FR3051468A1 - Procede de fabrication de tetrafluoropropene. - Google Patents

Procede de fabrication de tetrafluoropropene. Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation du tétrafluoropropène mettant en œuvre trois réacteurs comprenant chacun un lit catalytique contenant un catalyseur ou un catalyseur préliminaire et comprenant la mise en œuvre indépendamment dans chacun des réacteurs des réactions catalytique ou de régénération du catalyseur, la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire dans le lit catalytique d'un des réacteurs représente entre 90% et 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique d'un des deux autres réacteurs. La présente invention concerne aussi une installation configurée pour mettre en œuvre le présent procédé.

Description

PROCEDE DE FABRICATION DE TETRAFLUOROPROPENE Domaine de l'invention
La présente invention concerne un procédé de fabrication de tétrafluoropropène (HFO-1234), et notamment de 2,3,3,3-tétrafluoropropène (HFO-1234yf), ainsi qu'une installation adaptée à la mise en oeuvre de ce procédé.
Arrière-plan technologique
Les gaz à effet de serre sont des composants gazeux qui absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre, contribuant ainsi à l'effet de serre. L'augmentation de leur concentration dans l'atmosphère est l'un des facteurs à l'origine du réchauffement climatique.
La production des chlorofluorocarbones (CFC) et des hydrochlorofluorocarbures (HCFC) utilisés dans les systèmes de réfrigération et de climatisation a ainsi été successivement réglementée par les protocoles de Montréal puis de Kyoto. Il existe un besoin de développer de nouvelles molécules tout aussi efficaces et présentant en particulier un potentiel de réchauffement global le plus faible possible. C'est le cas des hydrofluorooléfines, et notamment du HFO-1234yf, qui est un composé particulièrement utile.
Il est connu de produire des hydrofluorooléfines ou des hydrofluorocarbures par fluoration d'hydrochlorooléfines ou d'hydrochlorocarbures notamment. Cette fluoration est généralement une fluoration catalytique utilisant l'acide fluorhydrique comme agent fluorant.
La réaction de fluoration doit généralement être effectuée à une température élevée (plus de 300°C), en phase gazeuse, en présence d'un catalyseur solide supporté ou massique.
Il est connu de prévoir une co-alimentation avec un agent oxydant, notamment de l'air, ou éventuellement du chlore, pour préserver la durée de vie du catalyseur et limiter le dépôt de coke à sa surface pendant l'étape réactionnelle.
Le document US 8,614,361 décrit un procédé de fabrication du HFO-1234yf en faisant réagir le HCFO-1233xf avec de l'HF en présence d'une teneur élevée en oxygène.
Le document US 8,618,338 décrit un procédé de fabrication de fluorooléfine en deux étapes, en particulier une première étape de réaction en phase liquide à partir du 1,1,2,3-tétrachloropropène (HCO-1230xa) pour l'obtention de l'intermédiaire HCFO-1233xf et une deuxième étape de réaction en phase gazeuse à partir de HCFO-1233xf pour obtenir du HFO-1234yf.
Le document WO 2013/088195 enseigne un procédé de fabrication de HFO-1234yf en deux étapes, une première étape de fluoration en phase gazeuse de 1,1,1,2,3-pentachloropropane (HCC-240db) et/ou de 1,1,2,2,3-pentachloropropane (HCC-240aa) pour l'obtention de l'intermédiaire HCFO-1233xf, puis une deuxième étape de réaction en phase gazeuse à partir du HCFO-1233xf pour obtenir le HFO-1234yf.
Les documents WO 2012/098421 et WO 2012/098422 enseignent l'activation et la régénération de catalyseurs de fluoration.
Le document WO 2013/182816 décrit un procédé de réaction chimique pour la mise en oeuvre alternée d'une phase de réaction catalytique et d'une phase de régénération de catalyseur dans un réacteur.
Le document W02016/001515 décrit un procédé de réaction chimique pour la mise en oeuvre alternée d'une phase de réaction catalytique et d'une phase de régénération de catalyseur dans un ou plusieurs réacteurs.
Il existe encore un besoin d'améliorer les procédés de fabrication des HFO-1234 tels que le HFO-1234yf, et notamment de produire ces composés avec un rendement élevé et dans un degré de pureté élevé, tout en minimisant les coûts de production et les investissements. Résumé de l'invention
Selon un premier aspect, la présente invention concerne un procédé de fabrication de tétrafluoropropène mettant en oeuvre trois réacteurs comprenant chacun un lit catalytique contenant un catalyseur ou un catalyseur préliminaire et comprenant la mise en œuvre indépendamment dans chacun des réacteurs : au moins une étape de réaction en phase gazeuse d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique et d'un catalyseur préliminaire pour former un composé B ; au moins une étape de réaction en phase gazeuse d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique et d'un catalyseur pour former le tétrafluoropropène, ou une étape de régénération du catalyseur ou du catalyseur préliminaire par mise en contact de celui-ci avec un flux de régénération comprenant un agent oxydant, caractérisé en ce que la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire dans le lit catalytique d'un des réacteurs représente entre 90% et 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique d'un des deux autres réacteurs.
De préférence, la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique de chaque réacteur est comprise entre 90% et 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique des deux autres réacteurs considérés indépendamment l'une de l'autre, avantageusement entre 92% et 108%, de préférence, entre 95% et 105%, en particulier entre 98% et 102%.
Selon un mode de réalisation préféré, la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique de chaque réacteur est identique dans les trois réacteurs.
Selon un mode de réalisation préféré, l'étape de réaction d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique ou l'étape de réaction d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique est mise en œuvre en alternance avec une étape de régénération du catalyseur ou du catalyseur préliminaire.
Selon un mode de réalisation préféré, le présent procédé met en œuvre simultanément : une étape de réaction d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique dans un des trois réacteurs, une étape de réaction d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique dans un autre des trois réacteurs; une étape de régénération du catalyseur ou du catalyseur préliminaire ou une étape d'attente dans le troisième réacteur.
Selon un mode de réalisation préféré, le procédé comprend : la collecte d'un flux de produits à l'issue de l'étape de réaction du composé B ; l'utilisation dudit flux de produits collecté à l'issue de l'étape de réaction du composé B pour effectuer l'étape de réaction du composé A en présence d'acide fluorhydrique ; et la séparation du flux de produits issu de l'étape de réaction du composé A en présence d'acide fluorhydrique en un premier flux comprenant de l'acide chlorhydrique et du tétrafluoropropène et un deuxième flux comprenant de l'acide fluorhydrique et le composé B ; optionnellement, la collecte dudit second flux comprenant de l'acide fluorhydrique et le composé B, et le recyclage de celui-ci à l'étape de réaction du composé B en présence d'acide fluorhydrique ou de l'étape de réaction d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique.
Selon un mode de réalisation préféré, le tétrafluoropropène est le 2,3,3,3-tétrafluoropropène (HFO-1234yf) ou le 1,3,3,3-tetrafluoropropène (HFO-1234ze).
Selon un mode de réalisation préféré, le composé A est choisi parmi les tétrachloropropènes, les chlorotrifluoropropènes, les pentachloropropanes, les dichlorotrifluoropropanes, les trichlorodifluoropropanes, tétrachlorofluoropropanes, les dichlorodifluoropropènes, les trichlorofluoropropènes et les mélanges de ceux-ci ; le composé B est choisi parmi les chlorotrifluoropropènes, les pentafluoropropanes, les dichlorotrifluoropropanes, les trichlorodifluoropropanes, tétrachlorofluoropropanes, les dichlorodifluoropropènes, les trichlorofluoropropènes et les mélanges de ceux-ci ; de préférence le composé A est sélectionné par le groupe consistant en 2-chloro-3,3,3-trifluoro-l-propene (HFCO-1233xf), 2,3-dichloro-l,l,l-trifluoropropane (FICFC-243db), 1,1,1,2,3-pentachloropropane (FICC-240db), 1,1,2,2,3-pentachloropropane (FICC-240aa), 1,1,1,3,3-pentachloropropane (FICC-240fa), 1,1,2,3-tetrachloro-l-propene (FICO-1230xa), 2,3,3,3- tetrachloro-l-propene (FICO-1230xf), 1,1,3,3-tetrachloro-l-propene (FICO-1230za) et 1,3,3,3-tetrachloro-l-propene (FICO-1230zd) ; et le composé B est sélectionné par le groupe consistant en 2-chloro-3,3,3-trifluoro-l-propene (FICFO-1233xf), 1,1,1,2,2-pentafluoropropane (HFC-245cb) et l-chloro-3,3,3-trifluoro-l-propene (FICFO-1233zd).
