EP2654946A1 - Spherical material based on heteropolyanions trapped in a mesostructured oxide matrix and use thereof as catalyst in hydrocarbon refining processes - Google Patents

Spherical material based on heteropolyanions trapped in a mesostructured oxide matrix and use thereof as catalyst in hydrocarbon refining processes

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EP2654946A1
EP2654946A1 EP11808894.7A EP11808894A EP2654946A1 EP 2654946 A1 EP2654946 A1 EP 2654946A1 EP 11808894 A EP11808894 A EP 11808894A EP 2654946 A1 EP2654946 A1 EP 2654946A1
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EP
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catalyst
material according
weight
heteropolyanions
mesostructured
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11808894.7A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Alexandra Chaumonnot
Clément Sanchez
Cédric BOISSIERE
Frédéric COLBEAU-JUSTIN
Karine MARCHAND
Elodie Devers
Audrey Bonduelle
Denis Uzio
Antoine Daudin
Bertrand Guichard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Pierre et Marie Curie Paris 6
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Pierre et Marie Curie Paris 6
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Pierre et Marie Curie Paris 6, IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Definitions

  • the present invention relates to the field of inorganic oxide materials, in particular those containing transition metals, having an organized and uniform porosity in the field of mesoporosity. It also relates to the preparation of these materials which are obtained by the use of the so-called "aerosol" synthesis technique. It also relates to the use of these materials after sulfurization as catalysts in various processes relating to the fields of hydrotreating, hydroconversion and the production of hydrocarbon feeds.
  • hydroconversion (HDC) and hydrotreatment (HDT) catalysts of hydrocarbon feedstocks are respectively described in "Hydrocracking Science and Technology", 1996, J. Scherzer, AJ Gruia, Marcel Dekker Inc. and in the article by B.S. Clausen, HT Topsee, FE Massoth, from “Catalysis Science and Technology", 1996, volume 1 1, Springer-Verlag.
  • these catalysts are generally characterized by a hydro-dehydrogenating function provided by the presence of an active phase based on at least one Group VIB metal and / or at least one Group VB metal and optionally at least one metal of the group group VIII of the periodic table of elements.
  • the most common formulations are cobalt-molybdenum (CoMo), nickel-molybdenum (NiMo) and nickel-tungsten (NiW). These catalysts can be in mass form or in the supported state then involving a porous solid. After preparation, at least one Group VIB metal and / or at least one Group VB metal and optionally at least one Group VIII metal present in the catalytic composition of said catalysts is often in oxide form. . Since the active and stable form for the HDC and HDT processes is the sulphurized form, these catalysts are subjected to a sulphurization step.
  • a catalyst having a high catalytic potential is characterized by 1) an optimized hydro-dehydrogenating function (associated active phase perfectly dispersed on the support surface and having a high metal content) and 2 ) in the particular case of processes involving hydroconversion reactions (HDC), by a good balance between said hydro-dehydrogenating function and the crisp function provided by the acid function of a support.
  • the catalyst has a satisfactory accessibility of the active sites with respect to the reagents and reaction products while developing a high active surface area. leads to specific constraints in terms of structure and texture specific to the oxide support present in said catalysts. This last point is particularly critical in the case of the treatment of "heavy" hydrocarbon feedstocks.
  • the usual methods leading to the formation of the hydro-dehydrogenation phase of the HDC and HDT catalysts consist of a deposit of the molecular precursor (s) of at least one Group VIB metal and / or at least one Group VB metal and optionally at least one Group VIII metal on an oxide support by the technique known as "dry impregnation" followed by the steps of maturation, drying and calcination leading to the formation of the oxidized form of the said (s) metal (s) employee (s).
  • dry impregnation followed by the steps of maturation, drying and calcination leading to the formation of the oxidized form of the said (s) metal (s) employee (s).
  • the final sulphurization step that generates the hydro-dehydrogenating active phase is then carried out as mentioned above.
  • these are 1) crystallites of MoO 3 , NiO, CoO, COOMO 4 or CO 3 O 4 , of sufficient size to be detected in XRD, and / or 2) type Al 2 (MoO 4 ) 3, CoAl 2 0 or NiAl 2 0 4 species.
  • the three aforementioned species containing the aluminum element are well known to those skilled in the art. They result from the interaction between the aluminum support and the precursor salts in solution of the hydro-dehydrogenating active phase, which concretely results in a reaction between Al 3+ ions extracted from the aluminum matrix and said salts to form heteropolyanions.
  • hydroconversion and hydrotreatment catalysts whose precursors of the hydro-dehydrogenating active phase are formed of heteropolyanions (HPA), for example cobalt-based heteropolyanions. and molybdenum (CoMo systems), nickel and molybdenum (NiMo systems), nickel and tungsten (NiW), nickel, vanadium and molybdenum (NiMoV systems) or phosphorus and molybdenum (PMo).
  • HPA heteropolyanions
  • MoMo systems nickel and molybdenum
  • NiMo systems nickel and tungsten
  • NiMoV systems nickel, vanadium and molybdenum
  • PMo phosphorus and molybdenum
  • patent application FR 2.843.050 discloses a hydrorefining and / or hydroconversion catalyst comprising at least one group VIII element and at least one of molybdenum and / or tungsten present at least partly in the form of heteropolyanions in the oxide precursor.
  • the heteropolyanions are impregnated on an oxide support.
  • other catalysts whose supports have a hierarchical and controlled porosity have been developed.
  • the present invention relates to an inorganic material consisting of at least two elementary spherical particles, each of said spherical particles comprising metal particles in the form of polyoxometalate of the formula (X x M m O y H h) q ⁇ where H is the hydrogen atom, O is the oxygen atom, X is a member selected from phosphorus, silicon, boron, nickel and cobalt and M is one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, iron, copper, zinc, cobalt and nickel, where x is 0, 1, 2 or 4, m being 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 18, y being between 17 and 72, h being between 0 and 12 and q being between 1 and 20 (y, h and q being integers), said metal particles being present at within a mesostructured matrix based on an oxide of at least one element Y selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, tungsten,
  • the material according to the invention is prepared according to the particular synthetic technique known as "aerosol".
  • the mesostructured inorganic material according to the invention is used, after sulfurization, as a catalyst in various processes for the conversion of hydrocarbon feedstocks, in particular in the hydrodesulfurization processes of gasoline and diesel fractions, the hydrocracking and hydroconversion processes.
  • heavy hydrocarbon feedstocks processes for hydrotreatment of heavy hydrocarbon feedstocks and hydrocarbon feeds containing triglycerides.
  • the material according to the invention comprising metal particles in the form of polyoxometallates, preferably in the form of heteropolyanions, trapped in the mesostructured matrix of each of the elementary spherical particles constituting said material, is an advantageous catalytic precursor.
  • polyoxometalates preferably heteropolyanions, in particular a better dispersion of the active phase, a better synergy between the metallic species, a decrease in the phases that are refractory to sulphidation, and the structural, textural and optionally acid-baseicity and oxidation-reduction specific to the oxide-based mesostructured materials of at least one Y-element, including non-limiting material transfer of reagents and reaction products and the high value of the surface active.
  • the polyoxometalates, preferentially the heteropolyanions are the precursor species of the active sulphide phase present in the catalyst derived from the material according to the invention after sulfurization.
  • the diffusion properties of the reagents and of the reaction products, associated with the inorganic material according to the invention consisting of spherical elementary particles having a maximum diameter equal to 200 ⁇ , are increased compared with those of other mesostructured materials known to the state. of the technique, obtained off-air and in the form of elementary particles of non-homogeneous shape, that is to say, irregular, and of size much greater than 500 nm.
  • the trapping of the polyoxometallates, preferably heteropolyanions, within the mesostructured oxide matrix generates favorable additional technical effects such as controlling the size of said metal particles in the form of polyoxometalates, increasing the thermal stability of the polyoxometallates, preferably heteropolyanions, the development of HPA interactions / original support.
  • the method of aerosol preparation of the material according to the invention makes it possible to easily develop in a single step (one pot) various precursors, based on polyoxometalates (in particular HPA), catalysts sulfur.
  • the preparation of the material according to the invention is carried out continuously, the preparation time is reduced (a few hours compared with 12 to 24 hours using autoclaving) and the stoichiometry of the non-volatile species present in the initial solution of the reagents is maintained in the material of the invention.
  • the present invention relates to an inorganic material consisting of at least two elementary spherical particles, each of said spherical particles comprising metal particles in the form of polyoxometalate of the formula (X x M m O y H h) q ⁇ where H is the hydrogen atom, O is the oxygen atom, X is a member selected from phosphorus, silicon, boron, nickel and cobalt and M is one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, iron, copper, zinc, cobalt and nickel, where x is 0, 1, 2, or 4, where m is 5, 6, 7, 8, 9 , 10, 11, 12 and 18, ranging from 17 to 72, h being between 0 and 12 and q being between 1 and 20 (y, h and q being integers), said metal particles being present within an oxide-based mesostructured matrix of at least a Y element selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, tungsten, zi
  • the element Y present in oxide form in the mesostructured matrix included in each of said spherical particles of the material according to the invention is chosen from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, tungsten, zirconium, gallium, germanium, tin, antimony, lead, vanadium, iron, manganese, hamium, niobium, tantalum, yttrium, cerium, gadolinium , europium and neodymium and the mixture of at least two of these elements and preferably said element Y present in oxide form is chosen from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, zirconium, gallium, germanium and cerium and the mixture of at least two of these elements.
  • said element Y present in oxide form is selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, zirconium and the mixture of at least two of these elements.
  • said mesostructured matrix is preferably composed of aluminum oxide, silicon oxide or a mixture of silicon oxide and aluminum oxide.
  • said mesostructured matrix is a mixture of silicon oxide and aluminum oxide (aluminosilicate)
  • said matrix has an Si / Al molar ratio of at least 0.02, preferably between 0, 1 and 1000 and very preferably between 1 and 100.
  • Said matrix based on at least one oxide of said element Y is mesostructured: it has an organized porosity at the mesopore scale of each of the elementary particles of the material according to the invention, ie an organized porosity at the pore scale having a uniform diameter of between 1.5 and 50 nm, preferably between 1.5 and 30 nm and even more preferably between 4 and 20 nm and homogeneously and uniformly distributed in each of said particles (mesostructuration of the matrix).
  • the material located between the mesopores of the mesostructured matrix is amorphous and forms walls, or walls, whose thickness is between 1 and 30 nm and preferably between 1 and 10 nm.
  • the thickness of the walls corresponds to the distance separating a first mesopore from a second mesopore, the second mesopore being the pore closest to the first mesopore.
  • the organization of the mesoporosity described above leads to a structuring of said matrix, which may be hexagonal, vermicular or cubic and preferably vermicular.
  • the mesostructured matrix advantageously has no porosity in the field of microporosity.
  • the material according to the invention also has an interparticle textural macroporosity.
  • the mesostructured matrix included in each of said spherical particles of the material according to the invention contains metal particles in the form of polyoxometalate of the formula (X x M m O y H h) q "wherein X is an element selected from phosphorus, silicon , boron, nickel and cobalt and M is one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, cobalt and nickel, where x is 0, 1, 2, or 4, preferably x is 0, 1 or 2, m being 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 18, y being between 17 and 72, preferably between 23 and 42, h being between 0 and 12 and q being between 1 and 20, preferably between 3 and 12 (y, h and q are integers), more precisely said metal particles are trapped in the mesostructured matrix.
  • the size of said metal particles is advantageously measured by transmission electron microscopy (TEM).
  • TEM transmission electron microscopy
  • Said metal particles trapped in the mesostructured oxide matrix included in each of said spherical particles of the material according to the invention advantageously have M atoms whose oxidation state is equal to + IV, + V and / or + VI.
  • the metal particles are homogeneously and uniformly trapped in the matrix.
  • Said metal particles are characterized by the presence of at least one wave number band between 750 and 1050 cm -1 in Raman spectroscopy
  • Raman spectroscopy is a technique well known to those skilled in the art.
  • said metal particles in the form of polyoxometalate are chosen from isopolyanions and heteropolyanions (HPA) .
  • HPA heteropolyanions
  • said metal particles are heteropolyanions
  • said metal particles preferably in the form of heteroplyanions, are salts carrying a negative charge q compensated by positively charged counterions of the same or different nature.
  • the counter ions are advantageously provided by metal cations, in particular Group VIII metal cations such as Co 2+ , Ni 2+ , H + protons and / or NH 4 + ammonium cations.
  • the term heteropoly acid is commonly used to designate the form in which the said metal particles are.
  • Such a heteropoly acid is, for example, phosphomolybdic acid (3H + , PMo 12 O 40 3 " ) or also phosphotungstite acid (3H + , PWi 2 O 40 3" ).
  • the element M is one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, cobalt and nickel. More preferably, the element M is one or more elements chosen from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum and tungsten.
  • the m atoms of elements M present in the general formula (I) are all exclusively either Mo atoms or W atoms, a mixture of Mo and W atoms, a mixture of W and Nb atoms, a mixture of Mo and V atoms, or a mixture of W atoms and of V, a mixture of Mo and Co atoms, a mixture of Mo and Ni atoms, or a mixture of W and Ni atoms.
  • m is equal to 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 18. Even more preferably, m is equal to 6, 7 and 12.
  • the value of m is preferably 7.
  • the value of m is preferably equal to 12.
  • O denotes the oxygen element with 17 ⁇ y ⁇ 48.
  • the element M is a metal atom advantageously systematically in octahedral coordination in the structure of the heteropolyanion.
  • the element M is one or more elements chosen from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, cobalt and nickel. More preferably, the element M is one or more elements chosen from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum and tungsten.
  • the m atoms M present in the general formula (I) are all exclusively either Mo atoms or W atoms, or a mixture of Mo and W atoms, or a mixture of atoms of W and Nb, either a mixture of Mo and V atoms, or a mixture of W and V atoms, or a mixture of Mo and Co atoms, or a mixture of Mo atoms and of Ni, a mixture of W and Ni atoms.
  • m is equal to 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1, 12 and 18 and preferably equal to 5, 6, 9, 10, 1 1, 12, 18.
  • O denotes the oxygen element with between 17 and 72, preferably between 23 and 42
  • q denotes the charge of the heteropolyanion with 1 ⁇ q ⁇ 20, preferably 3 ⁇ q ⁇ 12
  • Such heteropolyanions are known as Anderson heteropolyanions (Nature, 1937, 150, 850). They comprise 7 octahedra located in the same plane and interconnected by the edges: 6 octahedra surround the central octahedron containing the hetero element X.
  • the heteropolyanions CoMo 6 0 2 4H 6 3 " and NiMo 6 0 24 H 6 4" are good examples of Anderson heteropolyanions entrapped in each of said mesostructured matrices, wherein Co and Ni are the X-heteroelements of the HPA structure.
  • a mixture of the two monomeric and dimeric forms of said HPA may also be In the case where
  • Monomeric and dimeric forms of said HPA can also be used.
  • Anderson used to obtain the material according to the invention is a dimeric HPA containing cobalt and molybdenum within its structure and the counterion of the HPA salt may be cobalt Co 1 I 3 [Co III 2 Mo, o0 38 H 4 ] or nickel
  • Heteropolyanions of formula XM 12 O 40 H h q are heteropolyanion having a Keggin structure and the heteropoly anions of the formula XM n 0 3 9HH q" are heteropolyanion having a lacunary Keggin structure.
  • the heteropolyanions of Keggin structure are obtained, for variable pH ranges, according to the pathways described in the publication by A. Griboval, P. Blanchard, E. Payen, M. Fournier, JL Dubois, Chem. Lett., 1997, 12, 1259.
  • Keggin structure heteropolyanions are also known in substituted forms in which a group VIII metal element, preferably cobalt or nickel, is substituted for the metal M present in the formula XM
  • the species PCoMonO 40 H 6 " is for example prepared according to the protocol described in the publication by LGA van de Water et al J. Phys Chem B 2005, 109, 14513.
  • Keggin species advantageously trapped in the mesostructured matrix included in each of said spherical particles of the material according to the invention are the species PVMo n o 0 4 4 ", 5 PV2M010O 40", 40 PV3M09O 6 'or PV 4 Mo 8 O 0 7 (1 or more carbon V substitution of 1 or more Mo atoms as element M): these species and their method of preparation are described in the publication by D. Soogund, et al. Appl. Catal. B, 2010, 98, 1, 39.
  • Other substituted species of Keggin heteropolyanions are the species PM03W9O40 3 ' , PMo 6 W 6 O 40 3' , PMo 9 W 3 O 4 o 3 " .
  • Keggin heteropolyanions and their method of preparation are described in the patent application FR 2.764.21 1: said species have the formula Z w XMnO 4 oZ'C (Z 2w) Z is cobalt and / or nickel, X is phosphorus, silicon or boron and M is molybdenum and / or tungsten, Z 'is an atom substituted for an atom of element M and is selected from cobalt, iron , nickel, copper or zinc and C is an H + ion or an alkylammonium cation, C acting as counter ion as Z, w is 0 to 4.5, z is a value between 7 and 9.
  • heteropoly compounds particularly suitable for the implementation of the material according to the invention and corresponding to this formula are, for example PCoMo species, 0 4 oH (NH 4) 6, PNiMo n O 40 H (NH 4) 6 Sicomo n O 40 H 2 (NH 4) 6 CO 3 PCoMonO 40 H, Co 3 PNiMo O 40 H whose preparation is specifically described in application FR 2 764 1.
  • the heteropolyanions described in patent application FR 2.764.21 1 are advantageous because they have an atomic ratio between the group VIII and group VI element of up to 0.5.
  • Keggin heteropolyanions of the formula XM 12 O 0 q " where X is selected from phosphorus, silicon and boron and M is selected from molybdenum and / or tungsten with cobalt and / or nickel as a counterstain Ions have been described in US Pat. No. 2,547,380 and FR 2,749,778.
  • US Pat. No. 2,547,380 teaches the beneficial use in hydrotreating processes of heteropoly acid salts of group metals.
  • nickel phosphotungstate of formula 3 / 2Ni 2 * PWi 2 O 0 3 Ni / W ratio of 0.125 and cobalt phosphomolybdate of formula 3 / 2Co 2+ _ ⁇ 2 ⁇ 40 3"
  • a method of preparation is particularly described in patent application FR 2,749,778 for the specific preparation of heteropoly compounds Co 7/2 PMo 2 O 4 o, Co 4 SiMo 2 O 40 , Co 7/2 SiMo 2 O 40 and Co 6 PMO 2 O 40 , which are particularly suitable as metal particles trapped in the mesostructured matrix included in each of the particles spherical material according to the invention.
  • heteropoly compounds disclosed in the patent application FR 2,749,778 have the advantage, in particular compared with those disclosed in US Pat. No. 2,547,380, of presenting atomic ratios (Group VIII element / Group VI element) higher than those of US Pat. thus lead to more efficient catalysts. This increase in the ratio is obtained by reducing the HPA.
  • the presence of at least a portion of the molybdenum or tungsten is at a valence lower than its normal value of 6 as resulting from the composition, for example, phosphomolybdic, phosphotungstic, silicomolybdic or silicotungstic acid.
  • heteropolyanions do not have any nickel atom in substitution for a tungsten atom in their structure, said nickel atoms being placed in a counterposition in the structure of said heteropolyanion.
  • These heteropolyanion salts are advantageous because of their high solubility.
  • Preferred heteropolyanions according to the teaching of the patent application FR 2 935 139 for the implementation of the material according to the invention have the formula Ni 4 SiW n 0 39 and
  • Such heteropolyanions are called Strandberg heteropolyanions
  • the preparation of Strandberg HPA is described in WC article Cheng et al J. Catal., 1988, 109, 163. It has thus been shown by JA Bergwerff, et al., Journal of the American Chemical Society 2004, 126, 44, 14548, that the use of the heteropolyanion H2P2M05O 23 4 ' was particularly advantageous for hydrotreatment applications.
  • the elementary spherical particles constituting said inorganic material according to the invention comprise metal particles in the form of heteropolyanions chosen from the first, second and / or third category described above.
  • said metal particles may be formed of a mixture of HPA of different formulas belonging to the same category or a mixture of HPA belonging to different categories.
  • the inorganic material according to the invention comprises a mass content of element (s) vanadium, niobium, tantalum, molybdenum and tungsten of between 1 and 40%, expressed as% by weight of oxide relative to the mass of final material in oxide form preferably between 4 and 35% by weight, preferably between 4 and 30% and even more preferably between 4 and 20%.
  • the inorganic material according to the invention comprises an overall mass content of metal (ux) of group VIII, in particular nickel and / or cobalt, of between 0 and 15%, expressed in% by weight of oxide relative to the mass of the final material in oxide form, preferably between 0.5 and 10% by weight and even more preferably between 1 and 8% by weight.
  • the quantity of metal particles in the form of polyoxometalates, preferably in the form of heteropolyanions, is such that said particles advantageously represent from 2 to 50% by weight, preferably from 4 to 40% by weight and very preferably from 6 to 30% by weight. % weight of the material of the invention.
  • each of the spherical particles constituting said material further comprises zeolitic nanocrystals.
  • Said zeolite nanocrystals are trapped with the metal particles in the polyoxometallate form in the mesostructured matrix contained in each of the elementary spherical particles.
  • the material according to the invention has both, in each of the elementary spherical particles, a mesoporosity within the matrix itself (mesopores with a uniform diameter of between 1.5 and 50 nm, preferably between 1.5 and 30 nm and even more preferably between 4 and 20 nm) and a zeolite-type microporosity generated by the zeolitic nanocrystals trapped in the mesostructured matrix.
  • Said zeolitic nanocrystals have a pore size of between 0.2 and 2 nm, preferably between 0.2 and 1 nm and very preferably between 0.2 and 0.8 nm.
  • Said zeolite nanocrystals advantageously represent from 0.1 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 20% by weight and very preferably from 0.1 to 10% by weight of the material of the invention.
  • the zeolitic nanocrystals have a maximum size, generally a maximum diameter, of 300 nm and preferably have a size, generally a diameter, of between 10 and 100 nm. Any zeolite and particularly but not limited to those listed in "Atlas of zeolite framework types", 6 th revised Edition, 2007, Ch. Baerlocher, LBLMcCusker, DH Oison can be used in the zeolite nanocrystals present in each of the elementary spherical particles constituting the material according to the invention.
  • the zeolitic nanocrystals preferably comprise at least one zeolite chosen from zeolites IZM-2, ZSM-5, ZSM-12, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU-2 and EU-1.
  • Silicalite, Beta Zeolite A, Faujasite, Y, USY, VUSY, SDUSY, Mordenite, NU-10, NU-87, NU-88, NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IM- 16, Ferrierite and EU-1.
  • the zeolitic nanocrystals comprise at least one zeolite chosen from zeolites of structural type MFI, BEA, FAU and LTA.
  • Nanocrystals of different zeolites and in particular zeolites of different structural type may be present in each of the spherical particles constituting the material according to the invention.
  • each of the spherical particles constituting the material according to the invention may advantageously comprise at least first zeolitic nanocrystals whose zeolite is chosen from zeolites IZM-2, ZSM-5, ZSM-12, ZSM-48, ZSM -22, ZSM-23, ZBM-30, EU-2, EU-1 1, Silicalite, Beta, Zeolite A, Faujasite, Y, USY, VUSY, SDUSY, Mordenite, NU-10, NU-87, NU-88 , NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IM-16, Ferrierite and EU-1, preferably among the structural type zeolites MFI, BEA, FAU and LTA and at least second zeolitic nanocrystals of which the zeolite is different from that of the first zeoli
  • each of the spherical particles constituting said material further comprises one or more additional element (s) chosen (s) among organic agents, the metals of group VIII of the periodic table of elements and doping species belonging to the list of doping elements constituted by phosphorus, fluorine, silicon and boron and their mixtures.
  • the total content of doping species is between 0.1 and 10% by weight, preferably between 0.5 and 8% by weight, and even more preferably between 0.5 and 6% by weight, expressed as% by weight of oxide, by relative to the weight of the mesostructured inorganic material according to the invention.
  • said elementary spherical particles constituting the material according to the invention have a maximum diameter equal to 200 ⁇ , preferably less than 100 ⁇ , advantageously varying from 50 nm to 50 ⁇ , very advantageously from 50 nm to 30 ⁇ and even more advantageously from 50 nm to 10 ⁇ . More specifically, they are present in the material according to the invention in the form of powder, beads, pellets, granules, extrudates (hollow or non-hollow cylinders, multilobed cylinders with 2, 3, 4 or 5 lobes, for example twisted cylinders) or rings.
  • the material according to the invention advantageously has a specific surface area of between 50 and 1100 m 2 / g and very advantageously between 50 and 600 m 2 / g and even more preferably between 50 and 400 m 2 / g.
  • the present invention also relates to a process for preparing the material according to the invention.
  • Said preparation process according to the invention comprises at least the following successive stages:
  • At least one precursor of at least one Y element selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, tungsten, zirconium, gallium, germanium, tin, antimony, lead, vanadium, iron, manganese, hafhium, niobium, tantalum, yttrium, cerium, gadolinium, europium and neodymium and the mixture of two or more of these elements,
  • step b) the aerosol atomization of said solution obtained in step a) to lead to the formation of spherical liquid droplets; c) drying said droplets; d) removing at least said surfactant to obtain said mesostructured inorganic material in which the metal particles are trapped in the form of polyoxometalate.
  • Said preparation process according to the invention advantageously comprises, subsequent to said step d), at least one step e) of regeneration of the polyoxometallate species and then at least one step f) of drying the solid resulting from said step e).
  • the implementation of said steps e) and f) is carried out when the polyoxometalate species are partially or completely decomposed during step d) of the preparation process according to the invention.
  • the inorganic material according to the invention is obtained in which metal particles, preferentially HPA, are trapped within each of the mesostructured matrices present in each of the elementary spherical particles constituting the material of the invention.
  • said metal particles are either isopolyanions or heteropolyanions, preferably they are heteropolyanions. They are prepared according to synthetic methods known to those skilled in the art or commercially available.
  • the molybdic compounds are well known for this type of reaction, since depending on the pH, the molybdic compound in solution can be in the MoO 2 'form or in the form of an isopolyanion Mo 7 0 2 4 6 " obtained according to the reaction : 7 Mo0 4 2 " + 8H + ⁇ Mo 7 0 2 4 6" + 4H 2 0.
  • isopo species Lyanions in particular the species Mo 7 0 24 6 " and H 2 W 12 O 40 6" are advantageously employed as metal particles for the preparation of the material according to the invention.
  • the preparation of isopolyanions is amply described in Heteropoly and Isopoly Oxometallates, Pope, Ed Springer-Verlag, 1983 (Chapter II, pages 15 and 16).
  • the metal particles in the polyoxometallate form of formula (I), preferentially the heteropolyanions, are easily prepared from the multimetal precursors necessary to obtain them.
  • which are either dissolved before the implementation of said step a), in a solvent before being introduced into said mixture according to step a) are introduced directly into said mixture according to step a).
  • the solvent used for the dissolution of the precursor (s) is aqueous and the solution obtained after the dissolution in solution the precursor (s) metal (s), prior to step a), containing said precursors, is clear and neutral pH or acid, preferably acidic.
  • Said metal particles may also be used in solid and isolated form, and may be introduced directly into the mixture according to said step a) of the preparation process according to the invention or may be introduced in solution in an aqueous solvent prior to to be introduced into the mixture according to step a).
  • the precursor (s) of at least one Y element chosen from the group consisting of silicon, aluminum and titanium may be used in solid and isolated form, and may be introduced directly into the mixture according to said step a) of the preparation process according to the invention or may be introduced in solution in an aqueous solvent prior to to be introduced into the mixture according to step a).
  • the precursor (s) of at least said element Y may be any compound comprising the element Y and capable of releasing this element in solution, for example in aqueous-organic solution, preferably in aqueous-organic solution. acid, in reactive form.
  • Y is selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, zirconium, gallium, germanium and cerium and the mixture of at least two of these elements
  • the precursor (s) of at least said Y element considered may still be oxide (s) or hydroxide (s) of said element Y.
  • the precursor of the element Y considered employed can also be of the form YOZ 2 , Z being a monovalent anion such as a halogen or the N0 3 group.
  • said element (s) Y is (are) chosen from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, zirconium, gallium, germanium and cerium and the mixture of at least two of these elements.
  • the silicic and / or aluminic precursors used in step a) of the process for preparing the material according to the invention are precursors of inorganic oxides well known to those skilled in the art.
  • the silicic precursor can also advantageously be an alkoxide precursor having the formula Si (OR) 4.
  • R ' H, methyl, ethyl and R' is an alkyl chain or a chain functionalized alkyl, for example with a thiol, amino, ⁇ -diketone or sulfonic acid group, a being between 0 and 4.
  • the aluminum precursor is advantageously an inorganic aluminum salt of formula A1Z 3 , Z being a halogen or the N0 group 3 .
  • Z is chlorine.
  • the aluminum precursor may also be an aluminum oxide or hydroxide.
  • the surfactant used for the preparation of the mixture according to step a) of the process for preparing the material according to the invention is an ionic or nonionic surfactant or a mixture of both.
  • the ionic surfactant is chosen from phosphonium and ammonium ions and very preferably from quaternary ammonium salts such as cetyltrimethylammonium bromide (CTAB).
  • CTAB cetyltrimethylammonium bromide
  • the nonionic surfactant may be any copolymer having at least two parts of different polarities conferring properties of amphiphilic macromolecules.
  • biological polymers such as polyamino acids (poly-lysine, alginates, etc.), dendrimers, polymers consisting of poly (alkylene oxide) chains.
  • any copolymer of an amphiphilic nature known to those skilled in the art may be used (S. Forster, M. Antion
  • a block copolymer consisting of poly (alkylene oxide) chains is used.
  • Said block copolymer is preferably a block copolymer having two, three or four blocks, each block consisting of a poly (alkylene oxide) chain.
  • one of the blocks consists of a poly (alkylene oxide) chain of hydrophilic nature and the other block consists of a poly (alkylene oxide) chain of a nature hydrophobic.
  • the blocks For a copolymer with three blocks, at least one of the blocks consists of a chain of poly (alkylene oxide) hydrophilic nature while at least one of the other blocks consists of a poly ( alkylene oxide) of hydrophobic nature.
  • the hydrophilic poly (alkylene oxide) chains are poly (ethylene oxide) chains denoted by (PEO) w and (PEO) z and the Poly (alkylene oxide) chains of hydrophobic nature are chains of poly (propylene oxide) denoted (PPO) y , poly (butylene oxide) chains, or mixed chains, each chain of which is a mixture of several alkylene oxide monomers.
  • a compound of formula (PEO) w - (PPO) y - (PEO) z where w is between 5 and 300 and y is between 33 and 300 and z is from 5 to 300.
  • the values of w and z are the same.
  • nonionic surfactants known as Pluronic (BASF), Tetronic (BASF), Triton (Sigma), Tergitol (Union Carbide), Brij (Aldrich) are useful as nonionic surfactants.
  • Pluronic BASF
  • Tetronic BASF
  • Triton Sigma
  • Tergitol Union Carbide
  • Brij Brij
  • a four-block copolymer two of the blocks consist of a chain of poly (alkylene oxide) hydrophilic nature and the other two blocks consist of a chain of poly (oxides) of alkylene hydrophobic nature.
  • an ionic surfactant such as CTAB
  • a nonionic surfactant such as PI 23 or F127.
  • the colloidal solution in which are dispersed crystals of zeolites of maximum nanometer size equal to 300 nm, optionally added to the mixture referred to in said step a) is obtained either by prior synthesis, in the presence of a structuring agent, of zeolite nanocrystals of maximum nanometric size equal to 300 nm or by the use of zeolitic crystals, which have the characteristic of dispersing in the form of nanocrystals of maximum nanometric size equal to 300 nm in solution for example in aquo-organic acid solution.
  • the first variant consisting of a prior synthesis of the zeolitic nanocrystals
  • these are synthesized according to operating protocols known to those skilled in the art.
  • the synthesis of zeolite Beta nanocrystals has been described by T. Bein et al., Micropor. Mesopor. Mater., 2003, 64, 165.
  • the synthesis of zeolite Y nanocrystals has been described by TJ Pinnavaia et al., J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 8791.
  • the synthesis of faujasite zeolite nanocrystals has been described in Kloetstra et al., Microporous Mater., 1996, 6, 287.
  • Zeolitic nanocrystals are generally synthesized by preparing a reaction mixture containing at least one silicic source, optionally at least one source of at least one element T chosen from aluminum, iron, boron, indium, gallium and germanium, preferably at least one aluminum source, and at least one structuring agent.
  • the reaction mixture for the synthesis of zeolitic nanocrystals is either aqueous or aquo-organic, for example a water-alcohol mixture.
  • the reaction mixture is advantageously placed under hydrothermal conditions under autogenous pressure, optionally by adding gas, for example nitrogen, at a temperature of between 50 and 200 ° C., preferably between 60 and 170 ° C.
  • the structuring agent may be ionic or neutral depending on the zeolite to be synthesized. It is common to use the structuring agents of the following non-exhaustive list: nitrogenous organic cations, elements of the family of alkalis (Cs, K, Na, etc.), ethercouronnes, diamines and any other structuring agent well known to those skilled in the art. Regarding the second variant of directly using zeolite crystals, they are synthesized by methods known to those skilled in the art.
  • Said zeolite crystals may already be in the form of nanocrystals. It is also advantageous to use zeolitic crystals larger than 300 nm, for example between 300 nm and 200 ⁇ , which are dispersed in solution, for example in aqueous-organic solution, preferably in aqueous-organic acid solution, in the form of nanocrystals. of maximum nanometric size equal to 300 nm. Obtaining zeolite crystals that disperse in the form of nanocrystals with a maximum nanometer size equal to 300 nm is also possible by performing functionalization of the surface of the nanocrystals.
  • the zeolitic crystals used are either in their raw form of synthesis, that is to say still containing the structuring agent, or in their calcined form, that is to say freed of said structuring agent.
  • said structuring agent is removed during step d) of the preparation process according to the invention.
  • the solution in which at least one surfactant, at least said metal particles in the form of polyoxometalate, at least one precursor of at least one Y element and optionally at least one stable colloidal solution in which large size zeolite crystals are dispersed are mixed.
  • maximum nanometer equal to 300 nm according to step a) of the process for preparing the material according to the invention may be acidic or neutral.
  • said solution is acidic and has a maximum pH equal to 5, preferably between 0 and 4.
  • the acids optionally used to obtain an acid solution are, in a non-exhaustive manner, hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid.
  • Said solution according to said step a) may be aqueous or may be a water-organic solvent mixture, the organic solvent preferably being a polar solvent miscible with water, especially an alcohol, preferably ethanol.
  • Said solution according to said step a) of the preparation process according to the invention can also be substantially organic, preferably substantially alcoholic, the quantity of water being such that the hydrolysis of the inorganic precursors is ensured (stoichiometric amount).
  • said solution according to said step a) of the preparation process according to the invention in which at least one surfactant, at least said metal particles in the form of polyoxometalate, are mixed with at least one precursor of at least said element Y and optionally at least one stable colloidal solution in which are dispersed crystals of zeolites of maximum nanometer size equal to 300 nm is an acidic aqueous-organic mixture, very preferably an acid-alcohol water mixture.
  • the amount of metal particles in the form of polyoxometalates is such that said particles advantageously represent from 4 to 50% by weight, preferably from 5 to 40% by weight and very preferably from 6 to 30% by weight of the material of the invention.
  • the initial concentration of surfactant introduced into the mixture according to said step a) of the preparation process according to the invention is defined by c 0 and c 0 is defined relative to the critical micelle concentration (c mc ) well known to humans. of career.
  • the c mc is the limit concentration beyond which occurs the phenomenon of self-assembly of the molecules of the surfactant in the solution.
  • the concentration c 0 may be less than, equal to or greater than the c mc , preferably it is less than c mc .
  • the concentration c 0 is lower than the c mc and said solution referred to in step a) of said preparation process according to the invention is an acidic water mixture -alcohol.
  • the solution referred to in step a) of the preparation process according to the invention is a water-based mixture.
  • step a) of the preparation process according to the invention it is preferred during said step a) of the preparation process according to the invention that the surfactant concentration at the origin of the mesostructuration of the matrix is below the critical micelle concentration so that the evaporation of said aqueous-organic solution, preferably acidic, during step b) of the preparation process according to the invention by the aerosol technique induces a phenomenon of micellization or self-assembly leading to mesostructuring the matrix of the material according to the invention around said metal particles in the form of polyoxometalates and optionally zeolitic nanocrystals which remain unchanged in their shape and size during steps b) and c) of the preparation process of the invention.
  • the mesostructuration of the matrix of the material according to the invention and prepared according to the method described above is consecutive to a progressive concentration, within each droplet, of at least the precursor of said element Y and surfactant, up to a concentration of surfactant c> c mc resulting from evaporation of the aqueous-organic solution, preferably acid.
  • the increase in the combined concentration of at least one precursor of said hydrolysed Y element and the surfactant causes the precipitation of at least said hydrolyzed precursor of said element Y around the self-organized surfactant and consequently the structuring of the matrix of the material according to the invention.
  • Inorganic / inorganic phase interactions, organic / organic phases and organic / inorganic phases lead by a cooperative self-assembly mechanism to the condensation of at least said precursor of said hydrolysed Y element around the self-organized surfactant.
  • said metal particles in the form of polyoxometalate and optionally the zeolitic nanocrystals are trapped in said mesostructured matrix based on at least one of said element Y contained in each of the elementary spherical particles constituting the material of the invention.
  • the aerosol technique is particularly advantageous for the implementation of said step b) of the preparation process of the invention so as to constrain the reagents present in the initial solution to interact with each other, no loss of material except for the solvents, that is to say the solution, preferably the aqueous solution, preferably acidic, and optionally added with a polar solvent, not being possible, all of said (s) element (s) Y, said metal particles under polyoxometallate form and optionally zeolitic nanocrystals, initially present being thus perfectly preserved throughout the process of preparation of the invention instead of being potentially eliminated during filtration and washing steps encountered in conventional synthesis processes known to the skilled person.
  • the solvents that is to say the solution, preferably the aqueous solution, preferably acidic, and optionally added with a polar solvent, not being possible, all of said (s) element (s) Y, said metal particles under polyoxometallate form and optionally zeolitic nanocrystals, initially present being thus perfectly preserved throughout the process of preparation of the
  • the step of atomizing the solution according to said step b) of the preparation process according to the invention produces spherical droplets.
  • the size distribution of these droplets is lognormal.
  • the aerosol generator used in the context of the present invention is a commercial apparatus of model 9306 A provided by TSI having a 6-jet atomizer.
  • the atomization of the solution is carried out in a chamber in which a carrier gas is sent, preferably a 0 2 / N 2 mixture (dry air), at a pressure P equal to 1.5 bars.
  • a carrier gas preferably a 0 2 / N 2 mixture (dry air), at a pressure P equal to 1.5 bars.
  • the diameter of the droplets varies depending on the aerosol apparatus employed. In general, the droplet diameter is between 150 nm and 600 ⁇ .
  • step c) of the preparation process according to the invention said droplets are dried.
  • This drying is carried out by transporting said droplets by the carrier gas, preferentially the mixing 0 2 / ⁇ 2 , in PVC tubes, which leads to the gradual evaporation of the solution, for example the aquo-organic acid solution obtained during said step a) and thus to obtaining particles spherical elementals.
  • This drying is perfect by a passage of said particles in an oven whose temperature can be adjusted, the usual range of temperature ranging from 50 to 600 ° C and preferably from 80 to 400 ° C, the residence time of these particles in the oven being of the order of the second.
  • the particles are then harvested on a filter.
  • a pump placed at the end of the circuit promotes the routing of species in the aerosol experimental device.
  • the drying of the droplets according to step c) of the preparation process according to the invention is advantageously followed by a passage in an oven at a temperature of between 50 and 150 ° C.
  • step d) of the preparation process according to the invention in order to obtaining the mesostructured material according to the invention is advantageously carried out by heat treatment and preferably by calcination in air (optionally enriched in O 2 ) in a temperature range of 300 to 1000 ° C and more precisely in a range of 500 to 600 ° C for a period of 1 to 24 hours and preferably for a period of 3 to 15 hours.
  • the preparation process according to the invention advantageously comprises, following the implementation of said step d), a step e) of regenerating said metal particles in the form of polyoxometallate optionally decomposed during step d).
  • Said regeneration step e) is preferably carried out by washing the solid resulting from said step d) with a polar solvent using a Soxhlet extractor.
  • the extraction solvent is an alcohol, acetonitrile, water, preferably an alcohol and very preferably methanol.
  • Said step e) is carried out for a period of 1 to 24 hours, preferably 1 to 8 hours.
  • Said regeneration step e) is carried out when said metal particles in the form of polyoxometalate are decomposed during said step d).
  • the decomposition of said metal particles is demonstrated by Raman spectroscopy which makes it possible to detect the presence or absence of said metal particles in the form of polyoxometalates, preferably in the form of heteropolyanions, as a function of the bands appearing on the Raman spectrum.
  • the decomposition of said metal particles, following the implementation of said step d), can be partial or total.
  • Said step e) is a step of partial or total regeneration of said metal particles.
  • Said step e) is followed by a drying step f) which is advantageously carried out at a temperature between 40 and 100 ° C and very advantageously between 40 and 85 ° C.
  • Said step f) is carried out for a period of between 12 and 48 hours.
  • Said step f) is preferably implemented only when the preparation method according to the invention comprises the implementation of said step e).
  • At least one sulfur compound is introduced into the mixture according to said step a), or during the implementation of said step d) or still during the implementation of said step e) so as to obtain the mesostructured inorganic material according to the invention, at least partly but not totally, in sulphide form.
  • Said sulfur compound is chosen from compounds containing at least one sulfur atom and whose decomposition with low temperature (80-90 ° C) causes the formation of H 2 S.
  • said sulfur compound is thiourea or thioacetamide.
  • the sulfurization of said material according to the invention is partial so that the presence of sulfur in said mesostructured inorganic material does not completely affect the presence of said metal particles in the form of polyoxometalate.
  • the particles in the form of polyoxometalates preferably in the form of heteropolyanions, represent from 2 to 50% by weight, preferably from 4 to 40% by weight and very preferably from 6 to 30% by weight of the material of the invention. 'invention.
  • the mesostructured inorganic material according to the invention consisting of elementary spherical particles comprising metal particles in the form of polyoxometalate, trapped in a mesostructured matrix based on the oxide of at least one element Y, can be shaped into a powder form, balls, pellets, granules, extrudates (hollow cylinders or not, multilobed cylinders with 2, 3, 4 or 5 lobes for example, twisted rolls), or rings, etc., these formatting operations being carried out by conventional techniques known to those skilled in the art.
  • the material according to the invention is obtained in powder form, which consists of elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 ⁇ .
  • the shaping operation of the mesostructured inorganic material according to the invention consists in mixing said mesostructured material with at least one porous oxide material having the role of binder.
  • Said porous oxide material is preferably a porous oxide material chosen from the group formed by alumina, silica, silica-alumina, magnesia, clays, titanium oxide, zirconium oxide, lanthanum, cerium oxide, aluminum phosphates, boron phosphates and a mixture of at least two of the oxides mentioned above.
  • Said porous oxide material may also be chosen from mixtures of alumina-boron oxide, alumina-titanium oxide, alumina-zirconia and titanium-zirconia oxide.
  • Aluminates for example aluminates of magnesium, calcium, barium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper and zinc, as well as mixed aluminates, for example those containing at least two of the metals mentioned above, are advantageously used as porous oxide material. It is also possible to use titanates, for example titanates of zinc, nickel or cobalt. It is also advantageous to use mixtures of alumina and silica and mixtures of alumina with other compounds such as group VIB elements, phosphorus, fluorine or boron.
  • clays of 2: 1 dioctahedral phyllosilicate or 3: 1 trioctahedral phyllosilicate such as kaolinite, antigorite, chrysotile, montmorillonnite, beidellite, vermiculite, talc , hectorite, saponite, laponite.
  • These clays can be optionally delaminated. It is also advantageous to use mixtures of alumina and clay and mixtures of silica-alumina and clay.
  • binder at least one compound selected from the group formed by the family of crystallized aluminosilicate molecular sieves and natural and synthetic zeolites such as zeolite Y, fluorinated zeolite Y, zeolite Y containing rare earths, zeolite X, zeolite L, zeolite beta, small pore mordenite, large pore mordenite, omega zeolites, NU-10, ZSM-22, NU-86, NU-87, NU-88, and zeolite ZSM-5.
  • zeolites it is usually preferred to employ zeolites whose ratio of silicon / aluminum framework atom (Si / Al) is greater than about 3/1.
  • Zeolites with a faujasite structure and in particular stabilized and ultrastabilized Y zeolites (USY) are advantageously employed in at least one form. partially exchanged with metal cations, for example alkaline earth metal cations and / or rare earth metal cations of atomic number 57 to 71 inclusive, or in the hydrogen form (Atlas of zeolite framework types, 6 th revised Edition, 2007, Ch. Baerlocher, LB McCusker, DH Oison).
  • At least one compound chosen from the group formed by the family of uncrystallized aluminosilicate molecular sieves such as mesoporous silicas, silicalite, silicoaluminophosphates, aluminophosphates, ferrosilicates, silicoaluminates of aluminum, can be used as porous oxide material.
  • the various mixtures using at least two of the compounds mentioned above are also suitable for acting as binder.
  • one or more additional element (s) is introduced into the mixture according to said step a) of the preparation method according to the invention, and / or by impregnation of the material resulting from said d) with a solution containing at least said additional element and / or by impregnation of the material resulting from said f) with a solution containing at least said additional element and / or by impregnation of the mesostructured material according to the invention, previously shaped, with a solution containing at least said additional element.
  • Said additional element is chosen from metals of group VIII of the periodic table of elements, organic agents and doping species belonging to the list of doping elements constituted by phosphorus, fluorine, silicon and boron.
  • one or more additional element (s) as defined above is (are) introduced during the implementation of the process for the preparation of the material according to the invention into a or several steps.
  • the additional element is introduced by impregnation, the dry impregnation method is preferred.
  • Each impregnation step is advantageously followed by a drying step, for example carried out at a temperature of between 90 and 200 ° C., said drying step being preferably followed by an air calcination step, optionally enriched with oxygen, for example carried out at a temperature between 200 and 600 ° C, preferably between 300 and 500 ° C, for a period of between 1 and 12 hours, preferably between 2 and 6 hours.
  • Impregnation techniques, especially dry impregnation, of a solid material with a liquid solution are well known to those skilled in the art.
  • the doping species chosen from phosphorus, fluorine, silicon and boron do not, in themselves, have any catalytic character but make it possible to increase the catalytic activity of the metal (s) present in said metal particles, especially when the material is in sulphide form.
  • the sources of Group VIII metals used as precursors of said additional element based on at least one Group VIII metal are well known to those skilled in the art.
  • Group VIII metals cobalt and nickel are preferred.
  • nitrates such as cobalt nitrate and nickel nitrate, sulphates, hydroxides such as cobalt hydroxides and nickel hydroxides, phosphates, halides (for example, chlorides, bromides and fluorides) will be used.
  • carboxylates eg acetates and carbonates.
  • the source of boron in the form of heteropolyanions is then introduced during step a) of the preparation process according to the invention.
  • said impregnation step with the boron source is carried out using, for example, a solution of boric acid in a water / alcohol mixture or in a water / ethanolamine mixture, the source of boron may also be impregnated with using a m a mixture of boric acid, hydrogen peroxide and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, compounds of the pyridine family and quinolines and the compounds of the pyrrole family.
  • the phosphorus source used as a precursor of said phosphorus-based dopant species is preferably chosen from orthophosphoric acid H 3 PO 4 , its salts and esters, such as ammonium phosphates.
  • heteropolyanions phosphomolybdic acid and its salts, phosphotungstic acid and its salts.
  • the source of phosphorus in the form of heteropolyanions is then introduced during step a) of the preparation process according to the invention.
  • said impregnation step with the phosphorus source is carried out using for example a mixture of phosphoric acid and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, pyridine and quinoline family compounds, and pyrrole family compounds.
  • Many sources of silicon may be employed as precursors of said silicon-based dopant species.
  • ethyl orthosilicate Si (OEt) 4 siloxanes, polysiloxanes, silicones, silicone emulsions, halide silicates, such as ammonium fluorosilicate (NH 4 ) 2 SiF 6 or sodium fluorosilicate Na 2 SiF 6 .
  • heteropolyanions silicomolybdic acid and its salts, silicotungstic acid and its salts
  • the source of silicon in the form of heteropolyanions is then introduced during step a) of the preparation process according to the invention.
  • said impregnation step with the silicon source is carried out using for example a solution of ethyl silicate in a water / alcohol mixture.
  • the silicon source may be further impregnated using a silicone silicon compound or silicic acid suspended in water.
  • the fluorine sources used as precursors of said fluorine-based dopant species are well known to those skilled in the art.
  • the fluoride anions can be introduced in the form of hydrofluoric acid or its salts. These salts are formed with alkali metals, ammonium or an organic compound. They are for example introduced during step a) of the process for preparing the material according to the invention.
  • said impregnation step with the fluorine source is carried out using for example an aqueous solution of hydrofluoric acid or ammonium fluoride or ammonium bifluoride.
  • the distribution and location of said dopant species chosen from boron, fluorine, silicon and phosphorus are advantageously determined by techniques such as the Castaing microprobe (distribution profile of the various elements), transmission electron microscopy coupled with X analysis (that is to say an EDX analysis which makes it possible to know the qualitative and / or quantitative elemental composition of a sample from the measurement by a diode Si (Li) of the energies of the photons X emitted by the region of the sample bombarded by the electron beam) elements present in the mesostructured inorganic material according to the invention, or else by the establishment of a distribution map of the elements present in said material by electron microprobe. These techniques make it possible to highlight the presence of these doping species.
  • the analysis of the Group VIII metals and that of the organic species as an additional element are generally carried out by elemental X-ray fluorescence analysis.
  • Said doping species belonging to the list of doping elements constituted by phosphorus, fluorine, silicon, boron and the mixture of these elements is introduced in a quantity such that the total content of doping species is between 0.1 and 10. % by weight, preferably between 0.5 and 8% by weight, and even more preferably between 0.5 and 6% by weight, expressed in% by weight oxide, relative to the weight of the mesostructured inorganic material according to the invention.
  • This content is total, that is to say that it takes into account the presence of the element constituting the doping species both as element X in the polyoxometallate particles and as a doping species. This is the case in particular for the elements P, Si and B.
  • the atomic ratio between the doping species and the metal (s) (ux) M preferably chosen from V, Nb, Ta, Mo and W is preferably between 0.05 and 0.9, even more preferably between 0.08 and 0.8, the dopant species and the metal (s) (ux) M preferably chosen from V, Nb, Ta, Mo and W taken into account for the calculation of this ratio corresponding to the total content, in the material according to the invention, of doping species and metal (ux) M preferably chosen from V, Nb, Ta, Mo and W regardless of the mode of introduction.
  • organic agents used as precursors of said additional element based on at least one organic agent are chosen from organic agents having chelating or non-reducing or non-reducing properties.
  • Said organic agents are, for example, optionally etherified mono-, di- or polyalcohols, carboxylic acids, sugars, non-cyclic mono-, di- or polysaccharides, such as glucose, fructose, maltose, lactose or sucrose, esters, ethers, crown ethers, compounds containing sulfur or nitrogen such as nitriloacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, or diethylenetriamine.
  • the mesostructured inorganic material according to the invention consisting of elementary spherical particles comprising metal particles in the form of polyoxometalates, trapped in a mesostructured oxide matrix, having an organized and uniform porosity in the field of mesoporosity, is characterized by several analysis techniques. and in particular by X-ray diffraction at low angles (XRD at low angles), X-ray diffraction at high angles (XRD), nitrogen volumetry (BET), transmission electron microscopy (TEM), microscopy scanning electron (SEM), by X-ray fluorescence (FX).
  • XRD at low angles X-ray diffraction at high angles
  • BET nitrogen volumetry
  • TEM transmission electron microscopy
  • SEM microscopy scanning electron
  • FX X-ray fluorescence
  • polyoxometalates especially heteropolyanions
  • Raman Raman
  • UV-visible or infrared spectroscopies as well as by microanalysis.
  • Techniques such as nuclear magnetic resonance (NMR) or electron paramagnetic resonance (EPR) (especially for reduced HPA, some of whose atoms have a reduced degree of oxidation compared to the initial degree of oxidation), may also be used. to be used according to the HPA employed.
  • the X-ray diffraction technique at low angles makes it possible to characterize the periodicity at the nanoscale generated by the organized mesoporosity of the mesostructured matrix of the material of the invention.
  • the X-ray analysis is carried out on powder with a diffractometer operating in reflection and equipped with a rear monochromator using copper radiation (wavelength of 1.5406 ⁇ ).
  • the low angle X-ray diffractogram of a mesostructured material according to the invention consisting of elementary spherical particles comprising a mesostructured matrix based on silicon and aluminum obtained according to the preparation method according to the invention.
  • invention via the use of the quaternary ammonium salt CH 3 (CH 2 ) 15 N (CH 3) 3 Br (CTAB), methyltrimethylammonium bromide has a perfectly resolved correlation peak corresponding to the characteristic p a vermicular-type structure defined by the Bragg relation 2
  • the X-ray diffraction technique at large angles makes it possible to characterize a crystalline solid defined by the repetition of a unitary unit or unit cell at the molecular scale. It follows the same physical principle as that governing the low-angle X-ray diffraction technique.
  • the DRX technique at large angles is therefore used to analyze the materials of the invention because it is particularly suitable for the structural characterization of zeolitic nanocrystals possibly present in each of the elementary spherical particles constituting the material defined according to the invention. In particular, it provides access to the pore size of these zeolitic nanocrystals.
  • the diffractogram at large angles associated with the peaks attributed to the group of symmetry Pnma (No. 62) zeolite ZSM-5 The value of the angle obtained on the diffractogram RX makes it possible to go back to the correlation distance d according to the Bragg law: 2 d (hk
  • ) * sin ( ⁇ ) n * ⁇ .
