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Title:
METHOD OF FLUORINATION OF A METAL HALIDE IN AN AQUEOUS MEDIUM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/023964
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention describes a method of fluorination of at least one metal halide MX where M is a metal selected from the alkali metals and the alkaline earth metals and X is a halogen selected from chlorine, bromine and iodine, said method comprising the reaction, in the presence of water, of at least said metal halide with hydrofluoric acid. Said fluorination method is implemented in a device provided with a boiler in which the fluorination reaction takes place between the hydrofluoric acid and at least said metal halide MX, a distillation column in which circulate the hydracid vapours HX formed, and a system for absorbing the hydracid vapours HX positioned at the head of said column.

Inventors:
BUISINE OLIVIER (FR)
TOURNAYRE JULIEN (FR)
Application Number:
PCT/EP2012/065465
Publication Date:
February 21, 2013
Filing Date:
August 07, 2012
Export Citation:
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Assignee:
RHODIA OPERATIONS (FR)
BUISINE OLIVIER (FR)
TOURNAYRE JULIEN (FR)
International Classes:
C01B9/08; C01B7/03; C01D3/02
Foreign References:
GB486380A1938-06-02
JP2008156190A2008-07-10
JP2004255228A2004-09-16
FR2276257A11976-01-23
Other References:
J. S. THRASHER; S. STRAUSS: "Inorgic Fluorine Chemistry", 1994, ACS SYMPOSIUM SERIES 555, pages: 237
Attorney, Agent or Firm:
BLANCHARD, ISABELLE (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Procédé de fluoration d'au moins un halogénure métallique MX où M est un métal choisi parmi les métaux alcalins et les métaux alcalino-terreux et X est un halogène choisi parmi le chlore, le brome et l'iode, ledit procédé étant mis en œuvre dans un dispositif équipé d'un bouilleur où se produit une réaction de fluoration, en présence d'eau, entre de l'acide fluorhydrique et au moins ledit halogénure métallique MX, d'une colonne de distillation où circulent des vapeurs d'hydracide HX formé et d'un système d'absorption des vapeurs d'hydracide HX placé en tête de ladite colonne.

2. Procédé de fluoration selon la revendication 1 dans lequel ledit métal M est choisi parmi le lithium, le sodium et le potassium.

3. Procédé de fluoration selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel X est le chlore.

4. Procédé de fluoration selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel l'halogénure métallique MX est le chlorure de potassium. 5. Procédé de fluoration selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel le mélange réactionnel aqueux comprend un mélange d'halogénures métalliques.

6. Procédé de fluoration selon la revendication 5 dans lequel ledit mélange réactionnel comprend ledit halogénure métallique MX et un fluorure métallique M'F dans lequel le métal M', choisi parmi les métaux alcalins et alcalino-terreux, est identique ou différent au métal M présent dans ledit halogénure métallique MX.

7. Procédé de fluoration selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel le mélange réactionnel aqueux comprend des espèces minérales autres que le(s)dit(s) halogénure(s) métallique(s).

8. Procédé de fluoration selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel le mélange réactionnel aqueux comprend au moins un acide autre que l'acide fluorhydrique. 9. Procédé de fluoration selon l'une des revendications 1 à 8 dans lequel le(s)dit(s) halogénure(s) métallique(s) MX et l'acide fluorhydrique sont utilisés dans une proportion telle que 0,5 à 5 équivalent(s) molaire(s) d'anions fluorures par atome d'halogène X est(sont) mis en œuvre.

10. Procédé de fluoration selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel ladite quantité d'eau présente dans le mélange réactionnel aqueux est telle que le rapport molaire halogénure(s) métallique(s) MX/eau est compris entre 0,01 et 1 .

1 1. Procédé de fluoration selon l'une des revendications 1 à 10 dans lequel la réaction de fluoration en elle-même, réalisée entre au moins ledit halogénure métallique MX et l'acide fluorhydrique, est mise en œuvre à une température comprise entre 50 et 160°C.

