EP3458438A1 - Procede de fabrication de tetrafluoropropene - Google Patents

Procede de fabrication de tetrafluoropropene

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Publication number
EP3458438A1
EP3458438A1 EP17731610.6A EP17731610A EP3458438A1 EP 3458438 A1 EP3458438 A1 EP 3458438A1 EP 17731610 A EP17731610 A EP 17731610A EP 3458438 A1 EP3458438 A1 EP 3458438A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reactor
catalyst
compound
hydrofluoric acid
preliminary
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17731610.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Dominique Deur-Bert
Dominique Garrait
Anne Pigamo
Laurent Wendlinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arkema France SA filed Critical Arkema France SA
Publication of EP3458438A1 publication Critical patent/EP3458438A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/093—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
    • C07C17/20—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms
    • C07C17/202—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms two or more compounds being involved in the reaction
    • C07C17/206—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms two or more compounds being involved in the reaction the other compound being HX
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2445—Stationary reactors without moving elements inside placed in parallel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
    • B01J8/025—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical in a cylindrical shaped bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0278—Feeding reactive fluids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/013—Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of halogens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J2219/00002—Chemical plants
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    • B01J2219/00038—Processes in parallel
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584—Recycling of catalysts

Definitions

  • the present invention relates to a process for the manufacture of tetrafluoropropene (HFO-1234), and in particular 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf), as well as an installation adapted to the implementation of this process.
  • HFO-1234 tetrafluoropropene
  • HFO-1234yf 2,3,3,3-tetrafluoropropene
  • Greenhouse gases are gaseous components that absorb the infrared radiation emitted by the earth's surface, thus contributing to the greenhouse effect. Increasing their concentration in the atmosphere is one of the factors causing global warming.
  • chlorofluorocarbons CFCs
  • hydrochlorofluorocarbons HCFCs
  • hydrofluoroolefins or hydrofluorocarbons by fluorination of hydrochloro-olefins or hydrochlorocarbons in particular.
  • This fluorination is generally a catalytic fluorination using hydrofluoric acid as fluorinating agent.
  • the fluorination reaction must generally be carried out at an elevated temperature (above 300 ° C.) in the gaseous phase in the presence of a solid or supported solid catalyst.
  • US 8,614,361 discloses a method of making HFO-1234yf by reacting HCFO-1233xf with THF in the presence of a high oxygen content.
  • US Pat. No. 8,618,338 describes a two-step process for producing fluoroolefin, in particular a first liquid-phase reaction step from 1,1,2,3-tetrachloropropene (HCO-1230xa) to obtain the intermediate. HCFO-1233xf and a second gas phase reaction from HCFO-1233xf to obtain HFO-1234yf.
  • WO 2013/088195 teaches a two-step process for manufacturing HFO-1234yf, a first gas phase fluorination step of 1,1,1,2,3-pentachloropropane (HCC-240db) and / or 1, 1,2,2,3-pentachloropropane (HCC-240aa) to obtain the intermediate HCFO-1233xf, followed by a second gas phase reaction from HCFO-1233xf to obtain HFO-1234yf.
  • HCC-240db 1,1,1,2,3-pentachloropropane
  • HCC-240aa 1, 1,2,2,3-pentachloropropane
  • WO 2012/098421 and WO 2012/098422 teach the activation and regeneration of fluorination catalysts.
  • WO 2013/182816 describes a chemical reaction process for the alternating implementation of a catalytic reaction phase and a catalyst regeneration phase in a reactor.
  • the document WO2016 / 001515 describes a chemical reaction process for the alternating implementation of a catalytic reaction phase and a catalyst regeneration phase in one or more reactors.
  • HFO-1234 such as HFO-1234yf
  • the present invention relates to a process for the manufacture of tetrafluoropropene using three reactors each comprising a catalytic bed containing a catalyst or a preliminary catalyst and comprising the implementation independently in each of the reactors:
  • At least one gas phase reaction step of a compound A in the presence of hydrofluoric acid and a preliminary catalyst to form a compound B at least one gas phase reaction step of a compound B in the presence of hydrofluoric acid and of a catalyst to form tetrafluoropropene, or a stage of regeneration of the catalyst or of the preliminary catalyst by bringing it into contact with it with a regeneration flow comprising an oxidizing agent, characterized in that the amount of catalyst or preliminary catalyst in the catalytic bed of one of the reactors is between 90% and 110% of the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of one of the other two reactors.
  • the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of each reactor is between 90% and 110% of the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of the two other reactors considered independently one on the other, advantageously between 92% and 108%, preferably between 95% and 105%, in particular between 98% and 102%.
  • the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of each reactor is identical in the three reactors.
  • reaction step of a compound B in the presence of hydrofluoric acid or the reaction step of a compound A in the presence of hydrofluoric acid is carried out alternately with a step of regeneration of the catalyst or preliminary catalyst.
