Brevet FR3123651A1 — publié le 20221209

La présente invention concerne un procédé de production du trifluoroéthylène dans un réacteur muni d’un lit catalytique fixe comprenant un catalyseur, ledit procédé comprenant les étapes de : a) réaction du chlorotrifluoroéthylène avec de l’hydrogène en présence du catalyseur et en phase gazeuse pour produire un courant A comprenant du trifluoroéthylène ; b) traitement dudit courant A dans des conditions suffisantes pour produire un courant D 1 comprenant du 1,1,2-trifluoroéthane dans une teneur inférieure à 15% en poids sur base du poids total dudit courant D1 , c) recyclage du courant D 1 à l’étape a). Procédé de production du trifluoroéthylène et recyclage du flux de chlorotrifluoroéthylène La présente invention concerne un procédé de production d’hydrofluorooléfines. En particulier, la présente invention concerne un procédé de production du trifluoroéthylène (VF 3 ) par hydrogénolyse du chlorotrifluoroéthylène. Arrière-plan technologique de l’invention Les oléfines fluorées, comme le VF 3 , sont connues et sont utilisées comme monomères ou co-monomères pour la fabrication de polymères fluorocarbonés présentant des caractéristiques remarquables, en particulier une excellente tenue chimique et une bonne résistance thermique. Le trifluoroéthylène est un gaz dans les conditions normales de pression et de température. Les principaux risques liés à l’utilisation de ce produit concernent son inflammabilité, sa propension à l’auto-polymérisation lorsqu’il n’est pas stabilisé, son explosivité due à son instabilité chimique et sa supposée sensibilité à la peroxydation, par analogie avec d’autres oléfines halogénées. Le trifluoroéthylène présente la particularité d’être extrêmement inflammable, avec une limite inférieure d’explosivité (LIE) d’environ 10% et une limite supérieure d’explosivité (LSE) d’environ 30%. Le danger majeur est cependant associé à la propension du VF 3 à se décomposer violemment et de façon explosive dans certaines conditions de pression en présence d’une source d’énergie, même en l’absence d’oxygène. Compte tenu des principaux risques ci-dessus, la synthèse ainsi que le stockage du VF 3 posent des problèmes particuliers et imposent tout au long de ces processus des règles strictes de sécurité. Une voie connue de préparation du trifluoroéthylène utilise comme produits de départ le chlorotrifluoroéthylène (CTFE) et l’hydrogène en présence d’un catalyseur et en phase gazeuse. On connait par WO 2013/128102 un procédé de production du trifluoroéthylène par hydrogénolyse du CTFE en phase gazeuse et en présence d’un catalyseur à base d’un métal du groupe VIII à pression atmosphérique et à des températures peu élevées. Selon un premier aspect, la présente invention concerne un procédé de production du trifluoroéthylène dans un réacteur muni d’un lit catalytique fixe comprenant un catalyseur, ledit procédé comprenant les étapes de : a) réaction du chlorotrifluoroéthylène avec de l’hydrogène en présence du catalyseur et en phase gazeuse pour produire un courant A comprenant du trifluoroéthylène ; b) traitement dudit courant A dans des conditions suffisantes pour produire un courant D1 comprenant du 1,1,2-trifluoroéthane dans une teneur inférieure à 15% en poids sur base du poids total dudit courant D1 , c) recyclage du courant D 1 à l’étape a). Selon un mode de réalisation préféré, le courant A comprend également, outre le trifluoroéthylène, du chlorotrifluoroéthylène n’ayant pas réagi et 1,1,2-trifluoroéthane. Selon un mode de réalisation préféré, le courant D 1 comprend également du chlorotrifluoroéthylène dans une teneur massique supérieure à 60% en poids sur base du poids total dudit courant D1 . Selon un mode de réalisation préféré, le courant D 1 est sous la forme d’une composition azéotropique ou quasi-azéotropique comprenant chlorotrifluoroéthylène et 1,1,2-trifluoroéthane. La présence et la formation d’un azéotrope ou d’un quasi-azéotrope entre le chlorotrifluoroéthylène et le 1,1,2-trifluoroéthane a été identifié. L’existence d’un azéotrope complique le processus de purification du trifluoroéthylène et en particulier le processus de recyclage du chlorotrifluoroéthylène. Cependant, il a été observé de manière surprenante que le recyclage d’une partie de l’azéotrope n’était pas néfaste à la production