12. Procédé de fluoration selon l'une des revendications 1 à 1 1 tel qu'en fin de réaction, le bouilleur est vidangé de manière à récupérer une solution aqueuse de fluorure métallique MF présentant un rapport molaire X/F inférieur à 0,3.

13. Procédé de fluoration selon l'une des revendications 1 à 12 tel que lesdites vapeurs d'hydracide sont mises en contact avec de l'eau dans ledit système d'absorption.

14. Procédé de fluoration selon l'une des revendications 1 à 13 tel que ledit système d'absorption est refroidi par un système de refroidissement tel que la température au sein dudit système d'absorption est comprise entre 10 et 70°C.

15. Procédé de fluoration selon l'une des revendications 1 à 14 tel que l'hydracide se trouve présent en solution aqueuse après absorption dans l'eau au sein dudit système d'absorption.

16. Procédé de fluoration selon la revendication 15 tel que la température de ladite solution aqueuse comprenant l'hydracide sortant dudit système d'absorption est comprise entre 20 et 90°C. 17. Procédé de fluoration selon l'une des revendications 1 à 16 tel que le matériau constituant le bouilleur et la colonne de distillation est choisi parmi les matériaux graphites, le carbure de silicium et les polymères fluorés.

18. Procédé selon l'une des revendications 1 à 17 dans lequel ledit halogénure métallique MX est présent dans des effluents produits par la mise en œuvre d'une réaction d'échange halogène/fluor entre un substrat halogéné et un sel apportant un anion fluorure.

Description:
PROCEDE DE FLUORATION D'UN HALOGENURE METALLIQUE EN MILIEU AQUEUX

La présente invention se rapporte au domaine de la fluoration de sels de cations métalliques et d'anions halogénures, notamment d'anions chlorures, pour la transformation desdits sels en fluorures métalliques. La présente invention trouve très avantageusement une application pour le traitement d'effluents aqueux contenant des espèces anioniques halogénées.

Etat de la technique antérieure La fluoration d'halogénures métalliques pour obtenir les fluorures métalliques correspondants a déjà été largement décrite dans la littérature. En particulier, il est connu d'obtenir du fluorure de potassium KF par un mécanisme réactionnel en deux étapes : la première étape consiste à faire réagir du chlorure de potassium KCI avec de l'acide fluorhydrique HF en milieu anhydre pour conduire à la production intermédiaire de bifluorure de potassium KHF 2 , lequel est soumis dans une seconde étape à une étape de thermolyse à haute température (T > 300°C) pour obtenir du fluorure de potassium KF (FR 698921 ). L'acide fluorhydrique qui est coproduit au cours de l'étape de thermolyse est isolé du fluorure de potassium par distillation. La régénération des fluorures métalliques alcalins est par ailleurs décrite dans l'ouvrage Inorgic Fluorine Chemistry, J. S. Thrasher et S. Strauss, ACS symposium Séries 555, 1994, p237.

Jusqu'à présent, la production de fluorures métalliques met en œuvre des procédés particulièrement délicats et difficiles à utiliser à l'échelle industrielle car il nécessite un environnement réactionnel anhydre (HF anhydre) et d'opérer à haute température.

De plus, les effluents contenant des halogénures métalliques issus de procédés mettant en œuvre des fluorures métalliques causent des problèmes environnementaux nécessitant le traitement subséquent desdits effluents.

Aussi pour s'affranchir des contraintes techniques imposées par l'environnement anhydre de la réaction de production de fluorures métalliques à partir d'HF et pour éviter le traitement subséquent d'effluents issus de procédés utilisant des fluorures métalliques, la présente invention propose la mise en œuvre d'un procédé alternatif innovant.

Description de l'invention

La présente invention a pour objet un procédé de fluoration d'au moins un halogénure métallique MX où M est un métal choisi parmi les métaux alcalins et les métaux alcalino- terreux et X est un halogène choisi parmi le chlore, le brome et l'iode, ledit procédé comprenant la réaction, en présence d'eau, d'au moins dudit halogénure métallique avec de l'acide fluorhydrique.