  • the present process uses simultaneously: a step of reaction of a compound A in the presence of hydrofluoric acid in one of the three reactors,
  • the method comprises:
  • the tetrafluoropropene is 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) or 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze).
  • the compound A is chosen from tetrachloropropenes, chlorotrifluoropropenes, pentachloropropanes, dichlorotrifluoropropanes, trichlorodifluoropropanes, tetrachlorofluoropropanes, dichlorodifluoropropenes, trichlorofluoropropenes and mixtures thereof;
  • compound B is chosen from chlorotrifluoropropenes, pentafluoropropanes, dichlorotrifluoropropanes, trichlorodifluoropropanes, tetrachlorofluoropropanes, dichlorodifluoropropenes, trichlorofluoropropenes and mixtures thereof; preferably compound A is selected from the group consisting of 2-chloro-3,3,3-trifluoro-1-propene (HFCO-1233xf), 2,3-dichloro-1
  • compound B is selected from the group consisting of 2-chloro-3,3,3-trifluoro-1-propene (HCFO-1233xf), 1,1,1,2,2-pentafluoropropane (HFC-245cb), and 3,3,3-trifluoro-1-propene (HCFO-1233zd).
  • the present invention provides a tetrafluoropropene manufacturing plant comprising three gas phase reaction reactors each comprising a catalytic bed containing a catalyst or a preliminary catalyst, the three gas phase reaction reactors being each configured to be fed by :
  • reaction flow supply device comprising a compound B and hydrofluoric acid
  • a preliminary reaction flow supply device comprising a chlorinated compound A and hydrofluoric acid
  • a regeneration flow supply device configured to feed the reactor with a regeneration flow comprising an oxidizing agent
  • a standby supply device configured to supply a reactor with a gas stream comprising an inert gas; characterized in that the amount of catalyst or preliminary catalyst in the catalytic bed of one of the reactors is from 90% to 110% of the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of one of the other two reactors.
  • the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of each reactor is between 90% and 110% of the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of the two other reactors considered independently of one another, advantageously between 92% and 108%, preferably between 95% and 105%, in particular between 98% and 102%.
  • the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of each reactor is identical in the three reactors.
  • the tetrafluoropropene is 2,3,3,3-tetrafluoropropene or 1,3,3,3-tetrafluoropropene.
  • the installation comprises:
  • a first device for collecting product streams from the first reactor connected at the output thereof;
  • a second device for collecting product streams from the second reactor connected at the output thereof;
  • a first intermediate collection device connected to any of the product stream collection devices from the first, second and / or third reactor, and connected to the preliminary reaction flow supply device;
  • a second intermediate collection device connected to any of the product stream collection devices from the first, second and / or third reactor, and connected to the separation unit;
  • first collection line and a second collection line connected at the outlet of the separation unit, the first collection line being configured to carry a stream comprising hydrochloric acid and tetrafluoropropene and the second collection line being configured to transporting a stream comprising hydrofluoric acid and compound B;
  • reaction flow supply device configured to feed the first reactor, the second reactor and the third reactor, the latter being itself fed by a hydrofluoric acid supply device and optionally by the second collection line;
  • a preliminary reaction flow supply device configured to supply the first reactor, the second reactor and the third reactor, which reactor is itself fed by a hydrofluoric acid supply device and optionally by the first collection device; intermediate;
  • a regeneration flow supply device configured to feed the first reactor, the second reactor and the third reactor
  • the installation comprises:
  • a first device for collecting product streams from the first reactor connected at the output thereof;
  • a second device for collecting product streams from the second reactor connected at the output thereof;
  • a third device for collecting product streams from the third reactor connected at the output thereof;
  • a third intermediate collection device connected to any one of the product stream collection devices and connected to the reaction flow supply device;
  • a second intermediate collection device connected to any of the product stream collection devices from the first, second and / or third reactor and connected to the separation unit;
  • a first collection line and a second collection line connected at the outlet of the separation unit, the first collection line being configured to transport a stream comprising hydrochloric acid; and tetrafluoropropene and the second collection line being configured to carry a stream comprising hydrofluoric acid and compound B; a reaction flow supply device configured to feed the first reactor, the second reactor and the third reactor, which reactor is itself fed by a hydrofluoric acid supply device, and by the third intermediate collection device and optionally by the second collection line;
  • a preliminary reaction flow supply device configured to feed the first reactor, the second reactor and the third reactor, the latter being itself fed by a hydrofluoric acid supply device and optionally by the second collection line;
  • a regeneration flow supply device configured to feed the first reactor, the second reactor and the third reactor; a gas flow collection device resulting from the regeneration of the first reactor, the second reactor and the third reactor.
