WO2019229361A2 - Procede de preparation d'un sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide - Google Patents

Procede de preparation d'un sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide Download PDF

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt.
  • Li-ion batteries require the development of higher power batteries. This involves increasing the nominal voltage of the Li-ion batteries. To reach the targeted voltages, electrolytes of high purity are necessary.
  • Anions of sulfonylimide type by their very low basicity, are increasingly used in the field of energy storage in the form of inorganic salts in batteries, or organic salts in supercapacitors or in the field of liquids ionic.
  • LiPF 6 the most currently used salt is LiPF 6 .
  • This salt shows many disadvantages such as limited thermal stability, sensitivity to hydrolysis and therefore lower battery safety.
  • new salts having the fluorosulfonyl group FSO 2 have been studied and have demonstrated many advantages such as better ionic conductivity and resistance to hydrolysis.
  • LiFSI has shown very interesting properties that make it a good candidate to replace LiPF 6 .
  • the present invention relates to a process for preparing a lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide F- (SO 2 ) -NLi- (SO 2 ) -F comprising a step (b) comprising a step of fluorinating bis (chlorosulphonyl) ) imide Cl- (S0 2 ) -NH- (SO 2 ) -Cl with anhydrous HF, optionally in at least one SOI organic solvent, said step (b) being carried out in a reactor made of a M3 material resistant to corrosion or in a reactor containing a base layer made of a M1 material coated with a surface layer made of a corrosion resistant M2 material.
  • anhydrous HF means THF containing less than 500 ppm water, preferably less than 300 ppm water, preferably less than 200 ppm water.
  • Step (b) according to the invention advantageously makes it possible to prepare bis (fluorosulfonyl) imide F- (SO 2 ) -NH- (SO 2 ) -F.
  • Step (b) of the process is preferably carried out in at least one SOI organic solvent.
  • the organic solvent SOI preferably has a donor number of between 1 and 70 and advantageously of between 5 and 65.
  • the donor index of a solvent represents the value -DH, DH being the enthalpy of the interaction between the solvent and antimony pentachloride (according to the method described in Journal of Solution Chemistry, Vol.13, No. 9, 1984).
  • organic solvent SOI there may be mentioned in particular esters, nitriles, dinitriles, ethers, diethers, amines, phosphines, and mixtures thereof.
  • the organic solvent SOI is selected from the group consisting of methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, acetonitrile, propionitrile, isobutyronitrile, glutaronitrile , dioxane, tetrahydrofuran, triethylamine, tripropylamine, diethylisopropylamine, pyridine, trimethylphosphine, triethylphosphine, diethylisopropylphosphine, and mixtures thereof.
  • the organic solvent SOI is dioxane.
  • Step (b) can be carried out at a temperature between 0 ° C. and the boiling temperature of the organic solvent SOI (or of the organic solvent mixture SOI).
  • step (b) is carried out at a temperature of between 5 ° C. and the boiling temperature of the organic solvent SOI (or of the mixture of organic solvents SOI), preferably between 25 ° C. and the boiling point.
  • Step (b) can be carried out at a pressure P, preferably between 0 and 16 bar abs.
  • This step (b) is preferably carried out by dissolving the bis (chlorosulfonyl) imide Cl- (SO 2 ) -NH- (SO 2 ) -Cl in the organic solvent SOI, or the mixture of organic solvents SOI, prior to the reaction step with anhydrous HF.
  • the weight ratio between the bis (chlorosulfonyl) imide Cl- (SO 2 ) -NH- (SO 2 ) -Cl and the organic solvent SOI, or the mixture of organic solvents SOI, is preferably between 0.001 and 10, and advantageously between 0.005 and 5.
  • anhydrous GI-IF is introduced into the reaction medium in liquid form or in gaseous form, preferably in gaseous form.
  • the molar ratio x between anhydrous HF and the bis (chlorosulfonyl) imide Cl- (SO 2 ) -NH- (SO 2 ) -Cl involved is preferably between 2 and 10, and advantageously between 2 and 5.
  • reaction step with anhydrous HF can be carried out in a closed medium or in an open medium, preferably step (b) is carried out in an open medium, in particular with the release of HCl in gas form.
  • the surface layer of the reactor of step (b) is the layer likely to be in contact with the reaction medium of the fluorination step (b) (for example starting reagents, products generated, etc.), the reaction medium may comprise any type of phase: liquid, and / or gas, and / or solid.
  • the surface layer of the reactor of step (b) is at least in contact with at least one of the starting reagents, for example bis (chlorosulfonyl) imide.
  • the starting reagents for example bis (chlorosulfonyl) imide.
  • the base layer and the surface layer can be arranged against one another by plating.
  • plating is for example the case when the material M2 is a nickel-based alloy, as defined below.
  • the plating is performed by weld plating, explosion-etched plating, hot-rolling plating, or cold-rolling plating, preferably by blast plating.
  • the surface layer has a thickness of between 0.01 and 20 mm, said thickness of said inner surface layer being less than that of said base layer.
  • said inner surface layer has a thickness of between 0.05 and 15 mm, preferably between 0.1 and 10 mm, advantageously between 0.1 and 5 mm.
  • the reactor of step (b) may be made of a M3 material resistant to corrosion.
  • the reactor of step (b) is made of a solid material M3 resistant to corrosion.
  • the material M3 may be chosen from pure nickel and an M3 material comprising:
  • less than 2% by weight of carbon advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.75% by weight, in particular less than 0.5% by weight; more particularly less than 0.2% by weight, still more preferably less than 0.1% by weight relative to the total weight of the material M3; and
  • chromium from 10% to 20% by weight of chromium, advantageously from 15% to 20% by weight, in particular from 16% to 18.5% by weight of chromium relative to the total weight of the material M3; and eventually :
  • silicon less than 2% by weight of silicon, advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1.25% by weight, more preferably less than 1% by weight of silicon relative to the total weight of the material M3.
  • the material M3 comprises at least 60% by weight of iron, more particularly at least 70% by weight of iron relative to the total weight of the material M3; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1, 5% by weight, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.75% by weight, in particular less than 0.5% by weight more particularly less than 0.2% by weight, still more preferably less than 0.1% by weight relative to the total weight of the material M3; and from 10% to 20% by weight of chromium, advantageously from 15% to 20% by weight, in particular from 16% to 18.5% by weight of chromium relative to the total weight of the material M3; and less than 15% by weight of nickel, preferably between 10% and 14% by weight of nickel relative to the total weight of the material M3; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously between 2% and 3% by weight of molybdenum with respect to the total weight of the material M3; and less than 2.5% by weight of manganese, advantageously 2% by weight of carbon, advantageous
  • the term "the material M3 is pure nickel", a material M3 comprising at least 99% by weight of nickel, preferably at least 99.1%, preferably at least 99.2% , advantageously at least 99.3%, still more preferably at least 99.4%, for example at least 99.5%, and in particular at least 99.6%, relative to the total weight of said material M3.
  • the material M3 is pure nickel, it may also further comprise:
  • the material M3 comprises between 0.1% and 1% by weight of iron, in particular between 0.3% and 0.8% by weight of iron, more particularly between 0.3% and 0.5% by weight. weight of iron relative to the total weight of the material M3; and or
  • % by weight particularly preferably less than 0.03% by weight relative to the total weight of the material M3.
  • N 2 O 2 comprising at least 99% by weight of nickel, at most 0.02% by weight of carbon, and at most 0.40% by weight of iron, at most 0.35% by weight. % by weight of manganese, at most 0.35% by weight of silicon, and at most 0.25% of copper; or the Ni200 comprising at least 99% by weight of nickel, at most 0.15% by weight of carbon, at most 0.40% by weight of iron, at most 0.35% by weight of manganese, at most 0, 35% by weight of silicon, and at most 0.25% of copper.
  • the corrosion rate of the material M3 is less than 100 mGh / year, preferably less than 90 mh / year, advantageously less than 80 mh / year, preferably less than 70 mhi / year, and even more advantageously less than 60 mh / year, and in particular less than 50 mh / year. This rate is measured according to the method of coupons ASTM D 2 328-65 T.
  • the material M1 comprises:
  • less than 2% by weight of carbon advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.75% by weight, in particular less than 0.5% by weight; , more particularly less than 0.2% by weight, preferably less than 0.1% by weight of carbon relative to the total weight of the material M1; and or
  • molybdenum less than 3% by weight of molybdenum, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1.5% by weight, preferably less than 1.25% by weight, more preferably less than 1% by weight of molybdenum per relative to the total weight of the material M1; and or less than 20% by weight of chromium, preferably less than 5% by weight of chromium, advantageously less than 4% by weight, preferably less than 3% by weight, more preferably less than 2% by weight, in particular less than 1% by weight % by weight of chromium relative to the total weight of the material M1; and or
  • nickel less than 15% by weight of nickel, preferably less than 5% by weight, advantageously less than 4% by weight, preferably less than 3% by weight, more preferably less than 2% by weight, in particular less than 1% by weight, weight of nickel relative to the total weight of the material M1; and or
  • manganese less than 2.5% by weight of manganese, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1.5% by weight, more preferably less than 1% by weight of manganese relative to the total weight of material M1.
  • the material M1 comprises:
  • less than 2% by weight of carbon advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, preferably less than 0.75% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more particularly less than 0.2% by weight, and even more preferably between 0.01% and 0.2% by weight of carbon relative to the total weight of the material M1; and or
  • molybdenum less than 3% by weight of molybdenum, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1, 5% by weight, preferably less than 1, 25% by weight, more preferably less than 1% by weight, even more advantageously between 0.1% and 1% by weight of molybdenum relative to the total weight of the M1 material, and / or
  • chromium less than 5% by weight of chromium, preferably less than 4% by weight, advantageously less than 3% by weight, preferably less than 2% by weight, in especially between 0.5% and 2% by weight of chromium relative to the total weight of the material M1; and or
  • manganese less than 2.5% by weight of manganese, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1.5% by weight, more preferably less than 1% by weight, in particular between 0.1% and 1% by weight; by weight of manganese relative to the total weight of the material M1.
  • the material M1 comprises at least 60% by weight of iron, preferably at least 70% by weight of iron, advantageously at least 75% by weight, still more advantageously at least 80% by weight, more preferably at least 85% by weight. % by weight, in particular at least 90% by weight, more particularly at least 95% by weight, and even more preferably at least 97% by weight of iron relative to the total weight of the material M1; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, preferably less than 0.75% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more particularly less than 0.2% by weight, and even more preferably between 0.01% and 0.2% by weight of carbon relative to the total weight of the material M1; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1, 5% by weight, preferably less than 1, 25% by weight, more preferably less than 1% by weight, even more advantageously between 0.1% and 1% by weight of molyb
  • the material M1 comprises:
  • less than 2% by weight of carbon advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.75% by weight, in particular less than 0.5% by weight; more particularly less than 0.2% by weight, still more preferably less than 0.1% by weight relative to the total weight of the material M1; and
  • chromium from 10% to 20% by weight of chromium, advantageously from 15% to 20% by weight, in particular from 16% to 18.5% by weight of chromium relative to the total weight of the material M1; and eventually : less than 15% by weight of nickel, preferably between 10% and 14% by weight of nickel relative to the total weight of material M1; and or
  • silicon less than 2% by weight of silicon, advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1.25% by weight, more preferably less than 1% by weight of silicon relative to the total weight of the material M1.
  • the material M1 comprises at least 60% by weight of iron, more particularly at least 70% by weight of iron relative to the total weight of the material M1; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1, 5% by weight, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.75% by weight, in particular less than 0.5% by weight more particularly less than 0.2% by weight, still more preferably less than 0.1% by weight relative to the total weight of the material M1; and from 10% to 20% by weight of chromium, preferably from 15% to 20% by weight, in particular from 16% to 18.5% by weight of chromium relative to the total weight of the material M1; and less than 15% by weight of nickel, preferably between 10% and 14% by weight of nickel relative to the total weight of the material M1; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously between 2% and 3% by weight of molybdenum relative to the total weight of the material M1; and less than 2.5% by weight of manganese, advantageously 2% by weight of manganese,
  • M2 material may be selected from the group consisting of enamel, polymers (especially fluorinated polymers), and nickel-based alloys.
  • the material M2 is enamel.
  • the enamel mainly comprises SiO 2, in particular in a mass content greater than 60% by weight, preferably between 60% and 70% by weight.
  • the enamel layer can be obtained by applying a suspension of glass powder in a sufficient thickness on the base layer of the inner wall of the reactor, then heating to ensure the melting of the glass powder, followed by cooling for allow to obtain an enamel layer.
  • the material M2 is chosen from polymers, in particular polyolefins (such as, for example, polyethylene), and fluorinated polymers, such as, for example, PVDF (polyvinylidene fluoride) or PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • polyolefins such as, for example, polyethylene
  • fluorinated polymers such as, for example, PVDF (polyvinylidene fluoride) or PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • PFA copolymers of C 2 F 4 and perfluorinated vinyl ether
  • FEP copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoropropene, such as for example copolymer of C 2 F 4 and CsFs
  • ETFE copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene
  • FKM copolymer of hexafluoropropylene and difluoroethylene
  • the material M6 is selected from PTFE and PFA.
  • the material M2 is chosen from nickel-based alloys, in particular from alloys comprising at least 40% by weight of nickel relative to the total weight of the material M2.
  • the material M2 is chosen from nickel-based alloys comprising at least 45% by weight of nickel, more preferably at least 50% by weight of nickel, in particular at least 55% by weight of nickel, more particularly at least 60% by weight of nickel, preferably at least 65% by weight of nickel, more preferably at least 70% by weight of nickel relative to the total weight of the material M2.
  • the material M2 may be chosen from nickel-based alloys comprising from 45% to 95% by weight of nickel, preferably from 50% to 90% by weight of nickel relative to the total weight of the material M2.
  • the M2 material may also comprise chromium in a content of less than 35% by weight relative to the total weight of the material M2, advantageously less than 30% by weight, preferably less than 20% by weight, more preferably less than 15% by weight, in particular less than 10% by weight, more particularly less than 5% by weight relative to the total weight of the material M2.
  • the M2 material may also comprise molybdenum in a content of less than 35% by weight relative to the total weight of the material M2, advantageously less than 30% by weight, preferably less than 25% by weight, more preferably less than 20% by weight, in particular less than 15% by weight, more particularly less than 10% by weight relative to the total weight of the material M2.
  • the material M2 (nickel-based alloys) comprises at least 40% by weight of nickel relative to the total weight of the material M2, preferably at least 45% by weight, more preferably at least 50% by weight, at least 55% by weight, more particularly at least 60% by weight, preferably at least 65% by weight, more preferably at least 70% by weight of nickel relative to the total weight of material M2; and less than 35% by weight of chromium, advantageously less than 30% by weight, preferably less than 20% by weight, more preferably less than 15% by weight, in particular less than 10% by weight, more particularly less than 5% by weight.
  • % by weight of chromium relative to the total weight of the material M2 % by weight of chromium relative to the total weight of the material M2; and less than 35% by weight of molybdenum, preferably less than 30% by weight, preferably less than 20% by weight, more preferably less than 15% by weight, in particular less than 10% by weight, more particularly less than 5% by weight of molybdenum, based on the total weight of the material M2.
  • the M2 material may also comprise cobalt in a content of less than 10% by weight relative to the total weight of the material M2, advantageously less than 8% by weight, preferably less than 6% by weight, more preferably less than 4% by weight, in particular less than 3% by weight, more particularly less than 2% by weight relative to the total weight of the material M2.
  • the M2 material may also comprise tungsten in a content of less than 5% by weight relative to the total weight of the material M2, advantageously less than 4% by weight, preferably less than 3% by weight, more preferably less than 2% by weight, in particular less than 1% by weight, relative to the total weight of the material M2.
  • the M2 material may also comprise iron in a content of less than 25% by weight relative to the total weight of the material M2, advantageously less than 20% by weight, preferably less than 15% by weight, more preferably less than 10% by weight, in particular less than 7% by weight, more particularly less than 5% by weight relative to the total weight of the material M2.
  • the M2 material may also comprise manganese in a content of less than 5% by weight relative to the total weight of the alloy, advantageously less than 4% by weight, preferably less than 3% by weight. more preferably less than 2% by weight, in particular less than 1% by weight, more particularly less than 0.5% by weight relative to the total weight of the material M2.
  • the M2 material may also comprise copper in a content of less than 50% by weight, advantageously less than 45% by weight, preferably less than 40% by weight, more preferably less than 35% by weight. , in particular less than 30% by weight, more particularly less than 25% by weight of copper relative to the total weight of the material M2.
  • the material M2 (nickel-based alloys) comprises at least 40% by weight of nickel relative to the total weight of the material M2, preferably at least 45% by weight of nickel, more preferably at least 50% by weight. nickel, in particular at least 55% by weight of nickel, more particularly at least 60% by weight of nickel, preferably at least 65% by weight of nickel, more preferably at least 70% by weight of nickel per nickel. relative to the total weight of the material M2; and less than 50% by weight of copper, preferably less than 45% by weight, preferably less than 40% by weight, more preferably less than 35% by weight, in particular less than 30% by weight, more preferably less than 25% by weight. % by weight of copper relative to the total weight of the material M2.
  • the material M2 (nickel-based alloys) comprises at least 40% by weight of nickel relative to the total weight of the material M2, preferably at least 45% by weight of nickel, more preferably at least 50% by weight.
  • nickel in particular at least 55% by weight of nickel, more particularly at least 60% by weight of nickel, preferably at least 65% by weight of nickel, more preferably at least 70% by weight of nickel per nickel. relative to the total weight of the material M2; and less than 35% by weight of chromium, advantageously less than 30% by weight, preferably less than 20% by weight, more preferably less than 15% by weight, in particular less than 10% by weight, more particularly less than 5% by weight.
  • % by weight of chromium relative to the total weight of the material M2 and less than 25% by weight of iron, preferably less than 20% by weight, preferably less than 15% by weight, more preferably less than 10% by weight, in particular less than 7% by weight, more particularly less than 5% by weight.
  • % by weight of iron relative to the total weight of the material M2 and optionally less than 35% by weight of molybdenum, advantageously less than 30% by weight, preferably less than 20% by weight, more preferably less than 15% by weight, in particular less than 10% by weight, more particularly less than 5% by weight of molybdenum relative to the total weight of the material M2.
  • the material M2 may comprise less than 4% by weight of titanium relative to the total weight of the material M2, advantageously less than 3% by weight, preferably less than 2% by weight, more preferably less than 1% by weight, in particular less than 0.5% by weight of titanium, more particularly less than 0.05% by weight of titanium relative to the total weight of the material M2, and preferably the material M2 is devoid of titanium.
  • the material M2 may comprise less than 6% by weight of niobium relative to the total weight of the material M2, advantageously less than 4% by weight, preferably less than 2% by weight, more preferably less than 1% by weight, in particular less than 0.5% by weight, more particularly less than 0.05% by weight of niobium relative to the total weight of the material M2, preferably the material M2 is free of niobium.
  • the reactor used in step (b) of the process according to the invention comprises a base layer made of a material M1 coated with a surface layer made of a material M2 resistant to corrosion.
  • said material M1 comprising:
  • At least 60% by weight of iron preferably at least 70% by weight of iron, advantageously at least 75% by weight, still more advantageously at least 80% by weight, more preferably at least 85% by weight, in particular at least 90% by weight, more particularly at least 95% by weight, and even more preferably at least 97% by weight of iron relative to the total weight of the material M1; and less 2% by weight of carbon, advantageously less than 1, 5% by weight, preferably less than 1% by weight, preferably less than 0.75% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more particularly less 0.2% by weight, and even more preferably between 0.01% and 0.2% by weight of carbon relative to the total weight of the material M1; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1, 5% by weight, preferably less than 1, 25% by weight, more preferably less than 1% by weight, even more advantageously between 0.1% and 1% by weight of molybdenum relative to the total weight of the material M1, and /
  • the material M2 being chosen from alloys based on nickel, in particular chosen from alloys comprising at least 40% by weight of nickel, advantageously at least 45% by weight, more preferably at least 50% by weight, in particular at least less than 55% by weight, more particularly at least 60% by weight, preferably at least 65% by weight, even more preferably at least 70% by weight of nickel relative to the total weight of material M2; and / or chromium in a content of less than 35% by weight relative to the total weight of the material M2, advantageously less than 30% by weight, preferably less than 20% by weight, more preferably less than 15% by weight, in in particular less than 10% by weight, more particularly less than 5% by weight relative to the total weight of the material M2; and / or molybdenum in a content of less than 35% by weight relative to the total weight of the material M2, advantageously less than 30% by weight, preferably less than 25% by weight, more preferably less than 20% by weight, in particular less than 15% by weight, more particularly less than 10% by weight relative to the total weight
  • the reactor used in step (b) of the process according to the invention comprises a base layer made of a material M1 coated with a surface layer made of a material M2 resistant to corrosion, said M1 material comprising:
  • At least 60% by weight of iron preferably at least 70% by weight of iron, advantageously at least 75% by weight, still more advantageously at least 80% by weight, more preferably at least 85% by weight, in particular at least 90% by weight, more particularly at least 95% by weight, and even more preferably at least 97% by weight of iron relative to the total weight of the material M1; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, preferably less than 0.75% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more particularly less than 0.2% by weight, and even more preferably between 0.01% and 0.2% by weight of carbon relative to the total weight of the material M1; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1, 5% by weight, preferably less than 1, 25% by weight, more preferably less than 1% by weight, even more advantageously between 0.1% and 1% by weight of molybdenum relative to the total weight of the material M1, and
  • the material M2 being chosen from fluorinated polymers, and in particular thermoplastic fluorinated polymers, such as for example PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (copolymers of C 2 F 4 and ether perfluorinated vinyl), FEP (copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoropropene, such as, for example, copolymer of C 2 F 4 and C 3 F 6 ), ETFE (copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene, and FKM (copolymer of hexafluoropropylene and difluoroethylene).
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA copolymers of C 2 F 4 and ether perfluorinated vinyl
  • FEP copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoropropene, such as, for example, cop
  • the reactor used in step (b) of the method according to the invention comprises a base layer made of a material M1 coated with a surface layer made of a material M2 resistant to corrosion, said M1 material comprising
  • At least 60% by weight of iron preferably at least 70% by weight of iron, advantageously at least 75% by weight, still more advantageously at least 80% by weight, more preferably at least 85% by weight, in particular at least 90% by weight, more particularly at least 95% by weight, and even more preferably at least 97% by weight of iron relative to the total weight of the material M1; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, preferably less than 0.75% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more particularly less than 0.2% by weight, and even more preferably between 0.01% and 0.2% by weight of carbon relative to the total weight of the material M1; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1, 5% by weight, preferably less than 1, 25% by weight, more preferably less than 1% by weight, even more advantageously between 0.1% and 1% by weight of molybdenum relative to the total weight of the material M1, and
  • the material M2 being enamel.
  • the reactor used in step (b) of the process according to the invention is made of a material M3 resistant to corrosion, said material M3 comprising at least 60% by weight of iron, more especially at least 70% in weight of iron relative to the total weight of the material M3; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1, 5% by weight, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.75% by weight, in particular less than 0.5% by weight more particularly less than 0.2% by weight, still more preferably less than 0.1% by weight relative to the total weight of the material M3; and from 10% to 20% by weight of chromium, advantageously from 15% to 20% by weight, in particular from 16% to 18.5% by weight of chromium relative to the total weight of the material M3; and less than 15% by weight of nickel, preferably between 10% and 14% by weight of nickel relative to the total weight of the material M3; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously between 2% and 3% by weight of molybdenum with
  • the corrosion rate of the material M2 is less than 100 mGh / year, preferably less than 90 mhi / year, advantageously less than 80 mh / year, preferably less than 70 mhi / year, more advantageously less than 60 mh / year, and in particular less than 50 mh / year. This rate is measured according to the method of coupons ASTM D 2 328-65 T.