  • the nitrogen volumetry corresponding to the physical adsorption of nitrogen molecules in the porosity of the material via a progressive increase in the pressure at constant temperature gives information on the particular textural characteristics (pore diameter, pore volume, specific surface area) of the material. material according to the invention.
  • Specific surface area is understood to mean the BET specific surface area (S B AND in m 2 / g) determined by nitrogen adsorption in accordance with the ASTM D 3663-78 standard established from the BRUNAUER-EMMETT-TELLER method described in the periodical. "The Journal of the American Society", 1938, 60, 309.
  • the representative porous distribution of a mesopore population centered in a range of 2 to 50 nm is determined by the Barrett-Joyner-Halenda (BJH) model. .
  • the diameter of the mesospores ⁇ of the mesostructured matrix corresponds to the average diameter at the adsorption of nitrogen defined as being a diameter such that all the pores smaller than this diameter constitute 50% of the pore volume (Vp) measured on the adsorption branch of the nitrogen isotherm.
  • the shape of the nitrogen adsorption isotherm and the hysteresis loop can provide information on the nature of the mesoporosity and on the possible presence of microporosity essentially related to zeolitic nanocrystals when present in the mesostructured oxide matrix.
  • the nitrogen adsorption isotherm relative to a mesostructured material according to the invention obtained according to the preparation process according to the invention and consisting of elementary spherical particles comprising a mesostructured matrix based on aluminum and silicon prepared via the use of the quaternary ammonium salt CH 3 (CH 2 ) i 5 N (CH 3 ) 3 Br bromide (CTAB) is characterized by a Class IVc adsorption isotherm (IUPAC classification) with presence an adsorption step for values of ⁇ / ⁇ 0 (where P0 is the saturating vapor pressure at the temperature T) of between 0.2 and 0.3 associated with the presence of pores of the order of 2 to 3 nm as confirmed by the associated porous distribution curve.
  • IUPAC classification Class IVc adsorption isotherm
  • TEM Transmission electron microscopy
  • the MET images obtained for a material according to the invention consisting of elementary spherical particles comprising metal particles trapped in a mesostructured matrix based on silicon oxide and aluminum which has been prepared via the use of the quaternary ammonium salt bromide of cetyltrimethylammonium CH 3 (CH 2 ) 15N (CH 3 ) 3Br (CTAB) have within a same spherical particle a vermicular mesostructure (the material being defined by dark areas) within which opaque objects representing the zeolitic nanocrystals trapped in the mesostructured matrix.
  • CTAB cetyltrimethylammonium CH 3
  • CH 3 cetyltrimethylammonium CH 3
  • CH 3 cetyltrimethylammonium CH 3
  • CH 3Br cetyltrimethylammonium CH 3 (CH 2 ) 15N (CH 3 ) 3Br
  • the mesostructuration of the material according to the invention can be vermicular, cubic or hexagonal depending on the nature of the surfactant chosen as a structuring agent.
  • the metal particles in the form of polyoxometalates, more preferably in the form of heteropolyanions (HP A), are in particular characterized by Raman spectroscopy.
  • Raman spectra were obtained with a dispersive Raman spectrometer equipped with a 532 nm exciter wavelength laser. The laser beam is focused on the sample using a microscope equipped with a ⁇ 50 long working distance lens. The laser power at the sample level is of the order of 1 mW.
  • the Raman signal emitted by the sample is collected by the same objective and is dispersed using a 1800 rpm network and then collected by a CCD (Charge Coupled Device).
  • the spectral resolution is obtained of the order of 2 cm " '.
  • the recorded spectral region is between 300 and 1500 cm" 1.
  • the acquisition duration was set at 120 s for each registered Raman spectrum.
  • NMR Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
  • said inorganic mesostructured material is bifunctional, that is to say that it has both a hydro-dehydrogenating function, provided by the presence of a metal sulphide phase derived from polyoxometalates, preferentially heteropolyanions, and an acid function.
  • the acid function is ensured by acidity properties intrinsic to said mesostructured matrix based on at least one oxide of said element Y and in which nanocrystals of zeolites are advantageously trapped.
  • the acidity of the mesostructured matrix is generated when the material according to the invention comprises, for example, an acidic mesostructured oxide matrix possibly with trapping of nanocrystals of zeolites, themselves acidic or otherwise, or an oxide matrix. non-acidic mesostructured with trapping nanocrystals of zeolites themselves acidic.
  • An acidic mesostructured oxide matrix advantageously comprises aluminum, titanium, germanium and / or tin as element Y.
  • the metal particles in polyoxometallate form are sulphurized, preferably in the form of heteropolyanions, trapped within the mesostructured matrix of each of the spherical particles constituting the inorganic material according to the invention.
  • the transformation of the metal particles in polyoxometallate form, preferably in the form of HPA, into their associated sulfide-active phase is carried out after temperature treatment of said inorganic material according to the invention in contact with hydrogen sulphide at a temperature of between 200 and 600 ° C. and more preferably between 300 and 500 ° C according to methods well known to those skilled in the art.
  • said sulfurization step 1) according to the conversion process according to the invention is carried out either directly in the reaction unit of said conversion process using a sulfur-containing filler in the presence of hydrogen and hydrogen sulphide.
  • H 2 S introduced as such or from the decomposition of an organic sulfur compound (in situ sulphurization) or prior to the loading of said material according to the invention in the reaction unit of said transformation process (ex situ sulphurization).
  • gaseous mixtures such as H 2 / H 2 S or N 2 / H 2 S are advantageously used for the implementation of said step 1).
  • Said material according to the invention may also be ex situ sulphurized in accordance with said step 1) from molecules in the liquid phase, the sulphurizing agent then being chosen from the following compounds: dimethyl disulphide (DMDS), dimethyl sulphide, n butyl mercaptan, polysulfide compounds tertiononylpolysulfide type (for example TPS-37 or TPS-54 sold by the company ATOFINA), these being diluted in an organic matrix composed of aromatic or alkyl molecules.
  • DMDS dimethyl disulphide
  • n butyl mercaptan polysulfide compounds tertiononylpolysulfide type (for example TPS-37 or TPS-54 sold by the company ATOFINA)
  • Said sulfurization step 1) is preferably preceded by a heat treatment step of said inorganic material according to the invention according to methods that are well known to those skilled in the art, preferably by calcination under air in a temperature range of between 300 and 1000 ° C and more precisely in a range between 500 and 600 ° C for a period of 1 to 24 hours and preferably for a period of 6 to 15 hours.
  • said hydrocarbon feedstock subjected to the conversion process according to the invention comprises molecules containing at least hydrogen and carbon atoms in a content such that said atoms represent at least 80% by weight, preferably at least 85% weight, of said load.
  • Said molecules advantageously comprise, in addition to hydrogen atoms and carbon atoms, heteroelements, in particular nitrogen, oxygen and / or sulfur.
  • the hydrocarbon feedstock conversion process according to the invention is a hydrodesulfurization process of a gasoline cut made in the presence of a catalyst whose mesostructured material according to the invention.
  • the invention is a precursor, said material being subjected to said sulfurization step i) to fulfill its role of catalyst.
  • Said hydrodesulfurization process object of said first particular embodiment of the conversion process according to the invention, consists essentially in eliminating the sulfur compounds present in said gasoline cut in order to reach the environmental standards in force (sulfur content allowed up to at 10 ppm since 2009).
  • Said gasoline cut contains a weight content of sulfur of between 200 and 5000 ppm, preferably between 500 and 2000 ppm.
  • Said gasoline cuts, particularly the gasoline produced by catalytic cracking contain a significant portion of branched olefins, thus constituting a good basis for high quality gasolines (high RON search octane number). However, they also contain diolefinic compounds, which cause the deactivation of the catalysts used in the processes of hydrodesulfurization by gum formation.
  • One of the challenges associated with this hydrodesulfurization process therefore consists in a first step of selectively hydrogenating the diolefins and in a second step in hydrodesulfurizing the gasoline cut while maintaining a high proportion of olefins.
  • Optimal reaction selectivity is sought, selectivity being defined as the ratio of catalytic activity in hydrodesulfurization to catalytic activity in hydrogenation.
  • Said mesostructured material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst in the hydrodesulfurization process according to the invention leads to very satisfactory catalytic performances, especially in terms of selectivity. It allows a thorough hydrodesulphurization of a gasoline cut, in particular a gasoline cut from a catalytic cracking unit, with high selectivity and reduced hydrogen consumption.
  • the material according to the invention used, after sulphurization, as a catalyst for the implementation of said hydrodesulphurization process has a composition such that said metal particles trapped in each of said mesostructured matrices are in the form of heteropolyanions, in particular Anderson heteropolyanions, Keggin heteropolyanions and Strandberg heteropolyanions.
  • Said heteropolyanions preferably have a formula such that the element X is preferably phosphorus and the element M is preferably one or more elements selected from molybdenum, tungsten, cobalt, nickel.
  • the mesostructured matrix in which said heteropolyanions are trapped is preferably based on aluminum oxide, silicon oxide, a mixture of aluminum oxide and silicon, titanium oxide and aluminum oxide.
  • Anderson heteropolyanions of formula H 6 CoMo 6 0 24 3" and H 4 Co 2 Moio0 3 8 6 " may be present singly or in combination Charges (first particular embodiment of the transformation process)
  • Said gasoline cut, treated according to said hydrodesulfurization process according to the invention is a gasoline cut containing sulfur and olefinic hydrocarbons. It contains hydrocarbons having at least 2 carbon atoms per molecule, preferably at least 5 carbon atoms per molecule and has a final boiling point of less than or equal to 250 ° C.
  • Said essence cut is preferably derived from a coking unit (coking according to the English terminology), a visbreaking unit (visbreaking according to the English terminology), a steam cracking unit (according to the terminology). Anglo-Saxon) or a fluid catalytic cracking unit (Fluid Catalytic Cracking, FCC according to the English terminology).
  • said cut may optionally be composed of a significant fraction of gasoline from other production processes such as atmospheric distillation (gasoline from a direct distillation (or straight run gasoline according to the English terminology) or conversion processes (coking or steam-cracking gasoline), said gasoline cut is very preferably a cut gasoline from a catalytic cracking unit whose boiling point range extends from the boiling points of the 5-carbon hydrocarbons up to 250 ° C.
  • the hydrodesulphurization process of a gasoline cut, particularly a gasoline catalytic cracking cut, according to the invention is carried out under the following operating conditions: a temperature of between about 200 and 400 ° C., preferably between 250 and 350 ° C, a total pressure of between 1 MPa and 3 MPa and more preferably between 1 MPa and 2.5 MPa with a volume ratio of hydrogen gasoline volume volume of between 100 and 600 liters per liter and more preferably between 200 and and 400 liters per liter.
  • VVH Hourly Volumetric Velocity
  • VVH is the inverse of the contact time expressed in hours. It is defined by the ratio of the volume flow rate of the liquid gasoline fraction to the volume of catalyst charged to the reactor. It is generally between 1 and 10 h "1, preferably between 2 and 8 h".
  • Embodiments (first particular embodiment of the transformation method)
  • the technological implementation of the hydrodesulfurization process according to the invention is carried out, for example, by injecting the gasoline cutter and hydrogen into at least one fixed-bed, moving-bed or bubbling bed reactor, preferably in a reactor. fixed bed.
  • the hydrocarbon feedstock conversion process according to the invention is a process for the hydrodesulfurization of a gas oil fraction carried out in the presence of a catalyst whose mesostructured material according to the invention is a precursor, said material being subjected to said sulfurization step i) to fulfill its role of catalyst.
  • Said hydrodesulfurization process (HDS) aims to eliminate the sulfur compounds present in said diesel fuel cup so as to reach the environmental standards in force, namely a sulfur content allowed up to 10 ppm since 2009.
  • the catalyst obtained after sulphurisation of the material according to the invention is a more active catalyst than the catalysts conventionally employed in the processes of hydrodesulphurization of the gas oil cuts, the improvement of the activity being related to a better dispersion of the active metallic sulphide phase.
  • the material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst for carrying out said method of hydrodesulfurization of a gas oil cut has a composition such that said metal particles trapped in each of said mesostructured matrices are presented in the form of heteropolyanions in which the element X is preferentially chosen from phosphorus and silicon, the element M is preferably chosen from molybdenum, tungsten and the mixture of these two elements, or the element M is preferentially selected from a mixture of molybdenum and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel, a mixture of tungsten and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel.
  • the diesel to hydrodesulfurized cut according to the process of the invention contains from 0.04 to 5% by weight of sulfur. It is advantageously derived from the straight distillation (or straight run diesel according to English terminology), a coking unit (coking according to the English terminology), a visbreaking unit (visbreaking according to the English terminology). Saxon), a steam cracking unit (steam cracking in the English terminology) and / or a fluid catalytic cracking unit (Fluid Catalytic Cracking, FCC according to the English terminology). Said gasoil fraction has a boiling point preferably between 250 and 400 ° C.
  • the hydrodesulfurization process according to the invention is carried out under the following operating conditions: a temperature of between approximately 200 and 400 ° C., preferably between 330 and 380 ° C., a total pressure of between 2 MPa and 10 MPa and more preferably between 3 MPa and 7 MPa with a volume ratio of hydrogen per volume of hydrocarbon feedstock of between 100 and 600 liters per liter and more preferably between 200 and 400 liters per liter and an hourly space velocity (VVH) of between 1 and 10 h " ', preferably between 2 and 8 h " 1 .
  • the VVH is the inverse of the contact time expressed in hours and is defined by the ratio of the volume flow rate of the liquid hydrocarbon feedstock by the volume of catalyst charged to the reaction unit implementing the hydrotreatment process of the gas oils according to the invention. invention.
  • Embodiments (second particular embodiment of the transformation method)
  • the reaction unit implementing the hydrodesulfurization process for gas oils according to the invention is preferably carried out in a fixed bed, in a moving bed or in a bubbling bed, preferably in a fixed bed.
  • the hydrocarbon feedstock conversion process according to the invention is a hydrocracking process of a hydrocarbon feedstock of which at least 50% by weight of the compounds have a point d initial boiling greater than 340 ° C. and a final boiling point of less than 540 ° C., said process being carried out in the presence of a catalyst whose mesostructured material according to the invention is a precursor, said material being subjected to said step sulfurization i) to fulfill its role of catalyst.
  • Said hydrocracking process essentially consists in producing lighter fractions such as medium-grade essences or distillates of very good quality, in particular light jet fuels and gas oils, from heavy loads that can not be upgraded. It also provides a highly purified residue that can provide excellent bases for oils.
  • the hydrocracking catalysts used in the hydrocracking processes are all of the bifunctional type associating an acid function with a hydro-dehydrogenating function.
  • the acid function is provided either by using, as a mesostructured matrix in the material of the invention, an aluminosilicate acid matrix or by introducing / trapping zeolite nanocrystals in the mesostructured oxide matrix.
  • the hydro-dehydrogenating function is provided by the element or elements M present in the metal particles in the form of polyoxometalates, preferably in the form of heteropolyanions, the said (s) ) element (s) M being defined as above.
  • the catalyst obtained after sulfurization of the material according to the invention leads to optimum catalytic performance when used in a hydrocracking process in comparison with the catalysts conventionally used in such a process.
  • it makes it possible to obtain catalytic performances at least equivalent to those obtained with the existing catalysts while requiring a substantially reduced content in the active phase, in particular in the metal (ux) providing the hydro-dehydrogenating function such as molybdenum and / or tungsten.
  • the catalyst obtained after sulfurization of the material according to the invention is advantageous for improving the dispersion of the hydro-hydrogenating phase and controlling the size of the sulphide particles.
  • the material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst for carrying out said process for hydrocracking a hydrocarbon feedstock has a composition such that said metal particles trapped in each of said mesostructured matrixes are present in the form of heteropolyanions in which the element X is preferentially chosen from phosphorus and silicon, the element M is preferably chosen from molybdenum, tungsten and the mixture of these two elements, or the element M is preferentially chosen from a mixture of molybdenum and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel, a mixture of tungsten and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel.
  • Preferred heteropolyanions are the heteropolyanions of eggin, especially the heteropolyanion of formula PWi 2 O 0 3 " .
  • Said hydrocarbon feedstock used in the hydrocracking process according to the invention is a hydrocarbon feedstock of which at least 50% by weight of the compounds have an initial boiling point of greater than 340 ° C. and a final boiling point of less than 540 ° C. C., preferably at least 60% by weight, preferably at least 75% by weight and more preferably at least 80% by weight of the compounds have an initial boiling point greater than 340 ° C. and a d final boiling below 540 ° C.
  • Said hydrocarbon feedstock is advantageously chosen from vacuum distillates (DSV), effluents from a catalytic cracking unit FCC (Fluid Catalytic Cracking), light gas oils from a catalytic cracking unit ( or LCO for Light Cycle Oil according to the English terminology), the heavy cutting oils (HCO for Heavy Cycle Oil according to the English terminology), the paraffinic effluents resulting from the Fischer Tropsch synthesis, the effluents resulting from the distillation under such as, for example, gas oil fractions of the VGO (Vacuum Gas Oil) type, the effluents resulting from the process of liquefying coal, the feedstocks resulting from the biomass or the effluents resulting from the conversion of feedstock from the biomass, and the aromatic extracts and fillers derived from aromatics extraction units, taken alone or as a mixture.
  • DSV vacuum distillates
  • FCC Fluid Catalytic Cracking
  • light gas oils from a catalytic cracking unit
  • HCO Heavy Cycle Oil according to the English
  • said hydrocarbon feed is a vacuum distillate cut.
  • the vacuum distillate cut is generally derived from the vacuum distillation of crude oil.
  • Said vacuum distillate slice comprises aromatic compounds, olefinic compounds, naphthenic compounds and / or paraffinic compounds.
  • Said vacuum distillate cutoff advantageously comprises heteroatoms chosen from nitrogen, sulfur and the mixture of these two elements.
  • the nitrogen content is greater than or equal to 500 ppm, preferably said content is between 500 and 10000 ppm by weight, more preferably between 700 and 4000 ppm by weight and so even more preferred between 1000 and 4000 ppm.
  • the sulfur content is between 0.01 and 5% by weight, preferably between 0.2 and 4% by weight and even more preferably between 0.5 and 3%.
  • Said vacuum distillate cut may advantageously contain metals, in particular nickel and vanadium.
  • the cumulative nickel and vanadium content of said vacuum distillate fraction is preferably less than 1 ppm by weight.
  • the asphaltene content of said hydrocarbon feedstock is generally less than 3000 ppm, preferably less than 1000 ppm, even more preferably less than 200 ppm.
  • said vacuum distillate type hydrocarbon feedstock may be used such that it, that is to say alone or in mixture with other hydrocarbon cuts, preferably chosen from the effluents from a FCC (Fluid Catalytic Cracking) catalytic cracking unit, light gas oils from a catalytic cracking unit (or LCO for Light Cycle Oil according to the English terminology), heavy cutting oils (HCO for Heavy Cycle Oil according to the English terminology), atmospheric residues and vacuum residues resulting from the atmospheric and vacuum distillation of crude oil, paraffinic effluents resulting from Fischer Tropsch synthesis, effluents resulting from vacuum distillation, such as that, for example, gas oil fractions of the VGO type (Vacuum Gas Oil according to the English terminology), the dehalphalated oils or DAO (Deasphalted Oil according to the English terminology), the s effluents from the coal liquefaction process, biomass feedstocks or effluents from the conversion of feedstock from biomass, and aromatic extracts and feed
  • FCC Fluid Catalytic Crack
  • said vacuum distillate type hydrocarbon feedstock (DSV) is used in admixture with other hydrocarbon cuts
  • said hydrocarbon fractions added alone or as a mixture are present at at most 50% by weight of said mixture, preferably at at most 40% by weight, preferably at most 30% by weight and more preferably at most 20% by weight of said mixture.
  • the hydrocracking process according to the invention is carried out under operating conditions (temperature, pressure, hydrogen recycling rate, hourly space velocity) which can be very variable depending on the nature of the feedstock, the quality of the feedstock and the feedstock. desired products and facilities available to the refiner.
  • said hydrocracking catalyst is advantageously brought into contact, in the presence of hydrogen, with said hydrocarbon feedstock at a temperature above 200 ° C., often between 250 and 480 ° C.
  • the hydrocracking process covers the pressure and conversion ranges from mild hydrocracking to high pressure hydrocracking.
  • Mild hydrocracking means hydrocracking leading to moderate conversions, generally less than 40%, and operating at low pressure, generally between 2 MPa and 10 MPa.
  • the catalyst used in said hydrocracking process according to the invention can be used alone, in one or more fixed bed or bubbling bed catalytic beds, in one or more reactors, in a one-step hydrocracking scheme or in two steps well known to those skilled in the art, with or without liquid recycling of the unconverted fraction, optionally in combination with a hydrorefining catalyst located upstream of the catalyst used in the hydrocracking process according to the invention.
  • the hydrocarbon feedstock conversion process according to the invention is a hydroconversion process of a heavy hydrocarbon feedstock of which at least 55% by weight of the compounds have a point. boiling point greater than or equal to 540 ° C., said process being carried out in the presence of a catalyst whose mesostructured material according to the invention is a precursor, said material being subjected to said sulphurization step i) to fulfill its role of catalyst .
  • Said hydroconversion process according to the invention consists in hydrotreating and converting "heavy" petroleum fractions containing metallic impurities into lighter fractions in order to produce fillers that can be used in conversion processes such as catalytic cracking in a fluidized bed ( FCC) or hydrocracking or to produce fuels, including fuels, respecting the specifications in force.
  • FCC fluidized bed
  • said hydroconversion process allows a reduction in the sulfur content: present in a content of between 3 and 6% by weight in the feeds to be treated, the sulfur content is generally less than 1% by weight in the effluent from hydroconversion process according to the invention.
  • the nitrogen content is advantageously reduced by at least 70% by weight and the elimination of the metals, in particular nickel and vanadium, initially present in the feedstocks to be treated at a level of a few tens to a few hundred ppm is advantageously pushed to reach conversions of the order of 80 to 90%, (that is to say that most often the content of metals, in particular nickel and vanadium, is less than 100 ppm by weight, preferably less than at 50 ppm weight in the effiuent).
  • the catalyst obtained after sulfurization of the material according to the invention makes it possible to limit the sintering phenomenon of the active phase while ensuring good accessibility of the reagents and reaction products to the active surface of the catalyst. In particular, it allows a better stability vis-à-vis the sintering during the implementation at high temperature or during regeneration treatments that the known catalysts whose active phase is not derived from polyoxometallate species, in particular heteropolyanions.
  • the material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst for carrying out said hydroconversion process of a heavy hydrocarbon feedstock has a composition such that said metal particles trapped in each of said mesostructured matrices are in the form of heteropolyanions in which the element X is preferentially chosen from phosphorus, silicon and boron, the element M is preferably chosen from molybdenum, tungsten and the mixture of these two elements; M element is preferably selected from a mixture of molybdenum and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel, a mixture of tungsten and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel.
  • Preferred heteropolyanions are Strandberg heteropolyanions, for example the heteropolyanion of the formula H 2 P 2 O 5 O 2 3 - .
  • the hydrocarbon feedstock used in the hydroconversion process according to the invention is a hydrocarbon feedstock of which at least 55% by weight of the compounds have an initial boiling point of greater than 540 ° C., preferably at least 65% by weight, preferably at least 75% by weight and more preferably at least 85% by weight of the compounds have an initial boiling point greater than 540 ° C.
  • Said hydrocarbon feedstock of which at least 55% by weight of the compounds have an initial boiling point of greater than 540 ° C. is advantageously chosen from deasphalted oils, atmospheric residues and vacuum residues, taken alone or as a mixture, and preferably charge is a deasphalted oil or DAO also called Deasphalted Oil according to the English terminology. Said dehalphalated oil is also called dehalphalted residue in the rest of the text.
  • Said deasphalted residue feed or DAO has the advantage of not containing an asphaltenic fraction containing a large amount of coke precursors and metals.
  • Said deasphalted residue feedstock or DAO is obtained from vacuum distillation residue (RSV) cuts resulting from the vacuum distillation of crude oil, or from conversion process residues such as coking, after a desalphating treatment allowing to eliminate asphaltenes by a paraffinic solvent extraction operation preferably chosen from propane, pentane and heptane.
  • the residual asphaltene content in said deasphalted residue feedstock at the end of this desalting step is preferably less than 1% by weight and makes it possible to obtain significantly longer cycle times for the consecutive conversion processes of said feedstock. deasphalted residue type.
  • said deasphalted residue feedstock or DAO may be used such that it, that is to say alone or in mixture with other hydrocarbon cuts, preferably chosen from vacuum distillate slices whose boiling point varies between 340 ° C and 540 ° C, effluents from an FCC catalytic cracking unit, light gas oils from a catalytic cracking unit (or LCO), heavy cut (HCO), distillates from processes for the desulphurisation or hydroconversion of atmospheric residues and / or residues under vacuum in a fixed bed or in a bubbling bed, paraffinic effluents resulting from Fischer Tropsch synthesis, effluents resulting from vacuum distillation, such as, for example, gasoil fractions of the VGO (Vacuum Gas Oil) type, the effluents resulting from the process of liquefying coal, the feedstocks resulting from the biomass or the effluents resulting from the conversion of feedstock from the biomass, and aromatic extracts and fillers from aromatics extraction units
  • VGO Va
  • said hydrocarbon cuts added alone or in admixture are present at most at 45% by weight of said mixture, preferably at most % by weight, preferably at most 25% by weight and more preferably at most 15% by weight of said mixture.
  • the hydroconversion catalyst, the mesostructured material according to the invention is a precursor, can be used in a fixed bed reactor at a temperature generally between 320 and 450 ° C, preferably between 350 and 410 ° C under a hydrogen partial pressure of between approximately 3 and 30 MPa, preferably between 10 and 20 MPa, and at a volume hourly velocity of between 0.05 and 5 volumes of filler per volume of catalyst and per hour, preferably between 0 and , 2 and 0.5.
  • the ratio of hydrogen gas to liquid feedstock, expressed in normal cubic meters, is between 200 and 5000 Nm 3 , preferably between 500 and 1500 Nm 3 .
  • the hydroconversion catalyst whose mesostructured material according to the invention is a precursor, can also be used in a bubbling bed reactor at a temperature of between 320 and 470.degree. C., preferably between 400 and 450.degree. at a hydrogen partial pressure of between 3 and 30 MPa, preferably between 10 and 20 MPa, at a volume hourly velocity of between 0.1 and 10 volumes of filler per volume of catalyst and per hour, preferably between 0, 2 and 2 and with an input hydrogen gas ratio on liquid charge volume of between 100 and 3000 Nm 3 , preferably between 200 and 1200 Nm 3 .
  • said hydroconversion catalyst is implemented in a bubbling bed reactor.
  • the hydrocarbon feedstock conversion process according to the invention is a process for the hydrotreatment of a heavy hydrocarbon feedstock of which at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, hydrocarbon compounds present in said feed have a boiling point greater than or equal to 370 ° C, said process comprising at least a first step of hydrodemetallation of said feedstock followed by a second hydrotreating step carried out in presence of a catalyst whose mesostructured material according to the invention is a precursor, said material being subjected to said sulphurization step i) to fulfill its role of catalyst.
  • Said two-stage hydrotreating process makes it possible, for example, to produce a heavy fuel oil of improved purity meeting the specifications in force or else a charge which can be valorized in conversion processes such as catalytic cracking or hydrocracking. which can then serve as a basis for producing fuels.
  • the said two-stage hydrotreatment process is intended to treat a heavy hydrocarbon feed, of which at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, of the hydrocarbon compounds present in the said feedstock have a boiling point greater than or equal to 370 ° C. C, so as to obtain a hydrocarbon fraction having an improved hydrogen to carbon ratio (H / C), that is to say higher, and whose impurity content is substantially reduced.
  • the impurities present in said feed are in particular sulfur, nitrogen, conradson carbon, asphaltenes, metals, especially vanadium and nickel.
  • the hydrotreatment process comprises a first step of pretreating said hydrocarbon feedstock to reduce the content of metals (hydrodemetallation), asphaltenes, nitrogen and carbon conradson.
  • the second step following the first step, consists of reducing the sulfur content (hydrodesulfurization), nitrogen (hydrodenitrogenation) and aromatic compounds. More particularly, said second step essentially aims at reducing the sulfur content of the feedstock pretreated in said first step and is advantageously assimilated to a hydrodesulfuratton step.
  • the feedstock treated by the catalyst carrying out the implementation of said second step is substantially depleted of metals and asphaltenes.
  • the material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst for the implementation of said second step makes it possible to optimize the transfer of material inside said catalyst and to develop within said catalyst a better active phase. dispersed and therefore more active than the active phases conventionally used in hydrotreatment heavy load.
  • the material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst also makes it possible to limit the risks of sintering of the active phase which are well known to those skilled in the art.
  • the heavy hydrocarbon feedstocks of which at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, of the hydrocarbon compounds have a boiling point greater than or equal to 370 ° C.
  • Examples are vacuum distillates, atmospheric residues, vacuum residues from direct distillation, deasphalted oils, residues from conversion processes such as those from a coker unit or a hydroconversion unit. in a fixed bed, in a bubbling bed, or in a moving bed and mixtures of each of these sections.
  • Said hydrocarbon feeds to be hydrotreated are advantageously constituted by either one or more cuts or one or more of said fraction (s) diluted with a hydrocarbon fraction or a mixture of hydrocarbon fractions which may be chosen from a light cutting oil ( LCO according to the initials of the Anglo-Saxon name of Light Cycle Oil), a heavy cutting oil (HCO according to the initials of the English name of Heavy Cycle Oil), a decanted oil (OD according to the initials of the Anglo-Saxon name). Decanted Oil), a slurry (pre-sludge), the products resulting from the FCC process or that can come directly from the distillation, the gas oil fractions especially those obtained by vacuum distillation called according to the English terminology VGO (Vaccuum Gas Oil).
  • Said heavy hydrocarbon feeds to be hydrotreated may advantageously comprise, in certain cases, one or more cuts from the liquefaction process of the coal as well as aromatic extracts.
  • Said heavy charges to be hydrotreated according to the process, object of said fifth embodiment may advantageously be mixed with coal in powder form, this mixture is generally called slurry (petroleum sludge).
  • Said charges then advantageously comprise by-products derived from the conversion of the coal and re-mixed with fresh coal.
  • the coal content in said heavy loads at hydrotreating is such that the volume ratio filler / coal is between 0.1 and 1, preferably between 0.15 and 0.3.
  • the coal may contain lignite, be a sub-bituminous coal (according to Anglo-Saxon terminology), or bituminous. Any other type of coal is suitable for carrying out said hydrotreatment process.
  • Said heavy hydrocarbon feedstocks to be hydrotreated according to said two-stage hydrotreatment process advantageously contain from 0.5 to 6% by weight of sulfur. They generally have more than 1% by weight of molecules having a boiling point greater than 500 ° C. They have a metal content, especially nickel and vanadium, greater than 1 ppm by weight, preferably greater than 20 ppm by weight, an asphaltenes content, defined as the fraction of the charge precipitating in heptane, greater than 0.05. % by weight, preferably greater than 1% by weight.
  • Said hydrodemetallization step (first step) and said hydrotreating step, more preferably said hydrodesulfurization step (second step), implemented in the hydrotreatment process according to the invention can be carried out in fixed bed reactors. or in bubbling bed.
  • said hydrodemetallization step is carried out in a reactor operating in a bubbling bed and said hydrotreating step, more preferably said hydrodesulfurization step, is carried out in a reactor operating in a fixed bed.
  • the operating conditions are as follows: a temperature of between 320 and 450 ° C., preferably between 350 and 410 ° C under a hydrogen partial pressure of between about 3 and 30 MPa, preferably between 10 and 20 MPa, and at an hourly space velocity of between 0.05 and 5 volumes of filler by volume of catalyst and per hour, preferably between 0.2 and 0.5.
  • the gaseous hydrogen input to liquid charge ratio expressed in normal cubic meters, is between 200 and 5000 Nm 3 , preferably between 500 and 1500 Nm 3 .
  • the operating conditions are as follows: a temperature of between 320 and 470.degree. preferably between 400 and 450 ° C, under a hydrogen partial pressure of between 3 and 30 MPa, preferably between 10 and 20 MPa, at an hourly space velocity of about 0.1 to 10 volumes of filler per volume of catalyst and per hour, preferably between 0.2 and 2, and with an input hydrogen gas ratio on liquid charge volume of between 100 and 3000 Nm 3 , preferably between 200 and 1200 Nm 3 .
  • the hydrotreatment catalyst whose mesostructured material according to the invention is a precursor, can be used in any process known to those skilled in the art, allowing the hydrotreatment of heavy hydrocarbon feeds, for example atmospheric or vacuum residues. It can be implemented in any type of reactor operated in fixed bed or moving bed or bubbling bed.
  • the catalyst used for the implementation of said first step, said step of hydrodemetallization or pretreatment, of said two-stage hydrotreating process advantageously has a bimodal porosity (US 7.1 19.045) or multimodal porosity (EP 0.098.764 and EP 1.579 .909) on which metals of the group are deposited VIB (molybdenum or tungsten) and group VIII (nickel, cobalt or iron) or the group VB (vanadium).
  • the hydrodemetallation catalyst comprises from 1 to 30% by weight relative to the total mass of the trioxide of at least one group VIB element, preferably from 2 to 20% by weight and even more preferably from 2 to 10% by weight. .
  • the hydrodemetallization catalyst also comprises from 0 "to 2.2% by weight relative to the total mass of the oxide of at least one element from group VIII, preferably from 0.5 to 2% by weight, and most still more preferably from 0.5 to 1.5% by weight
  • the hydrodemetallization catalyst contains between 0 and 15% by weight, based on the total weight of at least one element of group VB, preferably between 0 and 10% by weight and even more preferably between 0.2 and 5% by weight It may contain doping elements chosen from phosphorus, boron, titanium, silicon or fluorine
  • the content of boron or phosphorus pentoxide is advantageously between 0 and 10% by weight, preferably between 0.2% and 7%, and even more preferably between 0.5% and 5%
  • the catalyst used in the first stage of the hydrotreatment process has BET surface greater than 50 m 2 / g, preferably greater than 80 m 2 / g.The pore volume occupied p the pores with a diameter greater than 50 nm are greater than or equal to 0.1
  • the total pore volume measured by mercury porosimetry, is advantageously between 0.5 and 1.5 ml / g, preferably between 0.7 and 1.2 ml / g and even more preferably between 0.8 ml. and 1.2 ml / g, with a mesopore porous distribution (diameter less than 50 nm) centered on a mean diameter of between 4 and 17 nm, preferably between 7 and 16 nm and even more preferably between 10 and 16 nm. and 15 nm.
  • the material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst for the implementation of said second step of the hydrotreatment process has a composition and structure that is advantageous for reducing the content of sulfur (hydrodesulfurization), nitrogen (hydrodenitrogenation ) and aromatic compounds and further reducing the metal content, engaged in said first step.
  • the material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst for the implementation of said second step has a composition such that said metal particles trapped in each of said mesostructured matrices are in the form of heteropolyanions in which the element X is preferably chosen from phosphorus and silicon, the element M is preferably chosen from molybdenum, tungsten and the mixture of these two elements, or the element M is preferably chosen from a mixture of molybdenum and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel, a mixture of molybdenum and a Group VB metal selected from vanadium, niobium and tantalum.
  • the element X is preferably chosen from phosphorus and silicon
  • the element M is preferably chosen from molybdenum, tungsten and the mixture of these two elements
  • the element M is preferably chosen from a mixture of molybdenum and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel, a mixture of molybdenum and a Group VB metal selected
  • Preferred heteropolyanions are the heteropolyanions PMoi 2 0 4 o 3 " , HPNiMo n 0 4 o 6 ' , and ⁇ 40 "
  • the total mass content of molybdenum and / or tungsten is advantageously between 1 and 30% expressed in% by weight of oxide relative to the mass of the final material, preferably between 2 and 20% and even more preferably between 4 and 15%.
  • the total mass content of metal of group VIII chosen from cobalt and nickel and the group VB metal chosen from vanadium, niobium and tantalum is advantageously between 0 and 15% expressed in% by weight of oxide relative to the mass of the final material, preferably between 0.5 and 10% and even more preferably between 1 and 8%.
  • a doping element chosen from phosphorus, silicon, boron and fluorine is advantageously added. The preferred doping element is phosphorus.
  • the hydrocarbon feedstock conversion process according to the invention is a process for hydrotreating a hydrocarbon feedstock comprising triglycerides, said process being carried out in the presence of a catalyst whose mesostructured material according to the invention is a precursor, said material being subjected to said sulfurization step 1) to fulfill its role of catalyst.
  • said hydrotreatment process consists in producing hydrocarbon bases of the middle distillate type (gas oil, kerosene) from hydrocarbon feedstocks derived from renewable sources.
  • the hydrocarbon chains that are present in the triglycerides are essentially linear and their length (number of carbon atoms) is compatible with the hydrocarbons present in the gas oils.
  • decarboxylation / decarbonylation removal of oxygen by formation of carbon monoxide and carbon dioxide: CO and CO 2 ,
  • hydrodenitrogenation elimination of nitrogen by formation of NH 3 .
  • the presence of unsaturations makes said charge unstable thermally. Moreover, the hydrogenation of these unsaturations is strongly exothermic.
  • the process for hydrotreatment of hydrocarbon feedstocks comprising triglycerides is particularly flexible in order to be able to treat very different feeds in terms of unsaturations, such as, for example, soybean and palm oils, or oils of animal origin or derived from algae. and enables the hydrogenation reaction of the unsaturations to be initiated at the lowest possible temperature by avoiding heating in contact with a wall which would cause hot spots of said charge, inducing the formation of gums and causing fouling and increasing the pressure drop of the catalyst bed (s).
  • the catalyst obtained after sulfurization of the material according to the invention leads to optimal catalytic performances when it is used in a hydrotreatment process of a hydrocarbon feed comprising triglycerides.
  • it allows the production of paraffins, from loads derived from renewable hydrocarbon sources, meeting the fuel specifications and in particular the standards in force for diesel fuel and kerosene. It makes it possible to limit the formation of phase refractory to sulphurization and to implement the hydrotreatment process at a more moderate temperature.
  • the material according to the invention used, after sulphurization, as a catalyst for carrying out said hydrotreatment process for a hydrocarbon feedstock has a composition such that said metal particles trapped in each of said mesostructured matrixes are present in the form of heteropolyanions in which the element X is preferably selected from phosphorus, boron and silicon, the element M is preferably selected from molybdenum, tungsten and the mixture of these two elements or the M element is preferably selected from a mixture of molybdenum and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel, a mixture of tungsten and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel.
  • Preferred heteropolyanions are Strandberg heteropolyanions, in particular the heteropolyanion of the formula H2P2M05O 2 3 4 - . Charges (sixth particular embodiment of the transformation process)
  • feedstock from renewable sources that can be used in the hydrotreatment process according to the invention, mention may be made, for example, of vegetable oils (whether or not they are food) or derived from algae, animal fats or used frying oils, crude or pre-treated, as well as mixtures of such fillers.
  • These fillers essentially contain triglyceride-type chemical structures which the person skilled in the art also knows under the name tri-ester of fatty acids.
  • a triester of fatty acid or triglyceride is composed of three hydrocarbon chains of fatty acids.
  • the hydrocarbon chains which constitute these triglyceride-type molecules are essentially linear and have a number of unsaturations per chain generally between 0 and 3, but which may be higher, especially for oils derived from algae.
  • Vegetable oils and other fillers of renewable origin also have different impurities, in particular compounds containing heteroatoms such as nitrogen, and elements such as Na, Ca, P, Mg.
  • the feedstocks from renewable sources used in the hydrotreatment process according to the present invention are advantageously chosen from oils and fats of vegetable or animal origin, and mixtures of such fillers, containing triglycerides. They also advantageously contain free fatty acids and / or esters of free fatty acids.
  • Vegetable oils can advantageously be crude or refined, wholly or in part, and derived from the following plants: rapeseed, sunflower, soybean, palm, palm kernel, olive, coconut, jatropha, this list not being limiting. Algae or fish oils are also relevant.
  • Animal fats are advantageously chosen from lard or fats composed of residues from the food industry or from the catering industries. These fillers essentially contain triglyceride-type chemical structures composed of three fatty acid chains. They can also contain. fatty acid chains in the form of free fatty acids. All of the fatty acid chains present in the feed each have a number of unsaturations per chain, also called the number of carbon-carbon double bonds per chain, generally between 0 and 3, but which may be higher, in particular for oils derived from algae which may have a number of unsaturations per chain of 5 to 6. The molecules present in the feeds from renewable sources used in the present invention therefore have a number of unsaturations, expressed per molecule of triglyceride, advantageously between 0 and 18.
  • the unsaturation level expressed as the number of unsaturations per hydrocarbonaceous fatty chain, is advantageously between 0 and 6.
  • Charges from renewable sources generally also comprise different impurities, and especially heteroatoms. such as nitrogen.
  • Nitrogen levels in vegetable oils are generally between about 1 ppm and about 100 ppm by weight, depending on their nature. They can reach up to 1% weight on particular loads.
  • These fillers can be used pure or in admixture with petroleum effluents such as direct distillation gas oils, distillates under vacuum. Operating conditions (sixth particular embodiment of the transformation process)
  • the hydrotreatment process according to the invention is carried out under the following operating conditions: a temperature of between 250 ° C. and 400 ° C., a pressure of between 1 MPa and 10 MPa, preferably between 3 MPa and 10 MPa. and even more preferably between 3 MPa and 6 MPa, an hourly volume velocity of between 0.1 hr -1 and 10 hr -1 and preferably between 0.2 and 5 hr -1 .
  • the total amount of hydrogen mixed with the liquid feed to be hydrotreated is such that the hydrogen / hydrocarbons entering the catalytic zone or zones is between 200 and 2000 Nm 3 hydrogen / m 3 of feedstock, preferably between 200 and 1800 and very preferably between 500 and 1600 Nm 3 of hydrogen / m 3 of filler.
  • the hydrogen-rich gas stream may advantageously come from a hydrogen booster and / or the recycling of the gaseous effluent resulting from the separation step described below, the gaseous effluent containing a hydrogen-rich gas having previously undergone one or more intermediate purification treatments before being recycled and mixed.
  • the hydrotreatment catalyst, the mesostructured material according to the invention is a precursor, can be used in any process known to those skilled in the art, allowing the production of gas oils and / or kerosene. It can be implemented in any type of reactor operated in fixed bed, alone or in combination with another catalyst.
  • the effluent produced is subjected to a separation step to obtain a gaseous effluent and a hydrotreated liquid effluent, at least a portion of which is recycled upstream of the hydrotreatment reaction zone.
  • the gaseous effluent contains mainly hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide, light hydrocarbons of 1 to 5 carbon atoms and water vapor.
  • the purpose of this separation step is therefore to separate the gases from the liquid, and in particular to recover the hydrogen-rich gases and at least one hydrotreated liquid effluent preferably having a nitrogen content of less than 1 ppm by weight.
  • the hydrotreated liquid effluent consists essentially of n-paraffins which are advantageously incorporated into the diesel pool and / or the kerosene pool.
  • an optional hydroisomerization step is preferably carried out to transform n-paraffins into branched paraffins having better properties when cold.
  • the hydroisomerization step is advantageously carried out in a separate reactor, nevertheless, in the case where the hydroisomerization catalyst is identical to that of the hydrotreatment step and therefore to the catalyst of the invention, the whole The process can be conducted in a single step in the same reactor containing one or more catalytic zones.
  • the optional hydroisomerization step operates at a temperature between 150 and 500 ° C, preferably between 150 ° C and 450 ° C, and very preferably between 200 and 450 ° C, at a pressure of between 1 MPa and 10 MPa, preferably between 2 MPa and 10 MPa and very preferably between 1 MPa and 9 MPa, at an hourly space velocity advantageously between 0.1 h -1 and 10 h -1 , preferably between 0, 2 and 7 h -1 and very preferably between 0.5 and 5 h -1 , at a hydrogen flow rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is advantageously between 70 and 1000 Nm 3 / m 3 of load between 100 and 1000 normal m 3 of hydrogen per m 3 of filler and preferably between 150 and 1000 normal m 3 of hydrogen per m 3 of filler.
  • the optional hydroisomerization step operates cocurrently.
  • the hydrotreated effluent or the hydrotreated and hydroisomerized effluent is then advantageously subjected at least in part, and preferably in all, to one or more separations.
  • the purpose of this step is to separate the gases from the liquid, and in particular to recover the hydrogen-rich gases that may also contain light such as the Ci-C 4 cut and various liquid effluents, in particular at least one gas oil cut (cut 250 ° C +), at least one kerosene cut (cut 150-250 ° C) of good quality and at least one naphtha cut which may advantageously be sent-in-a steam cracking or catalytic reforming unit.
  • the products, diesel base and kerosene, obtained according to the hydrotreatment process according to the invention and in particular after hydroisomerization are endowed with excellent characteristics.
  • the diesel base obtained after mixing with a petroleum diesel fuel derived from renewable fuels such as coal or lignocellulosic biomass, and / or with an additive, is of excellent quality: its sulfur content is less than 10 ppm by weight, its content in total aromatics is less than 5% by weight, and the content of polyaromatic less than 2% by weight, its cetane number is excellent, namely greater than 55, its density is less than 840 kg / m 3 , and most often higher at 820 kg / m 3 , its kinematic viscosity at 40 ° C is 2 to 8 mm 2 / s, its cold-holding properties are compatible with the standards in force, with a filterability limit of less than -15 ° C and a cloud point below -5 ° C.
  • the kerosene cut obtained after mixing with a petroleum kerosene derived from a renewable filler such as lignocellulosic coal or biomass and / or with an additive has the following characteristics: a density of between 775 and 840 kg / m 3 , a viscosity at 20 ° C less than 8 mm 2 / s, a point of disappearance of crystals less than -47 ° C, a flash point higher than 38 ° C, a smoke point greater than 25 mm.
  • the aerosol technique used is that described above in the description of the invention.
  • the amounts of catalyst material are adapted according to the intended applications.
  • the dispersive Raman spectrometer used is a LabRAM Aramis commercial apparatus supplied by Horiba Jobin-Yvon.
  • the laser used has an excitation wavelength of 532 nm. The operation of this spectrograph, for carrying out the examples which follow, has been described above.
  • the droplets are dried according to the protocol described in the disclosure of the invention above.
  • the temperature of the drying oven is set at 350 ° C.
  • the HPA salts are then regenerated by washing with Soxhlet of the solid with methanol for 2 hours.
  • the solid is finally dried at 80 ° C for 24 hours.
  • the solid is characterized by low angle XRD, nitrogen volumetric, TEM, SEM, FX, and Raman spectroscopy.
  • the TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure.
  • An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 700 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm.
  • the Raman spectrum of the final material shows the characteristic bands of the two Anderson HPA salts: Co 2 Mo 10 (Co) at 957, 917, 602, 565, 355, 222 cm -1 and CoMo 6 (Co) at 952. , 903, 575, 355, 222 cm -1 .
  • Example 2 Preparation of a Material B According to the Invention Having HPA Keggin Type HPCoMonC 6 ' . 3Co 2+ and PMonO ' . 3 / 2Co 2+ with a total content of 20% by weight of MoO 2 and 3.8% by weight of CoO and 0.8% by weight of P 2 Qs relative to the final material in a mesostructured matrix based on silicon.
  • a solution containing 0.30 mol / 1 of H3PM012O40, 13H 2 0 is prepared at room temperature. To this solution are added 0.97 mol / l, relative to the final solution, of Ba (OH) 2 , 8H 2 O and 1, 31 mol / l, relative to the final solution, of COSO 4, 7H 2 O After stirring for two hours, a precipitate of BaSO 4 is formed. This is separated from the solution by two successive filtrations. The HPA salts are obtained by dry evaporation of the filtrate.
  • the droplets are dried according to the protocol described in the disclosure of the invention above
  • the temperature of the drying oven is fixed at 350 ° C.
  • the HPA is then regenerated by Soxhlet washing of the solid with methanol for 2 hours.
  • the solid is finally dried at 80 ° C for 24 hours.
  • the solid is characterized by low angle XRD, nitrogen volumetric, TEM, SEM, FX, and Raman spectroscopy.
  • the TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure.
  • An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 700 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm.
  • the material obtained has a Raman spectrum comprising bands characteristic of the heteropolyanion salts of the HPCoMo O 40 6 ' and the PMoi 2 O 40 3 " eg HPCoMonO 40 6' main bands are at 232, 366, 943 and 974. cm "1 .
  • Keggin lacunar HPA The most intense band characteristic of this type of Keggin lacunar HPA is 974 cm- 1, the main bands of PMo 12 0 4 o 3 ' being 251, 603, 902, 970, 990 cm- 1 .
  • the most intense band characteristic of this Keggin HPA is 990 cm -1 .
  • the mesostructured oxide matrix is based on aluminum and silicon, the molar ratio Si / Al being equal to 0.37. Impregnation of Ni with a total content equal to 2.6% by weight of NiO with respect to the final material.
  • the droplets are dried according to the protocol described in the disclosure of the invention above.
  • the temperature of the drying oven is set at 350 ° C.
  • the HPA is then regenerated by washing the solid with Soxhlet with methanol for 2 hours.
  • the solid is finally dried at 80 ° C for 24 hours.
  • the nickel promoter is deposited on the solid thus obtained by dry impregnation.
  • the pore volume of the solid is filled with an aqueous solution of nickel nitrate at 1.02 mol / l.
  • the solution is added dropwise to the solid in a dry impregnation mode.
  • the solid is left to cure for 12 hours and is then dried in an oven at a temperature of 120 ° C for 12h.
  • the solid is characterized by low angle PRX, nitrogen volumetric, TEM, SEM, FX, and Raman spectroscopy.
  • the TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure.
  • An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 700 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm.
  • the material obtained has a Raman spectrum comprising characteristic bands of the Keggin PWi 2 O 40 3 " type heteropolyanion, and the principal bands of PWi 2 O 40 3" are 216, 518, 990, 1004 cm -1 .
  • the HPA is then regenerated by washing the solid with Soxhlet with methanol for 2 hours.
  • the solid is finally dried at 80 ° C for 24 hours.
  • the solid is characterized by low angle XRD, nitrogen volumetric, TEM, SEM, FX, and Raman spectroscopy.
  • the TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure.
  • An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 700 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm.
  • the material obtained has a Raman spectrum comprising characteristic bands of the Strandberg heteropolyanion H2P2M05O23 4 " .
  • the principal bands of H2P2M05O23 4" are located at 370, 395, 893 and 942 cm “1 .
  • HPA Strandberg is at 942 cm " '.
  • NiO and 0.69% by weight of V 2 Q ⁇ ; relative to the final material in a mesostructured oxide matrix based on aluminum and silicon of molar ratio Si / Al 0.1.
  • the HPA is obtained by dissolving in molybdenum water in M0O3 form and phosphorus in H3PO 4 form in the concentrations of 1.88 mol / l and 0.17 mol / l respectively and after complete dissolution of vanadium V 2 0 5 in the concentration of 0.085 mol / 1.
  • Raman and NMR phosphorus analysis, performed on the final material shows the presence of HPA substituted Keggin PVMOnO ⁇ ", PV 2 Mo 10 0 B 5 ', 6 PV3M09O40" and PV 4 Mo 8 OO 7 " , as the majority species, 12.0 g of aluminum trichloride hexahydrate are dissolved in 19.7 g of water and 7.20 mg of HCl.
  • the droplets are dried according to the protocol described in the disclosure of the invention above.
  • the temperature of the drying oven is set at 350 ° C.
  • the HPA is then regenerated by washing the solid with Soxhlet with methanol for 2 hours.
  • the solid is finally dried at 80 ° C for 24 hours.
  • the solid is characterized by low angle XRD, nitrogen volumetric, TEM, SEM, FX, and Raman spectroscopy.
  • the TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure.
  • An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 700 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm.
  • the particles thus obtained are then impregnated with a solution of nickel nitrate of a volume equal to the pore volume of the particles and such that the Ni / Mo ratio is equal to 0.35.
  • the solid obtained is dried for 12 hours at 120 ° C.
  • the Raman spectrum of the obtained material reveals the presence of a mixture of the 4 Keggin heteropolyanions of formula PVMo u 0 4 o " , PV 2 Moi 0 0 4 o 5" , PV 3M0 9 O40 6 ' and PV 4 Mo 8 0 4 o 7 ⁇ as evidenced by the presence of an intense band at 981 cm "1 accompanied by a shoulder at 967 cm” and subbands to 888 cm -1, 615 cm “, 478 cm” 1 and 256 cm “ 1 .
  • the temperature of the drying oven is set at 350 ° C.
  • the HPA is then regenerated by washing the solid with Soxhlet with methanol for 2 hours.
  • the solid is finally dried at 80 ° C for 24 hours.
  • the solid is characterized by low angle XRD, nitrogen volumetry, TEM, FX, and Raman spectroscopy.
  • the TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure.
  • An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 700 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm.
  • the material obtained has a Raman spectrum comprising bands characteristic of Strandberg H 2 P 2 Mo 5 0 2 3 4 ' type heteropolyanion.
  • the main bands of H2P2M05O23 4 " are 371, 394, 892 and 941 cm- 1 .
  • the most intense band characteristic of this type of Strandberg HPA is 941 cm "1 .
  • Example 7 Use of the material A as precursor of a catalyst A3 ⁇ 4 for the hydrodesulphurization of a gasoline cut from model molecules representative of a catalytic cracking gasoline.
  • the catalyst obtained after sulphurization of material A is evaluated on a representative model charge of a catalytic cracking gasoline (FCC) containing 10% by weight of 2,3-dimethylbut-2-ene and 0.33% by weight of 3-methylthiophene ( 1000 ppm of sulfur with respect to the load).
  • the solvent used is heptane.
  • the catalyst obtained after sulphurization of the material A is noted A s .
  • the cobalt and molybdenum present in this catalyst A1 are not in the form of HPA.
  • the material A and the catalyst Al are previously ex-situ sulphurized in the gas phase at 500 ° C. for 2 h under a stream of H 2 S in H 2 (15% by volume of H 2 S in H 2 ).
  • the catalysts A s (compliant) and Al s (non-compliant) are thus obtained respectively.