  • the reactors are made of steel and have an inner surface coated with an alloy comprising more than 30% by weight of nickel or a fluoropolymer-type coating, preferably the alloy comprising more than 30 wt% nickel is an Incolloy ®, Inconel ®, Monel ®, Hastelloy ®.
  • FIGS 1a and 1b schematically show an embodiment of an installation according to the invention with three reactors in different operating configurations.
  • FIGS 2a, 2b and 2c schematically show an embodiment of an installation according to the invention with three reactors in different operating configurations.
  • FIGS. 3a and 3b schematically represent an embodiment of an installation according to the invention with three reactors comprising a regeneration flow feed device at the bottom and at the reactor head, in two different configurations.
  • FIG. 4 schematically represents an embodiment of an installation according to the invention in which the separation unit is in a different operating configuration.
  • the invention provides for producing HFO-1234 by catalytic gas phase reaction; this catalytic reaction is, according to the invention, alternated with the regeneration of the catalyst. In some embodiments, the invention provides for the production of HFO-1234 in several steps.
  • a process for producing tetrafluoropropene employs three reactors each comprising a catalytic bed containing a catalyst or a preliminary catalyst and comprising the implementation independently in each of the reactors:
  • the amount of catalyst or preliminary catalyst in the catalytic bed of one of the reactors is 90% to 110% of the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of one of the other two reactors.
  • the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of each reactor is between 90% and 110% of the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of the two other reactors considered independently of one another, advantageously between 92% and 108%, preferably between 95% and 105%, in particular between 98% and 102%.
  • the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of each reactor is identical in the three reactors.
  • the catalyst is the same catalyst as the preliminary catalyst.
  • Said catalyst or said preliminary catalyst used in the present process may for example be based on a metal comprising a transition metal oxide or a derivative or a halide or an oxyhalide of such a metal.
  • a metal comprising a transition metal oxide or a derivative or a halide or an oxyhalide of such a metal.
  • FeC may be mentioned, oxyfluoride chromium, chromium oxides (optionally subjected to fluorination treatments), chromium fluorides and mixtures thereof.
  • Other possible catalysts are carbon-supported catalysts, antimony catalysts, aluminum catalysts (eg AlF 3 and Al 2 O 3, alumina oxyfluoride and alumina fluoride).
  • a chromium oxyfluoride a fluoride or an aluminum oxyfluoride, or a supported or non-supported catalyst containing a metal such as Cr, Ni, Fe, Zn, Ti, V, Zr, Mo, Ge or Sn. Pb, Mg, Sb.
  • the catalyst is more preferably based on chromium and it is more particularly a mixed catalyst comprising chromium.
  • a mixed catalyst comprising chromium and nickel is used for any of the reaction steps.
  • the molar ratio Cr / Ni (based on the metal element) is generally 0.5 to 5, for example 0.7 to 2, for example about 1.
  • the catalyst may contain from 0.5 to 20% by weight of nickel.
  • the metal may be present in metallic form or in the form of a derivative, for example an oxide, halide or oxyhalide. These derivatives are preferably obtained by activation of the catalytic metal.
  • the support is preferably made of aluminum, for example alumina, activated alumina or aluminum derivatives, such as aluminum halides and aluminum oxyhalides, for example described in US Pat. US 4,902,838, or obtained by the activation method described above.
  • aluminum for example alumina, activated alumina or aluminum derivatives, such as aluminum halides and aluminum oxyhalides, for example described in US Pat. US 4,902,838, or obtained by the activation method described above.
  • the catalyst may comprise chromium and nickel in an activated or non-activated form, on a support which has been subjected to activation or not.
  • Another preferred embodiment is based on a catalyst or a preliminary mixed catalyst containing chromium and at least one co-catalyst chosen from the salts of Co, Mn, Mg and Zn, preferably Zn.
  • Said cocatalyst is preferably present in a content of 1 to 10% by weight based on the weight of the catalyst.
  • the catalyst and the preliminary catalyst may be identical.
  • the catalyst or preliminary catalyst is preferably activated with air, oxygen or chlorine and / or with HF.
  • the catalyst is preferably subjected to activation with air or oxygen and HF at a temperature of 100 to 500 ° C, preferably 250 to 500 ° C and more preferably 300 to 500 ° C. at 400 ° C.
  • the activation time is preferably from 1 to 200 hours and more particularly from 1 to 50 hours. This activation may be followed by a final fluorination activation step in the presence of an oxidizing agent, HF and organic compounds.
  • the molar ratio of HF / organic compounds is preferably from 2 to 40 and the molar ratio of oxidation agent / organic compounds is preferably from 0.04 to 25.
  • the temperature of the final activation is preferably from 300 to 400 ° C. C and its duration preferably from 6 to 100 h.