  • the reactor is supplied with starting reagents via feed lines.
  • the reactor may also comprise effluent or outlet lines for evacuating the reaction medium from the reactor.
  • the feed or outlet lines of the reactor are made of specific material capable of also resisting corrosion, for example made of the aforementioned material M3.
  • the supply lines may be tubular.
  • the supply or output lines may be made of a material comprising a base layer made of a material M1 mentioned above coated with a surface layer, may be in contact with the reaction medium, made of M2 material resistant to corrosion.
  • the reactor of step (b) is a stirred reactor equipped with stirring mobile (s).
  • the stirring mobile (s) can (wind) be fixed (s) on a stirring shaft, and may be identical or different in nature.
  • the stirring shaft may be driven by a motor, advantageously located outside the reactor.
  • the design and size of the agitating mobiles can be chosen by those skilled in the art depending on the type of mixture to be produced (mixture of liquids, liquid and solid mixture, mixture of liquid and gas, mixture of liquid, gas and solid) and desired mixing performance.
  • the stirring mobile is selected from the stirring motives best adapted to ensure good homogeneity of the reaction medium.
  • the mobile stirring device (s) is (are) made of a material resistant to corrosion, such as for example made of material M3 as defined above, or may comprise a base layer made of a material M1 mentioned above coated with a surface layer, capable of being in contact with the reaction medium, made of a material M2 mentioned above resistant to corrosion.
  • the reactor of step (b) may comprise heating means.
  • the reactor of step (b) can be heated by means of a double jacket surrounding the reactor in which a heating fluid, for example steam or water, can circulate.
  • a heating fluid for example steam or water
  • step (b) is carried out in a reactor having an overall thermal conductivity greater than or equal to 10 W / m / ° C, preferably greater than or equal to 15 W / m / ° C.
  • the overall thermal conductivity is that of the material M3.
  • the fluorination reaction typically leads to the formation of HCl, the majority of which can be degassed from the reaction medium (just like the excess HF if the fluorinating agent is HF), for example by stripping a gas. neutral (such as nitrogen, helium or argon). However, residual HF and / or HCl may be dissolved in the reaction medium. In the case of HCI the quantities are very low because at the working pressure and temperature the HCI is mainly in gas form.
  • the anhydrous HF and HCl mentioned above are in particular corrosive.
  • the same is true for bis (chlorosulfonyl) imide Cl- (SO 2 ) -NH- (SO 2 ) -Cl.
  • the use of the reactor as defined above advantageously makes it possible to resist the corrosivity of the reaction medium (starting reagents, and / or products formed) under the reaction conditions, and thus to avoid contamination of the medium by metal ions. from the reactor materials.
  • the process according to the invention may comprise a step (a), prior to step (b), said step (a) comprising a step of chlorinating sulfamic acid H0- (SO 2 ) -NH 2 to obtain the bis (chlorosulfonyl) imide Cl- (S0 2 ) -NH- (SO 2 ) -Cl, said step (a) being preferably carried out in a reactor made of a corrosion-resistant M4 material, or in a reactor containing a base layer made of M5 material coated with a surface layer made of corrosion resistant M6 material.
  • the surface layer of the reactor of step (a) is the layer likely to be in contact with the reaction medium of step (a) of chlorination (for example starting reagents, products generated, etc.), the reaction medium may comprise any type of phase: liquid, and / or gas, and / or solid.
  • the surface layer of the reactor of step (a) is at least in contact with at least one of the starting reagents, such as, for example, sulfamic acid.
  • the base layer and the surface layer can be arranged against one another by plating.
  • plating is for example the case when the material M6 is a nickel-based alloy, as defined below.
  • the plating is performed by weld plating, explosion-etched plating, hot-rolling plating, or cold-rolling plating, preferably by blast plating.
  • the surface layer has a thickness of between 0.01 and 20 mm, said thickness of said inner surface layer being less than that of said base layer.
  • said inner surface layer has a thickness of between 0.05 and 15 mm, preferably between 0.1 and 10 mm, advantageously between 0.1 and 5 mm.
  • the material M5 is the material M1 as defined above.
  • the material M5 comprises at least 60% by weight of iron, preferably at least 70% by weight of iron, advantageously at least 75% by weight, still more advantageously at least 80% by weight, more preferably at least 85% by weight.
  • % by weight in particular at least 90% by weight, more particularly at least 95% by weight, and even more preferably at least 97% by weight of iron relative to the total weight of the M5 material; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, preferably less than 0.75% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more particularly less than 0.2% by weight, and even more preferably between 0.01% and 0.2% by weight of carbon relative to the total weight of the material M5; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1, 5% by weight, preferably less than 1, 25% by weight, more preferably less than 1% by weight, even more advantageously between 0.1% and 1% by weight of molybdenum relative to the total weight of the M5 material, and / or less than 5% by weight of chromium, preferably less than 4% by weight, advantageously less than 3% by weight, preferably less than 2% by weight, in
  • the M6 material may be selected from the group consisting of enamel, fluoropolymers, and nickel-based alloys (particularly those described above for M2 material).
  • the material M6 is enamel.
  • the material M6 is chosen from fluorinated polymers, and in particular fluorinated thermoplastic polymers.
  • fluorinated polymers for example, PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (copolymers of C 2 F 4 and perfluorinated vinyl ether), FEP (copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoropropene, such as, for example copolymer of C 2 F 4 and C 3 F 6 ), ETFE (copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene, and FKM (copolymer of hexafluoropropylene and difluoroethylene).
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA copolymers of C 2 F 4 and perfluorinated vinyl ether
  • FEP copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoropropene, such
  • the reactor used in step (a) of the method according to the invention comprises a base layer made of an M5 material coated with an inner surface layer made of a M6-resistant material. corrosion, said material M5 comprising: at least 60% by weight of iron, preferably at least 70% by weight of iron, advantageously at least 75% by weight, still more advantageously at least 80% by weight, more preferably at least 85% by weight, in particular at least 90% by weight, more particularly at least 95% by weight, and even more preferentially at least 97% by weight of iron relative to the total weight of the material M5; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, preferably less than 0.75% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more particularly less than 0.2% by weight, and even more preferably between 0.01% and 0.2% by weight of carbon relative to the total weight of the material M5; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously less than 2% by weight, preferably
  • the material M6 being chosen from nickel-based alloys, in particular from alloys comprising at least 40% by weight of nickel, advantageously at least 45% by weight of nickel, more preferably at least 50% by weight of nickel, in particular at least 55% by weight of nickel, more particularly at least 60% by weight of nickel, preferably at least 65% by weight of nickel, even more preferably at least 70% by weight of nickel relative to the nickel.
  • the reactor used in step (a) of the method according to the invention comprises a base layer made of an M5 material coated with a surface layer made of a M6-resistant material. corrosion, said M5 material comprising:
  • At least 60% by weight of iron preferably at least 70% by weight of iron, advantageously at least 75% by weight, still more advantageously at least 80% by weight, more preferably at least 85% by weight, in particular at least 90% by weight, more particularly at least 95% by weight, and even more preferably at least 97% by weight of iron relative to the total weight of the material M5; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, preferably less than 0.75% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more particularly less than 0.2% by weight, and even more preferably between 0.01% and 0.2% by weight of carbon relative to the total weight of the material M5; and less than 3% by weight of molybdenum, preferably less than 2% by weight, preferably less than 1, 5% by weight, preferably less than 1, 25% by weight, more preferably less than 1% by weight, even more advantageously between 0.1% and 1% by weight of molybdenum relative to the total weight of the M5 material, and
  • the material M6 being chosen from fluorinated polymers, and in particular thermoplastic fluorinated polymers, such as for example PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (copolymers of C 2 F 4 and ether perfluorinated vinyl), FEP (copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoropropene, such as, for example, copolymer of C 2 F 4 and C 3 F 6 ), ETFE (copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene, and FKM (copolymer of hexafluoropropylene and difluoroethylene).
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA copolymers of C 2 F 4 and ether perfluorinated vinyl
  • FEP copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoropropene, such as, for example, cop
  • the reactor used in step (a) of the method according to the invention comprises a base layer made of a M5 material coated with a surface layer made of a M6-resistant material. corrosion, said M5 material comprising
  • At least 60% by weight of iron preferably at least 70% by weight of iron, advantageously at least 75% by weight, still more advantageously at least 80% by weight, more preferably at least 85% by weight, in particular at least 90% by weight, more particularly at least 95% by weight, and even more preferably at least 97% by weight of iron relative to the total weight of the material M5; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, preferably less than 0.75% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more particularly less than 0.2% by weight, and even more preferably between 0.01% and 0.2% by weight of carbon relative to the total weight of the material M5; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1, 5% by weight, preferably less than 1, 25% by weight, more preferably less than 1% by weight, even more advantageously between 0.1% and 1% by weight of molybdenum relative to the total weight of the M5 material, and
  • the material M6 being enamel.
  • the corrosion rate of the material M6 is less than 100 mhg / year, preferably less than 90 mhy / year, advantageously less than 80 mhy / year, preferably less than 70 mhy / year, and even more advantageously less than 60 mh / year, and in particular less than 50 mh / year. This rate is measured according to the method of coupons ASTM D 2 328-65 T.
  • the reactor of step (a) may be made of a corrosion resistant M4 material.
  • the reactor is made of a solid material M4 resistant to corrosion.
  • the material M4 is pure nickel, as defined above.
  • the corrosion rate of the material M4 is less than 100 mGh / year, preferably less than 90 mhi / year, advantageously less than 80 mh / year, preferably less than 70 mhi / year, more advantageously less than 60 mh / year, and in particular less than 50 mGh / year. This rate is measured according to the method of coupons ASTM D 2 328-65 T.
  • the reactor is supplied with starting reagents via feed lines.
  • the reactor may also comprise effluent or outlet lines for evacuating the reaction medium from the reactor.
  • the feed or outlet lines of the reactor are made of specific material capable of also resisting corrosion, for example made of the aforementioned material M4.
  • the supply lines may be tubular.
  • the supply or output lines may be made of a material comprising a base layer made of a material M5 mentioned above coated with a surface layer, likely to be in contact with the reaction medium, made of a material M6 mentioned above.
  • the reactor of step (a) is a stirred reactor equipped with stirring mobile (s).
  • the stirring mobile (s) can (wind) be fixed (s) on a stirring shaft, and may be identical or different in nature.
  • the stirring shaft may be driven by a motor, advantageously located outside the reactor.
  • the design and size of the agitating mobiles can be chosen by those skilled in the art depending on the type of mixture to be produced (mixture of liquids, liquid and solid mixture, mixture of liquid and gas, mixture of liquid, gas and solid) and desired mixing performance.
  • the stirring mobile is selected from the stirring motives best adapted to ensure good homogeneity of the reaction medium.
  • the stirring unit is advantageously chosen from stirring motives best adapted to ensure good homogeneity of the reaction medium, and good suspension of the solid in the liquid phase.
  • the mobile stirring device (s) is (are) made of a material resistant to corrosion, such as for example made of material M4 as defined above, or may comprise a base layer made of a aforementioned M5 material coated with a surface layer, capable of being in contact with the reaction medium, made of a material M6 mentioned above resistant to corrosion.
  • the reactor of step (a) may comprise heating means.
  • the reactor of step (a) can be heated by means of a double jacket surrounding the reactor in which a heating fluid, for example steam or water, can circulate.
  • a heating fluid for example steam or water
  • step (a) is carried out in a reactor having an overall thermal conductivity greater than or equal to 10 W / m / ° C, preferably greater than or equal to 15 W / m / ° C.
  • the overall thermal conductivity l 5,6 of the reactor composed of M5 and M6 is calculated according to the following formula: ld, e- (es + qe) / ((s / hs) + (qe / le))
  • the chlorination step (a) is carried out starting from the sulphamic acid, with at least one sulfur-containing acid and at least one chlorinating agent.
  • Step (a) can be performed:
  • reaction time of between 1 hour and 7 days, preferably between 1 hour and 5 days and advantageously between 1 hour and 3 days; and or
  • the sulfur-containing agent may be selected from the group consisting of chlorosulfonic acid (CIS0 3 H), sulfuric acid, oleum, and mixtures thereof.
  • the sulfur agent is sulfuric acid.
  • the chlorinating agent may be selected from the group consisting of thionyl chloride (SOCI 2 ), oxalyl chloride (COCI) 2 , phosphorus pentachloride (PCI 5 ), phosphonyl trichloride (PCI) 3 ), phosphoryl trichloride (POCI 3 ), and mixtures thereof.
  • the chlorinating agent is thionyl chloride.
  • the chlorination step (a) can be carried out in the presence of a catalyst, such as, for example, chosen from a tertiary amine (such as methylamine, triethylamine, or diethylmethylamine); pyridine; and 2,6-lutidine.
  • a catalyst such as, for example, chosen from a tertiary amine (such as methylamine, triethylamine, or diethylmethylamine); pyridine; and 2,6-lutidine.
  • the molar ratio between the sulfuric acid and the sulfamic acid may be between 0.7 and 5, preferably between 1 and 5.
  • the molar ratio between the chlorinating agent and the acid may be between 3 and 10, preferably between 2 and 5.
  • the sulfur-containing agent is chlorosulphonic acid
  • the molar ratio between this and the sulphamic acid is between 1 and 5
  • / or the molar ratio between the chlorinating agent and the sulphamic acid is between 2 and 5.
  • the sulfur-containing agent is sulfuric acid (or oleum)
  • the molar ratio of sulfuric acid (or oleum) to sulphamic acid is between 0.7 and 5.
  • the sulfur-containing agent is sulfuric acid (or oleum)
  • the molar ratio of sulfuric acid (or oleum) to sulphamic acid is between 1 and 5
  • / or molar ratio between the chlorinating agent and the sulfamic acid is between 3 and 10.
  • the aforementioned sulfur and chlorinating agents are in particular corrosive.
  • certain products formed such as for example the bis (chlorosulfonyl) imide Cl- (S0 2 ) - NH- (SO 2 ) -CI and HCl.
  • the use of the reactor as defined above advantageously makes it possible to resist the corrosivity of the reaction medium (starting reagents, and / or products formed) under the reaction conditions, and thus to avoid contamination of the medium by metal ions. .
  • the process according to the invention may further comprise a step (c), subsequent to step (b), comprising the preparation of an alkaline or alkaline earth salt of bis (fluorosulfonyl) imide by neutralization of bis (fluorosulfonyl) imide.
  • Step (c) of the process according to the invention may be carried out by bringing bis (fluorosulfonyl) imide into contact with an aqueous solution of a base chosen from alkali metal or alkaline-earth metal carbonate of formula MC0 3 , nH 2 0 or hydroxide of alkali metal or alkaline earth M0H .nH 2 0, where M represents an alkali metal monovalent cation or alkaline earth metal and n may vary from 0 to 10.
  • MOH is LiOH, NaOH, KOH RbOH, and CsOH.
  • MC0 3 represents Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Rb 2 CO 3 , Cs 2 CO 3 , Li 2 CO 3, MCO 3 advantageously representing Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Rb 2 CO 3 , or Cs 2 C0 3 .
  • M does not represent Li + .
  • the base used is not a base comprising lithium.
  • the base used comprises potassium.
  • Step (c) advantageously allows the preparation of a compound of formula (I) below:
  • Step (c) may be carried out for example by adding an aqueous solution of the chosen base.
  • the base / bis (fluorosulfonyl) imide F- (SO 2 ) -NH- (SO 2 ) -F molar ratio may be, for example, from 1 to 5 when the base is a hydroxide, or from 0.5 to 5 (or from 2 to 10), when the base is a carbonate.
  • the temperature of the reaction of step (c) may for example be between -10 ° C and 40 ° C.
  • the solution obtained at the end of step (c) comprising the alkali or alkaline earth salt of bis (fluorosulfonyl) imide, preferably of formula (I), can then be filtered, resulting in a filtrate F and a cake G.
  • the desired salt may be present in the filtrate F and / or in the cake G.
  • the fluorides of alkali or alkaline earth metals are especially present in the cake G but can also be found in the filtrate F.
  • the filtrate F can be subjected to at least one extraction step with a SO 2 organic solvent which is typically poorly soluble in water, in order to extract the desired salt, preferably of formula (I) mentioned above, in an organic phase.
  • the extraction step typically leads to the separation of an aqueous phase and an organic phase.
  • the above-mentioned organic solvent SO 2 is in particular chosen from the following families: esters, nitriles, ethers, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • the organic solvent SO 2 is chosen from dichloromethane, ethyl acetate, butyl acetate, tetrahydrofuran, acetonitrile, diethyl ether, and mixtures thereof.
  • the organic solvent S0 2 is butyl acetate.
  • the mass quantity of organic solvent used can vary between 1/6 and 1 times the weight of the filtrate F.
  • the number of extractions can be between 2 and 10.
  • the organic phase, resulting from the extraction (s), has a desired mass content of salt, preferably of formula (I), ranging from 5% to 50% by weight.
  • the separated organic phase (obtained after the extraction) can then be concentrated to reach a desired salt concentration, preferably of formula (I), of between 5 and 55%, preferably between 10% and 50% in bulk, said concentration can be achieved by any means of evaporation known to those skilled in the art.
  • a desired salt concentration preferably of formula (I)
  • said concentration can be achieved by any means of evaporation known to those skilled in the art.
  • the aforementioned cake G can be washed with an organic solvent SO 3 selected from the following families: esters, nitriles, ethers, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • the organic solvent SO 3 is chosen from dichloromethane, ethyl acetate, butyl acetate, tetrahydrofuran, acetonitrile, diethyl ether, and mixtures thereof.
  • the organic solvent SO 3 is butyl acetate.
  • the mass quantity of organic solvent S03 used may vary between 1 and 10 times the weight of the cake.
  • the total amount of organic solvent SO 3 intended for the washing can be used at one time or in several times, in particular in order to optimize the dissolution of the desired salt, preferably of formula (I) mentioned above.
  • the organic phase, resulting from the washing (s) of the cake G has a desired mass content of salt, preferably of formula (I), ranging from 5% to 50% by weight.
  • the separated organic phase resulting from the washing (s) of the cake G can then be concentrated to reach a desired concentration of salt, preferably of formula (I), of between 5 and 55%, preferably between 10% and 50%. % by mass, said concentration can be achieved by any means of evaporation known to those skilled in the art.
  • the organic phases resulting from (s) the extraction (s) of the filtrate F and (the) washing (s) of the cake G can be collected together, before the possible concentration step.
  • step (c) is carried out in a reactor made of a corrosion-resistant material M7, or in a reactor containing a base layer made of a material M8 coated with a layer of surface made of M9 material resistant to corrosion.
  • the surface layer of the reactor of step (c) is the layer likely to be in contact with the reaction medium of the neutralization step (c) (for example starting reagents, products generated, etc.), the reaction medium may comprise any type of phase: liquid, and / or gas, and / or solid.
  • the surface layer of the reactor of step (c) is at least in contact with at least one of the starting reagents, for example bis (fluorosulfonyl) imide.
  • the starting reagents for example bis (fluorosulfonyl) imide.
  • the base layer and the surface layer can be arranged against one another by plating.
  • plating is for example the case when the material M9 is a nickel-based alloy, as defined below.
  • the plating is performed by weld plating, explosion-etched plating, hot-rolling plating, or cold-rolling plating, preferably by blast plating.
  • the surface layer has a thickness of between 0.01 and 20 mm, said thickness of said inner surface layer being less than that of said base layer.
  • said inner surface layer has a thickness of between 0.05 and 15 mm, preferably between 0.1 and 10 mm, advantageously between 0.1 and 5 mm.
  • the material M7 is the material M3 as defined above. More preferably, the material M7 comprises at least 60% by weight of iron, more particularly at least 70% by weight of iron relative to the total weight of the material M7; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1, 5% by weight, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.75% by weight, in particular less than 0.5% by weight more preferably less than 0.2% by weight, still more preferably less than 0.1% by weight based on the total weight of the material M7; and from 10% to 20% by weight of chromium, preferably from 15% to 20% by weight, in particular from 16% to 18.5% by weight of chromium relative to the total weight of the material M7; and less than 15% by weight of nickel, preferably between 10% and 14% by weight of nickel relative to the total weight of the M7 material; and less than 3% by weight of molybdenum, preferably between 2% and 3% by weight of molybdenum relative to the total weight of the material M7; and
  • the material M8 is the material M1 as defined above. More preferably, the material M8 comprises at least 60% by weight of iron, preferably at least 70% by weight of iron, advantageously at least 75% by weight, still more advantageously at least 80% by weight, more preferably at least 85% by weight.
  • % by weight in particular at least 90% by weight, more particularly at least 95% by weight, and even more preferably at least 97% by weight of iron relative to the total weight of the material M8; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, preferably less than 0.75% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more particularly less than 0.2% by weight, and even more preferably between 0.01% and 0.2% by weight of carbon relative to the total weight of the material M8; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1, 5% by weight, preferably less than 1, 25% by weight, more preferably less than 1% by weight, even more advantageously between 0.1% and 1% by weight of molybdenum relative to the total weight of the material M8, and / or less than 5% by weight of chromium, preferably less than 4% by weight, advantageously less than 3% by weight, preferably less than 2% by weight, in particular
  • the material M9 is the material M1 as defined above. More preferably, the material M9 is chosen from polymers, in particular polyolefins (such as, for example, polyethylene), and fluorinated polymers, such as, for example, PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PFAs (copolymers of C 2 F 4 and perfluorinated vinyl ether), FEP (copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoropropene, such as for example copolymer of C 2 F 4 and C 3 F 6 ), ETFE (copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene, and FKM (copolymer hexafluoropropylene and difluoroethylene), more preferably the material M9 is selected from PTFE and PFA.
  • polyolefins such as, for example, polyethylene
  • fluorinated polymers such as, for example, PVDF (polyviny
  • the reactor used in step (c) of the process according to the invention comprises a base layer made of an M8 material coated with a surface layer made of a M9-resistant material. corrosion, said M8 material comprising:
  • At least 60% by weight of iron preferably at least 70% by weight of iron, advantageously at least 75% by weight, still more advantageously at least 80% by weight, more preferably at least 85% by weight, in particular at least 90% by weight, more particularly at least 95% by weight, and even more preferably at least 97% by weight of iron relative to the total weight of the material M8 ; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, preferably less than 0.75% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more particularly less than 0.2% by weight, and even more preferably between 0.01% and 0.2% by weight of carbon relative to the total weight of the material M8; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1, 5% by weight, preferably less than 1, 25% by weight, more preferably less than 1% by weight, even more advantageously between 0.1% and 1% by weight of molybdenum relative to the total weight of the material M8, and
  • the material M9 being chosen from fluorinated polymers, and in particular thermoplastic fluorinated polymers, such as for example PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (copolymers of C 2 F 4 and ether perfluorinated vinyl), FEP (copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoropropene, such as, for example, copolymer of C 2 F 4 and C 3 F 6 ), ETFE (copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene, and FKM (copolymer of hexafluoropropylene and difluoroethylene), more preferably the M9 material being selected from PTFE and PFA.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA copolymers of C 2 F 4 and ether perfluorinated vinyl
  • FEP copolymers of tetrafluoro
  • the reactor used in step (c) of the process according to the invention is made of a material M7 resistant to corrosion, said material M7 comprising at least 60% by weight of iron, more particularly at least 70% by weight of iron relative to the total weight of the material M7; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1, 5% by weight, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.75% by weight, in particular less than 0.5% by weight more preferably less than 0.2% by weight, still more preferably less than 0.1% by weight based on the total weight of the material M7; and from 10% to 20% by weight of chromium, preferably from 15% to 20% by weight, in particular from 16% to 18.5% by weight of chromium relative to the total weight of the material M7; and less than 15% by weight of nickel, preferably between 10% and 14% by weight of nickel relative to the total weight of the M7 material; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously between 2% and 3% by weight of molybdenum, advantageously between
  • the reactor of step (c) is supplied with starting reagents by feed lines.