Selon un second aspect, la présente invention fournit une installation de fabrication de tétrafluoropropène comprenant trois réacteurs de réaction en phase gazeuse comprenant chacun un lit catalytique contenant un catalyseur ou un catalyseur préliminaire, les trois réacteurs de réaction en phase gazeuse étant chacun configuré pour être alimenté par : - un dispositif d'alimentation en flux réactionnel comprenant un composé B et de l'acide fluorhydrique; et/ou - un dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire comprenant un composé chloré A et de l'acide fluorhydrique ; et/ou - un dispositif d'alimentation en flux de régénération configuré pour alimenter le réacteur avec un flux de régénération comprenant un agent oxydant ; et - optionnellement, un dispositif d'alimentation en flux d'attente configuré pour alimenter un réacteur avec un flux gazeux comprenant un gaz inerte ; caractérisé en ce que la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire dans le lit catalytique d'un des réacteurs est de 90% à 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique d'un des deux autres réacteurs.
Selon un mode de réalisation préféré, la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique de chaque réacteur est comprise entre 90% et 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique des deux autres réacteurs considérés indépendamment l'une de l'autre, avantageusement entre 92% et 108%, de préférence, entre 95% et 105%, en particulier entre 98% et 102%.
Selon un mode de réalisation préféré, la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique de chaque réacteur est identique dans les trois réacteurs.
Selon un mode de réalisation préféré, le tétrafluoropropène est le 2,3,3,3-tétrafluoropropène ou le 1,3,3,3-tétrafluoropropène.
Selon un mode de réalisation préféré, l'installation comprend : un premier réacteur, un second réacteur et un troisième réacteur ; un premier dispositif de collecte de flux de produits issus du premier réacteur connecté en sortie de celui-ci ; un second dispositif de collecte de flux de produits issus du second réacteur connecté en sortie de celui-ci; un troisième dispositif de collecte de flux de produits issus du troisième réacteur connecté en sortie de celui-ci; un premier dispositif de collecte intermédiaire connecté à l'un quelconque des dispositifs de collecte de flux de produits issus du premier, du second et/ou du troisième réacteur, et relié au dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire ; un second dispositif de collecte intermédiaire connecté à l'un quelconque des dispositifs de collecte de flux de produits issus du premier, du second et/ou du troisième réacteur, et relié à l'unité de séparation ; une unité de séparation alimentée par le second dispositif de collecte intermédiaire ; une première conduite de collecte et une deuxième conduite de collecte connectées en sortie de l'unité de séparation, la première conduite de collecte étant configurée pour transporter un flux comprenant de l'acide chlorhydrique et du tétrafluoropropène et la deuxième conduite de collecte étant configurée pour transporter un flux comprenant de l'acide fluorhydrique et du composé B ; un dispositif d'alimentation en flux réactionnel configuré pour alimenter le premier réacteur, le deuxième réacteur et le troisième réacteur, celui-ci étant lui-même alimenté par un dispositif d'alimentation en acide fluorhydrique et optionnellement par la deuxième conduite de collecte ; un dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire configuré pour alimenter le premier réacteur, le deuxième réacteur et le troisième réacteur, celui-ci étant lui-même alimenté par un dispositif d'alimentation en acide fluorhydrique et optionnellement par le premier dispositif de collecte intermédiaire ; un dispositif d'alimentation en flux de régénération configuré pour alimenter le premier réacteur, le deuxième réacteur et le troisième réacteur ; un dispositif de collecte de flux de gaz issu de la régénération du premier réacteur, du deuxième réacteur et du troisième réacteur.
Selon un autre mode de réalisation préféré, l'installation comprend : un premier réacteur, un second réacteur et un troisième réacteur ; un premier dispositif de collecte de flux de produits issus du premier réacteur connecté en sortie de celui-ci ; un second dispositif de collecte de flux de produits issus du second réacteur connecté en sortie de celui-ci ; un troisième dispositif de collecte de flux de produits issus du troisième réacteur connecté en sortie de celui-ci ; un troisième dispositif de collecte intermédiaire connecté à l'un quelconque des dispositifs de collecte de flux de produits et relié au dispositif d'alimentation en flux réactionnel ; un second dispositif de collecte intermédiaire connecté à l'un quelconque des dispositifs de collecte de flux de produits issus du premier, du second et/ou du troisième réacteur et relié à l'unité de séparation ; une unité de séparation alimentée par le second dispositif de collecte intermédiaire ; une première conduite de collecte et une deuxième conduite de collecte connectées en sortie de l'unité de séparation, la première conduite de collecte étant configurée pour transporter un flux comprenant de l'acide chlorhydrique et du tétrafluoropropène et la deuxième conduite de collecte étant configurée pour transporter un flux comprenant de l'acide fluorhydrique et du composé B ; un dispositif d'alimentation en flux réactionnel configuré pour alimenter le premier réacteur, le deuxième réacteur et le troisième réacteur, celui-ci étant lui-même alimenté par un dispositif d'alimentation en acide fluorhydrique, et par la troisième dispositif de collecte intermédiaire et optionnellement par la deuxième conduite de collecte ; un dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire configuré pour alimenter le premier réacteur, le deuxième réacteur et le troisième réacteur, celui-ci étant lui-même alimenté par un dispositif d'alimentation en acide fluorhydrique et optionnellement par la deuxième conduite de collecte ; un dispositif d'alimentation en flux de régénération configuré pour alimenter le premier réacteur, le deuxième réacteur et le troisième réacteur ; un dispositif de collecte de flux de gaz issu de la régénération du premier réacteur, du deuxième réacteur et du troisième réacteur.
Selon un mode de réalisation préféré, les réacteurs sont en acier et ont une surface intérieure recouverte d'un alliage comprenant plus de 30% en poids de nickel ou d'un revêtement de type polymères fluorés, de préférence l'alliage comprenant plus de 30% en poids de nickel est un Incolloy®, Inconel®, Monel®, Hastelloy®.
Brève description des figures
Les figures la et lb représentent de manière schématique un mode de réalisation d'une installation selon l'invention avec trois réacteurs dans des configurations de fonctionnement différentes.
Les figures 2a, 2b et 2c représentent de manière schématique un mode de réalisation d'une installation selon l'invention avec trois réacteurs dans des configurations de fonctionnement différentes.
Les figures 3a et 3b représentent de manière schématique un mode de réalisation d'une installation selon l'invention avec trois réacteurs comprenant un dispositif d'alimentation en flux de régénération en pied et en tête de réacteur, dans deux configurations différentes.
La figure 4 représente de manière schématique un mode de réalisation d'une installation selon l'invention dans lequel l'unité de séparation est dans une configuration de fonctionnement différente.
Description détaillée de l'invention L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit. Sauf mention contraire, les pourcentages et proportions indiqués sont en valeurs massiques. L'invention prévoit de produire du HFO-1234 par réaction catalytique en phase gazeuse ; cette réaction catalytique est, selon l'invention, alternée avec la régénération du catalyseur. Dans certains modes de réalisation, l'invention prévoit la production de HFO-1234 en plusieurs étapes.
Selon un premier aspect de la présente invention, un procédé de fabrication de tétrafluoropropène est fourni. Ledit procédé de fabrication de tétrafluoropropène met en oeuvre trois réacteurs comprenant chacun un lit catalytique contenant un catalyseur ou un catalyseur préliminaire et comprenant la mise en oeuvre indépendamment dans chacun des réacteurs : au moins une étape de réaction en phase gazeuse d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique et d'un catalyseur préliminaire pour former un composé B ; au moins une étape de réaction en phase gazeuse d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique et d'un catalyseur pour former le tétrafluoropropène, ou une étape de régénération du catalyseur ou du catalyseur préliminaire par mise en contact de celui-ci avec un flux de régénération comprenant un agent oxydant.
