WO2009153493A1 - Procede de preparation de composes fluores - Google Patents

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WO2009153493A1
WO2009153493A1 PCT/FR2009/050969 FR2009050969W WO2009153493A1 WO 2009153493 A1 WO2009153493 A1 WO 2009153493A1 FR 2009050969 W FR2009050969 W FR 2009050969W WO 2009153493 A1 WO2009153493 A1 WO 2009153493A1
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WO
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hexafluoropropane
hydrogen
iii
carried out
catalyst
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Application number
PCT/FR2009/050969
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English (en)
Inventor
Anne Pigamo
Michel Devic
Laurent Wendlinger
Original Assignee
Arkema France
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C21/00—Acyclic unsaturated compounds containing halogen atoms
    • C07C21/02—Acyclic unsaturated compounds containing halogen atoms containing carbon-to-carbon double bonds
    • C07C21/18—Acyclic unsaturated compounds containing halogen atoms containing carbon-to-carbon double bonds containing fluorine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/25—Preparation of halogenated hydrocarbons by splitting-off hydrogen halides from halogenated hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/35—Preparation of halogenated hydrocarbons by reactions not affecting the number of carbon or of halogen atoms in the reaction
    • C07C17/354—Preparation of halogenated hydrocarbons by reactions not affecting the number of carbon or of halogen atoms in the reaction by hydrogenation

Definitions

  • the subject of the invention is a process for preparing fluorinated compounds, namely the 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene fluoride compound (1234yf).
  • Hydrofluorocarbons and in particular hydrofluoroolefins (HFOs), such as 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene (HFO 1234yf), are compounds known for their properties as coolants and coolants, fire extinguishers, propellants , foaming agents, blowing agents, gaseous dielectrics, polymerization medium or monomer, carrier fluids, abrasive agents, drying agents and power generating unit fluids.
  • coolants and coolants such as 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene (HFO 1234yf)
  • HFOs hydrofluoroolefins
  • HFOs 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene
  • WO2007 / 056194 describes the preparation of 1234yf by dehydrofluorination of 1, 1, 1, 2, 3-pentafluoropropane (HFC 245eb) either with potassium hydroxide or in the gas phase in the presence of a catalyst, in particular on a nickel-based catalyst, of carbon or a combination thereof.
  • WO2008 / 030440 discloses the preparation of 1234yf by hydrogenation of 1,2,3,3,3-pentafluoropropene-1 (1225ye) in the presence of a hydrogenation catalyst to give 245eb which is then subjected to a step of dehydrofluorination, either with a basic aqueous solution in the presence of a non-aqueous and non-alcoholic solvent and a phase transfer catalyst, or in the gaseous phase in the presence of a catalyst chosen in particular from alumina, fluorinated alumina , oxide, fluoride or oxyfluoride magnesium, zinc and mixtures of magnesium and zinc and / or aluminum.
  • This document describes the hydrogenation of 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropene-1 (1225ye) into 1, 1, 1, 2, 3-pentafluoropropane (245eb) on a palladium catalyst supported on alumina. During this hydrogenation there is also a hydrogenolysis reaction, a significant amount of 1,1,1,2-tetrafluoropropane being produced.
  • This document describes the dehydrofluorination of 1, 1, 1, 2, 3-pentafluoropropane (245eb) into 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene (HFO 1234yf) by passage through a suspension of KOH.
  • US-P-5679875 discloses the preparation of 1,1,1,2,3-pentafluoropropane by catalytic dehydrofluorination of 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropane (236ea) in 1, 2, 3, 3 , 3-pentafluoropropene-1 (1225ye), followed by hydrogenation to produce the desired compound.
  • the reactions are carried out in the gas phase.
  • the document WO2008 / 040969 describes the preparation of a (hydro) fluoroalkene having from three to six carbon atoms by dehydrohalogenation of a hydro (halo) fluoroalkane having from three to six carbon atoms in the presence of a catalyst comprising a compound of chromium and / or zinc.
  • dehydrofluorination can be carried out in the absence of HF (hydrofluoric acid) but that it is preferable to use HF to avoid or delay the decomposition of the organic charge and / or the coking (fouling by coke deposition) of the catalyst.
  • WO2008 / 008350 describes the preparation of a mixture of E and Z isomers of 1,2,3,3,3-pentafluoropropene-1
  • Example 1 of this document illustrates the dehydrofluorination reaction of 1,1,1,2,2,3-hexafluoropropane (HFC 236cb) to 1,2,3,3,3-pentafluoropropene-1 (1225ye) and shows that after 26 hours of operation, the 236cb conversion decreases sharply as well as the 1225ye selectivity.
  • this document teaches to regenerate the catalyst by treatment with air and HF.
  • the invention thus provides a process for the preparation of 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene comprising the following steps:
  • step (iii) dehydrofluorination of 1,1,1,2,3-pentafluoropropane obtained in the previous step to 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene.
  • the hydrogen is introduced during step (ii) in a superstoichiometric molar ratio.
  • step (i) is carried out in the presence of hydrogen, preferably with a H 2 / product molar ratio to be reacted of between 0.3 and 30, in particular between 0.5 and 20, advantageously between 1 and 10, and step (iii) is carried out in the absence of hydrogen.
  • step (i) is carried out in the presence of hydrogen, preferably with a H 2 / product molar ratio to be reacted of between 0.3 and 30, in particular between 0.5 and 20, advantageously between 1 and 10, and step (iii) is carried out in the presence of hydrogen, preferably with a molar ratio ⁇ / product to be reacted between
  • the total amount of hydrogen is introduced during step (i).
  • the molar ratio H 2 / l, 2, 3, 3, 3- pentafluoro-1 is between 2.3
  • the molar ratio H 2 / l, 2, 3, 3, 3- pentafluoro-1 is about 2. 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane n having not reacted in step (i) is separated
  • step (i) or after step (ii), but before step (iii), and optionally recycled to step (ii) and / or step (i). 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane not having
  • step (i) Reacted during step (i) is not separated before steps (ii) and (iii), additional 1,2,3,3,3-pentafluoropropene-1 is obtained in step (iii) from 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane
  • dehydrofluorination steps (i) and (iii) are carried out in the same reactor, preferably with the same catalyst, and wherein the process further comprises a separating step separating the products from said reactor, in particular into a fraction containing 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene. the flow of step (i) containing the
  • 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropene-1 is sent directly without separation to step (ii) during which hydrogenation occurs.
  • steps (i) and (ii) are carried out in the same reactor, on different catalyst beds.
  • steps (i) and (ii) are carried out in two reactors immediately in series without intermediate separation.
  • a separation is carried out, a flow of 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane and optionally a flux of HF are recovered which are recycled at the inlet of the process and a stream of 1,1,1,2,3-pentafluoropropane and optionally hydrogen which are sent to step (i ⁇ ) is recovered.
  • 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane is obtained at Starting from tetrafluoroethylene and difluoromethane by the addition reaction, 1,1,2,2,3,3-hexafluoropropane is obtained from 2-fluoro-1,1,1,2,3-pentachloropropane or 2-fluoro-1,1,2,2-pentachloropropane. , 2-difluoro-
  • 1, 1, 1, 3-tetrachloropropane by hydrofluorination in the presence of a catalyst 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane is obtained from 1,1-dichloro-hexafluoropropane or 1-dichloro-1,2,2,3,3,3-hexafluoropropane by hydrogenolysis in the presence of a catalyst.
  • 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane is obtained from 1,3-dichloro-1,1,2,2,2-tetrafluoropropane by hydrofluorination in the presence of a catalyst.
  • - 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane is obtained from 2, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropanol by fluorination.
  • the invention uses three reactions in series, implemented continuously or semi-continuously, the reaction products being sent to the next step, possibly after having undergone a treatment for example separation, if necessary.
  • reaction steps are advantageously carried out continuously on gas phase flows.
  • An economical process for the preparation of the compound 1234yf is thus obtained.
  • the hydrogenation step of 1225ye is carried out in a conventional manner for the skilled person. Those skilled in the art may choose the operating conditions so that the reactions are substantially quantitative.