du trifluoroéthylène. En effet, il a été observé que le rendement de la réaction d’hydrogénolyse n’était pas impacté par une teneur de 1,1,2-trifluoroéthane inférieure à 15% dans le flux de recyclage. Ainsi, il n’est pas nécessaire d’éliminer totalement le 1,1,2-trifluoroéthane du flux de recyclage. Ceci permet de simplifier les opérations de purification du flux de recyclage et représente donc un gain économique important. Selon un mode de réalisation préféré, le courant A comprend du trifluoroéthylène, du chlorotrifluoroéthylène et 1,1,2-trifluoroéthane et l’étape b) comprend les étapes de : b1) purification dudit courant A comprenant du trifluoroéthylène, du chlorotrifluoroéthylène et 1,1,2-trifluoroéthane pour former un courant C 1 comprenant du trifluoroéthylène et un courant C 2 comprenant chlorotrifluoroéthylène et 1,1,2-trifluoroéthane ; b2) purification du courant C 2 pour produire ledit courant D 1 et un courant D 2 comprenant du 1,1,2-trifluoroéthane. Selon un mode de réalisation préféré, l’étape b2) est mise en œuvre par distillation à une pression inférieure à 8 bara, de préférence inférieure à 6 bara. Selon un mode de réalisation préféré, l’étape b2) est mise en œuvre par distillation, et la température en tête de colonne de distillation est inférieure à 40°C. Selon un mode de réalisation préféré, ledit catalyseur est un catalyseur à base d’un métal des colonnes 8 à 10 du tableau périodique des éléments, de préférence déposé sur un support, en particulier un support à base d’aluminium. Selon un mode de réalisation préféré, le catalyseur comprend du palladium supporté sur de l’alumine alpha. Selon un mode de réalisation préféré, le chlorotrifluoroéthylène et l’hydrogène sont sous forme anhydre. Procédé de production du trifluoroéthylène dans un réacteur muni d’un lit catalytique fixe comprenant un catalyseur, ledit procédé comprenant les étapes de : a) réaction du chlorotrifluoroéthylène avec de l’hydrogène en présence du catalyseur et en phase gazeuse pour produire un courant A comprenant du trifluoroéthylène ; b) traitement dudit courant A dans des conditions suffisantes pour produire un courant D 1 comprenant du 1,1,2-trifluoroéthane dans une teneur inférieure à 15% en poids sur base du poids total dudit courant D1 , c) recyclage du courant D 1 à l’étape a). Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que le courant A comprend également, outre le trifluoroéthylène, du chlorotrifluoroéthylène n’ayant pas réagi et 1,1,2-trifluoroéthane. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le courant D 1 comprend également du chlorotrifluoroéthylène dans une teneur massique supérieure à 60% en poids sur base du poids total dudit courant D1 . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le courant D 1 est sous la forme d’une composition azéotropique ou quasi-azéotropique comprenant chlorotrifluoroéthylène et 1,1,2-trifluoroéthane. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le courant A comprend du trifluoroéthylène, du chlorotrifluoroéthylène et 1,1,2-trifluoroéthane et l’étape b) comprend les étapes de : b1) purification dudit courant A comprenant du trifluoroéthylène, du chlorotrifluoroéthylène et 1,1,2-trifluoroéthane pour former un courant C 1 comprenant du trifluoroéthylène et un courant C 2 comprenant chlorotrifluoroéthylène et 1,1,2-trifluoroéthane ; b2) purification du courant C 2 pour produire ledit courant D 1 et un courant D 2 comprenant du 1,1,2-trifluoroéthane. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l’étape b2) est mise en œuvre par distillation à une pression inférieure à 8 bara, de préférence inférieure à 6 bara. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes 5 ou 6 caractérisé en ce que l’étape b2) est mise en œuvre par distillation, et la température en tête de colonne de distillation est inférieure à 40°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit catalyseur est un catalyseur à base d’un métal des colonnes 8 à 10 du tableau périodique des éléments, de préférence déposé sur un support, en particulier un support à base d’aluminium. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que le catalyseur comprend du palladium supporté sur de l’alumine alpha. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le chlorotrifluoroéthylène et l’hydrogène sont sous forme anhydre.