De préférence, la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire dans le lit catalytique d'un des réacteurs est de 90% à 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique d'un des deux autres réacteurs.
Selon un mode de réalisation préféré, la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique de chaque réacteur est comprise entre 90% et 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique des deux autres réacteurs considérés indépendamment l'une de l'autre, avantageusement entre 92% et 108%, de préférence, entre 95% et 105%, en particulier entre 98% et 102%.
Selon un mode de réalisation particulier, la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique de chaque réacteur est identique dans les trois réacteurs. De préférence, le catalyseur est le même catalyseur que le catalyseur préliminaire.
Ledit catalyseur ou ledit catalyseur préliminaire utilisé dans le présent procédé peut être par exemple à base d'un métal comprenant un oxyde de métal de transition ou un dérivé ou un halogénure ou un oxyhalogénure d'un tel métal. On peut citer par exemple FeCU, l'oxyfluorure de chrome, les oxydes de chrome (éventuellement soumis à des traitements de fluoration), les fluorures de chrome et leurs mélanges. D'autres catalyseurs possibles sont les catalyseurs supportés sur du carbone, les catalyseurs à base d'antimoine, les catalyseurs à base d'aluminium (par exemple AIF3 et AI2O3, l'oxyfluorure d'alumine et le fluorure d'alumine).
On peut utiliser en général un oxyfluorure de chrome, un fluorure ou un oxyfluorure d'aluminium, ou un catalyseur supporté ou non contenant un métal tel que Cr, Ni, Fe, Zn, Ti, V, Zr, Mo, Ge, Sn, Pb, Mg, Sb.
On peut faire référence à cet égard au document WO 2007/079431 (en p.7,1.1-5 et 28-32), au document EP 939071 (paragraphe [0022]), au document WO 2008/054781 (en p.9 1.22-p.101.34), et au document WO 2008/040969 (revendication 1), auxquels il est fait expressément référence.
Le catalyseur est de manière plus particulièrement préférée à base de chrome et il s'agit plus particulièrement d'un catalyseur mixte comprenant du chrome.
Selon un mode de réalisation, on utilise pour l'une quelconque des étapes de réaction un catalyseur mixte comprenant du chrome et du nickel. Le rapport molaire Cr / Ni (sur la base de l'élément métallique) est généralement de 0,5 à 5, par exemple de 0,7 à 2, par exemple d'environ 1. Le catalyseur peut contenir de 0,5 à 20 % en poids de nickel.
Le métal peut être présent sous forme métallique ou sous forme de dérivé, par exemple un oxyde, halogénure ou oxyhalogénure. Ces dérivés sont de préférence obtenus par activation du métal catalytique.
Le support est de préférence constitué avec de l'aluminium, par exemple de l'alumine, de l'alumine activée ou des dérivés d'aluminium, tels que les halogénures d'aluminium et les oxyhalogénures d'aluminium, par exemple décrits dans le document US 4,902,838, ou obtenus par le procédé d'activation décrit ci-dessus.
Le catalyseur peut comprendre du chrome et du nickel sous une forme activée ou non, sur un support qui a été soumis à une activation ou non.
On peut se reporter au document WO 2009/118628 (notamment en p.4, l.30-p.7 1.16), auquel il est fait expressément référence ici.
Un autre mode de réalisation préféré repose sur un catalyseur ou un catalyseur préliminaire mixte contenant du chrome et au moins un co-catalyseur choisi parmi les sels de Co, Mn, Mg et Zn, de préférence Zn. Ledit co-catalyseur est de préférence présent dans une teneur delà 10% en poids sur base du poids du catalyseur.
Le catalyseur et le catalyseur préliminaire peuvent être identiques.
Avant son utilisation, le catalyseur ou le catalyseur préliminaire est de préférence soumis à une activation avec de l'air, de l'oxygène ou du chlore et/ou avec de l'HF. Par exemple, le catalyseur est de préférence soumis à une activation avec de l'air ou de l'oxygène et de l'HF à une température de 100 à 500°C, de préférence de 250 à 500°C et plus particulièrement de 300 à 400°C. La durée d'activation est de préférence de 1 à 200 h et plus particulièrement de 1 à 50 h. Cette activation peut être suivie d'une étape d'activation de fluoration finale en présence d'un agent d'oxydation, d'HF et de composés organiques. Le rapport molaire HF / composés organiques est de préférence de 2 à 40 et le rapport molaire agent d'oxydation / composés organiques est de préférence de 0,04 à 25. La température de l'activation finale est de préférence de 300 à 400°C et sa durée de préférence de 6 à 100 h.
Selon un mode de réalisation, l'étape de réaction d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique ou l'étape de réaction d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique est mise en oeuvre en alternance avec une étape de régénération du catalyseur ou du catalyseur préliminaire
La réaction en phase gazeuse en présence d'acide fluorhydrique du composé B ou du composé A peut être effectuée : - avec un rapport molaire HF / composé B ou composé A de 3:1 à 150:1, de préférence de 4:1 à 125:1 et de manière plus particulièrement préférée de 5:1 à 100:1 ; - avec un temps de contact de 3 à 100 s, de préférence 4 à 75 s et plus particulièrement 5 à 50 s (volume de catalyseur divisé par le flux entrant total, ajusté à la température et à la pression de fonctionnement) ; - à une pression allant de la pression atmosphérique à 20 bar, de préférence de 2 à 18 bar et plus particulièrement de 3 à 15 bars; - à une température (température du lit de catalyseur) de 200 à 450°C, de préférence de 250 à 400°C, et plus particulièrement de 280 à 380°C.
La durée de l'étape de réaction est typiquement de 10 à 8000 heures, de préférence de 50 à 5000 heures et de manière plus particulièrement préférée de 70 à 1000 heures.
Un agent oxydant, de préférence l'oxygène, peut éventuellement être ajouté lors de la réaction. Le rapport molaire oxygène / composés organiques peut être de 0,005 à 2, de préférence de 0,01 à 1,5. L'oxygène peut être introduit pur ou sous forme d'air ou de mélange oxygène / azote. On peut également remplacer l'oxygène par du chlore.
Alternativement l'étape de réaction du composé B ou du composé A en présence d'acide fluorhydrique est effectuée essentiellement en l'absence d'oxygène, et de préférence essentiellement en l'absence de tout agent oxydant.
Selon un mode de réalisation, l'étape de régénération du catalyseur ou du catalyseur préliminaire est mise en oeuvre en alternance avec l'étape de réaction d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique ou avec l'étape de réaction d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique.
Dans chaque réacteur utilisé pour la mise en oeuvre de la réaction du composé B ou du composé A en présence d'HF, ladite réaction peut être alternée avec des phases de régénération du catalyseur. On peut par exemple passer de la phase de réaction à la phase de régénération lorsque la conversion du composé B descend sous un seuil prédéterminé, par exemple de 50 %. Si besoin, au préalable, une période de transition consistant à décomprimer la phase gaz réactionnelle est assurée. Elle peut être suivie d'une phase de balayage à l'aide d'un gaz inerte ou bien d'une mise sous vide dans le but d'éliminer totalement les réactifs présents.
Selon un mode de réalisation préféré, la régénération du catalyseur ou du catalyseur préliminaire du présent procédé peut comprendre le traitement dudit catalyseur avec un courant gazeux contenant un oxydant.
Selon un mode de réalisation, l'oxydant utilisé est l'oxygène ou l'air ou un mélange oxygène/azote ou le chlore ou un mélange chlore/azote. Lorsque l'étape de régénération est réalisée avec de l'air ou un mélange oxygène/azote, la proportion d'oxygène peut être de 5 à environ 100 % en moles par rapport au mélange d'oxygène plus azote.
Selon un autre mode de réalisation, l'étape de régénération peut être réalisée avec de l'oxygène ou de l'air ou un mélange oxygène/azote ou du chlore et HF. Avantageusement, le flux de régénération contient au moins 1 mol.% d'oxygène par rapport au flux de régénération total. La proportion d'oxygène peut être d'environ 2 à environ 98 % en moles par rapport au mélange d'oxygène plus HF, et d'environ 20 à environ 100 % en moles, par rapport au mélange d'oxygène plus azote.