  • the catalysts that can be used in these reactions are those known for this purpose. Mention may especially be made of catalysts based on a group VIII metal or rhenium. This catalyst may be supported, for example on carbon, alumina, aluminum fluoride, etc., or may not be supported, such as Raney nickel. As a metal, platinum or palladium can be used, in particular palladium, advantageously supported on carbon or alumina. This metal can also be associated with another metal such as silver, copper, gold, tellurium, zinc, chromium, molybdenum and thallium. These hydrogenation catalysts are known.
  • the catalyst may be present in any suitable form, for example in the form of a fixed or fluidized bed, preferably in a fixed bed.
  • the direction of flow can be from top to bottom or from bottom to top.
  • the catalyst bed may also include a particular catalyst distribution to manage the heat fluxes generated by the exothermic reaction.
  • the hydrogenation step is exothermic.
  • the reaction temperature can be controlled by means provided for this purpose in the reactor, if necessary.
  • the temperature can vary from a few tens of degrees during the reaction.
  • the inlet temperature can vary from 20 ° C. to 150 ° C.
  • the temperature gain can vary from 5 ° C. to 100 ° C.
  • the contact time (ratio between the volume of catalyst and the total flow of the charge) is generally between 0.1 and 100 seconds, preferably between 1 and 50 seconds and advantageously between 2 and 10 seconds.
  • the amount of hydrogen injected can vary widely.
  • the ratio H 2 / charge can vary widely, especially between 1 (the stoichiometric amount) and 30, especially between 1.5 and 20, advantageously between 3 and 10. A high ratio will lead to a dilution, and therefore a better one. management of the exothermicity of the reaction.
  • Dehydrofluorination reactions are also carried out in a conventional manner by those skilled in the art.
  • the dehydrofluorination reaction may be carried out by passing through a basic solution, in particular KOH.
  • the dehydrofluorination reaction is preferably carried out in the gas phase in the presence of a dehydrofluorination catalyst.
  • This catalyst is, for example, a catalyst based on a metal, especially a transition metal, or an oxide or halide or oxyhalide derivative of such a metal.
  • Catalysts are, for example, FeCl 3, chromium oxyfluoride, Ni (including Ni lattice), NiCl 2 , CrF 3 , and mixtures thereof.
  • Other possible catalysts are carbon supported catalysts, antimony catalysts, aluminum catalysts (such as AlF 3 and Al 2 O 3 and aluminum oxyfluoride and fluorinated alumina), palladium, platinum, rhodium and ruthenium. Reference may be made to the list given in US-P-5396000, column 1, line 50 to column 2, line 2 or to the list given in WO2007 / 056194, page 16, lines 13-23.
  • a mixed catalyst is used.
  • This catalyst contains both chromium and nickel.
  • the molar ratio Cr: Ni, with respect to the metallic element, is generally between 0.5 and 5, for example between 0.7 and 2, in particular close to 1.
  • the catalyst may contain, by weight, from 0.5 to 20% of chromium and from 0.5 to 20% of nickel and preferably from 2 to 10% of each of the metals.
  • the metal may be present in metallic form or in the form of derivatives, in particular oxide, halide or oxyhalide, these derivatives, in particular halide and oxyhalide, being obtained by activation of the catalytic metal. Although activation of the metal is not necessary, it is preferred.
  • the support is based on aluminum. There may be mentioned several possible supports such as alumina, activated alumina or aluminum derivatives. These aluminum derivatives are in particular aluminum halides or oxyhalides, for example described in US-P-4902838, or obtained by the activation method described below.
  • the catalyst may comprise chromium and nickel in a non-activated form or in activated form, on a support which has also undergone activation of the metal or not.
  • the catalyst can be prepared from alumina (generally so-called activated alumina, this activated alumina is a high porosity alumina, and is distinct from the alumina having undergone the metal activation treatment).
  • the alumina is converted into aluminum fluoride or a mixture of aluminum fluoride and alumina, by fluorination with air and hydrofluoric acid, the conversion rate of the alumina in aluminum fluoride depending essentially on the temperature at which the fluorination of the alumina is carried out (generally between 200 0 C and 450 0 C, preferably between 250 0 C and 400 0 C).
  • the support is then impregnated with aqueous solutions of chromium and nickel salts or with aqueous solutions of chromic acid, nickel salt and methanol (used as a chromium reducing agent).
  • chromium and nickel salts chlorides, or other salts such as, for example, oxalates, formates, acetates, nitrates and sulphates or nickel dichromate may be employed, provided that these salts are soluble in the amount of water that can be absorbed by the support.
  • the catalyst can also be prepared by direct impregnation of alumina (which in general is activated) using the solutions of the chromium and nickel compounds mentioned above. In this case, the transformation of at least a portion (for example 70% or more) of the alumina into aluminum fluoride or aluminum oxyfluoride is carried out during the activation step of the catalyst metal.
  • the activated aluminas that can be used for catalyst preparation are well known, commercially available products. They are generally prepared by calcining alumina hydrates (aluminum hydroxides) at a temperature of between 300 ° C. and 800 ° C. Preferably, but without this being necessary, the catalyst is conditioned or activated, that is to say transformed into active constituents and stable (at the reaction conditions) by a prior operation called activation. This treatment can be carried out either "in situ" (in the dehydrofluorination reactor) or in a suitable apparatus designed to withstand the conditions of activation.
  • alumina hydrates aluminum hydroxides
  • This activation step generally comprises the following steps: - A drying step.
  • This drying step is carried out at high temperature (250 ° C. to 450 ° C., preferably 300 ° C. to 350 ° C.), generally under a stream of nitrogen or air.
  • This step can be possibly preceded in a first step by a first drying step at low temperature (100 ° C. to 150 ° C., preferably 110 ° C. to 120 ° C.) in the presence of air or nitrogen.
  • the duration of the drying step can be between 10 and
  • a fluorination step is carried out at low temperature
  • the duration of the fluorination step may be between 10 and 50 hours.
  • finishing step under current of hydrofluoric acid pure or diluted with nitrogen at a temperature up to 450 0 C.
  • the duration of the finishing step may be between 2 and 15 hours.
  • the catalytic precursors for example nickel and chromium halides, chromate or nickel dichromate, chromium oxide
  • the catalytic precursors are converted into corresponding fluorides and / or oxyfluorides, resulting in a release of water and / or hydrochloric acid.
  • Such a catalyst is described in EP-A-486333, in particular page 3, lines 11-48, examples IA, 2A and 4A, passages to which it is referred.
  • the dehydrofluorination steps are carried out at temperatures which may be between 150 ° C. and 600 ° C., preferably between 300 ° and 500 ° C. and advantageously between 300 ° and 450 ° C., especially between 300 ° and 400 ° C.
  • the contact time (ratio between the volume of catalyst and the total flow of the charge) is in general between 0.1 and 100 seconds, preferably between 1 and 50 seconds and advantageously between 2 and 20 seconds in the case of the reaction leading to 1234yf and between 5 and 40 seconds in the case of the reaction leading to 1225ye.
  • a diluent gas nitrogen, helium, argon
  • nitrogen, helium, argon can be used in the reaction.
  • the pressure in the different reactions may be atmospheric, or lower or higher than this atmospheric pressure.
  • the pressure can vary from one reaction to another, if any.
  • the reactions are carried out in one or more reactors dedicated to reactions involving halogens.
  • reactors are known to those skilled in the art, and may include interior coatings based for example on Hastelloy®, Inconel®, Monel® or fluoropolymers.
  • the reactor may also include heat exchange means, if necessary.
  • H 2 / dehydrofluorination feed can vary widely, especially between 0.3 and 30, in particular between 0.5 and
  • the supply of reagents is generally continuous, or may be stepped where appropriate. Points for eventual separation (s) and / or recycling (s) are variables at the beginning of the process or at intermediate levels.
  • hydrogen is present during step (i) of dehydrofluorination.
  • This hydrogen can be stored for the hydrogenation stage
  • (iii) can also be implemented in the absence of hydrogen.
  • the hydrogen may also be introduced in a staged manner, additional hydrogen being introduced before the hydrogenation step and / or before the dehydrofluorination step
  • step (iii) if it is desired that this step be carried out in the presence of hydrogen.
  • step (i) it is possible to add hydrogen so that the ratio H 2 : 1225ye is at least equal to 1, advantageously greater than 1 (so that the final step (iii) dehydrofluorination is carried out in the presence of hydrogen).
