的液体混合物。共沸或类共沸组合物是两种或多种不同组分的混合物，在给定的压力下处于液体形式时，其将会在基本上恒定的温度下沸腾，该温度可以高于或低于组分的沸点温度，并且其将提供与正在沸腾的液体组成本质上完全相同的蒸汽组成。对于本发明，共沸组合物定义为包括与共沸物行为相似，即具有恒定的沸腾特性或者在沸腾或蒸发时不趋于分馏，的类共沸组合物。因此，在沸腾或蒸发过程中形成的蒸汽的组成与初始的液体组成相同或基本相同。因此，在沸腾或蒸发过程中，如果液体组成发生任何变化，该变化也是极微小的或者可以忽略不计。与此相反，非共沸组分在沸腾或蒸发过程中， 其液体组成发生了实质的变化。因此，共沸或类共沸组合物的本质特征是，在给定压力下， 液体组成的沸点是固定的并且在沸腾的组合物之上的蒸汽的组成与沸腾的液体组合物的4组成本质上等同，即基本上不发生液体组合物组分的分馏。当共沸或类共沸组合物在不同的压力下沸腾时，共沸组合物的各组分的沸点和重量百分比都可能改变。因此，可以根据以在指定压力下具有固定的沸点为特征的组合物的组分之间存在的关系或根据组分的组成范围或根据各组分的确切重量百分比来限定共沸或类共沸组合物。
因此，本发明提供具有效量的HF0-1225ye和水的类共沸组合物。在此，“有效量” 是指与其它组分相结合结果形成类共沸组合物的各组分的含量。在某些具体实施方式
中， 共沸或类共沸组合物包括约O. I-约50重量％的水和约50-99. 9重量％的HF0-1225ye的掺合物。在进一步的具体实施方式
中，共沸物或类共沸组合物包括约O. I-约25重量％的水和约75-99. 9重量％的HF0-1225ye的掺合物，并且，在更进一步的具体实施方式
中，共沸物或类共沸组合物包括约O. 25-约11重量％的水以及约89-99. 75重量％的HF0-1225ye的掺合物。本发明的共沸或混合物在约14. 3psia±2psia的压力下沸点为约-20°C ±0. 5°C。在进一步的具体实施方式
中，本发明的共沸混合物在约14. 3psia的压力下沸点为约-20°C。 在更进一步的具体实施方式
中，共沸物在约14. 39psia的压力下沸点为约_20. 3°C。
在一个具体实施方式
中，本发明的方法包括生成HF0-1225ye和HF0-1225ye/ 水共沸物以及将共沸物与杂质分离的步骤。本发明的方法还包括从共沸混合物中纯化 HF0-1225ye的步骤，其将在下面进行更详细地说明。可以使用本领域已知的一种或多种方法生产HF0-1225ye。在一个非限制性的实施例中，I，2，3，3，3-五氟丙烯(HF0-1225ye) 作为制备2，3，3，3_四氟丙烯(HF0-1234yf)过程中的中间体产生，这在本领域中是公知的，如美国专利申请NO. 20090234165中所述，其说明书通过引用结合引入本发明。更具体地，HF0-1225ye可以通过六氟丙烯(HFP)的初始加氢制备1，1，1，2，3，3-六氟丙烷 (HFC-236ea)来制备。其随后用作脱氢卤化反应中的反应物来生产HF0_1225ye。
从该混合物或者任意其它含有HF0_1225ye和杂质的混合物中除去HF0_1225ye 的第一步是通过加入有效量(如本文中所定义的)的水以形成HF0-1225ye和水的共沸组合物。之后，采用标准的分离技术，例如，但不限于，蒸馏、洗涤或者其它本领域已知的分离方法将共沸组合物与杂质分离。在一个具体实施方式
中，杂质本身不与HF0-1225ye、 水或HF0-1225ye和水的混合物形成共沸混合物。在另一个具体实施方式
中，杂质本身与 HF0-1225ye、水或HF0-1225ye和水的混合物形成共沸混合物。HF0_1225ye的典型杂质包括，但不限于，可以与HF0-1225ye混溶的其它卤代烃，例如但不限于，1，1，1，2，3，3-六氟丙烷(HFC-236ea) ;1，1，1，2，3-五氟丙烷(HFC_245eb);六氟丙烯(HFP) ;1，1，1，2-四氟丙烯 (HF0-1234yf)及其组合。在进一步的具体实施方式