  • the reactor may also comprise effluent or outlet lines for evacuating the reaction medium from the reactor.
  • the feed or outlet lines of the reactor are made of specific material capable of also resisting corrosion, for example made of the aforementioned material M7.
  • the supply lines may be tubular.
  • the supply or output lines may be made of a material comprising a base layer made of a material M8 mentioned above coated with a surface layer, likely to be in contact with the reaction medium, made of a material M9 mentioned above.
  • the reactor of step (c) is a stirred reactor equipped with stirring mobile (s).
  • turbines for example straight-blade turbines called Rushton or turbines with curved blades or turbines with curved blades
  • helical ribbons for example propellers (for example blade propellers). profiled), anchors, and their combinations.
  • the stirring mobile (s) can (wind) be fixed (s) on a stirring shaft, and may be identical or different in nature.
  • the stirring shaft may be driven by a motor, advantageously located outside the reactor.
  • the design and size of the agitating mobiles can be chosen by those skilled in the art depending on the type of mixture to be produced (mixture of liquids, liquid and solid mixture, mixture of liquid and gas, mixture of liquid, gas and solid) and desired mixing performance.
  • the stirring mobile is selected from the stirring motives best adapted to ensure good homogeneity of the reaction medium.
  • the stirring unit is advantageously chosen from stirring motives best adapted to ensure good homogeneity of the reaction medium, and its stirring speed is advantageously adapted to obtain good mixing of the medium in case of increase in viscosity.
  • the stirring rods are made of a material resistant to corrosion, such as for example made of the material M7 as defined above, or may comprise a base layer made of a material M8 mentioned above coated with a surface layer, capable of being in contact with the reaction medium, made of a material M9 mentioned above that is resistant to corrosion.
  • the reactor of step (c) may comprise cooling means.
  • the reactor of step (c) can be cooled by means of a double jacket surrounding the reactor in which can circulate a cooling fluid, for example water.
  • step (c) is carried out in a reactor having an overall thermal conductivity greater than or equal to 10 W / m / ° C, preferably greater than or equal to 15 W / m / ° C.
  • the overall thermal conductivity 18.9 of the reactor composed of M8 and M9 is calculated according to the formula ld, 9- (9 q8 + e) / ((qb / lb) + (qq / lq))
  • E 9 represents the thickness M9 of the material, the 8 representing the thermal conductivity of material M8 and 9 showing the thermal conductivity of material M9.
  • the overall thermal conductivity is that of the material M7.
  • the neutralization reaction in particular involves compounds which may be corrosive such as bis (fluorosulfonyl) imide F- (S0 2 ) -NH- (SO 2 ) -F and optionally residual HF.
  • reaction medium starting reagents, and / or products formed
  • the process according to the invention may further comprise a possible cation exchange step (d), subsequent to step (c), comprising the reaction between the alkaline earth salt of bis (fluorosulfonyl) imide and a salt of lithium, to obtain the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide.
  • the process according to the invention comprises this step (d) when the salt obtained in step (c) is not the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide.
  • Step (d) is in particular a cation exchange reaction for converting a compound of formula (I) mentioned above F- (SO 2 ) -NM- (SO 2 ) -F (I), M being such that previously described, in a lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide.
  • the lithium salt is selected from LiF, LiCI, L i2 C0 3, LiOH, LIN0 3, LiBF 4, and mixtures thereof.
  • the lithium salt may be dissolved in a polar organic solvent selected from the following families: alcohols, nitriles and carbonates.
  • a polar organic solvent selected from the following families: alcohols, nitriles and carbonates.
  • alcohols such as methanol, ethanol, acetonitrile, dimethylcarbonate, ethylmethylcarbonate, and mixtures thereof.
  • the molar ratio of the compound of formula (I) relative to the lithium salt may vary: it may be at least 1 and less than 5.
  • Preferably the molar ratio of compound of formula (I) / lithium salt is between 1, 2 and 2.
  • the reaction medium may be stirred for 1 to 24 hours, and / or at a temperature of, for example, 0 ° C to 50 ° C.
  • the reaction medium can be filtered and then optionally concentrated.
  • the concentration step may optionally be carried out by a thin-film evaporator, an atomizer, a rotary evaporator, or any other apparatus for the evaporation of solvent.
  • the filtration can be carried out using a filter or wringer.
  • the filter or wringer is preferably made of a material M 'comprising:
  • less than 2% by weight of carbon advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.75% by weight, in particular less than 0.5% by weight; more particularly less than 0.2% by weight, still more preferably less than 0.1% by weight relative to the total weight of the material M '; and
  • the material M ' comprises at least 60% by weight of iron, more particularly at least 70% by weight of iron relative to the total weight of the material M'; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1, 5% by weight, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.75% by weight, in particular less than 0.5% by weight more particularly less than 0.2% by weight, still more preferably less than 0.1% by weight relative to the total weight of the material M '; and from 10% to 20% by weight of chromium, preferably from 15% to 20% by weight, in particular from 16% to 18.5% by weight of chromium relative to the total weight of the material M '; and less than 15% by weight of nickel, preferably between 10% and 14% by weight of nickel relative to the total weight of the material M '; and less than
  • the filter or wringer preferably comprises a base layer made of a material M1 coated with a surface layer made of a corrosion-resistant material M2, said material M1 comprising:
  • At least 60% by weight of iron preferably at least 70% by weight of iron, advantageously at least 75% by weight, still more advantageously at least 80% by weight, more preferably at least 85% by weight, in particular at least 90% by weight, more particularly at least 95% by weight, and even more preferably at least 97% by weight of iron relative to the total weight of the material M1; and less than 2% by weight of carbon, advantageously less than 1.5% by weight, preferably less than 1% by weight, preferably less than 0.75% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, more particularly less than 0.2% by weight, and even more preferably between 0.01% and 0.2% by weight of carbon relative to the total weight of the material M1; and less than 3% by weight of molybdenum, advantageously less than 2% by weight, preferably less than 1, 5% by weight, preferably less than 1, 25% by weight, more preferably less than 1% by weight, even more advantageously between 0.1% and 1% by weight of molybdenum relative to the total weight of the material M1, and
  • the material M2 being chosen from alloys based on nickel, in particular chosen from alloys comprising at least 40% by weight of nickel, advantageously at least 45% by weight, more preferably at least 50% by weight, in particular at least less than 55% by weight, more particularly at least 60% by weight, preferably at least 65% by weight, even more preferably at least 70% by weight of nickel relative to the total weight of material M2; and / or chromium in a content of less than 35% by weight relative to the total weight of the material M2, advantageously less than 30% by weight, preferably less than 20% by weight, more preferably less than 15% by weight, in in particular less than 10% by weight, more particularly less than 5% by weight relative to the total weight of the material M2; and / or molybdenum in a content of less than 35% by weight relative to the total weight of the material M2, advantageously less than 30% by weight, preferably less than 25% by weight, more preferably less than 20% by weight, in particular less than 15% by weight, more particularly less than 10% by weight relative to the total weight
  • Step (d) may be carried out in a reactor based on silicon carbide or based on a fluorinated polymer, or in a steel reactor comprising an inner surface, said inner surface may be in contact with the salt of bis (fluorosulfonyl) imide lithium being coated with a polymeric coating or with a coating of silicon carbide.
  • the aforementioned fluoropolymer is advantageously chosen from PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (copolymers of C 2 F 4 and perfluorinated vinyl ether), and ETFE (copolymer of tetrafluoroethylene and of ethylene).
  • the fluorinated polymer is advantageously chosen from PVDF, PFA and ETFE.
  • the polymeric coating may be a coating comprising at least one of the following polymers: polyolefins such as for example polyethylene, or fluorinated polymers such as, for example, PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA ( copolymers of C 2 F 4 and perfluorinated vinyl ether), FEP (copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoropropene, such as, for example, copolymer of C 2 F 4 and C 3 F 6 ), ETFE (copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene, and FKM (copolymer of hexafluoropropylene and difluoroethylene)
  • the polymeric coating comprises at least one fluorinated polymer, and in particular PFA, PTFE or PVDF.
  • the reactor of step (d) is a stirred reactor provided with mobile (s) stirring.
  • the mobile stirring device (s) can (wind) be fixed (s) on a central stirring shaft, and may be identical or different in nature.
  • the stirring shaft may be driven by a motor, advantageously located outside the reactor.
  • the design and size of the agitating mobiles can be chosen by those skilled in the art depending on the type of mixture to be produced (mixture of liquids, liquid and solid mixture, mixture of liquid and gas, mixture of liquid, gas and solid) and desired mixing performance.
  • the stirring mobile is selected from the stirring motives best adapted to ensure good homogeneity of the reaction medium.
  • the mobile stirring member (s) is (are) made of a steel material, preferably carbon steel, comprising an outer surface, said outer surface likely to be in contact with the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt being covered with a polymeric coating preferably as defined above, or with a coating of silicon carbide.
  • the process according to the invention may further comprise a possible step (e) of purification of the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide.
  • the step (e) of purification of the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide can be carried out by any known conventional method. This may be for example an extraction method, a washing method with solvents, a reprecipitation method, a recrystallization method, or their combination.
  • the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide may be in the form of a solid, or a composition comprising from 1% to 99.9% by weight of lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide.
  • step (e) is a crystallization step of
  • the LiFSI is crystallized in the cold, in particular at a temperature of less than or equal to 25 ° C.
  • the crystallization of LiFSI is carried out in an organic solvent (“crystallization solvent”) chosen from chlorinated solvents, such as, for example, dichloromethane, from alkanes such as, for example, pentane, hexane, cyclohexane and heptane, and from aromatic solvents, such as, for example, toluene, in particular at a temperature of less than or equal to 25 ° C.
  • the crystallized LiFSI at the end of step (e) is recovered by filtration.
  • step (e) comprises the following steps: i ') possible dissolution of LiFSI in an organic solvent OS1; i) liquid-liquid extraction of the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt with deionized water, and recovery of an aqueous solution of said bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt;
  • steps i), ii), iii), or iv) is performed in:
  • a steel equipment preferably made of carbon steel, comprising an inner surface, said inner surface capable of being in contact with the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt being covered by a polymeric coating or by a coating of carbide of silicon.
  • the equipment may be a reactor, an evaporator, a mixer-settler, a liquid-liquid extraction column, a settling tank, an exchanger.
  • the silicon carbide equipment is preferably a solid silicon carbide equipment.
  • the equipment based on a fluoropolymer is preferably a solid fluoropolymer equipment.
  • the fluorinated polymer is advantageously chosen from PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (copolymers of C 2 F 4 and perfluorinated vinyl ether), and ETFE (copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene). ).
  • the fluoropolymer of the equipment is advantageously chosen from PVDF, PFA and ETFE.
  • the polymeric coating may be a coating comprising at least one of the following polymers: polyolefins such as for example polyethylene, or fluorinated polymers such as, for example, PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA ( copolymers of C 2 F 4 and perfluorinated vinyl ether), FEP (copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoropropene, such as, for example copolymer of C 2 F 4 and C 3 F 6 ), ETFE (copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene, and FKM (copolymer of hexafluoropropylene and difluoroethylene).
  • polyolefins such as for example polyethylene
  • fluorinated polymers such as, for example, PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA ( copolymers of C 2
  • the polymeric coating comprises at least one fluorinated polymer, and in particular PFA, PTFE or PVDF.
  • step i) is carried out in equipment as defined above, said equipment preferably being an extraction column or a mixer-settler; and or
  • step ii) is carried out in equipment as defined above, said equipment preferably being an evaporator or an exchanger; and or
  • step iii) is carried out in equipment as defined above, said equipment preferably being an extraction column or a mixer-settler; and or
  • step iv) is carried out in equipment as defined above, said equipment preferably being an evaporator or an exchanger.
  • Step (e) may not include the aforementioned step i ') if the LiFSI obtained in step (d) already comprises an organic solvent.
  • Step i) can be carried out in equipment selected from an extraction column, a mixer-settler, and mixtures thereof.
  • the liquid-liquid extraction step i) is carried out in:
  • an extraction column or a mixer / settler made of steel, preferably carbon steel, said extraction column or said mixer-settling tank comprising an inner surface, said inner surface likely to be in contact with the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide being covered by a polymeric coating preferably as defined above or by a coating of silicon carbide.
  • the liquid-liquid extraction step i) is carried out in:
  • An extraction column or a mixer-settler based on a fluorinated polymer such as for example PVDF (polyvinylidene fluoride), or PFA (copolymers of C 2 F 4 and perfluorinated vinyl ether); or
  • an extraction column or a mixer / settler made of steel, preferably carbon steel, said extraction column or said mixer-settling tank comprising an inner surface, said inner surface likely to be in contact with the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide being covered by a polymeric coating preferably as defined above.
  • Mixers-settlers are well known to those skilled in the art. This is typically a single apparatus comprising a mixing chamber and a settling chamber, the mixing chamber comprising a stirring mobile advantageously allowing the mixing of the two liquid phases. In the settling chamber, phase separation is by gravity.
  • Feeding the settler chamber from the mixer chamber can be by overflow, by the bottom of the mixing chamber, or by a perforated wall between the mixer chamber and the settler chamber.
  • the extraction column may include:
  • At least one lining such as for example a loose packing and / or a structured packing. These may include Rashig rings, Pali rings, Saddle rings, Berl saddles, Intalox saddles, or marbles;
  • trays such as, for example, perforated trays, fixed valve trays, movable tray trays, cap trays, or combinations thereof;
  • the polymeric material may comprise at least one polymer chosen from polyolefins such as, for example, polyethylene, and fluorinated polymers such as for example PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (copolymers of C 2 F 4 and perfluorinated vinyl ether), FEP ( copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoropropene, such as for example a copolymer of C 2 F 4 and C 3 F 6 ), ETFE (copolymer of tetrafluoroethylene and of ethylene, and FKM (copolymer of hexafluoropropylene and difluoroethylene).
  • polyolefins such as, for example, polyethylene
  • fluorinated polymers such as for example PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (copolymers of C 2 F 4 and perflu
  • the extraction column may also comprise quiches integral with the side walls of said column.
  • the bicanages advantageously make it possible to limit the phenomenon of axial remixing.
  • packing a solid structure adapted to increase the contact area between the two liquids contacted.
  • the height and / or diameter of the extraction column typically depends on the nature of the liquids to be separated.
  • the extraction column may be static or agitated.
  • the extraction column is stirred, preferably mechanically. It comprises, for example, one or more agitating mobiles fixed on an axial rotary shaft.
  • turbines for example straight-blade turbines known as Rushton turbines or turbines with curved blades or turbines with curved blades
  • propellers for example profiled blade propellers
  • discs and mixtures thereof.
  • the agitation advantageously allows the formation of fine droplets to disperse a liquid phase in the other, and thus increase the interfacial exchange area.
  • the stirring speed is chosen so as to maximize the interfacial exchange area.
  • the mobile stirring member (s) is (are) made of a steel material, preferably carbon steel, comprising an outer surface, said outer surface likely to be in contact with the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt being covered with a polymeric coating preferably as defined above, or with a coating of silicon carbide.
  • step i) can be repeated at least once, preferably repeated from 1 to 10 times, preferably from 1 to 4 times.
  • step i) is repeated, it may be carried out in several mixer-settlers in series.
  • Step i) can be carried out continuously or discontinuously, preferably continuously.
  • step i) comprises the addition of deionized water to the LiFSI solution in the above-mentioned organic solvent OS1, for example obtained during previous synthesis steps, to allow the dissolution of said salt, and extracting said salt in water (aqueous phase).
  • a quantity of deionized water corresponding to at least half of the mass of the initial solution may be added in a first extraction, then an amount greater than or equal to about 1/3 of the mass of the initial solution during the second extraction, then an amount greater than or equal to about 1/4 of the mass of the initial solution during the third extraction.
  • step i In case of multiple extractions (repetition of step i)), the extracted aqueous phases are combined together to form a single aqueous solution.
  • Step i) advantageously makes it possible to obtain an aqueous phase and an organic phase, which are separated.
  • Step ii) is thus advantageously carried out on the aqueous solution extracted in step a) (single aqueous phase or combined aqueous phases in case of repetition of step i)).
  • an aqueous solution of LiFSI is advantageously obtained.
  • the mass content of LiFSI in the aqueous solution is between 5% and 35%, preferably between 10% and 25%, relative to the total mass of the solution.
  • Step (e) may comprise a concentration step ii) between step i) and step iii), preferably to obtain an aqueous LiFSI solution comprising a LiFSI mass content of between 20% and 80%, in particular between 25% and 80%, preferably between 25% and 70%, and advantageously between 30% and 65% relative to the total mass of the solution.
  • the concentration step can be carried out under reduced pressure, for example at a pressure of less than 50 mbar abs (preferably less than 30 mbar abs), and / or at a temperature of between 25 ° C and 60 ° C, preferably Between 25 ° C and 50 ° C, preferably between 25 ° C and 40 ° C.
  • Step ii) can be performed in at least one equipment selected from an evaporator or exchanger.
  • the concentration step ii) is carried out in:
  • an exchanger or evaporator made of steel, preferably carbon steel, said exchanger or evaporator comprising an inner surface, said inner surface capable of being in contact with the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt being covered by a polymeric coating of preferably as defined above or by a coating of silicon carbide.
  • step ii) is carried out in:
  • an exchanger or evaporator made of steel, preferably carbon steel, said exchanger or evaporator comprising an inner surface, said inner surface capable of being in contact with the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt being covered by a carbide coating of silicon.
  • the purification step (e) according to the invention comprises step ii). After concentration ii) of the aqueous solution obtained at the end of step a), a concentrated aqueous LiFSI solution is obtained.
  • Step iii) can be carried out on the aqueous solution obtained at the end of step i) or of the concentration step ii) or of any other intermediate step.
  • Step iii) can be carried out in equipment selected from an extraction column, a mixer-settler, and mixtures thereof.
  • the liquid-liquid extraction step iii) is carried out in:
  • step iii) of liquid-liquid extraction is carried out in:
  • An extraction column or a mixer-settler based on a fluorinated polymer such as for example PVDF (polyvinylidene fluoride), or PFA (copolymers of C 2 F 4 and perfluorinated vinyl ether); or
  • an extraction column or a mixer / settler made of steel, preferably carbon steel, said extraction column or said mixer-settling tank comprising an inner surface, said inner surface likely to be in contact with the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide being covered by a polymeric coating preferably as defined above.
  • the extraction column may be static or agitated.
  • the extraction column is stirred, preferably mechanically. It comprises, for example, one or more agitating mobiles fixed on an axial rotary shaft.
  • agitating mobiles fixed on an axial rotary shaft.
  • turbines for example straight-blade turbines known as Rushton turbines or turbines with curved blades or turbines with curved blades
  • propellers for example profiled blade propellers
  • discs and mixtures thereof.
  • the agitation advantageously allows the formation of fine droplets to disperse a liquid phase in the other, and thus increase the interfacial exchange area.
  • the stirring speed is chosen so as to maximize the interfacial exchange area.
  • the mobile stirring member (s) is (are) made of a steel material, preferably carbon steel, comprising an outer surface, said outer surface likely to be in contact with the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt being covered with a polymeric coating preferably as defined above, or with a coating of silicon carbide.
  • Step iii) advantageously makes it possible to recover an organic phase, saturated with water, containing LiFSI (it is a solution of LiFSI in the at least one organic solvent OS2, said solution being saturated with water).
  • the OS2 extraction solvent of LiFSI salt dissolved in deionized water is advantageously:
  • a good solvent for the LiFSI salt that is to say that the LiFSI may have a solubility greater than or equal to 10% by weight relative to the total weight of the sum LiFSI and solvent; and or
  • the organic solvent OS2 is selected from the group consisting of esters, nitriles, ethers, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • the solvent OS2 is chosen from ethers, esters, and mixtures thereof.
  • the solvent OS 2 is chosen from methyl-t-butyl ether, cyclopentyl methyl ether, ethyl acetate, propyl acetate and butyl acetate, and mixtures thereof, the said organic solvent OS 2 being advantageously butyl acetate.
  • step iii) can be repeated at least once, preferably repeated from 1 to 10 times, preferably from 1 to 4 times.
  • step iii) can be carried out in several mixer-settlers in series.
  • the extracted organic phases are combined together to form a single organic solution.
  • Step iii) can be carried out continuously or discontinuously, preferably continuously.
  • step iii) comprises adding the at least one organic solvent OS2 to the aqueous LiFSI solution, to allow the dissolution of said salt, and the extraction of said salt in the organic phase.
  • the mass quantity of organic solvent (s) OS2 used can vary between 1/6 and 1 times the mass of the aqueous phase.
  • the mass ratio of organic solvent (s) S 2 / water, during an extraction of step b) varies from 1/6 to 1/1, the number of extractions varying in particular from 2 to 10.
  • the mass content of LiFSI in solution in the organic phase obtained at the end of step iii) is between 5% and 35%, preferably between 10% and 25% by weight relative to the total mass of the solution.
  • Step iv) can include:
  • Stage iv-1) advantageously makes it possible to obtain a LiFSI solution in the at least one organic solvent OS2 comprising a LiFSI content by mass of between 20% and 60%, and preferably between 30% and 50% by weight relative to to the total mass of the solution.
  • the pre-concentration step iv-1) can be carried out:
  • under reduced pressure for example at a pressure of less than 50 mbar abs, in particular at a pressure of less than 30 mbar abs.
  • Step iv-1) can be performed in equipment selected from an evaporator or exchanger.
  • the pre-concentration step iv-1) is carried out in:
  • an exchanger or an evaporator made of steel, preferably carbon steel, said exchanger or evaporator comprising an inner surface, said inner surface capable of being in contact with the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide being covered by a polymeric coating preferably as defined above or by a coating of silicon carbide.
  • step iv-1) is carried out in:
  • an exchanger or evaporator made of steel, preferably carbon steel, said exchanger or evaporator comprising an inner surface, said inner surface capable of being in contact with the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt being covered by a carbide coating of silicon.
  • Step iv-2) can be carried out in equipment chosen from an evaporator, such as for example a thin-film evaporator (and preferably a short-path thin-film evaporator), or an exchanger.
  • an evaporator such as for example a thin-film evaporator (and preferably a short-path thin-film evaporator), or an exchanger.
  • step iv-2) is carried out in a short-path thin film evaporator.
  • Step iv-2) can be performed in:
  • the above-mentioned step (e) comprises a step iv-2) of concentrating the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt by evaporation of said at least one organic solvent OS2, in a short-film thin film evaporator. route, preferably under the following conditions:
  • the concentration step iv-2) is carried out at a pressure of between 10 -2 mbar abs and 5 mbar abs, preferably between 5.10 -2 mbar abs and 2 mbar abs, preferably between 5.10 -1 and 2 mbar abs, even more preferably between 0.1 and 1 mbar abs, and in particular between 0.1 and 0.6 mbar abs.