  • the material A is subjected to a shaping step prior to the sulphurization step, said shaping step consisting of pelletizing, crushing and sieving to recover only the samples having a particle size of between 1 and 2 mm .
  • the catalyst Al is shaped in a manner analogous to the material A.
  • the hydrodesulfurization reaction is carried out in a closed Grignard reactor under a hydrogen pressure of 3.5 MPa at 250 ° C.
  • Each of the catalysts A s and A l s are successively placed in said reactor. Samples are taken at different time intervals and are analyzed by gas chromatography to observe the disappearance of the reagents.
  • the activity of the catalyst is expressed as the rate constant kHDS of the hydrodesulfurization reaction (HDS), normalized by volume of catalyst in sulphide form, assuming an order 1 with respect to the sulfur compounds.
  • the selectivity of the catalyst is expressed in normalized ratio of the rate constants kHDS / kHDO, kHDO being the rate constant for the olefin hydrogenation reaction (HDO), namely in this case for the hydrogenation reaction of the 2, 3-dimethylbut-2-ene, normalized by volume of catalyst in sulphide form, assuming an order 1 with respect to olefins.
  • the ratio kHDS / kHDO will be all the higher as the catalyst will be all the more selective.
  • the catalyst A s according to the invention is more selective than the conventional catalyst: it limits the hydrogenation of 2,3-dimethylbut-2-ene to 2,3-dimethylbut-2-ane making it possible to obtain a gasoline of better quality (better octane) than that obtained with the conventional catalyst A - It follows that for a low residual sulfur content in gasoline, the octane number will be much less reduced using the catalyst A s according to the invention.
  • Example 8 Use of the material B as precursor of a catalyst for the hydrotreatment of a direct distillation gas oil feedstock.
  • a reference catalyst (denoted B 1) will be used: a CoMoP / alumina catalyst having the following composition: 21% by weight of MoO 3 , 4.3% by weight of CoO and 4% by weight of P 2 0 5 with respect to solid final. It is marketed by the company Axens. Before in-situ sulphurization, the material B and the catalyst B 1 are subjected to a forming step consisting of pelletizing, crushing and sieving to recover only the samples having a particle size of between 1 and 2 mm.
  • the sulfurization charge (2% dimethyl disulphide additive gas oil, Evolution of Arkema) is introduced into the reactor under H 2 when it reaches 150 ° C.
  • the temperature is increased with a ramp of 25 ° C / hour up to 220 ° C, then with a ramp of 12 ° C / hour until reaching a plateau of 350 ° C, maintained 12 hours.
  • the catalysts Bs (compliant) and B l s (non-compliant) are thus obtained.
  • the temperature is lowered to 330 ° C and the test diesel fuel is injected.
  • the receptacle containing the effluents is stripped with nitrogen at a rate of 10 lh "1 .
  • the diesel fuel used here comes from a heavy Arab crude. It contains 0.89% by weight of sulfur, 100 ppm by weight of nitrogen, 23% by weight of aromatic compounds. Its weighted average temperature (TMP) is equal to 324 ° C and its density is equal to 0.848 g / cm 3 . TMP is defined as the ratio [(T 5 + 2T 5 o + 4T 95 ) / 7] where T x is the temperature at which "x"% weight is distilled. The TMP thus takes into account the temperature at which 5% by weight of the filler is vaporized, the temperature at which 50% by weight of the filler is vaporized and the temperature at which 95% by weight of the filler is vaporized.
  • Catalysts Performance B and B s l s are given in Table 2. They are expressed in relative activity, assuming that that of catalyst B l s is equal to 100 and assuming they are of apparent order 1 5 with respect to sulfur. The relationship between activity and conversion to hydrodesulfurization (% HDS) is given by the formula
  • HDS is the conversion to HDS hydrodesulfurization and is defined by the following formula:
  • Example 9.1 Use of the material C as precursor of a C3 ⁇ 4 catalyst for the hydrogenation of toluene in the presence of aniline.
  • Hydrogenation test of toluene in the presence of Aniline (“HTA” test) is intended to evaluate the HYDrogénante activity (HYD) of sulfide catalysts supported in the presence of H 2 S and under hydrogen pressure.
  • the isomerization and cracking that characterize the acid function of a hydrocracking catalyst are inhibited by the presence of NH 3 (following the decomposition of the aniline) so that the HTA test allows to appreciate specifically the hydrogenating power of each of the catalysts tested.
  • the aniline and / or NH 3 will thus react via an acid-base reaction with the acid sites of the support.
  • Each HTA test was performed on a unit with several microreactors in parallel. For each HTA test, the same charge is used for the sulphidation of the catalyst and for the actual catalytic test phase. 4 cm 3 of catalyst mixed with 4 cm 3 of carborundum (SiC, 60 ⁇ ) are loaded into the reactors.
  • the load used for this test is as follows:
  • Aniline 0.5% by weight (750 ppm N).
  • Material C is charged to the reactors in its oxide, non-active form.
  • the activation (sulphurisation) is carried out in the unit with this same charge. It is the H 2 S which, formed following the decomposition of the DMDS, sulphides the oxide phase.
  • the amount of aniline present in the feed was chosen to obtain, after decomposition, about 750 ppm of NH 3 .
  • the catalyst C is obtained.
  • the material C Prior to loading, the material C is subjected to a shaping step consisting of pelletizing, crushing and sieving to recover only the samples having a particle size of between 1. and 2 mm.
  • a commercial catalyst noted Cl of NiW formulation (27% by weight in WO 3 ) prepared on a silica alumina type support and comprising 30% by weight of silica in the support is shaped and sulphurated according to the same protocol as those respectively carried out to obtain the catalyst C $ .
  • the catalyst C s (in accordance with the invention) has a relative activity equal to 105 relative to the commercial catalyst Cl s , which demonstrates that the catalyst according to the invention has a hydrogenating activity per W atom much higher than the commercial catalyst which has 14% more W atoms than the catalyst of the invention.
  • Catalyst C s makes it possible to generate the same hydrogenating activity than a commercial catalyst which is loaded with 14% of atoms of additional W relative to catalyst C s of the invention.
  • EXAMPLE 9.2 Gentle Hydrocracking Evaluation of DSV Catalysts C (Invention) and Cl (Non-Conforming)
  • the feed used is a vacuum distillate type feedstock (DSV), the main characteristics of which are given in the table below.
  • This feed is additive of DMDS and aniline to present 2% by weight of sulfur and 900 ppmN.
  • the catalytic results are summarized in Table 3.
  • the crude conversion corresponds to the conversion of the hydrocarbon fraction having a boiling point greater than 370 ° C. present in the initial DSV feedstock to hydrocarbons having a boiling point below 370 ° C. ° C and present in the effluent.
  • the gross conversion is determined to be equal to the weight fraction of hydrocarbons having a boiling point below 370 ° C and present in the effluent.
  • the catalytic results are summarized in Table 3 below.
  • the catalyst C ' according to the invention makes it possible to maintain the crude conversion at a level as high as the commercial catalyst C1s while it contains 14% fewer tungsten atoms.
  • the catalyst C ' is therefore as active as the commercial catalyst Cl' and has a hydrodesulphurizing activity as high as that of the commercial catalyst Cl ' s .
  • Table 3 Catalytic performances obtained for catalysts C ' s and Cl' s in mild hydrocracking.
  • Example 10 Use of the material D as precursor of a catalyst D. for the hydroconversion of heavy hydrocarbon cuts. Evaluation of the Bubble Bed Catalytic Performance on the C7 DAO Filler
  • the hydrocarbon feedstock tested is a deasphalted oil (DAO), the characteristics of which are shown in Table 4.
  • DAO deasphalted oil
  • the tests are carried out in a pilot unit equipped with a bubbling bed reactor.
  • the catalyst is kept boiling permanently throughout the test.
  • the material D is subjected to a shaping step consisting of pelletizing, crushing and sieving to recover only the samples having a particle size of between 1 and 2 mm.
  • the material D was sulphurized: 1 liter of material D was loaded into the reactor and then a distillation gas with added dimethyl disulphide was fed into the reactor while the temperature was gradually raised to 343 ° C. vs. The catalyst D s is thus obtained.
  • the charge (debloated oil) is then injected and the temperature adjusted to 430 ° C. to 1 10 bars of total pressure.
  • the hourly volume velocity is set at 1.2 l / l / l / hour.
  • the hydrogen flow corresponds to a ratio of 800 1/1 of charge.
  • the operating conditions are of the isothermal type, which makes it possible to follow the deactivation of the catalyst D s over time.
  • the time is here expressed in barrels of filler / pound of catalyst (bbl / lb) which represents the amount of cumulative charge passed on the catalyst relative to the catalyst mass.
  • the catalytic performances are expressed by:
  • Conradson HDCCR 100 x (CCR cha r ge - CCR effluent) / CCR load
  • Example 1 1 Use of the material E as precursor of a catalyst E. for the hydrotreatment in two stages of heavy hydrocarbon cuts. Evaluation of fixed bed catalvtic performance on an atmospheric residue charge.
  • the test implemented in this example illustrates a hydrotreatment process comprising a hydrodemetallation step (HDM) followed by a hydrodesulfurization step (HDS), each of said steps being carried out in a fixed bed tubular reactor, arranged in series with respect to one another.
  • the catalytic evaluation of the catalyst E s obtained after sulfurization of the material E, was carried out in this configuration: it is placed downstream of a conventional HDM catalyst of NiMoP / alumina composition (9% by weight MoO 3 , 1, 85% wt NiO, 1.78% wt P 2 O 5 , multimodal delta alumina).
  • the charge consists of an atmospheric residue (RA) of Middle East origin (Arabian Light). This residue is characterized by a high viscosity (45 mm 2 / s), high conradson carbon content (10.2% by weight) and C7 asphaltenes (3.2% by weight) and a high amount of nickel (10, 6 ppm by weight), vanadium (41 ppm by weight) and sulfur (3.38% by weight). The full characteristics of the load are reported in Table 6.
  • Table 6 characteristics of the atmospheric residue to be hydrotreated.
  • Carbon conradson (CCR) 10.2% wt
  • the first reactor is charged with 3 ml of the conventional HDM catalyst and the second reactor is charged with 3 ml of the material E according to the invention (acting as HDS catalyst after sulfurization).
  • the solid i.e., the HDM catalyst in the first reactor and the material E in the second reactor
  • the solid is diluted with 200 micron silicon carbide.
  • the material E having been prepared in the form of spherical elementary particles with a diameter ranging from 50 to 700 nm, centered around 300 nm, a preliminary shaping step was carried out before loading into the reactor.
  • This shaping step consists of pelletizing, crushing and sieving to recover only the samples of particle size between 1 and 2 mm.
  • a Packed Filling Density (DRT, catalyst mass for a given volume, after tamping) was then measured and the second reactor was loaded with 3 ml of material E thus shaped.
  • the flow of fluids (petroleum residues + hydrogen recycling) is downward in each of the reactors.
  • This type of unit is representative of the operation of the reactors of the HYVAHL ® unit for the hydrotreatment of fixed bed residues.
  • the HDM catalyst makes it possible to significantly reduce the asphaltene content upstream of the catalyst E s according to the invention.
  • the unit After a step of sulfurization by circulation in each of the reactors of a gas oil fraction supplemented with DMDS at a final temperature of 350 ° C., the unit is operated with the atmospheric residue described above under the operating conditions of Table 7.
  • the atmospheric residue is injected into the first reactor and then heated to the test temperature. After a stabilization period of 300 hours, the performances in hydrodesulfurization (HDS ratio), in hydrodemetallation (HDM rate), in the removal of conradson carbon (HDCCR rate), in the elimination of C7 asphalenes (rate of HDAsC7) and hydrodenitrogenation (HDN) are identified and presented in Table 8.
  • the HDS ratio is defined as follows:
  • HDS (% wt) ((% wt S) load - (wt% S) emuent ) / (wt% S) load x 100.
  • the HDM rate is defined as follows:
  • HDM (% wt) ((ppm wt Ni + V) feed - (ppm wt Ni + V) effluent ) / (ppm wt Ni + V) feed x ' 100.
  • a rate HDCCR (HDCCR (wt%) ((wt% CCR) load - (wt% CC) efiiuem) / (wt% CCR) rgc cha * 100) for the removal of Conradson carbon
  • Example 12 Use of the material F as precursor of a catalyst F s for hydrotreating a feedstock from a renewable source. Evaluation of the catalytic performances on a rapeseed oil.
  • the rapeseed oil feed contains triglycerides whose hydrocarbon chains contain from 14 to 24 carbon atoms and have only an even number of carbon.
  • the nomenclature of the triglycerides is in the form a: b, a corresponding to the number of carbon atoms of each of the hydrocarbon chains of triglycerides and b corresponding to the number of carbon-carbon double bonds present on each of said hydrocarbon chains.
  • Table 9 Characteristics of rapeseed oil feedstock.
  • the material F according to the invention is previously sulphurized in situ, at a temperature of 350 ° C. using a direct distillation diesel feed additive supplemented with 2% by weight of dimethyl disulphide (DMDS).
  • DMDS dimethyl disulphide
  • Table 10 Operating conditions and catalytic performances in hydrotreatment of a rapeseed oil in the presence of the catalyst Fs.
  • the 150 ° C + cut produced (that is to say having a boiling point greater than or equal to 150 ° C.) consists for the most part of linear paraffins (nCi 4 to nC 2 4). These paraffins have an excellent cetane number (> 70) and are fully compatible with diesel fuel of fossil origin.
  • the catalyst F s according to the invention makes it possible to produce a diesel base (boiling point greater than 250 ° C.) of very high quality that can be incorporated as a mixture with petroleum diesel, as well as the production of a kerosene base ( boiling point of between 150 and 250 ° C) which can be incorporated as a mixture with petroleum kerosene.
  • Hydrotreated products (kerosene and diesel) represent 85.4% by weight of the products formed. The yields of products formed were calculated from gas chromatographic analysis.

Abstract

An inorganic material is described consisting of at least two elementary spherical particles, each of said spherical particles comprising metallic particles in the form of polyoxometalate of formula (XxMmOyHh)q- where H is hydrogen, O is oxygen, X is an element chosen from phosphorus, silicon, boron, nickel and cobalt and M is one or more elements chosen from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, iron, copper, zinc, cobalt and nickel, x being equal to 0, 1, 2 or 4, m being equal to 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 18, y being between 17 and 72, h being between 0 and 12 and q being between 1 and 20 (y and q being integers). Said metallic particles are present within a mesostructured matrix based on an oxide of an element Y chosen from the group consisting of silicon, aluminium, titanium, tungsten, zirconium, gallium, germanium, tin, antimony, lead, vanadium, iron, manganese, hafnium, niobium, tantalum, yttrium, cerium, gadolinium, europium and neodymium and the mixture of at least two of these elements. Said matrix has pores with a diameter between 1.5 and 50 nm and amorphous walls with a thickness between 1 and 30 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns.

Description

MATERIAU SPHERIQUE A BASE D" HETEROPOLYANIONS PIEGES DANS UNE  SPHERICAL MATERIAL BASED ON HETEROPOLYANIONS TRAPS IN A
MATRICE MATRIX
OXYDE MESOSTRUCTUREE ET SON UTILISATION COMME CATALYSEUR DANS LES PROCEDES DU RAFFINAGE D ' HYDROCARBURES La présente invention se rapporte au domaine des matériaux oxydes inorganiques, notamment à ceux contenant des métaux de transition, présentant une porosité organisée et uniforme dans le domaine de la mésoporosité. Elle concerne également la préparation de ces matériaux qui sont obtenus par l'emploi de la technique de synthèse dite "aérosol". Elle concerne encore l'utilisation de ces matériaux après sulfuration en tant que catalyseurs dans divers procédés se rapportant aux domaines de l 'hydrotraitement, de l'hydroconversion et de la production de charges hydrocarbonées. The present invention relates to the field of inorganic oxide materials, in particular those containing transition metals, having an organized and uniform porosity in the field of mesoporosity. It also relates to the preparation of these materials which are obtained by the use of the so-called "aerosol" synthesis technique. It also relates to the use of these materials after sulfurization as catalysts in various processes relating to the fields of hydrotreating, hydroconversion and the production of hydrocarbon feeds.
État de la technique antérieure State of the art
La composition et l'utilisation des catalyseurs d'hydroconversion (HDC) et d'hydrotraitement (HDT) de charges hydrocarbonées sont respectivement décrites dans l'ouvrage "Hydrocracking Science and Technology", 1996, J. Scherzer, A. J. Gruia, Marcel Dekker Inc et dans l'article de B. S Clausen, H. T. Topsee, F. E. Massoth, issu de l'ouvrage "Catalysis Science and Technology", 1996, volume 1 1, Springer-Verlag. Ainsi, ces catalyseurs se caractérisent généralement par une fonction hydro-déshydrogénante apportée par la présence d'une phase active à base d'au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VB et éventuellement au moins un métal du groupe VIII du tableau périodique des éléments. Les formulations les plus courantes sont de type cobalt-molybdène (CoMo), nickel-molybdène (NiMo) et nickel-tungstène (NiW). Ces catalyseurs peuvent se présenter sous forme massique ou bien à l'état supporté mettant alors en jeu un solide poreux. Après préparation, au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VB et éventuellement au moins un métal du groupe VIII présent(s) dans la composition catalytique desdits catalyseurs se présente(nt) souvent sous forme d'oxyde. La forme active et stable pour les procédés d'HDC et d'HDT étant la forme sulfurée, ces catalyseurs sont soumis à une étape de sulfuration.  The composition and use of the hydroconversion (HDC) and hydrotreatment (HDT) catalysts of hydrocarbon feedstocks are respectively described in "Hydrocracking Science and Technology", 1996, J. Scherzer, AJ Gruia, Marcel Dekker Inc. and in the article by B.S. Clausen, HT Topsee, FE Massoth, from "Catalysis Science and Technology", 1996, volume 1 1, Springer-Verlag. Thus, these catalysts are generally characterized by a hydro-dehydrogenating function provided by the presence of an active phase based on at least one Group VIB metal and / or at least one Group VB metal and optionally at least one metal of the group group VIII of the periodic table of elements. The most common formulations are cobalt-molybdenum (CoMo), nickel-molybdenum (NiMo) and nickel-tungsten (NiW). These catalysts can be in mass form or in the supported state then involving a porous solid. After preparation, at least one Group VIB metal and / or at least one Group VB metal and optionally at least one Group VIII metal present in the catalytic composition of said catalysts is often in oxide form. . Since the active and stable form for the HDC and HDT processes is the sulphurized form, these catalysts are subjected to a sulphurization step.
Il est généralement connu de l'Homme du métier que de bonnes performances catalytiques dans les domaines d'application mentionnés ci-dessus sont fonction 1) de la nature de la charge hydrocarbonée à traiter, 2) du procédé employé, 3) des conditions opératoires de fonctionnement choisies et 4) du catalyseur utilisé. Dans ce dernier cas, il est également admis qu'un catalyseur présentant un fort potentiel catalytique se caractérise 1) par une fonction hydro-déshydrogénante optimisée (phase active associée parfaitement dispersée à la surface du support et présentant une teneur en métal élevée) et 2) dans le cas particulier des procédés mettant en jeu des réactions d'hydroconversion (HDC), par un bon équilibre entre ladite fonction hydro-déshydrogénante et la fonction craquante amenée par la fonction acide d'un support. On recherche également généralement à ce que, quelle que soit la nature de la charge hydrocarbonée à traiter, le catalyseur présente une accessibilité satisfaisante des sites actifs vis-à-vis des réactifs et produits de réactions tout en développant une surface active élevée, ce qui conduit à des contraintes spécifiques en terme de structure et de texture propres au support oxyde présent dans lesdits catalyseurs. Ce dernier point est tout particulièrement critique dans le cas du traitement de charges hydrocarbonées dites "lourdes". Les méthodes usuelles conduisant à la formation de la phase hydro-déshydrogénante des catalyseurs d'HDC et d'HDT consistent en un dépôt de précurseur(s) moléculaire(s) d'au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VB et éventuellement au moins un métal du groupe VIII sur un support oxyde par la technique dite "d'imprégnation à sec" suivi des étapes de maturation, séchage et calcination conduisant à la formation de la forme oxydée du(des)dit(s) métal(aux) employé(s). On procède ensuite à l'étape finale de sulfuration génératrice de la phase active hydro-déshydrogénante comme mentionné ci-dessus. It is generally known to a person skilled in the art that good catalytic performances in the fields of application mentioned above are a function of 1) the nature of the hydrocarbon feed to be treated, 2) the process employed, 3) operating conditions. selected operating conditions and 4) of the catalyst used. In the latter case, it is also accepted that a catalyst having a high catalytic potential is characterized by 1) an optimized hydro-dehydrogenating function (associated active phase perfectly dispersed on the support surface and having a high metal content) and 2 ) in the particular case of processes involving hydroconversion reactions (HDC), by a good balance between said hydro-dehydrogenating function and the crisp function provided by the acid function of a support. It is also generally desired that, whatever the nature of the hydrocarbon feedstock to be treated, the catalyst has a satisfactory accessibility of the active sites with respect to the reagents and reaction products while developing a high active surface area. leads to specific constraints in terms of structure and texture specific to the oxide support present in said catalysts. This last point is particularly critical in the case of the treatment of "heavy" hydrocarbon feedstocks. The usual methods leading to the formation of the hydro-dehydrogenation phase of the HDC and HDT catalysts consist of a deposit of the molecular precursor (s) of at least one Group VIB metal and / or at least one Group VB metal and optionally at least one Group VIII metal on an oxide support by the technique known as "dry impregnation" followed by the steps of maturation, drying and calcination leading to the formation of the oxidized form of the said (s) metal (s) employee (s). The final sulphurization step that generates the hydro-dehydrogenating active phase is then carried out as mentioned above.
Les performances catalytiques de catalyseurs issus de ces protocoles de synthèse conventionnels ont largement été étudiées. En particulier, il a été montré que, pour des teneurs en métal relativement élevées, des phases réfractaires à la sulfuration formées consécutivement à l'étape de calcination (phénomène de frittage) apparaissent (B. S. Clausen, H. T. Topsee, et F. E. Massoth, issu de l'ouvrage "Catalysis Science and Technology", 1996, volume 1 1 , Springer-Verlag). Par exemple, dans le cas des catalyseurs de type CoMo ou NiMo supporté sur un support de nature aluminique, il s'agit 1) de cristallites de Mo03, NiO, CoO, C0M0O4 ou C03O4, de taille suffisante pour être détectés en DRX, et/ou 2) des espèces du type Al2(Mo04)3, CoAl20 ou NiAl204. Les trois espèces précitées contenant l'élément aluminium sont bien connues de l'Homme du métier. Elles résultent de l'interaction entre le support aluminique et les sels précurseurs en solution de la phase active hydro-déshydrogénante, ce qui se traduit concrètement par une réaction entre des ions Al3+ extraits de la matrice aluminique et lesdits sels pour former des hétéropolyanions d'Anderson de formule [Al(OH)6Mo6Oi8]3", eux- mêmes précurseurs des phases réfractaires à la sulfuration. La présence de l'ensemble de ces espèces conduit à une perte indirecte non négligeable de l'activité catalytique du catalyseur associé car la totalité des éléments appartenant au moins à un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VB et éventuellement au moins un métal du groupe VIII n'est pas utilisée au maximum de son potentiel puisque une partie de ceux-ci est immobilisée dans des espèces peu ou non actives. Les performances catalytiques des catalyseurs conventionnels décrits ci-dessus pourraient donc être améliorées, notamment en développant de nouvelles méthodes de préparation de ces catalyseurs qui permettraient : The catalytic performances of catalysts resulting from these conventional synthesis protocols have been extensively studied. In particular, it has been shown that, for relatively high metal contents, sulphurization refractory phases formed following the calcination step (sintering phenomenon) occur (BS Clausen, HT Topsee, and FE Massoth, from the book "Catalysis Science and Technology", 1996, volume 1 1, Springer-Verlag). For example, in the case of catalysts of CoMo or NiMo type supported on a support of an aluminic nature, these are 1) crystallites of MoO 3 , NiO, CoO, COOMO 4 or CO 3 O 4 , of sufficient size to be detected in XRD, and / or 2) type Al 2 (MoO 4 ) 3, CoAl 2 0 or NiAl 2 0 4 species. The three aforementioned species containing the aluminum element are well known to those skilled in the art. They result from the interaction between the aluminum support and the precursor salts in solution of the hydro-dehydrogenating active phase, which concretely results in a reaction between Al 3+ ions extracted from the aluminum matrix and said salts to form heteropolyanions. of Anderson of formula [Al (OH) 6 Mo 6 O 1 8 ] 3 " , themselves precursors of the phases refractory to sulfurization The presence of all these species leads to a non-negligible indirect loss of the activity catalytic converter since all the elements belonging to at least one Group VIB metal and / or at least one Group VB metal and optionally at least one Group VIII metal is not used to its full potential since a part of these is immobilized in little or non-active species, the catalytic performances of the conventional catalysts described above could therefore be improved, especially in new methods of preparing these catalysts which would allow:
1) d'assurer une bonne dispersion de la phase hydro-déshydrogénante, en particulier pour des teneurs en métal élevées (par exemple par contrôle de la taille des particules à base de métaux de transition, maintien des propriétés de ces particules après traitement thermique, etc.), 1) to ensure a good dispersion of the hydro-dehydrogenating phase, in particular for high metal contents (for example by controlling the size of the transition metal-based particles, maintaining the properties of these particles after heat treatment, etc.),
2) de limiter la formation des espèces réfractaires à la sulfuration (par exemple par l'obtention d'une meilleure synergie entre les métaux de transition formant la phase active, contrôle des interactions entre la phase active hydro-déshydrogénante (et/ou ses précurseurs) et le support poreux employé, etc.), 2) to limit the formation of refractory species for sulfurization (for example by obtaining a better synergy between the transition metals forming the active phase, control of the interactions between the hydro-dehydrogenating active phase (and / or its precursors ) and the porous support used, etc.),
3) d'assurer une bonne diffusion des réactifs et des produits des réactions tout en maintenant des surfaces actives développées élevées (optimisation des propriétés chimiques, texturales et structurales du support poreux).  3) to ensure a good diffusion of the reactants and the products of the reactions while maintaining high developed active surfaces (optimization of the chemical, textural and structural properties of the porous support).
Pour répondre aux besoins exprimés ci-dessus, il a été développé des catalyseurs d'hydroconversion et d'hydrotraitement dont les précurseurs de la phase active hydro-déshydrogénante sont formés d'hétéropolyanions (HPA), par exemple d'hétéropolyanions à base de cobalt et de molybdène (systèmes CoMo), de nickel et de molybdène (systèmes NiMo), de nickel et de tungstène (NiW), de nickel, vanadium et de molybdène (systèmes NiMoV) ou de phosphore et de molybdène (PMo). Par exemple, la demande de brevet FR 2.843.050 divulgue un catalyseur d'hydroraffinage et/ou d'hydroconversion comprenant au moins un élément du groupe VIII et au moins du molybdène et/ou du tungstène présents au moins en partie sous la forme d'hétéropolyanions dans le précurseur oxyde. De manière générale, les hétéropolyanions sont imprégnés sur un support oxyde. Depuis une dizaine d'années, d'autres catalyseurs dont les supports présentent une porosité hiérarchisée et contrôlée ont été développés. Dans le cadre des applications se rapportant aux domaines de l'hydrotraitement, de l'hydroconversion et de la production de charges hydrocarbonées, au delà du compromis accessibilité (liée à la taille des pores)/surface active développée (liée à la surface spécifique) qu'il est bon de maîtriser, il est important de contrôler des paramètres comme la longueur des pores, la tortuosité ou encore la connexité entre les pores (définie par le nombre d'accès de chaque cavité). Les propriétés structurales liées à un agencement périodique et à une morphologie particulière des pores sont des paramètres essentiels à maîtriser. Par exemple, le brevet US 2007/152181 enseigne qu'il est avantageux d'utiliser pour la transformation de coupes pétrolières variées des supports de catalyseurs de type alumine mésotructurée développant une grande surface spécifique et une distribution homogène de taille de pores. To meet the needs expressed above, it has been developed hydroconversion and hydrotreatment catalysts whose precursors of the hydro-dehydrogenating active phase are formed of heteropolyanions (HPA), for example cobalt-based heteropolyanions. and molybdenum (CoMo systems), nickel and molybdenum (NiMo systems), nickel and tungsten (NiW), nickel, vanadium and molybdenum (NiMoV systems) or phosphorus and molybdenum (PMo). For example, patent application FR 2.843.050 discloses a hydrorefining and / or hydroconversion catalyst comprising at least one group VIII element and at least one of molybdenum and / or tungsten present at least partly in the form of heteropolyanions in the oxide precursor. In general, the heteropolyanions are impregnated on an oxide support. Over the past ten years, other catalysts whose supports have a hierarchical and controlled porosity have been developed. In the context of applications related to hydrotreating, hydroconversion and hydrocarbon feedstock production, beyond the compromise of accessibility (related to pore size) / developed surface area (related to specific surface area) It is important to control parameters such as the length of the pores, the tortuosity or the connectivity between the pores (defined by the number of accesses of each cavity). The structural properties related to a periodic arrangement and to a particular morphology of the pores are essential parameters to be controlled. For example, US Patent 2007/152181 teaches that it is advantageous to use, for the transformation of various petroleum fractions, mesotructured alumina catalyst supports having a large specific surface area and a homogeneous pore size distribution.
Résumé de l'invention Summary of the invention
La présente invention a pour objet un matériau inorganique constitué d'au moins deux particules sphériques élémentaires, chacune desdites particules sphériques comprenant des particules métalliques sous la forme de polyoxométallate de formule (XxMmOyHh)q~ où H est l'atome d'hydrogène, O est l'atome d'oxygène, X est un élément choisi parmi le phosphore, le silicium, le bore, le nickel et le cobalt et M est un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène, le tungstène, le fer, le cuivre, le zinc, le cobalt et le nickel, x étant égal à 0, 1 , 2 ou 4, m étant égal à 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12 et 18, y étant compris entre 17 et 72, h étant compris entre 0 et 12 et q étant compris entre 1 et 20 (y, h et q étant des nombres entiers), lesdites particules métalliques étant présentes au sein d'une matrice mésostructurée à base d'oxyde d'au moins un élément Y choisi dans le groupe constitué par le silicium, l'aluminium, le titane, le tungstène, le zirconium, le gallium, le germanium, l'étain, l'antimoine, le plomb, le vanadium, le fer, le manganèse, l'hafnium, le niobium, le tantale, l'yttrium, le cérium, le gadolinium, l'europium et le néodyme et le mélange d'au moins deux de ces éléments, ladite matrice présentant des pores de diamètre compris entre 1,5 et 50 nm et présentant des parois amorphes d'épaisseur comprise entre 1 et 30 nm, lesdites particules sphériques élémentaires ayant un diamètre maximal de 200 microns. La formule générale (HhXxMmOy)q' est notée formule (I) dans la suite de la description. The present invention relates to an inorganic material consisting of at least two elementary spherical particles, each of said spherical particles comprising metal particles in the form of polyoxometalate of the formula (X x M m O y H h) q ~ where H is the hydrogen atom, O is the oxygen atom, X is a member selected from phosphorus, silicon, boron, nickel and cobalt and M is one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, iron, copper, zinc, cobalt and nickel, where x is 0, 1, 2 or 4, m being 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 18, y being between 17 and 72, h being between 0 and 12 and q being between 1 and 20 (y, h and q being integers), said metal particles being present at within a mesostructured matrix based on an oxide of at least one element Y selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, tungsten, zirconium, gallium, germanium, tin, antimony, lead, vanadium, iron, manganese, hafnium, niobium, tantalum, yttrium , cerium, gadolinium, europium and neodymium and the mixture of at least two of these elements, said matrix having pores with a diameter of between 1.5 and 50 nm and having amorphous walls of thickness between 1 and 30 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns. The general formula (H h X x M m O y ) q ' is noted formula (I) in the following description.
Le matériau selon l'invention est préparé selon la technique de synthèse particulière dite "aérosol".  The material according to the invention is prepared according to the particular synthetic technique known as "aerosol".
Le matériau inorganique mésostructuré selon l'invention est utilisé, après sulfuration, en tant que catalyseur dans différents procédés de transformation de charges hydrocarbonées, en particulier dans les procédés d'hydrodésulfuration de coupes essence et gazole, les procédés d'hydrocraquage et d'hydroconversion de charges hydrocarbonées lourdes, les procédés d'hydrotraitement de charges hydrocarbonées lourdes et de charges hydrocarbonées contenant des triglycérides. Intérêt de l'invention The mesostructured inorganic material according to the invention is used, after sulfurization, as a catalyst in various processes for the conversion of hydrocarbon feedstocks, in particular in the hydrodesulfurization processes of gasoline and diesel fractions, the hydrocracking and hydroconversion processes. heavy hydrocarbon feedstocks, processes for hydrotreatment of heavy hydrocarbon feedstocks and hydrocarbon feeds containing triglycerides. Interest of the invention
Le matériau selon l'invention comprenant des particules métalliques sous forme de polyoxométallates, préférentiellement sous forme d'hétéropolyanions, piégées dans la matrice mésostructurée de chacune des particules sphériques élémentaires constituant ledit matériau, est un précurseur catalytique avantageux. Il présente simultanément les propriétés propres à la présence de polyoxométallates, préférentiellement d'hétéropolyanions, notamment une meilleure dispersion de la phase active, une meilleure synergie entre les espèces métalliques, une diminution des phases réfractaires à la sulfuration, et les propriétés structurales, texturales et éventuellement d'acido-basicité et d'oxydo-réduction propres aux matériaux mésostructurés à base d'oxyde d'au moins un élément Y, notamment le transfert de matière non limitant des réactifs et des produits de réaction et la valeur élevée de la surface active. Les polyoxométallates, préférentiellement les hétéropolyanions, sont les espèces précurseurs de la phase active sulfurée présente dans le catalyseur issu du matériau selon l'invention après sulfuration.  The material according to the invention comprising metal particles in the form of polyoxometallates, preferably in the form of heteropolyanions, trapped in the mesostructured matrix of each of the elementary spherical particles constituting said material, is an advantageous catalytic precursor. It simultaneously presents the properties specific to the presence of polyoxometalates, preferably heteropolyanions, in particular a better dispersion of the active phase, a better synergy between the metallic species, a decrease in the phases that are refractory to sulphidation, and the structural, textural and optionally acid-baseicity and oxidation-reduction specific to the oxide-based mesostructured materials of at least one Y-element, including non-limiting material transfer of reagents and reaction products and the high value of the surface active. The polyoxometalates, preferentially the heteropolyanions, are the precursor species of the active sulphide phase present in the catalyst derived from the material according to the invention after sulfurization.
Les propriétés de diffusion des réactifs et des produits de réaction, associées au matériau inorganique selon l'invention constitué de particules élémentaires sphériques présentant un diamètre maximal égal à 200 μηι, sont accrues par rapport à celles d'autres matériaux mésostructurés connus de l'état de la technique, obtenus hors voie aérosol et se présentant sous la forme de particules élémentaires de forme non homogène, c'est-à-dire irrégulière, et de taille très supérieure à 500 nm. En plus des propriétés propres d'une part aux polyoxométallates, préférentiellement aux hétéropolyanions (HP A), et d'autre part à la matrice oxyde mésostructurée présente dans chacune des particules sphériques du matériau selon l'invention, le piégeage des polyoxométallates, préférentiellement des hétéropolyanions, au sein de la matrice oxyde mésostructurée génère des effets techniques additionnels favorables comme le contrôle de la taille desdites particules métalliques sous forme de polyoxométallates, l'augmentation de la stabilité thermique des polyoxométallates, préférentiellement des hétéropolyanions, le développement d'interactions HP A/support originales.  The diffusion properties of the reagents and of the reaction products, associated with the inorganic material according to the invention consisting of spherical elementary particles having a maximum diameter equal to 200 μηι, are increased compared with those of other mesostructured materials known to the state. of the technique, obtained off-air and in the form of elementary particles of non-homogeneous shape, that is to say, irregular, and of size much greater than 500 nm. In addition to the specific properties on the one hand to the polyoxometallates, preferably to the heteropolyanions (HP A), and on the other hand to the mesostructured oxide matrix present in each of the spherical particles of the material according to the invention, the trapping of the polyoxometallates, preferably heteropolyanions, within the mesostructured oxide matrix generates favorable additional technical effects such as controlling the size of said metal particles in the form of polyoxometalates, increasing the thermal stability of the polyoxometallates, preferably heteropolyanions, the development of HPA interactions / original support.
D'autre part, le procédé de préparation par voie aérosol du matériau selon l'invention permet d'élaborer de façon aisée en une seule étape (one pot) des précurseurs variés, à base de polyoxométallates (notamment de HP A), de catalyseurs sulfurés. On the other hand, the method of aerosol preparation of the material according to the invention makes it possible to easily develop in a single step (one pot) various precursors, based on polyoxometalates (in particular HPA), catalysts sulfur.
De plus, par rapport aux synthèses connues des matériaux mésostructurés hors voie aérosol, la préparation du matériau selon l'invention est réalisée en continu, la durée de préparation est réduite (quelques heures contre de 12 à 24 heures en utilisant l'autoclavage) et la stœchiométrie des espèces non volatiles présentes dans la solution initiale des réactifs est maintenue dans le matériau de l'invention.  In addition, compared with known syntheses of mesostructured materials outside the aerosol route, the preparation of the material according to the invention is carried out continuously, the preparation time is reduced (a few hours compared with 12 to 24 hours using autoclaving) and the stoichiometry of the non-volatile species present in the initial solution of the reagents is maintained in the material of the invention.
Exposé de l'invention Presentation of the invention
La présente invention a pour objet un matériau inorganique constitué d'au moins deux particules sphériques élémentaires, chacune desdites particules sphériques comprenant des particules métalliques sous la forme de polyoxométallate de formule (XxMmOyHh)q~ où H est l'atome d'hydrogène, O est l'atome d'oxygène, X est un élément choisi parmi le phosphore, le silicium, le bore, le nickel et le cobalt et M est un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène, le tungstène, le fer, le cuivre, le zinc, le cobalt et le nickel, x étant égal à 0, 1 , 2, ou 4, m étant égal à 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 et 18, y étant compris entre 17 et 72, h étant compris entre 0 et 12 et q étant compris entre 1 et 20 (y, h et q étant des nombres entiers), lesdites particules métalliques étant présentes au sein d'une matrice mésostructurée à base d'oxyde d'au moins un élément Y choisi dans le groupe constitué par le silicium, l'aluminium, le titane, le tungstène, le zirconium, le gallium, le germanium, l'étain, l'antimoine, le plomb, le vanadium, le fer, le manganèse, l'hamium, le niobium, le tantale, l'yttrium, le cérium, le gadolinium, l'europium et le néodyme et le mélange d'au moins deux de ces éléments, ladite matrice présentant des pores de diamètre compris entre 1,5 et 50 nm et présentant des parois amorphes d'épaisseur comprise entre 1 et 30 nm, lesdites particules sphériques élémentaires ayant un diamètre maximal de 200 microns. La formule générale (XxMmOyHh)q" est notée formule (I) dans la suite de la description. Par la définition de cette formule, il est entendu, au sens de la présente invention, que les éléments H, X, M et O sont présents dans la structure des polyoxométallates. The present invention relates to an inorganic material consisting of at least two elementary spherical particles, each of said spherical particles comprising metal particles in the form of polyoxometalate of the formula (X x M m O y H h) q ~ where H is the hydrogen atom, O is the oxygen atom, X is a member selected from phosphorus, silicon, boron, nickel and cobalt and M is one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, iron, copper, zinc, cobalt and nickel, where x is 0, 1, 2, or 4, where m is 5, 6, 7, 8, 9 , 10, 11, 12 and 18, ranging from 17 to 72, h being between 0 and 12 and q being between 1 and 20 (y, h and q being integers), said metal particles being present within an oxide-based mesostructured matrix of at least a Y element selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, tungsten, zirconium, gallium, germanium, tin, antimony, lead, vanadium, iron, manganese , hamium, niobium, tantalum, yttrium, cerium, gadolinium, europium and neodymium and the mixture of at least two of these elements, said matrix having pores of diameter between 1, 5 and 50 nm and having amorphous walls with a thickness of between 1 and 30 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns. The general formula (X x M m Y y H h ) q " is denoted formula (I) in the remainder of the description: By the definition of this formula, it is understood, within the meaning of the present invention, that the elements H X, M, and O are present in the structure of the polyoxometalates.
Conformément à l'invention, l'élément Y présent sous forme d'oxyde dans la matrice mésostructurée comprise dans chacune desdites particules sphériques du matériau selon l'invention est choisi dans le groupe constitué par le silicium, l'aluminium, le titane, le tungstène, le zirconium, le gallium, le germanium, l'étain, l'antimoine, le plomb, le vanadium, le fer, le manganèse, l'hamium, le niobium, le tantale, l'yttrium, le cérium, le gadolinium, l'europium et le néodyme et le mélange d'au moins deux de ces éléments et de préférence ledit élément Y présent sous forme d'oxyde est choisi dans le groupe constitué par le silicium, l'aluminium, le titane, le zirconium, le gallium, le germanium et le cérium et le mélange d'au moins deux de ces éléments. De manière encore plus préférée, ledit élément Y présent sous forme d'oxyde est choisi dans le groupe constitué par le silicium, l'aluminium, le titane, le zirconium et le mélange d'au moins deux de ces éléments. Selon l'invention, ladite matrice mésostructurée est préférentiellement constituée d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de silicium ou d'un mélange d'oxyde de silicium et d'oxyde d'aluminium. Dans le cas préféré où ladite matrice mésostructurée est un mélange d'oxyde de silicium et d'oxyde d'aluminium (aluminosilicate), ladite matrice présente un rapport molaire Si/Ai au moins égal à 0,02, de préférence compris entre 0, 1 et 1000 et de manière très préférée compris entre 1 et 100. According to the invention, the element Y present in oxide form in the mesostructured matrix included in each of said spherical particles of the material according to the invention is chosen from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, tungsten, zirconium, gallium, germanium, tin, antimony, lead, vanadium, iron, manganese, hamium, niobium, tantalum, yttrium, cerium, gadolinium , europium and neodymium and the mixture of at least two of these elements and preferably said element Y present in oxide form is chosen from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, zirconium, gallium, germanium and cerium and the mixture of at least two of these elements. Even more preferably, said element Y present in oxide form is selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, zirconium and the mixture of at least two of these elements. According to the invention, said mesostructured matrix is preferably composed of aluminum oxide, silicon oxide or a mixture of silicon oxide and aluminum oxide. In the preferred case where said mesostructured matrix is a mixture of silicon oxide and aluminum oxide (aluminosilicate), said matrix has an Si / Al molar ratio of at least 0.02, preferably between 0, 1 and 1000 and very preferably between 1 and 100.
Ladite matrice à base d'oxyde d'au moins dudit élément Y est mésostructurée : elle présente une porosité organisée à l'échelle des mésopores de chacune des particules élémentaires du matériau selon l'invention, c'est- à-dire une porosité organisée à l'échelle des pores ayant un diamètre uniforme compris entre 1 ,5 et 50 nm, de préférence entre 1 ,5 et 30 nm et de manière encore plus préférée entre 4 et 20 nm et répartis de façon homogène et régulière dans chacune desdites particules (mésostructuration de la matrice). La matière située entre les mésopores de la matrice mésostructurée est amorphe et forme des parois, ou murs, dont l'épaisseur est comprise entre 1 et 30 nm et de préférence entre 1 et 10 nm. L'épaisseur des parois correspond à la distance séparant un premier mésopore d'un second mésopore, le second mésopore étant le pore le plus proche dudit premier mésopore. L'organisation de la mésoporosité décrite ci-dessus conduit à une structuration de ladite matrice, laquelle peut être hexagonale, vermiculaire ou cubique et de façon préférée vermiculaire. La matrice mésostructurée ne présente avantageusement aucune porosité dans le domaine de la microporosité. Le matériau selon l'invention présente également une macroporosité texturale interparticulaire. La matrice mésostructurée comprise dans chacune desdites particules sphériques du matériau selon l'invention contient des particules métalliques sous la forme de polyoxométallate de formule (XxMmOyHh)q" où X est un élément choisi parmi le phosphore, le silicium, le bore, le nickel et le cobalt et M est un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène, le tungstène, le cobalt et le nickel, x étant égal à 0, 1, 2, ou 4, de préférence x est égal à 0, 1 ou 2, m étant égal à 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1, 12 et 18, y étant compris entre 17 et 72, de préférence entre 23 et 42, h étant compris entre 0 et 12 et q étant compris entre 1 et 20, de préférence entre 3 et 12 (y, h et q sont des nombres entiers). Plus précisément, lesdites particules métalliques sont piégées dans la matrice mésostructurée. Elles présentent une taille moyenne comprise entre 0,6 et 3 nm, préférentiellement entre 0,6 et 2 nm, et de manière encore plus préférée elle est supérieure ou égale à 0,6 nm et strictement inférieure à 1 nm. La taille desdites particules métalliques est avantageusement mesurée par microscopie électronique à transmission (MET). L'absence de détection de particules métalliques en MET signifie que lesdites particules métalliques présentent une taille inférieure à 1 nm. Lesdites particules métalliques piégées dans la matrice oxyde mésostructurée comprise dans chacune desdites particules sphériques du matériau selon l'invention présentent avantageusement des atomes M dont le degré d'oxydation est égal à +IV, +V et/ou +VI. Les particules métalliques sont piégées de façon homogène et uniforme dans la matrice. Lesdites particules métalliques sont caractérisées par la présence d'au moins une bande de nombre d'ondes compris entre 750 et 1050 cm"1 en spectroscopie Raman. La spectroscopie Raman est une technique bien connue de l'Homme du métier. Conformément à l'invention, lesdites particules métalliques sous la forme de polyoxométallate sont choisies parmi les isopolyanions et les hétéropolyanions (HP A). Les isopolyanions et les hétéropolyanions piégés dans la matrice mésostructurée comprise dans chacune desdites particules sphériques du matériau selon l'invention sont parfaitement décrits dans l'ouvrage Heteropoly and Isopoly Oxométallates, Pope, Ed Springer-Verlag, 1983. De manière préférée, lesdites particules métalliques sont des hétéropolyanions. Lesdites particules métalliques, de préférence sous forme d'hétéroplyanions, sont des sels portant une charge négative q compensée par des contre-ions chargés positivement de nature identique ou différente. Les contre-ions sont avantageusement assurés par des cations métalliques, en particulier des cations de métaux du groupe VIII tels que Co2+, Ni2+, les protons H+ et/ou les cations ammonium NH4 +. Lorsque tous les contre-ions sont des protons H+, on parle communément d'hétéropolyacide pour désigner la forme sous laquelle se trouvent lesdites particules métalliques. Un tel hétéropolyacide est par exemple l'acide phosphomolybdique (3H+, PMo12O40 3") ou encore l'acide phosphotungstite (3H+, PWi2O40 3"). Said matrix based on at least one oxide of said element Y is mesostructured: it has an organized porosity at the mesopore scale of each of the elementary particles of the material according to the invention, ie an organized porosity at the pore scale having a uniform diameter of between 1.5 and 50 nm, preferably between 1.5 and 30 nm and even more preferably between 4 and 20 nm and homogeneously and uniformly distributed in each of said particles (mesostructuration of the matrix). The material located between the mesopores of the mesostructured matrix is amorphous and forms walls, or walls, whose thickness is between 1 and 30 nm and preferably between 1 and 10 nm. The thickness of the walls corresponds to the distance separating a first mesopore from a second mesopore, the second mesopore being the pore closest to the first mesopore. The organization of the mesoporosity described above leads to a structuring of said matrix, which may be hexagonal, vermicular or cubic and preferably vermicular. The mesostructured matrix advantageously has no porosity in the field of microporosity. The material according to the invention also has an interparticle textural macroporosity. The mesostructured matrix included in each of said spherical particles of the material according to the invention contains metal particles in the form of polyoxometalate of the formula (X x M m O y H h) q "wherein X is an element selected from phosphorus, silicon , boron, nickel and cobalt and M is one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, cobalt and nickel, where x is 0, 1, 2, or 4, preferably x is 0, 1 or 2, m being 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 18, y being between 17 and 72, preferably between 23 and 42, h being between 0 and 12 and q being between 1 and 20, preferably between 3 and 12 (y, h and q are integers), more precisely said metal particles are trapped in the mesostructured matrix. have an average size of between 0.6 and 3 nm, preferably between 0.6 and 2 nm, and in this way e still more preferably it is greater than or equal to 0.6 nm and strictly less than 1 nm. The size of said metal particles is advantageously measured by transmission electron microscopy (TEM). The absence of MET metal particle detection means that said metal particles have a size less than 1 nm. Said metal particles trapped in the mesostructured oxide matrix included in each of said spherical particles of the material according to the invention advantageously have M atoms whose oxidation state is equal to + IV, + V and / or + VI. The metal particles are homogeneously and uniformly trapped in the matrix. Said metal particles are characterized by the presence of at least one wave number band between 750 and 1050 cm -1 in Raman spectroscopy Raman spectroscopy is a technique well known to those skilled in the art. In the invention, said metal particles in the form of polyoxometalate are chosen from isopolyanions and heteropolyanions (HPA) .The isopolyanions and heteropolyanions trapped in the mesostructured matrix included in each of said spherical particles of the material according to the invention are fully described in FIG. Heteropoly and Isopoly Oxometallates, Pope, Ed Springer-Verlag, 1983. Preferably, said metal particles are heteropolyanions, said metal particles, preferably in the form of heteroplyanions, are salts carrying a negative charge q compensated by positively charged counterions of the same or different nature. The counter ions are advantageously provided by metal cations, in particular Group VIII metal cations such as Co 2+ , Ni 2+ , H + protons and / or NH 4 + ammonium cations. When all the counter-ions are H + protons, the term heteropoly acid is commonly used to designate the form in which the said metal particles are. Such a heteropoly acid is, for example, phosphomolybdic acid (3H + , PMo 12 O 40 3 " ) or also phosphotungstite acid (3H + , PWi 2 O 40 3" ).
Selon le premier mode de réalisation consistant à piéger des particules métalliques sous la forme d'isopolyanions dans chacune desdites matrices mésostructurées, l'élément X figurant dans la formule générale (I) ci-dessus est absent et x = 0. L'élément M est un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène, le tungstène, le cobalt et le nickel. Plus préférentiellement, l'élément M est un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène et le tungstène. Le cobalt et/ou le nickel en tant qu'élément M présent dans ladite formule générale (I) est/sont avantageusement en mélange avec un ou plusieurs éléments M choisi(s) parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène et le tungstène (substitution partielle de un ou plusieurs éléments M = V, Nb, Ta, Mo et W par Ni et/ou Co). De manière préférée, les m atomes d'éléments M présents dans la formule générale (I) sont tous exclusivement soit des atomes de Mo, soit des atomes de W, soit un mélange d'atomes de Mo et de W, soit un mélange d'atomes de W et de Nb, soit un mélange d'atomes de Mo et de V, soit un mélange d'atomes de W et de V, soit un mélange d'atomes de Mo et de Co, soit un mélange d'atomes de Mo et de Ni, soit un mélange d'atomes de W et de Ni. Selon ledit premier mode de réalisation, m est égal à 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1, 12 et 18. De manière encore plus préférée, m est égal à 6, 7 et 12. Dans le cas particulier où l'élément M est le molybdène (Mo), la valeur de m vaut préférentiellement 7. Dans un autre cas particulier où l'élément M est le tungstène (W), la valeur de m vaut préférentiellement 12. Dans la formule générale (I), O désigne l'élément oxygène avec 17 < y < 48. q désigne la charge de l'isopolyanion, avec 3 < q < 12 et H est l'élément hydrogène avec h = 0 à 12. Un isopolyanion préféré selon ledit premier mode de réalisation présente la formule H2Wi204o6~ (h=2, m=12, y=40, q=6) ou encore la formule Mo7024 6' (h=0, m=7, y=24, q=6). According to the first embodiment of trapping metal particles in the form of isopolyanions in each of said mesostructured matrices, the element X in the general formula (I) above is absent and x = 0. The element M is one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, cobalt and nickel. More preferably, the element M is one or more elements chosen from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum and tungsten. Cobalt and / or nickel as element M present in said general formula (I) is / are advantageously in a mixture with one or more elements M chosen from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum and tungsten (partial substitution of one or more elements M = V, Nb, Ta, Mo and W by Ni and / or Co). Preferably, the m atoms of elements M present in the general formula (I) are all exclusively either Mo atoms or W atoms, a mixture of Mo and W atoms, a mixture of W and Nb atoms, a mixture of Mo and V atoms, or a mixture of W atoms and of V, a mixture of Mo and Co atoms, a mixture of Mo and Ni atoms, or a mixture of W and Ni atoms. According to said first embodiment, m is equal to 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 18. Even more preferably, m is equal to 6, 7 and 12. In the particular case where the element M is molybdenum (Mo), the value of m is preferably 7. In another particular case where the element M is tungsten (W), the value of m is preferably equal to 12. In the general formula ( I), O denotes the oxygen element with 17 <y <48. q denotes the isopolyanion charge, with 3 <q <12 and H is the hydrogen element with h = 0 to 12. A preferred isopolyanion according to said first embodiment has the formula H 2 Wi 2 0 4 o 6 ~ (h = 2, m = 12, y = 40, q = 6) or the formula Mo 7 0 24 6 ' (h = 0, m = 7, y = 24, q = 6).