中，杂质为氟化氢。
这种纯化了的共沸物满足本领域对没有潜在臭氧消耗性、对于温室效应全球变暖的贡献可以忽略不计并且不可燃的HFO混合物的要求。该混合物可具有广泛的使用范围， 例如但不限于，发泡剂、推进剂、制冷剂、用于气体灭菌的稀释剂等。对于这此目的，共沸物可以结合其它有用的添加剂或成分来提供。
在纯化之后，可能还期望分离HF0-1225ye和水的共沸物的组分以形成纯化形式的HF0-1225ye。分离方法可以包括本领域公知的任何方法。在一个具体实施方式
中，例如，可以通过液-液相分离从HF0-1225ye中去除过量的水。然后可以通过蒸馏和/或一种或多种干燥介质(例如分子筛，硅-铝等)从HF0-1225ye中去除剩余的水。纯化了的 HF0-1225ye可作为最终产品(即作为制冷剂、发泡剂、推进剂、用于气态灭菌的稀释剂等)使用，或者其可以进一步加工用于制备其它HFO或类似的化合物。
以下的非限制性实施例用于举例说明本发明。实施例
实施例I
首先将HFO-(Z) _1225ye装入配有干冰冷却冷凝器的玻璃真空绝热容器中。然后， 递增地加入水并记录混合物的温度。混合物的温度达到最小值然后变平，表明形成了非均相共沸物。在测量过程中，环境压力为14.3psia。测量的温度示于表I中。表I :在14. 39psia下，HFO-(Z)-1225ye和水的沸点测定器测量结果
权利要求
1.共沸或类共沸组合物，其基本上由1，2，3，3，3-五氟丙烯(HF0-1225ye)和水组成。
2.权利要求I的组合物,其中水的含量为约O.I-约50重量％且1，2，3，3，3-五氟丙烯的含量为约50-约99. 9重量％。
3.权利要求I的组合物,其中水的含量为约O.I-约25重量％且1，2，3，3，3-五氟丙烯的含量为约75-约99. 9重量％。
4.权利要求I的组合物,其中水的含量为约O.25-约11重量％且1，2，3，3，3-五氟丙烯的含量为约89-约99. 75重量％。
5.权利要求I的组合物，在约14.3psia±2psia的压力下沸点为约_20°C ±0. 5°C。
6.形成共沸或类共沸组合物的方法，其包括形成基本上由有效量的水和1，3，3，3， 3-五氟丙烯组成的掺合物。
7.从含有I，2，3，3，3-五氟丙烯和至少一种杂质的混合物中除去I，2，3，3，3-五氟丙烯的方法，其包括向该混合物中加入有效量的水以形成1，2，3，3，3_五氟丙烯和水的共沸或类共沸组合物，和将共沸组合物与杂质分离。
8.权利要求7的方法，其中杂质选自氟化氢、1，1，1，2，3，3-六氟丙烷(HFC-236ea)、l， 1，1，2，3-五氟丙烷(HFC-245eb)、六氟丙烯(HFP)、1，1，1，2-四氟丙烯(HF0_1234yf)及其组合。
9.从含有1，2，3，3，3-五氟丙烯和水的共沸混合物中分离1，2，3，3，3-五氟丙烯的方法，包括将1，2，3，3，3-五氟丙烯与水分离。
10.权利要求9的方法，其中使用选自液-液相分离、蒸馏、至少一种干燥介质及其组合的方法将1，2，3，3，3-五氟丙烯与水分离。
全文摘要
提供了1，2，3，3，3-五氟丙烯(HFO-1225ye)和水的共沸和类共沸组合物。该共沸和类共沸组合物可用于在生产过程中将1，2，3，3，3-五氟丙烯与杂质分离。本发明的共沸物同样可用于最终组合物，如发泡剂、推进剂、制冷剂、用于气体灭菌的稀释剂等，中或者用于制备最终组合物。
文档编号C09K5/04GK102939352SQ201180022902
公开日2013年2月20日 申请日期2011年5月2日 优先权日2010年5月6日
发明者R·赫尔斯, H·科普卡利, H·T·范 申请人:霍尼韦尔国际公司