La température pendant l'étape de régénération peut aller de 250 à 500 °C, de préférence de 300 à 450 °C, de manière davantage préférée de 350 à 400 °C. L'étape de régénération peut être effectuée avec une durée de contact de 1 à 200 s, de préférence de 1 à 150 s, de manière davantage préférée de 5 à 100 s ; et pendant une durée de 1 à environ 1500 heures, de préférence de 2 à 1 000 heures, de manière davantage préférée de 4 à 500 heures, de manière préférée entre toutes de 10 à 200 heures, en particulier de 15 à 150 heures. L'étape de régénération peut être réalisée à une pression allant de la pression atmosphérique jusqu'à 20 bar.
Selon un mode de réalisation préféré, la température pendant l'étape de régénération peut être d'environ 250 à 500 °C, avec une durée de contact d'environ 1 à 200 s, pendant une durée de 10 à 200 heures et à une pression allant de la pression atmosphérique à 20 bar. L'étape de régénération permet de recouvrer l'activité initiale du catalyseur. Plusieurs cycles peuvent ainsi être enchaînés sans altérer significativement l'activité du catalyseur, ce qui permet d'augmenter sa durée de vie. A l'issue de l'étape de régénération, le réacteur peut être mis sous vide de manière à éliminer les gaz inertes et l'oxygène introduits, préalablement à la réintroduction des organiques en présence d'acide fluorhydrique.
Selon un mode de réalisation préféré, l'étape de réaction d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique est mise en œuvre dans un des trois réacteurs pendant que l'étape de réaction d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique est mise en œuvre dans un des deux autres réacteurs.
Selon un mode de réalisation préféré, une étape de régénération est mise en œuvre dans un des trois réacteurs pendant qu'une étape de réaction d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique est mise en œuvre dans un des deux autres réacteurs. De préférence, une étape de régénération est mise en œuvre dans un des trois réacteurs pendant qu'une étape de réaction d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique est mise en œuvre dans un des deux autres réacteurs.
Selon un mode de réalisation préféré, ledit procédé comprend également la mise en œuvre d'une étape d'attente au cours de laquelle un flux gazeux inerte alimente un des trois réacteurs, de préférence le flux gazeux inerte consiste en un flux d'azote, d'argon, d'hélium ou d'un mélange de ceux-ci. L'étape d'attente est de préférence mise en œuvre avant ou après l'étape de régénération.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé selon l'invention met en œuvre : une étape de réaction d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique dans un des trois réacteurs, une étape de réaction d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique dans un autre des trois réacteurs; une étape de régénération du catalyseur ou du catalyseur préliminaire ou une étape d'attente dans le troisième réacteur.
Selon un mode de réalisation privilégié, le procédé selon l'invention met en oeuvre simultanément : une étape de réaction d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique dans un des trois réacteurs; une étape de réaction d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique dans un autre des trois réacteurs, une étape de régénération du catalyseur ou du catalyseur préliminaire ou une étape d'attente dans le troisième réacteur.
De préférence, le procédé comprend : la collecte d'un flux de produits à l'issue de l'étape de réaction du composé B ; l'utilisation dudit flux de produits collecté à l'issue de l'étape de réaction du composé B pour effectuer l'étape de réaction du composé A en présence d'acide fluorhydrique ; et la séparation du flux de produits issu de l'étape de réaction du composé A en présence d'acide fluorhydrique en un premier flux comprenant de l'acide chlorhydrique et du tétrafluoropropène et un deuxième flux comprenant de l'acide fluorhydrique et le composé B ; optionnellement, la collecte dudit second flux comprenant de l'acide fluorhydrique et le composé B, et le recyclage de celui-ci à l'étape de réaction du composé B en présence d'acide fluorhydrique ou de l'étape de réaction du composé A. Alternativement, le procédé comprend : la collecte d'un flux de produits à l'issue de l'étape de réaction du composé A ; l'utilisation dudit flux de produits collecté à l'issue de l'étape de réaction du composé A pour effectuer l'étape de réaction du composé B en présence d'acide fluorhydrique ; et la séparation du flux de produits issu de l'étape de réaction du composé B en présence d'acide fluorhydrique en un premier flux comprenant de l'acide chlorhydrique et du tétrafluoropropène et un deuxième flux comprenant de l'acide fluorhydrique et le composé B ; optionnellement, la collecte dudit second flux comprenant de l'acide fluorhydrique et le composé B, et le recyclage de celui-ci à l'étape de réaction du composé B en présence d'acide fluorhydrique ou de l'étape de réaction du composé A.
Selon un mode de réalisation préféré, les réacteurs utilisés dans le présent procédé sont en acier et ont une surface intérieure recouverte d'un alliage comprenant plus de 30% en poids de nickel ou d'un revêtement de type polymères fluorés, de préférence l'alliage comprenant plus de 30% en poids de nickel est un Incolloy®, Inconel®, Monel®, Hastelloy®.
Selon un mode de réalisation particulier, le tétrafluoropropène est le 2,3,3,3-tétrafluoropropène ou le 1,3,3,3-tetrafluoropropène.
Par « composé B », on entend un composé organique comprenant un ou plusieurs atomes de carbone. Ce composé comprend de préférence 3 atomes de carbone. Ce composé B est de préférence un propane ou un propène ayant un ou plusieurs substituants choisis parmi F, Cl, I et Br (de préférence parmi F et Cl). De préférence, le composé B est un propane ou propène comprenant au moins un atome de fluor, en particulier comprenant deux, trois, quatre ou cinq atomes de fluor, plus particulièrement trois ou cinq atomes de fluor.
Par « composé A », on entend un composé organique comprenant un ou plusieurs atomes de carbone, de préférence 3 atomes de carbone. Le composé A est de préférence un propane ou un propène ayant un ou plusieurs substituants choisis parmi F, Cl, I et Br (de préférence parmi F et Cl). De préférence, le composé A est un propane ou propène comprenant au moins un atome de chlore, deux, trois, quatre ou cinq atomes de chlore. De préférence, le composé A a un degré de fluoration inférieur à celui du composé B.
Il est entendu que par « composé B » ou « composé A » on entend également des mélanges de composés.
Le composé B peut être choisi parmi les chlorotrifluoropropènes, les pentafluoropropanes, les dichlorotrifluoropropanes, les trichlorodifluoropropanes, les tetrachlorofluoropropanes, les dichlorodifluoropropènes, les trichlorofluoropropènes et un mélange de ceux-ci.
Le composé A peut être choisi parmi les tétrachloropropènes, les chlorotrifluoropropènes, les pentachloropropanes, les dichlorotrifluoropropanes les trichlorodifluoropropanes, les tetrachlorofluoropropanes, les dichlorodifluoropropènes, les trichlorofluoropropènes et les mélanges de ceux-ci.
De préférence, le composé B peut être choisi parmi le groupe consistant en 2-chloro- 3.3.3- trifluoro-l-propene (HFCO-1233xf), 2,3-dichloro-l,l,l-trifluoropropane (HCFC-243db), 1,1,1,2,2-pentafluoropropane (HFC-245cb) et l-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd).
De préférence, le composé A peut être choisi parmi le groupe consistant en 2-chloro- 3.3.3- trifluoro-l-propene (HFCO-1233xf), 1,1,1,2,3-pentachloropropane (HCC-240db), 1,1,2,2,3- pentachloropropane (HCC-240aa), 2,3-dichloro-l,l,l-trifluoropropane (HCFC-243db), 1,1,2,3-tetrachloro-l-propene (HCO-1230xa), 2,3,3,3-tetrachloro-l-propene (FICO-1230xf), 1,1,1,3,3-pentachloropropane (HCC-240fa), 1,1,3,3-tetrachloropropene (FICO-1230za), 1,3,3,3- tetrachloropropène (HCO-1230zd), l-chloro-3,3,3-trifluoropropene (FICFO-1233zd), 1,1,1,3-tetrachloropropane (HCC-250fb), 1,1,3-trichloropropene (FICO-1240za) et 3,3,3-trichloropropene (FICO-1240zf). Avantageusement, le composé A peut être différent du composé B.
