Brevet FR3127216A1 — publié le 20230324

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 flux de produit comprenant du trifluoroéthylène ; b) traitement du flux de produit obtenu à l’étape a) pour récupérer un courant A comprenant du trifluoroéthylène (HFO-1123), chlorotrifluoroéthylène (HCFO-1113) et au moins un composé additionnel sélectionné parmi le groupe consistant en 1,1-difluoroéthylène (HFO-1132a), 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a), 1,1,1-trifluoroéthane (HFC-143a) et éthane ; la teneur massique totale en ledit au moins un composé additionnel dans ledit courant A étant inférieure à 0,5% ; c) distillation dudit courant A pour récupérer un courant B comprenant au moins 99% en poids de trifluoroéthylène et moins de 0,2% en poids d’un ou plusieurs composé(s) additionnel(s) sélectionné(s) parmi le groupe consistant en 1,1-difluoroéthylène (HFO-1132a), 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a), 1,1,1-trifluoroéthane (HFC-143a) et éthane sur base du poids total dudit courant B . La présente invention concerne également une composition comprenant au moins 99% en poids de trifluoroéthylène et de 0,1 à 1000 ppm d’éthane, et/ou de 0,1 à 1000 ppm de 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a) ; sur base du poids total de la composition. Procédé de production et de purification du trifluoroéthylène et composition obtenue à partir de celui-ci La présente invention concerne un procédé de production d’hydrofluorooléfines. En particulier, la présente invention concerne un procédé de production du trifluoroéthylène (HFO-1123 ou VF 3 ) par hydrogénolyse du chlorotrifluoroéthylène. La présente invention concerne également une composition comprenant du trifluoroéthylène. 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. On connait par EP 2 993 213 un procédé de production du trifluoroéthylène. Celui-ci peut être obtenu par hydrogénolyse du chlorotrifluoroéthylène ou par décomposition thermique du chlorodifluorométhane et du chlorofluorométhane. Le procédé de production implique la mise en œuvre d’une étape de distillation à une pression de 10 barg et par laquelle le trifluoroéthylène est récupéré par soutirage latérale. La mise en œuvre d’une distillation à haute pression nécessite la mise en place de conditions opératoires particulières compte tenu du caractère explosif du trifluoroéthylène au-delà de 3 bara. Il existe donc un besoin pour fournir un procédé plus simple et plus sûr de production du trifluoroéthylène tout en maintenant des rendements et des sélectivités élevées. Selon un premier aspect, la présente invention fournit un procédé de production du trifluoroéthylène dans un réacteur muni d’un lit catalytique fixe comprenant un catalyseur, ledit procédé comprenant les étapes de : réaction du chlorotrifluoroéthylène avec de l’hydrogène en présence du catalyseur et en phase gazeuse pour produire un flux de produit comprenant du trifluoroéthylène ; traitement du flux de produit obtenu à l’étape a) pour récupérer un courant A comprenant du trifluoroéthylène (HFO-1123), chlorotrifluoroéthylène (HCFO-1113) et au moins un composé additionnel sélectionné parmi le groupe consistant en 1,1-difluoroéthylène (HFO-1132a), 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a), 1,1,1-trifluoroéthane (HFC-143a) et éthane ; la teneur massique totale en ledit au moins un composé additionnel dans ledit courant A étant inférieure à 0,5% ; distillation dudit courant A pour récupérer un courant B comprenant au moins 95% en poids de trifluoroéthylène et moins de 0,2% en poids d’un ou plusieurs composé(s) additionnel(s) sélectionné(s) parmi le groupe consistant en 1,1-difluoroéthylène (HFO-1132a), 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a), 1,1,1-trifluoroéthane (HFC-143a) et éthane sur base du poids total dudit courant B . La présente invention permet de mettre en œuvre un procédé sûr et efficace de production et de purification du trifluoroéthylène. La teneur en certains composés additionnels est fortement limitée tout en mettant en œuvre un procédé simplifié par rapport à l’art antérieur. Le présent procédé permet également d’obtenir un bon rendement en trifluoroéthylène de haute pureté. Selon un mode de réalisation préféré, l’étape c) de distillation dudit courant A est mise en œuvre à une pression inférieure à 3 bara. Selon un mode de réalisation préféré, l’étape c) de distillation dudit courant A est mise en œuvre dans une colonne de distillation comprend un garnissage structuré. Selon un mode de réalisation préféré, ledit courant A comprend du 1,1-difluoroéthylène (HFO-1132a) et du 1,1,1-trifluoroéthane (HFC-143a), chacun dans une teneur massique inférieure à 0,1% sur base du poids total dudit courant A . Selon un mode de réalisation préféré, ledit courant A comprend 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a) dans une teneur massique inférieure à 0,01% sur base du poids total dudit courant A . Selon un mode de réalisation préféré, ledit courant A comprend de l’éthane dans une teneur massique inférieure à 0,05% sur base du poids total dudit courant A . 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 ; plus particulièrement 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. Selon un second aspect, la présente invention fournit une composition comprenant au moins 99% en poids de trifluoroéthylène et de 0,1 à 1000 ppm d’éthane, ou de 0,1 à 1000 ppm de 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a) ; ou de 0,1 à 1000 ppm d’éthane et de 0,1 à 1000 ppm de 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a) sur base du poids total de la composition. Selon un mode de réalisation préféré, la composition comprend également de 0,1 à 1000 ppm de 1,1,1-trifluoroéthane (HFC-143a) sur base du poids total de la composition. Selon un mode de réalisation préféré, la composition comprend également de 0,1 à 2000 ppm de 1,1-difluoroéthylène (HFO-1132a) sur base du poids total de la composition. La présente invention fournit une composition de trifluoroéthylène dans laquelle la teneur dans des composés additionnels est limitée. Ceci procure de nombreux avantages dans les domaines d’applications du trifluoroéthylène. Procédé de production du trifluoroéthylène dans un réacteur muni d’un lit catalytique fixe comprenant un catalyseur, ledit procédé comprenant les étapes de : réaction du chlorotrifluoroéthylène avec de l’hydrogène en présence du catalyseur et en phase gazeuse pour produire un flux de produit comprenant du trifluoroéthylène ; traitement du flux de produit obtenu à l’étape a) pour récupérer un courant A comprenant du trifluoroéthylène (HFO-1123), chlorotrifluoroéthylène (HCFO-1113) et au moins un composé additionnel sélectionné parmi le groupe consistant en 1,1-difluoroéthylène (HFO-1132a), 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a), 1,1,1-trifluoroéthane (HFC-143a) et éthane ; la teneur massique totale en ledit au moins un composé additionnel dans ledit courant A étant inférieure à 0,5% ; distillation dudit courant A pour récupérer un courant B comprenant au moins 95% en poids de trifluoroéthylène et moins de 0,2% en poids d’un ou plusieurs composé(s) additionnel(s) sélectionné(s) parmi le groupe consistant en 1,1-difluoroéthylène (HFO-1132a), 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a), 1,1,1-trifluoroéthane (HFC-143a) et éthane sur base du poids total dudit courant B . Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l’étape c) de distillation dudit courant A est mise en œuvre à une pression inférieure à 3 bara. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’étape c) de distillation dudit courant A est mise en œuvre dans une colonne de distillation comprend un garnissage structuré. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit courant A comprend du 1,1-difluoroéthylène (HFO-1132a) et du 1,1,1-trifluoroéthane (HFC-143a), chacun dans une teneur massique inférieure à 0,1% sur base du poids total dudit courant A . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit courant A comprend 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a) dans une teneur massique inférieure à 0,01% sur base du poids total dudit courant A . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit courant A comprend de l’éthane dans une teneur massique inférieure à 0,05% sur base du poids total dudit courant A . 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 ; plus particulièrement 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. Composition comprenant au moins 99% en poids de trifluoroéthylène et de 0,1 à 1000 ppm d’éthane, ou de 0,1 à 1000 ppm de 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a) ; ou de 0,1 à 1000 ppm d’éthane et de 0,1 à 1000 ppm de 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (HFC-134a) sur base du poids total de la composition. Composition selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’elle comprend également de 0,1 à 1000 ppm de 1,1,1-trifluoroéthane (HFC-143a) sur base du poids total de la composition. Composition selon la revendication 9 ou 10 caractérisé en ce qu’elle comprend également de 0,1 à 2000 ppm de 1,1-difluoroéthylène (HFO-1132a) sur base du poids total de la composition.