Selon le deuxième mode de réalisation consistant à piéger des particules métalliques sous la forme d'hétéropolyanions (notés HPA) dans chacune desdites matrices mésostructurées, l'élément X est l'atome central dans la structure de l'hétéropolyanion et est choisi parmi P, Si, B, Ni et Co avec x = 1 ou 2. L'élément M est un atome métallique se trouvant avantageusement systématiquement en coordination octaédrique dans la structure de l'hétéropolyanion. L'élément M est un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène, le tungstène, le cobalt et le nickel. Plus préférentiellement, l'élément M est un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène et le tungstène. Le cobalt et/ou le nickel en tant qu'élément M présent dans ladite formule générale (I) est/sont avantageusement en mélange avec un ou plusieurs éléments M choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène et le tungstène (substitution partielles de un ou plusieurs éléments M = V, Nb, Ta, Mo et W par Ni et/ou Co). De manière préférée, les m atomes M présents dans la formule générale (I) sont tous exclusivement soit des atomes de Mo, soit des atomes de W, soit un mélange d'atomes de Mo et de W, soit un mélange d'atomes de W et de Nb, soit un mélange d'atomes de Mo et de V, soit un mélange d'atomes de W et de V, soit un mélange d'atomes de Mo et de Co, soit un mélange d'atomes de Mo et de Ni, soit un mélange d'atomes de W et de Ni. Selon ledit deuxième mode de réalisation, m est égal à 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12 et 18 et de préférence égal à 5, 6, 9, 10, 1 1, 12, 18. Dans la formule générale (I), O désigne l'élément oxygène avec y compris entre 17 et 72, de préférence entre 23 et 42, q désigne la charge de l'hétéropolyanion avec 1 < q < 20, de préférence 3 < q < 12, et H est l'élément hydrogène avec h = 0 à 12. According to the second embodiment of trapping metal particles in the form of heteropolyanions (denoted HPA) in each of said mesostructured matrices, the element X is the central atom in the structure of the heteropolyanion and is selected from P, Si, B, Ni and Co with x = 1 or 2. The element M is a metal atom advantageously systematically in octahedral coordination in the structure of the heteropolyanion. The element M is one or more elements chosen from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, cobalt and nickel. More preferably, the element M is one or more elements chosen from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum and tungsten. Cobalt and / or nickel as element M present in said general formula (I) is / are advantageously in admixture with one or more elements M chosen from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum and tungsten ( partial substitution of one or more elements M = V, Nb, Ta, Mo and W by Ni and / or Co). Preferably, the m atoms M present in the general formula (I) are all exclusively either Mo atoms or W atoms, or a mixture of Mo and W atoms, or a mixture of atoms of W and Nb, either a mixture of Mo and V atoms, or a mixture of W and V atoms, or a mixture of Mo and Co atoms, or a mixture of Mo atoms and of Ni, a mixture of W and Ni atoms. According to said second embodiment, m is equal to 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1, 12 and 18 and preferably equal to 5, 6, 9, 10, 1 1, 12, 18. In the general formula (I), O denotes the oxygen element with between 17 and 72, preferably between 23 and 42, q denotes the charge of the heteropolyanion with 1 <q <20, preferably 3 <q <12 , and H is the hydrogen element with h = 0 to 12.
Une première catégorie préférée d'hétéropolyanions (deuxième mode de réalisation) avantageusement piégés dans la matrice mésostructurée comprise dans chacune desdites particules sphériques du matériau selon l'invention est telle que lesdits hétéropolyanions présentent la formule XM6024Hh q" (avec x = 1, m = 6, y = 24, q = 3 à 12 et h = 0 à 12) et/ou la formule X2M10O38Hh q" (avec x = 2, m = 10, y = 38, q = 3 à 12 et h = 0 à 12) avec H, X, M, O, h, x, m, y et q ayant les mêmes définitions que celles données dans la formule générale (I) ci-dessus. De tels hétéropolyanions sont dits hétéropolyanions d'Anderson (Nature, 1937, 150, 850). Ils comprennent 7 octaèdres situés dans un même plan et reliés entre eux par les arêtes : 6 octaèdres entourent l'octaèdre central contenant l'hétéroélément X. Les hétéropolyanions CoMo6024H6 3" et NiMo6024H6 4" sont de bons exemples d'hétéropolyanions d'Anderson piégés dans chacune desdites matrices mésostructurées, le Co et le Ni étant respectivement les hétéroéléments X de la structure HPA. De tels hétéropolyanions d'Anderson de formule CoMo6024H6 3' et NiMo6024H64" présentent l'avantage lorsqu'ils sont sous forme de sels de cobalt ou de nickel (c'est-à-dire lorsque le cobalt ou le nickel sont présents comme cations pour compenser la charge négative de ΓΗΡΑ), d'atteindre un rapport atomique [(promoteur = Co et/ou Ni)/Mo] compris entre 0,4 et 0,6, c'est-à-dire proche ou égal au rapport optimal connu de l'Homme du métier et compris entre 0,4 et 0,6 pour maximiser les performances des catalyseurs d'hydrotraitement, le Co et / ou le Ni pris en compte pour le calcul de ce rapport atomique étant le Co et/ou le Ni présents comme contre-ions et hétéroéléments X de la structure HPA. A titre d'exemple, les sels de cobalt ou de nickel de l'ion monoménque 6-molybdocobaltate (de formule CoMo6024He 3", 3/2Co2+, ou CoMofi024H6 3", 3/2Ni2+) et les sels de cobalt ou de nickel de l'ion dimérique decamolybdocobaltate (de formule 3Co2+ ou Co2Mo10O38H4 6', 3Ni2+) se caractérisent par des rapports atomiques [(promoteurs =Co et/ou Ni)/Mo] respectivement de 0,41 et 0,5. De même à titre d'exemple, les sels de cobalt ou de nickel de l'ion monomérique 6-molybdonickellate (de formule NiMo6024H6 4", 2Co2+ et NiMo6024H6 4', 2Ni2+) et les sels de cobalt ou de nickel de l'ion dimérique decamolybdonickellate (de formule N12 010O38H4 ", 4Co et Ni2Moio038H4 ", 4Ni ) se caractérisent par des rapports atomiques [(promoteurs =Co et/ou Ni)/Mo] respectivement de 0,5 et 0,6, le Co et / ou le Ni pris en compte pour le calcul de ce rapport atomique étant le Co et/ou le Ni présents comme contre-ions et hétéroéléments X de la structure HPA. Dans le cas où ΗΡΑ contient au sein de sa structure du cobalt (X=Co) et du molybdène (M=Mo), celui-ci est de manière préférée dimérique. Un mélange des deux formes monomérique et dimérique dudit HPA peut aussi être utilisé. Dans le cas où ΗΡΑ contient au sein de sa structure du nickel (X=Ni) et du molybdène (M=Mo), celui-ci est de manière préférée monomérique. Un mélange des deux formes monomérique et dimérique dudit HPA peut aussi être utilisé. De manière très préférée, ΓΗΡΑ d'Anderson utilisé pour obtenir le matériau selon l'invention est un HPA dimérique renfermant du cobalt et du molybdène au sein de sa structure et le contre ion du sel d'HPA peut être du cobalt Co1 I3[CoIII 2Mo,o038H4] ou du nickel Une deuxième catégorie préférée d'hétéropolyanions (deuxième mode de réalisation) avantageusement piégés dans la matrice mésostructurée comprise dans chacune desdites particules sphériques du matériau selon l'invention est telle que lesdits hétéropolyanions présentent la formule XMi2O 0Hh q" (x = 1, m = 12, y = 40, h = 0 à 12, q = 3 à 12) et/ou la formule XMn039Hh q" (x = 1, m = 1 1 , y = 39, h = 0 à 12, q = 3 à 12) avec H, X, M, O, h, x, m, y et q ayant les mêmes définitions que celles données dans la formule générale (I) ci-dessus. Les hétéropolyanions de formule XM12O40Hh q" sont des hétéropolyanions présentant une structure de Keggin et les hétéropolyanions de formule XMn039Hhq" sont des hétéropolyanions présentant une structure de Keggin lacunaire. Les hétéropolyanions de structure de Keggin sont obtenus, pour des gammes de pH variables, selon les voies d'obtention décrites dans la publication de A. Griboval, P. Blanchard, E. Payen, M. Fournier, J. L. Dubois, Chem. Lett., 1997, 12, 1259. Des hétéropolyanions de structure de Keggin sont également connus sous des formes substituées dans lesquelles un élément métallique du groupe VIII, préférentiel lement le cobalt ou le nickel, est en substitution du métal M présent dans la formule XM| 04oHh q' : de telles espèces substituées de Keggin sont par exemple les hétéropolyanions PNiMouO40H6" ou PCoMonO40H6" (un atome de Mo substitué respectivement par un atome de Ni ou par un atome de Co). L'espèce PCoMonO40H6" est par exemple préparée selon le protocole décrit dans la publication de L. G. A. van de Water et al. J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 14513. D'autres espèces substituées de Keggin, avantageusement piégées dans la matrice mésostructurée comprise dans chacune desdites particules sphériques du matériau selon l'invention, sont les espèces PVMon04o4", PV2M010O40 5", PV3M09O40 6' ou encore PV4Mo8O 0 7' (1 ou plusieurs atomes de V en substitution de 1 ou plusieurs atomes de Mo en tant qu'élément M) : ces espèces et leur mode de préparation sont décrites dans la publication de D. Soogund, et al. Appl. Catal. B, 2010, 98, 1, 39. D'autres espèces substituées d'hétéropolyanions de Keggin sont les espèces PM03W9O403', PMo6W6O40 3', PMo9W304o3". Encore d'autres espèces substituées d'hétéropolyanions de Keggin et leur mode de préparation sont décrits dans la demande de brevet FR 2.764.21 1 : lesdites espèces répondent à la formule ZwXMn04oZ'C(Z.2w). Z est le cobalt et/ou le nickel, X est le phosphore, le silicium ou le bore et M est le molybdène et/ou le tungstène, Z' est un atome en substitution d'un atome de l'élément M et est choisi parmi le cobalt, le fer, le nickel, le cuivre ou le zinc et C est un ion H+ ou un cation alkylammonium, C assurant le rôle de contre ion comme Z, w prend la valeur de 0 à 4,5, z une valeur entre 7 et 9. Des hétéropolycomposés (hétéropolyanions + contre-ions) particulièrement adaptés pour la mise en oeuvre du matériau selon l'invention et répondant à cette formule sont par exemple les espèces PCoMo, ,04oH(NH4)6, PNiMonO40H(NH4)6, SiCoMonO40H2(NH4)6, Co3PCoMonO40H, Co3PNiMo O40H dont la préparation est précisément décrite dans la demande FR 2.764.21 1. Les hétéropolyanions décrits dans la demande de brevet FR 2.764.21 1 sont avantageux car ils présentent un rapport atomique entre l'élément du groupe VIII et du groupe VI pouvant aller jusqu'à 0,5. A first preferred category of heteropolyanions (second embodiment) advantageously trapped in the mesostructured matrix included in each of said spherical particles of the material according to the invention is such that said heteropolyanions have the formula XM 6 0 2 4H h q " (with x = 1, m = 6, y = 24, q = 3 to 12 and h = 0 to 12) and / or the formula X 2 M 10 O 3 8 H h q " (where x = 2, m = 10, y = 38, q = 3 to 12 and h = 0 to 12) with H, X, M, O, h, x, m, y and q having the same definitions as given in the general formula (I) above. Such heteropolyanions are known as Anderson heteropolyanions (Nature, 1937, 150, 850). They comprise 7 octahedra located in the same plane and interconnected by the edges: 6 octahedra surround the central octahedron containing the hetero element X. The heteropolyanions CoMo 6 0 2 4H 6 3 " and NiMo 6 0 24 H 6 4" are good examples of Anderson heteropolyanions entrapped in each of said mesostructured matrices, wherein Co and Ni are the X-heteroelements of the HPA structure. Such Anderson heteropolyanions of formula CoMo 6 0 2 4H 6 3 ' and NiMo 6 0 24 H 6 4 " have the advantage when in the form of cobalt or nickel salts (i.e. where cobalt or nickel are present as cations to compensate for the negative charge of ΓΗΡΑ), to reach an atomic ratio [(promoter = Co and / or Ni) / Mo] of between 0.4 and 0.6, that is to say close to or equal to optimal ratio known to those skilled in the art and between 0.4 and 0.6 to maximize the performance of hydrotreatment catalysts, Co and / or Ni taken into account for the calculation of this atomic ratio being Co and or the Ni present as counterions and heteroelements X of the HPA structure, for example the cobalt or nickel salts of the monomenium 6-molybdocobaltate ion (of formula CoMo 6 0 24 H e 3 " , 3 / 2CO 2 +, or CoMo fi 4H 2 0 6 3 ", 3/2 Ni 2+) or cobalt salts or nickel ion dimeric decamolybdocobaltate (formula 3Co 2+ or Co 2 Mo 10 O38H 4 6 ' , 3Ni 2+ ) are characterized by atomic ratios [(promoters = Co and / or Ni) / Mo] respectively of 0.41 and 0.5. Similarly, by way of example, the cobalt or nickel salts of the monomeric ion 6-molybdonickellate (of formula NiMo 6 0 24 H 6 4 " , 2Co 2+ and NiMo 6 0 24 H 6 4 ' , 2Ni 2 +) and cobalt salts or nickel ion dimeric decamolybdonickellate (formula N12 010O38H4 "4co and Ni 2 Moio0 38 H4" 4Ni) are characterized by atomic ratios [(promoters = Co and / or Ni) / Mo] respectively of 0.5 and 0.6, the Co and / or the Ni taken into account for the calculation of this atomic ratio being the Co and / or Ni present as counterions and heteroelements X of the HPA structure In the case where ΗΡΑ contains within its structure cobalt (X = Co) and molybdenum (M = Mo), it is preferably dimeric A mixture of the two monomeric and dimeric forms of said HPA may also be In the case where ΗΡΑ contains within its structure nickel (X = Ni) and molybdenum (M = Mo), it is preferably monomeric. Monomeric and dimeric forms of said HPA can also be used. Very preferably, Anderson used to obtain the material according to the invention is a dimeric HPA containing cobalt and molybdenum within its structure and the counterion of the HPA salt may be cobalt Co 1 I 3 [Co III 2 Mo, o0 38 H 4 ] or nickel A second preferred category of heteropolyanions (second embodiment) advantageously trapped in the mesostructured matrix included in each of said spherical particles of the material according to the invention is such that said heteropolyanions have the formula XMi 2 O 0 H h q " (x = 1, m = 12, y = 40, h = 0 to 12, q = 3 to 12) and / or the formula XM n 0 3 9H h q " (x = 1, m = 1 1, y = 39, h = 0 to 12, q = 3 to 12) with H, X, M, O, h, x, m, y and q having the same definitions as given in the general formula (I) above. Heteropolyanions of formula XM 12 O 40 H h q "are heteropolyanion having a Keggin structure and the heteropoly anions of the formula XM n 0 3 9HH q" are heteropolyanion having a lacunary Keggin structure. The heteropolyanions of Keggin structure are obtained, for variable pH ranges, according to the pathways described in the publication by A. Griboval, P. Blanchard, E. Payen, M. Fournier, JL Dubois, Chem. Lett., 1997, 12, 1259. Keggin structure heteropolyanions are also known in substituted forms in which a group VIII metal element, preferably cobalt or nickel, is substituted for the metal M present in the formula XM | 0 4 oH h q ': such species substituted Keggin are eg heteropolyanion PNiMouO 40 H 6 "or PCoMo n O 40 H 6" (one Mo atom substituted respectively by one atom of Ni or a Co atom) . The species PCoMonO 40 H 6 " is for example prepared according to the protocol described in the publication by LGA van de Water et al J. Phys Chem B 2005, 109, 14513. Other substituted Keggin species, advantageously trapped in the mesostructured matrix included in each of said spherical particles of the material according to the invention are the species PVMo n o 0 4 4 ", 5 PV2M010O 40", 40 PV3M09O 6 'or PV 4 Mo 8 O 0 7 (1 or more carbon V substitution of 1 or more Mo atoms as element M): these species and their method of preparation are described in the publication by D. Soogund, et al. Appl. Catal. B, 2010, 98, 1, 39. Other substituted species of Keggin heteropolyanions are the species PM03W9O40 3 ' , PMo 6 W 6 O 40 3' , PMo 9 W 3 O 4 o 3 " . Substituted species of Keggin heteropolyanions and their method of preparation are described in the patent application FR 2.764.21 1: said species have the formula Z w XMnO 4 oZ'C (Z 2w) Z is cobalt and / or nickel, X is phosphorus, silicon or boron and M is molybdenum and / or tungsten, Z 'is an atom substituted for an atom of element M and is selected from cobalt, iron , nickel, copper or zinc and C is an H + ion or an alkylammonium cation, C acting as counter ion as Z, w is 0 to 4.5, z is a value between 7 and 9. heteropoly compounds (heteropolyanions against + ions) particularly suitable for the implementation of the material according to the invention and corresponding to this formula are, for example PCoMo species, 0 4 oH (NH 4) 6, PNiMo n O 40 H (NH 4) 6 Sicomo n O 40 H 2 (NH 4) 6 CO 3 PCoMonO 40 H, Co 3 PNiMo O 40 H whose preparation is specifically described in application FR 2 764 1. The heteropolyanions described in patent application FR 2.764.21 1 are advantageous because they have an atomic ratio between the group VIII and group VI element of up to 0.5.
Des hétéropolyanions de Keggin de formule XM12O 0 q" où X est choisi parmi le phosphore, le silicium et le bore et M est choisi parmi le molybdène et/ou le tungstène avec le cobalt et/ou le nickel en tant que contre-ions ont été décrits dans le brevet US 2.547.380 et la demande de brevet FR 2.749.778. En particulier, le brevet US 2.547.380 enseigne l'utilisation bénéfique dans des procédés d'hydrotraitement des sels d'hétéropolyacides de métaux de groupe VIII tels que les sels de cobalt ou de nickel des acides phosphomolybdique, silicomolybdique, phosphotungstique ou silicotungstique pour des applications en hydrotraitement. A titre d'exemple, on peut utiliser le phosphotungstate de nickel de formule 3/2Ni2* PWi2O 0 3" de rapport Ni/W de 0,125 et le phosphomolybdate de cobalt de formule 3/2Co2+_ ΡΜθι2Ο40 3". Une méthode de préparation est particulièrement décrite dans la demande de brevet FR 2.749.778 pour la préparation spécifique des hétéropolycomposés Co7/2PMoi204o, Co4SiMoi2O40, Co7/2SiMoi2O40 et Co6PMoi2O40, qui conviennent particulièrement comme particules métalliques piégées dans la matrice mésostructurée comprise dans chacune des particules sphériques du matériau selon l'invention. Les hétéropolycomposés divulgués dans la demande de brevet FR 2.749.778 ont l'intérêt, notamment par rapport à ceux divulgués dans le brevet US 2.547.380, de présenter des rapports atomiques (élément du groupe VIII / élément du groupe VI) supérieurs et de conduire ainsi à des catalyseurs plus performants. Cette augmentation du rapport est obtenue par réduction des HPA. Ainsi, la présence d'au moins une partie du molybdène ou du tungstène est à une valence inférieure à sa valeur normale de 6 telle qu'elle résulte de la composition, par exemple, de l'acide phosphomolybdique, phosphotungstique, silicomolybdique ou silicotungstique. Keggin heteropolyanions of the formula XM 12 O 0 q " where X is selected from phosphorus, silicon and boron and M is selected from molybdenum and / or tungsten with cobalt and / or nickel as a counterstain Ions have been described in US Pat. No. 2,547,380 and FR 2,749,778. In particular, US Pat. No. 2,547,380 teaches the beneficial use in hydrotreating processes of heteropoly acid salts of group metals. VIII such as the cobalt or nickel salts of phosphomolybdic, silicomolybdic, phosphotungstic or silicotungstic acids for hydrotreating applications By way of example, it is possible to use nickel phosphotungstate of formula 3 / 2Ni 2 * PWi 2 O 0 3 " Ni / W ratio of 0.125 and cobalt phosphomolybdate of formula 3 / 2Co 2+ _ ΡΜθι 2 Ο 40 3" A method of preparation is particularly described in patent application FR 2,749,778 for the specific preparation of heteropoly compounds Co 7/2 PMo 2 O 4 o, Co 4 SiMo 2 O 40 , Co 7/2 SiMo 2 O 40 and Co 6 PMO 2 O 40 , which are particularly suitable as metal particles trapped in the mesostructured matrix included in each of the particles spherical material according to the invention. The heteropoly compounds disclosed in the patent application FR 2,749,778 have the advantage, in particular compared with those disclosed in US Pat. No. 2,547,380, of presenting atomic ratios (Group VIII element / Group VI element) higher than those of US Pat. thus lead to more efficient catalysts. This increase in the ratio is obtained by reducing the HPA. Thus, the presence of at least a portion of the molybdenum or tungsten is at a valence lower than its normal value of 6 as resulting from the composition, for example, phosphomolybdic, phosphotungstic, silicomolybdic or silicotungstic acid.
Des hétéropolyanions présentant une structure de Keggin lacunaire et particulièrement adaptés pour la mise en oeuvre du matériau selon l'invention sont décrits dans la demande de brevet FR 2.935.139. Ils présentent la formule Nia+ 2XWi i-y039.5/2y, bH20 dans laquelle Ni est le nickel, X est choisi parmi le phosphore, le silicium et le bore, W est le tungstène, O est l'oxygène, y = 0 ou 2, a = 3,5 si X est le phosphore, a = 4 si X est le silicium, a = 4,5 si X est le bore et b est un nombre compris entre 0 et 36. Lesdits hétéropolyanions ne présentent aucun atome de nickel en substitution d'un atome de tungstène dans leur structure, lesdits atomes de nickel étant placés en position de contre-ion dans la structure dudit hétéropolyanion. Ces sels d'hétéropolyanions sont avantageux en raison de leur grande solubilité. Des hétéropolyanions avantageux selon l'enseignement de la demande de brevet FR 2.935.139 pour la mise en oeuvre du matériau selon l'invention présentent la formule Ni4SiWn039 et Heteropolyanions having a lacunar Keggin structure and particularly adapted for the implementation of the material according to the invention are described in the patent application FR 2,935,139. They have the formula Ni + 2 Xwi i- y 0 3 9. 5 / 2y, bH 2 0 wherein Ni is nickel, X is selected from phosphorus, silicon and boron, W is tungsten, O is oxygen, y = 0 or 2, a = 3.5 if X is phosphorus, a = 4 if X is silicon, a = 4.5 if X is boron and b is a number between 0 and 36. Said heteropolyanions do not have any nickel atom in substitution for a tungsten atom in their structure, said nickel atoms being placed in a counterposition in the structure of said heteropolyanion. These heteropolyanion salts are advantageous because of their high solubility. Preferred heteropolyanions according to the teaching of the patent application FR 2 935 139 for the implementation of the material according to the invention have the formula Ni 4 SiW n 0 39 and
Une troisième catégorie préférée d'hétéropolyanions (deuxième mode de réalisation) avantageusement piégés dans la matrice mésostructurée comprise dans chacune desdites particules sphériques du matériau selon l'invention est telle que lesdits hétéropolyanions présentent la formule HhP2Mo5023 (6'h)", avec h = 0, 1 ou 2. De tels hétéropolyanions sont dits hétéropolyanions de Strandberg. La préparation des HPA de Strandberg est décrite dans l'article de W-C. Cheng et al. J. Catal., 1988, 109, 163. Il a ainsi été montré par J. A. Bergwerff, et al, Journal of the American Chemical Society 2004, 126, 44, 14548, que l'utilisation de l'hétéropolyanion H2P2M05O23 4' était particulièrement avantageuse pour des applications en hydrotraitement. A third preferred category of heteropolyanions (second embodiment) advantageously trapped in the mesostructured matrix included in each of said spherical particles of the material according to the invention is such that said heteropolyanions have the formula H h P 2 Mo 5 0 23 (6 ' h) , with h = 0, 1 or 2. Such heteropolyanions are called Strandberg heteropolyanions The preparation of Strandberg HPA is described in WC article Cheng et al J. Catal., 1988, 109, 163. It has thus been shown by JA Bergwerff, et al., Journal of the American Chemical Society 2004, 126, 44, 14548, that the use of the heteropolyanion H2P2M05O 23 4 ' was particularly advantageous for hydrotreatment applications.
De manière avantageuse, les particules sphériques élémentaires constituant ledit matériau inorganique selon l'invention comprennent des particules métalliques sous la forme d'hétéropolyanions choisis parmi la première, la deuxième et/ou la troisième catégorie décrite ci-dessus. En particulier, lesdites particules métalliques peuvent être formées d'un mélange d'HPA de formules différentes appartenant à une même catégorie ou d'un mélange d'HPA appartenant à des catégories différentes. Par exemple, il est avantageux d'utiliser seuls ou en mélange les HPA de type PW12O40 3" avec des HPA de type Keggin PMo,204o3", PCoMon04oH6" ainsi que H2P2Mo5023 4' biens connus de l'Homme du métier. Advantageously, the elementary spherical particles constituting said inorganic material according to the invention comprise metal particles in the form of heteropolyanions chosen from the first, second and / or third category described above. In particular, said metal particles may be formed of a mixture of HPA of different formulas belonging to the same category or a mixture of HPA belonging to different categories. For example, it is advantageous to use alone or as a mixture the HPA PW 12 O 40 3 " type HPA Keggin PMo, 2 0 4 o 3" , PCoMo n 0 4 oH 6 " and H 2 P 2 Mo 5 0 23 4 ' goods known to those skilled in the art.
Le matériau inorganique selon l'invention comprend une teneur massique en élément(s) vanadium, niobium, tantale, molybdène et tungstène comprise entre 1 et 40%, exprimé en % poids d'oxyde par rapport à la masse de matériau final sous forme oxyde, de préférence entre 4 et 35% poids, de façon préférée entre 4 et 30% et de manière encore plus préférée entre 4 et 20%. Le matériau inorganique selon l'invention comprend une teneur massique globale en métal(ux) du groupe VIII, notamment en nickel et/ou cobalt, comprise entre 0 et 15%), exprimé en % poids d'oxyde par rapport à la masse du matériau final sous forme oxyde, de préférence entre 0,5 et 10% poids et de manière encore plus préférée entre 1 et 8% poids. The inorganic material according to the invention comprises a mass content of element (s) vanadium, niobium, tantalum, molybdenum and tungsten of between 1 and 40%, expressed as% by weight of oxide relative to the mass of final material in oxide form preferably between 4 and 35% by weight, preferably between 4 and 30% and even more preferably between 4 and 20%. The inorganic material according to the invention comprises an overall mass content of metal (ux) of group VIII, in particular nickel and / or cobalt, of between 0 and 15%, expressed in% by weight of oxide relative to the mass of the final material in oxide form, preferably between 0.5 and 10% by weight and even more preferably between 1 and 8% by weight.
La quantité de particules métalliques sous la forme de polyoxométallates, préférentiellement sous la forme d'hétéropolyanions, est telle que lesdites particules représentent avantageusement de 2 à 50 % poids, de préférence de 4 à 40 % poids et de manière très préférée de 6 à 30 % poids du matériau de l'invention. The quantity of metal particles in the form of polyoxometalates, preferably in the form of heteropolyanions, is such that said particles advantageously represent from 2 to 50% by weight, preferably from 4 to 40% by weight and very preferably from 6 to 30% by weight. % weight of the material of the invention.
Selon un premier mode de réalisation particulier du matériau selon l'invention, chacune des particules sphériques constituant ledit matériau comprend en outre des nanocristaux zéolithiques. Lesdits nanocristaux zéolithiques sont piégés avec les particules métalliques sous la forme de polyoxométallate dans la matrice mésostructurée contenue dans chacune des particules sphériques élémentaires. Conformément à ce mode de réalisation de l'invention consistant à piéger des nanocristaux zéolithiques dans la matrice mésostructurée, le matériau selon l'invention présente à la fois, dans chacune des particules sphériques élémentaires, une mésoporosité au sein de la matrice elle-même (mésopores de diamètre uniforme compris entre 1 ,5 et 50 nm, de préférence entre 1 ,5 et 30 nm et de façon encore plus préférée entre 4 et 20 nm) et une microporosité de type zéolithique générée par les nanocristaux zéolithiques piégés dans la matrice mésostructurée. Lesdits nanocristaux zéolithiques présentent une taille de pores comprise entre 0,2 et 2 nm, de préférence entre 0,2 et 1 nm et de manière très préférée entre 0,2 et 0,8 nm. Lesdits nanocristaux zéolithiques représentent avantageusement de 0,1 à 30% poids, de préférence de 0,1 à 20% poids et de manière très préférée de 0, 1 à 10% poids du matériau de l'invention. Les nanocristaux zéolithiques ont une taille maximale, généralement un diamètre maximal, de 300 nm et de façon préférée ont une taille, généralement un diamètre, compris(e) entre 10 et 100 nm. Toute zéolithe et en particulier mais de façon non restrictive celles répertoriées dans "Atlas of zeolite framework types", 6th revised Edition, 2007, Ch. Baerlocher, L. B. L.McCusker, D. H. Oison peut être employée dans les nanocristaux zéolithiques présents dans chacune des particules sphériques élémentaires constituant le matériau selon l'invention. Les nanocristaux zéolithiques comprennent de préférence au moins une zéolithe choisie parmi les zéolithes IZM-2, ZSM-5, ZSM- 12, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU-2, EU-1 1, Silicalite, Bêta, zéolithe A, Faujasite, Y, USY, VUSY, SDUSY, Mordénite, NU-10, NU-87, NU-88, NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IM-16, Ferriérite et EU-1. De manière très préférée, les nanocristaux zéolithiques comprennent au moins une zéolithe choisie parmi les zéolithes de type structural MFI, BEA, FAU et LTA. Des nanocristaux de différentes zéolithes et notamment de zéolithes de type structural différent peuvent être présents dans chacune des particules sphériques constituant le matériau selon l'invention. En particulier, chacune des particules sphériques constituant le matériau selon l'invention peut comprendre de manière avantageuse au moins des premiers nanocristaux zéolithiques dont la zéolithe est choisie parmi les zéolithes IZM-2, ZSM-5, ZSM-12, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU-2, EU- 1 1 , Silicalite, Bêta, zéolithe A, Faujasite, Y, USY, VUSY, SDUSY, Mordénite, NU-10, NU-87, NU-88, NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IM-16, Ferriérite et EU-1 , de préférence parmi les zéolithes de type structural MFI, BEA, FAU et LTA et au moins des seconds nanocristaux zéolithiques dont la zéolithe est différente de celle des premiers nanocristaux zéolithiques et est choisie parmi les zéolithes IZM-2, ZSM-5, ZSM-12, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU-2, EU-1 1 , Silicalite, Bêta, zéolithe A, Faujasite, Y, USY, VUSY, SDUSY, Mordénite, NU-10, NU-87, NU-88, NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IM-16, Ferriérite et EU-1 , de préférence parmi les zéolithes de type structural MFI, BEA, FAU, et LTA. Les nanocristaux zéolithiques comprennent avantageusement au moins une zéolithe soit entièrement silicique soit contenant, outre du silicium, au moins un élément T choisi parmi l'aluminium, le fer, le bore, l'indium, le gallium et le germanium, de préférence l'aluminium. According to a first particular embodiment of the material according to the invention, each of the spherical particles constituting said material further comprises zeolitic nanocrystals. Said zeolite nanocrystals are trapped with the metal particles in the polyoxometallate form in the mesostructured matrix contained in each of the elementary spherical particles. According to this embodiment of the invention consisting in trapping zeolite nanocrystals in the mesostructured matrix, the material according to the invention has both, in each of the elementary spherical particles, a mesoporosity within the matrix itself (mesopores with a uniform diameter of between 1.5 and 50 nm, preferably between 1.5 and 30 nm and even more preferably between 4 and 20 nm) and a zeolite-type microporosity generated by the zeolitic nanocrystals trapped in the mesostructured matrix. Said zeolitic nanocrystals have a pore size of between 0.2 and 2 nm, preferably between 0.2 and 1 nm and very preferably between 0.2 and 0.8 nm. Said zeolite nanocrystals advantageously represent from 0.1 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 20% by weight and very preferably from 0.1 to 10% by weight of the material of the invention. The zeolitic nanocrystals have a maximum size, generally a maximum diameter, of 300 nm and preferably have a size, generally a diameter, of between 10 and 100 nm. Any zeolite and particularly but not limited to those listed in "Atlas of zeolite framework types", 6 th revised Edition, 2007, Ch. Baerlocher, LBLMcCusker, DH Oison can be used in the zeolite nanocrystals present in each of the elementary spherical particles constituting the material according to the invention. The zeolitic nanocrystals preferably comprise at least one zeolite chosen from zeolites IZM-2, ZSM-5, ZSM-12, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU-2 and EU-1. , Silicalite, Beta, Zeolite A, Faujasite, Y, USY, VUSY, SDUSY, Mordenite, NU-10, NU-87, NU-88, NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IM- 16, Ferrierite and EU-1. Very preferably, the zeolitic nanocrystals comprise at least one zeolite chosen from zeolites of structural type MFI, BEA, FAU and LTA. Nanocrystals of different zeolites and in particular zeolites of different structural type may be present in each of the spherical particles constituting the material according to the invention. In particular, each of the spherical particles constituting the material according to the invention may advantageously comprise at least first zeolitic nanocrystals whose zeolite is chosen from zeolites IZM-2, ZSM-5, ZSM-12, ZSM-48, ZSM -22, ZSM-23, ZBM-30, EU-2, EU-1 1, Silicalite, Beta, Zeolite A, Faujasite, Y, USY, VUSY, SDUSY, Mordenite, NU-10, NU-87, NU-88 , NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IM-16, Ferrierite and EU-1, preferably among the structural type zeolites MFI, BEA, FAU and LTA and at least second zeolitic nanocrystals of which the zeolite is different from that of the first zeolitic nanocrystals and is chosen from zeolites IZM-2, ZSM-5, ZSM-12, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU-2, EU- 1, Silicalite, Beta, Zeolite A, Faujasite, Y, USY, VUSY, SDUSY, Mordenite, NU-10, NU-87, NU-88, NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IM-16, Ferrierite and EU-1, preferably from the structural type zeolites MFI, BEA, FAU, and LTA. The zeolitic nanocrystals advantageously comprise at least one zeolite either entirely silicic or containing, in addition to silicon, at least one element T chosen from among aluminum, iron, boron, indium, gallium and germanium, preferably aluminum.
Selon un deuxième mode de réalisation particulier du matériau selon l'invention, indépendant ou non dudit premier mode décrit ci-dessus, chacune des particules sphériques constituant ledit matériau comprend en outre un ou plusieurs élément(s) additionnel(s) choisi(s) parmi des agents organiques, les métaux du groupe VIII de la classification périodique des éléments et des espèces dopantes appartenant à la liste des éléments dopants constitués par le phosphore, le fluor, le silicium et le bore et leurs mélanges. La teneur totale en espèce dopante est comprise entre 0,1 et 10% poids, de préférence entre 0,5 et 8% poids, et de manière encore plus préférée entre 0,5 et 6% poids, exprimé en % poids oxyde, par rapport au poids du matériau inorganique mésostructuré selon l'invention. Conformément à l'invention, lesdites particules sphériques élémentaires constituant le matériau selon l'invention ont un diamètre maximum égal à 200 μπι, de préférence inférieur à 100 μπι, variant avantageusement de 50 nm à 50 μηι, très avantageusement de 50 nm à 30 μπι et de manière encore plus avantageuse de 50 nm à 10 μπι. Plus précisément, elles sont présentes dans le matériau selon l'invention sous la forme de poudre, de billes, de pastilles, de granulés, d'extrudés (cylindres creux ou non, cylindres multilobés à 2, 3, 4 ou 5 lobes par exemple, cylindres torsadés) ou d'anneaux. Le matériau selon l'invention présente avantageusement une surface spécifique comprise entre 50 et 1 100 m2/g et de manière très avantageuse comprise entre 50 et 600 m2/g et de manière encore plus préférée entre 50 et 400 m2/g. According to a second particular embodiment of the material according to the invention, independent or not of said first mode described above, each of the spherical particles constituting said material further comprises one or more additional element (s) chosen (s) among organic agents, the metals of group VIII of the periodic table of elements and doping species belonging to the list of doping elements constituted by phosphorus, fluorine, silicon and boron and their mixtures. The total content of doping species is between 0.1 and 10% by weight, preferably between 0.5 and 8% by weight, and even more preferably between 0.5 and 6% by weight, expressed as% by weight of oxide, by relative to the weight of the mesostructured inorganic material according to the invention. According to the invention, said elementary spherical particles constituting the material according to the invention have a maximum diameter equal to 200 μπι, preferably less than 100 μπι, advantageously varying from 50 nm to 50 μηι, very advantageously from 50 nm to 30 μπι and even more advantageously from 50 nm to 10 μπι. More specifically, they are present in the material according to the invention in the form of powder, beads, pellets, granules, extrudates (hollow or non-hollow cylinders, multilobed cylinders with 2, 3, 4 or 5 lobes, for example twisted cylinders) or rings. The material according to the invention advantageously has a specific surface area of between 50 and 1100 m 2 / g and very advantageously between 50 and 600 m 2 / g and even more preferably between 50 and 400 m 2 / g.
La présente invention a également pour objet un procédé de préparation du matériau selon l'invention. The present invention also relates to a process for preparing the material according to the invention.
Ledit procédé de préparation selon l'invention comprend au moins les étapes successives suivantes : Said preparation process according to the invention comprises at least the following successive stages:
a) le mélange en solution a) the mixture in solution
- d'au moins un tensioactif,  at least one surfactant,
d'au moins un précurseur d'au moins un élément Y choisi dans le groupe constitué par le silicium, l'aluminium, le titane, le tungstène, le zirconium, le gallium, le germanium, l'étain, l'antimoine, le plomb, le vanadium, le fer, le manganèse, l'hafhium, le niobium, le tantale, l'yttrium, le cérium, le gadolinium, l'europium et le néodyme et le mélange d'au moins deux de ces éléments,  at least one precursor of at least one Y element selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, tungsten, zirconium, gallium, germanium, tin, antimony, lead, vanadium, iron, manganese, hafhium, niobium, tantalum, yttrium, cerium, gadolinium, europium and neodymium and the mixture of two or more of these elements,
- de particules métalliques sous la forme de polyoxométallate de formule (XxMmOyHh)q" où H est l'atome d'hydrogène, O est l'atome d'oxygène, X est un élément choisi parmi le phosphore, le silicium, le bore, le nickel et le cobalt et M est un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène, le tungstène, le fer, le cuivre, le zinc, le cobalt et le nickel, x étant égal à 0, 1, 2 ou 4, m étant égal à 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 , 12 et 18, y étant compris entre 17 et 72, h étant compris entre 0 et 12 ,et q étant compris entre 1 et 20, ou d'au moins un précurseur métallique desdites particules métalliques - metal particles in the form of polyoxometalate of the formula (X x M m O y H h) q "where H is hydrogen, O is an oxygen atom, X is an element selected from phosphorus , silicon, boron, nickel and cobalt and M is one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, iron, copper, zinc, cobalt and nickel wherein x is 0, 1, 2 or 4, where m is 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 18, y is 17 to 72, h is 0 to 12; , and q being between 1 and 20, or at least one metal precursor of said metal particles
éventuellement d'au moins une solution colloïdale dans laquelle sont dispersés des cristaux de zéolithes de taille nanométrique maximale égale à 300 nm ;  optionally at least one colloidal solution in which are dispersed crystals of zeolites of maximum nanometric size equal to 300 nm;
b) l'atomisation par aérosol de ladite solution obtenue à l'étape a) pour conduire à la formation de gouttelettes liquides sphériques ; c) le séchage desdites gouttelettes ; d) l'élimination d'au moins dudit tensioactif pour l'obtention dudit matériau inorganique mésostructuré dans lequel sont piégées les particules métalliques sous la forme de polyoxométallate. b) the aerosol atomization of said solution obtained in step a) to lead to the formation of spherical liquid droplets; c) drying said droplets; d) removing at least said surfactant to obtain said mesostructured inorganic material in which the metal particles are trapped in the form of polyoxometalate.
Ledit procédé de préparation selon l'invention comprend avantageusement, de manière subséquente à ladite étape d), au moins une étape e) de régénération des espèces polyoxométallates puis au moins une étape f) de séchage du solide issu de ladite étape e). La mise en œuvre desdites étapes e) et f) est réalisée lorsque les espèces polyoxométallates sont partiellement ou intégralement décomposées lors de l'étape d) du procédé de préparation selon l'invention. A l'issue de la mise en œuvre desdites étapes e) et f), on obtient le matériau inorganique selon l'invention dans lequel des particules métalliques, préférentiellement des HP A, sont piégées au sein de chacune des matrices mésostructurées présentes dans chacune des particules sphériques élémentaires constituant le matériau de l'invention. Conformément à l'étape a) du procédé de préparation du matériau selon l'invention, lesdites particules métalliques sont soit des isopolyanions soit des hétéropolyanions, de préférence il s'agit d'hétéropolyanions. Elles sont préparées selon des modes de synthèse connus de l'Homme du métier ou disponibles commercialement. Said preparation process according to the invention advantageously comprises, subsequent to said step d), at least one step e) of regeneration of the polyoxometallate species and then at least one step f) of drying the solid resulting from said step e). The implementation of said steps e) and f) is carried out when the polyoxometalate species are partially or completely decomposed during step d) of the preparation process according to the invention. At the end of the implementation of said steps e) and f), the inorganic material according to the invention is obtained in which metal particles, preferentially HPA, are trapped within each of the mesostructured matrices present in each of the elementary spherical particles constituting the material of the invention. According to step a) of the method for preparing the material according to the invention, said metal particles are either isopolyanions or heteropolyanions, preferably they are heteropolyanions. They are prepared according to synthetic methods known to those skilled in the art or commercially available.
De manière générale et de façon connue de l'Homme du métier, les isopolyanions se forment par réaction des oxoanions de type M04"' (la valeur de n dépendant de la nature M : n étant préférentiellement égal à 2 lorsque M = Mo ou W et préférentiellement égal à 3 lorsque M = V, Nb, Ta) entre eux où M est un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène, le tungstène, le cobalt et le nickel. Par exemple, les composés molybdiques sont bien connus pour ce genre de réactions, puisque selon le pH, le composé molybdique en solution peut se présenter sous la forme Mo0 2' ou sous la forme d'un isopolyanion Mo70246" obtenu selon la réaction : 7 Mo04 2" + 8 H+→ Mo70246" + 4 H20. Concernant les composés à base de tungstène, l'acidification potentielle du milieu réactionnel peut conduire à générer Γα-métatungstate, 12 fois condensé : 12 W04 2" + 18 H+→ H2W12O40 6' + 8 H20. Ces espèces d'isopolyanions, en particulier les espèces Mo7024 6" et H2W12O40 6" sont avantageusement employées comme particules métalliques pour la préparation du matériau selon l'invention. La préparation des isopolyanions est amplement décrite dans l'ouvrage Heteropoly and Isopoly Oxométallates, Pope, Ed Springer-Verlag, 1983 (chapitre II, pages 15 et 16). De manière générale et de façon connue de l'Homme du métier, les hétéropolyanions sont obtenus par polycondensation d'oxoanions de type M04 n" (la valeur de n dépendant de la nature M : n étant préférentiellement égal à 2 lorsque M = Mo ou W et préférentiellement égal à 3 lorsque M = V, Nb, Ta) autour d'un (ou plusieurs) oxoanion(s) de type X04 q", (la valeur de q dépendant de la nature M, la charge q étant dictée par la règle de l'octet et la nature de X), M étant un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène, le tungstène, le cobalt et le nickel et X étant un élément choisi parmi P, Si, B, Ni et Co. Il y a alors élimination de molécules d'eau et création de ponts oxo entre les atomes X et M. Ces réactions de condensation sont régies par différents facteurs expérimentaux comme le pH, la concentration des espèces en solution, la nature du solvant, et le rapport du nombre d'atomes M/X. La préparation des hétéropolyanions est amplement décrite dans l'ouvrage Heteropoly and Isopoly Oxométallates, Pope, Ed Springer-Verlag, 1983 (chapitre II, pages 15 et 16). In a general manner and in a manner known to those skilled in the art, the isopolyanions are formed by reaction of oxoanions of M0 4 '' type (the value of n depending on the nature M: n being preferably equal to 2 when M = Mo or W and preferably equal to 3 when M = V, Nb, Ta) between them where M is one or more elements chosen from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, cobalt and nickel. the molybdic compounds are well known for this type of reaction, since depending on the pH, the molybdic compound in solution can be in the MoO 2 'form or in the form of an isopolyanion Mo 7 0 2 4 6 " obtained according to the reaction : 7 Mo0 4 2 " + 8H + → Mo 7 0 2 4 6" + 4H 2 0. Concerning the tungsten-based compounds, the potential acidification of the reaction medium can lead to generating Γα-metatungstate, 12 times condensed : 12 W0 4 2 " + 18 H + → H 2 W 12 O 40 6 ' + 8 H 2 0. These isopo species Lyanions, in particular the species Mo 7 0 24 6 " and H 2 W 12 O 40 6" are advantageously employed as metal particles for the preparation of the material according to the invention. The preparation of isopolyanions is amply described in Heteropoly and Isopoly Oxometallates, Pope, Ed Springer-Verlag, 1983 (Chapter II, pages 15 and 16). In a general manner and in a manner known to those skilled in the art, the heteropolyanions are obtained by polycondensation of oxoanions of M0 4 n "type (the value of n depending on the nature M: n being preferably equal to 2 when M = Mo or W and preferably equal to 3 when M = V, Nb, Ta) around one (or more) oxoanion (s) of the type X0 4 q " , (the value of q depending on the nature M, the charge q being dictated by the byte rule and the nature of X), M being one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, cobalt and nickel and X being a member selected from P, Si, B, Ni and Co. There is then elimination of water molecules and creation of oxo bridges between the X and M atoms. These condensation reactions are governed by various experimental factors such as pH, concentration of species in solution, the nature of the solvent, and the ratio of the number of M / X atoms. The preparation of heteropolyanions is amply described in Heteropoly and Isopoly Oxometallates, Pope, Ed Springer-Verlag, 1983 (Chapter II, pages 15 and 16).
Des modes de préparation particuliers d'hétéropolyanions pouvant avantageusement être mis en œuvre pour la synthèse des particules métalliques utilisées dans ladite étape a) du procédé de préparation selon l'invention sont décrits dans les demandes de brevets FR 2.935.139, FR 2.764.21 1 , FR 2.749.778 et FR 2.843.050. D'autres modes de préparation particuliers d'hétéropolyanions comme particules métalliques pour la préparation du matériau selon l'invention sont décrits dans les différentes publications indiquées plus haut pour la description des différentes catégories d'HPA.  Particular modes of preparation of heteropolyanions which can advantageously be used for the synthesis of the metal particles used in said step a) of the preparation process according to the invention are described in the patent applications FR 2 935.139 and FR 2.764.21. 1, FR 2,749,778 and FR 2,843,050. Other particular methods of preparation of heteropolyanions as metal particles for the preparation of the material according to the invention are described in the various publications indicated above for the description of the various categories of HPA.
Par exemple, pour la mise en œuvre de ladite étape a) du procédé selon l'invention, les particules métalliques sous la forme de polyoxométallate de formule (I), préférentiellement les hétéropolyanions, sont aisément préparées à partir des précurseurs multimétalliques nécessaires à leur obtention, lesquels sont soit mis en solution, préalablement à la mise en œuvre de la dite étape a), dans un solvant avant d'être introduits dans ledit mélange selon l'étape a) soit introduits directement dans ledit mélange selon l'étape a). Dans le cas où il est procédé à la mise en solution desdits précurseurs multimétalliques, préalablement à ladite étape a), le solvant utilisé pour la mise en solution du ou des précurseurs est aqueux et la solution obtenue à l'issue de la mise en solution du(es) précurseur(s) métallique(s), préalablement à l'étape a), contenant lesdits précurseurs, est limpide et de pH neutre ou acide, de préférence acide. Lesdites particules métalliques, préférentiellement les hétéroplyanions, peuvent encore être utilisées sous forme solide et isolée, et être introduites directement dans le mélange selon ladite étape a) du procédé de préparation selon l'invention ou encore être introduites en solution dans un solvant aqueux avant d'être introduites dans le mélange selon l'étape a). Conformément à l'étape a) du procédé de préparation du matériau inorganique mésostructuré selon l'invention, le(s) précurseur(s) d'au moins un élément Y choisi dans le groupe constitué par le silicium, l'aluminium, le titane, le tungstène, le zirconium, le gallium, le germanium, l'étain, l'antimoine, le plomb, le vanadium, le fer, le manganèse, l'hafnium, le niobium, le tantale, l'yttrium, le cérium, le gadolinium, l'europium et le néodyme, et le mélange d'au moins deux de ces éléments, de préférence choisi dans le groupe constitué par le silicium, l'aluminium, le titane, le zirconium, le gallium, le germanium et le cérium et le mélange d'au moins deux de ces éléments est(sont) un(des) précurseur(s) d'oxyde inorganique bien connu(s) de l'Homme du métier. Le(s) précurseur(s) d'au moins dudit élément Y peu(ven)t être tout composé comprenant l'élément Y et pouvant libérer cet élément en solution, par exemple en solution aquo-organique, préférentiellement en solution aquo-organique acide, sous forme réactive. Dans le cas préféré où Y est choisi dans le groupe constitué par le silicium, l'aluminium, le titane, le zirconium, le gallium, le germanium et le cérium et le mélange d'au moins deux de ces éléments, le(s) précurseur(s) d'au moins dudit élément Y est(sont) avantageusement un sel inorganique dudit élément Y de formule YZ,„ (n = 3 ou 4), Z étant un halogène, le groupement N03 ou un perchlorate, de préférence Z est le chlore. Le(s) précurseur(s) d'au moins dudit élément Y considéré(s) peu(ven)t être aussi un(des) précurseur(s) alcoxyde de formule Y(OR)„ où R = éthyle, isopropyle, n-butyle, s-butyle, t-butyle, etc. ou un précurseur chélaté tel que Y(C5H802)„, avec n = 3 ou 4. Le(s) précurseur(s) d'au moins dudit élément Y considéré(s) peu(ven)t encore être un(des) oxyde(s) ou un(des) hydroxyde(s) dudit élément Y. En fonction de la nature de l'élément Y, le précurseur de l'élément Y considéré employé peut aussi être de la forme YOZ2, Z étant un anion monovalent comme un halogène ou le groupement N03. De manière préférée, le(s)dit(s) élément(s) Y est(sont) choisi(s) dans le groupe constitué par le silicium, l'aluminium, le titane, le zirconium, le gallium, le germanium et le cérium et le mélange d'au moins deux de ces éléments. De manière très préférée, la matrice oxyde mésostructurée comprend, de préférence est constituée, d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de silicium (Y = Si ou Al) ou comprend, de préférence est constituée, d'un mélange d'oxyde de silicium et d'oxyde d'aluminium (Y = Si + Al). Dans le cas particulier où Y est le silicium ou l'aluminium ou un mélange de silicium et d'aluminium, les précurseurs silicique et/ou aluminique, utilisés dans l'étape a) du procédé de préparation du matériau selon l'invention sont des précurseurs d'oxydes inorganiques bien connus de l'Homme du métier. Le précurseur silicique est obtenu à partir de toute source de silice et avantageusement d'un précurseur silicate de sodium de formule Na2Si03, d'un précurseur chloré de formule SiCl4, d'un précurseur alcoxyde de formule Si(OR) où R = H, méthyle, éthyle ou d'un précurseur chloroalcoxyde de formule Si(OR)4.aCla où R = H, méthyle, éthyle, a étant compris entre 0 et 4. Le précurseur silicique peut également avantageusement être un précurseur alcoxyde de formule Si(OR)4.aR'a où R = H, méthyle, éthyle et R' est une chaîne alkyle ou une chaîne alkyle fonctionnalisée, par exemple par un groupement thiol, amino, β dicétone, acide sulfonique, a étant compris entre 0 et 4. Le précurseur aluminique est avantageusement un sel inorganique d'aluminium de formule A1Z3, Z étant un halogène ou le groupement N03. De préférence, Z est le chlore. Le précurseur aluminique peut être aussi un précurseur alcoxyde de formule Al(OR")3 ou R" = éthyle, isopropyle, n-butyle, s-butyle ou t-butyle ou un précurseur chélaté tel que l'aluminium acétylacétonate (A1(CH702)3). Le précurseur aluminique peut aussi être un oxyde ou un hydroxyde d'aluminium. For example, for the implementation of said step a) of the process according to the invention, the metal particles in the polyoxometallate form of formula (I), preferentially the heteropolyanions, are easily prepared from the multimetal precursors necessary to obtain them. which are either dissolved before the implementation of said step a), in a solvent before being introduced into said mixture according to step a) are introduced directly into said mixture according to step a). In the case where the said multimetal precursors are placed in solution, before the said step a), the solvent used for the dissolution of the precursor (s) is aqueous and the solution obtained after the dissolution in solution the precursor (s) metal (s), prior to step a), containing said precursors, is clear and neutral pH or acid, preferably acidic. Said metal particles, preferably heteroplyanions, may also be used in solid and isolated form, and may be introduced directly into the mixture according to said step a) of the preparation process according to the invention or may be introduced in solution in an aqueous solvent prior to to be introduced into the mixture according to step a). According to step a) of the process for preparing the mesostructured inorganic material according to the invention, the precursor (s) of at least one Y element chosen from the group consisting of silicon, aluminum and titanium. , tungsten, zirconium, gallium, germanium, tin, antimony, lead, vanadium, iron, manganese, hafnium, niobium, tantalum, yttrium, cerium, gadolinium, europium and neodymium, and the mixture of at least two of these elements, preferably selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, zirconium, gallium, germanium and cerium and the mixture of at least two of these elements is (are) an inorganic oxide precursor (s) well known to those skilled in the art. The precursor (s) of at least said element Y may be any compound comprising the element Y and capable of releasing this element in solution, for example in aqueous-organic solution, preferably in aqueous-organic solution. acid, in reactive form. In the preferred case where Y is selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, zirconium, gallium, germanium and cerium and the mixture of at least two of these elements, the precursor (s) of at least said element Y is (are) advantageously an inorganic salt of said element Y of formula YZ, "(n = 3 or 4), Z being a halogen, the group N0 3 or a perchlorate, preferably Z is chlorine. The precursor (s) of at least one of said Y element (s) may also be an alkoxide precursor (s) of the formula Y (OR) "where R = ethyl, isopropyl, n butyl, s-butyl, t-butyl, etc. or a chelated precursor such as Y (C 5 H 8 O 2 ) ", with n = 3 or 4. The precursor (s) of at least said Y element considered may still be oxide (s) or hydroxide (s) of said element Y. Depending on the nature of the element Y, the precursor of the element Y considered employed can also be of the form YOZ 2 , Z being a monovalent anion such as a halogen or the N0 3 group. Preferably, said element (s) Y is (are) chosen from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, zirconium, gallium, germanium and cerium and the mixture of at least two of these elements. In a very preferred manner, the mesostructured oxide matrix preferably comprises aluminum oxide, silicon oxide (Y = Si or Al) or comprises, preferably, an oxide mixture of silicon and aluminum oxide (Y = Si + Al). In the particular case where Y is silicon or aluminum or a mixture of silicon and aluminum, the silicic and / or aluminic precursors used in step a) of the process for preparing the material according to the invention are precursors of inorganic oxides well known to those skilled in the art. The silicic precursor is obtained from any source of silica and advantageously from a sodium silicate precursor of formula Na 2 SiO 3 , a chlorinated precursor of formula SiCl 4 , an alkoxide precursor of formula Si (OR) where R = H, methyl, ethyl or a chloroalkoxide precursor of formula Si (OR) 4 . a Cl where R = H, methyl, ethyl, a is between 0 and 4. The silicic precursor can also advantageously be an alkoxide precursor having the formula Si (OR) 4. is R 'where R = H, methyl, ethyl and R' is an alkyl chain or a chain functionalized alkyl, for example with a thiol, amino, β-diketone or sulfonic acid group, a being between 0 and 4. The aluminum precursor is advantageously an inorganic aluminum salt of formula A1Z 3 , Z being a halogen or the N0 group 3 . Preferably, Z is chlorine. The aluminum precursor can also be an alkoxide precursor of formula Al (OR ") 3 or R" = ethyl, isopropyl, n-butyl, s-butyl or t-butyl or a chelated precursor such as aluminum acetylacetonate (Al (CH) 7 0 2 ) 3). The aluminum precursor may also be an aluminum oxide or hydroxide.