En particulier, le composé B peut être sélectionné par le groupe consistant en 2-chloro- 3.3.3- trifluoro-l-propene (HFCO-1233xf) ou le 1,1,1,2,2-pentafluoropropane (HFC-245cb).
En particulier, le composé A peut être sélectionné par le groupe consistant en 2-chloro- 3.3.3- trifluoro-l-propene (HFCO-1233xf), 2,3-dichloro-l,l,l-trifluoropropane (HCFC-243db), 1.1.1.2.3- pentachloropropane (HCC-240db), 1,1,2,2,3-pentachloropropane (FICC-240aa), 1.1.1.3.3- pentachloropropane (HCC-240fa), 1,1,2,3-tetrachloro-l-propene (FICO-1230xa), 2.3.3.3- tetrachloro-l-propene (HCO-1230xf), 1,1,3,3-tetrachloro-l-propene (FICO-1230za) et 1.3.3.3- tetrachloro-l-propene (HCO-1230zd).
Dans un mode de réalisation, le composé B est du 2-chloro-3,3,3-trifluoropropène (HCFO-1233xf), pour produire le 2,3,3,3-tetrafluoropropène (HFO-1234yf).
Dans un autre mode de réalisation, le composé B est l-chloro-3,3,3-trifluoropropène (HCFO-1233zd), pour produire le 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze).
Dans un autre mode de réalisation, le composé A est le 1,1,1,2,3-pentachloropropane (HCC-240db), ou le 1,1,2,2,3-pentachloropropane (HCC-240aa), ou encore un mélange des deux, pour produire le 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf). En particulier, le composé A est le 1.1.1.2.3- pentachloropropane (HCC-240db) ou le 1,1,2,2,3-pentachloropropane (HCC-240aa), ou encore un mélange des deux ; et le composé B est le 2-chloro-3,3,3-trifluoropropène (HCFO-1233xf), pour produire le 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
Selon encore un autre mode de réalisation, le composé A est du 2,3-dichloro-l,l,l-trifluoropropane (HCFC-243db), pour produire le 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf). En particulier, le composé A est du 2,3-dichloro-l,l,l-trifluoropropane (HCFC-243db), et le composé B est le 2-chloro-3,3,3-trifluoropropène (HCFO-1233xf), pour produire le 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
Selon encore un autre mode de réalisation, le composé A est le 1,1,2,3- tétrachloropropène (HCO-1230xa), ou le 2,3,3,3-tétrachloropropène (HCO-1230xf), ou un mélange de ces deux composés, pour produire le 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf). En particulier, le composé A est le 1,1,2,3-tétrachloropropène (HCO-1230xa), ou le 2,3,3,3-tétrachloropropène (HCO-1230xf), ou un mélange de ces deux composés, et le composé B est le 2-chloro-3,3,3-trifluoropropène (HCFO-1233xf), pour produire le 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
Selon encore un autre mode de réalisation, le composé A est le 1,1,2,3- tétrachloropropène (HCO-1230xa) ou le 2,3,3,3-tétrachloropropène (HCO-1230xf) ou le 1,1,1,2,3-pentachloropropane (HCC-240db) ou un mélange de deux de ceux-ci ou un mélange des trois ; et le composé B est le 2-chloro-3,3,3-trifluoropropène (HCFO-1233xf), pour produire le 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
Selon un mode de réalisation, le composé B est le 1,1,1,2,2-pentafluoropropane (HFC-245cb) pour produire le 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf). De préférence, le composé A est le 2-chloro-3,3,3-trifluoropropène (HCFO-1233xf), le composé B est le 1,1,1,2,2-pentafluoropropane (HFC-245cb) pour produire le 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
Selon un autre mode de réalisation, le composé A est le 1,1,3,3-tetrachloropropene (HCO-1230za) ou le 1,3,3,3-tetrachloro-l-propene (HCO-1230zd) ou un mélange des deux ; le composé B est le l-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd) pour produire le 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze).
Selon un autre mode de réalisation, le composé A est le 1,1,1,3,3-pentachloropropane (HCC-240fa), le composé B est le l-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd) pour produire le 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze).
Selon un mode réalisation préféré, le flux de régénération est dans le même sens ou dans le sens inverse, de préférence dans le sens inverse, par rapport au sens d'introduction d'un flux réactionnel comprenant le composé B et l'acide fluorhydrique ou le composé A et l'acide fluorhydrique alimentant un réacteur mettant en œuvre une étape de réaction d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique ou une étape de réaction d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique. En particulier, le sens du flux de régénération est alterné à chaque étape de régénération.
Selon un second aspect de la présente invention, une installation 1 de fabrication de tétrafluoropropène. De préférence, l'installation 1 est configurée pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention détaillée ci-dessus. L'installation comprend trois réacteurs 2a, 2b, 2c de réaction en phase gazeuse comprenant chacun un lit catalytique contenant un catalyseur ou un catalyseur préliminaire 21a, 21b, 21c.
Selon un mode de réalisation préféré, les trois réacteurs 2a, 2b, 2c de réaction en phase gazeuse sont chacun configurés pour être alimentés par : - un dispositif d'alimentation en flux réactionnel 16 comprenant un composé B et de l'acide fluorhydrique ; et/ou - un dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire 20 comprenant un composé A et de l'acide fluorhydrique ; et/ou - un dispositif d'alimentation en flux de régénération 11 configuré pour alimenter le réacteur avec un flux de régénération comprenant un agent oxydant ; - optionnellement, un dispositif d'alimentation en flux d'attente 14 configuré pour alimenter le réacteur avec un flux gazeux inerte comprenant un gaz inerte.
De préférence, la quantité en catalyseur ou en catalyseur n préliminaire dans le lit catalytique 21a, 21b, 21c d'un des réacteurs 2a, 2b, 2c est de 90% à 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique d'un des deux autres réacteurs.
Selon un mode de réalisation particulier, la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique de chaque réacteur est comprise entre 90% et 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique des deux autres réacteurs considérés indépendamment l'une de l'autre, avantageusement entre 92% et 108%, de préférence, entre 95% et 105%, en particulier entre 98% et 102%.
De préférence, comme expliqué ci-dessus en référence avec le procédé, la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique 21a, 21b, 21c de chaque réacteur 2a, 2b, 2c est identique dans les trois réacteurs.
Selon un mode de réalisation préféré, l'installation est configurée de telle sorte que lorsque le premier réacteur 2a est alimenté par le dispositif d'alimentation en flux réactionnel 16, le second réacteur 2b est alimenté par le dispositif d'alimentation en flux de régénération 11. De préférence, le dispositif d'alimentation en flux de régénération 11 est connecté en tête et en pied du réacteur. En particulier, l'installation est configurée de telle sorte que le dispositif d'alimentation en flux de régénération 11 alimente l'un quelconque des trois réacteurs en pied et en tête de manière alternée.