  • Hydrogen can also be added to the reaction medium before each step, if desired. It is possible that step (i) dehydrofluorination is carried out in the presence of hydrogen while the last step (iii) is not carried out in the presence of hydrogen.
  • the hydrogen which has not been consumed in one or more steps is advantageously separated and recycled in the process, advantageously at the beginning of the process.
  • the hydrogenation reaction is preferably substantially quantitative.
  • the dehydrofluorination reactions are not necessarily always quantitative, in particular the reaction (i) of 1225ye formation is not necessarily quantitative and 236cb which remains unreacted may remain.
  • This unreacted compound 236cb can be separated either after step (i) or after step (ii) (but before step (iii)).
  • the separation takes place after step (ii), the boiling temperatures of 236cb and 245eb being -1.4 ° C and 22.7 ° C respectively, therefore with a difference of more than 24 ° C.
  • the separation can occur at these two times because the hydrogenation reaction (ii) does not substantially affect the 236cb.
  • This separate 236cb can be recycled in the process.
  • step (i) can be recycled in step (i) during which it reacts.
  • This unreacted compound 236cb may also not be separated and remain in the process, especially up to step (iii).
  • step (iii) dehydrofluorination 1,2,3,3,3-pentafluoropropene-1 (1225ye) will be formed from unreacted 236cb.
  • the diluting action of 236cb makes it possible to control the exothermicity of the hydrogenation step.
  • the two compounds 1225ye and 1234yf can then be separated and the 1225ye recycled.
  • the boiling temperatures of the two fluorolefins are certainly close, but it is possible to separate these two compounds. Recycling can be done in step (i) and / or step
  • HF dehydrofluorination reaction
  • HF can be separated by washing or distillation.
  • Azeotropes optionally formed with HF can also be separated after the step in which they are formed or after a later step or at the end of the process. These separation steps are therefore placed in the process according to the different needs. It is also possible to provide for recycling only certain separated compounds (the unreacted 236cb for example), while the other separate components are sent to other processes.
  • 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropene-1 (1225ye) is not separated, which avoids handling this product which is toxic. It is possible to send the stream from step (i) directly to the next step.
  • steps (i) and (ii) may be carried out in the same reactor on different catalyst beds.
  • a separation is carried out and possible removal of HF, a flow of 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane is recovered which is recycled.
  • 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropene-1 (1225ye) is not separated because it is converted in the reactor to 245eb, which avoids handling this 1225ye product which is toxic. It is also possible to provide two reactors directly in series, the flow leaving the first reactor being sent directly into the next reactor without separation.
  • the reactor can contain two different catalytic species, with different functions.
  • the dehydrofluorination of 236cb is carried out on a first catalytic bed and the 1225ye, HF formed and the hydrogen then pass on a second catalytic bed, at an appropriate temperature (the heating can be electric, by example).
  • the reaction products are then 245eb, HF, excess hydrogen and optionally 236cb unreacted.
  • an output stream containing 245 eb, optionally excess hydrogen, HF optionally with azeotropes, and optionally 236 cb is obtained. unreacted present before the hydrogenation step.
  • the hydrogen which is recycled at the top of the reactor (or at another level in the process) is separated and the 236cb from 245eb is separated off.
  • the 236cb can also be recycled at the reactor inlet.
  • HF and possibly the azeotropes are also separated (possibly partly by washing).
  • the flow of this dehydrofluorination reactor contains 1234yf, but also unreacted 236cb and / or 245eb and 1225ye resulting from the dehydrofluorination of 236cb.
  • This stream is separated and we get the 1234yf, as well as the 1225ye, 236cb and 245eb.
  • the two fluorinated fluids can be separated. It is possible that the 236cb and / or 245eb is recycled at the top of the dehydrofluorination reactor while the 1225ye stream is recycled to the top of the hydrogenation reactor. It is also possible to recycle the stream, after recovery of 1234yf, at the head of the hydrogenation reactor.
  • 236cb is obtained from tetrafluoroethylene and difluoromethane by the addition reaction.
  • This reaction may be initiated by a radical initiator or with the aid of a catalyst, preferably chosen from a Lewis catalyst or a redox system comprising a salt of copper, iron or chromium optionally in the presence of a co-catalyst.
  • 236cb is obtained from 2-fluoro-1,1,1,2,3-pentachloropropane (231bb) or 2,2-difluoro-1,1,1,3-tetrachloropropane.
  • the hydrofluorination reaction can be carried out in at least one stage, preferably in two stages and advantageously with a first stage in the liquid phase and a second stage in the gas phase.
  • 236cb is obtained from 1,1-dichloro-hexafluoropropane (216cb) or 1-dichloro-1,2,2,3,3,3-hexafluoropropane (226ca) by hydrogenolysis in the presence a catalyst.
  • the catalyst preferably comprises palladium or platinum.
  • the catalyst is advantageously supported on charcoal.
  • 236cb is obtained from 1,3-dichloro-1,1,2,2,2-tetrafluoropropane (234cc) by hydrofluorination in the presence of a catalyst.
  • 236cb is obtained from 2,2,3,3,3-pentafluoropropanol by fluorination. This fluorination step may be carried out directly or by the tosylate route or in the presence of sulfuryl chloride or carbonyl chloride.
  • the conversion ratio is the% of the reacted starting material (number of mole of reacted starting material / mole number of feedstock introduced);
  • the desired product selectivity is the ratio of the number of moles of desired product formed to the number of moles of product that has reacted;
  • the desired product yield is the ratio of the number of moles of desired product formed to the number of mole products introduced, the yield of the desired product being able to be further defined as the product of conversion and selectivity.
  • the contact time is the inverse of the space velocity VVH (or GHSV in English).
  • the space velocity is the ratio between the volumetric flow rate of the total gas flow on the volume of the catalytic bed, under the normal conditions of temperature and pressure.
  • Example 1 Dehydrofluorination of 236cb in 1225ye. Preparation of the dehydrofluorination catalyst.
  • the catalyst used is a Ni-Cr / AlF 3 catalyst prepared as follows.
  • 343 g of a support obtained in a preceding step are placed by fluorination of GRACE HSA alumina in a fixed bed at about 280 ° C. using air and hydrofluoric acid (concentration by volume of from 5 to
  • the starting GRACE HSA alumina has the following physicochemical characteristics: shape: beads 0.5-2 mm in diameter BET surface: 220 m 2 / g pore volume: 1.3 cm 3 / g
  • two separate aqueous solutions are prepared:
  • the characteristics of the catalyst after activation are the following: BET surface area: 40 m 2 / g pore volume: 0.4 cm / g chemical weight composition:
  • a reactor containing 20 g of catalyst is used in the form of a fixed bed of 23 cm.
  • the pressure is 1 bar and the temperature is 375 ° C.
  • a reactor containing 10 g of catalyst (identical to that used in Example 1) is used in the form of a fixed bed of 16 cm 3 .
  • the pressure is 1 bar.
  • a reactor containing 10 g of catalyst (identical to that of Example 2) is used in the form of a fixed bed of 12 cm 3 .
  • the pressure is 1 bar.

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé de préparation de 2,3,3,3-tétrafluoro-1-propène comprenant les étapes suivantes: (i) déhydrofluoration du 1,1,1,2,2,3-hexafluoropropane en 1,2,3,3,3-pentafluoropropène-1; (ii) hydrogénation du 1,2,3,3,3-pentafluoropropène-1 obtenu à l'étape précédente en 1,1,1,2,3-pentafluoropropane; et (iii) déhydrof luoration du 1,1,1,2,3-pentafluoropropane obtenu à l'étape précédente en 2,3,3,3-tétrafluoro-1-propène.

Description

PROCEDE DE PREPARATION DE COMPOSES FLUORES
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention a pour objet un procédé de préparation de composés fluorés, à savoir le composé fluoré 2,3,3,3- tétrafluoro-1-propène (1234yf) . ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Les hydrofluorocarbones (HFC) et en particulier les hydrofluorooléfines (HFOs), telles que le 2,3,3,3- tétrafluoro-1-propène (HFO 1234yf) sont des composés connus pour leurs propriétés de réfrigérants et fluides caloporteurs, extinctrices, propulseurs, agents moussants, agents gonflants, diélectriques gazeux, milieu de polymérisation ou monomère, fluides supports, agents pour abrasifs, agents de séchage et fluides pour unité de production d'énergie. A la différence des CFC et des HCFC, qui sont potentiellement dangereux pour la couche d'ozone, les HFOs ne contiennent pas de chlore et donc ne posent pas de problème pour la couche d'ozone.
