FR3129941A1 - Process for the production of tetrahydrothiophene - Google Patents

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Georges Fremy
Eric LAMANT
Helori Salembier
Louis CORBEL DEMAILLY
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Arkema France SA
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D333/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom
    • C07D333/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D333/04Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings not substituted on the ring sulphur atom
    • C07D333/06Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings not substituted on the ring sulphur atom with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to the ring carbon atoms
    • C07D333/08Hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms

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Abstract

Procédé de production de tétrahydrothiophène L’invention porte sur un procédé de production de tétrahydrothiophène comprenant une étape de réaction de 1,4-butanediol ou de tétrahydrofurane, en présence de sulfure d’hydrogène (H2S), et éventuellement de dioxyde de carbone en phase gaz, à une température comprise entre 200 et 320°C, en présence d’alumine en tant que catalyseur comportant une teneur en oxyde de sodium inférieure à 0,3% en poids par rapport au poids total du catalyseur.Process for the production of tetrahydrothiophene The invention relates to a process for the production of tetrahydrothiophene comprising a step of reacting 1,4-butanediol or tetrahydrofuran, in the presence of hydrogen sulphide (H2S), and optionally of carbon dioxide in phase gas, at a temperature between 200 and 320° C., in the presence of alumina as catalyst comprising a sodium oxide content of less than 0.3% by weight relative to the total weight of the catalyst.

Description

Procédé de production de tétrahydrothiophèneProcess for the production of tetrahydrothiophene

La présente invention concerne un procédé de production de tétrahydrothiophène conduisant à un rendement amélioré.The present invention relates to a process for producing tetrahydrothiophene resulting in improved yield.

Le tétrahydrothiophène est un composé présentant un grand intérêt industriel. Il est connu pour être utilisé comme additif dans les gaz consommables pour déceler d’éventuelles fuites en raison de son odeur très caractéristique. De ce fait, il est présent dans le gaz injecté sur le réseau d’alimentation domestique, dans les réseaux de transport de gaz, dans les appareils de stockage et dans les interconnexions avec les autres réseaux de transport de gaz.Tetrahydrothiophene is a compound of great industrial interest. It is known to be used as an additive in consumable gases to detect possible leaks due to its very characteristic smell. It is therefore present in the gas injected into the domestic supply network, in the gas transport networks, in the storage devices and in the interconnections with the other gas transport networks.

Il est connu de synthétiser le tétrahydrothiophène, ci-après noté THT, à partir de 1,4-butanediol, ci-après noté BDO ou bien de tétrahydrofurane, noté THF, et de sulfure d’hydrogène, ci-après noté H2S en présence de catalyseur hétérogène.It is known to synthesize tetrahydrothiophene, hereinafter denoted THT, from 1,4-butanediol, hereinafter denoted BDO or else from tetrahydrofuran, denoted THF, and hydrogen sulphide, hereinafter denoted H 2 S in the presence of heterogeneous catalyst.

Il est admis dans la littérature, que la première étapein situest la transformation du BDO en THF selon la réaction suivante :
1,4-BDO →THF + H2O
It is accepted in the literature that the first step in situ is the transformation of BDO into THF according to the following reaction:
1,4-BDO →THF + H 2 O

La deuxième étape est la transformation du THF, en présence de H2S, en THT selon la réaction suivante :
THF + H2S →THT + H2O
The second step is the transformation of THF, in the presence of H 2 S, into THT according to the following reaction:
THF + H 2 S →THT + H 2 O

Or, les réactions secondaires suivantes peuvent se produire en fonction des conditions opératoires :
THT →DiHydroThiophène + H2
THT →Thiophène + 2H2
THT + H2→Propylène + CH3SH
THT + H2→Butène + H2S
However, the following side reactions may occur depending on the operating conditions:
THT →DiHydroThiophene + H 2
THT →Thiophene + 2H 2
THT + H 2 →Propylene + CH 3 SH
THT + H 2 →Butene + H 2 S

De plus, cette synthèse peut générer des produits de dégradation, tels que du CO2, de l’éthylène et des mercaptans en C1à C4.Moreover, this synthesis can generate degradation products, such as CO 2 , ethylene and C 1 to C 4 mercaptans.

Or, au regard des considérations écologiques actuelles, il existe aujourd'hui un réel besoin pour un procédé de synthèse de tétrahydrothiophène plus performant, c’est-à-dire dont le rendement est plus élevé et le taux de produits secondaires plus faibles.However, in view of current ecological considerations, there is now a real need for a more efficient tetrahydrothiophene synthesis process, i.e. one with a higher yield and a lower level of secondary products.

En effet, ces produits secondaires ou sous-produits de réaction sont difficilement recyclables. Ils sont généralement incinérés, et conduisent à de fortes émissions d’oxydes de soufre (SO2) dans l’atmosphère, potentiellement responsables de pluies acides. Or, à l’heure actuelle, ces rejets ne sont plus tolérés.Indeed, these secondary products or reaction by-products are difficult to recycle. They are generally incinerated, and lead to strong emissions of sulfur oxides (SO 2 ) into the atmosphere, potentially responsible for acid rain. However, at the present time, these rejections are no longer tolerated.

Un objectif de la présente invention est de fournir un procédé de préparation de tétrahydrothiophène plus performant.An object of the present invention is to provide a more efficient process for the preparation of tetrahydrothiophene.

Les présents inventeurs ont découvert de façon surprenante que le choix d’un catalyseur particulier associé à une gamme de température particulière permettait d’augmenter significativement le rendement de la réaction.The present inventors have surprisingly discovered that the choice of a particular catalyst associated with a particular temperature range makes it possible to significantly increase the yield of the reaction.

En d’autres termes, le choix du catalyseur permet de baisser significativement la température de la réaction permettant une économie énergétique. Par ailleurs, le choix de ce catalyseur permet d’augmenter le rendement de la réaction.In other words, the choice of the catalyst makes it possible to significantly lower the temperature of the reaction allowing an energy saving. Moreover, the choice of this catalyst makes it possible to increase the yield of the reaction.

Le procédé de production de tétrahydrothiophène selon l’invention est donc plus économique, présente des meilleures performances, tout en étant plus respectueux de l’environnement.
Brève description de l’invention
The process for the production of tetrahydrothiophene according to the invention is therefore more economical, has better performance, while being more respectful of the environment.
Brief description of the invention

Ainsi, la présente invention a pour objet un procédé de production de tétrahydrothiophène comprenant une étape de réaction de 1,4-butanediol ou de tétrahydrofurane, en présence de sulfure d’hydrogène (H2S), et éventuellement de dioxyde de carbone en phase gaz, à une température comprise entre 200 et 320°C, en présence d’alumine en tant que catalyseur comportant une teneur en oxyde de sodium inférieure à 0,3% en poids par rapport au poids total du catalyseur.Thus, the subject of the present invention is a process for the production of tetrahydrothiophene comprising a step of reacting 1,4-butanediol or tetrahydrofuran, in the presence of hydrogen sulphide (H 2 S), and optionally of carbon dioxide in phase gas, at a temperature of between 200 and 320° C., in the presence of alumina as catalyst comprising a sodium oxide content of less than 0.3% by weight relative to the total weight of the catalyst.

Claims (9)

Procédé de production de tétrahydrothiophène comprenant une étape de réaction de 1,4-butanediol ou de tétrahydrofurane, en présence de sulfure d’hydrogène (H2S), et éventuellement de dioxyde de carbone en phase gaz, à une température comprise entre 200 et 320°C, en présence d’alumine en tant que catalyseur comportant une teneur en oxyde de sodium inférieure à 0,3% en poids par rapport au poids total du catalyseur.Process for the production of tetrahydrothiophene comprising a step of reacting 1,4-butanediol or tetrahydrofuran, in the presence of hydrogen sulphide (H 2 S), and optionally carbon dioxide in the gas phase, at a temperature between 200 and 320° C., in the presence of alumina as catalyst comprising a sodium oxide content of less than 0.3% by weight relative to the total weight of the catalyst. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’alumine comporte une teneur en oxyde de sodium comprise entre 0% et 0,1% en poids, de préférence entre 0% et 0,08% et plus particulièrement entre 0,03% et 0,08% en poids par rapport au poids total du catalyseur.Process according to Claim 1, characterized in that the alumina has a sodium oxide content of between 0% and 0.1% by weight, preferably between 0% and 0.08% and more particularly between 0.03% and 0.08% by weight relative to the total weight of the catalyst. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la réaction est réalisée à une température comprise entre 220 et 320°C, de préférence entre 220 et 280°C.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the reaction is carried out at a temperature of between 220 and 320°C, preferably between 220 and 280°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réaction est réalisée sous une pression comprise entre 1 et 100 bars, de préférence entre 1 et 50 bars.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the reaction is carried out under a pressure of between 1 and 100 bars, preferably between 1 and 50 bars. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ratio molaire de sulfure d’hydrogène par rapport au 1,4-butanediol est compris entre 0,1 et 100, de préférence entre 0,1 et 50, de manière encore préférée entre 0,5 et 10.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the molar ratio of hydrogen sulphide relative to 1,4-butanediol is between 0.1 and 100, preferably between 0.1 and 50, so still preferred between 0.5 and 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ratio molaire de sulfure d’hydrogène par rapport au tétrahydrofurane est compris entre 0,1 et 100, de préférence entre 0,1 et 50, de manière encore préférée entre 0,5 et 10.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the molar ratio of hydrogen sulphide relative to tetrahydrofuran is between 0.1 and 100, preferably between 0.1 and 50, more preferably between 0 ,5 and 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réaction est réalisée en présence de dioxyde de carbone en phase gaz, à une température comprise entre 220 et 280°C.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the reaction is carried out in the presence of carbon dioxide in the gas phase, at a temperature of between 220 and 280°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le catalyseur comprend une teneur maximale d’oxydes alcalin et d’oxydes alcalino- terreux inférieure à 0,3% en poids par rapport au poids total du catalyseur.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the catalyst comprises a maximum content of alkaline oxides and alkaline-earth oxides of less than 0.3% by weight relative to the total weight of the catalyst. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes successives suivantes :
b) condensation du flux issu à l’étape définie à l’une quelconque des revendications précédentes pour obtenir un flux riche en tétrahydrothiophène et des évents gazeux contenant les incondensables éventuellement formés à l’issue de l’étape définie à l’une quelconque des revendications précédentes ;
c) au moins une étape de purification, de préférence par décantation, du flux riche en tétrahydrothiophène issu de l’étape b) avec séparation de la phase aqueuse, de la phase organique et des évents gazeux ;
d) éventuellement au moins une distillation de la phase organique pour isoler le tétrahydrothiophène des évents gazeux ;
e) récupération du tétrahydrothiophène isolé à l’étape c) et éventuellement à l’étape d),
les étapes b) et c) pouvant être successives ou simultanées.
Process according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises the following successive steps:
b) condensation of the stream resulting from the step defined in any one of the preceding claims to obtain a stream rich in tetrahydrothiophene and gaseous vents containing the incondensables possibly formed at the end of the step defined in any one of the previous claims;
c) at least one stage of purification, preferably by decantation, of the stream rich in tetrahydrothiophene resulting from stage b) with separation of the aqueous phase, of the organic phase and of the gaseous vents;
d) optionally at least one distillation of the organic phase to isolate the tetrahydrothiophene from the gas vents;
e) recovery of the tetrahydrothiophene isolated in step c) and optionally in step d),
steps b) and c) possibly being successive or simultaneous.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3819651A (en) * 1969-07-18 1974-06-25 Glanzstoff Ag Process for the production of tetrahydrothiophene

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Title
MASHKINA A.V. ET AL: "Catalytic synthesis of thiolane from tetrahydrofuran and H2S", APPLIED CATALYSIS A: GENERAL, vol. 116, no. 1-2, 1 September 1994 (1994-09-01), AMSTERDAM, NL, pages 95 - 108, XP055934351, ISSN: 0926-860X, DOI: 10.1016/0926-860X(94)80282-3 *

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