Selon l'invention, ledit procédé de fluoration conduit à la production d'un fluorure métallique MF où M est un métal choisi parmi les métaux alcalins et les métaux alcalino-terreux et d'un hydracide HX où X est un halogène choisi parmi le chlore, le brome et l'iode. La réaction de fluoration selon le procédé de l'invention s'écrit : MX + HF→ MF + HX (réaction 1 ). De manière avantageuse, l'hydracide HX se trouve présent en solution aqueuse. Selon l'invention, le fluorure métallique MF présente une solubilité élevée dans l'eau, par exemple supérieure à 100 g/l, de préférence supérieure à 500 g/l et de manière encore plus préférée supérieure à 900 g/l à 25°C.

Conformément à l'invention ledit métal M est choisi parmi le lithium, le sodium, le potassium, le rubidium, le césium, le magnésium, le calcium, le strontium et le baryum. De manière préférée, ledit métal M est choisi parmi le lithium, le sodium et le potassium.

L'halogène X présent dans l'halogénure métallique MX utilisé pour la mise en œuvre du procédé de fluoration selon l'invention est préférentiellement choisi parmi le chlore et le brome. De manière plus préférée, l'halogène X est le chlore. Les halogénures métalliques visés par l'invention sont tous des produits commercialisés. De manière avantageuse, l'halogénure métallique MX utilisé pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention est le chlorure de potassium KCI.

L'acide fluorhydrique utilisé pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention est utilisé sous forme anhydre (fluorure d'hydrogène pur) ou en solution aqueuse. On utilise par exemple avantageusement une solution aqueuse contenant au moins 30% poids de fluorure d'hydrogène. Des solutions aqueuses contenant jusqu'à 70% poids de fluorure d'hydrogène sont en particulier préférées.

Selon un mode avantageux de mise en œuvre du procédé selon l'invention, le mélange réactionnel aqueux comprend un mélange d'halogénures métalliques. Par mélange réactionnel aqueux, on entend le mélange comprenant au moins un halogénure métallique MX, au moins de l'acide fluorhydrique et au moins de l'eau. Par exemple, ledit mélange réactionnel comprend ledit halogénure métallique MX et un fluorure métallique M'F dans lequel le métal M', choisi parmi les métaux alcalins et alcalino-terreux tels que définis ci- dessus dans la présente description, est identique ou différent au métal M présent dans ledit halogénure métallique MX. Le mélange réactionnel peut encore comprendre un mélange d'halogénures métalliques MX, selon la définition donnée ci-dessus, variant les uns des autres par la nature du métal M et/ou de l'halogène X, par exemple il peut s'agir d'un mélange d'un chlorure d'un métal alcalin ou alcalino-terreux et d'un bromure d'un métal alcalin ou alcalino-terreux. En présence d'un mélange d'halogénures métalliques comprenant un premier halogénure métallique MX tel que décrit ci-dessus et un deuxième halogénure métallique choisi parmi un fluorure métallique et un second halogénure métallique MX variant du premier par la nature du métal M et/ou de l'halogène X, le rapport massique premier halogénure métallique/deuxième halogénure métallique est préférentiellement supérieur à 0,1 , très préférentiellement supérieur à 0,2 et de manière encore plus préférée supérieur à 0,3. Selon un autre mode avantageux de mise en œuvre du procédé selon l'invention, indépendant ou non de celui décrit précédemment, le mélange réactionnel aqueux comprend des espèces minérales autres que le(s)dit(s) halogénure(s) métallique(s), par exemple des espèces minérales oxygénées tels que les carbonates ou les oxydes. Selon un autre mode avantageux de mise en œuvre du procédé selon l'invention, indépendant ou non de ceux décrits précédemment, le mélange réactionnel aqueux comprend au moins un acide autre que l'acide fluorhydrique, particulièrement un acide fort tel que l'acide chlorhydrique. Conformément au procédé de l'invention, le(s)dit(s) halogénure(s) métallique(s) MX et l'acide fluorhydrique sont avantageusement utilisés dans une proportion telle que 0,5 à 5, de préférence 0,9 à 3, de manière plus préférée de 1 à 2,5, équivalents molaires d'anions fluorures par atome d'halogène X est(sont) mis en œuvre. Les anions fluorures pris en compte pour le calcul du nombre d'équivalent(s) molaire(s) d'anions fluorures sont ceux présents uniquement dans l'acide fluorhydrique. Le(s) élément(s) X pris en compte pour le calcul du nombre d'équivalents molaires d'anions fluorures par atome d'halogène X est(sont) celui(ceux) présent(s) dans le(s)dit(s) halogénure(s) métallique(s) MX, où X est un halogène choisi parmi le chlore, le brome et l'iode. En présence d'un mélange d'halogénures métalliques tel que décrit plus haut dans la présente description, seuls les halogènes X présents dans les halogénures métalliques MX où X est un halogène choisi parmi le chlore, le brome et l'iode sont à prendre en compte pour ledit calcul.