  • step iv-2) is carried out at a temperature of between 30 ° C. and 95 ° C., preferably between 40 ° C. and 900 ° C., preferably between 40 ° C. and 85 ° C., and in particular between 50 ° C and 80 ° C.
  • step iv-2) is carried out with a residence time of less than or equal to 10 minutes, preferably less than or equal to 5 minutes, and preferably less than or equal to 3 minutes.
  • the term “residence time” means the time that elapses between the entry of the lithium salt solution of bis (fluorosulfonyl) imide (in particular obtained at the result of step b) above) in the evaporator and the outlet of the first drop of the solution.
  • the temperature of the condenser of the short-path thin-film evaporator is between -55 ° C. and 10 ° C., preferably between -50 ° C. and 5 ° C., more preferably between -50 ° C. and -5 ° C. 45 ° C and -10 ° Ct advantageously between -40 ° C and -15 ° C.
  • Short-path thin-film evaporators are also known under the name “Wiped film short path” (WFSP). They are typically so called because the vapors generated during evaporation make a “short trip" (short distance) before being condensed to the condenser.
  • WFSP Wiped film short path
  • evaporators marketed by the companies Buss SMS Ganzler ex Luwa AG, UIC Gmbh or VTA Process.
  • short-path thin-film evaporators may include a solvent vapor condenser positioned within the apparatus itself (particularly in the center of the apparatus), unlike other types of film evaporators. thin (which are not short path) in which the condenser is located outside the device.
  • the formation of a thin film of product to be distilled on the internal hot wall of the evaporator can typically be provided by continuously spreading on the evaporation surface by mechanical means. specified below.
  • the evaporator may in particular be provided at its center, an axial rotor on which are mounted the mechanical means that allow the formation of the film on the wall.
  • They may be rotors equipped with fixed blades: three-blade or four-blade lobed rotors in flexible or rigid materials, distributed over the entire height of the rotor or rotors equipped with moving blades, pallets, scrapers, guided rubbers.
  • the rotor may be constituted by a succession of articulated pallets on pivot mounted on a shaft or axis via radial supports.
  • Other rotors may be equipped with mobile rollers mounted on secondary axes and said rollers are pressed on the wall by centrifugation.
  • the rotational speed of the rotor which depends on the size of the apparatus can be readily determined by those skilled in the art.
  • the LiFSI salt solution is introduced into the short-path thin film evaporator with a flow rate of between 700 g / h and 1200 g / h, preferably between 900 g / h and 110 g / h for a evaporation surface of 0.04m 2 .
  • the LiFSI can be obtained in solid form, and in particular in crystallized form, or in the form of a concentrated solution, the concentrated solution comprising less than 35% by weight of residual solvent, preferably less than 30% by weight.
  • step (e) comprises a step (v) of crystallization of the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide obtained at the end of step iv) mentioned above.
  • the LiFSI is cold-crystallized, in particular at a temperature of less than or equal to 25 ° C.
  • the crystallization step v) of LiFSI is carried out in an organic solvent S3 ("crystallization solvent") chosen from chlorinated solvents, such as, for example, dichloromethane, from alkanes such as, for example, pentane, hexane, cyclohexane, or heptane, and from aromatic solvents, such as, for example, toluene, in particular at a temperature of less than or equal to 25 ° C.
  • the crystallized LiFSI at the end of step v) is recovered by filtration.
  • metal ions is intended in particular to mean ions derived from transition metals (such as, for example, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu), ions derived from poor metals (such as for example Al, Zn and Pb), ions derived from alkali metals (such as, for example, Na), ions derived from alkaline earth metals (such as, for example, Mg and Ca), and ions derived from silicon.
  • transition metals such as, for example, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu
  • poor metals such as for example Al, Zn and Pb
  • alkali metals such as, for example, Na
  • alkaline earth metals such as, for example, Mg and Ca
  • the process according to the invention advantageously leads to a LiFSI having a reduced content of ions derived from the following metals: Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Al, Zn, Mo, Co, Pb, Na, Si, Mg, It.
  • the process according to the invention advantageously leads to a composition comprising at least 99.9% by weight of LiFSI, preferably at least 99.95% by weight, preferably at least 99.99% by weight of LiFSI, and said LiFSI optionally comprising at least one of the following impurities in the indicated contents: 0 ⁇ H 2 0 ⁇ 100 ppm, 0 ⁇ Cl ⁇ 100 ppm, 0 ⁇ S0 4 2 ⁇ 100 ppm, 0 ⁇ F ⁇ 200 ppm, 0 ⁇ FS0 3 Li ⁇ 20 ppm, 0 ⁇ FSO2NH2 £ 20 ppm, 0 ⁇ K ⁇ 100 ppm, 0 ⁇ Na ⁇ 10 ppm, 0 ⁇ Si ⁇ 40 ppm, 0 ⁇ Mg ⁇ 10 ppm, 0 ⁇ Fe ⁇ 10 ppm ⁇ 0 ⁇ 10ppm, 0 ⁇ Pb ⁇ 10ppm, 0 ⁇ Cu ⁇ 10pp
  • ppm means ppm by weight
  • between x and y" or “ranging from x to y” means an interval in which the terminals x and y are included.
  • the temperature "between 30 and 100 ° C” includes in particular the values 30 ° C and 100 ° C.
  • the fluorination operating conditions are as follows:
  • reaction temperature 30 ° C .; - Gradual introduction of anhydrous HF gas phase in the reaction medium via a dip tube;

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation d'un sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide F-(S02)-NLi-(S02)-F comprenant une étape (b) comprenant une étape de fluoration du bis(chlorosulfonyl)imide Cl-(S02)-NH-(S02)-Cl avec HF anhydre, éventuellement dans au moins un solvant organique SO1, ladite étape (b) étant réalisée dans un réacteur fait d'un matériau M3 résistant à la corrosion, ou dans un réacteur contenant une couche de base faite d'un matériau M1 revêtue d'une couche de surface faite d'un matériau M2 résistant à la corrosion.

Description

Procédé de préparation d’un sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
Le marché des batteries Li-ion nécessite de développer des batteries de plus forte puissance. Cela passe par l’augmentation du voltage nominal des batteries Li-ion. Pour atteindre les voltages visés, des électrolytes de grande pureté sont nécessaires. Les anions de type sulfonylimide, de par leur très faible basicité, sont de plus en plus utilisés dans le domaine du stockage d’énergie sous forme de sels inorganiques dans les batteries, ou de sels organiques dans les super condensateurs ou dans le domaine des liquides ioniques.
Dans le domaine spécifique des batteries Li-ion, le sel actuellement le plus utilisé est le LiPF6. Ce sel montre de nombreux désavantages tels qu’une stabilité thermique limitée, une sensibilité à l’hydrolyse et donc une plus faible sécurité de la batterie. Récemment de nouveaux sels possédant le groupement fluorosulfonyl FS02 ont été étudiés et ont démontré de nombreux avantages comme une meilleure conductivité ionique et une résistance à l’hydrolyse. L’un de ces sels, le LiFSI a montré des propriétés très intéressantes qui font de lui un bon candidat pour remplacer le LiPF6.
L’identification et la quantification des impuretés dans les sels et/ou électrolytes, et la compréhension de leurs impacts sur les performances de la batterie deviennent primordiales. Par exemple, les impuretés possédant un proton mobile, en raison de leur interférence avec les réactions électrochimiques, conduisent à des performances et une stabilité globale moindre des batteries Li-ion. L’application des batteries Li-ion nécessite d’avoir des produits de haute pureté (minimum d’impuretés).
Les procédés existants de préparation du LiFSI comprennent notamment des étapes (par exemple chloration, fluoration...) mettant en oeuvre des réactifs corrosifs, et/ou la formation de produits secondaires corrosifs, qui engendrent (dans les conditions opératoires) une corrosion élevée du matériau des équipements utilisés pour les réactions. Cette corrosion induit la contamination dudit LiFSI par des ions métalliques issus desdits matériaux. Or, la présence d’ions métalliques dans le LiFSI en quantité trop importante peut perturber le fonctionnement de la batterie et ses performances, par exemple en raison du dépôt desdits ions métalliques sur les électrodes de la batterie. De plus, la corrosion des matériaux des équipements utilisés compromettent l’intégrité structurelle des équipements et réduisent leur durée de vie. Ainsi, il existe un besoin d’un nouveau procédé de préparation d’un sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide conduisant à un LiFSI de haute pureté présentant une teneur réduite en ions métalliques.
DESCRIPTION DE L’INVENTION
La présente invention concerne un procédé de préparation d’un sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide F-(S02)-NLi-(S02)-F comprenant une étape (b) comprenant une étape de fluoration du bis(chlorosulfonyl)imide Cl-(S02)-NH-(S02)-Cl avec HF anhydre, éventuellement dans au moins un solvant organique SOI , ladite étape (b) étant réalisée dans un réacteur fait d’un matériau M3 résistant à la corrosion, ou dans un réacteur contenant une couche de base faite d’un matériau M1 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M2 résistant à la corrosion.
Dans le cadre de l’invention, par « HF anhydre », on entend de THF contenant moins de 500 ppm d’eau, de préférence moins de 300 ppm d’eau de manière préférée moins de 200 ppm d’eau.
Etape (b)
L’étape (b) selon l’invention permet avantageusement de préparer le bis(fluorosulfonyl)imide F-(S02)-NH-(S02)-F.
L’étape (b) du procédé est de préférence réalisée dans au moins un solvant organique SOI . Le solvant organique SOI possède de préférence un nombre donneur compris entre 1 et 70 et avantageusement compris entre 5 et 65. L’indice donneur d’un solvant représente la valeur -DH, DH étant l’enthalpie de l’interaction entre le solvant et le pentachlorure d’antimoine (selon la méthode décrite dans Journal of Solution Chemistry, vol. 13, n °9, 1984). Comme solvant organique SOI , on peut citer notamment les esters, les nitriles, les dinitriles, les éthers, les diéthers, les amines, les phosphines, et leurs mélanges.
De préférence, le solvant organique SOI est choisi dans le groupe constitué de l’acétate de méthyle, de l’acétate d’éthyle, de l’acétate de butyle, de l’acétonitrile, du propionitrile, de l’isobutyronitrile, du glutaronitrile, du dioxane, du tétrahydrofurane, de la triéthylamine, de la tripropylamine, de la diéthylisopropylamine, de la pyridine, de la triméthylphosphine, de la triéthylphosphine, de la diéthylisopropylphosphine, et de leurs mélanges. En particulier, le solvant organique SOI est le dioxane.
L’étape (b) peut être mise en oeuvre à une température comprise entre 0 °C et la température d’ébullition du solvant organique SOI (ou du mélange de solvants organiques SOI ). De préférence, l’étape (b) est réalisée à une température comprise entre 5°C et la température d’ébullition du solvant organique SOI (ou du mélange de solvants organiques SOI ), préférentiellement entre 25°C et la température d’ébullition du solvant organique SOI (ou du mélange de solvants organiques SOI ).
L’étape (b) peut être mise en œuvre à une pression P, de préférence comprise entre 0 et 16 bars abs.
Cette étape (b) est de préférence mise en œuvre en dissolvant le bis(chlorosulfonyl)imide Cl-(S02)-NH-(S02)-Cl dans le solvant organique SOI , ou le mélange de solvants organiques SOI , préalablement à l’étape de réaction avec HF anhydre.
Le rapport massique entre le bis(chlorosulfonyl)imide Cl-(S02)-NH-(S02)-Cl et le solvant organique SOI , ou le mélange de solvants organiques SOI , est de préférence compris entre 0,001 et 10, et avantageusement entre 0,005 et 5.
Selon un mode de réalisation, GI-IF anhydre est introduit dans le milieu réactionnel sous forme liquide ou sous forme gazeuse, de préférence sous forme gazeuse.
Le rapport molaire x entre HF anhydre et le bis(chlorosulfonyl)imide Cl-(S02)-NH- (S02)-Cl mis en jeu est de préférence compris entre 2 et 10, et avantageusement entre 2 et 5.
L’étape de réaction avec HF anhydre peut être effectuée en milieu fermé ou en milieu ouvert, de préférence l’étape (b) est réalisée en milieu ouvert avec notamment dégagement d’HCI sous forme gaz.
La couche de surface du réacteur de l’étape (b) est la couche susceptible d’être en contact avec le milieu réactionnel de l’étape (b) de fluoration (par exemple réactifs de départ, produits générés, ...), le milieu réactionnel pouvant comprendre tout type de phase : liquide, et/ou gaz, et/ou solide.
De préférence, la couche de surface du réacteur de l’étape (b) est au moins en contact avec au moins un des réactifs de départ, par exemple le bis(chlorosulfonyl)imide.
La couche de base et la couche de surface peuvent être disposées l’une contre l’autre par placage. C’est par exemple le cas lorsque le matériau M2 est un alliage à base de nickel, tel que défini ci-après. De préférence, le placage est réalisé par placage par soudure, placage par explosion, placage par laminage à chaud, ou par placage par laminage à froid, préférentiellement par placage par explosion.
Selon un mode de réalisation, la couche de surface a une épaisseur comprise entre 0,01 et 20 mm, ladite épaisseur de ladite couche de surface interne étant inférieure à celle de ladite couche de base. De préférence, ladite couche de surface interne a une épaisseur comprise entre 0,05 et 15 mm, préférentiellement entre 0,1 et 10 mm, avantageusement entre 0,1 et 5 mm. Matériau M3
Le réacteur de l’étape (b) peut être fait d’un matériau M3 résistant à la corrosion.
En particulier, le réacteur de l’étape (b) est fait d’un matériau massif M3 résistant à la corrosion.
Le matériau M3 peut être choisi parmi le nickel pur et un matériau M3 comprenant :
- au moins 60% en poids de fer, plus particulièrement au moins 70% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M3 ;
- moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, plus préférentiellement moins de 0,75% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, encore plus avantageusement moins de 0,1 % en poids par rapport au poids total du matériau M3; et
- de 10% à 20% en poids de chrome, avantageusement de 15% à 20% en poids, en particulier de 16% à 18,5% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M3; et éventuellement :
- moins de 15% en poids de nickel, préférentiellement entre 10% et 14% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M3 ; et/ou
- moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement entre 2% et 3% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M3 ; et/ou
- moins de 2,5% en poids de manganèse, avantageusement 2% en poids de manganèse par rapport au poids total du matériau M3 ; et/ou
- moins de 2% en poids de silicium, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de silicium par rapport au poids total du matériau M3.
De préférence, le matériau M3 comprend au moins 60% en poids de fer, plus particulièrement au moins 70% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M3 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, plus préférentiellement moins de 0,75% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, encore plus avantageusement moins de 0,1 % en poids par rapport au poids total du matériau M3; et de 10% à 20% en poids de chrome, avantageusement de 15% à 20% en poids, en particulier de 16% à 18,5% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M3 ; et moins de 15% en poids de nickel, préférentiellement entre 10% et 14% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M3 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement entre 2% et 3% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M3 ; et moins de 2,5% en poids de manganèse, avantageusement 2% en poids de manganèse par rapport au poids total du matériau M3 ; et moins de 2% en poids de silicium, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de silicium par rapport au poids total du matériau M3.
Dans le cadre de l’invention, on entend par « le matériau M3 est du nickel pur», un matériau M3 comprenant au moins 99% en poids de nickel, de préférence au moins 99,1 %, préférentiellement au moins 99,2%, avantageusement au moins 99,3%, encore plus avantageusement au moins 99,4%, par exemple au moins 99,5%, et en particulier au moins 99,6%, par rapport au poids total dudit matériau M3. Lorsque le matériau M3 est du nickel pur, il peut également comprendre en outre:
- du fer dans une teneur inférieure à 1 % en poids par rapport au poids total du matériau M3, avantageusement inférieure à 0,9% en poids, de préférence inférieure à 0,8% en poids, plus préférentiellement inférieure à 0,7% en poids, en particulier inférieure à 0,6% en poids, plus particulièrement inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids total du matériau M3. De préférence, le matériau M3 comprend entre 0,1 % et 1 % en poids de fer, en particulier entre 0,3% et 0,8 % en poids de fer, plus particulièrement entre 0,3% et 0,5% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M3 ; et/ou
- du manganèse dans une teneur inférieure à 1 % en poids par rapport au poids total du matériau M3, avantageusement inférieure à 0,9% en poids, de préférence inférieure à 0,8% en poids, plus préférentiellement inférieure à 0,7% en poids, en particulier inférieure à 0,6% en poids, plus particulièrement inférieure à 0,5% en poids, de manière privilégiée inférieure à 0,4% en poids, par rapport au poids total du matériau M3 ; et/ou
- du silicium dans une teneur inférieure à 1 % en poids par rapport au poids total du matériau M3, avantageusement inférieure à 0,9% en poids, de préférence inférieure à 0,8% en poids, plus préférentiellement inférieure à 0,7% en poids, en particulier inférieure à 0,6% en poids, plus particulièrement inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids total du matériau M3 ; et/ou
- du cuivre dans une teneur inférieure à 1 % en poids par rapport au poids total du matériau M3, avantageusement inférieure à 0,9% en poids, de préférence inférieure à 0,8% en poids, plus préférentiellement inférieure à 0,7% en poids, en particulier inférieure à 0,6% en poids, plus particulièrement inférieure à 0,5% en poids, de manière privilégiée inférieure à 0,4% en poids, de manière particulièrement privilégiée inférieure à 0,3% en poids par rapport au poids total du matériau M3 ; et/ou
- du carbone dans une teneur inférieure à 0,1 % en poids par rapport au poids total du matériau M3, avantageusement inférieure à 0,09% en poids, de préférence inférieure à 0,08% en poids, plus préférentiellement inférieure à 0,07% en poids, en particulier inférieure à 0,06% en poids, plus particulièrement inférieure à 0,05% en poids, de manière privilégiée inférieure à 0,04% en poids, de manière particulièrement privilégiée inférieure à 0,03% en poids par rapport au poids total du matériau M3.
A titre d’exemple, on peut par exemple citer le NÎ201 comprenant au moins 99% en poids de nickel, au plus 0,02% en poids de carbone, au plus 0,40% en poids de fer, au plus 0,35% en poids de manganèse, au plus 0,35% en poids de silicium, et au plus 0,25% de cuivre ; ou le Ni200 comprenant au moins 99% en poids de nickel, au plus 0,15% en poids de carbone, au plus 0,40% en poids de fer, au plus 0,35% en poids de manganèse, au plus 0,35% en poids de silicium, et au plus 0,25% de cuivre.
Selon un mode de réalisation préféré, le taux de corrosion du matériau M3 est inférieur à 100 mGh/an, de préférence inférieur à 90 mhi/an, avantageusement inférieur à 80 mhi/an, préférentiellement inférieur à 70 mhi/an, encore plus avantageusement inférieur à 60 mhi/an, et en particulier inférieur à 50 mhi/an. Ce taux est mesuré selon la méthode des coupons ASTM D 2 328-65 T.
Matériau M1
Selon un mode de réalisation, le matériau M1 comprend :
- i) au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M1 ; et ü)
- moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, plus préférentiellement moins de 0,75% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, de manière privilégiée moins de 0,1 % en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
- moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou moins de 20% en poids de chrome, préférentiellement moins de 5% en poids de chrome, avantageusement moins de 4% en poids, de préférence moins de 3% en poids, plus préférentiellement moins de 2% en poids, en particulier moins de 1% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
moins de 15% en poids de nickel, préférentiellement moins de 5% en poids, avantageusement moins de 4% en poids, de préférence moins de 3% en poids, plus préférentiellement moins de 2% en poids, en particulier moins de 1% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
- moins de 2% en poids de silicium, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de silicium par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
- moins de 2,5% en poids de manganèse, avantageusement moins de 2% en poids, de préférence moins de 1 ,5% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de manganèse par rapport au poids total du matériau M1 .
Selon un mode de réalisation préféré, le matériau M1 comprend :
- i) au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M1 ; et ü)
- moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1% en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01% et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
- moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, encore plus avantageusement entre 0,1 % et 1% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M1 , et/ou
moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
- moins de 2% en poids de silicium, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence entre 0,1 % et 1 ,5 % en poids de silicium par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
- moins de 2,5% en poids de manganèse, avantageusement moins de 2% en poids, de préférence moins de 1 ,5% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, en particulier entre 0,1 % et 1 % en poids de manganèse par rapport au poids total du matériau M1 .
De préférence, le matériau M1 comprend au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, encore plus avantageusement entre 0,1 % et 1 % en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M1 , et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M1 .
Selon un autre mode de réalisation préféré, le matériau M1 comprend :
- au moins 60% en poids de fer, plus particulièrement au moins 70% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M1 ;
- moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, plus préférentiellement moins de 0,75% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, encore plus avantageusement moins de 0,1 % en poids par rapport au poids total du matériau M1 ; et
- de 10% à 20% en poids de chrome, avantageusement de 15% à 20% en poids, en particulier de 16% à 18,5% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M1 ; et éventuellement : - moins de 15% en poids de nickel, préférentiellement entre 10% et 14% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
- moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement entre 2% et 3% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
- moins de 2,5% en poids de manganèse, avantageusement 2% en poids de manganèse par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
- moins de 2% en poids de silicium, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de silicium par rapport au poids total du matériau M1 .
De préférence, le matériau M1 comprend au moins 60% en poids de fer, plus particulièrement au moins 70% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, plus préférentiellement moins de 0,75% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, encore plus avantageusement moins de 0,1 % en poids par rapport au poids total du matériau M1 ; et de 10% à 20% en poids de chrome, avantageusement de 15% à 20% en poids, en particulier de 16% à 18,5% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 15% en poids de nickel, préférentiellement entre 10% et 14% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement entre 2% et 3% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 2,5% en poids de manganèse, avantageusement 2% en poids de manganèse par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 2% en poids de silicium, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de silicium par rapport au poids total du matériau M1 .
Matériau M2
Le matériau M2 peut être choisi dans le groupe constitué de l’émail, des polymères (en particulier les polymères fluorés), et des alliages à base de nickel.
Selon un mode de réalisation, le matériau M2 est de l’émail. Typiquement, l’émail comprend principalement Si02 en particulier en une teneur massique supérieure à 60% en masse, préférentiellement comprise entre 60% et 70% en masse. La couche d’émail peut être obtenue par application d’une suspension de poudre de verre en une épaisseur suffisante sur la couche de base de la paroi interne du réacteur, puis chauffage pour assurer la fusion de la poudre de verre, suivi du refroidissement pour permettre l’obtention d’une couche d’émail.
Selon un mode de réalisation préféré, le matériau M2 est choisi parmi les polymères, en particulier les polyoléfines (tel que par exemple le polyéthylène), et les polymères fluorés, tels que par exemple le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoroéthylène), les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré), les FEP (copolymères de tétrafluoroéthylène et du perfluoropropène, tel que par exemple copolymère du C2F4 et du CsFs), le ETFE (copolymère du tétrafluoroéthylène et de l’éthylène, et le FKM (copolymère d’hexafluoropropylène et de difluoroéthylène), plus préférentiellement le matériau M6 est choisi parmi les PTFE et les PFA.
Selon un mode de réalisation, le matériau M2 est choisi parmi les alliages à base de nickel, en particulier parmi les alliages comprenant au moins 40% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M2.
Avantageusement, le matériau M2 est choisi parmi les alliages à base de nickel comprenant au moins 45% en poids de nickel, plus préférentiellement au moins 50% en poids de nickel, en particulier au moins 55% en poids de nickel, plus particulièrement au moins 60% en poids de nickel, de manière privilégiée au moins 65% en poids de nickel, de manière encore plus privilégiée au moins 70% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M2.