Le tensioactif utilisé pour la préparation du mélange selon l'étape a) du procédé de préparation du matériau selon l'invention est un tensioactif ionique ou non ionique ou un mélange des deux. De préférence, le tensioactif ionique est choisi parmi les ions phosphonium et ammonium et très préférentiellement parmi les sels d'ammonium quaternaire comme le bromure de céthyltriméthylammonium (CTAB). De préférence, le tensioactif non ionique peut être tout copolymère possédant au moins deux parties de polarités différentes leur conférant des propriétés de macromolécules amphiphiles. Ces copolymères peuvent comporter au moins un bloc faisant partie de la liste non exhaustive des familles de polymères suivantes : les polymères fluorés (-[CH2-CH2- CH2-CH2-O-CO-RI- avec RI = C4F9, C8FI7, etc.), les polymères biologiques comme les polyacides aminés (poly-lysine, alginates, etc.), les dendrimères, les polymères constitués de chaînes de po!y(oxyde d'alkylène). De façon générale, tout copolymère à caractère amphiphile connu de l'Homme du métier peut être utilisé (S. Fôrster, M. Antionnetti, Adv.Mater, 1998, 10, 195-217 ; S. Fôrster, T.Plantenberg, Angew. Chem. Int. Ed, 2002, 41, 688-714 ; H. Côlfen, Macromol. Rapid Commun, 2001 , 22, 219-252). De manière préférée, on utilise, dans le cadre de la présente invention, un copolymère à bloc constitué de chaînes de poly(oxyde d'alkylène). Ledit copolymère à bloc est de préférence un copolymère à bloc ayant deux, trois ou quatre blocs, chaque bloc étant constitué d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène). Pour un copolymère à deux blocs, l'un des blocs est constitué d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophile et l'autre bloc est constitué d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophobe. Pour un copolymère à trois blocs, l'un au moins des blocs est constitué d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophile tandis que l'un au moins des autres blocs est constitué d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophobe. De préférence, dans le cas d'un copolymère à trois blocs, les chaînes de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophile sont des chaînes de poly(oxyde d'éthylène) notées (PEO)w et (PEO)z et les chaînes de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophobe sont des chaînes de poly(oxyde de propylène) notées (PPO)y, des chaînes de poly(oxyde de butylène), ou des chaînes mixtes dont chaque chaîne est un mélange de plusieurs monomères d'oxyde d'alkylène. De manière très préférée, dans le cas d'un copolymère à trois blocs, on utilise un composé de formule (PEO)w-(PPO)y-(PEO)z où w est compris entre 5 et 300 et y est compris entre 33 et 300 et z est compris entre 5 et 300. De préférence, les valeurs de w et z sont identiques. On utilise très avantageusement un composé dans lequel w = 20, y = 70 et z = 20 (PI 23) et un composé dans lequel w = 106, y = 70 et z = 106 (F 127). Les tensioactifs non-ioniques commerciaux connus sous le nom de Pluronic (BASF), Tetronic (BASF), Triton (Sigma), Tergitol (Union Carbide), Brij (Aldrich) sont utilisables en tant que tensioactifs non-ioniques. Pour un copolymère à quatre blocs, deux des blocs sont constitués d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophile et les deux autres blocs sont constitués d'une chaîne de poly(oxydes) d'alkylène de nature hydrophobe. De façon préférée, on utilise pour la préparation du mélange selon l'étape a) du procédé de préparation du matériau selon l'invention le mélange d'un tensioactif ionique comme le CTAB et d'un tensioactif non ionique comme le PI 23 ou le F127. Selon l'étape a) du procédé de préparation selon l'invention, la solution colloïdale dans laquelle sont dispersés des cristaux de zéolithes de taille nanométrique maximale égale à 300 nm, éventuellement additionnée au mélange visé à ladite étape a), est obtenue soit par synthèse préalable, en présence d'un agent structurant, de nanocristaux zéolithiques de taille nanométrique maximale égale à 300 nm soit par l'emploi de cristaux zéolithiques, qui présentent la caractéristique de se disperser sous la forme de nanocristaux de taille nanométrique maximale égale à 300 nm en solution par exemple en solution aquo-organique acide. S'agissant de la première variante consistant en une synthèse préalable des nanocristaux zéolithiques, ceux-ci sont synthétisés selon des protocoles opératoires connus de l'Homme du métier. En particulier, la synthèse de nanocristaux de zéolithe Bêta a été décrite par T. Bein et coll., Micropor. Mesopor. Mater., 2003, 64, 165. La synthèse de nanocristaux de zéolithe Y a été décrite par T. J. Pinnavaia et coll., J. Am. Chem. Soc, 2000, 122, 8791. La synthèse de nanocristaux de zéolithe Faujasite a été décrite dans Kloetstra et coll., Microporous Mater., 1996, 6, 287. La synthèse de nanocristaux de zéolithe ZSM-5 a été décrite par R. Mokaya et coll., J. Mater. Chem., 2004, 14, 863. La synthèse de nanocristaux de Silicalite (ou de type structural MFI) a été décrite dans plusieurs publications : R. de Ruiter et coll., Synthesis of Microporous Materials, Vol. I ; M. L. Occelli, H. E. Robson (eds.), Van Nostrand Reinhold, New York, 1992, 167 ; A. E. Persson, B. J. Schoeman, J. Sterte, J. -E. Otterstedt, Zeolites, 1995, 15, 61 1-619. On synthétise généralement des nanocristaux zéolithiques en préparant un mélange réactionnel renfermant au moins une source silicique, éventuellement au moins une source d'au moins un élément T choisi parmi l'aluminium, le fer, le bore, l'indium, le gallium et le germanium, de préférence au moins une source aluminique, et au moins un agent structurant. Le mélange réactionnel pour la synthèse des nanocristaux zéolithiques est soit aqueux soit aquo-organique, par exemple un mélange eau-alcool. Le mélange réactionnel est avantageusement mis sous conditions hydrothermales sous une pression autogène, éventuellement en ajoutant du gaz, par exemple de l'azote, à une température comprise entre 50 et 200°C, de préférence entre 60 et 170°C et de manière encore préférentielle à une température qui ne dépasse pas 120°C jusqu'à la formation de nanocristaux zéolithiques. A l'issue dudit traitement hydrothermal, on obtient une solution colloïdale dans laquelle les nanocristaux se trouvent à l'état dispersé. L'agent structurant peut être ionique ou neutre selon la zéolithe à synthétiser. Il est fréquent d'utiliser les agents structurants de la liste non exhaustive suivante : des cations organiques azotés, des éléments de la famille des alcalins (Cs, K, Na, etc.), des éthercouronnes, des diamines ainsi que tout autre agent structurant bien connu de l'Homme du métier. S'agissant de la deuxième variante consistant à utiliser directement des cristaux zéolithiques, ceux-ci sont synthétisés par des méthodes connues de l'Homme du métier. Lesdits cristaux zéolithiques peuvent être déjà sous la forme de nanocristaux. On utilise aussi avantageusement des cristaux zéolithiques de taille supérieure à 300 nm, par exemple comprise entre 300 nm et 200 μιη qui se dispersent en solution, par exemple en solution aquo- organique, préférentiellement en solution aquo-organique acide, sous la forme de nanocristaux de taille nanométrique maximale égale à 300 nm. L'obtention de cristaux zéolithiques se dispersant sous la forme de nanocristaux de taille nanométrique maximale égale à 300 nm est également possible en réalisant une fonctionnalisation de la surface des nanocristaux. Les cristaux zéolithiques utilisés se trouvent soit sous leur forme brute de synthèse, c'est-à-dire contenant encore l'agent structurant, soit sous leur forme calcinée, c'est-à- dire débarrassés dudit agent structurant. Lorsque les cristaux zéolithiques utilisés sont sous leur forme brute de synthèse, ledit agent structurant est éliminé au cours de l'étape d) du procédé de préparation selon l'invention. La solution dans laquelle sont mélangés au moins un tensioactif, au moins lesdites particules métalliques sous forme de polyoxométallate, au moins un précurseur d'au moins un élément Y et éventuellement au moins une solution colloïdale stable dans laquelle sont dispersés des cristaux de zéolithes de taille nanométrique maximale égale à 300 nm conformément à l'étape a) du procédé de préparation du matériau selon l'invention peut être acide ou neutre. De préférence, ladite solution est acide et présente un pH maximal égal à 5, de préférence compris entre 0 et 4. Les acides éventuellement utilisés pour obtenir une solution acide sont, de façon non exhaustive, l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique et l'acide nitrique. Ladite solution selon ladite étape a) peut être aqueuse ou peut être un mélange eau-solvant organique, le solvant organique étant préférentiellement un solvant polaire miscible à l'eau, notamment un alcool, préférentiellement de l'éthanol. Ladite solution selon ladite étape a) du procédé de préparation selon l'invention peut aussi être pratiquement organique, de préférence pratiquement alcoolique, la quantité d'eau étant telle que l'hydrolyse des précurseurs inorganiques soit assurée (quantité stoechiométrique). De manière très préférée, ladite solution selon ladite étape a) du procédé de préparation selon l'invention dans laquelle sont mélangés au moins un tensioactif, au moins lesdites particules métalliques sous forme de polyoxométallate, au moins un précurseur d'au moins dudit élément Y et éventuellement au moins une solution colloïdale stable dans laquelle sont dispersés des cristaux de zéolithes de taille nanométrique maximale égale à 300 nm est un mélange aquo-organique acide, de manière très préférée un mélange eau acide-alcool. La quantité de nanocristaux zéolithiques dispersés dans la solution colloïdale, obtenus selon la variante par synthèse préalable, en présence d'un agent structurant, de nanocristaux zéolithiques de taille nanométrique maximale égale à 300 nm ou selon la variante par l'emploi de cristaux zéolithiques, qui présentent la caractéristique de se disperser sous la forme de nanocristaux de taille nanométrique maximale égale à 300 nm en solution par exemple en solution aquo-organique acide, éventuellement introduite au cours de l'étape a) du procédé de préparation selon l'invention, est telle que les nanocristaux zéolithiques représentent avantageusement de 0,1 à 30% poids, de préférence de 0, 1 à 20% poids et de manière très préférée de 0,1 à 10% poids du matériau de l'invention. The surfactant used for the preparation of the mixture according to step a) of the process for preparing the material according to the invention is an ionic or nonionic surfactant or a mixture of both. Preferably, the ionic surfactant is chosen from phosphonium and ammonium ions and very preferably from quaternary ammonium salts such as cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). Preferably, the nonionic surfactant may be any copolymer having at least two parts of different polarities conferring properties of amphiphilic macromolecules. These copolymers may comprise at least one block that is part of the non-exhaustive list of the following families of polymers: fluorinated polymers (- [CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -O-CO-RI- with R 1 = C 4 F 9 , C 8 F 17 , etc.), biological polymers such as polyamino acids (poly-lysine, alginates, etc.), dendrimers, polymers consisting of poly (alkylene oxide) chains. In general, any copolymer of an amphiphilic nature known to those skilled in the art may be used (S. Forster, M. Antionnetti, Adv.Mater, 1998, 10, 195-217, S. Forster, T.Plantenberg, Angew. Chem Int.Ed., 2002, 41, 688-714, H. Colfen, Macromol Rapid Rapid, 2001, 22, 219-252). Preferably, in the context of the present invention, a block copolymer consisting of poly (alkylene oxide) chains is used. Said block copolymer is preferably a block copolymer having two, three or four blocks, each block consisting of a poly (alkylene oxide) chain. For a two-block copolymer, one of the blocks consists of a poly (alkylene oxide) chain of hydrophilic nature and the other block consists of a poly (alkylene oxide) chain of a nature hydrophobic. For a copolymer with three blocks, at least one of the blocks consists of a chain of poly (alkylene oxide) hydrophilic nature while at least one of the other blocks consists of a poly ( alkylene oxide) of hydrophobic nature. Preferably, in the case of a three-block copolymer, the hydrophilic poly (alkylene oxide) chains are poly (ethylene oxide) chains denoted by (PEO) w and (PEO) z and the Poly (alkylene oxide) chains of hydrophobic nature are chains of poly (propylene oxide) denoted (PPO) y , poly (butylene oxide) chains, or mixed chains, each chain of which is a mixture of several alkylene oxide monomers. Very preferably, in the case of a three-block copolymer, a compound of formula (PEO) w - (PPO) y - (PEO) z where w is between 5 and 300 and y is between 33 and 300 and z is from 5 to 300. Preferably, the values of w and z are the same. A compound is advantageously used in which w = 20, y = 70 and z = 20 (PI 23) and a compound in which w = 106, y = 70 and z = 106 (F 127). Commercial nonionic surfactants known as Pluronic (BASF), Tetronic (BASF), Triton (Sigma), Tergitol (Union Carbide), Brij (Aldrich) are useful as nonionic surfactants. For a four-block copolymer, two of the blocks consist of a chain of poly (alkylene oxide) hydrophilic nature and the other two blocks consist of a chain of poly (oxides) of alkylene hydrophobic nature. In a preferred manner, the mixture of an ionic surfactant such as CTAB and a nonionic surfactant such as PI 23 or F127. According to step a) of the preparation process according to the invention, the colloidal solution in which are dispersed crystals of zeolites of maximum nanometer size equal to 300 nm, optionally added to the mixture referred to in said step a), is obtained either by prior synthesis, in the presence of a structuring agent, of zeolite nanocrystals of maximum nanometric size equal to 300 nm or by the use of zeolitic crystals, which have the characteristic of dispersing in the form of nanocrystals of maximum nanometric size equal to 300 nm in solution for example in aquo-organic acid solution. As regards the first variant consisting of a prior synthesis of the zeolitic nanocrystals, these are synthesized according to operating protocols known to those skilled in the art. In particular, the synthesis of zeolite Beta nanocrystals has been described by T. Bein et al., Micropor. Mesopor. Mater., 2003, 64, 165. The synthesis of zeolite Y nanocrystals has been described by TJ Pinnavaia et al., J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 8791. The synthesis of faujasite zeolite nanocrystals has been described in Kloetstra et al., Microporous Mater., 1996, 6, 287. The synthesis of ZSM-5 zeolite nanocrystals has been described by R. Mokaya et al., J. Mater. Chem., 2004, 14, 863. The synthesis of Silicalite nanocrystals (or MFI structural type) has been described in several publications: R. de Ruiter et al., Synthesis of Microporous Materials, Vol. I; ML Occelli, HE Robson (eds.), Van Nostrand Reinhold, New York, 1992, 167; AE Persson, BJ Schoeman, J. Sterte, J.-E. Otterstedt, Zeolites, 1995, 15, 61 1-619. Zeolitic nanocrystals are generally synthesized by preparing a reaction mixture containing at least one silicic source, optionally at least one source of at least one element T chosen from aluminum, iron, boron, indium, gallium and germanium, preferably at least one aluminum source, and at least one structuring agent. The reaction mixture for the synthesis of zeolitic nanocrystals is either aqueous or aquo-organic, for example a water-alcohol mixture. The reaction mixture is advantageously placed under hydrothermal conditions under autogenous pressure, optionally by adding gas, for example nitrogen, at a temperature of between 50 and 200 ° C., preferably between 60 and 170 ° C. and even more preferential at a temperature not exceeding 120 ° C until the formation of zeolitic nanocrystals. At the end of said hydrothermal treatment, a colloidal solution is obtained in which the nanocrystals are in the dispersed state. The structuring agent may be ionic or neutral depending on the zeolite to be synthesized. It is common to use the structuring agents of the following non-exhaustive list: nitrogenous organic cations, elements of the family of alkalis (Cs, K, Na, etc.), ethercouronnes, diamines and any other structuring agent well known to those skilled in the art. Regarding the second variant of directly using zeolite crystals, they are synthesized by methods known to those skilled in the art. Said zeolite crystals may already be in the form of nanocrystals. It is also advantageous to use zeolitic crystals larger than 300 nm, for example between 300 nm and 200 μιη, which are dispersed in solution, for example in aqueous-organic solution, preferably in aqueous-organic acid solution, in the form of nanocrystals. of maximum nanometric size equal to 300 nm. Obtaining zeolite crystals that disperse in the form of nanocrystals with a maximum nanometer size equal to 300 nm is also possible by performing functionalization of the surface of the nanocrystals. The zeolitic crystals used are either in their raw form of synthesis, that is to say still containing the structuring agent, or in their calcined form, that is to say freed of said structuring agent. When the zeolite crystals used are in their raw synthesis form, said structuring agent is removed during step d) of the preparation process according to the invention. The solution in which at least one surfactant, at least said metal particles in the form of polyoxometalate, at least one precursor of at least one Y element and optionally at least one stable colloidal solution in which large size zeolite crystals are dispersed are mixed. maximum nanometer equal to 300 nm according to step a) of the process for preparing the material according to the invention may be acidic or neutral. Preferably, said solution is acidic and has a maximum pH equal to 5, preferably between 0 and 4. The acids optionally used to obtain an acid solution are, in a non-exhaustive manner, hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid. Said solution according to said step a) may be aqueous or may be a water-organic solvent mixture, the organic solvent preferably being a polar solvent miscible with water, especially an alcohol, preferably ethanol. Said solution according to said step a) of the preparation process according to the invention can also be substantially organic, preferably substantially alcoholic, the quantity of water being such that the hydrolysis of the inorganic precursors is ensured (stoichiometric amount). Very preferably, said solution according to said step a) of the preparation process according to the invention in which at least one surfactant, at least said metal particles in the form of polyoxometalate, are mixed with at least one precursor of at least said element Y and optionally at least one stable colloidal solution in which are dispersed crystals of zeolites of maximum nanometer size equal to 300 nm is an acidic aqueous-organic mixture, very preferably an acid-alcohol water mixture. The quantity of zeolitic nanocrystals dispersed in the colloidal solution, obtained according to the variant by prior synthesis, in the presence of a structuring agent, of zeolite nanocrystals of maximum nanometric size equal to 300 nm or according to the variant by the use of zeolite crystals, which have the characteristic of being dispersed in the form of nanocrystals of maximum nanometer size equal to 300 nm in solution, for example in aqueous-organic acid solution, optionally introduced during step a) of the preparation process according to the invention, is such that the zeolitic nanocrystals advantageously represent from 0.1 to 30% by weight, preferably from 0.1 to 20% by weight and very preferably from 0.1 to 10% by weight of the material of the invention.
La quantité de particules métalliques sous la forme de polyoxométallates est telle que lesdites particules représentent avantageusement de 4 à 50 % poids, de préférence de 5 à 40 % poids et de manière très préférée de 6 à 30 % poids du matériau de l'invention. The amount of metal particles in the form of polyoxometalates is such that said particles advantageously represent from 4 to 50% by weight, preferably from 5 to 40% by weight and very preferably from 6 to 30% by weight of the material of the invention.
La concentration initiale en tensioactif introduit dans le mélange conformément à ladite étape a) du procédé de préparation selon l'invention est définie par c0 et c0 est définie par rapport à la concentration micellaire critique (cmc) bien connue de l'Homme du métier. La cmc est la concentration limite au delà de laquelle se produit le phénomène d'auto-assemblage des molécules du tensioactif dans la solution. La concentration c0 peut être inférieure, égale ou supérieure à la cmc, de préférence elle est inférieure à la cmc. Dans une mise en œuvre préférée du procédé de préparation du matériau selon l'invention, la concentration c0 est inférieure à la cmc et ladite solution visée à l'étape a) dudit procédé de préparation selon l'invention est un mélange eau acide-alcool. Dans le cas où la solution visée à l'étape a) du procédé de préparation selon l'invention est un mélange eau- solvant organique, de préférence acide, il est préféré au cours de ladite étape a) du procédé de préparation selon l'invention que la concentration en tensioactif à l'origine de la mésostructuration de la matrice soit inférieure à la concentration micellaire critique de sorte que l'évaporation de ladite solution aquo-organique, préférentiellement acide, au cours de l'étape b) du procédé de préparation selon l'invention par la technique d'aérosol induise un phénomène de micellisation ou d'auto-assemblage conduisant à la mésostructuration de la matrice du matériau selon l'invention autour desdites particules métalliques sous forme de polyoxométallates et éventuellement des nanocristaux zéolithiques lesquels demeurent inchangés dans leur forme et leur taille au cours des étapes b) et c) du procédé de préparation de l'invention. Lorsque c0<crac, la mésostructuration de la matrice du matériau selon l'invention et préparé selon le procédé décrit ci-dessus est consécutive à une concentration progressive, au sein de chaque gouttelette, d'au moins du précurseur dudit élément Y et du tensioactif, jusqu'à une concentration en tensioactif c>cmc résultant d'une évaporation de la solution aquo-organique, préférentiellement acide. The initial concentration of surfactant introduced into the mixture according to said step a) of the preparation process according to the invention is defined by c 0 and c 0 is defined relative to the critical micelle concentration (c mc ) well known to humans. of career. The c mc is the limit concentration beyond which occurs the phenomenon of self-assembly of the molecules of the surfactant in the solution. The concentration c 0 may be less than, equal to or greater than the c mc , preferably it is less than c mc . In a preferred implementation of the method of preparation of the material according to the invention, the concentration c 0 is lower than the c mc and said solution referred to in step a) of said preparation process according to the invention is an acidic water mixture -alcohol. In the case where the solution referred to in step a) of the preparation process according to the invention is a water-based mixture. organic solvent, preferably acid, it is preferred during said step a) of the preparation process according to the invention that the surfactant concentration at the origin of the mesostructuration of the matrix is below the critical micelle concentration so that the evaporation of said aqueous-organic solution, preferably acidic, during step b) of the preparation process according to the invention by the aerosol technique induces a phenomenon of micellization or self-assembly leading to mesostructuring the matrix of the material according to the invention around said metal particles in the form of polyoxometalates and optionally zeolitic nanocrystals which remain unchanged in their shape and size during steps b) and c) of the preparation process of the invention. When c 0 <c rac , the mesostructuration of the matrix of the material according to the invention and prepared according to the method described above is consecutive to a progressive concentration, within each droplet, of at least the precursor of said element Y and surfactant, up to a concentration of surfactant c> c mc resulting from evaporation of the aqueous-organic solution, preferably acid.
De manière générale, l'augmentation de la concentration conjointe d'au moins un précurseur dudit élément Y hydrolysé et du tensioactif provoque la précipitation d'au moins dudit précurseur hydrolysé dudit élément Y autour du tensioactif auto-organisé et en conséquence la structuration de la matrice du matériau selon l'invention. Les interactions phases inorganique/inorganique, phases organique/organique et phases organique/inorganique conduisent par un mécanisme d'auto-assemblage coopératif à la condensation d'au moins dudit précurseur dudit élément Y hydrolysé autour du tensioactif auto-organisé. Lors de ce phénomène d'auto- assemblage, lesdites particules métalliques sous forme de polyoxométallate et éventuellement les nanocristaux zéolitiques se retrouvent piégés dans ladite matrice mésostructurée à base d'oxyde d'au moins dudit élément Y comprise dans chacune des particules sphériques élémentaires constituant le matériau de l'invention. In general, the increase in the combined concentration of at least one precursor of said hydrolysed Y element and the surfactant causes the precipitation of at least said hydrolyzed precursor of said element Y around the self-organized surfactant and consequently the structuring of the matrix of the material according to the invention. Inorganic / inorganic phase interactions, organic / organic phases and organic / inorganic phases lead by a cooperative self-assembly mechanism to the condensation of at least said precursor of said hydrolysed Y element around the self-organized surfactant. During this self-assembly phenomenon, said metal particles in the form of polyoxometalate and optionally the zeolitic nanocrystals are trapped in said mesostructured matrix based on at least one of said element Y contained in each of the elementary spherical particles constituting the material of the invention.
La technique aérosol est particulièrement avantageuse pour la mise en œuvre de ladite étape b) du procédé de préparation de l'invention de manière à contraindre les réactifs présents dans la solution initiale à interagir entre eux, aucune perte de matière hormis les solvants, c'est-à-dire la solution, préférentiellement la solution aqueuse, préférentiellement acide, et éventuellement additionnée d'un solvant polaire, n'étant possible, la totalité du(es)dit(s) élément(s) Y, desdites particules métalliques sous forme de polyoxométallate et éventuellement des nanocristaux zéolithiques, présents initialement étant ainsi parfaitement conservée tout au long du procédé de préparation de l'invention au lieu d'être potentiellement éliminée lors des étapes de filtration et de lavages rencontrées dans des procédés de synthèse classiques connues de l'Homme du métier. The aerosol technique is particularly advantageous for the implementation of said step b) of the preparation process of the invention so as to constrain the reagents present in the initial solution to interact with each other, no loss of material except for the solvents, that is to say the solution, preferably the aqueous solution, preferably acidic, and optionally added with a polar solvent, not being possible, all of said (s) element (s) Y, said metal particles under polyoxometallate form and optionally zeolitic nanocrystals, initially present being thus perfectly preserved throughout the process of preparation of the invention instead of being potentially eliminated during filtration and washing steps encountered in conventional synthesis processes known to the skilled person.
L'étape d'atomisation de la solution selon ladite étape b) du procédé de préparation selon l'invention produit des gouttelettes sphériques. La distribution en taille de ces gouttelettes est de type lognormale. Le générateur d'aérosol utilisé dans le cadre de la présente invention est un appareil commercial de modèle 9306 A fourni par TSI ayant un atomiseur 6 jets. L'atomisation de la solution se fait dans une chambre dans laquelle est envoyé un gaz vecteur, préférentiellement un mélange 02/N2 (air sec), sous une pression P égale à 1,5 bars. Le diamètre des gouttelettes varie en fonction de l'appareil aérosol employé. De manière générale, le diamètre des gouttelettes est compris entre 150 nm et 600 μηι. The step of atomizing the solution according to said step b) of the preparation process according to the invention produces spherical droplets. The size distribution of these droplets is lognormal. The aerosol generator used in the context of the present invention is a commercial apparatus of model 9306 A provided by TSI having a 6-jet atomizer. The atomization of the solution is carried out in a chamber in which a carrier gas is sent, preferably a 0 2 / N 2 mixture (dry air), at a pressure P equal to 1.5 bars. The diameter of the droplets varies depending on the aerosol apparatus employed. In general, the droplet diameter is between 150 nm and 600 μηι.
Conformément à l'étape c) du procédé de préparation selon l'invention, on procède au séchage desdites gouttelettes. Ce séchage est réalisé par le transport desdites gouttelettes par le gaz vecteur, préférentiellement le mélange 022, dans des tubes en PVC, ce qui conduit à l'évaporation progressive de la solution, par exemple de la solution aquo-organique acide obtenue au cours de ladite étape a) et ainsi à l'obtention de particules élémentaires sphériques. Ce séchage est parfait par un passage desdites particules dans un four dont la température peut être ajustée, la gamme habituelle de température variant de 50 à 600°C et de préférence de 80 à 400°C, le temps de résidence de ces particules dans le four étant de l'ordre de la seconde. Les particules sont alors récoltées sur un filtre. Une pompe placée en fin de circuit favorise l'acheminement des espèces dans le dispositif expérimental aérosol. Le séchage des gouttelettes selon l'étape c) du procédé de préparation selon l'invention est avantageusement suivi d'un passage à l'étuve à une température comprise entre 50 et 150°C. L'élimination du tensioactif introduit dans ladite étape a) du procédé de préparation selon l'invention et éventuellement de l'agent structurant utilisé pour synthétiser lesdits nanocristaux zéolithiques, conformément à l'étape d) du procédé de préparation selon l'invention afin d'obtenir le matériau mésostructuré selon l'invention est avantageusement réalisée par traitement thermique et de préférence par calcination sous air (éventuellement enrichi en 02) dans une gamme de température de 300 à 1000°C et plus précisément dans une gamme de 500 à 600°C pendant une durée de 1 à 24 heures et de façon préférée pendant une durée de 3 à 15 heures. According to step c) of the preparation process according to the invention, said droplets are dried. This drying is carried out by transporting said droplets by the carrier gas, preferentially the mixing 0 2 / Ν 2 , in PVC tubes, which leads to the gradual evaporation of the solution, for example the aquo-organic acid solution obtained during said step a) and thus to obtaining particles spherical elementals. This drying is perfect by a passage of said particles in an oven whose temperature can be adjusted, the usual range of temperature ranging from 50 to 600 ° C and preferably from 80 to 400 ° C, the residence time of these particles in the oven being of the order of the second. The particles are then harvested on a filter. A pump placed at the end of the circuit promotes the routing of species in the aerosol experimental device. The drying of the droplets according to step c) of the preparation process according to the invention is advantageously followed by a passage in an oven at a temperature of between 50 and 150 ° C. The removal of the surfactant introduced into said step a) of the preparation process according to the invention and optionally of the structuring agent used for synthesizing said zeolitic nanocrystals, according to step d) of the preparation process according to the invention in order to obtaining the mesostructured material according to the invention is advantageously carried out by heat treatment and preferably by calcination in air (optionally enriched in O 2 ) in a temperature range of 300 to 1000 ° C and more precisely in a range of 500 to 600 ° C for a period of 1 to 24 hours and preferably for a period of 3 to 15 hours.
Le procédé de préparation selon l'invention comprend avantageusement, à la suite de la mise en oeuvre de ladite étape d), une étape e) consistant à régénérer Iesdites particules métalliques sous forme de polyoxométallate éventuellement décomposées au cours de l'étape d). Ladite étape e) de régénération est préférentiellement réalisée par lavage du solide issu de ladite étape d) avec un solvant polaire en utilisant un extracteur de Soxhlet. Le fonctionnement de ce type d'extracteur est bien connu de l'Homme du métier. De manière préférée, le solvant d'extraction est un alcool, de l'acétonitrile, de l'eau, de préférence un alcool et de manière très préférée le méthanol. Ladite étape e) est réalisée pendant une durée de 1 à 24 heures, préférentiellement de 1 à 8 heures. Ladite étape de régénération e) est mise en oeuvre lorsque Iesdites particules métalliques sous forme de polyoxométallate sont décomposées au cours de ladite étape d). La décomposition desdites particules métalliques est mise en évidence par spectroscopie Raman qui permet de détecter la présence ou l'absence desdites particules métalliques sous forme de polyoxométallates, de préférence sous forme d'hétéropolyanions, en fonction des bandes apparaissant sur le spectre Raman. La décomposition desdites particules métalliques, suite à la mise en œuvre de ladite étape d), peut être partielle ou totale. Ladite étape e) est une étape de régénération partielle ou totale desdites particules métalliques. The preparation process according to the invention advantageously comprises, following the implementation of said step d), a step e) of regenerating said metal particles in the form of polyoxometallate optionally decomposed during step d). Said regeneration step e) is preferably carried out by washing the solid resulting from said step d) with a polar solvent using a Soxhlet extractor. The operation of this type of extractor is well known to those skilled in the art. Preferably, the extraction solvent is an alcohol, acetonitrile, water, preferably an alcohol and very preferably methanol. Said step e) is carried out for a period of 1 to 24 hours, preferably 1 to 8 hours. Said regeneration step e) is carried out when said metal particles in the form of polyoxometalate are decomposed during said step d). The decomposition of said metal particles is demonstrated by Raman spectroscopy which makes it possible to detect the presence or absence of said metal particles in the form of polyoxometalates, preferably in the form of heteropolyanions, as a function of the bands appearing on the Raman spectrum. The decomposition of said metal particles, following the implementation of said step d), can be partial or total. Said step e) is a step of partial or total regeneration of said metal particles.
Ladite étape e) est suivie d'une étape de séchage f) laquelle est avantageusement réalisée à une température comprise entre 40 et 100°C et très avantageusement comprise entre 40 et 85°C. Ladite étape f) est réalisée pendant une durée comprise entre 12 et 48 heures. Ladite étape f) n'est préférentiellement mise en œuvre que lorsque le procédé de préparation selon l'invention comprend la mise en œuvre de ladite étape e). Said step e) is followed by a drying step f) which is advantageously carried out at a temperature between 40 and 100 ° C and very advantageously between 40 and 85 ° C. Said step f) is carried out for a period of between 12 and 48 hours. Said step f) is preferably implemented only when the preparation method according to the invention comprises the implementation of said step e).
Selon un premier mode particulier de mise en oeuvre du procédé de préparation du matériau selon l'invention, au moins un composé soufré est introduit dans le mélange selon ladite étape a), ou au cours de la mise en œuvre de ladite étape d) ou encore au cours de la mise en oeuvre de ladite étape e) de manière à obtenir le matériau inorganique mésostructuré selon l'invention, au moins en partie mais pas totalement, sous forme sulfure. Ledit composé soufré est choisi parmi les composés contenant au moins un atome de soufre et dont la décomposition à basse température (80-90°C) entraîne la formation de H2S. Par exemple, ledit composé soufré est la thiourée ou la thioacétamide. Conformément audit premier mode particulier, la sulfuration dudit matériau selon l'invention est partielle de sorte que la présence de soufre dans ledit matériau inorganique mésostructuré n'affecte pas totalement la présence desdites particules métalliques sous forme de polyoxométallate. Après sulfuration, les particules sous la forme de polyoxométallates, préférentiellement sous la forme d'hétéropolyanions, représentent de 2 à 50 % poids, de préférence de 4 à 40 % poids et de manière très préférée de 6 à 30 % poids du matériau de l'invention. According to a first particular embodiment of the process for preparing the material according to the invention, at least one sulfur compound is introduced into the mixture according to said step a), or during the implementation of said step d) or still during the implementation of said step e) so as to obtain the mesostructured inorganic material according to the invention, at least partly but not totally, in sulphide form. Said sulfur compound is chosen from compounds containing at least one sulfur atom and whose decomposition with low temperature (80-90 ° C) causes the formation of H 2 S. For example, said sulfur compound is thiourea or thioacetamide. According to said first particular embodiment, the sulfurization of said material according to the invention is partial so that the presence of sulfur in said mesostructured inorganic material does not completely affect the presence of said metal particles in the form of polyoxometalate. After sulphurisation, the particles in the form of polyoxometalates, preferably in the form of heteropolyanions, represent from 2 to 50% by weight, preferably from 4 to 40% by weight and very preferably from 6 to 30% by weight of the material of the invention. 'invention.
Le matériau inorganique mésostructuré selon l'invention constitué de particules sphériques élémentaires comprenant des particules métalliques sous forme de polyoxométallate, piégées dans une matrice mésostructurée à base d'oxyde d'au moins un élément Y, peut être mis en forme sous forme de poudre, de billes, de pastilles, de granulés, d'extrudés (cylindres creux ou non, cylindres multilobés à 2, 3, 4 ou 5 lobes par exemple, cylindres torsadés), ou d'anneaux, etc., ces opérations de mise en forme étant réalisées par les techniques classiques connues de l'Homme du métier. De préférence, le matériau selon l'invention est obtenu sous forme de poudre, laquelle est constituée de particules sphériques élémentaires ayant un diamètre maximal de 200 μηι. The mesostructured inorganic material according to the invention consisting of elementary spherical particles comprising metal particles in the form of polyoxometalate, trapped in a mesostructured matrix based on the oxide of at least one element Y, can be shaped into a powder form, balls, pellets, granules, extrudates (hollow cylinders or not, multilobed cylinders with 2, 3, 4 or 5 lobes for example, twisted rolls), or rings, etc., these formatting operations being carried out by conventional techniques known to those skilled in the art. Preferably, the material according to the invention is obtained in powder form, which consists of elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 μηι.
L'opération de mise en forme du matériau inorganique mésostructuré selon l'invention consiste à mélanger ledit matériau mésostructuré avec au moins un matériau oxyde poreux ayant le rôle de liant. Ledit matériau oxyde poreux est préférentiellement un matériau oxyde poreux choisi dans le groupe formé par l'alumine, la silice, la silice-alumine, la magnésie, les argiles, l'oxyde de titane, l'oxyde de zirconium, l'oxyde de lanthane, l'oxyde de cérium, les phosphates d'aluminium, les phosphates de bore et un mélange d'au moins deux des oxydes cités ci- dessus. Ledit matériau oxyde poreux peut également être choisi parmi les mélanges alumine-oxyde de bore, alumine-oxyde de titane, alumine-zircone et oxyde de titane-zircone. Les aluminates, par exemple les aluminates de magnésium, de calcium, de baryum, de manganèse, de fer, de cobalt, de nickel, de cuivre et de zinc, ainsi que les aluminates mixtes, par exemple ceux contenant au moins deux des métaux cités ci-dessus, sont avantageusement utilisés comme matériau oxyde poreux. On peut utiliser également les titanates, par exemple les titanates de zinc, nickel, cobalt. On peut aussi avantageusement employer des mélanges d'alumine et de silice et des mélanges d'alumine avec d'autres composés comme les éléments du groupe VIB, le phosphore, le fluor ou le bore. Il est encore possible d'employer des argiles simples, synthétiques ou naturelles de type phyllosilicate 2: 1 dioctaédrique ou phyllosilicate 3: 1 trioctaédrique telles que la kaolinite, l'antigorite, la chrysotile, la montmorillonnite, la beidellite, la vermiculite, le talc, l'hectorite, la saponite, la laponite. Ces argiles peuvent être éventuellement délaminées. On peut aussi avantageusement utiliser des mélanges d'alumine et d'argile et des mélanges de silice-alumine et d'argile. De même, il peut être envisagé d'utiliser comme liant au moins un composé choisi dans le groupe formé par la famille des tamis moléculaires de type aluminosilicate cristallisé et des zéolithes synthétiques et naturelles telles que la zéolithe Y, la zéolithe Y fluorée, la zéolithe Y contenant des terres rares, la zéolithe X, la zéolithe L, la zéolithe bêta, la mordénite à petits pores, la mordénite à grands pores, les zéolithes oméga, NU- 10, ZSM-22, NU-86, NU-87, NU-88, et la zéolite ZSM-5. Parmi les zéolithes on préfère habituellement employer des zéolithes dont le rapport atome de charpente silicium/aluminium (Si/Ai) est supérieur à environ 3/1. On emploie avantageusement des zéolithes de structure faujasite et en particulier les zéolithes Y stabilisées et ultrastabilisées (USY) soit sous forme au moins partiellement échangées avec des cations métalliques, par exemple des cations des métaux alcalino-terreux et/ou des cations de métaux de terres rares de numéro atomique 57 à 71 inclus, soit sous forme hydrogène (Atlas of zeolite framework types, 6th revised Edition, 2007, Ch. Baerlocher, L. B. McCusker, D. H. Oison). Enfin, on peut utiliser comme matériau oxyde poreux au moins un composé choisi dans le groupe formé par la famille des tamis moléculaires de type aluminosilicate non cristallisé tels que les silices mésoporeuses, la silicalite, les silicoaluminophosphates, les aluminophosphates, les ferrosilicates, les silicoaluminates de titane, les borosilicates, les chromosilicates et les aluminophosphates de métaux de transition (dont le cobalt). Les divers mélanges utilisant au moins deux des composés cités ci-dessus conviennent également pour assurer le rôle de liant. The shaping operation of the mesostructured inorganic material according to the invention consists in mixing said mesostructured material with at least one porous oxide material having the role of binder. Said porous oxide material is preferably a porous oxide material chosen from the group formed by alumina, silica, silica-alumina, magnesia, clays, titanium oxide, zirconium oxide, lanthanum, cerium oxide, aluminum phosphates, boron phosphates and a mixture of at least two of the oxides mentioned above. Said porous oxide material may also be chosen from mixtures of alumina-boron oxide, alumina-titanium oxide, alumina-zirconia and titanium-zirconia oxide. Aluminates, for example aluminates of magnesium, calcium, barium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper and zinc, as well as mixed aluminates, for example those containing at least two of the metals mentioned above, are advantageously used as porous oxide material. It is also possible to use titanates, for example titanates of zinc, nickel or cobalt. It is also advantageous to use mixtures of alumina and silica and mixtures of alumina with other compounds such as group VIB elements, phosphorus, fluorine or boron. It is still possible to use simple, synthetic or natural clays of 2: 1 dioctahedral phyllosilicate or 3: 1 trioctahedral phyllosilicate such as kaolinite, antigorite, chrysotile, montmorillonnite, beidellite, vermiculite, talc , hectorite, saponite, laponite. These clays can be optionally delaminated. It is also advantageous to use mixtures of alumina and clay and mixtures of silica-alumina and clay. Similarly, it may be envisaged to use as binder at least one compound selected from the group formed by the family of crystallized aluminosilicate molecular sieves and natural and synthetic zeolites such as zeolite Y, fluorinated zeolite Y, zeolite Y containing rare earths, zeolite X, zeolite L, zeolite beta, small pore mordenite, large pore mordenite, omega zeolites, NU-10, ZSM-22, NU-86, NU-87, NU-88, and zeolite ZSM-5. Among the zeolites, it is usually preferred to employ zeolites whose ratio of silicon / aluminum framework atom (Si / Al) is greater than about 3/1. Zeolites with a faujasite structure and in particular stabilized and ultrastabilized Y zeolites (USY) are advantageously employed in at least one form. partially exchanged with metal cations, for example alkaline earth metal cations and / or rare earth metal cations of atomic number 57 to 71 inclusive, or in the hydrogen form (Atlas of zeolite framework types, 6 th revised Edition, 2007, Ch. Baerlocher, LB McCusker, DH Oison). Finally, at least one compound chosen from the group formed by the family of uncrystallized aluminosilicate molecular sieves such as mesoporous silicas, silicalite, silicoaluminophosphates, aluminophosphates, ferrosilicates, silicoaluminates of aluminum, can be used as porous oxide material. titanium, borosilicates, chromosilicates and aluminophosphates of transition metals (including cobalt). The various mixtures using at least two of the compounds mentioned above are also suitable for acting as binder.
Selon un deuxième mode particulier de mise en œuvre du procédé de préparation du matériau selon l'invention, indépendant ou non dudit premier mode de mise en œuvre, un ou plusieurs élément(s) additionnel(s) est introduit dans le mélange selon ladite étape a) du procédé de préparation selon l'invention, et/ou par imprégnation du matériau issu de ladite d) avec une solution contenant au moins ledit élément additionnel et/ou par imprégnation du matériau issu de ladite f) avec une solution contenant au moins ledit élément additionnel et/ou par imprégnation du matériau mésostructuré selon l'invention, préalablement mis en forme, avec une solution contenant au moins ledit élément additionnel. Ledit élément additionnel est choisi parmi les métaux du groupe VIII de la classification périodique des éléments, des agents organiques et des espèces dopantes appartenant à la liste des éléments dopants constitués par le phosphore, le fluor, le silicium et le bore. Conformément audit deuxième mode particulier, un ou plusieurs élément(s) additionnel(s) tels que définis ci- dessus est(sont) introduit(s) au cours de la mise en œuvre du procédé de préparation du matériau selon l'invention en une ou plusieurs étapes. Dans le cas où ledit élément additionnel est introduit par imprégnation, la méthode d'imprégnation à sec est préférée. Chaque étape d'imprégnation est avantageusement suivie d'une étape de séchage, par exemple réalisée à une température comprise entre 90 et 200°C, ladite étape de séchage étant préférentiellement suivie d'une étape de calcination sous air, éventuellement enrichi en oxygène, par exemple réalisée à une température comprise entre 200 et 600°C, de préférence entre 300 et 500°C, pendant une durée comprise entre 1 et 12 heures, préférentiellement entre 2 et 6 heures. Les techniques d'imprégnation, notamment d'imprégnation à sec, d'un matériau solide avec une solution liquide sont bien connues de l'Homme du métier. Les espèces dopantes choisies parmi le phosphore, le fluor, le silicium et le bore ne présentent, en elles-mêmes, aucun caractère catalytique mais permettent d'accroître l'activité catalytique du(es) métal(ux) présent(s) dans lesdites particules métalliques, notamment lorsque le matériau se trouve sous forme sulfure. According to a second particular embodiment of the process for preparing the material according to the invention, independent or not of said first embodiment, one or more additional element (s) is introduced into the mixture according to said step a) of the preparation method according to the invention, and / or by impregnation of the material resulting from said d) with a solution containing at least said additional element and / or by impregnation of the material resulting from said f) with a solution containing at least said additional element and / or by impregnation of the mesostructured material according to the invention, previously shaped, with a solution containing at least said additional element. Said additional element is chosen from metals of group VIII of the periodic table of elements, organic agents and doping species belonging to the list of doping elements constituted by phosphorus, fluorine, silicon and boron. According to said second particular embodiment, one or more additional element (s) as defined above is (are) introduced during the implementation of the process for the preparation of the material according to the invention into a or several steps. In the case where said additional element is introduced by impregnation, the dry impregnation method is preferred. Each impregnation step is advantageously followed by a drying step, for example carried out at a temperature of between 90 and 200 ° C., said drying step being preferably followed by an air calcination step, optionally enriched with oxygen, for example carried out at a temperature between 200 and 600 ° C, preferably between 300 and 500 ° C, for a period of between 1 and 12 hours, preferably between 2 and 6 hours. Impregnation techniques, especially dry impregnation, of a solid material with a liquid solution are well known to those skilled in the art. The doping species chosen from phosphorus, fluorine, silicon and boron do not, in themselves, have any catalytic character but make it possible to increase the catalytic activity of the metal (s) present in said metal particles, especially when the material is in sulphide form.
Les sources de métaux du groupe VIII utilisées en tant que précurseurs dudit élément additionnel à base d'au moins un métal du groupe VIII sont bien connues de l'Homme du métier. Parmi les métaux du groupe VIII, le cobalt et le nickel sont préférés. Par exemple, on utilisera les nitrates tels que le nitrate de cobalt et le nitrate de nickel, les sulfates, les hydroxydes tels que les hydroxydes de cobalt et les hydroxydes de nickel, les phosphates, les halogénures (par exemple, chlorures, bromures et fluorures) et les carboxylates (par exemple acétates et carbonates). La source de bore utilisée en tant que précurseur de ladite espèce dopante à base de bore est de préférence choisie parmi les acides contenant du bore, par exemple l'acide orthoborique H3B03, le biborate d'ammonium, le pentaborate d'ammonium, l'oxyde de bore et les esters boriques. Le bore peut également être introduit en même temps que un ou plusieurs des éléments M choisi dans la liste donnée ci-dessus (M = vanadium, niobium, tantale, molybdène, tungstène, fer, le cuivre, zinc, cobalt et/ou nickel) sous la forme d'hétéropolyanions (X = bore dans la formule XxMmOyHh q"), notamment d'hétéropolyanions de Keggin, Keggin lacunaire, Keggin substitué. On peut en particulier citer les hétéropolyanions suivants : l'acide boromolybdique et ses sels, l'acide borotungstique et ses sels. La source de bore sous forme d'hétéropolyanions est alors introduite lors de l'étape a) du procédé de préparation selon l'invention. Dans le cas où la source de bore est introduite par imprégnation, ladite étape d'imprégnation avec la source de bore est réalisée en utilisant par exemple une solution d'acide borique dans un mélange eau/alcool ou encore dans un mélange eau/éthanolamine. La source de bore peut également être imprégnée en utilisant un mélange formé d'acide borique, d'eau oxygénée et d'un composé organique basique contenant de l'azote tels que l'ammoniaque, les aminés primaires et secondaires, les aminés cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la famille du pyrrole. The sources of Group VIII metals used as precursors of said additional element based on at least one Group VIII metal are well known to those skilled in the art. Of the Group VIII metals, cobalt and nickel are preferred. For example, nitrates such as cobalt nitrate and nickel nitrate, sulphates, hydroxides such as cobalt hydroxides and nickel hydroxides, phosphates, halides (for example, chlorides, bromides and fluorides) will be used. ) and carboxylates (eg acetates and carbonates). The boron source used as a precursor of said boron dopant species is preferably selected from boron-containing acids, for example orthoboric acid H 3 B0 3 , ammonium biborate, ammonium pentaborate , boron oxide and boric esters. Boron may also be introduced at the same time as one or more of the elements M chosen from the list given above (M = vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, iron, copper, zinc, cobalt and / or nickel) . as heteropolyanion (X = boron in formula X x m m O y h q h "), in particular heteropoly Keggin, lacunary Keggin, substituted Keggin particularly may be mentioned the following heteropolyanion: acid The source of boron in the form of heteropolyanions is then introduced during step a) of the preparation process according to the invention. introduced by impregnation, said impregnation step with the boron source is carried out using, for example, a solution of boric acid in a water / alcohol mixture or in a water / ethanolamine mixture, the source of boron may also be impregnated with using a m a mixture of boric acid, hydrogen peroxide and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, compounds of the pyridine family and quinolines and the compounds of the pyrrole family.
La source de phosphore utilisée en tant que précurseur de ladite espèce dopante à base de phosphore est de préférence choisie parmi l'acide orthophosphorique H3P04, ses sels et esters comme les phosphates d'ammonium. Le phosphore peut également être introduit en même temps que un ou plusieurs des éléments M choisi dans la liste donnée ci-dessus (M = vanadium, niobium, tantale, molybdène, tungstène, fer, le cuivre, zinc, cobalt et/ou nickel) sous la forme d'hétéropolyanions (X = P dans la formule sous la forme d'hétéropolyanions, notamment d'hétéropolyanions de Keggin, Keggin lacunaire, Keggin substitué ou de type Strandberg. On peut citer en particulier les hétéropolyanions suivants : l'acide phosphomolybdique et ses sels, l'acide phosphotungstique et ses sels. La source de phosphore sous forme d'hétéropolyanions est alors introduite lors de l'étape a) du procédé de préparation selon l'invention. Dans le cas où la source de phosphore est introduite par imprégnation, ladite étape d'imprégnation avec la source de phosphore est réalisée en utilisant par exemple un mélange formé d'acide phosphorique et d'un composé organique basique contenant de l'azote tels que l'ammoniaque, les aminés primaires et secondaires, les aminés cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la famille du pyrrole. De nombreuses sources de silicium peuvent être employées en tant que précurseurs de ladite espèce dopante à base de silicium. Ainsi, on peut utiliser l'orthosilicate d'éthyle Si(OEt)4, les siloxanes, les polysiloxanes, les silicones, les émulsions de silicones, les silicates d'halogénures comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2SiF6 ou le fluorosilicate de sodium Na2SiF6. Le silicium peut également être introduit en même temps que un ou plusieurs des éléments M choisi dans la liste donnée ci-dessus (M = vanadium, niobium, tantale, molybdène, tungstène, fer, le cuivre, zinc, cobalt et/ou nickel) sous la forme d'hétéropolyanions (X = Si dans la formule XxMmOyHh q"), sous la forme d'hétéropolyanions, notamment d'hétéropolyanions de Keggin, Keggin lacunaire, Keggin substitué. On peut citer en particulier les hétéropolyanions suivants : l'acide silicomolybdique et ses sels, l'acide silicotungstique et ses sels. . La source de silicium sous forme d'hétéropolyanions est alors introduite lors de l'étape a) du procédé de préparation selon l'invention. Dans le cas où la source de silicium est introduite par imprégnation, ladite étape d'imprégnation avec la source de silicium est réalisée en utilisant par exemple une solution de silicate d'éthyle dans un mélange eau/alcool. La source de silicium peut encore être imprégnée en utilisant un composé du silicium de type silicone ou l'acide silicique mis en suspension dans l'eau. The phosphorus source used as a precursor of said phosphorus-based dopant species is preferably chosen from orthophosphoric acid H 3 PO 4 , its salts and esters, such as ammonium phosphates. Phosphorus can also be introduced at the same time as one or more of the elements M chosen in the list given above (M = vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, iron, copper, zinc, cobalt and / or nickel) in the form of heteropolyanions (X = P in the formula in the form of heteropolyanions, especially Keggin heteropolyanions, Keggin lacunary, Keggin substituted or Strandberg type. Mention may in particular be made of the following heteropolyanions: phosphomolybdic acid and its salts, phosphotungstic acid and its salts. The source of phosphorus in the form of heteropolyanions is then introduced during step a) of the preparation process according to the invention. In the case where the phosphorus source is introduced by impregnation, said impregnation step with the phosphorus source is carried out using for example a mixture of phosphoric acid and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, pyridine and quinoline family compounds, and pyrrole family compounds. Many sources of silicon may be employed as precursors of said silicon-based dopant species. Thus, it is possible to use ethyl orthosilicate Si (OEt) 4 , siloxanes, polysiloxanes, silicones, silicone emulsions, halide silicates, such as ammonium fluorosilicate (NH 4 ) 2 SiF 6 or sodium fluorosilicate Na 2 SiF 6 . Silicon may also be introduced together with one or more of the elements M selected from the list given above (M = vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, iron, copper, zinc, cobalt and / or nickel) as heteropolyanion (X = Si in the formula X x m m O y h q h ") in the form heteropolyanion including heteropolyanion Keggin, lacunary Keggin, substituted Keggin. there may be mentioned in particular the following heteropolyanions: silicomolybdic acid and its salts, silicotungstic acid and its salts The source of silicon in the form of heteropolyanions is then introduced during step a) of the preparation process according to the invention. the case where the silicon source is introduced by impregnation, said impregnation step with the silicon source is carried out using for example a solution of ethyl silicate in a water / alcohol mixture. The silicon source may be further impregnated using a silicone silicon compound or silicic acid suspended in water.