Le procédé de fluoration selon l'invention est mis en œuvre en présence d'eau. La quantité d'eau présente dans le mélange réactionnel aqueux comprenant au moins l'acide fluorhydrique et au moins ledit halogénure métallique MX représente de 1 à 90% de son poids. De manière avantageuse, ladite quantité d'eau présente dans ledit mélange réactionnel aqueux est telle que le rapport molaire halogénure(s) métallique(s) MX/eau est compris entre 0,01 et 1 , de préférence entre 0,02 et 0,5 et de manière encore plus préférée entre 0,2 et 0,5. En présence d'un mélange d'halogénures métalliques tel que décrit plus haut dans la présente description, seuls les halogénures métalliques MX où X est un halogène choisi parmi le chlore, le brome et l'iode sont à prendre en compte pour le calcul dudit rapport molaire. De manière préférée, on utilisera de l'eau déminéralisée pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention. Le mélange réactionnel aqueux présente avantageusement un pH acide, c'est-à-dire inférieur à 7. La réaction de fluoration en elle-même, réalisée entre au moins ledit halogénure métallique MX et l'acide fluorhydrique, est préférentiellement mise en œuvre à une température comprise entre 50 et 160°C. De préférence, la durée de cette réaction de fluoration est comprise entre 1 et 20 heures, préférentiellement entre 3 et 15 heures, très préférentiellement entre 3 et 10 heures.

Conformément à l'invention, le procédé de fluoration est avantageusement mis en œuvre dans un dispositif équipé d'un bouilleur où se produit la réaction de fluoration entre l'acide fluorhydrique et au moins ledit halogénure métallique MX, d'une colonne de distillation où circulent les vapeurs d'hydracide HX formé et d'un système d'absorption des vapeurs d'hydracide HX placé en tête de ladite colonne.

Le bouilleur est l'enceinte dans laquelle est réalisée la réaction de fluoration en milieu aqueux entre l'acide fluorhydrique et au moins ledit halogénure métallique MX selon les conditions opératoires décrites ci-dessus : le(s)dit(s) halogénure(s) métallique(s) MX et l'acide fluorhydrique sont avantageusement utilisés dans une proportion telle que 0,5 à 5, de préférence 0,9 à 3, de manière plus préférée de 1 à 2,5, équivalents molaires d'anions fluorure par atome d'halogène X est(sont) mis en œuvre. La quantité d'eau présente dans le bouilleur est telle que le rapport molaire halogénures métalliques/eau est compris entre 0,01 et 1 , de préférence entre 0,02 et 0,5 et de manière encore plus préférée entre 0,2 et 0,5. Le(s)dit(s) halogénure(s) métallique(s) et l'acide fluorhydrique sont préférentiellement introduits séparément dans le bouilleur. Ils sont introduits soit à l'état pur soit en solution aqueuse. L'eau est introduite en mélange avec le(s)dit(s) halogénure(s) métallique(s) et/ou avec l'acide fluorhydrique et/ou seule, c'est-à-dire en l'absence de toute espèce pouvant interférer sur la réaction de fluoration. Il va de soi que de l'eau est ajoutée séparément lorsque le(s)dit(s) halogénure(s) métallique(s) et l'acide fluorhydrique sont introduits à l'état pur. La réaction réalisée dans le bouilleur est avantageusement effectuée à une température comprise entre 50 et 160°C. Le système assurant le chauffage au sein du bouilleur est assurée de façon classique, par exemple par une double enveloppe ou un thermosiphon. La réaction de fluoration est effectuée à pression atmosphérique ou sous pression réduite, préférentiellement à pression atmosphérique. En fin de réaction, le bouilleur est vidangé de manière à récupérer une solution aqueuse de fluorure métallique MF présentant un rapport molaire X/F préférentiellement inférieur à 0,3, très préférentiellement inférieur à 0,2, plus préférentiellement inférieur à 0,1 , et encore plus préférentiellement inférieur à 0,05, où X est choisi parmi le chlore, le brome et l'iode.