Le matériau M2 peut être choisi parmi les alliages à base de nickel comprenant de 45% à 95% en poids de nickel, de préférence de 50% à 90% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M2.
Le matériau M2 (alliages à base de nickel) peut également comprendre du chrome dans une teneur inférieure à 35% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 30% en poids, de préférence inférieure à 20% en poids, plus préférentiellement inférieure à 15% en poids, en particulier inférieure à 10% en poids, plus particulièrement inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M2.
Le matériau M2 (alliages à base de nickel) peut également comprendre du molybdène dans une teneur inférieure à 35% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 30% en poids, de préférence inférieure à 25% en poids, plus préférentiellement inférieure à 20% en poids, en particulier inférieure à 15% en poids, plus particulièrement inférieure à 10% en poids par rapport au poids total du matériau M2.
De préférence, le matériau M2 (alliages à base de nickel) comprend au moins 40% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M2, de préférence au moins 45 % en poids, plus préférentiellement au moins 50% en poids, en particulier au moins 55% en poids, plus particulièrement au moins 60% en poids, de manière privilégiée au moins 65% en poids, de manière plus privilégiée au moins 70% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M2; et moins de 35% en poids de chrome, avantageusement moins de 30% en poids, de préférence moins de 20% en poids, plus préférentiellement moins de 15% en poids, en particulier moins de 10% en poids, plus particulièrement moins de 5% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M2; et moins de 35% en poids de molybdène, avantageusement moins de 30% en poids, de préférence moins de 20% en poids, plus préférentiellement moins de 15% en poids, en particulier moins de 10% en poids, plus particulièrement moins de 5% en poids de molybdène, par rapport au poids total du matériau M2.
Le matériau M2 (alliages à base de nickel) peut également comprendre du cobalt dans une teneur inférieure à 10% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 8% en poids, de préférence inférieure à 6% en poids, plus préférentiellement inférieure à 4% en poids, en particulier inférieure à 3% en poids, plus particulièrement inférieure à 2% en poids par rapport au poids total du matériau M2.
Le matériau M2 (alliages à base de nickel) peut également comprendre du tungstène dans une teneur inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 4% en poids, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 2% en poids, en particulier inférieure à 1 % en poids, par rapport au poids total du matériau M2.
Le matériau M2 (alliages à base de nickel) peut également comprendre du fer dans une teneur inférieure à 25% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 20% en poids, de préférence inférieure à 15% en poids, plus préférentiellement inférieure à 10% en poids, en particulier inférieure à 7% en poids, plus particulièrement inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M2.
Le matériau M2 (alliages à base de nickel) peut également comprendre du manganèse dans une teneur inférieure à 5% en poids par rapport au poids total de l’alliage, avantageusement inférieure à 4% en poids, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 2% en poids, en particulier inférieure à 1 % en poids, plus particulièrement inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids total du matériau M2.
Le matériau M2 (alliages à base de nickel) peut également comprendre du cuivre dans une teneur inférieure à 50% en poids, avantageusement inférieure à 45% en poids, de préférence inférieure à 40% en poids, plus préférentiellement inférieure à 35% en poids, en particulier inférieure à 30% en poids, plus particulièrement inférieure à 25% en poids de cuivre par rapport au poids total du matériau M2.
De préférence, le matériau M2 (alliages à base de nickel) comprend au moins 40% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M2, de préférence au moins 45 % en poids de nickel, plus préférentiellement au moins 50% en poids de nickel, en particulier au moins 55% en poids de nickel, plus particulièrement au moins 60% en poids de nickel, de manière privilégiée au moins 65% en poids de nickel, de manière plus privilégiée au moins 70% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M2; et moins de 50% en poids de cuivre, avantageusement inférieure à 45% en poids, de préférence inférieure à 40% en poids, plus préférentiellement inférieure à 35% en poids, en particulier inférieure à 30% en poids, plus particulièrement inférieure à 25% en poids de cuivre par rapport au poids total du matériau M2. De préférence, le matériau M2 (alliages à base de nickel) comprend au moins 40% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M2, de préférence au moins 45 % en poids de nickel, plus préférentiellement au moins 50% en poids de nickel, en particulier au moins 55% en poids de nickel, plus particulièrement au moins 60% en poids de nickel, de manière privilégiée au moins 65% en poids de nickel, de manière plus privilégiée au moins 70% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M2; et moins de 35% en poids de chrome, avantageusement moins de 30% en poids, de préférence moins de 20% en poids, plus préférentiellement moins de 15% en poids, en particulier moins de 10% en poids, plus particulièrement moins de 5% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M2; et moins de 25% en poids de fer, avantageusement moins de 20% en poids, de préférence moins de 15% en poids, plus préférentiellement moins de 10% en poids, en particulier moins de 7% en poids, plus particulièrement moins de 5% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M2 ; et éventuellement moins de 35% en poids de molybdène, avantageusement moins de 30% en poids, de préférence moins de 20% en poids, plus préférentiellement moins de 15% en poids, en particulier moins de 10% en poids, plus particulièrement moins de 5% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M2.
Le matériau M2 (alliages à base de nickel) peut comprendre moins de 4% en poids de titane par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, en particulier moins de 0,5% en poids de titane, plus particulièrement moins de 0,05% en poids de titane par rapport au poids total du matériau M2, de manière privilégiée le matériau M2 est dépourvu de titane.
Le matériau M2 (alliages à base de nickel) peut comprendre moins de 6% en poids de niobium par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement moins de 4% en poids, de préférence moins de 2% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,05% en poids de niobium par rapport au poids total du matériau M2, de manière privilégiée le matériau M2 est dépourvu de niobium.
Selon un mode de réalisation, le réacteur utilisé dans l’étape (b) du procédé selon l’invention comprend une couche de base faite d’un matériau M1 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M2 résistant à la corrosion, ledit matériau M1 comprenant :
• au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, encore plus avantageusement entre 0,1% et 1% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M1 , et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M1 ; et
• le matériau M2 étant choisi parmi les alliages à base de nickel, en particulier choisi parmi les alliages comprenant au moins 40% en poids de nickel, avantageusement au moins 45% en poids, plus préférentiellement au moins 50% en poids, en particulier au moins 55% en poids, plus particulièrement au moins 60% en poids, de manière privilégiée au moins 65% en poids, de manière encore plus privilégiée au moins 70% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du chrome dans une teneur inférieure à 35% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 30% en poids, de préférence inférieure à 20% en poids, plus préférentiellement inférieure à 15% en poids, en particulier inférieure à 10% en poids, plus particulièrement inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du molybdène dans une teneur inférieure à 35% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 30% en poids, de préférence inférieure à 25% en poids, plus préférentiellement inférieure à 20% en poids, en particulier inférieure à 15% en poids, plus particulièrement inférieure à 10% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du cobalt dans une teneur inférieure à 10% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 8% en poids, de préférence inférieure à 6% en poids, plus préférentiellement inférieure à 4% en poids, en particulier inférieure à 3% en poids, plus particulièrement inférieure à 2% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du tungstène dans une teneur inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 4% en poids, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 2% en poids, en particulier inférieure à 1% en poids, par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du fer dans une teneur inférieure à 25% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 20% en poids, de préférence inférieure à 15% en poids, plus préférentiellement inférieure à 10% en poids, en particulier inférieure à 7% en poids, plus particulièrement inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du manganèse dans une teneur inférieure à 5% en poids par rapport au poids total de l’alliage, avantageusement inférieure à 4% en poids, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 2% en poids, en particulier inférieure à 1 % en poids, plus particulièrement inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du cuivre dans une teneur inférieure à 50% en poids, avantageusement inférieure à 45% en poids, de préférence inférieure à 40% en poids, plus préférentiellement inférieure à 35% en poids, en particulier inférieure à 30% en poids, plus particulièrement inférieure à 25% en poids de cuivre par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou moins de 4% en poids de titane par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, plus préférentiellement moins de 1% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,05% en poids par rapport au poids total du matériau M2, de manière privilégiée le matériau M2 étant dépourvu de titane ; et/ou moins de 6% en poids de niobium, avantageusement moins de 4% en poids, de préférence moins de 2% en poids, plus préférentiellement moins de 1% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,05% en poids de niobium par rapport au poids total du matériau M2, de manière privilégiée le matériau M2 étant dépourvu de niobium.
Selon un mode de réalisation préféré, le réacteur utilisé dans l’étape (b) du procédé selon l’invention comprend une couche de base faite d’un matériau M1 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M2 résistant à la corrosion, ledit matériau M1 comprenant :
• au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, encore plus avantageusement entre 0,1% et 1% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M1 , et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M1 ; et
• le matériau M2 étant choisi parmi les polymères fluorés, et en particulier les polymères fluorés thermoplastiques, tels que par exemple le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoroéthylène), les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré), les FEP (copolymères de tétrafluoroéthylène et du perfluoropropène, tel que par exemple copolymère du C2F4 et du C3F6), le ETFE (copolymère du tétrafluoroéthylène et de l’éthylène, et le FKM (copolymère d’hexafluoropropylène et de difluoroéthylène).
Selon un autre mode de réalisation préféré, le réacteur utilisé dans l’étape (b) du procédé selon l’invention comprend une couche de base faite d’un matériau M1 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M2 résistant à la corrosion, ledit matériau M1 comprenant
• au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, encore plus avantageusement entre 0,1 % et 1 % en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M1 , et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M1 ; et
• le matériau M2 étant de l’émail.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le réacteur utilisé dans l’étape (b) du procédé selon l’invention est fait d’un matériau M3 résistant à la corrosion, ledit matériau M3 comprenant au moins 60% en poids de fer, plus particulièrement au moins 70% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M3 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1% en poids, plus préférentiellement moins de 0,75% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, encore plus avantageusement moins de 0,1% en poids par rapport au poids total du matériau M3; et de 10% à 20% en poids de chrome, avantageusement de 15% à 20% en poids, en particulier de 16% à 18,5% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M3 ; et moins de 15% en poids de nickel, préférentiellement entre 10% et 14% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M3 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement entre 2% et 3% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M3 ; et moins de 2,5% en poids de manganèse, avantageusement 2% en poids de manganèse par rapport au poids total du matériau M3 ; et moins de 2% en poids de silicium, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1% en poids de silicium par rapport au poids total du matériau M3.
Selon un mode de réalisation préféré, le taux de corrosion du matériau M2 est inférieur à 100 mGh/an, de préférence inférieur à 90 mhi/an, avantageusement inférieur à 80 mhi/an, préférentiellement inférieur à 70 mhi/an, encore plus avantageusement inférieur à 60 mhi/an, et en particulier inférieur à 50 mhi/an. Ce taux est mesuré selon la méthode des coupons ASTM D 2 328-65 T.
Réacteur
De préférence, le réacteur est alimenté en réactifs de départ par des lignes d’alimentation. Le réacteur peut également comprendre des lignes d’effluent ou de sortie permettant d’évacuer le milieu réactionnel du réacteur.
De préférence, les lignes d’alimentation ou de sortie du réacteur sont faites de matériau spécifique capable de résister également à la corrosion, par exemple faites du matériau M3 susmentionné. Les lignes d’alimentation peuvent être de forme tubulaire. Alternativement, les lignes d’alimentation ou de sortie peuvent être faites d’un matériau comprenant une couche de base faite d’un matériau M1 susmentionné revêtue d’une couche de surface, susceptible d’être en contact avec le milieu réactionnel, faite d’un matériau M2 résistant à la corrosion.
Selon un mode de réalisation, le réacteur de l’étape (b) est un réacteur agité muni de mobile(s) d’agitation.
Parmi les mobiles d’agitation, on peut par exemple citer les turbines (par exemple les turbines à pales droites dites de Rushton ou turbines à pales incurvées ou turbines à pales courbes), les rubans hélicoïdaux, les hélices (par exemple les hélices à pales profilées), les ancres, et leurs combinaisons. Le(s) mobile(s) d’agitation peut(vent) être fixé(s) sur un arbre d’agitation, et peuvent être de nature identique ou différente. L’arbre d’agitation peut être entraîné par un moteur, se trouvant avantageusement à l’extérieur du réacteur.
Le design et la taille des mobiles d'agitation peuvent être choisis par l'homme du métier en fonction du type de mélange à réaliser (mélange de liquides, mélange de liquide et solide, mélange de liquide et gaz, mélange de liquide, gaz et solide) et des performances de mélange désirées. En particulier, le mobile d’agitation est choisi parmi les mobiles d’agitation les mieux adaptés pour assurer une bonne homogénéité du milieu réactionnel.
De préférence, le(s) mobile(s) d’agitation est(sont) fait(s) d’un matériau résistant à la corrosion, tel que par exemple fait du matériau M3 tel que défini ci-dessus, ou peuvent comprendre une couche de base faite d’un matériau M1 susmentionné revêtu d’une couche de surface, susceptible d’être en contact avec le milieu réactionnel, faite d’un matériau M2 susmentionné résistant à la corrosion.
Le réacteur de l’étape (b) peut comprendre des moyens de chauffage.
Le réacteur de l’étape (b) peut être chauffé au moyen d’une double-enveloppe entourant le réacteur dans laquelle peut circuler un fluide de chauffage, par exemple de la vapeur ou de l’eau.
Selon un mode de réalisation, l’étape (b) est réalisée dans un réacteur ayant une conductivité thermique globale supérieure ou égale à 10 W/m/°C, de préférence supérieure ou égale à 15 W/m/°C.
Lorsque le réacteur contient une couche de base faite d’un matériau M1 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M2 résistant à la corrosion, la conductivité thermique globale li^u réacteur composé de M1 et M2 est calculée selon la formule suivante : li,2= (qi + e2) / ((qi/lΐ) + (q2/l2))
avec une épaisseur ei représentant l’épaisseur du matériau M1 , e2 représentant l’épaisseur du matériau M2, li représentant la conductivité thermique du matériau M1 et l2 représentant la conductivité thermique du matériau M2.
Lorsque le réacteur est fait d’un matériau M3, la conductivité thermique globale est celle du matériau M3.
La réaction de fluoration conduit typiquement à la formation de HCl, dont la majorité peut être dégazée du milieu réactionnel (tout comme l’HF excédentaire si l’agent de fluoration est le HF), par exemple par entraînement (stripping) d’un gaz neutre (tel que l’azote, l’hélium ou l’argon). Toutefois, de l’HF et/ou de l’HCI résiduels peuvent être dissous dans le milieu réactionnel. Dans le cas de l’HCI les quantités sont très faibles car aux pression et température de travail l’HCI est principalement sous forme gaz.
L’HF anhydre et HCl susmentionnés sont en particulier corrosifs. Il en va de même pour le bis(chlorosulfonyl)imide Cl-(S02)-NH-(S02)-Cl. L’utilisation du réacteur tel que défini ci- dessus permet avantageusement de résister à la corrosivité du milieu réactionnel (réactifs de départ, et/ou produits formés) dans les conditions réactionnelles, et ainsi d’éviter la contamination du milieu par des ions métalliques issus des matériaux du réacteur.
Le procédé selon l’invention peut comprendre une étape (a), préalable à l’étape (b), ladite étape (a) comprenant une étape de chloration de l’acide sulfamique H0-(S02)-NH2 pour obtenir le bis(chlorosulfonyl)imide Cl-(S02)-NH-(S02)-Cl, ladite étape (a) étant de préférence réalisée dans un réacteur fait d’un matériau M4 résistant à la corrosion, ou dans un réacteur contenant une couche de base faite d’un matériau M5 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M6 résistant à la corrosion.
La couche de surface du réacteur de l’étape (a) est la couche susceptible d’être en contact avec le milieu réactionnel de l’étape (a) de chloration (par exemple réactifs de départ, produits générés, ...), le milieu réactionnel pouvant comprendre tout type de phase : liquide, et/ou gaz, et/ou solide.
De préférence, la couche de surface du réacteur de l’étape (a) est au moins en contact avec au moins un des réactifs de départ, tel que par exemple l’acide sulfamique.
La couche de base et la couche de surface peuvent être disposées l’une contre l’autre par placage. C’est par exemple le cas lorsque le matériau M6 est un alliage à base de nickel, tel que défini ci-après. De préférence, le placage est réalisé par placage par soudure, placage par explosion, placage par laminage à chaud, ou par placage par laminage à froid, préférentiellement par placage par explosion.
Selon un mode de réalisation, la couche de surface a une épaisseur comprise entre 0,01 et 20 mm, ladite épaisseur de ladite couche de surface interne étant inférieure à celle de ladite couche de base. De préférence, ladite couche de surface interne a une épaisseur comprise entre 0,05 et 15 mm, préférentiellement entre 0,1 et 10 mm, avantageusement entre 0,1 et 5 mm.
Matériau M5
De préférence, le matériau M5 est le matériau M1 tel que défini ci-dessus. De préférence, le matériau M5 comprend au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M5 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M5 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, encore plus avantageusement entre 0,1 % et 1 % en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M5, et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M5.
Matériau M6
Le matériau M6 peut être choisi dans le groupe constitué de l’émail, des polymères fluorés, et des alliages à base de nickel (en particulier ceux décrits ci-dessus pour le matériau M2).
Selon un mode de réalisation, le matériau M6 est de l’émail.
Selon un mode de réalisation, le matériau M6 est choisi parmi les polymères fluorés, et en particulier les polymères fluorés thermoplastiques. On peut par exemple citer le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoroéthylène), les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré), les FEP (copolymères de tétrafluoroéthylène et du perfluoropropène, tel que par exemple copolymère du C2F4 et du C3F6), le ETFE (copolymère du tétrafluoroéthylène et de l’éthylène, et le FKM (copolymère d’hexafluoropropylène et de difluoroéthylène).
Selon un mode de réalisation, le réacteur utilisé dans l’étape (a) du procédé selon l’invention comprend une couche de base fait d’un matériau M5 revêtue d’une couche de surface interne fait d’un matériau M6 résistant à la corrosion, ledit matériau M5 comprenant : • au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M5 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M5 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, encore plus avantageusement entre 0,1% et 1% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M5, et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M5 ; et
• le matériau M6 étant choisi parmi les alliages à base de nickel, en particulier parmi les alliages comprenant au moins 40% en poids de nickel, avantageusement au moins 45% en poids de nickel, plus préférentiellement au moins 50% en poids de nickel, en particulier au moins 55% en poids de nickel, plus particulièrement au moins 60% en poids de nickel, de manière privilégiée au moins 65% en poids de nickel, de manière encore plus privilégiée au moins 70% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M6 ; et/ou du chrome dans une teneur inférieure à 35% en poids par rapport au poids total du matériau M6, avantageusement inférieure à 30% en poids, de préférence inférieure à 20% en poids, plus préférentiellement inférieure à 15% en poids, en particulier inférieure à 10% en poids, plus particulièrement inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M6 ; et/ou du molybdène dans une teneur inférieure à 35% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 30% en poids, de préférence inférieure à 25% en poids, plus préférentiellement inférieure à 20% en poids, en particulier inférieure à 15% en poids, plus particulièrement inférieure à 10% en poids par rapport au poids total du matériau M6 ; et/ou du cobalt dans une teneur inférieure à 10% en poids par rapport au poids total du matériau M6, avantageusement inférieure à 8% en poids, de préférence inférieure à 6% en poids, plus préférentiellement inférieure à 4% en poids, en particulier inférieure à 3% en poids, plus particulièrement inférieure à 2% en poids par rapport au poids total du matériau M6 ; et/ou du tungstène dans une teneur inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M6, avantageusement inférieure à 4% en poids, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 2% en poids, en particulier inférieure à 1 % en poids, par rapport au poids total du matériau M6 ; et/ou du fer dans une teneur inférieure à 25% en poids par rapport au poids total du matériau M6, avantageusement inférieure à 20% en poids, de préférence inférieure à 15% en poids, plus préférentiellement inférieure à 10% en poids, en particulier inférieure à 7% en poids, plus particulièrement inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M6 ; et/ou du manganèse dans une teneur inférieure à 5% en poids par rapport au poids total de l’alliage, avantageusement inférieure à 4% en poids, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 2% en poids, en particulier inférieure à 1% en poids, plus particulièrement inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids total du matériau M6 ; et/ou du cuivre dans une teneur inférieure à 50% en poids, avantageusement inférieure à 45% en poids, de préférence inférieure à 40% en poids, plus préférentiellement inférieure à 35% en poids, en particulier inférieure à 30% en poids, plus particulièrement inférieure à 25% en poids de cuivre par rapport au poids total du matériau M6 ; et/ou moins de 4% en poids de titane par rapport au poids total du matériau M6, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, plus préférentiellement moins de 1% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids de titane, plus particulièrement moins de 0,05% en poids de titane par rapport au poids total du matériau M6, de manière privilégiée le matériau M6 est dépourvu de titane ; et/ou moins de 6% en poids de niobium par rapport au poids total du matériau M6, avantageusement moins de 4% en poids, de préférence moins de 2% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,05% en poids de niobium par rapport au poids total du matériau M6, de manière privilégiée le matériau M6 étant dépourvu de niobium.
Selon un mode de réalisation préféré, le réacteur utilisé dans l’étape (a) du procédé selon l’invention comprend une couche de base faite d’un matériau M5 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M6 résistant à la corrosion, ledit matériau M5 comprenant :
• au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M5 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1% en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M5 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1% en poids, encore plus avantageusement entre 0,1 % et 1 % en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M5, et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M5 ; et
• le matériau M6 étant choisi parmi les polymères fluorés, et en particulier les polymères fluorés thermoplastiques, tels que par exemple le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoroéthylène), les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré), les FEP (copolymères de tétrafluoroéthylène et du perfluoropropène, tel que par exemple copolymère du C2F4 et du C3F6), le ETFE (copolymère du tétrafluoroéthylène et de l’éthylène, et le FKM (copolymère d’hexafluoropropylène et de difluoroéthylène).
Selon un autre mode de réalisation préféré, le réacteur utilisé dans l’étape (a) du procédé selon l’invention comprend une couche de base faite d’un matériau M5 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M6 résistant à la corrosion, ledit matériau M5 comprenant
• au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M5 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M5 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, encore plus avantageusement entre 0,1 % et 1 % en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M5, et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M5 ; et
• le matériau M6 étant de l’émail. Selon un mode de réalisation préféré, le taux de corrosion du matériau M6 est inférieur à 100 mhi/an, de préférence inférieur à 90 mhi/an, avantageusement inférieur à 80 mhi/an, préférentiellement inférieur à 70 mhi/an, encore plus avantageusement inférieur à 60 mhi/an, et en particulier inférieur à 50 mhi/an. Ce taux est mesuré selon la méthode des coupons ASTM D 2 328-65 T.
Matériau M4
Le réacteur de l’étape (a) peut être fait d’un matériau M4 résistant à la corrosion.
En particulier, le réacteur est fait d’un matériau massif M4 résistant à la corrosion.
De préférence, le matériau M4 est du nickel pur, tel que défini précédemment.
Selon un mode de réalisation préféré, le taux de corrosion du matériau M4 est inférieur à 100 mGh/an, de préférence inférieur à 90 mhi/an, avantageusement inférieur à 80 mhi/an, préférentiellement inférieur à 70 mhi/an, encore plus avantageusement inférieur à 60 mhi/an, et en particulier inférieur à 50 mGh/an. Ce taux est mesuré selon la méthode des coupons ASTM D 2 328-65 T.