  • reaction step of a compound B in the presence of hydrofluoric acid or the reaction step of a compound A in the presence of hydrofluoric acid is carried out alternately with a regeneration step preliminary catalyst or catalyst
  • the gaseous phase reaction in the presence of hydrofluoric acid of compound B or compound A can be carried out:
  • contact time 3 to 100 seconds, preferably 4 to 75 seconds and more particularly 5 to 50 seconds (volume of catalyst divided by the total incoming flow, adjusted to the temperature and to the operating pressure);
  • a temperature (temperature of the catalyst bed) of 200 to 450 ° C., preferably of 250 to 400 ° C., and more particularly of 280 to 380 ° C.
  • the duration of the reaction step is typically from 10 to 8000 hours, preferably from 50 to 5000 hours and more preferably from 70 to 1000 hours.
  • An oxidizing agent preferably oxygen
  • the oxygen / organic compounds molar ratio may be from 0.005 to 2, preferably from 0.01 to 1.5.
  • the oxygen can be introduced pure or in the form of air or oxygen / nitrogen mixture. Oxygen can also be replaced by chlorine.
  • the reaction step of compound B or compound A in the presence of hydrofluoric acid is carried out essentially in the absence of oxygen, and preferably substantially in the absence of any oxidizing agent.
  • the regeneration step of the catalyst or of the preliminary catalyst is carried out alternately with the reaction step of a compound B in the presence of hydrofluoric acid or with the reaction step of a compound A in the presence of hydrofluoric acid.
  • each reactor used for carrying out the reaction of compound B or compound A in the presence of HF said reaction can be alternated with catalyst regeneration phases. For example, it is possible to go from the reaction phase to the regeneration phase when the conversion of compound B falls below a predetermined threshold, for example 50%.
  • reaction gas phase a transition period of decompressing the reaction gas phase is ensured. It may be followed by a sweeping phase using an inert gas or by evacuation in order to completely eliminate the reagents present.
  • the regeneration of the catalyst or preliminary catalyst of the present process may comprise the treatment of said catalyst with a gaseous stream containing an oxidant.
  • the oxidant used is oxygen or air or an oxygen / nitrogen mixture or chlorine or a chlorine / nitrogen mixture.
  • the proportion of oxygen may be from 5 to about 100 mol% relative to the mixture of oxygen plus nitrogen.
  • the regeneration step can be carried out with oxygen or air or an oxygen / nitrogen mixture or chlorine and HF.
  • the regeneration flow contains at least 1 mol% oxygen relative to the total regeneration flow.
  • the oxygen content may be from about 2 to about 98 mole percent based on the oxygen plus HF mixture, and from about 20 to about 100 mole percent, based on the oxygen plus nitrogen mixture.
  • the temperature during the regeneration step may range from 250 to 500 ° C, preferably from 300 to 450 ° C, more preferably from 350 to 400 ° C.
  • the regeneration step may be carried out with a contact time of 1 to 200 seconds, preferably 1 to 150 seconds, more preferably 5 to 100 seconds; and for a period of 1 to about 1500 hours, preferably 2 to 1000 hours, more preferably 4 to 500 hours, most preferably 10 to 200 hours, particularly 15 to 150 hours.
  • the regeneration step may be carried out at a pressure ranging from atmospheric pressure up to 20 bar.
  • the temperature during the regeneration step may be about 250 to 500 ° C, with a contact time of about 1 to 200 s, for a period of 10 to 200 hours and a pressure ranging from atmospheric pressure to 20 bar.
  • the regeneration step makes it possible to recover the initial activity of the catalyst. Several cycles can thus be chained without significantly altering the activity of the catalyst, which makes it possible to increase its service life.
  • the reactor can be evacuated so as to remove the inert gases and the oxygen introduced, prior to reintroduction of the organic compounds in the presence of hydrofluoric acid.
  • reaction step of a compound B in the presence of hydrofluoric acid is carried out in one of the three reactors while the reaction step of a compound A in the presence of hydrofluoric acid is implemented in one of the other two reactors.
  • a regeneration step is carried out in one of the three reactors while a reaction step of a compound B in the presence of hydrofluoric acid is carried out in one of the other two reactors.
  • a regeneration step is carried out in one of the three reactors while a reaction step of a compound A in the presence of hydrofluoric acid is carried out in one of the other two reactors.
  • said method also comprises the implementation of a waiting step during which an inert gas flow feeds one of the three reactors, preferably the inert gas flow consists of a nitrogen flow, argon, helium or a mixture thereof.
  • the waiting step is preferably carried out before or after the regeneration step.
  • the process according to the invention implements: a step of reaction of a compound A in the presence of hydrofluoric acid in one of the three reactors,
  • reaction step of a compound B in the presence of hydrofluoric acid in another of the three reactors a step of regenerating the catalyst or the preliminary catalyst or a waiting step in the third reactor.
  • the method according to the invention implements simultaneously:
  • the method comprises:
  • the process comprises:
  • the reactors used in the present process are made of steel and have an inner surface coated with an alloy comprising more than 30% by weight of nickel or a fluoropolymer-type coating, preferably alloy comprising more than 30% by weight of nickel is a Incolloy ®, Inconel ®, Monel ®, Hastelloy ®.
  • the tetrafluoropropene is 2,3,3,3-tetrafluoropropene or 1,3,3,3-tetrafluoropropene.
  • compound B is meant an organic compound comprising one or more carbon atoms. This compound preferably comprises 3 carbon atoms.
  • This compound B is preferably propane or propene having one or more substituents selected from F, Cl, I and Br (preferably from F and Cl).
  • the compound B is a propane or propene comprising at least one fluorine atom, in particular comprising two, three, four or five fluorine atoms, more particularly three or five fluorine atoms.
  • compound A is meant an organic compound comprising one or more carbon atoms, preferably 3 carbon atoms.
  • Compound A is preferably propane or propene having one or more substituents selected from F, Cl, I and Br (preferably from F and Cl).
  • compound A is propane or propene comprising at least one chlorine atom, two, three, four or five chlorine atoms.
  • compound A has a degree of fluorination lower than that of compound B.
  • the compound B may be chosen from chlorotrifluoropropenes, pentafluoropropanes, dichlorotrifluoropropanes, trichlorodifluoropropanes, tetrachlorofluoropropanes, dichlorodifluoropropenes, trichlorofluoropropenes and a mixture thereof.
  • the compound A may be chosen from tetrachloropropenes, chlorotrifluoropropenes, pentachloropropanes, dichlorotrifluoropropanes and trichlorodifluoropropanes, tetrachlorofluoropropanes, dichlorodifluoropropenes, trichlorofluoropropenes and mixtures thereof.
  • compound B may be selected from the group consisting of 2-chloro-3,3,3-trifluoro-1-propene (HFCO-1233xf), 2,3-dichloro-1,1,1-trifluoropropane (HCFCs -243db)
  • compound A may be selected from the group consisting of 2-chloro-3,3,3-trifluoro-1-propene (HFCO-1233xf), 1,1,1,2,3-pentachloropropane (HCC-240db ), 1,1,2,2,3-pentachloropropane (HCC-240aa), 2,3-dichloro-1,1,1-trifluoropropane (HCFC-243db), 1,1,2,3-tetrachloro-1- propene (HCO-1230xa), 2,3,3,3-tetrachloro-1-propene (HCO-1230xf), 1,1,1,3,3-pentachloropropane (HCC-240fa), 1,1,3,3 tetrachloropropene (HCO-1230za), 1,3,3,3-tetrachloropropene (HCO-1230zd), 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd), 1,1,1,3-
  • compound B can be selected from the group consisting of 2-chloro-3,3,3-trifluoro-1-propene (HFCO-1233xf) or 1,1,1,2,2-pentafluoropropane (HFC-1233xf). 245cb).
  • compound A can be selected from the group consisting of 2-chloro
  • HCC-240db 1,1,2,2,3-pentachloropropane
  • HCC-240aa 1,1,1,3,3-pentachloropropane
  • HCC-240fa 1,1 , 2,3-tetrachloro-1-propene
  • HCO-1230xa 2,3,3,3-tetrachloro-1-propene
  • HCO-1230xf 1,1,3,3-tetrachloro-1-propene
  • HCO-1230za 1,1,3,3-tetrachloro-1-propene
  • HCO-1230zd 1,3,3,3-tetrachloro-1-propene
  • compound B is 2-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233xf), to produce 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
  • compound B is 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd), to produce 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze).
  • the compound A is 1,1,1,2,3-pentachloropropane
  • HCC-240db 1,1,2,2,3-pentachloropropane (HCC-240aa), or a mixture of both, to produce 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
  • compound A is 1,1,1,2,3-pentachloropropane (HCC-240db) or 1,1,2,2,3-pentachloropropane (HCC-240aa), or a mixture of both
  • compound B is 2-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233xf), to produce 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
  • compound A is 2,3-dichloro-1,1,1-trifluoropropane (HCFC-243db) to produce 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
  • compound A is 2,3-dichloro-1,1,1-trifluoropropane (HCFC-243db)
  • the Compound B is 2-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233xf), to produce 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
  • Compound A is 1,1,2,3-tetrachloropropene (HCO-1230xa), or 2,3,3,3-tetrachloropropene (HCO-1230xf), or a mixture thereof. two compounds, to produce 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
  • the compound A is 1,1,2,3-tetrachloropropene (HCO-1230xa), or 2,3,3,3-tetrachloropropene (HCO-1230xf), or a mixture of these two compounds
  • the Compound B is 2-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233xf), to produce 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
  • the compound A is 1,1,2,3-tetrachloropropene (HCO-1230xa) or 2,3,3,3-tetrachloropropene (HCO-1230xf) or 1,1,1 2,3-pentachloropropane (HCC-240db) or a mixture of two thereof or a mixture of all three; and compound B is 2-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233xf), to produce 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
  • the compound B is 1,1,1,2,2-pentafluoropropane (HFC-1)
  • compound A is 2-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233xf)
  • compound B is 1,1,1,2,2-pentafluoropropane (HFC-245cb) to produce 2 , 3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
  • the compound A is 1,1,3,3-tetrachloropropene (HCO-1230za) or 1,3,3,3-tetrachloro-1-propene (HCO-1230zd) or a mixture of two;
  • Compound B is 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd) to produce 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze).
  • compound A is 1,1,1,3,3-pentachloropropane (HCC-240fa)
  • compound B is 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd) to produce 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze).
  • the regeneration flow is in the same direction or in the opposite direction, preferably in the opposite direction, with respect to the direction of introduction of a reaction flow comprising compound B and hydrofluoric acid or compound A and hydrofluoric acid feeding a reactor implementing a reaction step of a compound B in the presence of hydrofluoric acid or a reaction step of a compound A in the presence of hydrofluoric acid.
  • the direction of the regeneration flow is alternated at each regeneration step.
  • a plant 1 for manufacturing tetrafluoropropene is configured for the implementation of the method according to the present invention detailed above.
  • the plant comprises three reactors 2a, 2b, 2c of gas phase reaction each comprising a catalytic bed containing a catalyst or a preliminary catalyst 21a, 21b, 21c.
  • the three reactors 2a, 2b, 2c of gas phase reaction are each configured to be powered by:
  • reaction flow supply device 16 comprising a compound B and hydrofluoric acid
  • a preliminary reaction flow supply device comprising a compound A and hydrofluoric acid
  • a regeneration flow supply device 11 configured to feed the reactor with a regeneration flow comprising an oxidizing agent
  • a standby supply device 14 configured to feed the reactor with an inert gas stream comprising an inert gas.
  • the amount of catalyst or preliminary catalyst n in the catalytic bed 21a, 21b, 21c of one of the reactors 2a, 2b, 2c is from 90% to 110% of the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of one of the other two reactors.
  • the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of each reactor is between 90% and 110% of the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalytic bed of the two other reactors considered independently of one another, advantageously between 92% and 108%, preferably between 95% and 105%, in particular between 98% and 102%.
  • the amount of catalyst or preliminary catalyst contained in the catalyst bed 21a, 21b, 21c of each reactor 2a, 2b, 2c is identical in the three reactors.
  • the installation is configured such that when the first reactor 2a is supplied by the reaction flow supply device 16, the second reactor 2b is supplied by the regeneration flow supply device. 11.
  • the regeneration flow supply device 11 is connected at the top and bottom of the reactor.
  • the installation is configured such that the regeneration flow supply device 11 supplies any one of the three reactors at the foot and at the head alternately.
  • the tetrafluoropropene is 2,3,3,3-tetrafluoropropene or 1,3,3,3-tetrafluoropropene.
  • Compounds A and B are as described above in connection with the process for producing tetrafluoropropene.
  • the installation may include:
  • a first reactor 2a a first reactor 2a, a second reactor 2b and a third reactor 2c; a first device for collecting product streams from the first reactor
  • a first intermediate collection device 13 connected to any one of the product stream collection devices 18a, 18b, 18c and connected to the preliminary reaction flow supply device 20;
  • a second intermediate collection device 19 connected to any one of the product stream collection devices 18a, 18b, 18c and connected to the separation unit 4;
  • first collection line 15 and a second collection line 17 connected at the outlet of the separation unit 4, the first collection line 15 being configured to carry a stream comprising hydrochloric acid and tetrafluoropropene and the second line of wherein the collection 17 is configured to carry a stream comprising hydrofluoric acid and compound B;
  • reaction flow supply device 16 configured to feed the first reactor 2a, the second reactor 2b and the third reactor 2c, the latter being itself fed by a hydrofluoric acid supply device 10 and optionally by the second collection line 17;
  • preliminary reaction flow supply device 20 configured to feed the first reactor 2a, the second reactor 2b and the third reactor 2c, the latter being itself fed by a hydrofluoric acid supply device 10 and optionally by the first intermediate collection device 13;
  • a regeneration flow supply device 11 configured to feed the first reactor 2a, the second reactor 2b and the third reactor 2c; a device for collecting gas flow from the regeneration 12 of the first reactor 2a, the second reactor 2b and the third reactor 2c.