Le chauffage du mélange réactionnel dans le bouilleur conduit à la formation de vapeurs d'hydracides HX récupérées en tête de colonne de distillation. La zone de distillation comprend généralement au moins une colonne munie d'au moins un interne de distillation choisi dans le groupe formé par les plateaux, les garnissages en vrac et les garnissages structurés. Ladite colonne comporte avantageusement de la tête vers le pied de 2 à 35 plateaux théoriques sans compter le bouilleur ni le système d'absorption. La distillation est réalisée à pression atmosphérique ou sous une pression réduite. En tête de colonne, par exemple, la pression est comprise entre 0,9 bar et 1 ,5 bar (0,09-0,15 MPa). La température en tête de colonne est avantageusement comprise entre 20 et 130°C et la température en fond de colonne est avantageusement comprise entre 20 et 120°C.

La colonne de distillation présente dans le dispositif préférentiellement utilisé pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention est surmontée d'au moins un système d'absorption des vapeurs d'hydracide HX, dans lequel lesdites vapeurs d'hydracide sont mises en contact avec un fluide, préférentiellement de l'eau, très préférentiellement de l'eau déminéralisée. Le fluide, préférentiellement l'eau, introduit(e) dans le système d'absorption est tel que le titre en acide est compris entre 5% massique et la solution saturée, soit 37% pour l'acide chlorhydrique par exemple. Le fluide, préférentiellement l'eau, est introduit dans le système d'absorption en continu de sorte que les vapeurs soient entièrement condensées. Ledit système d'absorption est avantageusement choisi parmi les systèmes suivants : un tube ou faisceau de tubes alimenté à co-courant avec ou sans mélangeur statique pouvant être plongé dans une calandre où circule un fluide de refroidissement, un tube ou faisceau de tubes alimenté à contre-courant dit à film tombant statique pouvant être plongé dans une calandre où circule un fluide de refroidissement, une colonne avec garnissage ou plateaux pouvant être traversée par des nappes de tubes où circule un fluide de refroidissement, un dispositif Venturi, une cuve agitée pouvant être équipée de double enveloppe, de demi- coquilles ou de serpentin interne où circule un fluide de refroidissement et pouvant être pourvue d'un tore d'injection de gaz, une colonne à bulles pouvant être traversée par une nappe de tubes où circule un fluide de refroidissement, une colonne à pulvérisation. Ces différents systèmes sont bien connus de l'Homme du métier en tant que tel. De manière préférée, le système d'absorption est un absorbeur fonctionnant à co-courant, notamment un tube ou faisceau de tubes alimenté à co-courant avec ou sans mélangeur statique pouvant être plongé dans une calandre où circule un fluide de refroidissement. Ledit système d'absorption est refroidi par un système de refroidissement tel que la température au sein dudit système d'absorption est préférentiellement comprise entre 10 et 70°C. La température de la solution aqueuse comprenant l'hydracide sortant dudit système d'absorption est comprise entre 20 et 90°C. Le refroidissement du système d'absorption est assuré par tout système de refroidissement utilisé dans le domaine de la distillation et connu de l'Homme du métier. Le refroidissement du système d'absorption est assuré grâce à la technologie propre audit système ou par un échangeur de chaleur sur une boucle externe. En particulier, il peut s'agir d'un fluide caloporteur, préférentiellement de l'eau, circulant dans une double enveloppe extérieure audit système d'absorption.