Les sources de fluor utilisées en tant que précurseurs de ladite espèce dopante à base de fluor sont bien connues de l'Homme du métier. Par exemple, les anions fluorures peuvent être introduits sous forme d'acide fluorhydrique ou de ses sels. Ces sels sont formés avec des métaux alcalins, l'ammonium ou un composé organique. Ils sont par exemple introduits au cours de l'étape a) du procédé de préparation du matériau selon l'invention. Dans le cas où la source de fluor est introduite par imprégnation, ladite étape d'imprégnation avec la source de fluor est réalisée en utilisant par exemple une solution aqueuse d'acide fluorhydrique ou de fluorure d'ammonium ou encore de bifluorure d'ammonium. The fluorine sources used as precursors of said fluorine-based dopant species are well known to those skilled in the art. For example, the fluoride anions can be introduced in the form of hydrofluoric acid or its salts. These salts are formed with alkali metals, ammonium or an organic compound. They are for example introduced during step a) of the process for preparing the material according to the invention. In the case where the fluorine source is introduced by impregnation, said impregnation step with the fluorine source is carried out using for example an aqueous solution of hydrofluoric acid or ammonium fluoride or ammonium bifluoride.
La répartition et la localisation desdites espèces dopantes choisies parmi le bore, le fluor, le silicium et le phosphore sont avantageusement déterminées par des techniques telles que la microsonde de Castaing (profil de répartition des divers éléments), la microscopie électronique par transmission couplée à une analyse X (c'est-à- dire une analyse EDX laquelle permet de connaître la composition élémentaire qualitative et/ou quantitative d'un échantillon à partir de la mesure par une diode Si(Li) des énergies des photons X émis par la région de l'échantillon bombardée par le faisceau d'électrons) des éléments présents dans le matériau inorganique mésostructuré selon l'invention, ou bien encore par l'établissement d'une cartographie de répartition des éléments présents dans ledit matériau par microsonde électronique. Ces techniques permettent de mettre en évidence la présence de ces espèces dopantes. L'analyse des métaux du groupe VIII et celle de l'espèce organique comme élément additionnel sont généralement réalisées par analyse élémentaire par fluorescence X. The distribution and location of said dopant species chosen from boron, fluorine, silicon and phosphorus are advantageously determined by techniques such as the Castaing microprobe (distribution profile of the various elements), transmission electron microscopy coupled with X analysis (that is to say an EDX analysis which makes it possible to know the qualitative and / or quantitative elemental composition of a sample from the measurement by a diode Si (Li) of the energies of the photons X emitted by the region of the sample bombarded by the electron beam) elements present in the mesostructured inorganic material according to the invention, or else by the establishment of a distribution map of the elements present in said material by electron microprobe. These techniques make it possible to highlight the presence of these doping species. The analysis of the Group VIII metals and that of the organic species as an additional element are generally carried out by elemental X-ray fluorescence analysis.
Ladite espèce dopante appartenant à la liste des éléments dopants constitués par le phosphore, le fluor, le silicium, le bore et le mélange de ces éléments est introduite dans une quantité telle que la teneur totale en espèce dopante soit comprise entre 0,1 et 10% poids, de préférence entre 0,5 et 8% poids, et de manière encore plus préférée entre 0,5 et 6% poids, exprimé en % poids oxyde, par rapport au poids du matériau inorganique mésostructuré selon l'invention. Cette teneur est totale, c'est-à-dire qu'elle prend en compte la présence de l'élément constituant l'espèce dopante à la fois en tant qu'élément X dans les particules polyoxométallates et en tant qu'espèce dopante. C'est le cas en particulier pour les éléments P, Si et B. Le rapport atomique entre l'espèce dopante et Ie(s) métal(ux) M préférentiellement choisi(s) parmi V, Nb, Ta, Mo et W est de préférence compris entre 0,05 et 0,9, de manière encore plus préférée entre 0,08 et 0,8, l'espèce dopante et le(s) métal(ux) M préférentiellement choisi(s) parmi V, Nb, Ta, Mo et W pris en compte pour le calcul de ce rapport correspondant à la teneur totale, dans le matériau selon l'invention, en espèce dopante et en métal(ux) M préférentiellement choisi(s) parmi V, Nb, Ta, Mo et W indépendamment du mode d'introduction. Said doping species belonging to the list of doping elements constituted by phosphorus, fluorine, silicon, boron and the mixture of these elements is introduced in a quantity such that the total content of doping species is between 0.1 and 10. % by weight, preferably between 0.5 and 8% by weight, and even more preferably between 0.5 and 6% by weight, expressed in% by weight oxide, relative to the weight of the mesostructured inorganic material according to the invention. This content is total, that is to say that it takes into account the presence of the element constituting the doping species both as element X in the polyoxometallate particles and as a doping species. This is the case in particular for the elements P, Si and B. The atomic ratio between the doping species and the metal (s) (ux) M preferably chosen from V, Nb, Ta, Mo and W is preferably between 0.05 and 0.9, even more preferably between 0.08 and 0.8, the dopant species and the metal (s) (ux) M preferably chosen from V, Nb, Ta, Mo and W taken into account for the calculation of this ratio corresponding to the total content, in the material according to the invention, of doping species and metal (ux) M preferably chosen from V, Nb, Ta, Mo and W regardless of the mode of introduction.
Les agents organiques utilisés en tant que précurseurs dudit élément additionnel à base d'au moins un agent organique sont choisis parmi les agents organiques possédant des propriétés chélatantes ou non, réductrices ou non. Lesdits agents organiques sont par exemple les mono-, di- ou polyalcools éventuellement éthérifiés, les acides carboxyliques, les sucres, les mono, di ou polysaccharides non cycliques comme le glucose, le fructose, le maltose, le lactose ou le sucrose, les esters, les éthers, les éthers-couronnes, les composés contenant du soufre ou de l'azote comme l'acide nitriloacétique, l'acide ethylènediaminetetraactique, ou diéthylenetriamine. The organic agents used as precursors of said additional element based on at least one organic agent are chosen from organic agents having chelating or non-reducing or non-reducing properties. Said organic agents are, for example, optionally etherified mono-, di- or polyalcohols, carboxylic acids, sugars, non-cyclic mono-, di- or polysaccharides, such as glucose, fructose, maltose, lactose or sucrose, esters, ethers, crown ethers, compounds containing sulfur or nitrogen such as nitriloacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, or diethylenetriamine.
Le matériau inorganique mésostructuré selon l'invention constitué de particules sphériques élémentaires comprenant des particules métalliques sous forme de polyoxométallates, piégées dans une matrice oxyde mésostructurée, présentant une porosité organisée et uniforme dans le domaine de la mésoporosité, est caractérisé par plusieurs techniques d'analyses et notamment par diffraction des rayons X aux bas angles (DRX aux bas angles), par diffraction des rayons X aux grands angles (DRX), par volumétrie à l'azote (BET), par microscopie électronique à transmission (MET), par microscopie électronique à balayage (MEB), par fluorescence X (FX). La présence de polyoxométallates, notamment d'hétéropolyanions, est mise en évidence par différentes techniques, en particulier par les spectroscopies Raman, UV-visible ou encore infrarouge ainsi que par microanalyse. Des techniques telles que la résonance magnétique nucléaire (RMN) ou encore la résonance paramagnétique électronique (RPE) (notamment pour les HPA réduits dont une partie des atomes présentent un degré d'oxydation réduit par rapport au degré d'oxydation initial), pourront aussi être utilisées selon les HPA employés. The mesostructured inorganic material according to the invention consisting of elementary spherical particles comprising metal particles in the form of polyoxometalates, trapped in a mesostructured oxide matrix, having an organized and uniform porosity in the field of mesoporosity, is characterized by several analysis techniques. and in particular by X-ray diffraction at low angles (XRD at low angles), X-ray diffraction at high angles (XRD), nitrogen volumetry (BET), transmission electron microscopy (TEM), microscopy scanning electron (SEM), by X-ray fluorescence (FX). The presence of polyoxometalates, especially heteropolyanions, is demonstrated by various techniques, in particular by Raman, UV-visible or infrared spectroscopies as well as by microanalysis. Techniques such as nuclear magnetic resonance (NMR) or electron paramagnetic resonance (EPR) (especially for reduced HPA, some of whose atoms have a reduced degree of oxidation compared to the initial degree of oxidation), may also be used. to be used according to the HPA employed.
La technique de diffraction des rayons X aux bas angles (valeurs de l'angle 2Θ comprises entre 0,5 et 5°) permet de caractériser la périodicité à l'échelle nanométrique générée par la mésoporosité organisée de la matrice mésostructurée du matériau de l'invention. Dans l'exposé qui suit, l'analyse des rayons X est réalisée sur poudre avec un diffractomètre opérant en réflexion et équipé d'un monochromateur arrière en utilisant la radiation du cuivre (longueur d'onde de 1 ,5406 Â). Les pics habituellement observés sur les diffractogrammes correspondants à une valeur donnée de l'angle 2Θ sont associés aux distances inter réticulaires d(hki) caractéristiques de la symétrie structurale du matériau ((hkl) étant les indices de Miller du réseau réciproque) par la relation de Bragg : 2 d(hki) * sin (θ) = n * λ. Cette indexation permet alors la détermination des paramètres de maille (abc) du réseau direct, la valeur de ces paramètres étant fonction de la structure hexagonale, cubique, ou vermiculaire obtenue. A titre d'exemple, le diffractogramme de rayons X aux bas angles d'un matériau mésostructuré selon l'invention constitué de particules sphériques élémentaires comportant une matrice mésostructurée oxyde à base de silicium et d'aluminium obtenu selon le procédé de préparation selon l'invention via l'emploi du sel d'ammonium quaternaire qu'est le bromure de céthyltriméthylammonium CH3(CH2) i5N(CH3)3Br (CTAB) présente un pic de corrélation parfaitement résolu correspondant à la distance de corrélation entre pores d caractéristique d'une structure de type vermiculaire et définie par la relation de Bragg 2 The X-ray diffraction technique at low angles (values of the angle 2Θ between 0.5 and 5 °) makes it possible to characterize the periodicity at the nanoscale generated by the organized mesoporosity of the mesostructured matrix of the material of the invention. In the following description, the X-ray analysis is carried out on powder with a diffractometer operating in reflection and equipped with a rear monochromator using copper radiation (wavelength of 1.5406 Å). The peaks usually observed on the diffractograms corresponding to a given value of the angle 2Θ are associated with the inter-reticular distances d (hk i ) characteristic of the structural symmetry of the material ((hkl) being the Miller indices of the reciprocal lattice) by the Bragg relation: 2 d (h ki) * sin (θ) = n * λ. This indexing then allows the determination of the mesh parameters (abc) of the direct network, the value of these parameters being a function of the hexagonal, cubic or vermicular structure obtained. By way of example, the low angle X-ray diffractogram of a mesostructured material according to the invention consisting of elementary spherical particles comprising a mesostructured matrix based on silicon and aluminum obtained according to the preparation method according to the invention. invention via the use of the quaternary ammonium salt CH 3 (CH 2 ) 15 N (CH 3) 3 Br (CTAB), methyltrimethylammonium bromide has a perfectly resolved correlation peak corresponding to the characteristic p a vermicular-type structure defined by the Bragg relation 2
La technique de Diffraction des Rayons X aux grands angles (valeurs de l'angle 2Θ comprises entre 6 et 100°) permet de caractériser un solide cristallisé défini par la répétition d'un motif unitaire ou maille élémentaire à l'échelle moléculaire. Elle suit le même principe physique que celui régissant la technique de diffraction des Rayons X aux bas angles. La technique DRX aux grands angles est donc utilisée pour analyser les matériaux de l'invention car elle est tout particulièrement adaptée à la caractérisation structurale des nanocristaux zéolithiques éventuellement présents dans chacune des particules sphériques élémentaires constituant le matériau défini selon l'invention. En particulier, elle permet d'accéder à la taille des pores de ces nanocristaux zéolithiques. Pour exemple, lors de l'occlusion éventuelle de nanocristaux de zéolithe du type ZSM-5 (MFI), le diffractogramme aux grand angles associés présente les pics attribués au groupe de symétrie Pnma (N°62) de la zéolithe ZSM-5. La valeur de l'angle obtenue sur le diffractogramme RX permet de remonter à la distance de corrélation d selon la loi de Bragg : 2 d(hk|) * sin (θ) = n * λ. La volumétrie à l'azote correspondant à l'adsorption physique de molécules d'azote dans la porosité du matériau via une augmentation progressive de la pression à température constante renseigne sur les caractéristiques texturales (diamètre de pores, volume poreux, surface spécifique) particulières du matériau selon l'invention. En particulier, elle permet d'accéder à la surface spécifique et à la distribution mésoporeuse du matériau. On entend par surface spécifique, la surface spécifique B.E.T. (SBET en m2/g) déterminée par adsorption d'azote conformément à la norme ASTM D 3663-78 établie à partir de la méthode BRUNAUER-EMMETT-TELLER décrite dans le périodique "The Journal of American Society", 1938, 60, 309. La distribution poreuse représentative d'une population de mésopores centrée dans une gamme de 2 à 50 nm (classification IUPAC) est déterminée par le modèle Barrett-Joyner-Halenda (BJH). L'isotherme d'adsorption - désorption d'azote selon le modèle BJH ainsi obtenue est décrite dans le périodique "The Journal of American Society", 19 1, 73, 373, écrit par E. P. Barrett, L. G. Joyner et P. P. Halenda. Dans l'exposé qui suit, le diamètre des mésospores φ de la matrice mésostructurée correspond au diamètre moyen à l'adsorption d'azote défini comme étant un diamètre tel que tous les pores inférieurs à ce diamètre constituent 50% du volume poreux (Vp) mesuré sur la branche d'adsorption de l'isotherme azote. De plus, l'allure de l'isotherme d'adsorption d'azote et de la boucle d'hystérésis peuvent renseigner sur la nature de la mésoporosité et sur la présence éventuelle de microporosité liée essentiellement aux nanocristaux zéolithiques lorsqu'ils sont présents dans la matrice oxyde mésostructurée. A titre d'exemple, l'isotherme d'adsorption d'azote relative à un matériau mésostructuré selon l'invention, obtenu selon le procédé de préparation selon l'invention et constitué de particules sphériques élémentaires comportant une matrice mésostructurée oxyde à base d'aluminium et de silicium préparée via l'emploi du sel d'ammonium quaternaire bromure de céthyltriméthylammonium CH3(CH2)i5N(CH3)3Br (CTAB) est caractérisée par une isotherme d'adsorption de classe IVc (classification IUPAC) avec présence d'une marche d'adsorption pour des valeurs de Ρ/Ρ0 (où P0 est la pression de vapeur saturante à la température T) comprises entre 0,2 et 0,3 associée à la présence de pores de l'ordre de 2 à 3 nm comme confirmée par la courbe de distribution poreuse associée. The X-ray diffraction technique at large angles (values of the angle 2Θ between 6 and 100 °) makes it possible to characterize a crystalline solid defined by the repetition of a unitary unit or unit cell at the molecular scale. It follows the same physical principle as that governing the low-angle X-ray diffraction technique. The DRX technique at large angles is therefore used to analyze the materials of the invention because it is particularly suitable for the structural characterization of zeolitic nanocrystals possibly present in each of the elementary spherical particles constituting the material defined according to the invention. In particular, it provides access to the pore size of these zeolitic nanocrystals. For example, during the eventual occlusion of zeolite nanocrystals of the ZSM-5 (MFI) type, the diffractogram at large angles associated with the peaks attributed to the group of symmetry Pnma (No. 62) zeolite ZSM-5. The value of the angle obtained on the diffractogram RX makes it possible to go back to the correlation distance d according to the Bragg law: 2 d (hk | ) * sin (θ) = n * λ. The nitrogen volumetry corresponding to the physical adsorption of nitrogen molecules in the porosity of the material via a progressive increase in the pressure at constant temperature gives information on the particular textural characteristics (pore diameter, pore volume, specific surface area) of the material. material according to the invention. In particular, it provides access to the specific surface and the mesoporous distribution of the material. Specific surface area is understood to mean the BET specific surface area (S B AND in m 2 / g) determined by nitrogen adsorption in accordance with the ASTM D 3663-78 standard established from the BRUNAUER-EMMETT-TELLER method described in the periodical. "The Journal of the American Society", 1938, 60, 309. The representative porous distribution of a mesopore population centered in a range of 2 to 50 nm (IUPAC classification) is determined by the Barrett-Joyner-Halenda (BJH) model. . The nitrogen adsorption-desorption isotherm according to the BJH model thus obtained is described in the periodical "The Journal of the American Society", 19 1, 73, 373, written by EP Barrett, LG Joyner and PP Halenda. In the following description, the diameter of the mesospores φ of the mesostructured matrix corresponds to the average diameter at the adsorption of nitrogen defined as being a diameter such that all the pores smaller than this diameter constitute 50% of the pore volume (Vp) measured on the adsorption branch of the nitrogen isotherm. In addition, the shape of the nitrogen adsorption isotherm and the hysteresis loop can provide information on the nature of the mesoporosity and on the possible presence of microporosity essentially related to zeolitic nanocrystals when present in the mesostructured oxide matrix. By way of example, the nitrogen adsorption isotherm relative to a mesostructured material according to the invention, obtained according to the preparation process according to the invention and consisting of elementary spherical particles comprising a mesostructured matrix based on aluminum and silicon prepared via the use of the quaternary ammonium salt CH 3 (CH 2 ) i 5 N (CH 3 ) 3 Br bromide (CTAB) is characterized by a Class IVc adsorption isotherm (IUPAC classification) with presence an adsorption step for values of Ρ / Ρ0 (where P0 is the saturating vapor pressure at the temperature T) of between 0.2 and 0.3 associated with the presence of pores of the order of 2 to 3 nm as confirmed by the associated porous distribution curve.
Concernant la matrice mésostructurée, la différence entre la valeur du diamètre des pores φ et le paramètre de maille a défini par DRX aux bas angles comme décrit ci-dessus permet d'accéder à la grandeur e où e = a - φ et est caractéristique de l'épaisseur des parois amorphes de la matrice mésostructurée comprises dans chacune des particules sphériques du matériau selon l'invention. Ledit paramètre de maille a est relié à la distance d de corrélation entre pores par un facteur géométrique caractéristique de la géométrie de la phase. Pour exemple, dans le cas d'une structure vermiculaire e = d - φ. Concerning the mesostructured matrix, the difference between the value of the pore diameter φ and the mesh parameter defined by XRD at low angles as described above gives access to the magnitude e where e = a - φ and is characteristic of the thickness of the amorphous walls of the mesostructured matrix included in each of the spherical particles of the material according to the invention. Said mesh parameter a is connected to the distance d of correlation between pores by a geometric factor characteristic of the geometry of the phase. For example, in the case of a vermicular structure e = d - φ.
L'analyse par microscopie électronique par transmission (MET) est une technique également largement utilisée pour caractériser la structure de ces matériaux. Celle-ci permet la formation d'une image du solide étudié, les contrastes observés étant caractéristiques de l'organisation structurale, de la texture ou bien de la morphologie des particules observées, la résolution de la technique atteignant au maximum 1 nm. Dans l'exposé qui suit, les photos MET seront réalisées à partir de coupes microtomes de l'échantillon afin de visualiser une section d'une particule sphérique élémentaire du matériau selon l'invention. A titre d'exemple, les images MET obtenues pour un matériau selon l'invention constitué de particules sphériques élémentaires comprenant des particules métalliques piégées dans une matrice mésostructurée à base d'oxyde de silicium et d'aluminium laquelle a été préparée via l'emploi du sel d'ammonium quaternaire qu'est le bromure de céthyltriméthylammonium CH3(CH2)i5N(CH3)3Br (CTAB) présentent au sein d'une même particule sphérique une mésostructure vermiculaire (la matière étant définie par des zones sombres) au sein de laquelle sont éventuellement visualisés des objets opaques représentant les nanocristaux zéolithiques piégées dans la matrice mésostructurée. L'analyse de l'image permet également d'accéder aux paramètres d, φ et e, caractéristiques de la matrice mésostructurée définis précédemment. La morphologie et la distribution en taille des particules élémentaires ont été établies par analyse de photos obtenues par microscopie électronique à balayage (MEB). Transmission electron microscopy (TEM) is also widely used to characterize the structure of these materials. This allows the formation of an image of the studied solid, the contrasts observed being characteristic of the structural organization, the texture or the morphology of the particles observed, the resolution of the technique reaching a maximum of 1 nm. In the following description, the MET photos will be made from microtome sections of the sample in order to visualize a section of an elementary spherical particle of the material according to the invention. For example, the MET images obtained for a material according to the invention consisting of elementary spherical particles comprising metal particles trapped in a mesostructured matrix based on silicon oxide and aluminum which has been prepared via the use of the quaternary ammonium salt bromide of cetyltrimethylammonium CH 3 (CH 2 ) 15N (CH 3 ) 3Br (CTAB) have within a same spherical particle a vermicular mesostructure (the material being defined by dark areas) within which opaque objects representing the zeolitic nanocrystals trapped in the mesostructured matrix. The analysis of the image also makes it possible to access the parameters d, φ and e, characteristics of the mesostructured matrix defined above. The morphology and size distribution of the elementary particles were established by scanning electron microscopy (SEM) photo analysis.
La mésostructuration du matériau selon l'invention peut être vermiculaire, cubique ou hexagonale en fonction de la nature du tensioactif choisi comme agent structurant. The mesostructuration of the material according to the invention can be vermicular, cubic or hexagonal depending on the nature of the surfactant chosen as a structuring agent.
Les particules métalliques sous forme de polyoxométallates, plus préférentiellement sous forme d'hétéropolyanions (HP A), sont en particulier caractérisées par spectroscopie Raman. Les spectres Raman ont été obtenus avec un spectromètre de type Raman dispersif équipé d'un laser de longueur d'onde excitatrice de 532 nm. Le faisceau laser est focalisé sur l'échantillon à l'aide d'un microscope équipé d'un objectif χ 50 longue distance de travail. La puissance du laser au niveau de l'échantillon est de l'ordre de 1 mW. Le signal Raman émis par l'échantillon est collecté par le même objectif et est dispersé à l'aide d'un réseau 1800 tr/min puis collecté par un détecteur CCD (Charge Coupled Device ou Dispositif à Transfert de Charges). La résolution spectrale obtenue est de l'ordre de 2 cm"' . La zone spectrale enregistrée est comprise entre 300 et 1500 cm"1. La durée d'acquisition a été fixée à 120 s pour chaque spectre Raman enregistré. The metal particles in the form of polyoxometalates, more preferably in the form of heteropolyanions (HP A), are in particular characterized by Raman spectroscopy. Raman spectra were obtained with a dispersive Raman spectrometer equipped with a 532 nm exciter wavelength laser. The laser beam is focused on the sample using a microscope equipped with a χ 50 long working distance lens. The laser power at the sample level is of the order of 1 mW. The Raman signal emitted by the sample is collected by the same objective and is dispersed using a 1800 rpm network and then collected by a CCD (Charge Coupled Device). The spectral resolution is obtained of the order of 2 cm " '. The recorded spectral region is between 300 and 1500 cm" 1. The acquisition duration was set at 120 s for each registered Raman spectrum.
La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) est également avantageusement utilisée pour caractériser les polyoxométallates, en particulier les HPA. Citons notamment les analyses RMN du 31P et du 29Si enregistrées sur des spectromètres 300 ou 400 MHz. La présente invention a également pour objet un procédé de transformation d'une charge hydrocarbonée comprenant 1) la mise en contact du matériau inorganique mésostructuré selon l'invention avec une charge comprenant au moins un composé soufré puis 2) la mise en contact dudit matériau issu de ladite étape 1) avec ladite charge hydrocarbonée. A l'issue de la mise en œuvre de ladite étape 1) du procédé de transformation selon l'invention, ledit matériau mésostructuré inorganique est bifonctionnel, c'est à dire qu'il possède à la fois une fonction hydro- déhydrogénante, assurée par la présence d'une phase métallique sulfure issue des polyoxométallates, préférentiellement des hétéropolyanions, et une fonction acide. La fonction acide est assurée par des propriétés d'acidité intrinsèques à ladite matrice mésostructurée à base d'oxyde d'au moins dudit élément Y et dans laquelle sont avantageusement piégés des nanocristaux de zéolithes. L'acidité de la matrice mésostructurée est générée lorsque le matériau selon l'invention comprend par exemple une matrice oxyde mésostructurée acide avec éventuellement piégeage de nanocristaux de zéolithes eux-mêmes acides ou non ou encore une matrice oxyde mésostructurée non acide avec piégeage de nanocristaux de zéolithes eux-mêmes acides. Une matrice oxyde mésostructurée acide comprend avantageusement de l'aluminium, du titane, du germanium et/ou de l'étain en tant qu'élément Y. Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR) is also advantageously used to characterize polyoxometalates, in particular HPAs. These include 31 P and 29 Si NMR analyzes recorded on 300 or 400 MHz spectrometers. The subject of the present invention is also a process for converting a hydrocarbon feedstock comprising 1) bringing the mesostructured inorganic material into contact with a feedstock comprising at least one sulfur-containing compound, and then 2) bringing said material into contact with the feedstock. of said step 1) with said hydrocarbon feedstock. At the end of the implementation of said step 1) of the transformation process according to the invention, said inorganic mesostructured material is bifunctional, that is to say that it has both a hydro-dehydrogenating function, provided by the presence of a metal sulphide phase derived from polyoxometalates, preferentially heteropolyanions, and an acid function. The acid function is ensured by acidity properties intrinsic to said mesostructured matrix based on at least one oxide of said element Y and in which nanocrystals of zeolites are advantageously trapped. The acidity of the mesostructured matrix is generated when the material according to the invention comprises, for example, an acidic mesostructured oxide matrix possibly with trapping of nanocrystals of zeolites, themselves acidic or otherwise, or an oxide matrix. non-acidic mesostructured with trapping nanocrystals of zeolites themselves acidic. An acidic mesostructured oxide matrix advantageously comprises aluminum, titanium, germanium and / or tin as element Y.
Conformément à ladite étape 1) du procédé de transformation selon l'invention, on réalise la sulfuration des particules métalliques sous forme polyoxométallates, préférentiellement sous forme d'hétéropolyanions, piégées au sein de la matrice mésostructurée de chacune des particules sphériques constituant le matériau inorganique selon l'invention. La transformation des particules métalliques sous forme polyoxométallates, préférentiellement sous forme de HPA, en leur phase active sulfurée associée est réalisée après traitement en température dudit matériau inorganique selon l'invention au contact d'hydrogène sulfuré à une température comprise entre 200 et 600°C et plus préférentiellement entre 300 et 500°C selon des procédés bien connus de l'Homme du métier. Plus précisément, ladite étape 1) de sulfuration selon le procédé de transformation selon l'invention est réalisée soit directement dans l'unité réactionnelle dudit procédé de transformation à l'aide d'une charge soufrée en présence d'hydrogène et d'hydrogène sulfuré (H2S) introduit tel quel ou issu de la décomposition d'un composé soufré organique (sulfuration in situ) soit préalablement au chargement dudit matériau selon l'invention dans l'unité réactionnelle dudit procédé de transformation (sulfuration ex situ). Dans le cas d'une sulfuration ex situ, des mélanges gazeux tels que H2/H2S ou N2/H2S sont avantageusement utilisés pour la mise en oeuvre de ladite étape 1). Ledit matériau selon l'invention peut encore être sulfuré ex situ conformément à ladite étape 1) à partir de molécules en phase liquide, l'agent sulfurant étant alors choisi parmi les composés suivants : le diméthyldisulfure (DMDS), le diméthylsulfure, le n-butylmercaptan, les composés polysulfures de type tertiononylpolysulfure (par exemple TPS-37 ou TPS-54 commercialisés par la société ATOFINA), ceux-ci étant dilués dans une matrice organique composée de molécules aromatiques ou alkyles. Ladite étape 1) de sulfuration est préférentiellement précédée d'une étape de traitement thermique dudit matériau inorganique selon l'invention selon des méthodes bien connues de l'Homme du métier, de préférence par calcination sous air dans une gamme de température comprise entre 300 et 1000°C et plus précisément dans une gamme comprise entre 500 et 600°C pendant une durée de 1 à 24 heures et de façon préférée pendant une durée de 6 à 15 heures. According to said step 1) of the conversion process according to the invention, the metal particles in polyoxometallate form are sulphurized, preferably in the form of heteropolyanions, trapped within the mesostructured matrix of each of the spherical particles constituting the inorganic material according to the invention. The transformation of the metal particles in polyoxometallate form, preferably in the form of HPA, into their associated sulfide-active phase is carried out after temperature treatment of said inorganic material according to the invention in contact with hydrogen sulphide at a temperature of between 200 and 600 ° C. and more preferably between 300 and 500 ° C according to methods well known to those skilled in the art. More specifically, said sulfurization step 1) according to the conversion process according to the invention is carried out either directly in the reaction unit of said conversion process using a sulfur-containing filler in the presence of hydrogen and hydrogen sulphide. (H 2 S) introduced as such or from the decomposition of an organic sulfur compound (in situ sulphurization) or prior to the loading of said material according to the invention in the reaction unit of said transformation process (ex situ sulphurization). In the case of ex situ sulfurization, gaseous mixtures such as H 2 / H 2 S or N 2 / H 2 S are advantageously used for the implementation of said step 1). Said material according to the invention may also be ex situ sulphurized in accordance with said step 1) from molecules in the liquid phase, the sulphurizing agent then being chosen from the following compounds: dimethyl disulphide (DMDS), dimethyl sulphide, n butyl mercaptan, polysulfide compounds tertiononylpolysulfide type (for example TPS-37 or TPS-54 sold by the company ATOFINA), these being diluted in an organic matrix composed of aromatic or alkyl molecules. Said sulfurization step 1) is preferably preceded by a heat treatment step of said inorganic material according to the invention according to methods that are well known to those skilled in the art, preferably by calcination under air in a temperature range of between 300 and 1000 ° C and more precisely in a range between 500 and 600 ° C for a period of 1 to 24 hours and preferably for a period of 6 to 15 hours.
Conformément à l'invention, ladite charge hydrocarbonée soumise au procédé de transformation selon l'invention comprend des molécules contenant au moins des atomes d'hydrogène et de carbone en une teneur telle que lesdits atomes représentent au moins 80% poids, de préférence au moins 85% poids, de ladite charge. Lesdites molécules comprennent avantageusement, outre des atomes d'hydrogène et des atomes de carbone, des hétéroéléments, en particulier de l'azote, de l'oxygène et/ou du soufre. According to the invention, said hydrocarbon feedstock subjected to the conversion process according to the invention comprises molecules containing at least hydrogen and carbon atoms in a content such that said atoms represent at least 80% by weight, preferably at least 85% weight, of said load. Said molecules advantageously comprise, in addition to hydrogen atoms and carbon atoms, heteroelements, in particular nitrogen, oxygen and / or sulfur.
Selon un premier mode particulier de réalisation du procédé de transformation selon l'invention, le procédé de transformation de charges hydrocarbonées selon l'invention est un procédé d'hydrodésulfuration d'une coupe essence réalisé en présence d'un catalyseur dont le matériau mésostructuré selon l'invention est un précurseur, ledit matériau étant soumis à ladite étape de sulfuration i) pour remplir son rôle de catalyseur. According to a first particular embodiment of the conversion process according to the invention, the hydrocarbon feedstock conversion process according to the invention is a hydrodesulfurization process of a gasoline cut made in the presence of a catalyst whose mesostructured material according to the invention. the invention is a precursor, said material being subjected to said sulfurization step i) to fulfill its role of catalyst.
Ledit procédé d'hydrodésulfuration, objet dudit premier mode particulier de réalisation du procédé de transformation selon l'invention, consiste essentiellement à éliminer les composés soufrés présents dans ladite coupe essence de façon à atteindre les normes environnementales en vigueur (teneur en soufre autorisée jusqu'à 10 ppm depuis 2009). Ladite coupe essence contient une teneur pondérale en soufre comprise entre 200 et 5000 ppm, de préférence entre 500 et 2000 ppm. Lesdites coupes essences, particulièrement les essences issues du craquage catalytique, contiennent une part non négligeable d'oléfines ramifiées, constituant ainsi une bonne base pour des essences de qualité (indice d'octane recherche RON élevé). Elles contiennent cependant également des composés dioléfiniques, à l'origine de la désactivation des catalyseurs utilisés dans les procédés d'hydrodésulfuration par formation de gommes. Un des défis liés à ce procédé d'hydrodésulfuration consiste donc dans une première étape à hydrogéner sélectivement les dioléfines et dans une deuxième étape à hydrodésulfurer la coupe essence tout en maintenant une proportion élevée en oléfines. On recherche une sélectivité de réaction optimale, la sélectivité étant définie comme le rapport entre l'activité catalytique en hydrodésulfuration et l'activité catalytique en hydrogénation. Said hydrodesulfurization process, object of said first particular embodiment of the conversion process according to the invention, consists essentially in eliminating the sulfur compounds present in said gasoline cut in order to reach the environmental standards in force (sulfur content allowed up to at 10 ppm since 2009). Said gasoline cut contains a weight content of sulfur of between 200 and 5000 ppm, preferably between 500 and 2000 ppm. Said gasoline cuts, particularly the gasoline produced by catalytic cracking, contain a significant portion of branched olefins, thus constituting a good basis for high quality gasolines (high RON search octane number). However, they also contain diolefinic compounds, which cause the deactivation of the catalysts used in the processes of hydrodesulfurization by gum formation. One of the challenges associated with this hydrodesulfurization process therefore consists in a first step of selectively hydrogenating the diolefins and in a second step in hydrodesulfurizing the gasoline cut while maintaining a high proportion of olefins. Optimal reaction selectivity is sought, selectivity being defined as the ratio of catalytic activity in hydrodesulfurization to catalytic activity in hydrogenation.
Ledit matériau mésostructuré selon l'invention utilisé, après sulfuration, en tant que catalyseur dans le procédé d'hydrodésulfuration selon l'invention conduit à des performances catalytiques très satisfaisantes, notamment en terme de sélectivité. Il permet une hydrodésulfuration poussée d'une coupe essence, en particulier d'une coupe essence issue d'une unité de craquage catalytique, avec une sélectivité élevée et une consommation en hydrogène réduite. Said mesostructured material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst in the hydrodesulfurization process according to the invention leads to very satisfactory catalytic performances, especially in terms of selectivity. It allows a thorough hydrodesulphurization of a gasoline cut, in particular a gasoline cut from a catalytic cracking unit, with high selectivity and reduced hydrogen consumption.
De manière préférée, le matériau selon l'invention utilisé, après sulfuration, en tant que catalyseur pour la mise en œuvre dudit procédé d'hydrodésulfuration présente une composition telle que lesdites particules métalliques piégées dans chacune desdites matrices mésostructurées se présentent sous la forme d'hétéropolyanions, en particulier d'hétéropolyanions d'Anderson, d'hétéropolyanions de Keggin et d'hétéropolyanions de Strandberg. Lesdits hétéropolyanions présentent préférentiellement une formule telle que l'élément X est préférentiellement le phosphore et l'élément M est préférentiellement un ou plusieurs éléments choisi parmi le molybdène, le tungstène, le cobalt, le nickel. La matrice mésostructurée dans laquelle sont piégées lesdits hétéropolyanions est préférentiellement à base d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de silicium, d'un mélange d'oxyde d'aluminium et de silicium, d'oxyde de titane et d'oxyde de zirconium. Des hétéropolyanions préférés sont les hétéropolyanions d'Anderson de formule H6CoMo6024 3" et H4C02M010O3S6', les hétéropolyanions de Keggin de formule PMo12O40 3~ et de Keggin substitué de formule PCoMonO40 7" ou encore les hétéroplyanions de Strandberg de formule HhP2Mo5C>23(6"h)' avec h = 0, 1 ou 2. Les hétéropolyanions d'Anderson de formule H6CoMo6024 3" et H4Co2Moio0386" peuvent être présents seul ou en mélange. Charges (premier mode de réalisation particulier du procédé de transformation) Preferably, the material according to the invention used, after sulphurization, as a catalyst for the implementation of said hydrodesulphurization process has a composition such that said metal particles trapped in each of said mesostructured matrices are in the form of heteropolyanions, in particular Anderson heteropolyanions, Keggin heteropolyanions and Strandberg heteropolyanions. Said heteropolyanions preferably have a formula such that the element X is preferably phosphorus and the element M is preferably one or more elements selected from molybdenum, tungsten, cobalt, nickel. The mesostructured matrix in which said heteropolyanions are trapped is preferably based on aluminum oxide, silicon oxide, a mixture of aluminum oxide and silicon, titanium oxide and aluminum oxide. zirconium. Preferred heteropolyanions are Anderson heteropolyanions of formula H 6 CoMo 6 0 24 3 " and H 4 CO 2 M0 10 O 3 S 6 ' , Keggin heteropolyanions of formula PMo 12 O 40 3 ~ and substituted Keggin of formula PCoMonO 40 7" or heteroplyanions Strandberg of formula H h P 2 Mo 5 C> 2 3 (6 "h) ' with h = 0, 1 or 2. Anderson heteropolyanions of formula H 6 CoMo 6 0 24 3" and H 4 Co 2 Moio0 3 8 6 " may be present singly or in combination Charges (first particular embodiment of the transformation process)
Ladite coupe essence, traitée selon ledit procédé d'hydrodésulfuration selon l'invention, est une coupe essence contenant du soufre et des hydrocarbures oléfiniques. Elle contient des hydrocarbures ayant au moins 2 atomes de carbone par molécule, préférentiellement au moins 5 atomes de carbone par molécule et présente un point d'ébullition final inférieur ou égal à 250°C. Ladite coupe essence est préférentiellement issue d'une unité de cokéfaction (coking selon la terminologie anglo-saxonne), d'une unité de viscoréduction (visbreaking selon la terminologie anglo-saxonne), d'une unité de vapocraquage (steam cracking selon la terminologie anglo-saxonne) ou d'une unité de craquage catalytique en lit fluidisé (Fluid Catalytic Cracking, FCC selon la terminologie anglo- saxonne). De manière avantageuse, ladite coupe peut éventuellement être composée d'une fraction significative d'essence provenant d'autres procédés de production telles que la distillation atmosphérique (essence issue d'une distillation directe (ou essence straight run selon la terminologie anglo-saxonne) ou de procédés de conversion (essence de cokéfaction ou de vapocraquage). Ladite coupe essence est très préférentiellement une coupe essence issue d'une unité de craquage catalytique dont la gamme de points d'ébullition s'étend des points d'ébullition des hydrocarbures à 5 atomes de carbone jusqu'à 250°C. Said gasoline cut, treated according to said hydrodesulfurization process according to the invention, is a gasoline cut containing sulfur and olefinic hydrocarbons. It contains hydrocarbons having at least 2 carbon atoms per molecule, preferably at least 5 carbon atoms per molecule and has a final boiling point of less than or equal to 250 ° C. Said essence cut is preferably derived from a coking unit (coking according to the English terminology), a visbreaking unit (visbreaking according to the English terminology), a steam cracking unit (according to the terminology). Anglo-Saxon) or a fluid catalytic cracking unit (Fluid Catalytic Cracking, FCC according to the English terminology). Advantageously, said cut may optionally be composed of a significant fraction of gasoline from other production processes such as atmospheric distillation (gasoline from a direct distillation (or straight run gasoline according to the English terminology) or conversion processes (coking or steam-cracking gasoline), said gasoline cut is very preferably a cut gasoline from a catalytic cracking unit whose boiling point range extends from the boiling points of the 5-carbon hydrocarbons up to 250 ° C.
Conditions opératoires (premier mode de réalisation particulier du procédé de transformation)  Operating conditions (first particular embodiment of the transformation process)
Le procédé d'hydrodésulfuration d'une coupe essence, particulièrement d'une coupe essence de craquage catalytique, selon l'invention est mis en œuvre dans les conditions opératoires suivantes : une température comprise entre environ 200 et 400°C, préférentiellement entre 250 et 350°C, une pression totale comprise entre 1 MPa et 3 MPa et plus préférentiellement entre 1 MPa et 2,5 MPa avec un rapport volume d'hydrogène sur volume de coupe essence compris entre 100 et 600 litres par litre et plus préférentiellement entre 200 et 400 litres par litre. Enfin, la Vitesse Volumique Horaire (VVH) est l'inverse du temps de contact exprimée en heure. Elle est définie par le rapport du débit volumique de coupe essence liquide sur le volume de catalyseur chargé dans le réacteur. Elle est généralement comprise entre 1 et 10 h"1, préférentiellement entre 2 et 8 h"'. The hydrodesulphurization process of a gasoline cut, particularly a gasoline catalytic cracking cut, according to the invention is carried out under the following operating conditions: a temperature of between about 200 and 400 ° C., preferably between 250 and 350 ° C, a total pressure of between 1 MPa and 3 MPa and more preferably between 1 MPa and 2.5 MPa with a volume ratio of hydrogen gasoline volume volume of between 100 and 600 liters per liter and more preferably between 200 and and 400 liters per liter. Finally, the Hourly Volumetric Velocity (VVH) is the inverse of the contact time expressed in hours. It is defined by the ratio of the volume flow rate of the liquid gasoline fraction to the volume of catalyst charged to the reactor. It is generally between 1 and 10 h "1, preferably between 2 and 8 h".
Modes de réalisation (premier mode de réalisation particulier du procédé de transformation)  Embodiments (first particular embodiment of the transformation method)
La mise en œuvre technologique du procédé d'hydrodésulfuration selon l'invention est par exemple réalisée par injection de la coupe essence et de l'hydrogène dans au moins un réacteur à lit fixe, à lit mobile ou lit bouillonnant, de préférence dans un réacteur à lit fixe. The technological implementation of the hydrodesulfurization process according to the invention is carried out, for example, by injecting the gasoline cutter and hydrogen into at least one fixed-bed, moving-bed or bubbling bed reactor, preferably in a reactor. fixed bed.
Selon un deuxième mode particulier de réalisation du procédé de transformation selon l'invention, le procédé de transformation de charges hydrocarbonées selon l'invention est un procédé d'hydrodésulfuration d'une coupe gazole réalisé en présence d'un catalyseur dont le matériau mésostructuré selon l'invention est un précurseur, ledit matériau étant soumis à ladite étape de sulfuration i) pour remplir son rôle de catalyseur. According to a second particular embodiment of the conversion process according to the invention, the hydrocarbon feedstock conversion process according to the invention is a process for the hydrodesulfurization of a gas oil fraction carried out in the presence of a catalyst whose mesostructured material according to the invention is a precursor, said material being subjected to said sulfurization step i) to fulfill its role of catalyst.
Ledit procédé d'hydrodésulfuration (HDS) selon l'invention vise à éliminer les composés soufrés présents dans ladite coupe gazole de façon à atteindre les nonnes environnementales en vigueur, à savoir une teneur en soufre autorisées jusqu'à 10 ppm depuis 2009. Said hydrodesulfurization process (HDS) according to the invention aims to eliminate the sulfur compounds present in said diesel fuel cup so as to reach the environmental standards in force, namely a sulfur content allowed up to 10 ppm since 2009.
Le catalyseur obtenu après sulfuration du matériau selon l'invention est un catalyseur plus actif que les catalyseurs conventionnellement employés dans les procédés d'hydrodésulfuration des coupes gazoles, l'amélioration de l'activité étant liée à une meilleure dispersion de la phase active métallique sulfure issue des polyoxométallates, préférentiellement des HPA. The catalyst obtained after sulphurisation of the material according to the invention is a more active catalyst than the catalysts conventionally employed in the processes of hydrodesulphurization of the gas oil cuts, the improvement of the activity being related to a better dispersion of the active metallic sulphide phase. resulting from polyoxometalates, preferably HPA.
De manière préférée, le matériau selon l'invention utilisé, après sulfuration, en tant que catalyseur pour la mise en œuvre dudit procédé d'hydrodésulfuration d'une coupe gazole présente une composition telle que lesdites particules métalliques piégées dans chacune desdites matrices mésostructurées se présentent sous la forme d'hétéropolyanions dans lesquels l'élément X est préférentiellement choisi parmi le phosphore et le silicium, l'élément M est préférentiellement choisi parmi le molybdène, le tungstène et le mélange de ces deux éléments ou encore l'élément M est préférentiellement choisi parmi un mélange de molybdène et d'un métal du groupe VIII choisi parmi le cobalt et le nickel, un mélange de tungstène et d'un métal du groupe VIII choisi parmi le cobalt et le nickel. La matrice mésostructurée dans laquelle sont piégées lesdits hétéropolyanions est préférentiellement à base d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de silicium ou d'un mélange d'oxyde d'aluminium et de silicium (Y = Si, Al et leur mélange). Des hétéropolyanions préférés sont les hétéropolyanions HPCoMoi iO40 6', PMo12O40 3" et PW1204o3" ou encore les hétéroplyanions de Strandberg de formule HhP2Mo5023(6"h)" avec h = 0, 1 ou 2. Charges (deuxième mode de réalisation particulier du procédé de transformation) Preferably, the material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst for carrying out said method of hydrodesulfurization of a gas oil cut has a composition such that said metal particles trapped in each of said mesostructured matrices are presented in the form of heteropolyanions in which the element X is preferentially chosen from phosphorus and silicon, the element M is preferably chosen from molybdenum, tungsten and the mixture of these two elements, or the element M is preferentially selected from a mixture of molybdenum and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel, a mixture of tungsten and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel. The mesostructured matrix in which said heteropolyanions are trapped is preferably based on aluminum oxide, silicon oxide or a mixture of aluminum oxide and silicon (Y = Si, Al and their mixture). Preferred heteropolyanions are the heteropolyanions HPCoMol iO 40 6 ' , PMo 12 O 40 3 " and PW 12 0 4 o 3" or else Strandberg heteroplyanions of formula H h P 2 Mo 50 23 (6 "h)" with h = 0, 1 or 2. Charges (second particular embodiment of the transformation process)
La coupe gazole à hydrodésulfurer selon le procédé de l'invention contient de 0,04 à 5% poids de soufre. Elle est avantageusement issue de la distillation directe (ou gazole straight run selon la terminologie anglo-saxonne), d'une unité de cokéfaction (coking selon la terminologie anglo-saxonne), d'une unité de viscoréduction (visbreaking selon la terminologie anglo-saxonne), d'une unité de vapocraquage (steam cracking selon la terminologie anglo-saxonne) et/ou d'une unité de craquage catalytique en lit fluidisé (Fluid Catalytic Cracking, FCC selon la terminologie anglo-saxonne). Ladite coupe gazole présente un point d'ébullition préférentiellement compris entre 250 et 400°C.  The diesel to hydrodesulfurized cut according to the process of the invention contains from 0.04 to 5% by weight of sulfur. It is advantageously derived from the straight distillation (or straight run diesel according to English terminology), a coking unit (coking according to the English terminology), a visbreaking unit (visbreaking according to the English terminology). Saxon), a steam cracking unit (steam cracking in the English terminology) and / or a fluid catalytic cracking unit (Fluid Catalytic Cracking, FCC according to the English terminology). Said gasoil fraction has a boiling point preferably between 250 and 400 ° C.
Conditions opératoires (deuxième mode de réalisation particulier du procédé de transformation) Operating conditions (second particular embodiment of the transformation process)
Le procédé d'hydrodésulfuration selon l'invention est mis en œuvre dans les conditions opératoires suivantes : une température comprise entre environ 200 et 400°C, préférentiellement entre 330 et 380°C, une pression totale comprise entre 2 MPa et 10 MPa et plus préférentiellement entre 3 MPa et 7 MPa avec un ratio volume d'hydrogène par volume de charge hydrocarbonée compris entre 100 et 600 litres par litre et plus préférentiellement entre 200 et 400 litres par litre et une vitesse volumique horaire (VVH) comprise entre 1 et 10 h"', préférentiellement entre 2 et 8 h"1. La VVH est l'inverse du temps de contact exprimée en heure et est définie par le rapport du débit volumique de charge hydrocarbonée liquide par le volume de catalyseur chargé dans l'unité réactionnelle mettant en œuvre le procédé d'hydrotraitement des gazoles selon l'invention. The hydrodesulfurization process according to the invention is carried out under the following operating conditions: a temperature of between approximately 200 and 400 ° C., preferably between 330 and 380 ° C., a total pressure of between 2 MPa and 10 MPa and more preferably between 3 MPa and 7 MPa with a volume ratio of hydrogen per volume of hydrocarbon feedstock of between 100 and 600 liters per liter and more preferably between 200 and 400 liters per liter and an hourly space velocity (VVH) of between 1 and 10 h " ', preferably between 2 and 8 h " 1 . The VVH is the inverse of the contact time expressed in hours and is defined by the ratio of the volume flow rate of the liquid hydrocarbon feedstock by the volume of catalyst charged to the reaction unit implementing the hydrotreatment process of the gas oils according to the invention. invention.
Modes de réalisation (deuxième mode de réalisation particulier du procédé de transformation) Embodiments (second particular embodiment of the transformation method)
L'unité réactionnelle mettant en œuvre le procédé d'hydrodésulfuration des gazoles selon l'invention est préférentiellement opérée en lit fixe, en lit mobile ou en lit bouillonnant, de préférence en lit fixe. Selon un troisième mode particulier de réalisation du procédé de transformation selon l'invention, le procédé de transformation de charges hydrocarbonées selon l'invention est un procédé d'hydrocraquage d'une charge hydrocarbonée dont au moins 50% poids des composés présentent un point d'ébullition initial supérieur à 340°C et un point d'ébullition final inférieur à 540°C, ledit procédé étant réalisé en présence d'un catalyseur dont le matériau mésostructuré selon l'invention est un précurseur, ledit matériau étant soumis à ladite étape de sulfuration i) pour remplir son rôle de catalyseur.  The reaction unit implementing the hydrodesulfurization process for gas oils according to the invention is preferably carried out in a fixed bed, in a moving bed or in a bubbling bed, preferably in a fixed bed. According to a third particular embodiment of the conversion process according to the invention, the hydrocarbon feedstock conversion process according to the invention is a hydrocracking process of a hydrocarbon feedstock of which at least 50% by weight of the compounds have a point d initial boiling greater than 340 ° C. and a final boiling point of less than 540 ° C., said process being carried out in the presence of a catalyst whose mesostructured material according to the invention is a precursor, said material being subjected to said step sulfurization i) to fulfill its role of catalyst.
Ledit procédé d'hydrocraquage consiste essentiellement à produire, à partir de charges lourdes peu valorisables, des fractions plus légères telles que des essences ou des distillais moyens de très bonne qualité, en particulier des carburéacteurs et gazoles légers. Il permet d'obtenir également un résidu fortement purifié pouvant fournir d'excellentes bases pour huiles. De manière générale, les catalyseurs d'hydrocraquage, utilisés dans les procédés d'hydrocraquage, sont tous du type bifonctionnel associant une fonction acide à une fonction hydro- déshydrogénante. Selon le procédé d'hydrocraquage de l'invention, la fonction acide est apportée soit en utilisant comme matrice mésostructurée dans le matériau de l'invention une matrice acide de type aluminosilicate, soit en introduisant/piégeant des nanocristaux de zéolithe dans la matrice oxyde mésostructurée, de préférence à base d'un oxyde d'aluminium ou d'un oxyde de silicium, soit encore en utilisant comme matrice mésostructurée dans le matériau de l'invention une matrice acide de type aluminosilicate dans laquelle sont piégés des nanocristaux de zéolithes. L'équilibre entre les deux fonctions acide et hydro-déshydrogénante est un des paramètres clés qui régissent l'activité et la sélectivité du catalyseur. Conformément audit procédé d'hydrocraquage selon l'invention, la fonction hydro-déshydrogénante est apportée par le ou les éléments M présents dans les particules métalliques sous la forme de polyoxométallates, préférentiellement sous la forme d'hétéropolyanions, le(s)dit(s) élément(s) M étant définis tels que précédemment. Said hydrocracking process essentially consists in producing lighter fractions such as medium-grade essences or distillates of very good quality, in particular light jet fuels and gas oils, from heavy loads that can not be upgraded. It also provides a highly purified residue that can provide excellent bases for oils. In general, the hydrocracking catalysts used in the hydrocracking processes are all of the bifunctional type associating an acid function with a hydro-dehydrogenating function. According to the hydrocracking process of the invention, the acid function is provided either by using, as a mesostructured matrix in the material of the invention, an aluminosilicate acid matrix or by introducing / trapping zeolite nanocrystals in the mesostructured oxide matrix. , preferably based on an aluminum oxide or a silicon oxide, or again using as mesostructured matrix in the material of the invention an acidic matrix of aluminosilicate type in which are trapped zeolite nanocrystals. The balance between the two acid and hydro-dehydrogenating functions is one of the key parameters that govern the activity and selectivity of the catalyst. According to said hydrocracking process according to the invention, the hydro-dehydrogenating function is provided by the element or elements M present in the metal particles in the form of polyoxometalates, preferably in the form of heteropolyanions, the said (s) ) element (s) M being defined as above.