Réacteur
De préférence, le réacteur est alimenté en réactifs de départ par des lignes d’alimentation. Le réacteur peut également comprendre des lignes d’effluent ou de sortie permettant d’évacuer le milieu réactionnel du réacteur.
De préférence, les lignes d’alimentation ou de sortie du réacteur sont faites de matériau spécifique capable de résister également à la corrosion, par exemple faites du matériau M4 susmentionné. Les lignes d’alimentation peuvent être de forme tubulaire. Alternativement, les lignes d’alimentation ou de sortie peuvent être faites d’un matériau comprenant une couche de base faite d’un matériau M5 susmentionné revêtue d’une couche de surface, susceptible d’être en contact avec le milieu réactionnel, faite d’un matériau M6 susmentionné.
Selon un mode de réalisation, le réacteur de l’étape (a) est un réacteur agité muni de mobile(s) d’agitation.
Parmi les mobiles d’agitation, on peut par exemple citer les turbines (par exemple les turbines à pales droites dites de Rushton ou turbines à pales incurvées ou turbines à pales courbes), les rubans hélicoïdaux, les hélices (par exemple les hélices à pales profilées), les ancres, et leurs combinaisons. Le(s) mobile(s) d’agitation peut(vent) être fixé(s) sur un arbre d’agitation, et peuvent être de nature identique ou différente. L’arbre d’agitation peut être entraîné par un moteur, se trouvant avantageusement à l’extérieur du réacteur.
Le design et la taille des mobiles d'agitation peuvent être choisis par l'homme du métier en fonction du type de mélange à réaliser (mélange de liquides, mélange de liquide et solide, mélange de liquide et gaz, mélange de liquide, gaz et solide) et des performances de mélange désirées. En particulier, le mobile d’agitation est choisi parmi les mobiles d’agitation les mieux adaptés pour assurer une bonne homogénéité du milieu réactionnel. Dans le cas particulier de la présence d’un milieu au moins diphasique solide/liquide, voire triphasique solide/liquide/gaz, dans les conditions réactionnelles mises en œuvre dans l’étape (a), le mobile d’agitation est avantageusement choisi parmi les mobiles d’agitation les mieux adaptés pour assurer une bonne homogénéité du milieu réactionnel, et une bonne mise en suspension du solide dans la phase liquide.
De préférence, le(s) mobile(s) d’agitation est(sont) fait(s) d’un matériau résistant à la corrosion, tel que par exemple fait du matériau M4 tel que défini ci-dessus, ou peuvent comprendre une couche de base faite d’un matériau M5 susmentionné revêtu d’une couche de surface, susceptible d’être en contact avec le milieu réactionnel, faite d’un matériau M6 susmentionné résistant à la corrosion.
Le réacteur de l’étape (a) peut comprendre des moyens de chauffage.
Le réacteur de l’étape (a) peut être chauffé au moyen d’une double-enveloppe entourant le réacteur dans laquelle peut circuler un fluide de chauffage, par exemple de la vapeur ou de l’eau.
Selon un mode de réalisation, l’étape (a) est réalisée dans un réacteur ayant une conductivité thermique globale supérieure ou égale à 10 W/m/°C, de préférence supérieure ou égale à 15 W/m/°C.
Lorsque le réacteur contient une couche de base faite d’un matériau M5 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M6 résistant à la corrosion, la conductivité thermique globale l5,6 du réacteur composé de M5 et M6 est calculée selon la formule suivante : ld,e— (es + qe) / (( s/hs) + (qe/le))
avec une épaisseur e5 représentant l’épaisseur du matériau M5, e6 représentant l’épaisseur du matériau M6, l5 représentant la conductivité thermique du matériau M5 et l6 représentant la conductivité thermique du matériau M6.
Lorsque le réacteur est fait d’un matériau M4, la conductivité thermique globale est celle du matériau M4. Conditions réactionnelles
Selon un mode de réalisation, l’étape (a) de chloration est réalisée à partir de l’acide sulfamique, avec au moins un acide soufré et au moins un agent chlorant.
L’étape (a) peut être réalisée :
- à une température comprise entre 30 °C et 150°C, é préférence entre 30 °C et 120 °C et avantageusement entre 30 °C et 100°C; et/ou
- avec un temps de réaction compris entre 1 heure et 7 jours, de préférence entre 1 heure et 5 jours et avantageusement entre 1 h et 3 jours ; et/ou
- à une pression comprise entre 1 bar abs et 7 bar abs, de préférence entre 1 bar abs et 5 bars abs et avantageusement entre 1 bar abs et 3 bar abs.
Selon l’invention, l’agent soufré peut être choisi dans le groupe constitué de l’acide chlorosulfonique (CIS03H), de l’acide sulfurique, de l’oléum, et de leurs mélanges. De préférence, l’agent soufré est l’acide sulfurique.
Selon l’invention, l’agent chlorant peut être choisi dans le groupe constitué du chlorure de thionyle (SOCI2), du chlorure d’oxalyle (COCI)2, du pentachlorure de phosphore (PCI5), du trichlorure de phosphonyle (PCI3), du trichlorure de phosphoryle (POCI3), et de leurs mélanges. De préférence, l’agent chlorant est le chlorure de thionyle.
L’étape de chloration (a) peut être réalisée en présence d’un catalyseur, tel que par exemple choisi parmi une amine tertiaire (telle que la méthylamine, triéthylamine, ou la diéthylméthylamine) ; la pyridine ; et la 2,6-lutidine.
Le rapport molaire entre l’acide soufré et l’acide sulfamique peut être compris entre 0,7 et 5, de préférence entre 1 et 5.
Le rapport molaire entre l’agent chlorant et l’acide peut être compris entre 3 et 10, de préférence entre 2 et 5.
En particulier, lorsque l’agent soufré est l’acide chlorosulfonique, le rapport molaire entre celui-ci et l’acide sulfamique est compris entre 1 et 5, et/ou le rapport molaire entre l’agent chlorant et l’acide sulfamique est compris entre 2 et 5.
En particulier, lorsque l’agent soufré est l’acide sulfurique (ou l’oléum), le rapport molaire entre l’acide sulfurique (ou l’oléum) et l’acide sulfamique est compris entre 0,7 et 5.
En particulier, lorsque l’agent soufré est l’acide sulfurique (ou l’oléum), le rapport molaire entre l’acide sulfurique (ou l’oléum) et l’acide sulfamique est compris entre 1 et 5, et/ou le rapport molaire entre l’agent chlorant et l’acide sulfamique est compris entre 3 et 10.
Les agents soufrés et chlorants susmentionnés sont en particulier corrosifs. Il en va de même de certains produits formés tels que par exemple le bis(chlorosulfonyl)imide Cl-(S02)- NH-(S02)-CI et HCl. L’utilisation du réacteur tel que défini ci-dessus permet avantageusement de résister à la corrosivité du milieu réactionnel (réactifs de départ, et/ou produits formés) dans les conditions réactionnelles, et ainsi d’éviter la contamination du milieu par des ions métalliques.
Le procédé selon l’invention peut comprendre en outre une étape (c), ultérieure à l’étape (b), comprenant la préparation d’un sel alcalin ou alcalino-terreux du bis(fluorosulfonyl)imide par neutralisation du bis(fluorosulfonyl)imide.
Conditions réactionnelles
L’étape (c) du procédé selon l’invention peut être effectuée par mise en contact du bis(fluorosulfonyl)imide avec une solution aqueuse d’une base choisie parmi les carbonate de métaux alcalins ou alcalino-terreux de formule MC03,nH20 ou les hydroxyde de métaux alcalins ou alcalino-terreux M0H,nH20, avec M représentant un cation monovalent de métal alcalin ou alcalino-terreux et n pouvant varier de 0 à 10. De préférence, MOH représente LiOH, NaOH, KOH RbOH, et CsOH. De préférence, MC03 représente Na2C03, K2C03, Rb2C03, Cs2C03, Li2C03, MC03 représentant avantageusement Na2C03, K2C03, Rb2C03, ou Cs2C03.
De préférence, M ne représente pas Li+.
De préférence, la base utilisée n’est pas une base comprenant du lithium. De préférence, la base utilisée comprend du potassium.
L’étape (c) permet avantageusement la préparation d’un composé de formule (I) suivante :
F-(S02)-NM-(S02)-F (I) dans laquelle M est tel que défini ci-dessus, M étant de préférence différent de Li+.
L’étape (c) peut être mise en oeuvre par exemple par ajout d’une solution aqueuse de la base choisie. Le rapport molaire base/ bis(fluorosulfonyl)imide F-(S02)-NH-(S02)-F peut être par exemple de 1 à 5 lorsque la base est un hydroxyde, ou de 0,5 à 5 (ou de 2 à 10), lorsque la base est un carbonate.
La température de la réaction de l’étape (c) peut par exemple être comprise entre - 10°C et 40°C.
La solution obtenue à l’issue de l’étape (c) comprenant le sel alcalin ou alcalino-terreux du bis(fluorosulfonyl)imide, de préférence de formule (I), peut ensuite être filtrée, conduisant à un filtrat F et à un gâteau G. Selon la nature du métal alcalin ou alcalino-terreux, le sel désiré peut être présent dans le filtrat F et/ou dans le gâteau G. Les fluorures de métaux alcalins ou alcalino-terreux sont notamment présents dans le gâteau G mais peuvent également se retrouver dans le filtrat F.
Le filtrat F peut être soumis à au moins une étape d’extraction avec un solvant organique S02 typiquement faiblement soluble dans l’eau, afin d’extraire le sel désiré, de préférence de formule (I) susmentionnée, dans une phase organique. L’étape d’extraction conduit typiquement à la séparation d’une phase aqueuse et d’une phase organique.
Le solvant organique S02 susmentionné est en particulier choisi parmi les familles suivantes: les esters, les nitriles, les éthers, les solvants chlorés, les solvants aromatiques, et leurs mélanges. De préférence, le solvant organique S02 est choisi parmi le dichlorométhane, l’acétate d’éthyle, l’acétate de butyle, le tétrahydrofurane, l’acétronitrile, le diéthyléther, et leurs mélanges. En particulier, le solvant organique S02 est l’acétate de butyle.
Pour chaque extraction, la quantité massique de solvant organique utilisée peut varier entre 1/6 et 1 fois la masse du filtrat F. Le nombre d’extractions peut être compris entre 2 et 10.
De préférence, la phase organique, résultant de(s) l’extraction (s), présente une teneur massique en sel désiré, de préférence de formule (I), allant de 5% à 50% en masse.
La phase organique séparée (obtenue à l’issue de l’extraction) peut ensuite être concentrée pour atteindre une concentration en sel désiré, de préférence de formule (I), comprise entre 5 et 55%, de préférence entre 10% et 50% en masse, ladite concentration pouvant être réalisée par tout moyen d’évaporation connu de l’homme du métier.
Le gâteau G susmentionné peut être lavé avec un solvant organique S03 choisi parmi les familles suivantes : les esters, les nitriles, les éthers, les solvants chlorés, les solvants aromatiques, et leurs mélanges. De préférence, le solvant organique S03 est choisi parmi le dichlorométhane, l’acétate d’éthyle, l’acétate de butyle, le tétrahydrofurane, l’acétronitrile, le diéthyléther, et leurs mélanges. En particulier, le solvant organique S03 est l’acétate de butyle.
La quantité massique de solvant organique S03 utilisée peut varier entre 1 et 10 fois le poids du gâteau. La quantité totale de solvant organique S03 destinée au lavage peut être utilisée en une seule fois ou en plusieurs fois dans le but notamment d’optimiser la dissolution du sel désiré, de préférence de formule (I) susmentionnée.
De préférence, la phase organique, résultant du(des) lavage(s) du gâteau G, présente une teneur massique en sel désiré, de préférence de formule (I), allant de 5% à 50% en masse.
La phase organique séparée résultant du(des) lavage(s) du gâteau G peut ensuite être concentrée pour atteindre une concentration en sel désiré, de préférence de formule (I), comprise entre 5 et 55%, de préférence entre 10% et 50% en masse, ladite concentration pouvant être réalisée par tout moyen d’évaporation connu de l’homme du métier. Selon un mode de réalisation, les phases organiques résultant de(s) l’extraction(s) du filtrat F et du(des) lavage(s) du gâteau G, peuvent être rassemblées ensemble, avant l’éventuelle étape de concentration.
Matériaux M7, M8 et M9
Selon un mode de réalisation préféré, l’étape (c) est réalisée dans un réacteur fait d’un matériau M7 résistant à la corrosion, ou dans un réacteur contenant une couche de base faite d’un matériau M8 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M9 résistant à la corrosion.
La couche de surface du réacteur de l’étape (c) est la couche susceptible d’être en contact avec le milieu réactionnel de l’étape (c) de neutralisation (par exemple réactifs de départ, produits générés, ...), le milieu réactionnel pouvant comprendre tout type de phase : liquide, et/ou gaz, et/ou solide.
De préférence, la couche de surface du réacteur de l’étape (c) est au moins en contact avec au moins un des réactifs de départ, par exemple le bis(fluorosulfonyl)imide.
La couche de base et la couche de surface peuvent être disposées l’une contre l’autre par placage. C’est par exemple le cas lorsque le matériau M9 est un alliage à base de nickel, tel que défini ci-après. De préférence, le placage est réalisé par placage par soudure, placage par explosion, placage par laminage à chaud, ou par placage par laminage à froid, préférentiellement par placage par explosion.
Selon un mode de réalisation, la couche de surface a une épaisseur comprise entre 0,01 et 20 mm, ladite épaisseur de ladite couche de surface interne étant inférieure à celle de ladite couche de base. De préférence, ladite couche de surface interne a une épaisseur comprise entre 0,05 et 15 mm, préférentiellement entre 0,1 et 10 mm, avantageusement entre 0,1 et 5 mm.
De préférence, le matériau M7 est le matériau M3 tel que défini ci-dessus. Plus préférentiellement, le matériau M7 comprend au moins 60% en poids de fer, plus particulièrement au moins 70% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M7 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, plus préférentiellement moins de 0,75% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, encore plus avantageusement moins de 0,1 % en poids par rapport au poids total du matériau M7; et de 10% à 20% en poids de chrome, avantageusement de 15% à 20% en poids, en particulier de 16% à 18,5% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M7 ; et moins de 15% en poids de nickel, préférentiellement entre 10% et 14% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M7 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement entre 2% et 3% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M7 ; et moins de 2,5% en poids de manganèse, avantageusement 2% en poids de manganèse par rapport au poids total du matériau M7 ; et moins de 2% en poids de silicium, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de silicium par rapport au poids total du matériau M7.
De préférence, le matériau M8 est le matériau M1 tel que défini ci-dessus. Plus préférentiellement, le matériau M8 comprend au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M8 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M8 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, encore plus avantageusement entre 0,1 % et 1 % en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M8, et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M8.
De préférence, le matériau M9 est le matériau M1 tel que défini ci-dessus. Plus préférentiellement, le matériau M9 est choisi parmi les polymères, en particulier les polyoléfines (tel que par exemple le polyéthylène), et les polymères fluorés, tels que par exemple le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoroéthylène), les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré), les FEP (copolymères de tétrafluoroéthylène et du perfluoropropène, tel que par exemple copolymère du C2F4 et du C3F6), le ETFE (copolymère du tétrafluoroéthylène et de l’éthylène, et le FKM (copolymère d’hexafluoropropylène et de difluoroéthylène), plus préférentiellement le matériau M9 est choisi parmi les PTFE et les PFA.
Selon un mode de réalisation préféré, le réacteur utilisé dans l’étape (c) du procédé selon l’invention comprend une couche de base faite d’un matériau M8 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M9 résistant à la corrosion, ledit matériau M8 comprenant :
• au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M8 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M8 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, encore plus avantageusement entre 0,1 % et 1 % en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M8, et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M8 ; et
• le matériau M9 étant choisi parmi les polymères fluorés, et en particulier les polymères fluorés thermoplastiques, tels que par exemple le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoroéthylène), les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré), les FEP (copolymères de tétrafluoroéthylène et du perfluoropropène, tel que par exemple copolymère du C2F4 et du C3F6), le ETFE (copolymère du tétrafluoroéthylène et de l’éthylène, et le FKM (copolymère d’hexafluoropropylène et de difluoroéthylène), plus préférentiellement le matériau M9 étant choisi parmi les PTFE et les PFA.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le réacteur utilisé dans l’étape (c) du procédé selon l’invention est fait d’un matériau M7 résistant à la corrosion, ledit matériau M7 comprenant au moins 60% en poids de fer, plus particulièrement au moins 70% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M7 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, plus préférentiellement moins de 0,75% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, encore plus avantageusement moins de 0,1 % en poids par rapport au poids total du matériau M7; et de 10% à 20% en poids de chrome, avantageusement de 15% à 20% en poids, en particulier de 16% à 18,5% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M7 ; et moins de 15% en poids de nickel, préférentiellement entre 10% et 14% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M7 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement entre 2% et 3% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M7 ; et moins de 2,5% en poids de manganèse, avantageusement 2% en poids de manganèse par rapport au poids total du matériau M7 ; et moins de 2% en poids de silicium, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de silicium par rapport au poids total du matériau M7.
Réacteur
De préférence, le réacteur de l’étape (c) est alimenté en réactifs de départ par des lignes d’alimentation. Le réacteur peut également comprendre des lignes d’effluent ou de sortie permettant d’évacuer le milieu réactionnel du réacteur.
De préférence, les lignes d’alimentation ou de sortie du réacteur sont faites de matériau spécifique capable de résister également à la corrosion, par exemple faites du matériau M7 susmentionné. Les lignes d’alimentation peuvent être de forme tubulaire. Alternativement, les lignes d’alimentation ou de sortie peuvent être faites d’un matériau comprenant une couche de base faite d’un matériau M8 susmentionné revêtue d’une couche de surface, susceptible d’être en contact avec le milieu réactionnel, faite d’un matériau M9 susmentionné.
Selon un mode de réalisation, le réacteur de l’étape (c) est un réacteur agité muni de mobile(s) d’agitation.
Parmi les mobiles d’agitation, on peut par exemple citer les turbines (par exemple les turbines à pales droites dites de Rushton ou turbines à pales incurvées ou turbines à pales courbes), les rubans hélicoïdaux, les hélices (par exemple les hélices à pales profilées), les ancres, et leurs combinaisons.
Le(s) mobile(s) d’agitation peut(vent) être fixé(s) sur un arbre d’agitation, et peuvent être de nature identique ou différente. L’arbre d’agitation peut être entraîné par un moteur, se trouvant avantageusement à l’extérieur du réacteur.
Le design et la taille des mobiles d'agitation peuvent être choisis par l'homme du métier en fonction du type de mélange à réaliser (mélange de liquides, mélange de liquide et solide, mélange de liquide et gaz, mélange de liquide, gaz et solide) et des performances de mélange désirées. En particulier, le mobile d’agitation est choisi parmi les mobiles d’agitation les mieux adaptés pour assurer une bonne homogénéité du milieu réactionnel. Dans le cas particulier de la présence d’un milieu au moins diphasique solide/liquide, voire triphasique solide/liquide/gaz, dans les conditions réactionnelles mises en oeuvre dans l’étape (c), le mobile d’agitation est avantageusement choisi parmi les mobiles d’agitation les mieux adaptés pour assurer une bonne homogénéité du milieu réactionnel, et sa vitesse d’agitation est avantageusement adaptée pour obtenir un bon mélangeage du milieu en cas d’augmentation de la viscosité. De préférence, les mobiles d’agitation sont faits d’un matériau résistant à la corrosion, tel que par exemple fait du matériau M7 tel que défini ci-dessus, ou peuvent comprendre une couche de base faite d’un matériau M8 susmentionné revêtu d’une couche de surface, susceptible d’être en contact avec le milieu réactionnel, faite d’un matériau M9 susmentionné résistant à la corrosion.
Le réacteur de l’étape (c) peut comprendre des moyens de refroidissement.
Le réacteur de l’étape (c) peut être refroidi au moyen d’une double-enveloppe entourant le réacteur dans laquelle peut circuler un fluide de refroidissement, par exemple de l’eau.
Selon un mode de réalisation, l’étape (c) est réalisée dans un réacteur ayant une conductivité thermique globale supérieure ou égale à 10 W/m/°C, de préférence supérieure ou égale à 15 W/m/°C.
Lorsque le réacteur contient une couche de base faite d’un matériau M8 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M9 résistant à la corrosion, la conductivité thermique globale l8,9 du réacteur composé de M8 et M9 est calculée selon la formule suivante : ld,9— (q8 + e9) / ((qb/lb) + (qq/lq))
avec une épaisseur e8 représentant l’épaisseur du matériau M8, e9 représentant l’épaisseur du matériau M9, l8 représentant la conductivité thermique du matériau M8 et l9 représentant la conductivité thermique du matériau M9.
Lorsque le réacteur est fait d’un matériau M7, la conductivité thermique globale est celle du matériau M7.
La réaction de neutralisation fait en particulier intervenir des composés qui peuvent s’avérer corrosifs tels que le bis(fluorosulfonyl)imide F-(S02)-NH-(S02)-F et éventuellement HF résiduel.
L’utilisation du réacteur tel que défini ci-dessus permet avantageusement de résister à la corrosivité du milieu réactionnel (réactifs de départ, et/ou produits formés) dans les conditions réactionnelles, et ainsi d’éviter la contamination du milieu par des ions métalliques.
Etape (d)
Le procédé selon l’invention peut comprendre en outre une éventuelle étape (d) d’échange de cations, ultérieure à l’étape (c), comprenant la réaction entre le sel alcalino- terreux du bis(fluorosulfonyl)imide et un sel de lithium, pour obtenir le sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide. En particulier, le procédé selon l’invention comprend cette étape (d) lorsque le sel obtenu à l’étape (c) n’est pas le sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide.
Conditions réactionnelles
L’étape (d) est en particulier une réaction d’échange de cations permettant de convertir un composé de formule (I) susmentionnée F-(S02)-NM-(S02)-F (I), M étant tel que décrit précédemment, en un sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide.
De préférence, le sel de lithium est choisi parmi LiF, LiCI, Li2C03, LiOH, LiN03, LiBF4 et leurs mélanges.
Le sel de lithium peut être dissout dans un solvant organique polaire choisi parmi les familles suivantes : les alcools, les nitriles et les carbonates. A titre d’exemple on peut notamment citer le méthanol, l’éthanol, l’acétonitrile, le diméthylcarbonate, l’éthylméthylcarbonate, et leurs mélanges.
Le rapport molaire du composé de formule (I) par rapport au sel de lithium peut varier : il peut être au moins égal à 1 et inférieur à 5. De préférence le rapport molaire composé de formule (I)/ sel de lithium est compris entre 1 ,2 et 2.
Le milieu réactionnel peut être laissé sous agitation entre 1 à 24 heures, et/ou à une température comprise par exemple entre 0 °C et 50 °C.
A la fin de la réaction, le milieu réactionnel peut être filtré, puis éventuellement être concentré. L’étape de concentration peut éventuellement être effectuée par un évaporateur à couche mince, par un atomiseur, par un évaporateur rotatif, ou par tout autre appareil permettant l’évaporation de solvant.
La filtration peut être effectuée à l’aide d’un filtre ou essoreuse.