Selon le procédé de l'invention, la distillation opérée est une distillation réactive. L'équilibre de la réaction 1 ci-dessus, thermodynamiquement déplacé vers le sens conduisant à la production de MF et HF, est déplacé vers la production désirée dudit fluorure métallique par la distillation de l'hydracide HX.

Après absorption dans l'eau au sein du système d'absorption, préférentiellement au sein d'un absorbeur fonctionnant à co-courant, l'hydracide se trouve présent en solution aqueuse laquelle est en partie rétrogradée en tête de colonne de distillation tandis que l'autre partie est récupérée. Le débit de la solution aqueuse d'hydracide introduite en tête de colonne est inférieur au débit total de vapeurs d'hydracide circulant en tête de colonne. Selon l'invention, l'introduction en continu d'un fluide, préférentiellement d'eau, dans le système d'absorption conduit à une parfaite séparation de l'acide fluorhydrique de l'hydracide HX formé: la solution aqueuse contenant l'hydracide est très avantageusement dépourvue d'acide fluorhydrique.

Le procédé selon l'invention mis en œuvre dans le dispositif décrit ci-dessus conduit à la production d'une part d'une solution aqueuse dans laquelle se trouve présent l'hydracide et d'autre part d'une solution aqueuse de fluorure métallique présentant un rapport molaire X/F préférentiellement inférieur à 0,3, très préférentiellement inférieur à 0,2 et encore plus préférentiellement inférieur à 0,1 , où X est choisi parmi le chlore, le brome et l'iode.

La figure 1 représente un dispositif de colonne à distiller pour la mise en œuvre du procédé de fluoration selon l'invention.

Dans le bouilleur (1 ) sont introduits séparément l'halogénure métallique MX par la ligne (2), l'acide fluorhydrique par la ligne (3) et éventuellement de l'eau par la ligne (4). Le bouilleur est équipé d'un système de chauffage (6) pour permettre de réaliser la réaction de fluoration à une température comprise entre 50 et 160°C. La colonne (5) contient des éléments permettant la mise en contact gaz / liquide, par exemple des plateaux ou du garnissage. En pied de colonne, la fraction la moins volatile des produits formés, à savoir le fluorure métallique, est récupérée dans le bouilleur (1 ). L'ensemble du mélange ainsi obtenu est chauffé et évaporé dans l'échangeur (6) - en boucle externe sur le schéma. La vapeur est réintroduite dans le bouilleur par la ligne (8) puis monte dans la colonne (5). En tête de colonne, la vapeur d'hydracide HX est envoyée par la ligne (9) dans un absorbeur fonctionnant à co-courant (10). Sur la figure 1 , l'absorbeur est un faisceau de tubes alimenté à co-courant plongé dans une calandre. De l'eau déminéralisée et la vapeur d'hydracide HX sont respectivement introduites par les lignes (1 1 ) et (9) en tête de l'absorbeur (10). Le système de refroidissement de l'absorbeur (10) est assuré par circulation d'un fluide de refroidissement, préférentiellement de l'eau, au sein d'une double enveloppe externe audit absorbeur (10) et dans laquelle est injectée ledit fluide de refroidissement, par exemple de l'eau, par la ligne (12) à une température comprise entre 10 et 70 °C. Le refroidissement de l'absorbeur se traduit par un échauffement du fluide de refroidissement lequel est évacué, réchauffé, par la ligne (13). La solution aqueuse liquide soutirée en queue de l'absorbeur (10) est introduite dans un ballon (14) pourvu d'un évent (15) permettant la régulation en pression de l'installation. La phase liquide formée d'une solution aqueuse d'hydracide extraite du ballon (14) est renvoyée en continu, pour une partie, par la ligne (16), en tête de colonne de distillation (5) tandis que l'autre partie constitue le distillât liquide qui est évacué par la ligne (17). En fin de réaction, la solution aqueuse de fluorure métallique est récupérée par la ligne (7) après ouverture de la vanne (18).