  • the installation can include:
  • a first reactor 2a a second reactor 2b and a third reactor 2c; a first product stream collection device from the first reactor 18a connected at the output thereof;
  • a third intermediate collection device 3 connected to any of the product stream collection devices 18a, 18b, 18c and connected to the reaction flow supply device 16;
  • a second intermediate collection device 19 connected to any one of the product stream collection devices 18a, 18b, 18c and connected to the separation unit 4;
  • first collection line 15 and a second collection line 17 connected at the outlet of the separation unit 4, the first collection line 15 being configured to carry a stream comprising hydrochloric acid and tetrafluoropropene and the second line of wherein the collection 17 is configured to carry a stream comprising hydrofluoric acid and compound B;
  • reaction flow supply device 16 configured to feed the first reactor 2a, the second reactor 2b and the third reactor 2c, the latter it being itself fed by a hydrofluoric acid supply device 10, and by the third intermediate collection device 3 and optionally by the second collection line 17;
  • a preliminary reaction flow supply device 20 configured to feed the first reactor 2a, the second reactor 2b and the third reactor 2c, the latter being itself fed by a hydrofluoric acid supply device 10 and optionally by the second collection line 17;
  • a regeneration flow supply device 11 configured to feed the first reactor 2a, the second reactor 2b and the third reactor 2c; a device for collecting gas flow from the regeneration 12 of the first reactor 2a, the second reactor 2b and the third reactor 2c.
  • the reaction stream comprises said compound B and optionally hydrofluoric acid.
  • the preliminary reaction stream may comprise said compound A and optionally hydrofluoric acid.
  • the installation may also comprise a queuing feed device 14 configured to feed the first reactor 2a, the second reactor 2b and the third reactor 2c into an inert gas stream.
  • the installation also comprises a device for collecting an inert gas stream 23 from the first reactor 2a, the second reactor 2b and the third reactor 2c.
  • the standby supply device 14 and the regeneration flow supply device 11 may be configured to feed at the top and bottom of any one of the three reactors 2a, 2b, 2c. This can be done by a suitable device, for example a set of valves 25a, 25b, 25c, 25d as shown in Figure 3a and Figure 3b.
  • the reactors 2a, 2b, 2c are preferably made of steel and have an inner surface coated with an alloy comprising more than 30% by weight of nickel or a fluoropolymer type coating, preferably the alloy comprising more 30% by weight of nickel is a Incolloy ®, Inconel ®, Monel ®, Hastelloy ®.
  • compound A is, for example, 1,1,1,2,3-pentachloropropane (HCC-240db).
  • FIG. 1a illustrates an installation according to an embodiment of the present invention in which a reaction step of a compound A HCC-240db is carried out in the first reactor 2a.
  • a stream 10 comprising hydrofluoric acid also feeds the reactor 2a to allow reaction between the HCC-240db and HF via the preliminary reaction flow supply device 20.
  • the valve 7 is configured for this purpose.
  • the first reactor 2a comprises the catalytic bed 21a.
  • the first product stream collection device 18a from the first reactor 2a and connected at the output thereof feeds the second intermediate collection device 19, itself connected to the separation unit 4.
  • the first device for collecting the product stream 18a product stream 18a and the second intermediate collection device 19 comprise in particular a product stream comprising at least HCFO-1233xf, HF and HCl, and optionally HFO-1234yf and HFC-245cb.
  • This latter stream is separated at the separation unit 4 into a first stream comprising HCI and optionally HFO-1234yf in the first collection line 15 and, in the second collection line 17, into a second stream comprising HCFO-1233xf , HF and possibly HFC-245cb.
  • the second collection line 17 is connected to the reaction flow supply device 16, itself fed with hydrofluoric acid 10.
  • the reaction flow supply device 16 supplies the third reactor 2c comprising a catalytic bed 21c.
  • compound B in this case HCFO-1233xf, is subjected to a catalytic reaction to form a product stream comprising HFO-1234yf and HFC-245cb which is collected at the outlet of the reactor by the third flow collection device. 18c products.
  • the third product stream collection device 18c from the third reactor feeds the first intermediate collection device 13 connected to the preliminary reaction flow supply device 20.
  • the second reactor 2b comprising the catalytic bed 21b is in the regeneration phase.
  • the reactor 2b is thus supplied with a regeneration flow conveyed by the regeneration flow supply device 11 via the valve 8 configured for this purpose.
  • the second product stream collection device 18b from the second reactor is connected to the gas flow collection device from the regeneration 12 via a valve 6 configured for this purpose.
  • the process is carried out continuously.
  • FIG. 1b illustrates an installation according to an embodiment of the present invention in which the direction of the regeneration flow is modified with respect to that of the embodiment illustrated in FIG. Indeed, the regeneration flow feeds the second reactor 2b through the reactor head.
  • the direction of the regeneration flow is therefore reversed with respect to the direction of introduction of the reaction flow and the preliminary reaction flow into, respectively, the first reactor 2a and the third reactor 2c.
  • FIG. 2a illustrates an installation according to one embodiment of the present invention in which a reaction between compound B, HCFO-1233xf, and HF is implemented.
  • a reaction between HCC-240db and HF is carried out in the second reactor 2b and regeneration of the catalyst is carried out in the third reactor 2c.
  • the preliminary flow supply device 20 is supplied with hydrofluoric acid 10, HCC-240db and by the first intermediate collection device 13.
  • the preliminary flow supply device 20 is connected to the second reactor 2b; the valve 8 is configured for this purpose.
  • the second device for collecting the flow of products 18b produced from the second reactor 2b is connected to the second intermediate collection device 19, the latter being connected to the separation unit 4.
  • the second collection conduit 17 supplies the feed device in a reaction stream 16 supplying the first reactor 2a.
  • the first product stream collection device 18a from the first reactor 2a is configured to feed the first intermediate collection device 13 via the valve 5.
  • the third reactor 2c is in the regeneration phase. It is thus fed regeneration flow by the regeneration flow supply device 11 via the valve 22 configured for this purpose.
  • the third product flow collection device 18c of the third reactor is connected to the device for collecting the gas flow from the regeneration 12 via the valve 24.
  • FIG. 2b illustrates an installation according to one embodiment of the present invention in which the regeneration flow supplies the third reactor 2c through the head thereof.
  • the direction of the regeneration flow is thus reversed with respect to the flow of the reaction mixture or preliminary mixture which feeds respectively the second reactor 2b and the first reactor 2a by the reactor foot.
  • FIG. 2c illustrates an installation according to one embodiment of the present invention in which the third reactor is fed with an inert gas flow instead of a regeneration flow.
  • the third reactor 2c is therefore connected to the queuing feed device 14 comprising an inert gas.
  • the product flow collection device 18c of the third reactor is connected to the device for collecting the flow of inert gas 23.
  • FIG. 3a illustrates an installation according to one embodiment of the present invention in which the reactors can be fed with a regeneration flow at the top and bottom of the reactor alternately.
  • the valves 25a, 25b, 25c and 25d are configured to enable the third reactor 2c to be fed either by the head or the foot thereof with a regeneration flow coming from the regeneration flow supply device 11 according to the same principle than that detailed for Figure la. The same principle can be applied with the flow coming from the device for supplying inert gas 14.
  • FIG. 3b illustrates an installation according to one embodiment of the present invention in which the first reactor 2a is in the regeneration phase instead of the third reactor 2c.
  • FIG. 4 illustrates an installation according to another embodiment of the present invention.
  • the installation 1 comprises a third intermediate collection device 3 supplying the reaction mixture supply device 16 in place of the first intermediate collection device 13.
  • the third reactor 2c is in the regeneration phase as explained above in FIG. 2b.
  • the second reactor 2b is fed by the preliminary reaction flow supply device 20.
  • the second product flow collection device 18b at the outlet of the second reactor 2b is connected to the third intermediate collection device 3.
  • the latter feeds the device supply of the reaction stream 16.
  • the first reactor 2a is supplied by the reaction flow supply device 16.
  • the first product stream collection device 18a at the outlet of the first reactor 2a is connected to the second intermediate collection device 19.
  • the flow of products from the first reactor 2a comprises HCFO-1233xf, HCC-240db, HFO-1234yf, HF and HCl. This stream is separated in the separation unit 4 as explained above.
  • the second collection line 17 can supply either the reaction flow supply device 16 or the preliminary reaction flow supply device 20 via the valve 26 which can be configured for either alternative.
  • the invention makes it possible to optimize the manufacture of tetrafluoropropene (HFO-1234yf or
  • HFO-1234ze by alternating the regeneration and fabrication cycles of tetrafluoropropene with three reactors comprising the same amount of catalyst.
  • the invention also makes it possible to improve the regeneration step by allowing it to be carried out alternately by the foot or the reactor head in order to avoid the accumulation of coke in the reactor.

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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 réactionscatalytique 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 œuvre 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 THF 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 œuvre alternée d'une phase de réaction catalytique et d'une phase de régénération de catalyseur dans un réacteur.
Le document WO2016/001515 décrit un procédé de réaction chimique pour la mise en œuvre 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 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, 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 (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 l-chloro-3,3,3-trifluoro-l-propene (HCFO-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 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. 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 FeC , 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.10 1.34), 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 de 1 à 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 œuvre 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 œuvre 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 œuvre 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 1 500 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 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.
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 (HCO-1230xf), 1,1,1,3,3- pentachloropropane (HCC-240fa), 1,1,3,3-tetrachloropropene (HCO-1230za), 1,3,3,3- tetrachloropropène (HCO-1230zd), l-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd), 1,1,1,3- tetrachloropropane (HCC-250fb), 1,1,3-trichloropropene (HCO-1240za) et 3,3,3- trichloropropene (HCO-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 (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).
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 œuvre 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 HCI, 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 HCI 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 HCI. 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

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, 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. 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. 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. 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.
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.
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.
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 (HCFO-1233zd).
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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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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