Le filtre ou l’essoreuse est de préférence fait(e) d’un matériau M’ comprenant :
- au moins 60% en poids de fer, plus particulièrement au moins 70% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M’ ;
- moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, plus préférentiellement moins de 0,75% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, encore plus avantageusement moins de 0,1 % en poids par rapport au poids total du matériau M’; et
- de 10% à 20% en poids de chrome, avantageusement de 15% à 20% en poids, en particulier de 16% à 18,5% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M’ ; et éventuellement :
- moins de 15% en poids de nickel, préférentiellement entre 10% et 14% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M’ ; et/ou
- moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement entre 2% et 3% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M’ ; et/ou - moins de 2,5% en poids de manganèse, avantageusement 2% en poids de manganèse par rapport au poids total du matériau M’ ; et/ou
- moins de 2% en poids de silicium, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de silicium par rapport au poids total du matériau M’. De préférence, le matériau M’ comprend au moins 60% en poids de fer, plus particulièrement au moins 70% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M’ ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, plus préférentiellement moins de 0,75% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, encore plus avantageusement moins de 0,1 % en poids par rapport au poids total du matériau M’; et de 10% à 20% en poids de chrome, avantageusement de 15% à 20% en poids, en particulier de 16% à 18,5% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M’ ; et moins de 15% en poids de nickel, préférentiellement entre 10% et 14% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M’ ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement entre 2% et 3% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M’ ; et moins de 2,5% en poids de manganèse, avantageusement 2% en poids de manganèse par rapport au poids total du matériau M’ ; et moins de 2% en poids de silicium, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de silicium par rapport au poids total du matériau M’.
Le filtre ou l’essoreuse comprend de préférence une couche de base faite d’un matériau M1 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M2 résistant à la corrosion, ledit matériau M1 comprenant :
• au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, encore plus avantageusement entre 0,1 % et 1 % en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M1 , et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M1 ; et
• le matériau M2 étant choisi parmi les alliages à base de nickel, en particulier choisi parmi les alliages comprenant au moins 40% en poids de nickel, avantageusement au moins 45% en poids, plus préférentiellement au moins 50% en poids, en particulier au moins 55% en poids, plus particulièrement au moins 60% en poids, de manière privilégiée au moins 65% en poids, de manière encore plus privilégiée au moins 70% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du chrome dans une teneur inférieure à 35% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 30% en poids, de préférence inférieure à 20% en poids, plus préférentiellement inférieure à 15% en poids, en particulier inférieure à 10% en poids, plus particulièrement inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du molybdène dans une teneur inférieure à 35% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 30% en poids, de préférence inférieure à 25% en poids, plus préférentiellement inférieure à 20% en poids, en particulier inférieure à 15% en poids, plus particulièrement inférieure à 10% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du cobalt dans une teneur inférieure à 10% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 8% en poids, de préférence inférieure à 6% en poids, plus préférentiellement inférieure à 4% en poids, en particulier inférieure à 3% en poids, plus particulièrement inférieure à 2% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du tungstène dans une teneur inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 4% en poids, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 2% en poids, en particulier inférieure à 1% en poids, par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du fer dans une teneur inférieure à 25% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 20% en poids, de préférence inférieure à 15% en poids, plus préférentiellement inférieure à 10% en poids, en particulier inférieure à 7% en poids, plus particulièrement inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du manganèse dans une teneur inférieure à 5% en poids par rapport au poids total de l’alliage, avantageusement inférieure à 4% en poids, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 2% en poids, en particulier inférieure à 1 % en poids, plus particulièrement inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du cuivre dans une teneur inférieure à 50% en poids, avantageusement inférieure à 45% en poids, de préférence inférieure à 40% en poids, plus préférentiellement inférieure à 35% en poids, en particulier inférieure à 30% en poids, plus particulièrement inférieure à 25% en poids de cuivre par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou moins de 4% en poids de titane par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,05% en poids par rapport au poids total du matériau M2, de manière privilégiée le matériau M2 étant dépourvu de titane ; et/ou moins de 6% en poids de niobium, avantageusement moins de 4% en poids, de préférence moins de 2% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,05% en poids de niobium par rapport au poids total du matériau M2, de manière privilégiée le matériau M2 étant dépourvu de niobium.
Réacteur
L’étape (d) peut être réalisée dans un réacteur à base de carbure de silicium ou à base d’un polymère fluoré, ou dans un réacteur en acier comprenant une surface intérieure, ladite surface intérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement polymérique ou par un revêtement de carbure de silicium.
Le polymère fluoré susmentionné est avantageusement choisi parmi le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoroéthylène), les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré), et le ETFE (copolymère du tétrafluoroéthylène et de l’éthylène).
Le polymère fluoré est avantageusement choisi parmi le PVDF, les PFA, et le ETFE.
Le revêtement polymérique peut être un revêtement comprenant au moins l’un des polymères suivants : polyoléfines telles que par exemple le polyéthylène, ou les polymères fluorés tels que par exemple le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoroéthylène), les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré), les FEP (copolymères de tétrafluoroéthylène et du perfluoropropène, tel que par exemple copolymère du C2F4 et du C3F6), le ETFE (copolymère du tétrafluoroéthylène et de l’éthylène, et le FKM (copolymère d’hexafluoropropylène et de difluoroéthylène). De préférence, le revêtement polymérique comprend au moins un polymère fluoré, et en particulier le PFA, le PTFE ou le PVDF.
Selon un mode de réalisation, le réacteur de l’étape (d) est un réacteur agité muni de mobile(s) d’agitation.
Parmi les mobiles d’agitation, on peut par exemple citer les turbines (par exemple les turbines à pales droites dites de Rushton ou turbines à pales incurvées ou turbines à pales courbes), les rubans hélicoïdaux, les hélices (par exemple les hélices à pales profilées), les ancres, et leurs combinaisons. Le(s) mobile(s) d’agitation peut(vent) être fixé(s) sur un arbre d’agitation central, et peuvent être de nature identique ou différente. L’arbre d’agitation peut être entraîné par un moteur, se trouvant avantageusement à l’extérieur du réacteur.
Le design et la taille des mobiles d'agitation peuvent être choisis par l'homme du métier en fonction du type de mélange à réaliser (mélange de liquides, mélange de liquide et solide, mélange de liquide et gaz, mélange de liquide, gaz et solide) et des performances de mélange désirées. En particulier, le mobile d’agitation est choisi parmi les mobiles d’agitation les mieux adaptés pour assurer une bonne homogénéité du milieu réactionnel.
De préférence, le(s) mobile(s) d’agitation est(sont) fait(s) d’un matériau en acier, de préférence en acier carbone, comprenant une surface extérieure, ladite surface extérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement polymérique de préférence tel que défini précédemment, ou par un revêtement de carbure de silicium.
Le procédé selon l’invention peut comprendre en outre une éventuelle étape (e) de purification du sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide.
L’étape (e) de purification du sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide peut être réalisée par toute méthode conventionnelle connue. Il peut s’agir par exemple d’une méthode d’extraction, d’une méthode de lavage avec des solvants, d’une méthode de reprécipitation, d’une méthode de recristallisation, ou de leur combinaison.
A l’issue de l’étape (e) susmentionnée, le sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide peut se présenter sous la forme d’un solide, ou d’une composition comprenant de 1 % à 99,9% en poids de sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide.
Selon un premier mode de réalisation, l’étape (e) est une étape de cristallisation du
LiFSI.
De préférence, lors de l’étape (e), le LiFSI est cristallisé à froid, notamment à une température inférieure ou égale à 25°C.
De préférence, lors de l’étape (e), la cristallisation du LiFSI est réalisée dans un solvant organique (« solvant de cristallisation ») choisi parmi les solvants chlorés, tel que par exemple le dichlorométhane, parmi les alcanes tels que par exemple le pentane, l’hexane, le cyclohexane et l’heptane, et parmi les solvants aromatiques, tel que par exemple le toluène, en particulier à une température inférieure ou égale à 25°C. De préférence, le LiFSI cristallisé à l’issue de l’étape (e) est récupéré par filtration.
Selon un deuxième mode de réalisation, l’étape (e) comprend les étapes suivantes : i’) éventuelle mise en solution du LiFSI dans un solvant organique OS1 ; i) extraction liquide-liquide du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide avec de l’eau désionisée, et récupération d’une solution aqueuse dudit sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide;
ii) éventuelle concentration de ladite solution aqueuse dudit sel ;
iii) extraction liquide-liquide du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide à partir de ladite solution aqueuse avec au moins un solvant organique OS2;
iv) concentration du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide par évaporation dudit solvant organique OS2;
v) éventuellement cristallisation du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide.
De préférence, au moins une des étapes i), ii), iii), ou iv) est réalisée dans:
- un équipement à base de carbure de silicium ou à base d’un polymère fluoré; ou
- un équipement en acier, de préférence en acier carbone, comprenant une surface intérieure, ladite surface intérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement polymérique ou par un revêtement de carbure de silicium.
Dans le cadre de l’invention, on utilise de manière équivalente les termes « eau déminéralisée » et « eau désionisée ».
L’équipement peut être un réacteur, un évaporateur, un mélangeur-décanteur, une colonne d’extraction liquide-liquide, un décanteur, un échangeur.
L’équipement à base de carbure de silicium est de préférence un équipement en carbure de silicium massif.
L’équipement à base d’un polymère fluoré est de préférence un équipement en polymère fluoré massif.
Le polymère fluoré est avantageusement choisi parmi le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoroéthylène), les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré), et le ETFE (copolymère du tétrafluoroéthylène et de l’éthylène).
Le polymère fluoré de l’équipement est avantageusement choisi parmi le PVDF, les PFA, et le ETFE.
Le revêtement polymérique peut être un revêtement comprenant au moins l’un des polymères suivants : polyoléfines telles que par exemple le polyéthylène, ou les polymères fluorés tels que par exemple le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoroéthylène), les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré), les FEP (copolymères de tétrafluoroéthylène et du perfluoropropène, tel que par exemple copolymère du C2F4 et du C3F6), le ETFE (copolymère du tétrafluoroéthylène et de l’éthylène, et le FKM (copolymère d’hexafluoropropylène et de difluoroéthylène).
De préférence, le revêtement polymérique comprend au moins un polymère fluoré, et en particulier le PFA, le PTFE ou le PVDF.
De préférence :
- l’étape i) est réalisée dans un équipement tel que défini ci-dessus, ledit équipement étant de préférence une colonne d’extraction ou un mélangeur-décanteur ; et/ou
- l’étape ii) est réalisée dans un équipement tel que défini ci-dessus, ledit équipement étant de préférence un évaporateur ou un échangeur ; et/ou
- l’étape iii) est réalisée dans un équipement tel que défini ci-dessus, ledit équipement étant de préférence une colonne d’extraction ou un mélangeur-décanteur ; et/ou
- l’étape iv) est réalisée dans un équipement tel que défini ci-dessus, ledit équipement étant de préférence un évaporateur ou un échangeur.
L’étape (e) peut ne pas comprendre l’étape i’) susmentionnée si le LiFSI obtenu à l’étape (d) comprend déjà un solvant organique.
L’étape i) peut être réalisée dans un équipement choisi parmi une colonne d’extraction, un mélangeur-décanteur, et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, l’étape i) d’extraction liquide-liquide est réalisée dans :
- une colonne d’extraction ou un mélangeur-décanteur, à base de carbure de silicium ou à base d’un polymère fluoré de préférence tel que défini précédemment ; ou
- une colonne d’extraction ou un mélangeur-décanteur, en acier de préférence en acier carbone, ladite colonne d’extraction ou ledit mélangeur-décanteur comprenant une surface intérieure, ladite surface intérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement polymérique de préférence tel que défini précédemment ou par un revêtement de carbure de silicium.
De préférence, l’étape i) d’extraction liquide-liquide est réalisée dans :
- une colonne d’extraction ou un mélangeur-décanteur à base d’un polymère fluoré, tel que par exemple le PVDF (polyfluorure de vinylidène), ou les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré) ; ou
- une colonne d’extraction ou un mélangeur-décanteur, en acier de préférence en acier carbone, ladite colonne d’extraction ou ledit mélangeur-décanteur comprenant une surface intérieure, ladite surface intérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement polymérique de préférence tel que défini précédemment.
Les mélangeurs-décanteurs sont bien connus de l’homme du métier. Il s’agit typiquement d’un appareil unique comprenant une chambre de mélange et une chambre de décantation, la chambre de mélange comprenant un mobile d’agitation permettant avantageusement le mélange des deux phases liquides. Dans la chambre de décantation, la séparation des phases se fait par gravité.
L’alimentation de la chambre du décanteur à partir de la chambre du mélangeur peut se faire par surverse, par le fond de la chambre de mélange, ou par une paroi perforée entre la chambre du mélangeur et la chambre du décanteur.
La colonne d’extraction peut comprendre :
- au moins un garnissage tel que par exemple un garnissage vrac et/ou un garnissage structuré. Il peut s’agir d’anneaux de Rashig, d’anneaux de Pâli, d’anneaux de Saddle, des selles de Berl, des selles Intalox, ou des billes ;
et/ou
- des plateaux tels que par exemple des plateaux perforés, des plateaux à clapets fixes, des plateaux à clapets mobiles, des plateaux à calottes, ou leurs combinaisons ;
et/ou
- des dispositifs d’atomisation d’une phase dans une autre, telles que par exemple des buses,
le(s)dit(s) garnissage(s), plateau(x), dispositif(s) d’atomisation étant de préférence fait(s) d’un matériau polymérique, le matériau polymérique pouvant comprendre au moins un polymère choisi parmi les polyoléfines telles que par exemple le polyéthylène, et les polymères fluorés tels que par exemple le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoroéthylène), les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré), les FEP (copolymères de tétrafluoroéthylène et du perfluoropropène, tel que par exemple copolymère du C2F4 et du C3F6), le ETFE (copolymère du tétrafluoroéthylène et de l’éthylène, et le FKM (copolymère d’hexafluoropropylène et de difluoroéthylène).
La colonne d’extraction peut également comprendre des chicanages solidaires des parois latérales de ladite colonne. Les chicanages permettent avantageusement de limiter le phénomène de remélange axial.
Dans le cadre de l’invention, on entend par « garnissage », une structure solide propre à accroître la surface de contact entre les deux liquides mis en contact.
La hauteur et/ou le diamètre de la colonne d’extraction dépende(nt) typiquement de la nature des liquides à séparer. La colonne d’extraction peut être statique ou agitée. De préférence, la colonne d’extraction est agitée, préférentiellement mécaniquement. Elle comprend par exemple un ou plusieurs mobiles d’agitation fixés sur un arbre rotatif axial. Parmi les mobiles d’agitation, on peut par exemple citer les turbines (par exemple les turbines à pales droites dites de Rushton ou turbines à pales incurvées ou turbines à pales courbes), les hélices (par exemple les hélices à pales profilées), les disques, et leurs mélanges. L’agitation permet avantageusement la formation de fines gouttelettes pour disperser une phase liquide dans l’autre, et ainsi augmenter l’aire interfaciale d’échange. De préférence, la vitesse d’agitation est choisie de sorte à maximiser l’aire interfaciale d’échange.
De préférence, le(s) mobile(s) d’agitation est(sont) fait(s) d’un matériau en acier, de préférence en acier carbone, comprenant une surface extérieure, ladite surface extérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement polymérique de préférence tel que défini précédemment, ou par un revêtement de carbure de silicium.
Selon l’invention, l’étape i) susmentionnée peut être répétée au moins une fois, de préférence répétée de 1 à 10 fois, préférentiellement de 1 à 4 fois. Lorsque l’étape i) est répétée, elle peut être réalisée dans plusieurs mélangeurs-décanteurs en série.
L’étape i) peut être réalisée en continu ou en discontinu, de préférence en continu.
Selon un mode de réalisation, l’étape i) comprend l’addition d’eau désionisée à la solution de LiFSI dans le solvant organique OS1 susmentionné, par exemple obtenue lors d’étapes de synthèse antérieures, pour permettre la dissolution dudit sel, et l’extraction dudit sel dans l’eau (phase aqueuse).
Dans le cas particulier d’une étape en discontinu, et lors de la répétition de l’étape i), une quantité d’eau désionisée correspondant à au moins la moitié de la masse de la solution initiale peut être ajoutée dans une première extraction, puis une quantité supérieure ou égale à environ 1/3 de la masse de la solution initiale lors de la seconde extraction, puis une quantité supérieure ou égale à environ 1/4 de la masse de la solution initiale lors de la troisième extraction.
En cas d’extractions multiples (répétition de l’étape i)), les phases aqueuses extraites sont rassemblées ensemble pour former une unique solution aqueuse.
L’étape i) permet avantageusement l’obtention d’une phase aqueuse et d’une phase organique, qui sont séparées. L’étape ii) est ainsi avantageusement effectuée sur la solution aqueuse extraite à l’étape a) (phase aqueuse unique ou phases aqueuses rassemblées en cas de répétition de l’étape i)). A l’issue de l’étape i), on obtient avantageusement une solution aqueuse de LiFSI. De préférence, la teneur massique en LiFSI dans la solution aqueuse est comprise entre 5% et 35%, de préférence entre 10% et 25%, par rapport à la masse totale de la solution.
L’étape (e) peut comprendre une étape de concentration ii) entre l’étape i) et l’étape iii), de préférence pour obtenir une solution aqueuse de LiFSI comprenant une teneur massique en LiFSI comprise entre 20% et 80%, en particulier entre 25% et 80%, de préférence entre 25% et 70%, et avantageusement entre 30% et 65% par rapport à la masse totale de la solution.
L’étape de concentration peut être réalisée sous pression réduite, par exemple à une pression inférieure à 50 mbar abs (de préférence inférieure à 30 mbar abs), et/ou à une température comprise entre 25 °C et 60 °C, de préfér©ce entre 25 °C et 50 °C, préférentiellement entre 25°C et 40°C.
L’étape ii) peut être réalisée dans au moins un équipement choisi parmi un évaporateur ou un échangeur.
Selon un mode de réalisation, l’étape ii) de concentration est réalisée dans :
- un échangeur ou évaporateur, à base de carbure de silicium ou à base d’un polymère fluoré de préférence tel que défini précédemment ; ou
- un échangeur ou évaporateur, en acier de préférence en acier carbone, ledit échangeur ou évaporateur comprenant une surface intérieure, ladite surface intérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement polymérique de préférence tel que défini précédemment ou par un revêtement de carbure de silicium..
De façon préférée, l’étape ii) est réalisée dans :
- un échangeur ou évaporateur, à base de carbure de silicium ; ou
- un échangeur ou évaporateur, en acier de préférence en acier carbone, ledit échangeur ou évaporateur comprenant une surface intérieure, ladite surface intérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement de carbure de silicium.
De préférence, l’étape (e) purification selon l’invention comprend l’étape ii). Après concentration ii) de la solution aqueuse obtenue à l’issue de l’étape a), on obtient une solution aqueuse de LiFSI concentrée.
L’étape iii) peut être réalisé sur la solution aqueuse obtenue à l’issue de l’étape i) ou de l’étape de concentration ii) ou d’une éventuelle autre étape intermédiaire.
L’étape iii) peut être réalisée dans un équipement choisi parmi une colonne d’extraction, un mélangeur-décanteur, et leurs mélanges. Selon un mode de réalisation, l’étape iii) d’extraction liquide-liquide est réalisée dans :
- une colonne d’extraction ou un mélangeur-décanteur, à base de carbure de silicium ou à base d’un polymère fluoré de préférence tel que défini précédemment ; ou
- une colonne d’extraction ou un mélangeur-décanteur, acier de préférence en acier carbone, ladite colonne d’extraction ou ledit mélangeur-décanteur comprenant une surface intérieure, ladite surface intérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement polymérique de préférence tel que défini précédemment ou par un revêtement de carbure de silicium. De préférence, l’étape iii) d’extraction liquide-liquide est réalisée dans :
- une colonne d’extraction ou un mélangeur-décanteur à base d’un polymère fluoré tel que par exemple le PVDF (polyfluorure de vinylidène), ou les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré) ; ou
- une colonne d’extraction ou un mélangeur-décanteur, en acier de préférence en acier carbone, ladite colonne d’extraction ou ledit mélangeur-décanteur comprenant une surface intérieure, ladite surface intérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement polymérique de préférence tel que défini précédemment.
La colonne d’extraction peut être statique ou agitée. De préférence, la colonne d’extraction est agitée, préférentiellement mécaniquement. Elle comprend par exemple un ou plusieurs mobiles d’agitation fixés sur un arbre rotatif axial. Parmi les mobiles d’agitation, on peut par exemple citer les turbines (par exemple les turbines à pales droites dites de Rushton ou turbines à pales incurvées ou turbines à pales courbes), les hélices (par exemple les hélices à pales profilées), les disques, et leurs mélanges. L’agitation permet avantageusement la formation de fines gouttelettes pour disperser une phase liquide dans l’autre, et ainsi augmenter l’aire interfaciale d’échange. De préférence, la vitesse d’agitation est choisie de sorte à maximiser l’aire interfaciale d’échange.
De préférence, le(s) mobile(s) d’agitation est(sont) fait(s) d’un matériau en acier, de préférence en acier carbone, comprenant une surface extérieure, ladite surface extérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement polymérique de préférence tel que défini précédemment, ou par un revêtement de carbure de silicium.
L’étape iii) permet avantageusement de récupérer une phase organique, saturée en eau, contenant le LiFSI (il s’agit d’une solution de LiFSI dans le au moins solvant organique OS2, ladite solution étant saturée en eau).
Le solvant d’extraction OS2 du sel LiFSI dissous dans l’eau désionisée est avantageusement : • un bon solvant du sel de LiFSI, c’est-à-dire que le LiFSI peut avoir une solubilité supérieure ou égale à 10% poids par rapport au poids total de la somme LiFSI et solvant ; et/ou
• peu soluble dans l’eau, c’est-à-dire qu’il a une solubilité inférieure ou égale à 1% poids par rapport au poids total de la somme solvant et eau.
Selon un mode de réalisation, le solvant organique OS2 est choisi dans le groupe constitué des esters, des nitriles, des éthers, des solvants chlorés, des solvants aromatiques, et de leurs mélanges. De préférence, le solvant OS2 est choisi parmi les éthers, les esters, et leurs mélanges. Par exemple on peut citer le diéthylcarbonate, le diméthylcarbonate, l’éthylméthyl carbonate, le méthyl-t-butyl éther, le cyclopentylméthyl éther, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate de méthyle, l’acétate de butyle, le propionate de méthyle, le dichlorométhane, le tétrahydrofurane, le diéthyléther, et leurs mélanges. De préférence, le solvant OS2 est choisi parmi le méthyl-t-butyl éther, le cyclopentylméthyl éther, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate de butyle, et leurs mélanges, ledit solvant organique OS2 étant avantageusement l’acétate de butyle.
Selon l’invention, l’étape iii) peut être répétée au moins une fois, de préférence répétée de 1 à 10 fois, préférentiellement de 1 à 4 fois. Lorsque l’étape iii) est répétée, elle peut être réalisée dans plusieurs mélangeurs-décanteurs en série. En cas d’extractions multiples (répétition de l’étape iii)), les phases organiques extraites sont rassemblées ensemble pour former une unique solution organique.
L’étape iii) peut être réalisée en continu ou en discontinu, de préférence en continu.
Selon un mode de réalisation, l’étape iii) comprend l’addition du au moins solvant organique OS2 à la solution aqueuse de LiFSI, pour permettre la dissolution dudit sel, et l’extraction dudit sel dans la phase organique.
Dans le cas particulier d’un procédé en discontinu, et lors de la répétition de l’étape iii), la quantité massique de solvant(s) organique(s) OS2 utilisée peut varier entre 1/6 et 1 fois la masse de la phase aqueuse. De préférence, le rapport massique solvant(s) organique(s) S2/eau, lors d’une extraction de l’étape b), varie de 1/6 à 1/1 , le nombre d’extractions variant en particulier de 2 à 10.