Selon un mode de réalisation préféré, le tétrafluoropropène est le 2,3,3,3-tétrafluoropropène ou le 1,3,3,3-tétrafluoropropène. Les composés A et B sont tels que décrits ci-dessus en relation avec le procédé de fabrication de tétrafluoropropène. L'installation peut comprendre : un premier réacteur 2a, un second réacteur 2b et un troisième réacteur 2c; un premier dispositif de collecte de flux de produits issus du premier réacteur 18a connecté en sortie de celui-ci ; un second dispositif de collecte de flux de produits issus du second réacteur 18b connecté en sortie de celui-ci; un troisième dispositif de collecte de flux de produits issus du troisième réacteur 18c connecté en sortie de celui-ci ; un premier dispositif de collecte intermédiaire 13 connecté à l'un quelconque des dispositifs de collecte de flux de produits 18a, 18b, 18c et relié au dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire 20 ; un second dispositif de collecte intermédiaire 19 connecté à l'un quelconque des dispositifs de collecte de flux de produits 18a, 18b, 18c et relié à l'unité de séparation 4 ; une unité de séparation 4 alimentée par le second dispositif de collecte intermédiaire 19 ; une première conduite de collecte 15 et une deuxième conduite de collecte 17 connectées en sortie de l'unité de séparation 4, la première conduite de collecte 15 étant configurée pour transporter un flux comprenant de l'acide chlorhydrique et du tétrafluoropropène et la deuxième conduite de collecte 17 étant configurée pour transporter un flux comprenant de l'acide fluorhydrique et du composé B ; un dispositif d'alimentation en flux réactionnel 16 configuré pour alimenter le premier réacteur 2a, le deuxième réacteur 2b et le troisième réacteur 2c, celui-ci étant lui-même alimenté par un dispositif d'alimentation en acide fluorhydrique 10 et optionnellement par la deuxième conduite de collecte 17 ; un dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire 20 configuré pour alimenter le premier réacteur 2a, le deuxième réacteur 2b et le troisième réacteur 2c, celui-ci étant lui-même alimenté par un dispositif d'alimentation en acide fluorhydrique 10 et optionnellement par le premier dispositif de collecte intermédiaire 13 ; un dispositif d'alimentation en flux de régénération 11 configuré pour alimenter le premier réacteur 2a, le deuxième réacteur 2b et le troisième réacteur 2c ; un dispositif de collecte de flux de gaz issu de la régénération 12 du premier réacteur 2a, du deuxième réacteur 2b et du troisième réacteur 2c. Alternativement, l'installation peut comprendre : un premier réacteur 2a, un second réacteur 2b et un troisième réacteur 2c; un premier dispositif de collecte de flux de produits issus du premier réacteur 18a connecté en sortie de celui-ci; un second dispositif de collecte de flux de produits issus du second réacteur 18b connecté en sortie de celui-ci ; un troisième dispositif de collecte de flux de produits issus du troisième réacteur 18c connecté en sortie de celui-ci ; un troisième dispositif de collecte intermédiaire 3 connecté à l'un quelconque des dispositifs de collecte de flux de produits 18a, 18b, 18c et relié au dispositif d'alimentation en flux réactionnel 16 ; un second dispositif de collecte intermédiaire 19 connecté à l'un quelconque des dispositifs de collecte de flux de produits 18a, 18b, 18c et relié à l'unité de séparation 4 ; une unité de séparation 4 alimentée par le second dispositif de collecte intermédiaire 19 ; une première conduite de collecte 15 et une deuxième conduite de collecte 17 connectées en sortie de l'unité de séparation 4, la première conduite de collecte 15 étant configurée pour transporter un flux comprenant de l'acide chlorhydrique et du tétrafluoropropène et la deuxième conduite de collecte 17 étant configurée pour transporter un flux comprenant de l'acide fluorhydrique et du composé B ; un dispositif d'alimentation en flux réactionnel 16 configuré pour alimenter le premier réacteur 2a, le deuxième réacteur 2b et le troisième réacteur 2c, celui-ci étant lui-même alimenté par un dispositif d'alimentation en acide fluorhydrique 10, et par le troisième dispositif de collecte intermédiaire 3 et optionnellement par la deuxième conduite de collecte 17 ; un dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire 20 configuré pour alimenter le premier réacteur 2a, le deuxième réacteur 2b et le troisième réacteur 2c, celui-ci étant lui-même alimenté par un dispositif d'alimentation en acide fluorhydrique 10 et optionnellement par la deuxième conduite de collecte 17; un dispositif d'alimentation en flux de régénération 11 configuré pour alimenter le premier réacteur 2a, le deuxième réacteur 2b et le troisième réacteur 2c ; un dispositif de collecte de flux de gaz issu de la régénération 12 du premier réacteur 2a, du deuxième réacteur 2b et du troisième réacteur 2c.
De préférence, le flux réactionnel comprend ledit composé B et optionnellement de l'acide fluorhydrique. Le flux réactionnel préliminaire peut comprendre ledit composé A et optionnellement de l'acide fluorhydrique. L'installation peut également comprendre un dispositif d'alimentation en flux d'attente 14 configuré pour alimenter le premier réacteur 2a, le deuxième réacteur 2b et le troisième réacteur 2c en un flux gazeux inerte. Ainsi, l'installation comprend également un dispositif de collecte d'un flux de gaz inerte 23 issu du premier réacteur 2a, du deuxième réacteur 2b et du troisième réacteur 2c.
Le dispositif d'alimentation en flux d'attente 14 et le dispositif d'alimentation en flux de régénération 11 peuvent être configurés pour alimenter en tête et en pied l'un quelconque des trois réacteurs 2a, 2b, 2c. Ceci peut être effectué par un dispositif adapté, par exemple un ensemble de vannes 25a, 25b, 25c, 25d tel que représenté à la figure 3a et à la figure 3b.
Les réacteurs 2a, 2b, 2c sont, de préférence, en acier et ont une surface intérieure recouverte d'un alliage comprenant plus de 30% en poids de nickel ou d'un revêtement de type polymères fluorés, de préférence l'alliage comprenant plus de 30% en poids de nickel est un Incolloy®, Inconel®, Monel®, Hastelloy®. L'installation va être décrite ci-dessous de manière détaillée en relation avec les figures la à 4, sans y être limitée. Dans le descriptif ci-dessous, le composé A est, par exemple, le 1,1,1,2,3-pentachloropropane (HCC-240db).
La figure la illustre une installation selon un mode de réalisation de la présente invention dans lequel une étape de réaction d'un composé A HCC-240db est effectuée dans le premier réacteur 2a. Un flux 10 comprenant l'acide fluorhydrique alimente également le réacteur 2a pour permettre la réaction entre le HCC-240db et HF via le dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire 20. La vanne 7 est configurée à cet effet. Le premier réacteur 2a comprend le lit catalytique 21a. Le premier dispositif de collecte de flux de produits 18a issu du premier réacteur 2a et connecté en sortie de celui-ci alimente le second dispositif de collecte intermédiaire 19, lui-même connecté à l'unité de séparation 4. Le premier dispositif de collecte de flux de produits 18a et le second dispositif de collecte intermédiaire 19 comprennent notamment un flux de produits comprenant au moins HCFO-1233xf, HF et HCl, et optionnellement HFO-1234yf et HFC-245cb. Ce dernier flux est séparé au niveau de l'unité de séparation 4 en un premier flux comprenant HCl et optionnellement HFO-1234yf dans la première conduite de collecte 15 et, dans la deuxième conduite de collecte 17, en un second flux comprenant HCFO-1233xf, HF et éventuellement HFC-245cb. La deuxième conduite de collecte 17 est connectée au dispositif d'alimentation en flux réactionnel 16, lui-même alimenté par de l'acide fluorhydrique 10. Le dispositif d'alimentation en flux réactionnel 16 alimente le troisième réacteur 2c comprenant un lit catalytique 21c. Dans ce troisième réacteur, le composé B, ici HCFO-1233xf, est soumis à une réaction catalytique pour former un flux de produits comprenant HFO-1234yf et HFC-245cb qui est collecté en sortie du réacteur par le troisième dispositif de collecte de flux de produits 18c. Le troisième dispositif de collecte de flux de produits 18c issus du troisième réacteur alimente le premier dispositif de collecte intermédiaire 13 relié au dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire 20. Le second réacteur 2b comprenant le lit catalytique 21b est en phase de régénération. Le réacteur 2b est ainsi alimenté par un flux de régénération acheminé par le dispositif d'alimentation en flux de régénération 11 via la vanne 8 configurée à cet effet. Le second dispositif de collecte du flux des produits 18b issus du second réacteur est connecté au dispositif de collecte de flux de gaz issu de la régénération 12 via une vanne 6 configurée à cet effet. Le procédé est effectué en continu.
La figure lb illustre une installation selon un mode de réalisation de la présente invention dans lequel le sens du flux de régénération est modifié par rapport à celui du mode de réalisation illustré à la figure la. En effet, le flux de régénération alimente le second réacteur 2b par la tête du réacteur. Le sens du flux de régénération est donc inversé par rapport au sens d'introduction du flux réactionnel et du flux réactionnel préliminaire dans, respectivement, le premier réacteur 2a et le troisième réacteur 2c.