On connaît plusieurs procédés de fabrication du 1234yf.
WO2007/056194 décrit la préparation de 1234yf par déhydrofluoration de 1, 1, 1, 2, 3-pentafluoropropane (HFC 245eb) soit avec de la potasse soit en phase gazeuse en présence d'un catalyseur, notamment sur catalyseur à base de nickel, de carbone ou une combinaison de ceux-ci.
WO2008/030440 décrit la préparation de 1234yf par hydrogénation du 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1 (1225ye) , en présence d'un catalyseur d'hydrogénation, pour donner le 245eb qui est ensuite soumis à une étape de déhydrofluoration, soit avec une solution aqueuse basique en présence d'un solvant non-aqueux et non-alcoolique et un catalyseur de transfert de phase, soit en phase gazeuse en présence d'un catalyseur choisi notamment parmi l'alumine, l'alumine fluoré, l'oxyde, le fluorure ou l'oxyfluorure de magnésium, zinc et mélanges de magnésium et zinc et/ou aluminium.
Le document Knunyants et al, Journal of the USSR Academy of Sciences, Chemistry Department, "reactions of fluoro-olefins", report 13., "catalytic hydrogénation of perfluoro-olefins", 1960, décrit de façon distincte diverses réactions chimiques sur des composés fluorés. Ce document décrit la déhydrofluoration du 1,1,1,2,3,3- hexafluoropropane (236ea) par passage au travers d'une suspension de KOH, pour produire du 1,2,3,3,3- pentafluoropropène-1 (1225ye) . Ce document décrit l'hydrogénation du 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1 (1225ye) en 1, 1, 1, 2, 3-pentafluoropropane (245eb) sur un catalyseur palladium supporté sur alumine. Au cours de cette hydrogénation il se produit aussi une réaction d' hydrogénolyse, une quantité significative de 1,1,1,2- tetrafluoropropane étant produite. Ce document décrit la déhydrofluoration de 1, 1, 1, 2, 3-pentafluoropropane (245eb) en 2, 3, 3, 3-tétrafluoro-1-propène (HFO 1234yf) par passage dans une suspension de KOH. Ces réactions sont décrites indépendamment les unes des autres, mêmes s'il est indiqué qu'il est possible de les combiner pour synthétiser une gamme de dérivés d'éthylène, propylène et isobutylène contenant des quantités variables de fluor. Par ailleurs, le document US-P-5396000 décrit la préparation de 1, 1, 1, 2, 3-pentafluoropropane par déhydrofluoration catalytique de 1,1,1,2,3,3- hexafluoropropane (236ea) en 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1
(1225ye), suivi d'une hydrogénation pour produire le composé recherché. La déshydrohalogénation du 236ea en 1225ye est effectuée en phase gazeuse, le produit de la réaction étant, dans un exemple, envoyé directement au réacteur suivant dans lequel a lieu l'hydrogénation du composé 1225ye en composé 245eb.
Le document US-P-5679875 décrit la préparation de 1, 1, 1, 2, 3-pentafluoropropane par déhydrofluoration catalytique de 1, 1, 1, 2, 3, 3-hexafluoropropane (236ea) en 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1 (1225ye), suivi d'une hydrogénation pour produire le composé recherché. Les réactions sont effectuées en phase gaz.
Le document WO2008/040969 décrit la préparation d'un (hydro) fluoroalcène ayant de trois à six atomes de carbone par déhydrohalogénation d'un hydro (halo) fluoroalcane ayant de trois à six atomes de carbone en présence d'un catalyseur comprenant un composé de chrome et/ou de zinc. Ce document enseigne que la déhydrofluoration peut être mise en œuvre en l'absence de l'HF (acide fluorhydrique) mais qu'il est préférable d'utiliser de l'HF pour éviter ou retarder la décomposition de la charge organique et/ou le cokage (encrassement par dépôt du coke) du catalyseur.
Le document WO2008/008350 décrit la préparation d'un mélange d'isomères E et Z du 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1
(1225ye)à partir d'un hexafluoropropane, choisi parmi le
1, 1, 1,2, 3, 3-hexafluoropropane (HFC 236ea)et le 1,1,1,2,2,3- hexafluoropropane (HFC 236cb) , en présence d'un catalyseur d' oxyfluorure de chrome. L'exemple 1 de ce document illustre la réaction de déhydrofluoration de 1,1,1,2,2,3- hexafluoropropane (HFC 236cb) en 1,2,3,3,3- pentafluoropropène-1 (1225ye) et montre qu'au bout de 26 heures de fonctionnement, la conversion du 236cb diminue fortement ainsi que la sélectivité en 1225ye. Pour rétablir l'activité catalytique ce document enseigne de régénérer le catalyseur par un traitement avec de l'air et de l'HF.
Il existe un besoin d'un procédé de préparation de 1234yf à partir d'un produit de départ qui soit aisément accessible, et qui conduise au produit recherché avec une sélectivité élevée, et avantageusement un rendement élevé. RESUME DE L'INVENTION
L'invention fournit donc un procédé de préparation de 2, 3, 3, 3-tétrafluoro-1-propène comprenant les étapes suivantes :
(i) déhydrofluoration du 1,1,1,2,2,3- hexafluoropropane en 1,2,3,3,3- pentafluoropropène-1 ; (ii) hydrogénation du 1,2,3,3,3- pentafluoropropène-1 obtenu à l'étape précédente en 1,1,1,2,3- pentafluoropropane;
(iii) déhydrofluoration du 1,1,1,2,3- pentafluoropropane obtenu à l'étape précédente en 2, 3, 3, 3-tétrafluoro-1- propène . Selon des modes de réalisation: l'hydrogène est introduit lors de l'étape (ii) selon un ratio molaire surstoechiométrique . l'étape (i) est mise en œuvre en présence d'hydrogène, de préférence avec un ratio molaire H2/produit à réagir compris entre 0,3 et 30, notamment entre 0,5 et 20, avantageusement entre 1 et 10, et l'étape (iii) est mise en œuvre en l'absence d ' hydrogène . l'étape (i) est mise en œuvre en présence d'hydrogène, de préférence avec un ratio molaire H2/produit à réagir compris entre 0,3 et 30, notamment entre 0,5 et 20, avantageusement entre 1 et 10, et l'étape (iii) est mise en œuvre en présence d'hydrogène, de préférence avec un ratio molaire ^/produit à réagir compris entre
0,3 et 30, notamment entre 0,5 et 20,
5 avantageusement entre 1 et 10. la quantité totale d'hydrogène est introduite lors de l'étape (i) . le ratio molaire H2/l, 2, 3, 3, 3- pentafluoropropène-1 est compris entre 2,3
10 et 30, avantageusement entre 3 et 20. le ratio molaire H2/l, 2, 3, 3, 3- pentafluoropropène-1 est d'environ 2. le 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane n'ayant pas réagi au cours de l'étape (i) est séparé
15 après l'étape (i) ou après l'étape (ii) , mais avant l'étape (iii), et est éventuellement recyclé à l'étape (ii) et/ou à l'étape (i) . le 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane n'ayant pas
20 réagi au cours de l'étape (i) n'est pas séparé avant les étapes (ii) et (iii) , du 1,2,3,3, 3-pentafluoropropène-1 supplémentaire est obtenu au cours de l'étape (iii) à partir du 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane
25 n'ayant pas réagi et ce 1,2,3,3,3- pentafluoropropène-1 supplémentaire est ensuite séparé et éventuellement recyclé à l'étape (ii) et/ou éventuellement l'étape (i) •
30 - les étapes de déhydrofluoration (i) et (iii) sont mises en œuvre dans le même réacteur, de préférence avec le même catalyseur, et dans lequel le procédé comprend en outre une étape de séparation séparant les produits issus dudit réacteur, notamment en une fraction contenant le 2, 3, 3, 3-tétrafluoro-1- propène . - le flux de l'étape (i) contenant le
1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1 est envoyé directement sans séparation vers l'étape (ii) au cours de laquelle se produit d ' hydrogénation . - les étapes (i) et (ii) sont mises en œuvre dans le même réacteur, sur des lits de catalyseurs différents. les étapes (i)et (ii) sont mises en œuvre dans deux réacteurs immédiatement en série sans séparation intermédiaire. à l'issue de cette étape (ii) on procède à une séparation, on récupère un flux de 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane et éventuellement un flux de HF qui sont recyclés à l'entrée du procédé et on récupère un flux de 1,1,1,2,3- pentafluoropropane et éventuellement d'hydrogène qui sont envoyés vers l'étape (iϋ) • - le 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane est obtenu à partir du tetrafluoroéthylène et du difluoromethane par la réaction d'addition, le 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane est obtenu à partir du 2-fluoro-1, 1, 1, 2, 3- pentachloropropane ou du 2, 2-difluoro-
1, 1, 1, 3-tetrachloropropane par hydrofluoration en présence d'un catalyseur. le 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane est obtenu à partir du 1, 1-dichloro-hexafluoropropane ou du 1-dichloro-l, 2, 2, 3, 3, 3- hexafluoropropane par hydrogénolyse en présence d'un catalyseur. le 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane est obtenu à partir du 1, 3-dichloro-l, 1, 2, 2, - tetrafluoropropane par hydrofluoration en présence d'un catalyseur. - le 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane est obtenu à partir du 2, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropanol par fluoration. DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION
L'invention utilise trois réactions en série, mises en œuvre de façon continue ou semi-continue, les produits de réaction étant envoyés dans l'étape suivante, éventuellement après avoir subi un traitement par exemple de séparation, si besoin est.