Selon un mode de réalisation, la teneur massique en LiFSI en solution dans la phase organique obtenue à l’issue de l’étape iii) est comprise entre 5% et 35%, de préférence entre 10% et 25% en masse par rapport à la masse totale de la solution.
L’étape iv) peut comprendre :
- une étape iv-1 ) de pré-concentration de la solution obtenue à l’étape précédente ; et
- une étape iv-2) de concentration de la solution obtenue à l’étape iv-1 ). L’étape iv-1 ) permet avantageusement d’obtenir une solution de LiFSI dans le au moins solvant organique OS2 comprenant une teneur massique en LiFSI comprise entre 20% et 60%, et de préférence entre 30% et 50% en masse par rapport à la masse totale de la solution.
L’étape de pré-concentration iv-1 ) peut être réalisée :
- à une température allant de 25°C à 60 °C, de préféence de 25°C à 50°C,
et/ou
- sous pression réduite, par exemple à une pression inférieure à 50 mbar abs, en particulier à une pression inférieure à 30 mbar abs.
L’étape iv-1 ) peut être réalisée dans un équipement choisi parmi un évaporateur ou un échangeur.
Selon un mode de réalisation, l’étape iv-1 ) de pré-concentration est réalisée dans :
- un échangeur ou un évaporateur, à base de carbure de silicium ou à base d’un polymère fluoré de préférence tel que défini précédemment ; ou
- un échangeur ou un évaporateur, en acier de préférence en acier carbone, ledit échangeur ou évaporateur comprenant une surface intérieure, ladite surface intérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement polymérique de préférence tel que défini précédemment ou par un revêtement de carbure de silicium.
De façon préférée, l’étape iv-1 ) est réalisée dans :
- un échangeur ou évaporateur, à base de carbure de silicium ; ou
- un échangeur ou évaporateur, en acier de préférence en acier carbone, ledit échangeur ou évaporateur comprenant une surface intérieure, ladite surface intérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement de carbure de silicium.
L’étape iv-2) peut être réalisée dans un équipement choisi parmi un évaporateur, tel que par exemple un évaporateur à film mince (et préférentiellement un évaporateur à film mince à court trajet), ou un échangeur.
De préférence, l’étape iv-2) est réalisée dans un évaporateur à film mince à court trajet. L’étape iv-2) peut être réalisée dans :
- un échangeur ou évaporateur, à base de carbure de silicium ou à base d’un polymère fluoré de préférence tel que défini précédemment ; ou
- un échangeur ou évaporateur, en acier de préférence en acier carbone, ledit échangeur ou évaporateur comprenant une surface intérieure, ladite surface intérieure susceptible d’être en contact avec le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide étant recouverte par un revêtement polymérique de préférence tel que défini précédemment ou par un revêtement de carbure de silicium. Selon un mode de réalisation préféré, l’étape (e) susmentionnée comprend une étape iv-2) de concentration du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide par évaporation dudit au moins solvant organique OS2, dans un évaporateur à film mince à court trajet, de préférence dans les conditions suivantes :
- température comprise entre 30 °C et 100°C;
- pression comprise entre 10-3 mbar abs et 5 mbar abs ;
- temps de séjour inférieur ou égal à 15 min.
Selon un mode de réalisation, l’étape iv-2) de concentration est réalisée à une pression comprise entre 10-2 mbar abs et 5 mbar abs, de préférence entre 5.10-2 mbar abs et 2 mbar abs, préférentiellement entre 5.10-1 et 2 mbar abs, encore plus préférentiellement entre 0,1 et 1 mbar abs, et en particulier entre 0,1 et 0,6 mbar abs.
Selon un mode de réalisation, l’étape iv-2) est réalisée à une température comprise entre 30 °C et 95 °C, de préférence entre 40 °C et 900, préférentiellement entre 40 °C et 85 °C, et en particulier entre 50 °C et 80 °C.
Selon un mode de réalisation, l’étape iv-2) est réalisée avec un temps de séjour inférieur ou égal à 10 mn, préférentiellement inférieur ou égal à 5 mn, et de façon préférée inférieur ou égal à 3 minutes.
Dans le cadre de l’invention, et sauf mention contraire, on entend par « temps de séjour », le temps qui s’écoule entre l’entrée de la solution de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide (en particulier obtenue à l’issue de l’étape b) susmentionnée) dans l’évaporateur et la sortie de la première goutte de la solution.
Selon un mode de réalisation préféré, la température du condenseur de l’évaporateur à film mince à court trajet est comprise entre - -55°C et 10°C, de préférence entre -50°C et 5°C, plus préférentiellement entre -45 °C et -10°Cçt avantageusement entre -40 °C et -15°C.
Les évaporateurs à film mince à court trajet selon l’invention sont également connus sous la dénomination « Wiped film short path » (WFSP). Ils sont typiquement appelés ainsi car les vapeurs générées lors de l’évaporation effectuent un « court trajet » (courte distance) avant d’être condensées au condenseur.
Parmi les évaporateurs à film mince à court chemin (short path), on peut notamment citer les évaporateurs commercialisés par les sociétés Buss SMS Ganzler ex Luwa AG, UIC Gmbh ou VTA Process.
Typiquement, les évaporateurs à film mince à court trajet peuvent comprendre un condenseur des vapeurs de solvants placé à l’intérieur même de l’appareil (en particulier au centre de l’appareil), à la différence des autres types d’évaporateur à film mince (qui ne sont pas à court trajet) dans lesquels le condenseur se situe à l’extérieur de l’appareil. Dans ce type d'appareil, la formation d’un film mince, de produit à distiller, sur la paroi chaude interne de l’évaporateur peut typiquement être assurée par étalement en continu sur la surface d’évaporation à l'aide de moyens mécaniques précisés ci-après.
L’évaporateur peut notamment être muni en son centre, d'un rotor axial sur lequel sont montés les moyens mécaniques qui permettent la formation du film sur la paroi. Il peut s'agir de rotors équipés de pales fixes : rotors lobés à trois ou quatre pales en matériaux souples ou rigides, distribuées sur toute la hauteur du rotor ou bien des rotors équipés de pales mobiles, palettes, balais racleurs, frotteurs guidés. Dans ce cas, le rotor peut être constitué par une succession de palettes articulées sur pivot montées sur un arbre ou axe par l'intermédiaire de supports radiaux. D'autres rotors peuvent être équipés de rouleaux mobiles montés sur des axes secondaires et lesdits rouleaux sont plaqués sur la paroi par centrifugation. La vitesse de rotation du rotor qui dépend de la taille de l'appareil, peut être déterminée aisément par l'homme de métier.
Selon un mode de réalisation, la solution de sel de LiFSI est introduite dans l’évaporateur à film mince à court trajet avec un débit compris entre 700g/h et 1200g/h, de préférence entre 900g/h et 1 10Og/h pour une surface d'évaporation de 0,04m2.
Selon l’invention, à l’issue de l’étape iv) susmentionnée, le LiFSI peut être obtenu sous forme solide, et en particulier sous forme cristallisée, ou sous forme d’une solution concentrée, la solution concentrée comprenant moins de 35% en poids de solvant résiduel, de préférence moins de 30% en poids.
Selon un mode de réalisation, l’étape (e) comprend une étape v) de cristallisation du sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide obtenu à l’issue de l’étape iv) susmentionnée.
De préférence, lors de l’étape v), le LiFSI est cristallisé à froid, notamment à une température inférieure ou égale à 25°C.
De préférence, l’étape de cristallisation v) du LiFSI est réalisée dans un solvant organique S3 (« solvant de cristallisation ») choisi parmi les solvants chlorés, tel que par exemple le dichlorométhane, parmi les alcanes tels que par exemple le pentane, l’hexane, le cyclohexane, ou l’heptane, et parmi les solvants aromatiques, tel que par exemple le toluène, en particulier à une température inférieure ou égale à 25°C. De préférence, le LiFSI cristallisé à l’issue de l’étape v) est récupéré par filtration.
Procédé
Le procédé selon l’invention conduit avantageusement à un LiFSI, ayant une pureté élevée, et préférentiellement à un LiFSI ayant une pureté élevée et une teneur réduite en ions métalliques. Par ions métalliques, on entend en particulier les ions dérivés des métaux de transition (tel que par exemple Cr, Mn, Fe, Ni, Cu), les ions dérivés des métaux pauvres (tels que par exemple Al, Zn et Pb), les ions dérivés des métaux alcalins (tel que par exemple Na), les ions dérivés des métaux alcalino-terreux (tels que par exemple Mg et Ca), et les ions dérivés du silicium.
Ainsi, le procédé selon l’invention conduit avantageusement à un LiFSI ayant une teneur réduite en ions dérivant des métaux suivants : Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Al, Zn, Mo, Co, Pb, Na, Si, Mg, Ca.
En particulier, le procédé selon l’invention conduit avantageusement à une composition comprenant au moins à 99,9 % en poids de LiFSI, de préférence au moins 99,95% en poids, préférentiellement au moins 99,99% en poids de LiFSI, et ledit LiFSI comprenant éventuellement au moins l’une des impuretés suivantes dans les teneurs indiquées : 0 < H20< 100 ppm, 0 < Cl < 100 ppm, 0 < S04 2 < 100 ppm, 0 < F < 200 ppm, 0 < FS03Li < 20 ppm, 0 < FSO2NH2 £ 20 ppm, 0 < K < 100 ppm, 0 < Na < 10 ppm, 0 < Si < 40 ppm, 0 < Mg < 10 ppm, 0 < Fe < 10 ppm, 0 < Ca <10ppm, 0 < Pb <10ppm, 0 < Cu < 10 ppm, 0 < Cr < 10 ppm, 0 < Ni < 10 ppm, 0 < Al < 10 ppm, 0 < Zn < 10 ppm, 0 < Mn < 10 ppm, et/ou 0 < Co < 10 ppm.
Dans le cadre de l’invention, le terme de « ppm » s’entend de ppm en poids.
Tous les modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être combinés les uns avec les autres. En particulier, chaque mode de réalisation d’une étape quelconque du procédé de l’invention peut être combiné avec un autre mode de réalisation particulier.
Dans le cadre de l’invention, par « compris entre x et y », ou « allant de x à y », on entend un intervalle dans lequel les bornes x et y sont incluses. Par exemple, la température «comprise entre 30 et 100 ° C » inclus notamment les valeurs 30 °C et 100°C.
La présente invention est illustrée par l’exemple suivant, auquel elle n’est cependant pas limitée.
Partie expérimentale
Plusieurs essais de réaction de fluoration ont été réalisé dans un réacteur en acier au carbone revêtu PFA.
Pendant ces essais, un coupon métallique en acier carbone a été soumis aux conditions opératoires de la fluoration en phase liquide.
Les conditions opératoires de fluoration sont les suivantes :
- pression atmosphérique ;
- température de réaction : 30 °C ; - introduction progressive de HF anhydre en phase gazeuse dans le milieu réactionnel via un tube plongeur ;
- durée de la réaction : 1 1 h30 ;
- à la fin de la réaction, étape de stripping à l’azote réalisée à 30 °C pendant 13h. Aucune altération du revêtement PFA n’a été observée.
En revanche, il a été observé une corrosion du coupon en acier carbone, avec un taux de corrosion de 1 18 mGh/an, engendrant un risque de contamination en ions métalliques élevé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation d’un sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide F-(S02)-NLi- (S02)-F comprenant une étape (b) comprenant une étape de fluoration du bis(chlorosulfonyl)imide Cl-(S02)-NH-(S02)-Cl avec HF anhydre, éventuellement dans au moins un solvant organique SOI , ladite étape (b) étant réalisée dans un réacteur fait d’un matériau M3 résistant à la corrosion, ou dans un réacteur contenant une couche de base faite d’un matériau M1 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M2 résistant à la corrosion.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le matériau M3 est du nickel pur, comprenant:
- au moins 99%, préférentiellement au moins 99,2%, avantageusement au moins 99,3%, encore plus avantageusement au moins 99,4%, par exemple au moins 99,5%, et en particulier au moins 99,6% de nickel par rapport au poids total dudit matériau M3 ; et
- du fer dans une teneur inférieure à 1 % en poids par rapport au poids total du matériau M3, avantageusement inférieure à 0,9% en poids, de préférence inférieure à 0,8% en poids, plus préférentiellement inférieure à 0,7% en poids, en particulier inférieure à 0,6% en poids, plus particulièrement inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids total du matériau M3. De préférence, le matériau M3 comprend entre 0,1 % et 1% en poids de fer, en particulier entre 0,3% et 0,8 % en poids de fer, plus particulièrement entre 0,3% et 0,5% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M3 ; et/ou
- du manganèse dans une teneur inférieure à 1% en poids par rapport au poids total du matériau M3, avantageusement inférieure à 0.9% en poids, de préférence inférieure à 0.8% en poids, plus préférentiellement inférieure à 0.7% en poids, en particulier inférieure à 0.6% en poids, plus particulièrement inférieure à 0.5% en poids, de manière privilégiée inférieure à 0.4% en poids, par rapport au poids total du matériau M3 ; et/ou
- du silicium dans une teneur inférieure à 1 % en poids par rapport au poids total du matériau M3, avantageusement inférieure à 0,9% en poids, de préférence inférieure à 0,8% en poids, plus préférentiellement inférieure à 0,7% en poids, en particulier inférieure à 0,6% en poids, plus particulièrement inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids total du matériau M3 ; et/ou - du cuivre dans une teneur inférieure à 1% en poids par rapport au poids total du matériau M3, avantageusement inférieure à 0,9% en poids, de préférence inférieure à 0,8% en poids, plus préférentiellement inférieure à 0,7% en poids, en particulier inférieure à 0,6% en poids, plus particulièrement inférieure à 0,5% en poids, de manière privilégiée inférieure à 0,4% en poids, de manière particulièrement privilégiée inférieure à 0,3% en poids par rapport au poids total du matériau M3 ; et/ou
- du carbone dans une teneur inférieure à 0,1% en poids par rapport au poids total du matériau M3, avantageusement inférieure à 0,09% en poids, de préférence inférieure à 0,08% en poids, plus préférentiellement inférieure à 0,07% en poids, en particulier inférieure à 0,06% en poids, plus particulièrement inférieure à 0,05% en poids, de manière privilégiée inférieure à 0,04% en poids, de manière particulièrement privilégiée inférieure à 0,03% en poids par rapport au poids total du matériau M3.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le matériau M1 comprend :
- i) au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M1 ; et ü)
- moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1% en poids, plus préférentiellement moins de 0,75% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, de manière privilégiée moins de 0,1 % en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
- moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
moins de 20% en poids de chrome, préférentiellement moins de 5% en poids de chrome, avantageusement moins de 4% en poids, de préférence moins de 3% en poids, plus préférentiellement moins de 2% en poids, en particulier moins de 1% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
moins de 15% en poids de nickel, préférentiellement moins de 5% en poids, avantageusement moins de 4% en poids, de préférence moins de 3% en poids, plus préférentiellement moins de 2% en poids, en particulier moins de 1% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
- moins de 2% en poids de silicium, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de silicium par rapport au poids total du matériau M1 ; et/ou
- moins de 2,5% en poids de manganèse, avantageusement moins de 2% en poids, de préférence moins de 1 ,5% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids de manganèse par rapport au poids total du matériau M1 .
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le matériau M1 comprend au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1% en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M1 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1% en poids, encore plus avantageusement entre 0,1% et 1% en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M1 , et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M1 .
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le matériau M2 est choisi dans le groupe constitué de l’émail, des polymères, et des alliages à base de nickel.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel :
les polymères fluorés sont choisis parmi le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PTFE (polytétrafluoroéthylène), les PFA (copolymères de C2F4 et d'éther vinylique perfluoré), les FEP (copolymères de tétrafluoroéthylène et du perfluoropropène, tel que par exemple copolymère du C2F4 et du C3F6), le ETFE (copolymère du tétrafluoroéthylène et de l’éthylène, et le FKM (copolymère d’hexafluoropropylène et de difluoroéthylène), et
- les alliages à base de nickel sont choisis parmi les alliages comprenant au moins 40% en poids de nickel, avantageusement au moins 45% en poids, plus préférentiellement au moins 50% en poids, en particulier au moins 55% en poids, plus particulièrement au moins 60% en poids, de manière privilégiée au moins 65% en poids, de manière encore plus privilégiée au moins 70% en poids de nickel par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du chrome dans une teneur inférieure à 35% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 30% en poids, de préférence inférieure à 20% en poids, plus préférentiellement inférieure à 15% en poids, en particulier inférieure à 10% en poids, plus particulièrement inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du molybdène dans une teneur inférieure à 35% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 30% en poids, de préférence inférieure à 25% en poids, plus préférentiellement inférieure à 20% en poids, en particulier inférieure à 15% en poids, plus particulièrement inférieure à 10% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du cobalt dans une teneur inférieure à 10% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 8% en poids, de préférence inférieure à 6% en poids, plus préférentiellement inférieure à 4% en poids, en particulier inférieure à 3% en poids, plus particulièrement inférieure à 2% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du tungstène dans une teneur inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 4% en poids, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 2% en poids, en particulier inférieure à 1% en poids, par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du fer dans une teneur inférieure à 25% en poids par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement inférieure à 20% en poids, de préférence inférieure à 15% en poids, plus préférentiellement inférieure à 10% en poids, en particulier inférieure à 7% en poids, plus particulièrement inférieure à 5% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du manganèse dans une teneur inférieure à 5% en poids par rapport au poids total de l’alliage, avantageusement inférieure à 4% en poids, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 2% en poids, en particulier inférieure à 1% en poids, plus particulièrement inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou du cuivre dans une teneur inférieure à 50% en poids, avantageusement inférieure à 45% en poids, de préférence inférieure à 40% en poids, plus préférentiellement inférieure à 35% en poids, en particulier inférieure à 30% en poids, plus particulièrement inférieure à 25% en poids de cuivre par rapport au poids total du matériau M2 ; et/ou moins de 4% en poids de titane par rapport au poids total du matériau M2, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, plus préférentiellement moins de 1% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,05% en poids par rapport au poids total du matériau M2, de manière privilégiée le matériau M2 étant dépourvu de titane ; et/ou moins de 6% en poids de niobium, avantageusement moins de 4% en poids, de préférence moins de 2% en poids, plus préférentiellement moins de 1% en poids, en particulier moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,05% en poids de niobium par rapport au poids total du matériau M2, de manière privilégiée le matériau M2 étant dépourvu de niobium.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le réacteur de l’étape (a) est un réacteur agité muni de mobile(s) d’agitation, par exemple choisi(s) parmi les turbines, les rubans hélicoïdaux, les hélices, les ancres, et leurs combinaisons,
le(s) mobile(s) d’agitation étant de préférence fait(s) d’un matériau résistant à la corrosion, tel que par exemple fait du matériau M3 tel que défini dans la revendication 1 ou 2, ou pouvant comprendre une couche de base faite d’un matériau M1 tel que défini dans l’une quelconque des revendications 1 , 3 ou 4, revêtue d’une couche de surface, susceptible d’être en contact avec le milieu réactionnel, faite d’un matériau M2 tel que défini dans l’une quelconque des revendications 1 , 5 ou 6.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’étape (b) est réalisée dans au moins un solvant organique SOI , de préférence choisi parmi les esters, les nitriles, les dinitriles, les éthers, les diéthers, les amines, les phosphines, et leurs mélanges.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’HF anhydre est introduit dans le milieu réactionnel sous forme liquide ou sous forme gazeuse, de préférence sous forme gazeuse.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre une étape (a), préalable à l’étape (b), comprenant une étape de chloration de l’acide sulfamique H0-(S02)-NH2 pour obtenir le bis(chlorosulfonyl)imide CI-(S02)-NH-(S02)- Cl.
1 1 . Procédé selon la revendication 10, dans lequel l’étape (a) est réalisée dans un réacteur fait d’un matériau M4 résistant à la corrosion, ou dans un réacteur contenant une couche de base faite d’un matériau M5 revêtue d’une couche de surface faite d’un matériau M6 résistant à la corrosion.
12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 ou 1 1 , dans lequel l’étape (a) est réalisée avec :
- au moins un acide soufré, de préférence choisi dans le groupe constitué de l’acide chlorosulfonique (CIS03H), de l’acide sulfurique, de l’oléum, et de leurs mélanges, l’agent soufré étant préférentiellement l’acide sulfurique ;
- et au moins un agent chlorant choisi dans le groupe constitué du chlorure de thionyle, du chlorure d’oxalyle, du pentachlorure de phosphore, du trichlorure de phosphonyle, du trichlorure de phosphoryle, et de leurs mélanges, l’agent chlorant étant préférentiellement le chlorure de thionyle.
13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel l’étape (a) est réalisée :
- à une température comprise entre 30 °C et 150°C,de préférence entre 30 °C et 120°C et avantageusement entre 30 °C et 100°C ; et/o
- avec un temps de réaction compris entre 1 heure et 7 jours, de préférence entre 1 h et 5 jours et avantageusement entre 1 h et 3 jours ; et/ou
- à une pression comprise entre 1 bar abs et 7 bar abs, de préférence entre 1 bar abs et 5 bars abs et avantageusement entre 1 bar abs et 3 bar abs.
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 1 à 13, dans lequel matériau M4 est choisi le matériau M3 tel que défini dans la revendication 2.
15. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 1 ou 14, dans lequel le matériau M5 est le matériau M1 tel que défini aux revendications 3 et 4, de préférence le matériau M5 comprend au moins 60% en poids de fer, de préférence au moins 70% en poids de fer, avantageusement au moins 75% en poids, encore plus avantageusement au moins 80% en poids, plus préférentiellement au moins 85% en poids, en particulier au moins 90% en poids, plus particulièrement au moins 95% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de fer par rapport au poids total du matériau M5 ; et moins de 2% en poids de carbone, avantageusement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 % en poids, préférentiellement moins de 0,75% en poids, plus préférentiellement moins de 0,5% en poids, plus particulièrement moins de 0,2% en poids, et encore plus avantageusement entre 0,01 % et 0,2% en poids de carbone par rapport au poids total du matériau M5 ; et moins de 3% en poids de molybdène, avantageusement moins de 2% en poids, préférentiellement moins de 1 ,5% en poids, de préférence moins de 1 ,25% en poids, plus préférentiellement moins de 1 % en poids, encore plus avantageusement entre 0,1 % et 1 % en poids de molybdène par rapport au poids total du matériau M5, et/ou moins de 5% en poids de chrome, préférentiellement moins de 4% en poids, avantageusement moins de 3% en poids, de préférence moins de 2% en poids, en particulier entre 0,5% et 2% en poids de chrome par rapport au poids total du matériau M5.
16. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 1 à 15, dans lequel le matériau M6 est choisi dans le groupe constitué de l’émail, des polymères fluorés, et des alliages à base de nickel.
17. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 1 à 16, comprenant en outre une étape (c), ultérieure à l’étape (b), comprenant la préparation d’un sel alcalin ou alcalino- terreux du bis(fluorosulfonyl)imide par neutralisation du bis(fluorosulfonyl)imide.
18. Procédé selon la revendication 17, comprenant en outre une étape (d) d’échange de cations, ultérieure à l’étape (c), comprenant la réaction entre le sel alcalino-terreux du bis(fluorosulfonyl)imide et un sel de lithium, pour obtenir le sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide.
19. Procédé selon l’une quelconque des revendications 17 ou 18, comprenant en outre une étape (e) de purification du sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide.
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