Le procédé selon l'invention est avantageusement conduit dans un dispositif susceptible de résister à la corrosion du milieu réactionnel. Le dispositif est réalisé en un ou plusieurs matériau(x) résistant à la corrosion. De manière préférée, le matériau constituant le bouilleur et la colonne de distillation est choisi parmi les matériaux graphites, le carbure de silicium et les polymères fluorés. Parmi les polymères fluorés, le PTFE (polytétrafluoroéthylène), le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le FEP (copolymère d'hexafluoropropylène et de tétrafluoroéthylène) et le PFA (résines perfluoroalkyles) sont particulièrement adaptés. On ne sortirait pas du cadre de l'invention à utiliser un matériau de nature équivalente. La colonne de distillation peut être réalisée, sur toute sa longueur, d'un seul matériau résistant à la corrosion ou d'une succession de tronçons, chacun d'eux étant réalisé en un matériau différent. Le système d'absorption est par exemple réalisé en un matériau choisi parmi les matériaux graphites, les polymères fluorés, le PPHD (polypropylène haute densité), le PEHD (polyéthylène haute densité), l'acier vitrifié, les alliages à base de molybdène, chrome, cobalt, fer, cuivre, manganèse, titane, zirconium, aluminium, carbone et tungstène vendus sous les marques HASTELLOY ® ou les alliages de nickel, chrome, fer, manganèse additivés de cuivre et/ou molybdène commercialisés sous la dénomination INCONEL ® et plus particulièrement les alliages HASTELLOY C 276 ou INCONEL 600, 625 ou 718.

Le procédé de fluoration selon l'invention est un procédé simple à mettre en œuvre, opérant dans des conditions douces en milieu aqueux. Il conduit à la coproduction d'une solution aqueuse d'hydracide HX et d'une solution aqueuse de fluorure métallique MF. La solution aqueuse d'hydracide HX est avantageusement valorisée comme matière première dans l'industrie chimique. Un des avantages de la mise en œuvre du procédé de l'invention selon le dispositif bouilleur/colonne de distillation/système d'absorption réside dans la possibilité d'obtenir une solution aqueuse d'hydracide HX, par exemple une solution aqueuse d'HCI, à la concentration souhaitée, en fonction de la quantité d'eau introduite dans le système d'absorption. La solution aqueuse de fluorure métallique MF peut être directement employée pour des applications impliquant l'emploi d'une solution aqueuse à base de sels de cations métalliques M et d'anions fluorures ou elle peut être séchée par atomisation ou concentrée par évaporation de l'eau. Ladite solution aqueuse de fluorure métallique est obtenue avec une pureté optimale, c'est-à-dire présentant un taux résiduel d'halogène X (X = Cl, Br ou I) faible. Ladite solution aqueuse de fluorure métallique MF présente un rapport molaire X/F préférentiellement inférieur à 0,3, très préférentiellement inférieur à 0,2, plus préférentiellement inférieur à 0,1 , et encore plus préférentiellement inférieur à 0,05, où X est choisi parmi le chlore, le brome et l'iode. Le procédé selon l'invention est particulièrement préféré pour la mise en œuvre de la réaction de fluoration du chlorure de potassium avec l'acide fluorhydrique en milieu aqueux. Il en résulte la coproduction d'une solution aqueuse d'acide chlorhydrique et d'une solution aqueuse de fluorure de potassium. Le procédé de fluoration de l'invention repose sur une technologie simple, respectueuse de l'environnement dès lors que les produits obtenus se trouvent présents en solution aqueuse, peu coûteuse en terme énergétique, en particulier au regard de la technologie existante qui nécessite une étape de thermolyse.