Dans le procédé, les étapes réactionnelles sont mises en œuvre avantageusement en continu sur des flux en phase gaz. On obtient ainsi un procédé économique de préparation du composé 1234yf.
L'étape d'hydrogénation du 1225ye est mise en œuvre de façon classique pour l'homme du métier. L'homme du métier pourra choisir les conditions opératoires pour que les réactions soient sensiblement quantitatives.
Les catalyseurs susceptibles d'être utilisés dans ces réactions sont ceux connus à cette fin. On peut notamment citer les catalyseurs à base d'un métal du groupe VIII ou rhénium. Ce catalyseur peut être supporté, par exemple sur carbone, alumine, fluorure d'aluminium, etc, ou peut ne pas être supporté, comme le nickel de Raney. Comme métal, on peut utiliser du platine ou du palladium, en particulier du palladium, avantageusement supporté sur carbone ou alumine. On peut aussi associer ce métal avec un autre métal comme l'argent, le cuivre, l'or, le tellure, le zinc, le chrome, le molybdène et le thallium. Ces catalyseurs d'hydrogénation sont connus.
Le catalyseur peut être présent sous toute forme appropriée, par exemple sous forme de lit fixe ou fluidisé, de préférence en lit fixe. La direction de flux peut être de haut en bas ou de bas en haut. Le lit de catalyseur peut aussi comprendre une distribution particulière du catalyseur afin de gérer les flux de chaleurs générés par la réaction exothermique. Ainsi, il est possible de prévoir des gradients de densité de charge, de porosité, etc. du catalyseur afin de réguler 1 ' exothermicité de la réaction. Par exemple, on peut prévoir que la première partie du lit comprend moins de catalyseur tandis que la seconde partie en comprend plus .
On peut aussi prévoir des étapes de régénération du catalyseur, de façon connue. On peut aussi prévoir d'utiliser un gaz de dilution comme l'azote.
L'étape d'hydrogénation est exothermique. La température de réaction peut être contrôlée à l'aide de moyens disposés à cet effet dans le réacteur, si besoin est. La température peut varier de quelques dizaines de degrés au cours de la réaction. Par exemple, la température d'entrée peut varier de 200C à 1500C, et le gain en température peut varier de 5°C à 1000C.
Le temps de contact (rapport entre le volume de catalyseur et le flux total de la charge) est en général compris entre 0,1 et 100 secondes, de préférence entre 1 et 50 secondes et avantageusement entre 2 et 10 secondes. La quantité d'hydrogène injectée peut varier dans de grandes mesures. Le ratio H2/charge peut varier dans de grandes mesures, notamment entre 1 (la quantité stoechiométrique) et 30, notamment entre 1,5 et 20, avantageusement entre 3 et 10. Un ratio élevé conduira à une dilution, et donc une meilleure gestion de 1 ' exothermicité de la réaction.
Les réactions de déhydrofluoration sont aussi mises en œuvre de façon classique par l'homme du métier. La réaction de déhydrofluoration peut être mise en œuvre par passage dans une solution basique, notamment de KOH.
La réaction de déhydrofluoration est de préférence mise en œuvre en phase gazeuse en présence d'un catalyseur de déhydrofluoration . Ce catalyseur est par exemple un catalyseur à base d'un métal notamment d'un métal de transition ou un dérivé oxyde ou halogénure ou oxyhalogénure d'un tel métal. Des catalyseurs sont par exemple FeCl3, oxyfluorure de chrome, Ni (incluant les treillis de Ni), NiCl2, CrF3, et leurs mélanges. D'autres catalyseurs possibles sont les catalyseurs supportés sur carbone, les catalyseurs à base d'antimoine, les catalyseurs à base d'aluminium (tel que AlF3 et Al2O3 et oxyfluorure d'aluminium et alumine fluorée), de palladium, de platine, de rhodium et de ruthénium. On pourra se référer à la liste donnée dans le document US-P-5396000, colonne 1, ligne 50 à colonne 2, ligne 2 ou à la liste donnée dans WO2007/056194, page 16, lignes 13-23.
Selon une variante, on utilise un catalyseur mixte. Ce catalyseur, contient à la fois du chrome et du nickel. Le ratio molaire Cr:Ni, par rapport à l'élément métallique, est généralement compris entre 0,5 et 5, par exemple entre 0,7 et 2, notamment voisin de 1. Le catalyseur peut contenir en poids de 0,5 à 20% de chrome et de 0,5 à 20% de nickel et, de préférence, entre 2 et 10% de chacun des métaux.
Le métal peut être présent sous forme métallique ou sous forme de dérivés, notamment oxyde, halogénure ou oxyhalogénure, ces dérivés, notamment halogénure et oxyhalogénure, étant obtenus par activation du métal catalytique. Bien que l' activation du métal ne soit pas nécessaire, elle est préférée. Le support est à base d'aluminium. On peut citer plusieurs supports possibles comme l'alumine, l'alumine activée ou les dérivés d'aluminium. Ces dérivés d'aluminium sont notamment des halogénures ou oxyhalogénures d'aluminium, décrits par exemple dans US-P-4902838, ou obtenus par le procédé d' activation décrit ci-dessous.
Le catalyseur peut comprendre le chrome et du nickel sous une forme non-activée ou sous forme activée, sur un support qui a subi aussi l' activation du métal ou non.
Le catalyseur peut être préparé à partir d'alumine (en général une alumine dite activée; cette alumine activée est une alumine à porosité élevée, et est distincte de l'alumine ayant subi le traitement d'activation du métal) . Dans une première étape l'alumine est transformée en fluorure d'aluminium ou en mélange de fluorure d'aluminium et d'alumine, par fluoration à l'aide d'air et d'acide fluorhydrique, le taux de transformation de l'alumine en fluorure d'aluminium dépendant essentiellement de la température à laquelle est effectuée la fluoration de l'alumine (en général entre 2000C et 4500C, de préférence entre 2500C et 4000C) . Le support est ensuite imprégné à l'aide de solutions aqueuses de sels de chrome et de nickel ou à l'aide de solutions aqueuses d'acide chromique, de sel de nickel et de méthanol (servant de réducteur au chrome) . Comme sels de chrome et de nickel, on peut employer des chlorures, ou d'autres sels tels que, par exemple, les oxalates, formiates, acétates, nitrates et sulfates ou le bichromate de nickel, pour autant que ces sels soient solubles dans la quantité d'eau susceptible d'être absorbée par le support. Le catalyseur peut aussi être préparé par imprégnation directe de l'alumine (qui en général est activée) à l'aide des solutions des composés de chrome et de nickel ci-dessus mentionnées. Dans ce cas, la transformation d'au moins une partie (par exemple 70% ou plus) de l'alumine en fluorure d'aluminium ou oxyfluorure d'aluminium s'effectue lors de l'étape d'activation du métal du catalyseur.
Les alumines activées susceptibles d'être utilisées pour la préparation du catalyseur sont des produits bien connus, disponibles dans le commerce. Elles sont généralement préparées par calcination d'hydrates d'alumine (hydroxydes d'aluminium) à une température comprise entre 3000C et 8000C. De préférence, mais sans que cela soit nécessaire, le catalyseur est conditionné ou activé, c'est-à-dire transformé en constituants actifs et stables (aux conditions réactionnelles) par une opération préalable dite d'activation. Ce traitement peut être réalisé soit "in situ" (dans le réacteur de déhydrofluoration) ou bien dans un appareillage adéquat conçu pour résister aux conditions d' activation .
Cette étape d'activation comprend en général les étapes suivantes: - Une étape de séchage. Cette étape de séchage est effectuée à haute température (250°C à 4500C, de préférence 3000C à 3500C) en général sous courant d'azote ou d'air. Cette étape peut être éventuellement précédée dans un premier temps d'une première étape de séchage à basse température (1000C à 1500C, de préférence 1100C à 1200C) en présence d'air ou d'azote. La durée de l'étape de séchage peut être comprise entre 10 et
50 heures.
Une étape de fluoration. Cette étape de fluoration est mise en œuvre à basse température
(1800C à 3500C) au moyen d'un mélange d'acide fluorhydrique et d'azote, en contrôlant la teneur en HF de façon que la température ne dépasse pas
3500C. La durée de l'étape de fluoration peut être comprise entre 10 et 50 heures.
Eventuellement une étape de finition sous courant d'acide fluorhydrique pur ou dilué par de l'azote à une température pouvant aller jusqu'à 4500C. La durée de l'étape de finition peut être comprise entre 2 et 15 heures.
Pendant cette opération, les précurseurs catalytiques (par exemple halogénures de nickel et de chrome, chromate ou bichromate de nickel, oxyde de chrome) sont transformés en fluorures et/ou oxyfluorures correspondants, ce qui entraîne un dégagement d'eau et/ou d'acide chlorhydrique .
L'analyse chimique des éléments (chrome, nickel, fluor, aluminium, oxygène) , après cette activation, permet de vérifier la composition minérale du catalyseur.
Un tel catalyseur est décrit dans EP-A-486333, en particulier page 3, lignes 11-48, exemples IA, 2A et 4A, passages auxquels il y est renvoyé. Les étapes de déhydrofluoration sont mises en œuvre à des températures qui peuvent être comprises entre 1500C et 6000C, de préférence entre 300 et 5000C et avantageusement entre 300 et 450°C, notamment entre 300 et 400°C. Le temps de contact (rapport entre le volume de catalyseur et le flux total de la charge) est en général compris entre 0,1 et 100 secondes, de préférence entre 1 et 50 secondes et avantageusement entre 2 et 20 secondes dans le cas de la réaction conduisant au 1234yf et entre 5 et 40 secondes dans le cas de la réaction conduisant au 1225ye.
Un gaz diluant (azote, hélium, argon) peut être utilisé dans la réaction. La pression dans les différentes réactions peut être atmosphérique, ou inférieure ou supérieure à cette pression atmosphérique. La pression peut varier d'une réaction à l'autre, le cas échéant.
Les réactions sont mises en œuvre dans un ou plusieurs réacteurs dédiés aux réactions impliquant des halogènes. De tels réacteurs sont connus de l'homme du métier, et peuvent comprendre des revêtements intérieurs à base par exemple de Hastelloy®, Inconel®, Monel® ou de fluoropolymères . Le réacteur peut aussi comprendre des moyens d'échange de chaleur, si besoin.
Dans le cas où l'hydrogène est utilisé à l'étape de déhydrofluoration (i) et/ou l'étape (iii) , le ratio
H2/charge de déhydrofluoration peut varier dans de grandes mesures, notamment entre 0,3 et 30, notamment entre 0,5 et
20, avantageusement entre 1 et 10.
Cette présence d'hydrogène permet d'obtenir une plus grande stabilité de la conversion et/ou sélectivité du produit recherché dans le temps. De même, la formation de lourds est de préférence réduite. En présence d'hydrogène, la sélectivité est très élevée dans le produit recherché,
1225ye ou 1234yf, sélectivité qui est de préférence stable dans le temps.
L'alimentation en réactifs se fait en général en continu, ou peut être étagée le cas échéant. Les points pour les éventuel (s) séparation (s) et/ou recyclage (s) sont variables, en tête de procédé ou à des niveaux intermédiaires .
Selon un mode de réalisation, de l'hydrogène est présent lors de l'étape (i) de déhydrofluoration . Cet hydrogène peut être conservé pour l'étape d'hydrogénation
(ii) et éventuellement jusqu'à la dernière étape (iii) qui correspond à la seconde déhydrofluoration ; cette étape
(iii) peut aussi être mise en œuvre en l'absence d' hydrogène . L'hydrogène peut aussi être introduit de façon étagée, de l'hydrogène additionnel étant introduit avant l'étape d'hydrogénation et/ou avant l'étape de déhydrofluoration
(iii) si on souhaite que cette étape soit mise en œuvre en présence d'hydrogène. Ainsi, immédiatement après l'étape (i) , il est possible d'ajouter de l'hydrogène pour que le ratio H2:1225ye soit au moins égal à 1, avantageusement supérieur à 1 (afin que l'étape (iii) finale de déhydrofluoration soit mise en œuvre en présence d'hydrogène) . On peut aussi ajouter dans le milieu réactionnel de l'hydrogène avant chaque étape, si on le souhaite. Il est possible que l'étape (i) de déhydrofluoration soit mise en œuvre en présence d'hydrogène tandis que la dernière étape (iii) ne soit pas mise en œuvre en présence d'hydrogène. L'hydrogène qui n'a pas été consommé dans une ou plusieurs étapes est avantageusement séparé et recyclé dans le procédé, avantageusement en tête du procédé.
La réaction d'hydrogénation est, de préférence, sensiblement quantitative. Les réactions de déhydrofluoration ne sont pas nécessairement toujours quantitatives, notamment la réaction (i) de formation du 1225ye n'est pas nécessairement quantitative et il peut rester du 236cb qui n'a pas réagi. Ce composé 236cb qui n'a pas réagi peut être séparé, soit après l'étape (i) soit après l'étape (ii) (mais avant l'étape (iii)) . Avantageusement la séparation a lieu après l'étape (ii) , les températures d'ébullition du 236cb et du 245eb étant de -1,4°C et 22,7°C respectivement, donc avec un écart de plus de 24°C. La séparation peut intervenir à ces deux moments car la réaction d'hydrogénation (ii) n'affecte sensiblement pas le 236cb. Ce 236cb séparé peut être recyclé dans le procédé. Il peut être recyclé à l'étape (i) au cours de laquelle il réagit. Ce composé 236cb qui n'a pas réagi peut aussi ne pas être séparé et rester dans le procédé, notamment jusqu'à l'étape (iii) . Au cours de cette étape (iii) de déhydrofluoration, il se formera alors du 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1 (1225ye) supplémentaire à partir du 236cb n'ayant pas réagi. En outre, l'action diluante du 236cb permet de régler 1' exothermicité de l'étape d'hydrogénation. On peut ensuite séparer les deux composés 1225ye et 1234yf et recycler le 1225ye. Les températures d'ébullition des deux fluoroléfines sont certes proches, mais il est possible de procéder à une séparation de ces deux composés. Le recyclage peut être effectué à l'étape (i) et/ou à l'étape
(ii) . Ce 1225ye sera transformé de façon quantitative lors de la réaction d'hydrogénation de l'étape (ii) qui est sensiblement quantitative.
Il est donc possible de gérer les flux des produits dans le procédé selon 1 ' invention en fonction des besoins ou non en séparation. Le HF qui est formé peut être séparé après chaque réaction de déhydrofluoration, soit entre ces deux réactions, soit seulement en fin de procédé. Le HF peut être séparé par lavage ou par distillation. Les azéotropes éventuellement formés avec HF peuvent aussi être séparés après l'étape au cours de laquelle ils sont formés ou après une étape ultérieure ou à la fin du procédé. Ces étapes de séparation sont donc placées dans le procédé en fonction des différents besoins. Il est possible aussi de prévoir des recyclages de certains composés séparés seulement (le 236cb n'ayant pas réagi par exemple), tandis que les autres composants séparés sont envoyés vers d'autres procédés.
Avantageusement, le 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1 (1225ye) n'est pas séparé, ce qui évite de manipuler ce produit qui est toxique. Il est possible d'envoyer le flux de l'étape (i) directement à l'étape suivante.
Par exemple, on peut avoir un procédé dans lequel les étapes (i) et (ii) sont mises en œuvre dans le même réacteur, sur des lits de catalyseurs différents. Avantageusement, dans ce cas, à l'issue de l'étape (ii) on procède à une séparation et éventuelle élimination d'HF, on récupère un flux de 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane qui est recyclé à l'entrée du procédé et on récupère un flux de 1, 1, 1, 2, 3-pentafluoropropane et éventuellement (mais de préférence) d'hydrogène qui sont envoyés vers l'étape (iii) . Le 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1 (1225ye) n'est pas séparé car il est transformé dans le réacteur en 245eb, ce qui évite de manipuler ce produit 1225ye qui est toxique. On peut aussi prévoir deux réacteurs directement en série, le flux sortant du premier réacteur étant envoyé directement dans le réacteur suivant sans séparation.
Dans le cas visé ci-dessus d'un seul réacteur, le réacteur peut contenir deux espèces catalytiques distinctes, avec des fonctions différentes. La déhydrofluoration de 236cb est effectuée sur un premier lit catalytique et le 1225ye, HF formés et l'hydrogène passent alors sur un second lit catalytique, à une température appropriée (le chauffage peut être électrique, par exemple) . Les produits de réaction sont alors le 245eb, du HF, de l'hydrogène en excès et éventuellement du 236cb n'ayant pas réagi. Dans les cas ci-dessus d'un seul réacteur ou de deux réacteurs immédiatement en série, on obtient alors un flux de sortie contenant du 245eb, éventuellement de l'hydrogène en excès, HF avec éventuellement des azéotropes, et éventuellement le 236cb n'ayant pas réagi présent avant l'étape d'hydrogénation. On sépare l'hydrogène qui est recyclé en tête du réacteur (ou à un autre niveau dans le procédé) et le 236cb du 245eb. Le 236cb peut être recyclé aussi à l'entrée du réacteur. HF et éventuellement les azéotropes sont aussi séparés (éventuellement en partie par lavage) .
Il est aussi possible dans le procédé de prévoir que les étapes de déhydrofluoration (i) et (iii) sont mises en œuvre dans le même réacteur, de préférence avec le même catalyseur .
Le flux de ce réacteur de déhydrofluoration contient du 1234yf, mais aussi du 236cb et/ou 245eb n'ayant pas réagi et du 1225ye résultant de la déhydrofluoration de 236cb. Ce flux est séparé et on récupère le 1234yf, ainsi que le 1225ye, le 236cb et le 245eb. Comme indiqué ci- dessus on peut séparer les deux fluoroléfines . Il est possible que le 236cb et/ou 245eb soi (en) t recyclé (s) en tête du réacteur de déhydrofluoration tandis que le flux de 1225ye est recyclé en tête du réacteur d'hydrogénation. Il est aussi possible de recycler le flux, après récupération du 1234yf, en tête du réacteur d'hydrogénation.
Selon un mode de réalisation, le 236cb est obtenu à partir du tetrafluoroéthylène et du difluoromethane par la réaction d'addition. Cette réaction peut être initiée par un amorceur radicalaire ou à l'aide d'un catalyseur, de préférence choisi parmi un catalyseur de Lewis ou un système redox comprenant un sel de cuivre, de fer ou de chrome éventuellement en présence d'un co-catalyseur .
Selon un autre mode de réalisation, le 236cb est obtenu à partir du 2-fluoro-1, 1, 1, 2, 3-pentachloropropane (231bb) ou du 2, 2-difluoro-1, 1, 1, 3-tetrachloropropane
(232cb) par hydrofluoration en présence d'un catalyseur. La réaction d' hydrofluoration peut être effectuée en au moins une étape, de préférence en deux étapes et avantageusement avec une première étape en phase liquide et une deuxième étape en phase gazeuse.
Selon un autre mode de réalisation, le 236cb est obtenu à partir du 1, 1-dichloro-hexafluoropropane (216cb) ou du 1-dichloro-l, 2, 2, 3, 3, 3-hexafluoropropane (226ca) par hydrogénolyse en présence d'un catalyseur. Le catalyseur comprend de préférence du palladium ou du platine. Le catalyseur est avantageusement supporté sur du charbon.
Selon un autre mode de réalisation, le 236cb est obtenu à partir du 1, 3-dichloro-l, 1, 2, 2, -tetrafluoropropane (234cc) par hydrofluoration en présence d'un catalyseur. Selon un autre mode de réalisation, le 236cb est obtenu à partir du 2, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropanol par fluoration. Cette étape de fluoration peut être effectuée directement ou par la voie tosylate ou en présence du chlorure de sulfuryle ou chlorure de carbonyle. On rappellera que: le taux de conversion est le % du produit de départ ayant réagi (nombre mole de produit départ ayant réagi/nombre mole produit départ introduit) ; - la sélectivité en produit recherché est le ratio nombre de mole de produit recherché formé/nombre mole produit départ ayant réagi ; le rendement en produit recherché est le ratio nombre de mole de produit recherché formé/nombre mole produit départ introduit, le rendement en produit recherché pouvant encore être défini comme le produit de la conversion et de la sélectivité . le temps de contact est l'inverse de la vitesse spatiale VVH (ou GHSV en langue anglaise) . la vitesse spatiale est le rapport entre le débit volumique du flux gazeux total sur le volume du lit catalytique, dans les conditions normales de température et de pression.
La productivité est exprimée en masse de produit recherché obtenu par unité de temps et par unité de catalyseur (masse ou volume) ; cette productivité est liée au temps de contact. EXEMPLES
Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter . Exemple 1. Déhydrofluoration de 236cb en 1225ye. Préparation du catalyseur de déhydrofluoration .
Le catalyseur utilisé est un catalyseur Ni-Cr/A1F3 préparé comme suit.
Dans un évaporateur rotatif, on place 343 g d'un support obtenu dans une étape précédente par fluoration d'alumine GRACE HSA en lit fixe vers 2800C à l'aide d'air et d'acide fluorhydrique (concentration volumique de 5 à
10 % de cet acide dans l'air) . L'alumine GRACE HSA de départ présente les caractéristiques physicochimiques suivantes : forme : billes de 0,5-2 mm de diamètre surface BET : 220 m2 /g volume poreux : 1,3 cm3/g On prépare par ailleurs deux solutions aqueuses séparées :
(a) solution chromique additionnée de chlorure de nickel contenant :
- anhydride chromique 55 g
- chlorure de nickel hexahydraté 130 g
- eau 63 g
(b) Solution méthanolique contenant :
Figure imgf000021_0001
Ces deux solutions sont introduites simultanément à une température de 400C sous pression atmosphérique et en 2 heures environ, sur le support en agitation. Après une étape de maturation sous azote, le catalyseur est séché sous azote, puis sous vide à 65°C puis vers 900C pendant 6 heures .
On charge 500 g de solide imprégné dans un réacteur tubulaire en inconel. Le catalyseur est tout d'abord séché sous balayage d'azote à basse température puis jusqu'à
3200C, à pression atmosphérique. Il est ensuite fluoré en présence d'un mélange acide fluorhydrique / azote
(concentration volumique de 5 à 10 % de cet acide dans l'azote) à 320°C puis jusqu'à 390°C. L'alimentation d'HF est alors coupée. Le balayage à l'azote est maintenu pendant 15 minutes à 3900C puis le catalyseur est refroidi jusqu'à 600C sous balayage d'azote.
Les caractéristiques du catalyseur après activation sont les suivantes : surface BET : 40 m2 /g volume poreux : 0,4 cm /g composition chimique pondérale :
- Al : 25 % - F : 58 % " Cr : 5,3 % " Ni : 6, 4 %
On utilise un réacteur contenant 20g de catalyseur sous forme d'un lit fixe de 23 cm . La pression est de 1 bar et la température 375°C.
On y introduit 100 mmol de 236cb par heure et 450 mmol d'hydrogène par heure. Le ratio molaire H2/236cb est de 4,5. Le temps de contact est de 6,7 secondes.
La conversion de 236cb et la sélectivité en 1225ye restent stables au bout de 100 heures de fonctionnement.
Exemple 2. Hydrogénation de 1225ye en 245eb.
On utilise un réacteur contenant 10g de catalyseur (identique à celui utilisé à l'exemple 1) sous forme d'un lit fixe de 16 cm3. La pression est de 1 bar.
On obtient alors les résultats suivants (RM signifie ratio molaire) .
Figure imgf000022_0001
Exemple 3. Déhydrofluoration de 245eb en 1234yf.
On utilise un réacteur contenant 10g de catalyseur (identique à celui de l'exemple 2) sous forme d'un lit fixe de 12 cm3. La pression est de 1 bar.
On obtient alors les résultats suivants (RM signifie ratio molaire) .
Figure imgf000022_0002

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation de 2, 3, 3, 3-tétrafluoro-1- propène comprenant les étapes suivantes: (i) déhydrofluoration du 1,1,1,2,2,3- hexafluoropropane en 1,2,3,3,3- pentafluoropropène-1 ;
(ii) hydrogénation du 1,2,3,3,3- pentafluoropropène-1 obtenu à l'étape précédente en 1,1,1,2,3- pentafluoropropane;
(iii) déhydrofluoration du 1,1,1,2,3- pentafluoropropane obtenu à l'étape précédente en 2, 3, 3, 3-tétrafluoro-1- propène .
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'hydrogène est introduit lors de l'étape (ii) selon un ratio molaire surstoechiométrique .
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape (i) est mise en œuvre en présence d'hydrogène, de préférence avec un ratio molaire H2/produit à réagir compris entre 0,3 et 30, notamment entre 0,5 et 20, avantageusement entre 1 et 10, et l'étape (iii) est mise en œuvre en l'absence d'hydrogène.
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape (i) est mise en œuvre en présence d'hydrogène, de préférence avec un ratio molaire H2/produit à réagir compris entre 0,3 et 30, notamment entre 0,5 et 20, avantageusement entre 1 et 10, et l'étape (iii) est mise en œuvre en présence d'hydrogène, de préférence avec un ratio molaire H2/produit à réagir compris entre 0,3 et 30, notamment entre 0,5 et 20, avantageusement entre 1 et 10.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la quantité totale d'hydrogène est introduite lors de l'étape (i) .
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le ratio molaire H2/l, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1 est compris entre 2,3 et 30, avantageusement entre 3 et 20.
7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le ratio molaire H2/l, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1 est d ' environ 2.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane n'ayant pas réagi au cours de l'étape (i) est séparé après l'étape (i) ou après l'étape (ii) , mais avant l'étape (iii), et est éventuellement recyclé à l'étape (i) .
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane n'ayant pas réagi au cours de l'étape (i) n'est pas séparé avant les étapes (ii) et (iii), du 1 , 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1 supplémentaire est obtenu au cours de l'étape (iii) à partir du 1, 1, 1, 2, 2, 3-hexafluoropropane n'ayant pas réagi et ce 1, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropène-1 supplémentaire est ensuite séparé et éventuellement recyclé à l'étape (ii) et/ou éventuellement l'étape (i) .
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel les étapes de déhydrofluoration (i) et (iii) sont mises en œuvre dans le même réacteur, de préférence avec le même catalyseur, et dans lequel le procédé comprend en outre une étape de séparation séparant les produits issus dudit réacteur, notamment en une fraction contenant le 2,3,3, 3-tétrafluoro-1-propène .
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le flux de l'étape (i) contenant le 1,2,3,3,3- pentafluoropropène-1 est envoyé directement sans séparation vers l'étape (ii) au cours de laquelle se produit d' hydrogénation .
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel les étapes (i) et (ii) sont mises en œuvre dans le même réacteur, sur des lits de catalyseurs différents.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel les étapes (i) et (ii) sont mises en œuvre dans deux réacteurs immédiatement en série sans séparation intermédiaire .
14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, dans lequel à l'issue de l'étape (ii) on procède à une séparation, on récupère un flux de 1,1,1,2,2,3- hexafluoropropane et éventuellement un flux de HF qui sont recyclés à l'entrée du procédé et on récupère un flux de 1, 1, 1, 2, 3-pentafluoropropane et éventuellement d'hydrogène qui sont envoyés vers l'étape (iii) .
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que 1,1,1,2,2,3- hexafluoropropane est obtenu à partir d'au moins un composé choisi parmi le 2-fluoro-1, 1, 1, 2, 3-pentachloropropane, le 2, 2-difluoro-1, 1, 1, 3-tetrachloropropane, le 1, 1-dichloro- hexafluoropropane, le 1-dichloro-l, 2, 2, 3, 3, 3- hexafluoropropane, le 1, 3-dichloro-l, 1, 2, 2, - tetrafluoropropane et le 2, 2, 3, 3, 3-pentafluoropropanol .
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce que 1, 1, 1, 2, 2 , 3-hexafluoropropane est obtenu à partir tetrafluoroéthylène et du difluoromethane par la réaction d'addition.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9162948B2 (en) 2008-05-15 2015-10-20 Mexichem Amanco Holding S.A. De C.V. Process for the preparation of 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropene
EP3792238A1 (fr) * 2011-05-16 2021-03-17 The Chemours Company FC, LLC Hydrogénation catalytique d'oléfines fluorées avec des catalyseurs de palladium supportées

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101535223A (zh) * 2006-09-05 2009-09-16 纳幕尔杜邦公司 用于制备氟烃的纯化工艺和方法
US9290424B2 (en) 2013-03-14 2016-03-22 Honeywell International Inc. Processes for the hydrogenation of halogenated alkenes and the manufacture of fluorinated olefins
WO2015120427A2 (fr) * 2014-02-10 2015-08-13 Honeywell International Inc. Conception de réacteur de fluoration en phase liquide
CN104311385A (zh) * 2014-11-05 2015-01-28 华玉叶 一种制备1,2,3,3,3-五氟-1-丙烯的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008008350A2 (fr) * 2006-07-13 2008-01-17 E.I. Du Pont De Nemours And Company Procédé de production catalytique pour fabriquer des tetrafluoropropènes et des pentafluoropropènes
WO2008030444A2 (fr) * 2006-09-05 2008-03-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Procédé de fabrication du 1,2,3,3,3-pentafluoropropène et compositions azéotropes apparentées
WO2008030440A2 (fr) * 2006-09-05 2008-03-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Procédé de fabrication du 2,3,3,3-térafluoropropène

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008008350A2 (fr) * 2006-07-13 2008-01-17 E.I. Du Pont De Nemours And Company Procédé de production catalytique pour fabriquer des tetrafluoropropènes et des pentafluoropropènes
WO2008030444A2 (fr) * 2006-09-05 2008-03-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Procédé de fabrication du 1,2,3,3,3-pentafluoropropène et compositions azéotropes apparentées
WO2008030440A2 (fr) * 2006-09-05 2008-03-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Procédé de fabrication du 2,3,3,3-térafluoropropène

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9162948B2 (en) 2008-05-15 2015-10-20 Mexichem Amanco Holding S.A. De C.V. Process for the preparation of 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropene
US9957210B2 (en) 2008-05-15 2018-05-01 Mexichem Amanco Holdings S.A. De C.V. Process for the preparation of 2,3,3,3-tetrafluoropropene
US10683248B2 (en) 2008-05-15 2020-06-16 Mexichem Amanco Holding S.A. De C.V. Process for the preparation of 2,3,3,3-tetrafluoropropene
US11267772B2 (en) 2008-05-15 2022-03-08 Mexichem Amanco Holding S.A. De C.V. Process for the preparation of 2,3,3,3-tetrafluoropropene
EP3792238A1 (fr) * 2011-05-16 2021-03-17 The Chemours Company FC, LLC Hydrogénation catalytique d'oléfines fluorées avec des catalyseurs de palladium supportées

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