Le catalyseur obtenu après sulfuration du matériau selon l'invention conduit à des performances catalytiques optimales lorsqu'il est utilisé dans un procédé d'hydrocraquage en comparaison avec les catalyseurs conventionnellement mis en oeuvre dans un tel procédé. En particulier, il permet d'obtenir des performances catalytiques au moins équivalentes à celles obtenues avec les catalyseurs existants tout en nécessitant une teneur sensiblement amoindrie en phase active, en particulier en métal(ux) assurant la fonction hydro-déshydrogénante tel que le molybdène et/ou le tungstène. The catalyst obtained after sulfurization of the material according to the invention leads to optimum catalytic performance when used in a hydrocracking process in comparison with the catalysts conventionally used in such a process. In particular, it makes it possible to obtain catalytic performances at least equivalent to those obtained with the existing catalysts while requiring a substantially reduced content in the active phase, in particular in the metal (ux) providing the hydro-dehydrogenating function such as molybdenum and / or tungsten.
Le catalyseur obtenu après sulfuration du matériau selon l'invention est avantageux pour améliorer la dispersion de la phase hydro-hydrogénante et le contrôle de la taille des particules sulfures. De manière préférée, le matériau selon l'invention utilisé, après sulfuration, en tant que catalyseur pour la mise en oeuvre dudit procédé d'hydrocraquage d'une charge hydrocarbonée, présente une composition telle que lesdites particules métalliques piégées dans chacune desdites matrices mésostructurées se présentent sous la forme d'hétéropolyanions dans lesquels l'élément X est préférentiellement choisi parmi le phosphore et le silicium, l'élément M est préférentiellement choisi parmi le molybdène, le tungstène et le mélange de ces deux éléments ou encore l'élément M est préférentiellement choisi parmi un mélange de molybdène et d'un métal du groupe VIII choisi parmi le cobalt et le nickel, un mélange de tungstène et d'un métal du groupe VIII choisi parmi le cobalt et le nickel. La matrice mésostructurée dans laquelle sont piégées lesdits hétéropolyanions est préférentiellement à base d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de silicium ou d'un mélange d'oxyde d'aluminium et d'oxyde de silicium (Y = Si, Al et leur mélange). Des hétéropolyanions préférés sont les hétéropolyanions de eggin, notamment l'hétéropolyanion de formule PWi2O 0 3". The catalyst obtained after sulfurization of the material according to the invention is advantageous for improving the dispersion of the hydro-hydrogenating phase and controlling the size of the sulphide particles. Preferably, the material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst for carrying out said process for hydrocracking a hydrocarbon feedstock, has a composition such that said metal particles trapped in each of said mesostructured matrixes are present in the form of heteropolyanions in which the element X is preferentially chosen from phosphorus and silicon, the element M is preferably chosen from molybdenum, tungsten and the mixture of these two elements, or the element M is preferentially chosen from a mixture of molybdenum and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel, a mixture of tungsten and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel. The mesostructured matrix in which said heteropolyanions are trapped is preferably based on aluminum oxide, silicon oxide or a mixture of aluminum oxide and silicon oxide (Y = Si, Al and their mixed). Preferred heteropolyanions are the heteropolyanions of eggin, especially the heteropolyanion of formula PWi 2 O 0 3 " .
Charges (troisième mode de réalisation particulier du procédé de transformation) Charges (third particular embodiment of the transformation process)
Ladite charge hydrocarbonée mise en œuvre dans le procédé d'hydrocraquage selon l'invention est une charge hydrocarbonée dont au moins 50% poids des composés présentent un point d'ébullition initial supérieur à 340°C et un point d'ébullition final inférieur à 540°C, de préférence dont au moins 60% poids, de manière préférée dont au moins 75% poids et de manière plus préférée dont au moins 80% poids des composés présentent un point d'ébullition initial supérieur à 340°C et un point d'ébullition final inférieur à 540°C.  Said hydrocarbon feedstock used in the hydrocracking process according to the invention is a hydrocarbon feedstock of which at least 50% by weight of the compounds have an initial boiling point of greater than 340 ° C. and a final boiling point of less than 540 ° C. C., preferably at least 60% by weight, preferably at least 75% by weight and more preferably at least 80% by weight of the compounds have an initial boiling point greater than 340 ° C. and a d final boiling below 540 ° C.
Ladite charge hydrocarbonée est avantageusement choisie parmi les distillât sous vide (DSV), les effluents issus d'une unité de craquage catalytique FCC (Fluid Catalytic Cracking, craquage catalytique en lit fluidisé), les gazoles légers issus d'une unité de craquage catalytique (ou LCO pour Light Cycle Oil selon la terminologie anglo-saxonne), les huiles de coupe lourde (HCO pour Heavy Cycle Oil selon la terminologie anglo-saxonne), les effluents paraffiniques issus de la synthèse Fischer Tropsch, les effluents issus de la distillation sous vide, telles que par exemple les fractions gazoles de type VGO (Vacuum Gas Oil), les effluents issus de procédé de liquéfaction du charbon, les charges issues de la biomasse ou les effluents provenant de la conversion de charges issues de la biomasse, et les extraits aromatiques et les charges provenant d'unités d'extraction d'aromatiques, prises seules ou en mélange. De préférence, ladite charge hydrocarbonée est une coupe distillât sous vide. La coupe distillât sous vide est généralement issue de la distillation sous vide du pétrole brut. Ladite coupe distillât sous vide comprend des composés aromatiques, des composés oléfiniques, des composés naphténiques et/ou des composés paraffiniques. Ladite coupe distillât sous vide comprend avantageusement des hétéroatomes choisis parmi l'azote, le soufre et le mélange de ces deux éléments. Lorsque l'azote est présent dans ladite charge à traiter, la teneur en azote est supérieure ou égale à 500 ppm, de préférence ladite teneur est comprise entre 500 et 10000 ppm poids, de manière plus préférée entre 700 et 4000 ppm poids et de manière encore plus préférée entre 1000 et 4000 ppm. Lorsque le soufre est présent dans ladite charge à traiter, la teneur en soufre est comprise entre 0,01 et 5% poids, de manière préférée comprise entre 0,2 et 4% poids et de manière encore plus préférée entre 0,5 et 3 % poids. Ladite coupe distillât sous vide peut éventuellement avantageusement contenir des métaux, en particulier du nickel et du vanadium. La teneur cumulée en nickel et vanadium de ladite coupe distillât sous vide est de préférence inférieure à 1 ppm poids. La teneur en asphaltènes de ladite charge hydrocarbonée est généralement inférieure à 3000 ppm, de manière préférée inférieure à 1000 ppm, de manière encore plus préférée inférieure à 200 ppm. Said hydrocarbon feedstock is advantageously chosen from vacuum distillates (DSV), effluents from a catalytic cracking unit FCC (Fluid Catalytic Cracking), light gas oils from a catalytic cracking unit ( or LCO for Light Cycle Oil according to the English terminology), the heavy cutting oils (HCO for Heavy Cycle Oil according to the English terminology), the paraffinic effluents resulting from the Fischer Tropsch synthesis, the effluents resulting from the distillation under such as, for example, gas oil fractions of the VGO (Vacuum Gas Oil) type, the effluents resulting from the process of liquefying coal, the feedstocks resulting from the biomass or the effluents resulting from the conversion of feedstock from the biomass, and the aromatic extracts and fillers derived from aromatics extraction units, taken alone or as a mixture. Preferably, said hydrocarbon feed is a vacuum distillate cut. The vacuum distillate cut is generally derived from the vacuum distillation of crude oil. Said vacuum distillate slice comprises aromatic compounds, olefinic compounds, naphthenic compounds and / or paraffinic compounds. Said vacuum distillate cutoff advantageously comprises heteroatoms chosen from nitrogen, sulfur and the mixture of these two elements. When the nitrogen is present in said feedstock to be treated, the nitrogen content is greater than or equal to 500 ppm, preferably said content is between 500 and 10000 ppm by weight, more preferably between 700 and 4000 ppm by weight and so even more preferred between 1000 and 4000 ppm. When the sulfur is present in said feedstock to be treated, the sulfur content is between 0.01 and 5% by weight, preferably between 0.2 and 4% by weight and even more preferably between 0.5 and 3%. % weight Said vacuum distillate cut may advantageously contain metals, in particular nickel and vanadium. The cumulative nickel and vanadium content of said vacuum distillate fraction is preferably less than 1 ppm by weight. The asphaltene content of said hydrocarbon feedstock is generally less than 3000 ppm, preferably less than 1000 ppm, even more preferably less than 200 ppm.
Dans un mode de réalisation préféré, ladite charge hydrocarbonée de type distillât sous vide (DSV) peut être utilisée telle qu'elle, c'est-à-dire seule ou en mélange avec d'autres coupes hydrocarbonées, de préférence choisies parmi les effluents issus d'une unité de craquage catalytique FCC (Fluid Catalytic Cracking), les gazoles légers issus d'une unité de craquage catalytique (ou LCO pour Light Cycle Oil selon la terminologie anglo-saxonne), les huiles de coupe lourde (HCO pour Heavy Cycle Oil selon la terminologie anglo-saxonne), les résidus atmosphériques et de résidus sous vide issus de la distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, les effluents paraffiniques issus de la synthèse Fischer Tropsch, les effluents issus de la distillation sous vide, telles que par exemple les fractions gazoles de type VGO (Vacuum Gas Oil selon la terminologie anglo- saxonne), les huiles désalphaltées ou DAO (Deasphalted Oil selon la terminologie anglo-saxonne), les effluents issus de procédé de liquéfaction du charbon, les charges issues de la biomasse ou les effluents provenant de la conversion de charges issues de la biomasse, et les extraits aromatiques et les charges provenant d'unités d'extraction d'aromatiques, prises seules ou en mélange. Dans le cas préféré où ladite charge hydrocarbonée de type distillât sous vide (DSV) est utilisée en mélange avec d'autres coupes hydrocarbonées, lesdites coupes hydrocarbonées ajoutées seules ou en mélange, sont présentent à au plus 50% poids dudit mélange, de préférence à au plus 40% poids, de manière préférée à au plus 30% poids et de manière plus préférée à au plus 20% poids dudit mélange. In a preferred embodiment, said vacuum distillate type hydrocarbon feedstock (DSV) may be used such that it, that is to say alone or in mixture with other hydrocarbon cuts, preferably chosen from the effluents from a FCC (Fluid Catalytic Cracking) catalytic cracking unit, light gas oils from a catalytic cracking unit (or LCO for Light Cycle Oil according to the English terminology), heavy cutting oils (HCO for Heavy Cycle Oil according to the English terminology), atmospheric residues and vacuum residues resulting from the atmospheric and vacuum distillation of crude oil, paraffinic effluents resulting from Fischer Tropsch synthesis, effluents resulting from vacuum distillation, such as that, for example, gas oil fractions of the VGO type (Vacuum Gas Oil according to the English terminology), the dehalphalated oils or DAO (Deasphalted Oil according to the English terminology), the s effluents from the coal liquefaction process, biomass feedstocks or effluents from the conversion of feedstock from biomass, and aromatic extracts and feedstocks from aromatics extraction units, taken alone or in mixture. In the preferred case where said vacuum distillate type hydrocarbon feedstock (DSV) is used in admixture with other hydrocarbon cuts, said hydrocarbon fractions added alone or as a mixture, are present at at most 50% by weight of said mixture, preferably at at most 40% by weight, preferably at most 30% by weight and more preferably at most 20% by weight of said mixture.
Conditions opératoires (troisième mode de réalisation particulier du procédé de transformation) Operating conditions (third particular embodiment of the transformation process)
Le procédé d'hydrocraquage selon l'invention est mis en oeuvre dans des conditions opératoires (température, pression, taux de recyclage d'hydrogène, vitesse spatiale horaire) pouvant être très variables en fonction de la nature de la charge, de la qualité des produits désirés et des installations dont dispose le raffineur. Conformément au procédé d'hydrocraquage selon l'invention, ledit catalyseur d'hydrocraquage est avantageusement mis en contact, en présence d'hydrogène, avec ladite charge hydrocarbonée à une température supérieure à 200°C, souvent comprise entre 250 et 480°C, avantageusement comprise entre 320 et 450°C, de préférence entre 330 et 435°C, sous une pression totale supérieure à 1 MPa, souvent comprise entre 2 et 25 MPa, de manière préférée entre 3 et 20 MPa, la vitesse spatiale (débit volumique de charge divisé par le volume du catalyseur) étant comprise entre 0, 1 et 20h'! et de préférence entre 0, 1 et 6h"', de préférence entre 0,2 et 3h'', et la quantité d'hydrogène introduite est telle que le rapport volumique litre d'hydrogène / litre d'hydrocarbure soit compris entre 80 et 50001/1 et le plus souvent entre 100 et 2000 1/1. Ces conditions opératoires utilisées dans le procédé d'hydrocraquage selon l'invention permettent généralement d'atteindre des conversions par passe, en produits ayant des points d'ébullition d'au plus 370°C et avantageusement d'au plus 340°C, supérieures à 15% et de manière encore plus préférée comprises entre 20 et 95%. Modes de réalisation (troisième mode de réalisation particulier du procédé de transformation) The hydrocracking process according to the invention is carried out under operating conditions (temperature, pressure, hydrogen recycling rate, hourly space velocity) which can be very variable depending on the nature of the feedstock, the quality of the feedstock and the feedstock. desired products and facilities available to the refiner. According to the hydrocracking process according to the invention, said hydrocracking catalyst is advantageously brought into contact, in the presence of hydrogen, with said hydrocarbon feedstock at a temperature above 200 ° C., often between 250 and 480 ° C. advantageously between 320 and 450 ° C, preferably between 330 and 435 ° C, under a total pressure greater than 1 MPa, often between 2 and 25 MPa, preferably between 3 and 20 MPa, the space velocity (volume flow rate) load divided by the volume of the catalyst) being between 0, 1 and 20h '! and preferably between 0, 1 and 6h " , preferably between 0.2 and 3h " , and the amount of hydrogen introduced is such that the volume ratio by liter of hydrogen / liter of hydrocarbon is between 80 and 50001/1 and most often between 100 and 2000 1/1 These operating conditions used in the hydrocracking process according to the invention generally make it possible to achieve pass conversions, products having boiling points from plus 370 ° C and advantageously of at most 340 ° C, greater than 15% and even more preferably between 20 and 95% Embodiments (third particular embodiment of the conversion process)
Le procédé d'hydrocraquage couvre les domaines de pression et de conversion allant de l'hydrocraquage doux à l'hydrocraquage haute pression. On entend par hydrocraquage doux, un hydrocraquage conduisant à des conversions modérées, généralement inférieures à 40%, et fonctionnant à basse pression, généralement entre 2 MPa et 10 MPa. Le catalyseur utilisé dans ledit procédé d'hydrocraquage selon l'invention peut être utilisé seul, en un seul ou plusieurs lits catalytiques en lit fixe ou en lit bouillonnant, dans un ou plusieurs réacteurs, dans un schéma d'hydrocraquage dit en une étape ou en deux étapes bien connu de l'Homme du métier, avec ou sans recyclage liquide de la fraction non convertie, éventuellement en association avec un catalyseur d'hydroraffïnage situé en amont du catalyseur utilisé dans le procédé d'hydrocraquage selon l'invention. Selon un quatrième mode particulier de réalisation du procédé de transformation selon l'invention, le procédé de transformation de charges hydrocarbonées selon l'invention est un procédé d'hydroconversion d'une charge hydrocarbonée lourde dont au moins 55% poids des composés présentent un point d'ébullition supérieur ou égal à 540°C, ledit procédé étant réalisé en présence d'un catalyseur dont le matériau mésostructuré selon l'invention est un précurseur, ledit matériau étant soumis à ladite étape de sulfuration i) pour remplir son rôle de catalyseur.  The hydrocracking process covers the pressure and conversion ranges from mild hydrocracking to high pressure hydrocracking. Mild hydrocracking means hydrocracking leading to moderate conversions, generally less than 40%, and operating at low pressure, generally between 2 MPa and 10 MPa. The catalyst used in said hydrocracking process according to the invention can be used alone, in one or more fixed bed or bubbling bed catalytic beds, in one or more reactors, in a one-step hydrocracking scheme or in two steps well known to those skilled in the art, with or without liquid recycling of the unconverted fraction, optionally in combination with a hydrorefining catalyst located upstream of the catalyst used in the hydrocracking process according to the invention. According to a fourth particular embodiment of the conversion process according to the invention, the hydrocarbon feedstock conversion process according to the invention is a hydroconversion process of a heavy hydrocarbon feedstock of which at least 55% by weight of the compounds have a point. boiling point greater than or equal to 540 ° C., said process being carried out in the presence of a catalyst whose mesostructured material according to the invention is a precursor, said material being subjected to said sulphurization step i) to fulfill its role of catalyst .
Ledit procédé d'hydroconversion selon l'invention consiste à hydrotraiter et transformer des fractions pétrolières dites "lourdes" contenant des impuretés métalliques en fractions plus légères dans le but de produire des charges utilisables dans des procédés de conversion comme le craquage catalytique en lit fluidisé (FCC) ou l'hydrocraquage ou encore de produire des carburants, dont les fuels, respectant les spécifications en vigueur. Ainsi, ledit procédé d'hydroconversion permet une diminution de la teneur en soufre : présent en une teneur comprise entre 3 et 6% poids dans les charges à traiter, la teneur en soufre est généralement inférieure à 1% poids dans l'effiuent issu du procédé d'hydroconversion selon l'invention. De même, la teneur en azote est avantageusement diminuée d'au moins 70% poids et l'élimination des métaux, en particulier le nickel et le vanadium, initialement présents dans les charges à traiter à hauteur de quelques dizaines à quelques centaines de ppm est avantageusement poussée pour atteindre des conversions de l'ordre de 80 à 90%, (c'est-à-dire que le plus souvent la teneur en métaux, en particulier en nickel et vanadium, est inférieure à 100 ppm poids, de préférence inférieure à 50 ppm poids dans l'effiuent). Said hydroconversion process according to the invention consists in hydrotreating and converting "heavy" petroleum fractions containing metallic impurities into lighter fractions in order to produce fillers that can be used in conversion processes such as catalytic cracking in a fluidized bed ( FCC) or hydrocracking or to produce fuels, including fuels, respecting the specifications in force. Thus, said hydroconversion process allows a reduction in the sulfur content: present in a content of between 3 and 6% by weight in the feeds to be treated, the sulfur content is generally less than 1% by weight in the effluent from hydroconversion process according to the invention. Similarly, the nitrogen content is advantageously reduced by at least 70% by weight and the elimination of the metals, in particular nickel and vanadium, initially present in the feedstocks to be treated at a level of a few tens to a few hundred ppm is advantageously pushed to reach conversions of the order of 80 to 90%, (that is to say that most often the content of metals, in particular nickel and vanadium, is less than 100 ppm by weight, preferably less than at 50 ppm weight in the effiuent).
Le catalyseur obtenu après sulfuration du matériau selon l'invention permet de limiter le phénomène de frittage de la phase active tout en assurant une bonne accessibilité des réactifs et des produits de réaction à la surface active du catalyseur. En particulier, il permet une meilleure stabilité vis-à-vis du frittage lors de la mise en œuvre à haute température ou lors des traitements de régénération que les catalyseurs connus dont la phase active n'est pas issue d'espèces polyoxométallates, en particulier d'hétéropolyanions. The catalyst obtained after sulfurization of the material according to the invention makes it possible to limit the sintering phenomenon of the active phase while ensuring good accessibility of the reagents and reaction products to the active surface of the catalyst. In particular, it allows a better stability vis-à-vis the sintering during the implementation at high temperature or during regeneration treatments that the known catalysts whose active phase is not derived from polyoxometallate species, in particular heteropolyanions.
De manière préférée, le matériau selon l'invention utilisé, après sulfuration, en tant que catalyseur pour la mise en œuvre dudit procédé d'hydroconversion d'une charge hydrocarbonée lourde, présente une composition telle que lesdites particules métalliques piégées dans chacune desdites matrices mésostructurées se présentent sous la forme d'hétéropolyanions dans lesquels l'élément X est préférentiellement choisi parmi le phosphore, le silicium et le bore, l'élément M est préférentiellement choisi parmi le molybdène, le tungstène et le mélange de ces deux éléments ou encore l'élément M est préférentiellement choisi parmi un mélange de molybdène et d'un métal du groupe VIII choisi parmi le cobalt et le nickel, un mélange de tungstène et d'un métal du groupe VIII choisi parmi le cobalt et le nickel. La matrice mésostructurée dans laquelle sont piégées lesdits hétéropolyanions est préférentiellement à base d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de silicium ou d'un mélange d'oxyde d'aluminium et d'oxyde de silicium (Y = Si, Al et leur mélange). Des hétéropolyanions préférés sont les hétéropolyanions de Strandberg, par exemple l'hétéropolyanion de formule H2P2 05O23 ". Preferably, the material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst for carrying out said hydroconversion process of a heavy hydrocarbon feedstock, has a composition such that said metal particles trapped in each of said mesostructured matrices are in the form of heteropolyanions in which the element X is preferentially chosen from phosphorus, silicon and boron, the element M is preferably chosen from molybdenum, tungsten and the mixture of these two elements; M element is preferably selected from a mixture of molybdenum and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel, a mixture of tungsten and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel. The mesostructured matrix in which said heteropolyanions are trapped is preferably based on aluminum oxide, silicon oxide or a mixture of aluminum oxide and silicon oxide (Y = Si, Al and their mixed). Preferred heteropolyanions are Strandberg heteropolyanions, for example the heteropolyanion of the formula H 2 P 2 O 5 O 2 3 - .
Ces étapes sont généralement réalisées sous forte pression d'hydrogène et à haute température dans des réacteurs de type lit fixe ou bouillonnant en fonction du taux de contaminants métalliques contenus dans les charges. These steps are generally carried out under high hydrogen pressure and at high temperature in fixed bed or bubbling type reactors depending on the level of metal contaminants contained in the charges.
Charges (quatrième mode de réalisation particulier du procédé de transformation) Charges (fourth particular embodiment of the transformation process)
La charge hydrocarbonée mise en œuvre dans le procédé d'hydroconversion selon l'invention est une charge hydrocarbonée dont au moins 55% poids des composés présentent un point d'ébullition initial supérieur à 540°C, de préférence dont au moins 65% poids, de manière préférée dont au moins 75% poids et de manière plus préférée dont au moins 85% poids des composés présentent un point d'ébullition initial supérieur à 540°C. Ladite charge hydrocarbonée dont au moins 55% poids des composés présentent un point d'ébullition initial supérieur à 540°C est avantageusement choisie parmi les huiles désasphaltées, les résidus atmosphériques, les résidus sous vide, pris seuls ou en mélange et de préférence, ladite charge est une huile désasphaltée ou DAO aussi appelée Deasphalted Oil selon la terminologie anglo-saxonne. Ladite huile désalphaltée est également appelée résidu désalphalté dans la suite du texte. The hydrocarbon feedstock used in the hydroconversion process according to the invention is a hydrocarbon feedstock of which at least 55% by weight of the compounds have an initial boiling point of greater than 540 ° C., preferably at least 65% by weight, preferably at least 75% by weight and more preferably at least 85% by weight of the compounds have an initial boiling point greater than 540 ° C. Said hydrocarbon feedstock of which at least 55% by weight of the compounds have an initial boiling point of greater than 540 ° C. is advantageously chosen from deasphalted oils, atmospheric residues and vacuum residues, taken alone or as a mixture, and preferably charge is a deasphalted oil or DAO also called Deasphalted Oil according to the English terminology. Said dehalphalated oil is also called dehalphalted residue in the rest of the text.
Ladite charge de type résidu désasphalté ou DAO présentent l'avantage de ne pas contenir de fraction asphalténique contenant une grande quantité de précurseurs de coke et de métaux. Ladite charge de type résidu désasphalté ou DAO est obtenue à partir de coupes résidus de distillation sous vide (RSV) issues de la distillation sous vide du pétrole brut, ou de résidus de procédé de conversion tel que le coking, après un traitement de désalphatage permettant d'éliminer les asphaltènes par une opération d'extraction au solvant paraffinique de préférence choisi parmi le propane, le pentane et l'heptane. La teneur résiduelle en asphaltènes dans ladite charge de type résidu désasphalté à l'issue de cette étape de désalphatage est de préférence inférieure à 1% poids et permet d'obtenir des durées de cycle significativement allongées pour les procédés de conversion consécutifs de ladite charge de type résidu désasphalté.  Said deasphalted residue feed or DAO has the advantage of not containing an asphaltenic fraction containing a large amount of coke precursors and metals. Said deasphalted residue feedstock or DAO is obtained from vacuum distillation residue (RSV) cuts resulting from the vacuum distillation of crude oil, or from conversion process residues such as coking, after a desalphating treatment allowing to eliminate asphaltenes by a paraffinic solvent extraction operation preferably chosen from propane, pentane and heptane. The residual asphaltene content in said deasphalted residue feedstock at the end of this desalting step is preferably less than 1% by weight and makes it possible to obtain significantly longer cycle times for the consecutive conversion processes of said feedstock. deasphalted residue type.
Dans un mode de réalisation préféré, ladite charge de type résidu désasphalté ou DAO peut être utilisée telle qu'elle, c'est-à-dire seule ou en mélange avec d'autres coupes hydrocarbonées, de préférence choisies parmi les coupes distillais sous vide dont le point d'ébullition varie entre 340°C et 540°C, les effluents issus d'une unité de craquage catalytique FCC, les gazoles légers issus d'une unité de craquage catalytique (ou LCO), les huiles de coupe lourde (HCO), les distillais provenant de procédés de désulfuration ou d'hydroconversion de résidus atmosphériques et/ou de résidus sous vide en lit fixe ou en lit bouillonnant, les effluents paraffiniques issus de la synthèse Fischer Tropsch, les effluents issus de la distillation sous vide, telles que par exemple les fractions gazoles de type VGO (Vacuum Gas Oil), les effluents issus de procédé de liquéfaction du charbon, les charges issues de la biomasse ou les effluents provenant de la conversion de charges issues de la biomasse, et les extraits aromatiques et les charges provenant d'unités d'extraction d'aromatiques, prises seules ou en mélange. Dans le cas préféré ou ladite charge de type résidu désasphalté ou DAO est utilisée en mélange avec d'autres coupes hydrocarbonées, lesdites coupes hydrocarbonées ajoutées seule ou en mélange, sont présentent à au plus 45% poids dudit mélange, de préférence à au plus 35% poids, de manière préférée à au plus 25% poids et de manière plus préférée à au plus 15% poids dudit mélange. In a preferred embodiment, said deasphalted residue feedstock or DAO may be used such that it, that is to say alone or in mixture with other hydrocarbon cuts, preferably chosen from vacuum distillate slices whose boiling point varies between 340 ° C and 540 ° C, effluents from an FCC catalytic cracking unit, light gas oils from a catalytic cracking unit (or LCO), heavy cut (HCO), distillates from processes for the desulphurisation or hydroconversion of atmospheric residues and / or residues under vacuum in a fixed bed or in a bubbling bed, paraffinic effluents resulting from Fischer Tropsch synthesis, effluents resulting from vacuum distillation, such as, for example, gasoil fractions of the VGO (Vacuum Gas Oil) type, the effluents resulting from the process of liquefying coal, the feedstocks resulting from the biomass or the effluents resulting from the conversion of feedstock from the biomass, and aromatic extracts and fillers from aromatics extraction units, alone or in admixture. In the preferred case where said deasphalted residue feed or DAO is used in admixture with other hydrocarbon cuts, said hydrocarbon cuts added alone or in admixture, are present at most at 45% by weight of said mixture, preferably at most % by weight, preferably at most 25% by weight and more preferably at most 15% by weight of said mixture.
Conditions opératoires et mode de réalisation (quatrième mode de réalisation particulier du procédé de transformation) Operating conditions and embodiment (fourth particular embodiment of the transformation process)
Le catalyseur d'hydroconversion, dont le matériau mésostructuré selon l'invention est un précurseur, peut être mis en oeuvre dans un réacteur à lit fixe à une température comprise généralement entre 320 et 450°C, de préférence entre 350 et 410°C sous une pression partielle d'hydrogène comprise environ entre 3 et 30 MPa, de préférence entre 10 et 20 MPa, et à une vitesse volumique horaire comprise entre 0,05 et 5 volumes de charge par volume de catalyseur et par heure, de préférence entre 0,2 et 0,5. Le rapport hydrogène gazeux sur charge liquide, exprimé en normaux mètres cube, est compris entre 200 et 5000 Nm3, de préférence compris entre 500 et 1500 Nm3. The hydroconversion catalyst, the mesostructured material according to the invention is a precursor, can be used in a fixed bed reactor at a temperature generally between 320 and 450 ° C, preferably between 350 and 410 ° C under a hydrogen partial pressure of between approximately 3 and 30 MPa, preferably between 10 and 20 MPa, and at a volume hourly velocity of between 0.05 and 5 volumes of filler per volume of catalyst and per hour, preferably between 0 and , 2 and 0.5. The ratio of hydrogen gas to liquid feedstock, expressed in normal cubic meters, is between 200 and 5000 Nm 3 , preferably between 500 and 1500 Nm 3 .
Le catalyseur d'hydroconversion, dont le matériau mésostructuré selon l'invention est un précurseur, peut encore être mis en œuvre dans un réacteur en lit bouillonnant à une température comprise entre 320 et 470°C, de préférence entre 400 et 450°C, sous une pression partielle d'hydrogène comprise entre 3 et 30 MPa, de préférence entre 10 et 20 MPa, à une vitesse volumique horaire comprise entre 0, 1 et 10 volumes de charge par volume de catalyseur et par heure, de préférence entre 0,2 et 2 et avec un rapport hydrogène gazeux en entrée sur volume de charge liquide compris entre 100 et 3000 Nm3, de préférence entre 200 et 1200 Nm3. The hydroconversion catalyst, whose mesostructured material according to the invention is a precursor, can also be used in a bubbling bed reactor at a temperature of between 320 and 470.degree. C., preferably between 400 and 450.degree. at a hydrogen partial pressure of between 3 and 30 MPa, preferably between 10 and 20 MPa, at a volume hourly velocity of between 0.1 and 10 volumes of filler per volume of catalyst and per hour, preferably between 0, 2 and 2 and with an input hydrogen gas ratio on liquid charge volume of between 100 and 3000 Nm 3 , preferably between 200 and 1200 Nm 3 .
De manière préférée, ledit catalyseur d'hydroconversion est mis en œuvre dans un réacteur en lit bouillonnant. Preferably, said hydroconversion catalyst is implemented in a bubbling bed reactor.
Selon un cinquième mode particulier de réalisation du procédé de transformation selon l'invention, le procédé de transformation de charges hydrocarbonées selon l'invention est un procédé d'hydrotraitement d'une charge hydrocarbonée lourde dont au moins 50% poids, de préférence au moins 70% poids, des composés hydrocarbonés présents dans ladite charge présentent un point d'ébullition supérieur ou égal à 370°C, ledit procédé comprenant au moins une première étape d'hydrodémétallation de ladite charge suivie d'une deuxième étape d'hydrotraitement réalisée en présence d'un catalyseur dont le matériau mésostructuré selon l'invention est un précurseur, ledit matériau étant soumis à ladite étape de sulfuration i) pour remplir son rôle de catalyseur. According to a fifth particular embodiment of the conversion process according to the invention, the hydrocarbon feedstock conversion process according to the invention is a process for the hydrotreatment of a heavy hydrocarbon feedstock of which at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, hydrocarbon compounds present in said feed have a boiling point greater than or equal to 370 ° C, said process comprising at least a first step of hydrodemetallation of said feedstock followed by a second hydrotreating step carried out in presence of a catalyst whose mesostructured material according to the invention is a precursor, said material being subjected to said sulphurization step i) to fulfill its role of catalyst.
Ledit procédé d'hydrotraitement en deux étapes selon ledit cinquième mode particulier permet de produire par exemple un fuel lourd de pureté améliorée répondant aux spécifications en vigueur ou encore une charge valorisable dans des procédés de conversion tels que le craquage catalytique ou l'hydrocraquage, ce qui peut ensuite servir de base pour produire des carburants. Ledit procédé d'hydrotraitement en deux étapes vise à traiter une charge hydrocarbonée lourde, dont au moins 50% poids, de préférence au moins 70% poids, des composés hydrocarbonés présents dans ladite charge présentent un point d'ébullition supérieur ou égal à 370°C, de manière à obtenir une fraction hydrocarbonée présentant un rapport hydrogène sur carbone (H/C) amélioré, c'est-à-dire plus élevé, et dont la teneur en impuretés est sensiblement réduite. Les impuretés présentes dans ladite charge sont en particulier le soufre, l'azote, le carbone conradson, les asphaltènes, des métaux, notamment le vanadium et le nickel. Ledit procédé d'hydrotraitement comprend une première étape consistant à prétraiter ladite charge hydrocarbonée de manière à réduire la teneur en métaux (hydrodémétallation), en asphaltènes, en azote et en carbone conradson. La deuxième étape, réalisée à la suite de la première étape, consiste à réduire la teneur en soufre (hydrodésulfuration), en azote (hydrodéazotation) et en composés aromatiques. De manière plus particulière, ladite deuxième étape vise essentiellement à réduire la teneur en soufre de la charge prétraitée dans ladite première étape et est avantageusement assimilée à une étape d'hydrodésulfuratton. La charge traitée par le catalyseur réalisant la mise en œuvre de ladite deuxième étape, ledit catalyseur étant obtenu après sulfuration du matériau selon l'invention, est notablement appauvrie en métaux et en asphaltènes. Le matériau selon l'invention utilisé, après sulfuration, en tant que catalyseur pour la mise en œuvre de ladite deuxième étape permet d'optimiser le transfert de matière à l'intérieur dudit catalyseur et de développer au sein même dudit catalyseur une phase active mieux dispersée et donc plus active que les phases actives conventionnellement utilisées en hydrotraitement de charge lourde. Le matériau selon l'invention utilisé, après sulfuration, en tant que catalyseur permet aussi de limiter les risques de frittage de la phase active qui sont bien connus de l'Homme du métier. Said two-stage hydrotreating process according to said fifth particular embodiment makes it possible, for example, to produce a heavy fuel oil of improved purity meeting the specifications in force or else a charge which can be valorized in conversion processes such as catalytic cracking or hydrocracking. which can then serve as a basis for producing fuels. The said two-stage hydrotreatment process is intended to treat a heavy hydrocarbon feed, of which at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, of the hydrocarbon compounds present in the said feedstock have a boiling point greater than or equal to 370 ° C. C, so as to obtain a hydrocarbon fraction having an improved hydrogen to carbon ratio (H / C), that is to say higher, and whose impurity content is substantially reduced. The impurities present in said feed are in particular sulfur, nitrogen, conradson carbon, asphaltenes, metals, especially vanadium and nickel. The hydrotreatment process comprises a first step of pretreating said hydrocarbon feedstock to reduce the content of metals (hydrodemetallation), asphaltenes, nitrogen and carbon conradson. The second step, following the first step, consists of reducing the sulfur content (hydrodesulfurization), nitrogen (hydrodenitrogenation) and aromatic compounds. More particularly, said second step essentially aims at reducing the sulfur content of the feedstock pretreated in said first step and is advantageously assimilated to a hydrodesulfuratton step. The feedstock treated by the catalyst carrying out the implementation of said second step, said catalyst being obtained after sulphurisation of the material according to the invention, is substantially depleted of metals and asphaltenes. The material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst for the implementation of said second step makes it possible to optimize the transfer of material inside said catalyst and to develop within said catalyst a better active phase. dispersed and therefore more active than the active phases conventionally used in hydrotreatment heavy load. The material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst also makes it possible to limit the risks of sintering of the active phase which are well known to those skilled in the art.
Charges (cinquième mode de réalisation particulier dudit procédé de transformation) Charges (fifth particular embodiment of said transformation process)
Les charges hydrocarbonées lourdes, dont au moins 50% poids, de préférence au moins 70% poids, des composés hydrocarbonés présentent un point d'ébullition supérieur ou égal à 370°C, à hydrotraiter selon le procédé, objet dudit cinquième mode de réalisation, sont par exemple les distillais sous vide, les résidus atmosphériques, les résidus sous vide issus de distillation directe, les huiles désasphaltées, les résidus issus des procédés de conversion tels que ceux provenant d'une unité de cokéfaction ou d'une unité d'hydroconversion en lit fixe, en lit bouillonnant, ou encore en lit mobile et les mélanges de chacune de ces coupes. Lesdites charges hydrocarbonées à hydrotraiter sont avantageusement constituées soit d'une ou plusieurs coupes soit d'une ou plusieurs desdites coupe(s) diluée(s) avec une fraction hydrocarbonée ou un mélange de fractions hydrocarbonées pouvant être choisies parmi une huile de coupe légère (LCO selon les initiales de la dénomination anglo-saxonne de Light Cycle Oil), une huile de coupe lourde (HCO selon les initiales de la dénomination anglo-saxonne de Heavy Cycle Oil), une huile décantée (DO selon les initiales de la dénomination anglo-saxonne de Decanted Oil), un slurry (boue de prétrole), les produits issus du procédé FCC ou pouvant venir directement de la distillation, les fractions gazoles notamment celles obtenues par distillation sous vide dénommée selon la terminologie anglo-saxonne VGO (Vaccuum Gas Oil). Lesdites charges hydrocarbonées lourdes à hydrotraiter peuvent avantageusement comprendre, dans certains cas, un ou plusieurs coupes issues du procédé de liquéfaction du charbon ainsi que des extraits aromatiques.  The heavy hydrocarbon feedstocks, of which at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, of the hydrocarbon compounds have a boiling point greater than or equal to 370 ° C., to be hydrotreated according to the method, object of said fifth embodiment, Examples are vacuum distillates, atmospheric residues, vacuum residues from direct distillation, deasphalted oils, residues from conversion processes such as those from a coker unit or a hydroconversion unit. in a fixed bed, in a bubbling bed, or in a moving bed and mixtures of each of these sections. Said hydrocarbon feeds to be hydrotreated are advantageously constituted by either one or more cuts or one or more of said fraction (s) diluted with a hydrocarbon fraction or a mixture of hydrocarbon fractions which may be chosen from a light cutting oil ( LCO according to the initials of the Anglo-Saxon name of Light Cycle Oil), a heavy cutting oil (HCO according to the initials of the English name of Heavy Cycle Oil), a decanted oil (OD according to the initials of the Anglo-Saxon name). Decanted Oil), a slurry (pre-sludge), the products resulting from the FCC process or that can come directly from the distillation, the gas oil fractions especially those obtained by vacuum distillation called according to the English terminology VGO (Vaccuum Gas Oil). Said heavy hydrocarbon feeds to be hydrotreated may advantageously comprise, in certain cases, one or more cuts from the liquefaction process of the coal as well as aromatic extracts.
Lesdites charges lourdes à hydrotraiter selon le procédé, objet dudit cinquième mode de réalisation, peuvent avantageusement être mélangées avec du charbon sous forme de poudre, ce mélange est généralement appelé slurry (boue de pétrole). Lesdites charges comprennent alors avantageusement des sous-produits issus de la conversion du charbon et re-mélangées à du charbon frais. La teneur en charbon dans lesdites charges lourdes à hydrotraiter est telle que le rapport volumique charge/charbon est compris entre 0,1 et 1 , de préférence entre 0, 15 et 0,3. Le charbon peut contenir de la lignite, être un charbon sub-bitumineux (selon la terminologie anglo- saxonne), ou encore bitumineux. Tout autre type de charbon convient pour la mise en œuvre dudit procédé d'hydrotraitement. Said heavy charges to be hydrotreated according to the process, object of said fifth embodiment, may advantageously be mixed with coal in powder form, this mixture is generally called slurry (petroleum sludge). Said charges then advantageously comprise by-products derived from the conversion of the coal and re-mixed with fresh coal. The coal content in said heavy loads at hydrotreating is such that the volume ratio filler / coal is between 0.1 and 1, preferably between 0.15 and 0.3. The coal may contain lignite, be a sub-bituminous coal (according to Anglo-Saxon terminology), or bituminous. Any other type of coal is suitable for carrying out said hydrotreatment process.
Lesdites charges hydrocarbonées lourdes à hydrotraiter selon ledit procédé d'hydrotraitement en deux étapes contiennent avantageusement de 0,5 à 6 % poids de soufre. Elles présentent généralement plus de 1% en poids de molécules ayant un point d'ébullition supérieur à 500°C. Elles présentent une teneur en métaux, notamment en nickel et vanadium, supérieure à 1 ppm poids, de préférence supérieure à 20 ppm poids, une teneur en asphaltènes, définis comme la fraction de la charge précipitant dans l'heptane, supérieure à 0,05% en poids, de préférence supérieure à 1% en poids. Said heavy hydrocarbon feedstocks to be hydrotreated according to said two-stage hydrotreatment process advantageously contain from 0.5 to 6% by weight of sulfur. They generally have more than 1% by weight of molecules having a boiling point greater than 500 ° C. They have a metal content, especially nickel and vanadium, greater than 1 ppm by weight, preferably greater than 20 ppm by weight, an asphaltenes content, defined as the fraction of the charge precipitating in heptane, greater than 0.05. % by weight, preferably greater than 1% by weight.
Conditions opératoires (cinquième mode de réalisation particulier dudit procédé de transformation) Operating conditions (fifth particular embodiment of said transformation process)
Ladite étape d'hydrodémétallation (première étape) et ladite étape d'hydrotrotraitement, plus préférentiellement ladite étape d'hydrodésulfuration (deuxième étape), mises en œuvre dans le procédé d'hydrotraitement selon l'invention peuvent être réalisées dans des réacteurs en lit fixe ou en lit bouillonnant. D'une manière avantageuse, ladite étape d'hydrodémétallation est mise en œuvre dans un réacteur fonctionnant en lit bouillonnant et ladite étape d'hydrotrotraitement, plus préférentiellement ladite étape d'hydrodésulfuration, est mise en œuvre dans un réacteur fonctionnant en lit fixe.  Said hydrodemetallization step (first step) and said hydrotreating step, more preferably said hydrodesulfurization step (second step), implemented in the hydrotreatment process according to the invention can be carried out in fixed bed reactors. or in bubbling bed. Advantageously, said hydrodemetallization step is carried out in a reactor operating in a bubbling bed and said hydrotreating step, more preferably said hydrodesulfurization step, is carried out in a reactor operating in a fixed bed.
Lorsque l'une et/ou l'autre desdites première et deuxième étapes est(sont) mise(s) en œuvre dans un réacteur fonctionnant en lit fixe, les conditions opératoires sont les suivantes : une température comprise entre 320 et 450°C, de préférence entre 350 et 410°C sous une pression partielle d'hydrogène comprise environ entre 3 et 30 MPa, de préférence entre 10 et 20 MPa, et à une vitesse volumique horaire comprise entre 0,05 et 5 volumes de charge par volume de catalyseur et par heure, de préférence entre 0,2 et 0,5. Le rapport hydrogène gazeux en entrée sur charge liquide, exprimé en normaux mètres cube, est compris entre 200 et 5000 Nm3, de préférence compris entre 500 et 1500 Nm3. When one and / or the other of said first and second stages is (are) implemented in a reactor operating in a fixed bed, the operating conditions are as follows: a temperature of between 320 and 450 ° C., preferably between 350 and 410 ° C under a hydrogen partial pressure of between about 3 and 30 MPa, preferably between 10 and 20 MPa, and at an hourly space velocity of between 0.05 and 5 volumes of filler by volume of catalyst and per hour, preferably between 0.2 and 0.5. The gaseous hydrogen input to liquid charge ratio, expressed in normal cubic meters, is between 200 and 5000 Nm 3 , preferably between 500 and 1500 Nm 3 .
Lorsque l'une et/ou l'autre desdites première et deuxième étapes est(sont) mise(s) en œuvre dans un réacteur fonctionnant en lit bouillonnant, les conditions opératoires sont les suivantes : une température comprise entre 320 et 470°C, de préférence entre 400 et 450°C, sous une pression partielle d'hydrogène comprise entre 3 et 30 MPa, de préférence entre 10 et 20 MPa, à une vitesse volumique horaire d'environ 0, 1 à 10 volumes de charge par volume de catalyseur et par heure, de préférence entre 0,2 et 2, et avec un rapport hydrogène gazeux en entrée sur volume de charge liquide compris entre 100 et 3000 Nm3, de préférence entre 200 et 1200 Nm3. When one and / or the other of said first and second stages is (are) implemented in a reactor operating as a bubbling bed, the operating conditions are as follows: a temperature of between 320 and 470.degree. preferably between 400 and 450 ° C, under a hydrogen partial pressure of between 3 and 30 MPa, preferably between 10 and 20 MPa, at an hourly space velocity of about 0.1 to 10 volumes of filler per volume of catalyst and per hour, preferably between 0.2 and 2, and with an input hydrogen gas ratio on liquid charge volume of between 100 and 3000 Nm 3 , preferably between 200 and 1200 Nm 3 .
Mode de réalisation (cinquième mode de réalisation particulier dudit procédé de transformation) Embodiment (fifth particular embodiment of said transformation method)
Le catalyseur d'hydrotraitement, dont le matériau mésostructuré selon l'invention est un précurseur, peut être utilisé dans tout procédé, connu de l'Homme du métier, permettant Phydrotraitement de charges hydrocarbonées lourdes, par exemple des résidus atmosphériques ou sous vides. Il peut être mis en œuvre dans tout type de réacteur opéré en lit fixe ou en lit mobile ou en lit bouillonnant. Le catalyseur utilisé pour la mise en œuvre de ladite première étape, dite étape d'hydrodémétallation ou de prétraitement, dudit procédé d'hydrotraitement en deux étapes présente avantageusement une porosité bimodale (US 7.1 19.045) ou multimodale (EP 0.098.764 et EP 1.579.909) sur laquelle sont déposés des métaux du groupe VIB (molybdène ou tungstène) et du groupe VIII (nickel, cobalt ou fer) ou encore du groupe VB (vanadium). Le catalyseur d'hydrodémétallation comprend de 1 à 30% poids par rapport à la masse totale du trioxyde d'au moins un élément du groupe VIB, de préférence de 2 à 20% poids et de manière encore plus préférée de 2 à 10% poids. Le catalyseur d'hydrodémétallation comprend aussi de 0" à 2,2% poids par rapport à la masse totale de l'oxyde d'au moins un élément du groupe VIII, de préférence de 0,5 à 2% poids, et de manière encore plus préférée de 0,5 à 1 ,5% poids. En outre, le catalyseur d'hydrodémétallation contient entre 0 et 15% poids par rapport à la masse totale d'au moins un élément du groupe VB, de préférence entre 0 et 10% poids et de manière encore plus préférée entre 0,2 et 5% poids. Il peut contenir des éléments dopants choisis parmi le phosphore, le bore, le titane, le silicium ou le fluor. La teneur en pentaoxyde de bore ou de phosphore est avantageusement comprise entre 0 et 10% poids, de préférence entre 0,2% et 7%, et de manière encore plus préférée entre 0,5% et 5%. Le catalyseur utilisé dans la première étape du procédé d'hydrotraitement présente une surface BET supérieure à 50 m2/g, de préférence supérieure à 80 m2/g. Le volume poreux occupé par les pores de diamètre supérieur à 50 nm est supérieur ou égal à 0, 1 ml/g, de préférence supérieur ou égal à 0, 15 ml/g. Le volume poreux total, mesuré par porosimétrie au mercure, est avantageusement compris entre 0,5 et 1 ,5 ml/g, de préférence entre 0,7 et 1 ,2 ml/g et de manière encore plus préférée entre 0,8 ml/g et 1,2 ml/g, avec une distribution poreuse des mésopores (diamètre inférieur à 50 nm) centrée sur un diamètre moyen compris entre 4 et 17 nm, de préférence entre 7 et 16 nm et de manière encore plus préférée entre 10 et 15 nm. The hydrotreatment catalyst, whose mesostructured material according to the invention is a precursor, can be used in any process known to those skilled in the art, allowing the hydrotreatment of heavy hydrocarbon feeds, for example atmospheric or vacuum residues. It can be implemented in any type of reactor operated in fixed bed or moving bed or bubbling bed. The catalyst used for the implementation of said first step, said step of hydrodemetallization or pretreatment, of said two-stage hydrotreating process advantageously has a bimodal porosity (US 7.1 19.045) or multimodal porosity (EP 0.098.764 and EP 1.579 .909) on which metals of the group are deposited VIB (molybdenum or tungsten) and group VIII (nickel, cobalt or iron) or the group VB (vanadium). The hydrodemetallation catalyst comprises from 1 to 30% by weight relative to the total mass of the trioxide of at least one group VIB element, preferably from 2 to 20% by weight and even more preferably from 2 to 10% by weight. . The hydrodemetallization catalyst also comprises from 0 "to 2.2% by weight relative to the total mass of the oxide of at least one element from group VIII, preferably from 0.5 to 2% by weight, and most still more preferably from 0.5 to 1.5% by weight In addition, the hydrodemetallization catalyst contains between 0 and 15% by weight, based on the total weight of at least one element of group VB, preferably between 0 and 10% by weight and even more preferably between 0.2 and 5% by weight It may contain doping elements chosen from phosphorus, boron, titanium, silicon or fluorine The content of boron or phosphorus pentoxide is advantageously between 0 and 10% by weight, preferably between 0.2% and 7%, and even more preferably between 0.5% and 5%, The catalyst used in the first stage of the hydrotreatment process has BET surface greater than 50 m 2 / g, preferably greater than 80 m 2 / g.The pore volume occupied p the pores with a diameter greater than 50 nm are greater than or equal to 0.1 ml / g, preferably greater than or equal to 0.15 ml / g. The total pore volume, measured by mercury porosimetry, is advantageously between 0.5 and 1.5 ml / g, preferably between 0.7 and 1.2 ml / g and even more preferably between 0.8 ml. and 1.2 ml / g, with a mesopore porous distribution (diameter less than 50 nm) centered on a mean diameter of between 4 and 17 nm, preferably between 7 and 16 nm and even more preferably between 10 and 16 nm. and 15 nm.
Le matériau selon l'invention utilisé, après sulfuration, en tant que catalyseur pour la mise en œuvre de ladite deuxième étape du procédé d'hydrotraitement présente une composition et une structure avantageuses pour réduire la teneur en soufre (hydrodésulfuration), en azote (hydrodéazotation) et en composés aromatiques et poursuivre la réduction de la teneur en métaux, engagée dans ladite première étape. De manière préférée, le matériau selon l'invention utilisé, après sulfuration, en tant que catalyseur pour la mise en œuvre de ladite deuxième étape présente une composition telle que lesdites particules métalliques piégées dans chacune desdites matrices mésostructurées se présentent sous la forme d'hétéropolyanions dans lesquels l'élément X est préférentiellement choisi parmi le phosphore et le silicium, l'élément M est préférentiellement choisi parmi le molybdène, le tungstène et le mélange de ces deux éléments ou encore l'élément M est préférentiellement choisi parmi un mélange de molybdène et d'un métal du groupe VIII choisi parmi le cobalt et le nickel, un mélange de molybdène et d'un métal du groupe VB choisi parmi le vanadium, le niobium et le tantale. La matrice mésostructurée dans laquelle sont piégées lesdits hétéropolyanions est préférentiellement à base d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de silicium ou d'un mélange d'oxyde d'aluminium et de silicium (Y = Si, Al et leur mélange). Des hétéropolyanions préférés sont les hétéropolyanions PMoi204o3", HPNiMon04o6', et ΡνΜθπΟ40 " The material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst for the implementation of said second step of the hydrotreatment process has a composition and structure that is advantageous for reducing the content of sulfur (hydrodesulfurization), nitrogen (hydrodenitrogenation ) and aromatic compounds and further reducing the metal content, engaged in said first step. Preferably, the material according to the invention used, after sulfurization, as a catalyst for the implementation of said second step has a composition such that said metal particles trapped in each of said mesostructured matrices are in the form of heteropolyanions in which the element X is preferably chosen from phosphorus and silicon, the element M is preferably chosen from molybdenum, tungsten and the mixture of these two elements, or the element M is preferably chosen from a mixture of molybdenum and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel, a mixture of molybdenum and a Group VB metal selected from vanadium, niobium and tantalum. The mesostructured matrix in which said heteropolyanions are trapped is preferably based on aluminum oxide, silicon oxide or a mixture of aluminum oxide and silicon (Y = Si, Al and their mixture). Preferred heteropolyanions are the heteropolyanions PMoi 2 0 4 o 3 " , HPNiMo n 0 4 o 6 ' , and ΡνΜθπΟ 40 "
La teneur massique totale en molybdène et/ou tungstène est avantageusement comprise entre 1 et 30% exprimé en % poids d'oxyde par rapport à la masse du matériau final, de préférence entre 2 et 20% et de manière encore plus préférée entre 4 et 15%. La teneur massique totale en métal du groupe VIII choisi parmi le cobalt et le nickel et en métal du groupe VB choisi parmi le vanadium, le niobium et le tantale est avantageusement comprise entre 0 et 15% exprimé en % poids d'oxyde par rapport à la masse du matériau final, de préférence entre 0,5 et 10% et de manière encore plus préférée entre 1 et 8%. Un élément dopant choisi parmi le phosphore, le silicium, le bore et le fluor est avantageusement ajouté. L'élément dopant préféré est le phosphore. Les teneurs en éléments dopants sont comprises entre 0,5 et 10% poids, de préférence entre 1 et 8% poids, et de manière encore plus préférée entre 2 et 6% poids. Le rapport atomique entre l'élément dopant et l'élément du groupe VIII choisi parmi le cobalt et le nickel est de préférence choisi entre 0 et 0,9, de manière encore plus préférée entre 0,2 et 0,8. Selon un sixième mode particulier de réalisation du procédé de transformation selon l'invention, le procédé de transformation de charges hydrocarbonées selon l'invention est un procédé d'hydrotraitement d'une charge hydrocarbonée comprenant des triglycérides, ledit procédé étant réalisé en présence d'un catalyseur dont le matériau mésostructuré selon l'invention est un précurseur, ledit matériau étant soumis à ladite étape 1) de sulfuration pour remplir son, rôle de catalyseur. The total mass content of molybdenum and / or tungsten is advantageously between 1 and 30% expressed in% by weight of oxide relative to the mass of the final material, preferably between 2 and 20% and even more preferably between 4 and 15%. The total mass content of metal of group VIII chosen from cobalt and nickel and the group VB metal chosen from vanadium, niobium and tantalum is advantageously between 0 and 15% expressed in% by weight of oxide relative to the mass of the final material, preferably between 0.5 and 10% and even more preferably between 1 and 8%. A doping element chosen from phosphorus, silicon, boron and fluorine is advantageously added. The preferred doping element is phosphorus. The contents of doping elements are between 0.5 and 10% by weight, preferably between 1 and 8% by weight, and even more preferred between 2 and 6% weight. The atomic ratio between the doping element and the group VIII element chosen from cobalt and nickel is preferably chosen between 0 and 0.9, even more preferably between 0.2 and 0.8. According to a sixth particular embodiment of the conversion process according to the invention, the hydrocarbon feedstock conversion process according to the invention is a process for hydrotreating a hydrocarbon feedstock comprising triglycerides, said process being carried out in the presence of a catalyst whose mesostructured material according to the invention is a precursor, said material being subjected to said sulfurization step 1) to fulfill its role of catalyst.