Le procédé de fluoration selon l'invention est avantageusement appliqué pour le traitement de flux aqueux contenant au moins un halogénure métallique MX tel que défini plus haut dans la présente description. Le procédé de fluoration selon l'invention est parfaitement adapté pour le traitement d'effluents aqueux contenant ledit halogénure métallique, seul ou en mélange avec d'autres espèces minérales, par exemple avec d'autres halogénures métalliques, tels que des fluorures métalliques, ou encore avec des espèces minérales oxygénées tels que les carbonates ou les oxydes. Ledit halogénure métallique MX est notamment présent dans des effluents produits par la mise en œuvre d'une réaction d'échange halogène/fluor entre un substrat halogéné et un sel apportant un anion fluorure. Ledit substrat halogéné comprend au moins un atome d'halogène différent du fluor. Par exemple ledit substrat halogéné présente la formule suivante : HCX 1 X 2 - COOR-ι , avec

- Xi et X 2 , identiques ou différents, représentent un atome de chlore, de brome ou de fluor avec la condition qu'au moins l'un des atomes X-i , X 2 est un atome de chlore ou de brome,

- Ri représente :

. un atome d'hydrogène,

. un groupe hydrocarboné, substitué ou non, qui peut être un groupe alkyle ou cycloalkyle,

. un cation métallique

L'invention est illustrée au moyen des exemples suivants. Exemple 1 (invention) :

Le dispositif utilisé dans cet exemple est équipé d'un réacteur-bouilleur en PTFE de 200 ml à double enveloppe surmonté d'une colonne à distiller en PTFE (hauteur de 200 mm, diamètre de 30 mm) remplie d'un garnissage en PTFE de 12 étages théoriques, ladite colonne étant elle-même surmonté d'un absorbeur de gaz fonctionnant à contre courant. Ledit absorbeur est une colonne, en PTFE, de 30 mm de diamètre et de 200 mm de hauteur, remplie d'anneaux de type Rashig et alimentée à contre-courant, le gaz (à savoir les vapeurs de HCI dans cet exemple) arrivant en bas de la colonne (jouant le rôle d'absorbeur) et l'eau (flux 1 1 ) arrivant par le haut. L'absorbeur est muni d'une double enveloppe externe dans laquelle circule de l'eau pour assurer le refroidissement au sein de l'absorbeur. L'ensemble du dispositif est placé à pression atmosphérique.

On introduit dans le réacteur 103,7 g de KCI (1 ,38 mol) et 300 g d'une solution de HF 40% (6 mol). Le pH du mélange réactionnel est voisin de 1 .

La température de la double enveloppe externe au bouilleur est portée à 160°C pour une durée de 12 heures. Lorsque la température du bouilleur est égale à 1 13°C, l'absorbeur de gaz est alimenté en tête par un débit d'eau permutée, en continu, correspondant à une quantité totale de 89 g au cours de l'expérience sur une durée de 12 heures (flux 1 1 ). La température en tête de colonne de distillation monte progressivement jusqu'à 104°C. L'absorbeur est refroidi par de l'eau circulant dans une double enveloppe à une température égale à 15°C. La température de la phase aqueuse où se trouve présent HCI (flux entrant dans le ballon 14) est égale à 25°C.

Une partie du flux aqueux comprenant HCI, en sortie de l'absorbeur, est ré-introduite dans la colonne à distiller (flux 16) : la quantité totale de solution aqueuse ré-introduite dans la colonne à distiller au cours de l'expérience est égale à 302 g sur une durée de 12 h. En fin de réaction, le reste du flux (flux n°17) est récolté et le total recueilli est de 1 12 g titrant 333 g/l de chlorure et 9,1 g/l de protons.

Après 12 heures de réaction, le réacteur est vidangé. On obtient 331 g d'une solution aqueuse de fluorure de potassium (flux 7) qui se solidifie lors de son retour à température ambiante. Une analyse par chromatographie ionique du produit final constituant le flux 7 indique la présence de 5,1 mol de fluorures (29,3 % p/p), 1 ,38 mol de potassium (16,2 % p/p) et 0,4 mmol de chlorures (4,4 % p/p). Le rapport molaire Cl/F dans ledit produit final est égal à 0,07.