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Sylvain PERDRIEUX : Responsable procédés au centre de recherches Rhône-Alpes d'ARKEMA
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les fluoroalcanes constituent une famille de produits chimiques extrêmement utilisés depuis les années 1930 dans de nombreux domaines de la vie quotidienne : fluides frigorigènes dans les machines frigorifiques et les climatiseurs, agents d'expansion de mousses isolantes, solvants de nettoyage, propulseurs d'aérosols, agents d'extinction, pour ne citer que les principales utilisations. Les produits commercialisés appartenant à cette famille ont beaucoup évolué depuis les années 1990, du fait des nouvelles réglementations environnementales : le potentiel de destruction de l'ozone (ODP) de certains fluoroalcanes non hydrogénés entraîna leur quasi-disparition au cours de la décennie 1990, tandis que certains de leurs substituts s'avérèrent présenter un effet de serre (GWP) significatif qui incite à développer des produits de remplacement. Le présent article retrace l'évolution de cette importante famille chimique et illustre les principaux moyens de production et les applications majeures des produits qui la constituent.
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2. Procédés de fabrication
2.1 Principe des procédés
En règle générale, les fluoroalcanes sont obtenus par fluoruration à l'acide fluorhydrique anhydre du dérivé chloré correspondant.
Cette fluoruration est effectuée soit en phase liquide, soit en phase vapeur.
Les réactions en phase liquide sont le plus fréquemment catalysées par des chlorures d'antimoine. Certaines réactions peuvent utiliser d'autres acides de Lewis, tels que des sels d'étain, de titane ou de tantale.
Les réactions en phase gazeuse sont généralement catalysées par des sels de chrome.
Le composé fluoré obtenu est plus volatil que la matière première chlorée de départ. La réaction est suivie d'une série d'opérations unitaires classiques visant :
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à recycler les réactifs non transformés : matière première chlorée, intermédiaire sous-fluoré, acide fluorhydrique ;
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à récupérer les produits de réaction : produit fini recherché et acide chlorhydrique coproduit ;
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si nécessaire, à purifier le produit fini en éliminant les impuretés chlorofluorées pouvant éventuellement l'accompagner.
2.2 Description d'un procédé en phase liquide
Un exemple typique de procédé de fabrication de chlorofluoroalcane est celui du R22 (ou difluorochlorométhane), produit à partir de chloroforme (CHCl3) et d'acide fluorhydrique (HF) selon la réaction :
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La figure 1 illustre les évolutions des productions mondiales des fluoroalcanes, reconstituées par l'Alternative Fluorocarbons Environmental Acceptability Study (AFEAS) : ils partent des données rapportées par les sociétés productrices qui ont répondu dans le cadre du programme AFEAS ; en outre, ces données ne couvrent que les fabrications de produits à usage potentiellement émissif. En conséquence, les productions indiquées ne représentent pas les productions réelles totales couvrant tous les usages.
Ces graphiques sont cependant intéressants car ils illustrent bien les grandes tendances historiques des productions des fluorocarbones, sur des périodes allant de 1970 à 2004.
Nous renvoyons le lecteur aux rapports publiés par l'United Nations Environment Program (UNEP) , concernant les productions de produits affectant la couche d'ozone (c'est-à-dire les CFC et les HCFC) et à la bibliographie. Tous ces rapports ne distinguent généralement pas les produits, mais leur équivalent ODP : c'est la raison pour laquelle nous leur avons préféré...
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