Plus particulièrement, ledit procédé d'hydrotraitement consiste à produire des bases hydrocarbonées de type distillais moyens (gazole, kérosène) à partir de charges hydrocarbonées issues de sources renouvelables. More particularly, said hydrotreatment process consists in producing hydrocarbon bases of the middle distillate type (gas oil, kerosene) from hydrocarbon feedstocks derived from renewable sources.
Objectif du procédé Purpose of the process
Le contexte international des années 2005-2010 est marqué d'abord par la croissance rapide en besoin de carburants, en particulier de bases gazoles, dans la communauté européenne et ensuite par l'importance des problématiques liées au réchauffement planétaire et à l'émission de gaz à effet de serre. Il en résulte une volonté de réduire la dépendance énergétique vis-à-vis des matières premières d'origine fossile et de réduire les émissions de C02. Dans ce contexte, la recherche de nouvelles charges hydrocarbonées issues de sources renouvelables et pouvant être facilement intégrées au schéma traditionnel du raffinage et de la production de carburants constitue un enjeu d'une importance croissante. A ce titre, l'intégration dans le processus de raffinage de nouveaux produits d'origine végétale, issus de la conversion de la biomasse lignocellulosique ou issus de la production d'huiles végétales ou de graisses animales, a connu ces dernières années un très vif regain d'intérêt en raison de l'augmentation du coût des matières fossiles. De même, les biocarburants traditionnels (éthanol ou esters méthyliques d'huiles végétales principalement) ont acquis un réel statut de complément aux bases pétrolières dans les pools carburants. The international context of the years 2005-2010 is marked first and foremost by the rapid growth in need of fuels, in particular diesel fuel bases, in the European community and then by the importance of the problems related to global warming and the emission of greenhouse gas. The result is a desire to reduce energy dependence on fossil-based raw materials and to reduce C0 2 emissions. In this context, the search for new hydrocarbon feedstocks from renewable sources that can be easily integrated into the traditional pattern of refining and fuel production is an issue of growing importance. As such, the integration into the refining process of new products of plant origin, resulting from the conversion of lignocellulosic biomass or from the production of vegetable oils or animal fats, has in recent years experienced a very lively renewed interest due to the rising cost of fossil fuels. Similarly, traditional biofuels (mainly ethanol or methyl esters of vegetable oils) have acquired a real status of complement to petroleum bases in fuel pools.
La masse moléculaire très élevée (supérieure à 600 g/mol) des triglycérides, composés essentiels des sources renouvelables, et la viscosité élevée des charges considérées font que leur utilisation directe ou en mélange dans les gazoles posent des difficultés pour les moteurs modernes de type HDI qui sont des moteurs diesel à injection directe et turbocompresseur (incompatibilité avec les pompes d'injection à très haute pression, problème d'encrassement des injecteurs, combustion non maîtrisée, rendements faibles, émissions d'imbrûlés toxiques). Cependant, les chaînes hydrocarbonées qui sont présentes dans les triglycérides sont essentiellement linéaires et leur longueur (nombre d'atomes de carbone) est compatible avec les hydrocarbures présents dans les gazoles. Il est donc nécessaire de transformer ces charges pour obtenir une base gazole de bonne qualité et/ou une coupe kérosène répondant aux spécifications en vigueur, après mélange ou ajout d'additif connu de l'Homme du métier. Pour le diesel, le carburant final doit répondre à la norme EN590 et pour le kérosène, il doit répondre aux spécifications décrites dans IATA (International Air Transport Association) Guidance Material for Aviation Turbine Fuel Spécifications, 6ème édition, Mai 2008 telle que la orme ASTM D1655. L'hydrotraitement de charges hydrocarbonées comprenant des triglycérides, notamment d'huiles végétales, met en œuvre des réactions complexes qui sont favorisées par un système catalytique hydrogénant. Ces réactions comprennent notamment : The very high molecular weight (greater than 600 g / mol) of triglycerides, essential components of renewable sources, and the high viscosity of the feedstocks considered make their direct or mixed use in diesel fuel a problem for modern HDI engines. which are diesel engines with direct injection and turbocharger (incompatibility with very high pressure injection pumps, problem of fouling of the injectors, uncontrolled combustion, low yields, emissions of unburnt toxic). However, the hydrocarbon chains that are present in the triglycerides are essentially linear and their length (number of carbon atoms) is compatible with the hydrocarbons present in the gas oils. It is therefore necessary to transform these charges to obtain a good quality diesel base and / or a kerosene cut meeting the specifications in force, after mixing or adding additive known to those skilled in the art. For diesel, the final fuel must meet the EN590 standard and for kerosene it must meet the specifications outlined in IATA (International Air Transport Association) Guidance Material for Aviation Turbine Fuel Specifications, 6th Edition, May 2008 such as ASTM Elm D1655. The hydrotreatment of hydrocarbon feeds comprising triglycerides, especially vegetable oils, implements complex reactions which are favored by a hydrogenating catalytic system. These reactions include:
- l'hydrogénation des insaturations, c'est-à-dire des doubles liaisons carbone-carbone présentes sur les chaînes hydrocarbonées des triglycérides et de l'ensemble des corps gras présents dans la charge à hydrotraiter, the hydrogenation of the unsaturations, that is to say the carbon-carbon double bonds present on the hydrocarbon chains of the triglycerides and of all the fatty substances present in the feed to be hydrotreated,
- la désoxygénation selon deux voies réactionnelles : deoxygenation according to two reaction routes:
- l'hydrodésoxygénation : élimination de l'oxygène par consommation d'hydrogène et conduisant à la formation d'eau,  - the hydrodeoxygenation: elimination of oxygen by consumption of hydrogen and leading to the formation of water,
- la décarboxylation/décarbonylation : élimination de l'oxygène par formation de monoxyde et dioxyde de carbone : CO et C02, decarboxylation / decarbonylation: removal of oxygen by formation of carbon monoxide and carbon dioxide: CO and CO 2 ,
- l'hydrodéazotation : élimination de l'azote par formation de NH3. hydrodenitrogenation: elimination of nitrogen by formation of NH 3 .
La présence d'insaturations rend ladite charge instable thermiquement. Par ailleurs, l'hydrogénation de ces insaturations est fortement exothermique. Le procédé d'hydrotraitement de charges hydrocarbonées comprenant des triglycérides est particulièrement flexible pour pouvoir traiter des charges très différentes en terme d'insaturations telles que les huiles de Soja et de Palme par exemple ou encore des huiles d'origine animale ou issues d'algues, et permet d'amorcer la réaction d'hydrogénation des insaturations à une température la plus basse possible en évitant un chauffage au contact d'une paroi qui provoquerait des points chauds de ladite charge, induisant la formation de gommes et provoquant un encrassement et une augmentation de la perte de charge du ou des lits de catalyseurs. The presence of unsaturations makes said charge unstable thermally. Moreover, the hydrogenation of these unsaturations is strongly exothermic. The process for hydrotreatment of hydrocarbon feedstocks comprising triglycerides is particularly flexible in order to be able to treat very different feeds in terms of unsaturations, such as, for example, soybean and palm oils, or oils of animal origin or derived from algae. and enables the hydrogenation reaction of the unsaturations to be initiated at the lowest possible temperature by avoiding heating in contact with a wall which would cause hot spots of said charge, inducing the formation of gums and causing fouling and increasing the pressure drop of the catalyst bed (s).
Le catalyseur obtenu après sulfuration du matériau selon l'invention conduit à des performances catalytiques optimales lorsqu'il est utilisé dans un procédé d'hydrotraitement d'une charge hydrocarbonée comprenant des triglycérides. En particulier, il permet la production de paraffines, à partir de charges issues de sources hydrocarbonées renouvelables, répondant aux spécifications carburants et notamment aux normes en vigueur pour le carburant diesel et kérosène. Il permet de limiter la formation de phase réfractaire à la sulfuration et de mettre en oeuvre le procédé d'hydrotraitement à une température plus modéré. The catalyst obtained after sulfurization of the material according to the invention leads to optimal catalytic performances when it is used in a hydrotreatment process of a hydrocarbon feed comprising triglycerides. In particular, it allows the production of paraffins, from loads derived from renewable hydrocarbon sources, meeting the fuel specifications and in particular the standards in force for diesel fuel and kerosene. It makes it possible to limit the formation of phase refractory to sulphurization and to implement the hydrotreatment process at a more moderate temperature.
De manière préférée, le matériau selon l'invention utilisé, après sulfuration, en tant que catalyseur pour la mise en œuvre dudit procédé d'hydrotraitement d'une charge hydrocarbonée, présente une composition telle que lesdites particules métalliques piégées dans chacune desdites matrices mésostructurées se présentent sous la forme d'hétéropolyanions dans lesquels l'élément X est préférentiellement choisi parmi le phosphore, le bore et le silicium, l'élément M est préférentiellement choisi parmi le molybdène, le tungstène et le mélange de ces deux éléments ou encore l'élément M est préférentiellement choisi parmi un mélange de molybdène et d'un métal du groupe VIII choisi parmi le cobalt et le nickel, un mélange de tungstène et d'un métal du groupe VIII choisi parmi le cobalt et le nickel. La matrice mésostructurée dans laquelle sont piégées Iesdits hétéropolyanions est préférentiellement à base d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de silicium ou d'un mélange d'oxyde d'aluminium et d'oxyde de silicium (Y = Si, Al et leur mélange). Des hétéropolyanions préférés sont les hétéropolyanions de Strandberg, en particulier l'hétéropolyanion de formule H2P2M05O234". Charges (sixième mode de réalisation particulier du procédé de transformation) Preferably, the material according to the invention used, after sulphurization, as a catalyst for carrying out said hydrotreatment process for a hydrocarbon feedstock, has a composition such that said metal particles trapped in each of said mesostructured matrixes are present in the form of heteropolyanions in which the element X is preferably selected from phosphorus, boron and silicon, the element M is preferably selected from molybdenum, tungsten and the mixture of these two elements or the M element is preferably selected from a mixture of molybdenum and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel, a mixture of tungsten and a Group VIII metal selected from cobalt and nickel. The mesostructured matrix in which said heteropolyanions are trapped is preferably based on aluminum oxide, silicon oxide or a mixture of aluminum oxide and silicon oxide (Y = Si, Al and their mixed). Preferred heteropolyanions are Strandberg heteropolyanions, in particular the heteropolyanion of the formula H2P2M05O 2 3 4 - . Charges (sixth particular embodiment of the transformation process)
Parmi les charges issues de sources renouvelables utilisables dans le procédé d'hydrotraitement selon l'invention, on peut citer par exemple les huiles végétales (alimentaires ou non) ou issues d'algues, les graisses animales ou les huiles de fritures usagées, brutes ou ayant subi un traitement préalable, ainsi que les mélanges de telles charges. Ces charges contiennent essentiellement des structures chimiques de type triglycéride que l'Homme du métier connaît également sous l'appellation tri ester d'acides gras. Un tri ester d'acide gras ou triglycéride est composé de trois chaînes hydrocarbonées d'acides gras. Les chaînes hydrocarbonées qui constituent ces molécules de type triglycéride sont essentiellement linéaires et possèdent un nombre d'insaturations par chaîne généralement compris entre 0 et 3 mais qui peut être plus élevé notamment pour les huiles issues d'algues. Les huiles végétales et autres charges d'origine renouvelable comportent également différentes impuretés et notamment des composés contenant des hétéroatomes tels que l'azote, et des éléments tels que Na, Ca, P, Mg. Les charges issues de sources renouvelables utilisées dans le procédé d'hydrotraitement selon la présente invention sont avantageusement choisies parmi les huiles et graisses d'origine végétale ou animale, et des mélanges de telles charges, contenant des triglycérides. Elles contiennent aussi avantageusement des acides gras libres et/ou des esters d'acides gras libres. Les huiles végétales peuvent avantageusement être brutes ou raffinées, totalement ou en partie, et issues des végétaux suivants : colza, tournesol, soja, palme, palmiste, olive, noix de coco, jatropha, cette liste n'étant pas limitative. Les huiles d'algues ou de poisson sont également pertinentes. Les graisses animales sont avantageusement choisies parmi le lard ou les graisses composées de résidus de l'industrie alimentaire ou issus des industries de la restauration. Ces charges contiennent essentiellement des structures chimiques de type triglycéride composées de trois chaînes d'acides gras. Elles peuvent également contenir des. chaînes d'acide gras sous forme d'acide gras libres. L'ensemble des chaînes d'acide gras présentes dans la charge possèdent chacune un nombre d'insaturations par chaîne, également appelé nombre de doubles liaisons carbone- carbone par chaîne, généralement compris entre 0 et 3 mais qui peut être plus élevé notamment pour les huiles issues d'algues qui peuvent présenter un nombre d'insaturations par chaîne de 5 à 6. Les molécules présentes dans les charges issues de sources renouvelables utilisées dans la présente invention présentent donc un nombre d'insaturations, exprimé par molécule de triglycéride, avantageusement compris entre 0 et 18. Dans ces charges, le taux d'insaturation, exprimé en nombre d'insaturations par chaîne grasse hydrocarbonée, est avantageusement compris entre 0 et 6. Les charges issues de sources renouvelables comportent généralement également différentes impuretés et notamment des hétéroatomes tels que l'azote. Les teneurs en azote dans les huiles végétales sont généralement comprises entre 1 ppm et 100 ppm poids environ, selon leur nature. Elles peuvent atteindre jusqu'à 1% poids sur des charges particulières. Ces charges peuvent être utilisées pures ou en mélange avec des effluents pétroliers telles que les gazoles de distillation directe, les distillais sous vide. Conditions opératoires (sixième mode de réalisation particulier du procédé de transformation)  Among the feedstock from renewable sources that can be used in the hydrotreatment process according to the invention, mention may be made, for example, of vegetable oils (whether or not they are food) or derived from algae, animal fats or used frying oils, crude or pre-treated, as well as mixtures of such fillers. These fillers essentially contain triglyceride-type chemical structures which the person skilled in the art also knows under the name tri-ester of fatty acids. A triester of fatty acid or triglyceride is composed of three hydrocarbon chains of fatty acids. The hydrocarbon chains which constitute these triglyceride-type molecules are essentially linear and have a number of unsaturations per chain generally between 0 and 3, but which may be higher, especially for oils derived from algae. Vegetable oils and other fillers of renewable origin also have different impurities, in particular compounds containing heteroatoms such as nitrogen, and elements such as Na, Ca, P, Mg. The feedstocks from renewable sources used in the hydrotreatment process according to the present invention are advantageously chosen from oils and fats of vegetable or animal origin, and mixtures of such fillers, containing triglycerides. They also advantageously contain free fatty acids and / or esters of free fatty acids. Vegetable oils can advantageously be crude or refined, wholly or in part, and derived from the following plants: rapeseed, sunflower, soybean, palm, palm kernel, olive, coconut, jatropha, this list not being limiting. Algae or fish oils are also relevant. Animal fats are advantageously chosen from lard or fats composed of residues from the food industry or from the catering industries. These fillers essentially contain triglyceride-type chemical structures composed of three fatty acid chains. They can also contain. fatty acid chains in the form of free fatty acids. All of the fatty acid chains present in the feed each have a number of unsaturations per chain, also called the number of carbon-carbon double bonds per chain, generally between 0 and 3, but which may be higher, in particular for oils derived from algae which may have a number of unsaturations per chain of 5 to 6. The molecules present in the feeds from renewable sources used in the present invention therefore have a number of unsaturations, expressed per molecule of triglyceride, advantageously between 0 and 18. In these fillers, the unsaturation level, expressed as the number of unsaturations per hydrocarbonaceous fatty chain, is advantageously between 0 and 6. Charges from renewable sources generally also comprise different impurities, and especially heteroatoms. such as nitrogen. Nitrogen levels in vegetable oils are generally between about 1 ppm and about 100 ppm by weight, depending on their nature. They can reach up to 1% weight on particular loads. These fillers can be used pure or in admixture with petroleum effluents such as direct distillation gas oils, distillates under vacuum. Operating conditions (sixth particular embodiment of the transformation process)
Le procédé d'hydrotraitement selon l'invention est mis en œuvre dans les conditions opératoires suivantes : une température comprise entre 250°C et 400°C, une pression comprise entre 1 MPa et 10 MPa, de manière préférée entre 3 MPa et 10 MPa et de manière encore plus préférée entre 3 MPa et 6 MPa, une vitesse volumique horaire comprise entre 0,1 h"1 et 10 h"1 et de préférence entre 0,2 et 5 h'1. La quantité totale d'hydrogène mélangée à la charge liquide à hydrotraiter est telle que le rapport hydrogène/hydrocarbures entrant dans la ou les zones catalytiques est compris entre 200 et 2000 Nm3 d'hydrogène/m3 de charge, de manière préférée compris entre 200 et 1800 et de manière très préférée entre 500 et 1600 Nm3 d'hydrogène/m3 de charge. Le flux de gaz riche en hydrogène peut avantageusement venir d'un appoint d'hydrogène et/ou du recyclage de l'effluent gazeux issu de l'étape de séparation décrite ci-dessous, l'effluent gazeux contenant un gaz riche en hydrogène ayant préalablement subi un ou plusieurs traitements de purification intermédiaire avant d'être recyclé et mélangé. The hydrotreatment process according to the invention is carried out under the following operating conditions: a temperature of between 250 ° C. and 400 ° C., a pressure of between 1 MPa and 10 MPa, preferably between 3 MPa and 10 MPa. and even more preferably between 3 MPa and 6 MPa, an hourly volume velocity of between 0.1 hr -1 and 10 hr -1 and preferably between 0.2 and 5 hr -1 . The total amount of hydrogen mixed with the liquid feed to be hydrotreated is such that the hydrogen / hydrocarbons entering the catalytic zone or zones is between 200 and 2000 Nm 3 hydrogen / m 3 of feedstock, preferably between 200 and 1800 and very preferably between 500 and 1600 Nm 3 of hydrogen / m 3 of filler. The hydrogen-rich gas stream may advantageously come from a hydrogen booster and / or the recycling of the gaseous effluent resulting from the separation step described below, the gaseous effluent containing a hydrogen-rich gas having previously undergone one or more intermediate purification treatments before being recycled and mixed.
Modes de réalisation (sixième mode de réalisation particulier du procédé de transformation) Embodiments (sixth particular embodiment of the transformation method)
Le catalyseur d'hydrotraitement, dont le matériau mésostructuré selon l'invention est un précurseur, peut être utilisé dans tout procédé, connu de l'Homme du métier, permettant la production de gazoles et/ou kérosène. Il peut être mis en œuvre dans tout type de réacteur opéré en lit fixe, seul ou en combinaison avec un autre catalyseur. A la suite de l'étape d'hydrotraitement, l'effluent produit est soumis à une étape de séparation pour obtenir un effluent gazeux et un effluent liquide hydrotraité dont au moins une partie est recyclé en amont de la zone réactionnelle d'hydrotraitement. L'effluent gazeux contient majoritairement de l'hydrogène, du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone, des hydrocarbures légers de 1 à 5 atomes de carbone et de la vapeur d'eau. Le but de cette étape de séparation est donc de séparer les gaz du liquide, et notamment, de récupérer les gaz riches en hydrogène ainsi qu'au moins un effluent liquide hydrotraité ayant de manière préférée, une teneur en azote inférieure à 1 ppm poids. The hydrotreatment catalyst, the mesostructured material according to the invention is a precursor, can be used in any process known to those skilled in the art, allowing the production of gas oils and / or kerosene. It can be implemented in any type of reactor operated in fixed bed, alone or in combination with another catalyst. Following the hydrotreatment step, the effluent produced is subjected to a separation step to obtain a gaseous effluent and a hydrotreated liquid effluent, at least a portion of which is recycled upstream of the hydrotreatment reaction zone. The gaseous effluent contains mainly hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide, light hydrocarbons of 1 to 5 carbon atoms and water vapor. The purpose of this separation step is therefore to separate the gases from the liquid, and in particular to recover the hydrogen-rich gases and at least one hydrotreated liquid effluent preferably having a nitrogen content of less than 1 ppm by weight.
L'effluent liquide hydrotraité est essentiellement constitué de n-paraffines qui sont avantageusement incorporées au pool gazole et/ou au pool kérosène. De manière à améliorer les propriétés à froid de cet effluent liquide hydrotraité, une étape d'hydroisomérisation optionnelle est préférentiellement mise en œuvre pour transformer les n-paraffines en paraffines branchées présentant de meilleures propriétés à froid. L'étape d'hydroisomérisation est avantageusement mise en œuvre dans un réacteur séparé, néanmoins, dans le cas où le catalyseur d'hydroisomérisation est identique à celui de l'étape d'hydrotraitement et donc au catalyseur de l'invention, l'ensemble du procédé peut être conduit en une seule étape dans le même réacteur contenant une ou plusieurs zones catalytiques. L'étape optionnelle d'hydroisomérisation opère à une température comprise entre 150 et 500°C, de préférence entre 150°C et 450°C, et de manière très préférée, entre 200 et 450°C, à une pression comprise entre 1 MPa et 10 MPa, de préférence entre 2 MPa et 10 MPa et de manière très préférée, entre 1 MPa et 9 MPa, à une vitesse volumique horaire avantageusement comprise entre 0, 1 h'1 et 10 h"1, de préférence entre 0,2 et 7 h"1 et de manière très préférée, entre 0,5 et 5 h'1, à un débit d'hydrogène tel que le rapport volumique hydrogène/hydrocarbures est avantageusement compris entre 70 et 1000 Nm3/m3 de charge, entre 100 et 1000 normaux m3 d'hydrogène par m3 de charge et de manière préférée entre 150 et 1000 normaux m3 d'hydrogène par m3 de charge. De manière préférée, l'étape d'hydroisomérisation éventuelle opère à co-courant. The hydrotreated liquid effluent consists essentially of n-paraffins which are advantageously incorporated into the diesel pool and / or the kerosene pool. In order to improve the cold properties of this hydrotreated liquid effluent, an optional hydroisomerization step is preferably carried out to transform n-paraffins into branched paraffins having better properties when cold. The hydroisomerization step is advantageously carried out in a separate reactor, nevertheless, in the case where the hydroisomerization catalyst is identical to that of the hydrotreatment step and therefore to the catalyst of the invention, the whole The process can be conducted in a single step in the same reactor containing one or more catalytic zones. The optional hydroisomerization step operates at a temperature between 150 and 500 ° C, preferably between 150 ° C and 450 ° C, and very preferably between 200 and 450 ° C, at a pressure of between 1 MPa and 10 MPa, preferably between 2 MPa and 10 MPa and very preferably between 1 MPa and 9 MPa, at an hourly space velocity advantageously between 0.1 h -1 and 10 h -1 , preferably between 0, 2 and 7 h -1 and very preferably between 0.5 and 5 h -1 , at a hydrogen flow rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is advantageously between 70 and 1000 Nm 3 / m 3 of load between 100 and 1000 normal m 3 of hydrogen per m 3 of filler and preferably between 150 and 1000 normal m 3 of hydrogen per m 3 of filler. Preferably, the optional hydroisomerization step operates cocurrently.
L'effluent hydrotraité ou bien l'effluent hydrotraité et hydroisomérisé est ensuite avantageusement soumis au moins en partie, et de préférence en totalité, à une ou plusieurs séparations. Le but de cette étape est de séparer les gaz du liquide, et notamment, de récupérer les gaz riches en hydrogène pouvant contenir également des légers tels que la coupe Ci - C4 et différents effluents liquide, en particulier au moins une coupe gazole (coupe 250°C+), au moins un coupe kérosène (coupe 150-250°C) de bonne qualité et au moins une coupe naphta laquelle peut avantageusement être-envoyée-dans-une unité de vapocraquage ou de reformage catalytique. The hydrotreated effluent or the hydrotreated and hydroisomerized effluent is then advantageously subjected at least in part, and preferably in all, to one or more separations. The purpose of this step is to separate the gases from the liquid, and in particular to recover the hydrogen-rich gases that may also contain light such as the Ci-C 4 cut and various liquid effluents, in particular at least one gas oil cut (cut 250 ° C +), at least one kerosene cut (cut 150-250 ° C) of good quality and at least one naphtha cut which may advantageously be sent-in-a steam cracking or catalytic reforming unit.
Les produits, base gazole et kérosène, obtenus selon le procédé d'hydrotraitement selon l'invention et en particulier après hydroisomérisation sont dotés d'excellentes caractéristiques. La base gazole obtenue, après mélange avec un gazole pétrolier issu de charge renouvelable telles que le charbon ou la biomasse lignocellulosique, et/ou avec un additif, est d'excellente qualité : sa teneur en soufre est inférieure à 10 ppm poids, sa teneur en aromatiques totaux est inférieure à 5% poids, et la teneur en polyaromatiques inférieure à 2% poids, son indice de cétane est excellent, à savoir supérieur à 55, sa densité est inférieure à 840 kg/m3, et le plus souvent supérieure à 820 kg/m3, sa viscosité cinématique à 40°C est 2 à 8 mm2/s, ses propriétés de tenue à froid sont compatibles avec les nonnes en vigueur, avec une température limite de filtrabilité inférieure à -15°C et un point de trouble inférieur à -5°C. The products, diesel base and kerosene, obtained according to the hydrotreatment process according to the invention and in particular after hydroisomerization are endowed with excellent characteristics. The diesel base obtained, after mixing with a petroleum diesel fuel derived from renewable fuels such as coal or lignocellulosic biomass, and / or with an additive, is of excellent quality: its sulfur content is less than 10 ppm by weight, its content in total aromatics is less than 5% by weight, and the content of polyaromatic less than 2% by weight, its cetane number is excellent, namely greater than 55, its density is less than 840 kg / m 3 , and most often higher at 820 kg / m 3 , its kinematic viscosity at 40 ° C is 2 to 8 mm 2 / s, its cold-holding properties are compatible with the standards in force, with a filterability limit of less than -15 ° C and a cloud point below -5 ° C.
La coupe kérosène obtenue, après mélange avec un kérosène pétrolier issu de charge renouvelable telles que le charbon ou la biomasse lignocellulosique et/ou avec un additif présente les caractéristiques suivantes : une densité comprise entre 775 et 840 kg/m3, une viscosité à -20°C inférieure à 8 mm2/s, un point de disparition de cristaux inférieur à -47°C, un point éclair supérieur à 38°C, un point de fumée supérieur à 25 mm. The kerosene cut obtained after mixing with a petroleum kerosene derived from a renewable filler such as lignocellulosic coal or biomass and / or with an additive has the following characteristics: a density of between 775 and 840 kg / m 3 , a viscosity at 20 ° C less than 8 mm 2 / s, a point of disappearance of crystals less than -47 ° C, a flash point higher than 38 ° C, a smoke point greater than 25 mm.
L'invention est illustrée au moyen des exemples qui suivent. Exemples The invention is illustrated by means of the following examples. Examples
Dans les exemples qui suivent, la technique aérosol utilisée est celle décrite ci-dessus dans l'exposé de l'invention. Sur la base des protocoles de synthèse décrits, les quantités de matière des catalyseurs sont adaptées en fonction des applications visées. Le spectromètre Raman dispersif utilisé est un appareil commercial LabRAM Aramis fourni par la société Horiba Jobin-Yvon. Le laser utilisé possède une longueur d'onde excitatrice de 532 nm. Le fonctionnement de ce spectrographe, pour la réalisation des exemples qui suivent, a été décrit ci-dessus.  In the examples which follow, the aerosol technique used is that described above in the description of the invention. On the basis of the synthesis protocols described, the amounts of catalyst material are adapted according to the intended applications. The dispersive Raman spectrometer used is a LabRAM Aramis commercial apparatus supplied by Horiba Jobin-Yvon. The laser used has an excitation wavelength of 532 nm. The operation of this spectrograph, for carrying out the examples which follow, has been described above.
Exemple 1 : préparation d'un matériau A selon l'invention présentant des HPA de type Anderson de formule Example 1 Preparation of a Material A According to the Invention Having Anderson Type HPA of Formula
totale égale à 21.3% poids de MoO? et à 5.5% poids de CoQ par rapport au matériau final dans une matrice mesostructurée oxyde à base de silicium. total equal to 21.3% weight MoO? and 5.5% weight CoQ relative to the final material in a mesostructured oxide-based silicon matrix.
Une solution aqueuse contenant 2, 10 mol/1 de M0O3 (Axens) et 12,6 mol/1 de H202 est préparée sous agitation à température ambiante. Une solution de Co(C03)2 (Alfa Aesar) est alors précautionneusement introduite pour éviter toute exothermie, de façon à obtenir une concentration finale à 1 ,05 mol/1 de Co(C03)2. L'analyse Raman, effectuée sur le matériau final, révèle la présence des HPA d'Anderson H6CoMo6024 3', 3/2Co2+ et H4Co2Mo10O386', 3Co2+ comme espèces majoritaires. 2,94 ml de cette solution à 0,21 mol/1 en HPA sont prélevés et ajoutés à une solution contenant 10,6 g de TEOS préalablement hydrolysé pendant 16 heures dans 18,9 g d'eau et 6,90 mg d'HCl. Une solution contenant 3,79 g de F127 (BASF Corporation) et 12,8 mg d'HCl dans 18,7 g d'eau et 8,31 g d'éthanol est préparée et laissée sous agitation à température ambiante pendant 16 h. La solution contenant les sels d'HPA et le TEOS hydrolysé est homogénéisée pendant 10 minutes puis est mélangée au goutte à goutte à la solution contenant le F127. L'ensemble est agité pendant 30 min puis est envoyé dans la chambre d'atomisation du générateur d'aérosol et la solution est pulvérisée sous la forme de fines gouttelettes sous l'action du gaz vecteur (air sec) introduit sous pression (P = 1 ,5 bars). Les gouttelettes sont séchées selon le protocole décrit dans l'exposé de l'invention ci-dessus. La température du four de séchage est fixée à 350°C. La poudre récoltée est alors calcinée sous air pendant 5 h à T = 550°C. Les sels d'HPA sont ensuite régénérés par lavage au Soxhlet du solide par du méthanol pendant 2 heures. Le solide est finalement séché à 80°C pendant 24 heures. Le solide est caractérisé par DRX aux bas angles, par Volumétrie à l'azote, par MET, par MEB, par FX et par spectroscopie Raman. L'analyse MET montre que le matériau final présente une mésoporosité organisée caractérisée par une structure vermiculaire. L'analyse par Volumétrie à l'azote conduit à une surface spécifique du matériau final de SBET = 328 m2/g et à un diamètre mésoporeux de 7,4 nm. L'analyse DRX aux petits angles conduit à la visualisation d'un pic de corrélation à l'angle 2Θ = 0,78. La relation de Bragg 2 d * sin (0,39) = 1 ,5406 permet de calculer la distance d de corrélation entre les pores de la matrice mésostructurée, soit d = 14,6 nm. L'épaisseur des parois de la matrice du matériau mésostructuré définie par e = d - φ est donc de e = 7,2 nm. Un cliché MEB des particules élémentaires sphériques ainsi obtenues indique que ces particules ont une taille caractérisée par un diamètre variant de 50 à 700 nm, la distribution en taille de ces particules étant centrée autour de 300 nm. Le spectre Raman du matériau final présente les bandes caractéristiques des deux sels d'HPA d'Anderson : Co2Mo10(Co) à 957, 917, 602, 565, 355, 222 cm'1 et CoMo6(Co) à 952, 903, 575, 355, 222 cm'1. An aqueous solution containing 2.10 mol / l of M0O3 (Axens) and 12.6 mol / l of H 2 0 2 is prepared with stirring at room temperature. A solution of Co (CO 3 ) 2 (Alfa Aesar) is then carefully introduced to avoid any exotherm, so as to obtain a final concentration of 1.05 mol / l of Co (CO 3 ) 2 . Raman analysis, performed on the final material, reveals the presence of HPA Anderson H 6 CoMo 6 0 24 3 ' , 3 / 2Co 2+ and H 4 Co 2 Mo 10 O38 6' , 3 Co 2+ as majority species . 2.94 ml of this 0.21 mol / l solution in HPA are removed and added to a solution containing 10.6 g of TEOS previously hydrolysed for 16 hours in 18.9 g of water and 6.90 mg of HCl. A solution containing 3.79 g of F127 (BASF Corporation) and 12.8 mg of HCl in 18.7 g of water and 8.31 g of ethanol is prepared and stirred at room temperature for 16 hours. The solution containing the HPA salts and the hydrolysed TEOS is homogenized for 10 minutes and is then mixed dropwise with the F127-containing solution. The whole is stirred for 30 min then is sent into the atomization chamber of the aerosol generator and the solution is sprayed in the form of fine droplets under the action of the carrier gas (dry air) introduced under pressure (P = 1.5 bar). The droplets are dried according to the protocol described in the disclosure of the invention above. The temperature of the drying oven is set at 350 ° C. The harvested powder is then calcined under air for 5 hours at T = 550 ° C. The HPA salts are then regenerated by washing with Soxhlet of the solid with methanol for 2 hours. The solid is finally dried at 80 ° C for 24 hours. The solid is characterized by low angle XRD, nitrogen volumetric, TEM, SEM, FX, and Raman spectroscopy. The TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure. The nitrogen volumetric analysis leads to a specific surface area of the final material of S B ET = 328 m 2 / g and to a mesoporous diameter of 7.4 nm. The small-angle XRD analysis leads to the visualization of a correlation peak at the angle 2Θ = 0.78. The Bragg 2 ratio d * sin (0.39) = 1.5406 makes it possible to calculate the correlation distance d between the pores of the mesostructured matrix, ie d = 14.6 nm. The thickness of the walls of the matrix of the mesostructured material defined by e = d - φ is therefore e = 7.2 nm. An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 700 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm. The Raman spectrum of the final material shows the characteristic bands of the two Anderson HPA salts: Co 2 Mo 10 (Co) at 957, 917, 602, 565, 355, 222 cm -1 and CoMo 6 (Co) at 952. , 903, 575, 355, 222 cm -1 .
Exemple 2 : préparation d'un matériau B selon l'invention présentant des HPA de type Keggin de formule HPCoMonC 6'. 3Co2+ et PMonO '. 3/2Co2+ avec une teneur totale égale à 20% poids de Mo02 et 3.8% poids de CoO et 0.8% poids de P2Qs par rapport au matériau final dans une matrice mésostructurée oxyde à base de silicium. Example 2 Preparation of a Material B According to the Invention Having HPA Keggin Type HPCoMonC 6 ' . 3Co 2+ and PMonO ' . 3 / 2Co 2+ with a total content of 20% by weight of MoO 2 and 3.8% by weight of CoO and 0.8% by weight of P 2 Qs relative to the final material in a mesostructured matrix based on silicon.
Une solution contenant 0,30 mol/1 de H3PM012O40, 13H20 est préparée à température ambiante. A cette solution sont ajoutés 0,97 mol/1, par rapport à la solution finale, de Ba(OH)2, 8H20 et 1 ,31 mol/1, par rapport à la solution finale, de C0SO4, 7H20. Après deux heures d'agitation, un précipité de BaS04 se forme. Celui-ci est séparé de la solution par deux filtrations successives. Les sels d'HPA sont obtenus par évaporation à sec du filtrat. L'analyse Raman, effectuée sur le matériau final, révèle la présence des HPA de type Keggin HPCoMonO40 6' et PMoi2O40 3". Une solution contenant 10,8 g de TEOS ainsi que 18,9 g d'eau et 6,90 mg d'HCl est hydrolysée durant 16 h. Une autre solution est préparée en dissolvant pendant 16 h 3,78 g de F127 dans 8,30 g d'EtOH ainsi que 35, 1 g d'eau et 12,8 mg d'HCl. A l'issue de l'hydrolyse, 1,03 g des sels d'HPA sont ajoutés à la solution contenant le TEOS. Au bout de 10 min d'agitation cette solution est ajoutée au goutte à goutte à la solution aquo-éthanolique de F127. L'ensemble est agité pendant 30 min puis est envoyé dans la chambre d'atomisation du générateur d'aérosol et la solution est pulvérisée sous la forme de fines gouttelettes sous l'action du gaz vecteur (air sec) introduit sous pression (P = 1 ,5 bars). Les gouttelettes sont séchées selon le protocole décrit dans l'exposé de l'invention ci-dessus. La température du four de séchage est fixée à 350°C. La poudre récoltée est alors calcinée sous air pendant 5 h à T = 550°C. L'HPA est ensuite régénéré par lavage au Soxhlet du solide par du méthanoi pendant 2 heures. Le solide est finalement séché à 80°C pendant 24 heures. Le solide est caractérisé par DRX aux bas angles, par Volumétrie à l'azote, par MET, par MEB, par FX et par spectroscopie Raman. L'analyse MET montre que le matériau final présente une mésoporosité organisée caractérisée par une structure vermiculaire. L'analyse par Volumétrie à l'azote conduit à une surface spécifique du matériau final de SBET = 335 m2/g et à un diamètre mésoporeux de 7,4 nm. L'analyse DRX aux petits angles conduit à la visualisation d'un pic de corrélation à l'angle 2Θ = 0,78. La relation de Bragg 2 d * sin (0,39) = 1 ,5406 permet de calculer la distance d de corrélation entre les pores de la matrice mésostructurée, soit d = 14,6 nm. L'épaisseur des parois de la matrice du matériau mésostructuré définie par e = d - φ est donc de e = 7,2 nm. Un cliché MEB des particules élémentaires sphériques ainsi obtenues indique que ces particules ont une taille caractérisée par un diamètre variant de 50 à 700 nm, la distribution en taille de ces particules étant centrée autour de 300 nm. Le matériau obtenu possède un spectre Raman regroupant des bandes caractéristiques des sels d'hétéropolyanions de type eggin HPCoMo O40 6' et PMoi2O40 3". Les bandes principales de HPCoMonO40 6' se situent à 232, 366, 943 et 974 cm"1. La bande la plus intense caractéristique de ce type d'HPA de Keggin lacunaire se situe à 974 cm"1. Les bandes principales de PMo1204o3' se trouvent à 251 , 603, 902, 970, 990 cm"1. La bande la plus intense caractéristique de cet HPA de Keggin se situe à 990 cm"1. A solution containing 0.30 mol / 1 of H3PM012O40, 13H 2 0 is prepared at room temperature. To this solution are added 0.97 mol / l, relative to the final solution, of Ba (OH) 2 , 8H 2 O and 1, 31 mol / l, relative to the final solution, of COSO 4, 7H 2 O After stirring for two hours, a precipitate of BaSO 4 is formed. This is separated from the solution by two successive filtrations. The HPA salts are obtained by dry evaporation of the filtrate. Raman analysis, performed on the final material, reveals the presence of Keggin HPCoMo n O4 0 6 ' and PMoi 2 O 40 3 " HPA, a solution containing 10.8 g of TEOS and 18.9 g of water and 6.90 mg of HCl is hydrolysed for 16 h Another solution is prepared by dissolving 3.78 g of F127 in 8.30 g of EtOH and 35.1 g of water for 12 hours. After the hydrolysis, 1.03 g of the salts of HPA are added to the solution containing TEOS After 10 minutes of stirring, this solution is added dropwise. to the aquoethanol solution of F127, the whole is stirred for 30 min then is sent into the atomization chamber of the aerosol generator and the solution is sprayed in the form of fine droplets under the action of the carrier gas ( dry air) introduced under pressure (P = 1.5 bar) The droplets are dried according to the protocol described in the disclosure of the invention above The temperature of the drying oven is fixed at 350 ° C. The harvested powder is then calcined in air for 5 hours at T = 550 ° C. The HPA is then regenerated by Soxhlet washing of the solid with methanol for 2 hours. The solid is finally dried at 80 ° C for 24 hours. The solid is characterized by low angle XRD, nitrogen volumetric, TEM, SEM, FX, and Raman spectroscopy. The TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure. The nitrogen volumetric analysis gives a specific surface area of the final material of S B ET = 335 m 2 / g and a mesoporous diameter of 7.4 nm. The small-angle XRD analysis leads to the visualization of a correlation peak at the angle 2Θ = 0.78. The Bragg 2 ratio d * sin (0.39) = 1.5406 makes it possible to calculate the correlation distance d between the pores of the mesostructured matrix, ie d = 14.6 nm. The thickness of the walls of the matrix of the mesostructured material defined by e = d - φ is therefore e = 7.2 nm. An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 700 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm. The material obtained has a Raman spectrum comprising bands characteristic of the heteropolyanion salts of the HPCoMo O 40 6 ' and the PMoi 2 O 40 3 " eg HPCoMonO 40 6' main bands are at 232, 366, 943 and 974. cm "1 . The most intense band characteristic of this type of Keggin lacunar HPA is 974 cm- 1, the main bands of PMo 12 0 4 o 3 ' being 251, 603, 902, 970, 990 cm- 1 . The most intense band characteristic of this Keggin HPA is 990 cm -1 .
Exemple 3 : préparation d'un matériau C selon l'invention présentant des HPA de type Keggin de formule Example 3 Preparation of a Material C According to the Invention Having Keggin Type HPA of Formula
par rapport au matériau final. La matrice mésostructurée oxyde est à base d'aluminium et de silicium, le rapport molaire Si/Al étant égal à 0.37. Imprégnation de Ni avec une teneur totale égale à 2.6 % poids de NiO par rapport au matériau final. relative to the final material. The mesostructured oxide matrix is based on aluminum and silicon, the molar ratio Si / Al being equal to 0.37. Impregnation of Ni with a total content equal to 2.6% by weight of NiO with respect to the final material.
10,0 g de trichlorure d'aluminium hexahydraté sont dissous dans 21,1 g d'eau et 7,70 mg d'HCl. Après 10 min de dissolution 3,21 g de TEOS sont ajoutés. L'hydrolyse de cette solution est effectuée pendant 16 h. Une solution est préparée en dissolvant 4,21 g de F127 dans 36,9 g d'eau et 14,3 mg d'HCl ainsi que 9,24 g d'éthanol, la solution est agitée à température ambiante pendant 16 h. 2,88 ml d'une solution aqueuse de H3PWI2O40 à 0,37 mol/1 en HPA sont ajoutés à la solution contenant le TEOS et l'AICL, hydrolysés. Au bout de 10 min, cette solution est ajoutée au goutte à goutte dans la solution aquo-éthanolique du tensioactif. L'ensemble est agité pendant 30 min puis est envoyé dans la chambre d'atomisation du générateur d'aérosol et la solution est pulvérisée sous la forme de fines gouttelettes sous l'action du gaz vecteur (air sec) introduit sous pression (P = 1 ,5 bars). Les gouttelettes sont séchées selon le protocole décrit dans l'exposé de l'invention ci-dessus. La température du four de séchage est fixée à 350°C. La poudre récoltée est alors calcinée sous air pendant 5 h à T = 550°C. L'HPA est ensuite régénéré par lavage au Soxhlet du solide par du méthanol pendant 2 heures. Le solide est finalement séché à 80°C pendant 24 heures. Le promoteur nickel est déposé sur le solide ainsi obtenu par imprégnation à sec. Le volume poreux du solide est rempli à l'aide d'une solution aqueuse de nitrate de nickel à 1 ,02 mol/1. La solution est ajoutée goutte à goutte sur le solide selon un mode d'imprégnation à sec. Le solide est laissé sous maturation pendant 12h puis est séché à l'étuve à une température de 120°C pendant 12h. Le solide est caractérisé par PRX aux bas angles, par Volumétrie à l'azote, par MET, par MEB, par FX et par spectroscopie Raman. L'analyse MET montre que le matériau final présente une mésoporosité organisée caractérisée par une structure vermiculaire. L'analyse par Volumétrie à l'azote conduit à une surface spécifique du matériau final de SBET = 180 m2/g et à un diamètre mésoporeux de 7,2 nm. L'analyse DRX aux petits angles conduit à la visualisation d'un pic de corrélation à l'angle 2Θ = 0,64. La relation de Bragg 2 d * sin (0,32) = 1 ,5406 permet de calculer la distance d de corrélation entre les pores de la matrice mésostructurée, soit d = 14,2 nm. L'épaisseur des parois de la matrice du matériau mésostructuré définie par e = d - φ est donc de e = 7,0 nm. Un cliché MEB des particules élémentaires sphériques ainsi obtenues indique que ces particules ont une taille caractérisée par un diamètre variant de 50 à 700 nm, la distribution en taille de ces particules étant centrée autour de 300 nm. Le matériau obtenu possède un spectre Raman regroupant des bandes caractéristiques de l'hétéropolyanion de type Keggin PWi2O40 3". Les bandes principales de PWi2O40 3" se situent à 216, 518, 990, 1004 cm"1. 10.0 g of aluminum trichloride hexahydrate are dissolved in 21.1 g of water and 7.70 mg of HCl. After 10 min of dissolution 3.21 g of TEOS are added. Hydrolysis of this solution is carried out for 16 hours. A solution is prepared by dissolving 4.21 g of F127 in 36.9 g of water and 14.3 mg of HCl and 9.24 g of ethanol, the solution is stirred at room temperature for 16 h. 2.88 ml of an aqueous solution of H 3 PW I 2 O 40 at 0.37 mol / l of HPA are added to the solution containing TEOS and AICL, hydrolysed. After 10 minutes, this solution is added dropwise into the aquoethanol solution of the surfactant. The whole is stirred for 30 min then is sent into the atomization chamber of the aerosol generator and the solution is sprayed in the form of fine droplets under the action of the carrier gas (dry air) introduced under pressure (P = 1.5 bar). The droplets are dried according to the protocol described in the disclosure of the invention above. The temperature of the drying oven is set at 350 ° C. The harvested powder is then calcined under air for 5 hours at T = 550 ° C. The HPA is then regenerated by washing the solid with Soxhlet with methanol for 2 hours. The solid is finally dried at 80 ° C for 24 hours. The nickel promoter is deposited on the solid thus obtained by dry impregnation. The pore volume of the solid is filled with an aqueous solution of nickel nitrate at 1.02 mol / l. The solution is added dropwise to the solid in a dry impregnation mode. The solid is left to cure for 12 hours and is then dried in an oven at a temperature of 120 ° C for 12h. The solid is characterized by low angle PRX, nitrogen volumetric, TEM, SEM, FX, and Raman spectroscopy. The TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure. The nitrogen volumetric analysis leads to a specific surface area of the final S BET material = 180 m 2 / g and to a mesoporous diameter of 7.2 nm. The small angle XRD analysis leads to the visualization of a correlation peak at the angle 2Θ = 0.64. The Bragg 2 ratio d * sin (0.32) = 1.5406 makes it possible to calculate the correlation distance d between the pores of the mesostructured matrix, ie d = 14.2 nm. The thickness of the walls of the matrix of the mesostructured material defined by e = d - φ is therefore e = 7.0 nm. An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 700 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm. The material obtained has a Raman spectrum comprising characteristic bands of the Keggin PWi 2 O 40 3 " type heteropolyanion, and the principal bands of PWi 2 O 40 3" are 216, 518, 990, 1004 cm -1 .
avec une teneur totale égale à 14% poids de MoCK et 2.9% poids de NiO et 2.8% poids de P->Q< par rapport au matériau final dans une matrice mesostructurée oxyde à base d'aluminium et de silicium de rapport molaire Si/Ai = 0.5. with a total content equal to 14% by weight of MoCK and 2.9% by weight of NiO and 2.8% by weight of P-> Q <relative to the final material in a mesostructured matrix based on aluminum and silicon with a Si / Si molar ratio Ai = 0.5.
Une solution aqueuse contenant 3,61 mol/1 en Mo03, 1,44 mol/1 de H3P04, 1,44 mol/1 de Ni(OH)2 est préparée sous agitation à température ambiante. L'analyse Raman, effectuée sur le matériau final, révèle la présence de 1ΉΡΑ de Strandberg H2P2M05O234" comme espèce majoritaire. 8,60 g de trichlorure d'aluminium hexahydraté sont dissous dans 20,0 g d'eau et 7,30 mg d'HCl. Après 10 min de dissolution, 3,71 g de TEOS sont ajoutés. L'hydrolyse de cette solution est effectuée pendant 16 h. Une solution est préparée en dissolvant 4,01 g de F127 et 2,18 g de PPO (polyoxyde de propylène) dans 35,7 g d'eau et 13,6 mg d'HCl ainsi que 8,80 g d'éthanol, la solution est agitée à température ambiante pendant 16 h. 1,58 ml d'une solution aqueuse de H2P2 05O234" à 0,72 mol/1 en HPA sont ajoutés à la solution contenant le TEOS et l'A1C13 hydrolysés. Au bout de 10 min, cette solution est ajoutée au goutte à goutte dans la solution aquo-éthanolique du tensioactif. L'ensemble est agité pendant 30 min puis est envoyé dans la chambre d'atomisation du générateur d'aérosol et la solution est pulvérisée sous la forme de fines gouttelettes sous l'action du gaz vecteur (air sec) introduit sous pression (P = 1 ,5 bars). Les gouttelettes sont séchées selon le protocole décrit dans l'exposé de l'invention ci-dessus. La température du four de séchage est fixée à 350°C. La poudre récoltée est alors calcinée sous air pendant 5 h à T = 550°C. L'HPA est ensuite régénéré par lavage au Soxhlet du solide par du méthanol pendant 2 heures. Le solide est finalement séché à 80°C pendant 24 heures. Le solide est caractérisé par DRX aux bas angles, par Volumétrie à l'azote, par MET, par MEB, par FX et par spectroscopie Raman. L'analyse MET montre que le matériau final présente une mésoporosité organisée caractérisée par une structure vermicuiaire. L'analyse par Volumétrie à l'azote conduit à une surface spécifique du matériau final de SBET = 180 m2/g et à un diamètre mésoporeux de 8,5 nm. L'analyse DRX aux petits angles conduit à la visualisation d'un pic de corrélation à l'angle 2Θ = 0,63. La relation de Bragg 2 d * sin (0,31) = 1 ,5406 permet de calculer la distance d de corrélation entre les pores de la matrice mésostructurée, soit d = 14 nm. L'épaisseur des parois de la matrice du matériau mésostructuré définie par e = d - φ est donc de e = 5,5 nm. Un cliché MEB des particules élémentaires sphériques ainsi obtenues indique que ces particules ont une taille caractérisée par un diamètre variant de 50 à 700 nm, la distribution en taille de ces particules étant centrée autour de 300 nm. Le matériau obtenu possède un spectre Raman regroupant des bandes caractéristiques de l'hétéropolyanion de type Strandberg H2P2M05O234". Les bandes principales de H2P2M05O234" se situent à 370, 395, 893 et 942 cm"1. La bande la plus intense caractéristique de ce type d'HPA de Strandberg se situe à 942 cm"' . An aqueous solution containing 3.61 mol / l MoO 3 , 1.44 mol / l of H 3 PO 4 , 1.44 mol / l of Ni (OH) 2 is prepared with stirring at room temperature. The Raman analysis, carried out on the final material, reveals the presence of 1ΉΡΑ Strandberg H2P 2 M05O23 4 " as the majority species 8.60 g of aluminum trichloride hexahydrate are dissolved in 20.0 g of water and 7, After 10 min of dissolution, 3.71 g of TEOS are added, the hydrolysis of this solution is carried out for 16 h A solution is prepared by dissolving 4.01 g of F127 and 2.18 g of PPO (propylene oxide) in 35.7 g of water and 13.6 mg of HCl and 8.80 g of ethanol, the solution is stirred at room temperature for 16 hours. aqueous H2P2 05O23 4 "to 0.72 mol / 1 in HPA were added to the solution containing the TEOS and A1C1 3 hydrolyzed. After 10 minutes, this solution is added dropwise into the aquoethanol solution of the surfactant. The whole is stirred for 30 min then is sent into the atomization chamber of the aerosol generator and the solution is sprayed in the form of fine droplets under the action of the carrier gas (dry air) introduced under pressure (P = 1.5 bar). The droplets are dried according to the protocol described in the disclosure of the invention above. The temperature of the drying oven is set at 350 ° C. The harvested powder is then calcined under air for 5 hours at T = 550 ° C. The HPA is then regenerated by washing the solid with Soxhlet with methanol for 2 hours. The solid is finally dried at 80 ° C for 24 hours. The solid is characterized by low angle XRD, nitrogen volumetric, TEM, SEM, FX, and Raman spectroscopy. The TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure. Nitrogen volumetric analysis leads to a specific surface area of the final material of S B ET = 180 m 2 / g and a mesoporous diameter of 8.5 nm. The small-angle XRD analysis leads to the visualization of a correlation peak at the angle 2Θ = 0.63. The Bragg relation d * sin (0.31) = 1.5406 makes it possible to calculate the correlation distance d between the pores of the mesostructured matrix, ie d = 14 nm. The thickness of the walls of the matrix of the mesostructured material defined by e = d - φ is therefore e = 5.5 nm. An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 700 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm. The material obtained has a Raman spectrum comprising characteristic bands of the Strandberg heteropolyanion H2P2M05O23 4 " .The principal bands of H2P2M05O23 4" are located at 370, 395, 893 and 942 cm "1 . such as HPA Strandberg is at 942 cm " '.
Exemple 5 : préparation d'un matériau E selon l'invention présentant des HPA de type Keggin PVMonOjn4". EXAMPLE 5 Preparation of a Material E According to the Invention with HPA Keggin PVMonOjn 4 " Type.
de NiO et 0.69% poids de V2Q<; par rapport au matériau final dans une matrice mesostructurée oxyde à base d'aluminium et de silicium de rapport molaire Si/Ai = 0.1. NiO and 0.69% by weight of V 2 Q <; relative to the final material in a mesostructured oxide matrix based on aluminum and silicon of molar ratio Si / