FR3056982A1 - Procede de production d'isoprene biosource mettant en œuvre une etape de deshydratation de butanols, une etape de metathese et une etape de deshydrogenation - Google Patents

Procede de production d'isoprene biosource mettant en œuvre une etape de deshydratation de butanols, une etape de metathese et une etape de deshydrogenation Download PDF

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Damien Delcroix
Helene Olivier-Bourbigou
Francois Hugues
Vincent Coupard
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Abstract

L'invention concerne un nouveau procédé de production d'isoprène à partir d'alcools issus de la biomasse comprenant 4 atomes de carbones comprenant a) une étape de déshydratation des alcools en oléfines linéaires et/ou branchées comprenant 4 carbones, b) une étape de métathèse entre ces oléfines à 4 atomes de carbones pour produire des 2-méthylbutènes et c) une étape de déshydrogénation oxydante des 2-méthylbutènes formés à l'étape b) en isoprène.

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 056 982 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national : 16 59417
COURBEVOIE © Int Cl8 : C 07 C 11/18 (2017.01), C 07 C 1/24, 6/04, 5/327
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
©) Date de dépôt : 30.09.16. © Demandeur(s) : IFP ENERGIES NOUVELLES Etablis-
(30) Priorité : sement public — FR.
@ Inventeur(s) : DELCROIX DAMIEN, OLIVIER-BOUR-
BIGOU HELENE, HUGUES FRANÇOIS et COUPARD
(43) Date de mise à la disposition du public de la VINCENT.
demande : 06.04.18 Bulletin 18/14.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux ® Titulaire(s) : IFP ENERGIES NOUVELLES Etablisse-
apparentés : ment public.
©) Demande(s) d’extension : © Mandataire(s) : IFP ENERGIES NOUVELLES.
PROCEDE DE PRODUCTION D'ISOPRENE BIOSOURCE METTANT EN OEUVRE UNE ETAPE DE DESHYDRATATION DE BUTANOLS, UNE ETAPE DE METATHESE ET UNE ETAPE DE DESHYDROGENATION.
FR 3 056 982 - A1 çv) L'invention concerne un nouveau procédé de production d'isoprène à partir d'alcools issus de la biomasse comprenant 4 atomes de carbones comprenant a) une étape de déshydratation des alcools en oléfines linéaires et/ou branchées comprenant 4 carbones, b) une étape de métathèse entre ces oléfines à 4 atomes de carbones pour produire des 2-méthylbutènes et c) une étape de déshydrogénation oxydante des 2-méthylbutènes formés à l'étape b) en isoprène.
Domaine de l’invention
L'invention concerne un procédé de production d’isoprène. Elle concerne plus particulièrement un procédé de production d’isoprène à partir d’alcools comprenant 4 atomes de carbones issus de la biomasse.
Art antérieur
L'isoprène est un composé de haute valeur en pétrochimie. Il joue un rôle déterminant dans des applications stratégiques comme le polyisoprène ou les copolymères élastomères. Le marché de l'isoprène est actuellement limité par l'offre basse, d'un peu plus de 1 Mt/an. La production fossile d’isoprène dépend en majorité d'une extraction de la coupe C5 issue des craqueurs. Cette extraction est difficile et coûteuse à cause de la proximité des points d’ébullition des composés polyinsaturés, insaturés et saturés. La séparation et l’isolement de l’isoprène ne peut être réalisée que par des procédés coûteux de distillation extractives par solvants organiques comme décrit par exemple dans le brevet US3510405B. Cette coupe C5 possède, de plus, un haut indice d'octane et est donc très convoitée pour des utilisations telles que l’essence. Ces limitations expliquent l’intérêt de voies alternatives de production d’isoprène, notamment de manière avantageuse des voies alternatives biosourcées impliquant la transformation de ressources renouvelables dans un contexte de raréfaction des ressources fossiles.