La figure 2a illustre une installation selon un mode de réalisation de la présente invention dans lequel une réaction entre le composé B, HCFO-1233xf, et HF est mise en œuvre dans le premier réacteur 2a, une réaction entre le HCC-240db et HF est mise en œuvre dans le second réacteur 2b et une régénération du catalyseur est effectuée dans le troisième réacteur 2c. Le dispositif d'alimentation en flux préliminaire 20 est alimenté par l'acide fluorhydrique 10, le HCC-240db et par le premier dispositif de collecte intermédiaire 13. Le dispositif d'alimentation en flux préliminaire 20 est connecté au second réacteur 2b ; la vanne 8 est configurée à cet effet. Le second dispositif de collecte du flux de produits 18b issus issu du second réacteur 2b est relié au second dispositif de collecte intermédiaire 19, ce dernier étant connecté à l'unité de séparation 4. La deuxième conduite de collecte 17 alimente le dispositif d'alimentation en flux réactionnel 16 alimentant le premier réacteur 2a. Le premier dispositif de collecte du flux de produits 18a issu du premier réacteur 2a est configuré pour alimenter le premier dispositif de collecte intermédiaire 13 via la vanne 5. Le troisième réacteur 2c est en phase de régénération. Celui-ci est ainsi alimenté en flux de régénération par le dispositif d'alimentation en flux de régénération 11 via la vanne 22 configurée à cet effet. Le troisième dispositif de collecte de flux de produits 18c du troisième réacteur est connecté au dispositif de collecte du flux de gaz issu de la régénération 12 via la vanne 24.
Par rapport à la figure 2a, la figure 2b illustre une installation selon un mode de réalisation de la présente invention dans lequel le flux de régénération alimente le troisième réacteur 2c par la tête de celui-ci. Le sens du flux de régénération est ainsi inversé par rapport au flux du mélange réactionnel ou du mélange préliminaire qui alimente respectivement le second réacteur 2b et le premier réacteur 2a par le pied du réacteur.
Par rapport à la figure 2b, la figure 2c illustre une installation selon un mode de réalisation de la présente invention dans lequel le troisième réacteur est alimenté par un flux de gaz inerte au lieu d'un flux de régénération. Le troisième réacteur 2c est donc connecté au dispositif d'alimentation en flux d'attente 14 comprenant un gaz inerte. Le dispositif de collecte de flux de produits 18c du troisième réacteur est connecté au dispositif de collecte du flux de gaz inerte 23.
Par rapport à la figure la, la figure 3a illustre une installation selon un mode de réalisation de la présente invention dans lequel les réacteurs peuvent être alimentés par un flux de régénération en tête et en pied du réacteur en alternance. Les vannes 25a, 25b, 25c et 25d sont configurées pour permettre d'alimenter le troisième réacteur 2c soit par la tête soit le pied de celui-ci avec un flux de régénération issu du dispositif d'alimentation en flux de régénération 11 selon le même principe que celui détaillé pour la figure la. Le même principe peut s'appliquer avec le flux issu du dispositif d'alimentation en gaz inerte 14.
Par rapport à la figure 3a, la figure 3b illustre une installation selon un mode de réalisation de la présente invention dans lequel le premier réacteur 2a est en phase de régénération au lieu du troisième réacteur 2c.
La figure 4 illustre une installation selon un autre mode de réalisation de la présente invention. L'installation 1 comprend un troisième dispositif de collecte intermédiaire 3 alimentant le dispositif d'alimentation en mélange réactionnel 16 à la place du premier dispositif de collecte intermédiaire 13. Le troisième réacteur 2c est en phase de régénération comme expliqué ci-dessus à la figure 2b. Le second réacteur 2b est alimenté par le dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire 20. Le second dispositif de collecte de flux de produits 18b en sortie du second réacteur 2b est connecté au troisième dispositif de collecte intermédiaire 3. Ce dernier alimente le dispositif d'alimentation en flux réactionnel 16. Le premier réacteur 2a est alimenté par le dispositif d'alimentation en flux réactionnel 16. Le premier dispositif de collecte de flux de produits 18a en sortie du premier réacteur 2a est relié au second dispositif de collecte intermédiaire 19. Le flux de produits issus du premier réacteur 2a comprend HCFO-1233xf, HCC-240db, HFO-1234yf, HF et HCl. Ce flux est séparé dans l'unité de séparation 4 comme expliqué ci-dessus. La deuxième conduite de collecte 17 peut alimenter soit le dispositif d'alimentation en flux réactionnel 16 ou le dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire 20 via la vanne 26 qui peut être configurée pour l'une ou l'autre alternative. L'invention permet d'optimiser la fabrication du tetrafluoropropene (HFO-1234yf ou HFO-1234ze) en alternant les cycles de régénération et de fabrication du tetrafluoropropene avec trois réacteurs comprenant la même quantité de catalyseur. L'invention permet également d'améliorer l'étape de régénération en permettant d'effectuer celle-ci en alternance par le pied ou la tête du réacteur afin d'éviter l'accumulation de coke dans le réacteur.

Claims (15)

  1. Revendications
    1. Procédé de fabrication de tétrafluoropropène mettant en œuvre trois réacteurs comprenant chacun un lit catalytique contenant un catalyseur ou un catalyseur préliminaire et comprenant la mise en œuvre indépendamment dans chacun des réacteurs : au moins une étape de réaction en phase gazeuse d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique et d'un catalyseur préliminaire pour former un composé B ; au moins une étape de réaction en phase gazeuse d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique et d'un catalyseur pour former le tétrafluoropropène, ou une étape de régénération du catalyseur ou du catalyseur préliminaire par mise en contact de celui-ci avec un flux de régénération comprenant un agent oxydant, ou caractérisé en ce que la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire dans le lit catalytique d'un des réacteurs représente entre 90% et 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique d'un des deux autres réacteurs.
  2. 2. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique de chaque réacteur est comprise entre 90% et 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique des deux autres réacteurs considérés indépendamment l'une de l'autre, avantageusement entre 92% et 108%, de préférence, entre 95% et 105%, en particulier entre 98% et 102%.
  3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique de chaque réacteur est identique dans les trois réacteurs.
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape de réaction d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique ou l'étape de réaction d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique est mise en œuvre en alternance avec une étape de régénération du catalyseur ou du catalyseur préliminaire.
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il met en œuvre simultanément : une étape de réaction d'un composé B en présence d'acide fluorhydrique dans un des trois réacteurs; une étape de réaction d'un composé A en présence d'acide fluorhydrique dans un autre des trois réacteurs, une étape de régénération du catalyseur ou du catalyseur préliminaire ou une étape d'attente dans le troisième réacteur.
  6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend : la collecte d'un flux de produits à l'issue de l'étape de réaction du composé B ; l'utilisation dudit flux de produits collecté à l'issue de l'étape de réaction du composé B pour effectuer l'étape de réaction du composé A en présence d'acide fluorhydrique ; et la séparation du flux de produits issu de l'étape de réaction du composé A en présence d'acide fluorhydrique en un premier flux comprenant de l'acide chlorhydrique et du tétrafluoropropène et un deuxième flux comprenant de l'acide fluorhydrique et le composé B ; optionnellement, la collecte dudit second flux comprenant de l'acide fluorhydrique et le composé B, et le recyclage de celui-ci à l'étape de réaction du composé B en présence d'acide fluorhydrique ou de l'étape de réaction du composé A.
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le composé A est choisi parmi les tétrachloropropènes, les chlorotrifluoropropènes, les pentachloropropanes, les dichlorotrifluoropropanes, les trichlorodifluoropropanes, tétrachlorofluoropropanes, les dichlorodifluoropropènes, les trichlorofluoropropènes et les mélanges de ceux-ci ; le composé B est choisi parmi les chlorotrifluoropropènes, les pentafluoropropanes, les dichlorotrifluoropropanes, les trichlorodifluoropropanes, tétrachlorofluoropropanes, les dichlorodifluoropropènes, les trichlorofluoropropènes et les mélanges de ceux-ci ; de préférence le composé A est sélectionné par le groupe consistant en 2-chloro-3,3,3-trifluoro-l-propene (HFCO-1233xf), 2,3-dichloro-l,l,l-trifluoropropane (HCFC-243db), 1,1,1,2,3-pentachloropropane (HCC-240db), 1,1,2,2,3-pentachloropropane (HCC-240aa), 1,1,1,3,3-pentachloropropane (HCC-240fa), 1,1,2,3-tetrachloro-l-propene (HCO-1230xa), 2,3,3,3-tetrachloro-l-propene (HCO-1230xf), 1,1,3,3-tetrachloro-l-propene (HCO-1230za) et 1,3,3,3-tetrachloro-l-propene (HCO-1230zd) ; et le composé B est sélectionné par le groupe consistant en 2-chloro-3,3,3-trifluoro-l-propene (HCFO-1233xf), 1,1,1,2,2-pentafluoropropane (HFC-245cb) et 1-chloro-3,3,3-trifluoro-l-propene (FICFO-1233zd).
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le tétrafluoropropène est le 2,3,3,3-tétrafluoropropène ou le 1,3,3,3-tetrafluoropropène.
  9. 9. Installation de fabrication de tétrafluoropropène comprenant trois réacteurs (2a, 2b, 2c) de réaction en phase gazeuse comprenant chacun un lit catalytique contenant un catalyseur ou un catalyseur préliminaire (21a, 21b, 21c), les trois réacteurs (2a, 2b, 2c) de réaction en phase gazeuse étant chacun configuré pour être alimenté par : - un dispositif d'alimentation en flux réactionnel (16) comprenant un composé B et de l'acide fluorhydrique ; et/ou - un dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire (20) comprenant un composé A et de l'acide fluorhydrique ; et/ou - un dispositif d'alimentation en flux de régénération (11) configuré pour alimenter le réacteur avec un flux de régénération comprenant un agent oxydant ; et - optionnellement un dispositif d'alimentation en flux d'attente (14) configuré pour alimenter le réacteur avec un flux gazeux inerte comprenant un gaz inerte ; caractérisé en ce que la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire dans le lit catalytique d'un des réacteurs représente entre 90% et 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique d'un des deux autres réacteurs.
  10. 10. Installation selon la revendication précédente caractérisée en ce que la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique de chaque réacteur est comprise entre 90% et 110% de la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique des deux autres réacteurs considérés indépendamment l'une de l'autre, avantageusement entre 92% et 108%, de préférence, entre 95% et 105%, en particulier entre 98% et 102%.
  11. 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10 caractérisée en ce que la quantité en catalyseur ou en catalyseur préliminaire contenue dans le lit catalytique (21a, 21b, 21c) de chaque réacteur (2a, 2b, 2c) est identique dans les trois réacteurs.
  12. 12. Installation selon l'une des revendications 9 à 11, dans laquelle le tétrafluoropropène est le 2,3,3,3-tétrafluoropropène ou le 1,3,3,3-tétrafluoropropène.
  13. 13. Installation selon l'une des revendications 9 à 12, comprenant : un premier réacteur (2a), un second réacteur (2b) et un troisième réacteur (2c); un premier dispositif de collecte de flux de produits (18a) issus du premier réacteur connecté en sortie de celui-ci ; un second dispositif de collecte de flux de produits (18b) issus du second réacteur connecté en sortie de celui-ci; un troisième dispositif de collecte de flux de produits (18c) issus du troisième réacteur connecté en sortie de celui-ci ; un premier dispositif de collecte intermédiaire (13) connecté à l'un quelconque des dispositifs de collecte de flux de produits (18a, 18b, 18c) issus du premier, second et/ou troisième réacteur (2a, 2b,2c) et relié au dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire (20) ; un second dispositif de collecte intermédiaire (19) connecté à l'un quelconque des dispositifs de collecte de flux de produits (18a, 18b, 18c) issus du premier, second et/ou troisième réacteur (2a, 2b,2c) et relié à l'unité de séparation (4) ; une unité de séparation (4) alimentée par le second dispositif de collecte intermédiaire (19) ; une première conduite de collecte (15) et une deuxième conduite de collecte (17) connectées en sortie de l'unité de séparation (4), la première conduite de collecte (15) étant configurée pour transporter un flux comprenant de l'acide chlorhydrique et du tétrafluoropropène et la deuxième conduite de collecte (17) étant configurée pour transporter un flux comprenant de l'acide fluorhydrique et du composé B ; un dispositif d'alimentation en flux réactionnel (16) configuré pour alimenter le premier réacteur (2a), le deuxième réacteur (2b) et le troisième réacteur (2c), celui-ci étant lui-même alimenté par un dispositif d'alimentation en acide fluorhydrique (10) et optionnellement par la deuxième conduite de collecte (17); un dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire (20) configuré pour alimenter le premier réacteur (2a), le deuxième réacteur (2b) et le troisième réacteur (2c), celui-ci étant lui-même alimenté par un dispositif d'alimentation en acide fluorhydrique (10) et optionnellement par le premier dispositif de collecte intermédiaire (13) ; un dispositif d'alimentation en flux de régénération (11) configuré pour alimenter le premier réacteur (2a), le deuxième réacteur (2b) et le troisième réacteur (2c) ; un dispositif de collecte de flux de gaz issu de la régénération (12) du premier réacteur (2a), du deuxième réacteur (2b) et du troisième réacteur (2c).
  14. 14. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, comprenant : un premier réacteur (2a), un second réacteur (2b) et un troisième réacteur (2c); un premier dispositif de collecte de flux de produits issus du premier réacteur (18a) connecté en sortie de celui-ci ; un second dispositif de collecte de flux de produits issus du second réacteur (18b) connecté en sortie de celui-ci ; un troisième dispositif de collecte de flux de produits issus du troisième réacteur (18c) connecté en sortie de celui-ci ; un troisième dispositif de collecte intermédiaire (3) connecté à l'un quelconque des dispositifs de collecte de flux de produits (18a, 18b, 18c) issus du premier, second et/ou troisième réacteur (2a, 2b,2c) et relié au dispositif d'alimentation en flux réactionnel (16) ; un second dispositif de collecte intermédiaire (19) connecté à l'un quelconque des dispositifs de collecte de flux de produits (18a, 18b, 18c) issus du premier, second et/ou troisième réacteur (2a, 2b,2c) et relié à l'unité de séparation (4) ; une unité de séparation (4) alimentée par le second dispositif de collecte intermédiaire (19) ; une première conduite de collecte (15) et une deuxième conduite de collecte (17) connectées en sortie de l'unité de séparation (4), la première conduite de collecte (15) étant configurée pour transporter un flux comprenant de l'acide chlorhydrique et du tétrafluoropropène et la deuxième conduite de collecte (17) étant configurée pour transporter un flux comprenant de l'acide fluorhydrique et du composé B ; un dispositif d'alimentation en flux réactionnel (16) configuré pour alimenter le premier réacteur (2a), le deuxième réacteur (2b) et le troisième réacteur (2c), celui-ci étant lui-même alimenté par un dispositif d'alimentation en acide fluorhydrique (10), et par la troisième dispositif de collecte intermédiaire (3) et optionnellement par la deuxième conduite de collecte (17) ; un dispositif d'alimentation en flux réactionnel préliminaire (20) configuré pour alimenter le premier réacteur (2a), le deuxième réacteur (2b) et le troisième réacteur (2c), celui-ci étant lui-même alimenté par un dispositif d'alimentation en acide fluorhydrique (10) et optionnellement par la deuxième conduite de collecte (17) ; un dispositif d'alimentation en flux de régénération (11) configuré pour alimenter le premier réacteur (2a), le deuxième réacteur (2b) et le troisième réacteur (2c) ; un dispositif de collecte de flux de gaz issu de la régénération (12) du premier réacteur (2a), du deuxième réacteur (2b) et du troisième réacteur (2c).
  15. 15. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes 9 à 14 caractérisé en ce que les réacteurs sont en acier et ont une surface intérieure recouverte d'un alliage comprenant plus de 30% en poids de nickel ou d'un revêtement de type polymères fluorés, de préférence l'alliage comprenant plus de 30% en poids de nickel est un Incolloy®, Inconel®, Monel®, Hastelloy®.
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