D’autre part, la question de la disponibilité de l'hévéa, climatiquement et sanitairement menacée, couplée à l'allègement des coupes produites par les craqueurs incitent d'autant plus à la sécurisation de l'approvisionnement en isoprène par une recherche active dans le développement de voies dédiées. Des voies de production alternatives peu éco-efficientes existent déjà mais ne sont peu ou plus utilisées industriellement. Des voies alternatives dédiées, non matures mais plus éco-efficientes, sont envisagées depuis quelques années. La voie fermentaire directe à partir de sucres telle que développée dans la demande de brevet WO1556813A en est une mais pose des problèmes de performance et un rendement théorique maximal de 25% poids.
La métathèse croisée entre l'isobutène et le butène-2 est une voie plus sélective et à économie d'atomes. Elle produit du propylène et des 2-méthylbutènes soit le 2méthylbutène-1 et le 2-méthylbutène-2, qui sont ensuite déshydrogénés en isoprène, comme par exemple dans la demande de brevet US3621073A. Isobutène et butène-2 sont classiquement retrouvés dans les coupes C4 du craqueur d’essence (ou naphtha selon la terminologie anglo-saxonne) et dans les raffinats. L’inconvénient de cette voie est la présence des composés saturés qui doivent être éliminés avant l’étape d’hydrogénation et la présence de poisons du catalyseur de métathèse et de déshydrogénation que sont par exemple les composés soufrés et les composés polyinsaturés. Des étapes de séparation et d’hydrogénation coûteuses et consommatrices d’énergie en amont sont donc indispensables avant de réaliser la métathèse.
La présente invention propose donc une nouvelle voie d'obtention d'isoprène comprenant une étape de métathèse de l'isobutène et de butènes linéaires, provenant d’une étape de déshydratation d’alcools comprenant 4 atomes de carbones issus de la biomasse, c’est-à-dire issus de la transformation de biomasses saccharidiques. Cette coupe oléfinique C4 issue de la déshydratation d’alcools biosourcés comprenant 4 atomes de carbones est exempte de poisons classiquement retrouvés dans les coupes pétrolières, comme les composés soufrés. Le procédé selon l’invention s’affranchit donc des étapes d'hydrogénation sélective, d'extraction par des solvants et d’élimination d’autres poisons contenus dans une coupe C4 d’origine fossile.
L'invention concerne un nouveau procédé de production d’isoprène à partir d’alcools comprenant 4 atomes de carbones issus de la biomasse comprenant a) une étape de déshydratation d’alcools comprenant 4 atomes de carbones issus de la biomasse en oléfines linéaires et/ou branchées comprenant 4 atomes de carbones, b) une étape de métathèse entre les oléfines linéaires et/ou branchées comprenant 4 atomes de carbones issues de l’étape a) pour former des 2-méthylbutènes et du propylène et c) une étape de déshydrogénation oxydante des 2-méthylbutènes formés à l’issu de l’étape b) en isoprène. La production d’isoprène biosourcé est accompagnée d’une production équimolaire de propylène biosourcé obtenu lors de l’étape b) de métathèse. Ce propylène biosourcé peut être récupéré et valorisé en pétrochimie.
Dans la suite du texte, on entendra par catalyseur homogène un catalyseur soluble dans le milieu réactionnel et on entendra par catalyseur hétérogène un catalyseur insoluble dans le milieu réactionnel. La mention biosourcé dans le présent texte fait référence à toute matière issue de la biomasse.
Dans la suite du texte, on notera pph le débit horaire de charge rapporté au poids de catalyseur dans un réacteur donné.
Description détaillée de l’invention
L'invention concerne un procédé de production d’isoprène à partir d’une charge d’alcools comprenant 4 atomes de carbones issus de la biomasse, ledit procédé comprenant :
a) une étape de déshydratation réalisée par mise en contact de ladite charge d’alcools comprenant 4 atomes de carbones issus de la biomasse avec au moins un catalyseur de déshydratation de manière à produire un effluent contenant des butènes linéaires et/ou branchés tels que le butène-1, le butène-2-cis, le butène-2-trans et l’isobutène,
b) une étape de métathèse réalisée par mise en contact des butènes linéaires et/ou branchés contenus dans l'effluent issu de l'étape a) avec un catalyseur de métathèse des oléfines de manière à produire un effluent contenant des 2méthylbutènes, du propylène, et les butènes linéaires et/ou branchés non convertis,
c) une étape optionnelle de séparation de l’effluent issu de l’étape b) en une fraction de propylène, une fraction de 2-méthylbutènes, et une fraction de butènes linéaires et/ou branchés non convertis,
d) une étape de déshydrogénation oxydante des 2-méthylbutènes contenus dans l’effluent issu de l’étape b) ou des 2-méthylbutènes contenus dans la fraction des 2-méthylbutènes issue de l’étape c) lorsque l’étape c) est mis en œuvre, pour produire de l’isoprène.
La charge
La charge selon l'invention est composée d’alcools issus de la biomasse comprenant 4 atomes carbones. Avantageusement les alcools comprenant 4 atomes de carbones de la charge sont issus de la transformation de biomasses saccharidiques. La charge est avantageusement composée de 1-butanol, 2-butanol, 2-méthylpropanol et d’isobutanol, pris seuls ou en mélange.
La charge d’alcools selon l’invention est une charge pouvant comprendre entre 40 à 100% poids d’au moins un butanol avantageusement choisi parmi le 1-butanol, le 2-butanol, le 2-méthylpropanol et l’isobutanol, pris seuls ou mélange. La charge d’alcools selon l'invention est avantageusement composée d'au moins 50% poids, de préférence d'au moins 70% poids, de manière plus préférée d'au moins 90% poids d’au moins un butanol avantageusement choisi parmi le 1-butanol, le 2-butanol, le 2méthylpropanol et l’isobutanol, pris seuls ou mélange.
La charge d’alcools selon l’invention est de préférence une charge comprenant un mélange d’au moins deux butanols différents. De manière préférée, la charge selon l’invention est une charge comprenant un mélange de 1-butanol et/ou 2-butanol et/ou 2-méthylpropanol et/ou d’isobutanol.
La charge d’alcools selon l’invention peut provenir de procédés chimiques ou biochimiques, par exemple fermentaires. En particulier, la charge selon l’invention peut être issue de procédés de fermentation de biomasse saccharidique comme la lignocellulose, l’amidon ou le saccharose.
La charge d’alcools selon l’invention peut comprendre avantageusement de 0,1 à 60% poids d’eau, de préférence de 0,5% à 60% poids d’eau. Ladite charge peut également comprendre des impuretés minérales telles que Na, Ca, P, Al, Si, K, SO4 et des impuretés organiques telles que du méthanol, de l’éthanol, des aldéhydes, des cétones et les acides carboxyliques correspondants comme par exemple les acides furaniques, acétiques et isobutyriques.
Etape a) de déshydratation des alcools
L'étape a) de déshydratation de la charge d’alcools comprenant 4 atomes de carbones issus de la biomasse est réalisée par mise en contact de la charge avec au moins un catalyseur de déshydratation connu de l’Homme de l’art dans au moins un réacteur de déshydratation. Le catalyseur de déshydratation peut être un catalyseur homogène ou hétérogène.
L’étape a) de déshydratation peut par exemple être mise en œuvre avec un catalyseur hétérogène de déshydratation tel que décrit dans la demande de brevet WO2016/046296 A1.
L'étape a) de déshydratation est avantageusement opérée en phase gaz, à une température comprise entre 250 et 400°C, à une pression comprise entre 0,2 MPa et 1 MPa, à une pph comprise entre 1 et 18 h'1, en présence du catalyseur selon l’invention. Ledit catalyseur est disposé dans un ou plusieurs lits fixes, lesquels peuvent être opérés en écoulement ascendant, descendant ou radial.
L'effluent de l'étape a) de déshydratation est un effluent contenant les monooléfines, notamment des butènes linéaires et/ou branchés, à savoir le butène-1, le butène-2cis, le butène-2-trans et l’isobutène produits, le ou les butanols éventuellement non convertis et l’eau issue de la réaction de déshydratation. Une conversion substantiellement totale du ou des butanols et une sélectivité en oléfines totales supérieure à 97% peuvent être atteints avec des catalyseurs hétérogènes connus de l’Homme de l’art.
Dans le cas d’une conversion non totale du ou des butanols contenus dans la charge lors de l’étape a), l’invention peut comprendre une étape de recyclage de ce ou ces butanols non convertis vers l’étape a) afin d’améliorer le rendement en butènes linéaires et/ou branchés.
De manière avantageuse, les butènes linéaires et/ou branchés produits à l’issue de l’étape a) sont séchés pour enlever l’eau issue de la réaction de déshydratation avant d’être envoyés à l’étape b). Cette étape peut être mise en œuvre par toute méthode connue de l’Homme de l’art tel que par exemple le passage par un tamis moléculaire absorbant l’eau.
De manière avantageuse, si l’effluent de l’étape a) contient uniquement des butènes linéaires ou uniquement des butènes branchés, une étape d’isomérisation squelettale peut être opérée pour disposer d’un mélange d’oléfines linéaires et branchées pour l’étape b) de métathèse.
De manière préférée l’effluent de l’étape a) contient un mélange d’au moins un butène linéaire et d’au moins un butène branché. De manière plus préférée, l’effluent de l’étape a) contient un mélange de butène-2 et d’isobutène. De manière encore plus préférée, l’effluent de l’étape a) contient un mélange équimolaire de butène-2 et d’isobutène.
De manière avantageuse, si l’effluent de l’étape a) contient majoritairement du butène-1 comme butène linéaire, une étape d’isomérisation en butène-2 peut être opérée par tout catalyseur d’isomérisation de double liaison connu de l’Homme de l’art.
De manière avantageuse, l’isomérisation squelettale des butènes linéaires en butènes branchés et l’isomérisation de double liaison de butène-1 en butène-2 peuvent être réalisées dans la même unité en présence d’au moins un catalyseur d’isomérisation squelettale et de double liaison connu de l’Homme de l’art.
Selon l'invention, l’effluent contenant les butènes linéaires et/ou branchés issu de l'étape a) est envoyé dans l'étape b) de métathèse, avantageusement préalablement séparé de toute trace d’eau.
Etape b) de métathèse des oléfines
L'étape b) de métathèse est réalisée par mise en contact des monooléfines linéaires et/ou branchées comprenant 4 atomes de carbones, notamment les butènes linéaires et/ou branchés contenus dans l'effluent issu de l'étape a) de déshydratation avec un catalyseur de métathèse des oléfines de manière à produire un effluent contenant du propylène, des 2-méthylbutènes et les monooléfines linéaires et/ou branchées comprenant 4 atomes de carbones non converties.
Selon les conditions de température et de pression, cette étape de métathèse peut être réalisée en phase liquide ou en phase gazeuse.
L'étape b) de métathèse est avantageusement mise en œuvre à une pression totale comprise entre 0,01 et 20 MPa, de préférence entre 0,1 et 10 MPa et de manière plus préférée entre 0,1 et 5 MPa, à une température comprise entre 10 et 500°C.
Le catalyseur de métathèse des oléfines utilisé à l’étape b) peut être un catalyseur homogène de métathèse ou un catalyseur hétérogène de métathèse.
Lorsque la réaction est catalysée par des catalyseurs homogènes de métathèse, la température est de préférence comprise entre 10 et 200°C, et de manière plus préférée entre 20 et 120°C. Lorsque la réaction est catalysée par des catalyseurs hétérogènes, la température est de préférence comprise entre 10 et 500°C, de manière plus préférée entre 30 et 400°C.
Les catalyseurs homogènes et hétérogènes de métathèse des oléfines sont connus de l'Homme de l'art.
Le catalyseur homogène de métathèse des oléfines peut être un complexe organométallique d'un métal choisi parmi le rhénium, le fer, l'osmium, le molybdène, le ruthénium et le tungstène. Une description de complexes du rhénium, du fer, de l'osmium, du molybdène, du ruthénium ou du tungstène catalysant la réaction de métathèse des oléfines peut être trouvée dans Handbook of Metathesis, Wiley (Editeur : R.H. Grubbs). De manière préférée, le catalyseur homogène de métathèse des oléfines est un complexe du ruthénium, par exemple l’Urnicore M2 ([1,3Bis(2,4,6-trimethylphenyl)-2-imidazolidinylidene] dichloro(3-phenyl-1 H-inden-1 25 ylidene)(tricyclohexylphosphine)ruthenium(ll)).
Le catalyseur hétérogène de métathèse des oléfines peut être un catalyseur à base de chlorures, d’oxydes ou de carbonyles des métaux choisis parmi le rhénium, le tungstène ou le molybdène supporté sur un support acide de type silice, alumine, silice/alumine, zéolite et autres supports de ce type. De manière préférée, le catalyseur hétérogène de métathèse des oléfines est choisi parmi Re2O7/AI2O3, M0O3/AI2O3 et WO3/S1O2 dopés ou non par des composés choisis parmi les métaux de transition, les alcalins ou les alcalino-terreux.
Etape c) optionnelle de séparation de l’effluent issu de l’étape b) de métathèse
Selon l'invention, l'effluent issu de l'étape b) de métathèse peut être soumis à une étape de séparation optionnelle permettant de séparer une fraction de propylène, une fraction de 2-méthylbutènes et une fraction contenant les butènes linéaires et/ou branchés non convertis.
Avantageusement selon l’invention, la fraction de butènes linéaires et/ou branchés non convertis séparée de l’étape c) de séparation est recyclée à l’étape b) de métathèse.
L’étape c) de séparation peut être mise en œuvre par toute méthode connue de l’homme du métier. Cette méthode peut être choisie parmi une distillation ou un fractionnement, une extraction, une adsorption, une séparation membranaire, une précipitation ou une cristallisation. De préférence, cette séparation est réalisée par une ou plusieurs colonnes de fractionnement.
Pour augmenter le rendement de production d’isoprène, au moins une partie, de préférence la totalité de la fraction de propylène issue de l'étape de séparation c) est également avantageusement recyclée à l’étape b) de métathèse.
Etape d) de déshydrogénation oxydante
L’effluent de l’étape de séparation c) contenant les 2-méthylbutènes ou l’effluent issu de l’étape b) est ensuite envoyé à une étape d) de déshydrogénation oxydante.
L’étape d) de déshydrogénation oxydante peut être réalisée en lit fixe ou en lit fluidisé. On peut utiliser des catalyseurs de déshydrogénation oxydante connus de l’Homme de l’art, par exemple comme ceux décrits dans les demandes de brevets US3541172A et US4164519A.
L'étape d) de déshydrogénation oxydante est avantageusement mise en oeuvre à une pression totale comprise entre 0,1 et 20 MPa, de préférence entre 0,1 et 10 MPa et de manière plus préférée entre 0,1 et 5 MPa, une température est de préférence comprise entre 350 et 700°C, et de manière plus préférée entre 400 et 650°C, un rapport volumique oxygène/2-méthylbutènes, dans les conditions réactionnelles de pressions et de température, compris entre 0,1 et 3 et de préférence entre 0,5 et 2.
Classiquement, la conversion des 2-méthylbutènes n’est pas totale et les 2méthylbutènes non convertis à l’issue de l’étape d) de déshydrogénation oxydante peuvent être séparés de l’isoprène produit pour être recyclés dans l’étape d).
L’effluent de l’étape d) de déshydrogénation oxydante contenant de l’isoprène peut ensuite être purifié par toute méthode connue de l’Homme de l’art comme la distillation extractive, pour produire un isoprène de concentration et de pureté suffisante pour son utilisation future telle que la polymérisation.
Pour augmenter le rendement de production d’isoprène, au moins une partie, de préférence la totalité de la fraction de propylène issue de préférence de l'étape de séparation c) peut avantageusement être transformée en isoprène par un procédé de dimérisation/isomérisation/déméthanisation comme décrit dans le brevet GB840028A.
Exemples
La charge isobutanol constituant la charge de cet exemple est obtenue par saccharification enzymatique en glucose d’une cellulose issue d’une biomasse lignocellulosique et fermentation du glucose avec un micro-organisme de type Saccharomyces Cerevisiae. L’isobutanol est ensuite récupéré via une série de distillations permettant d’atteindre une pureté d’environ 95% en poids d’isobutanol.
Etape a) de déshydratation
L’étape de déshydratation est réalisée sur une unité de test catalytique comprenant un lit fixe fonctionnant en mode « down flow», c'est-à-dire en écoulement descendant. Le catalyseur est une zéolithe ZSM-5 dopée à 10%w/w au tungstène. 5 grammes de catalyseur sont chargés sous forme d'extrudés de longueur 2 à 4 mm dans un réacteur constitué d’un tube en inox 316L de diamètre interne de 13 mm. Le catalyseur est ensuite activé à 450°C sous un débitde 6 Nl/h d'air pendant un palier d'une heure, après une montée en température de 10°C/min, la température est ensuite abaissée à la température de test sous un débit de 6 Nl/h d'azote afin d'éliminer l’air présent dans le système avant injection de la charge.
La charge est un mélange isobutanol/eau en rapport massique 95/5. Elle est vaporisée dans les lignes chauffées entre 150 et 180°C en amont du réacteur puis injectée dans le réacteur catalytique. Les conditions opératoires sont les suivantes :
température fixe de 300°C, pph (débit horaire de charge rapporté au poids de catalyseur) de 7 h'1 pendant 24 h, puis de 20 h'1 pendant 48 h, puis de nouveau à pph de 7 h'1 pendant 24 h. La composition de l’effluent issu de l'étape a) de déshydratation est reportée dans le tableau 1.
Tableau 1 : Composition de l’effluent issu de l'étape a) de déshydratation
Composition (%poids) Charge (%masse/masse) Effluent issu de l'étape a) de déshydratation
Isobutanol 95,0 1,0
Eau 5,0 27,5
Isobutène 0 37,9
Butène-1 0 7,1
Butène-2-cis 0 8,6
Butène-2-trans 0 17,9
Etape b) de métathèse
L'isobutanol et l’eau de l’effluent de déshydratation sont séparés des oléfines par distillation et l’isobutanol est recyclé à l’étape de déshydratation. Le mélange résultant d’isobutène et de butènes est dissout dans 30 mL de toluène dans un réacteur en acier inox 316L de volume 100 mL. 4,2 mg de catalyseur de métathèse
Umicore M2 : ([1,3-Bis(2,4,6-trimethylphenyl)-2-imidazolidinylidene] dichloro(3phenyl-1 H-inden-1-ylidene)(tricyclohexylphosphine)ruthenium(ll)) dissout dans 1,5 mL de toluène sont ajoutés. Le réacteur est alors placé sous pression d’azote de 1
MPa pendant 5 h. A l'issue de cette durée de réaction, 10 mg de butylvinyléther sont ajoutés à la phase liquide pour neutraliser le catalyseur de métathèse. Cette phase liquide est alors analysée par chromatographie en phase gazeuse. La distribution massique des produits contenus dans le réacteur, hors toluène, est la suivante (tableau 2).
Tableau 2 : Distribution massique des produits issus de l’étape b) de métathèse
Composition (%poids) Charge (%masse/masse) Effluent issu de l'étape b) de métathèse
Isobutène 53,0 24,0
Butène-1 10,0 7,0
Butène-2-cis 12,0 5,5
Butène-2-trans 25,0 11,4
2-méthylbutènes 0 30,0
Propylène 0 17,6
Autres C5+ 0 4,5
Étant donné la différence de points d'ébullition de ces composés, on procède ensuite à une étape c) de séparation par distillation, à l’aide d’une ou deux colonnes de distillation. Le propylène est récupéré ou recyclé à l’étape b) de métathèse ou transformé directement en isoprène; les butènes sont recyclés à l'étape b) de métathèse; les 2-méthylbutènes sont isolés et envoyés à l’étape d) de déshydrogénation oxydante. L’effluent de 2-méthylbutènes contient moins de 0,01% masse/masse de paraffines et est composé de 2-méthylbutène-2 et 2-méthylbutène1 en proportion 70/30.
Etape d) de déshydrogénation oxydante
Le flux de 2-méthylbutènes est envoyé dans un réacteur en lit-fixe de déshydrogénation oxydante. Le réacteur est préalablement chauffé à 640°C avec un catalyseur classique de déshydrogénation oxydante du type strontium nickel phosphate (Sr/Ni = 4,1 masse/masse et (Sr+Ni)/phosphate = 1,3 masse/masse; tel que décrit dans le brevet US3,541,172B. Le réacteur est alimenté en parallèle par un flux d’air tel que le rapport volumique entre l’oxygène et la charge soit de 2,5 volume/volume. On opère à une pression de 0,2 MPa. La conversion de 2méthylbutènes est partielle et accompagné de la formation d’hydrocarbures légers comme le méthane (CH4) et l’éthylène (C2H4), éliminés par distillation. Les 2méthylbutènes non convertis sont recyclés à l’étape d) de déshydrogénation oxydante après une étape de distillation pour les séparer de l’isoprène produit. L’isoprène produit est récupéré pour valorisation industrielle ultérieure, notamment dans la synthèse d’élastomères. La distribution massique des produits contenus dans le réacteur, hors toluène, est la suivante (tableau 3).
Tableau 3 : Distribution massique des produits issus de l’étape c) de déshydrogénation oxydante
Composition (%poids) Charge (%masse/masse) Effluent issu de l'étape c) de déshydrogénation oxydante
2-méthylbutènes 100,0 55,1
Isoprène 0 42,7
ch4, c2h4 0 2,2

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de production d’isoprène à partir d’une charge d’alcools issus de la biomasse comprenant 4 atomes de carbones, ledit procédé comprenant :
    a) une étape de déshydratation réalisée par mise en contact de ladite charge d’alcools comprenant 4 atomes de carbones issus de la biomasse avec au moins un catalyseur de déshydratation de manière à produire un effluent contenant des butènes linéaires et/ou branchés,
    b) une étape de métathèse réalisée par mise en contact des butènes linéaires et/ou branchés contenus dans l'effluent issu de l'étape a) avec un catalyseur de métathèse des oléfines de manière à produire un effluent contenant des 2méthylbutènes, du propylène, et les butènes linéaires et/ou branchés non convertis,
    c) une étape optionnelle de séparation de l’effluent issu de l’étape b) en une fraction de propylène, une fraction de 2-méthylbutènes, et une fraction de butènes linéaires et/ou branchés non convertis,
    d) une étape de déshydrogénation oxydante des 2-méthylbutènes contenus dans l’effluent issu de l’étape b) ou des 2-méthylbutènes contenus dans la fraction des 2-méthylbutènes issue de l’étape c) lorsque l’étape c) est mis en œuvre, pour produire de l’isoprène.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la charge comprend entre 40 à
    100% poids d’au moins un butanol choisi parmi le 1-butanol, le 2-butanol, le 2méthylpropanol et l’isobutanol, pris seuls ou mélange.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l'étape a) de déshydratation est opérée en phase gaz, à une température comprise entre 250 et 400°C, à une pression comprise entre 0,2 MPa et 1 MPa, à une pph comprise entre 1 et 18 h'1.
  4. 4. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel les butènes linéaires et/ou branchés produites à l’issue de l’étape a) sont séchés pour enlever l’eau issue de la réaction de déshydratation avant d’être envoyés à l’étape b).
  5. 5 5. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l'étape b) de métathèse est mise en œuvre à une pression totale comprise entre 0,01 et 20 MPa, à une température comprise entre 10 et 500°C.
  6. 6. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la fraction de butènes linéaires et/ou branchés non convertis séparée de l’étape c) de
    10 séparation est recyclée à l’étape b) de métathèse.
  7. 7. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel au moins une partie, de préférence la totalité de la fraction de propylène issue de l'étape de séparation c) est également recyclée à l’étape b) de métathèse.
  8. 8. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l'étape d) de 15 déshydrogénation oxydante est mise en œuvre à une pression totale comprise entre 0,1 et 20 MPa, une température comprise entre 350 et 700°C, un rapport volumique dans les conditions réactionnelles oxygène/2-méthylbutènes compris entre 0,1 et 3.
  9. 9. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l'étape d) les 220 méthylbutènes non convertis à l’issue de l’étape d) de déshydrogénation oxydante sont séparés de l’isoprène produit pour être recyclés dans l’étape d).
  10. 10. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’effluent de l’étape d) de déshydrogénation oxydante contenant de l’isoprène est purifié pour produire de l’isoprène.
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US20090043144A1 (en) * 2007-08-07 2009-02-12 Leyshon David W Propylene and isoprene production
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WO2011113834A1 (fr) * 2010-03-15 2011-09-22 Total Petrochemicals Research Feluy Déshydratation et isomérisation squelettale simultanées d'isobutanol sur des catalyseurs acides

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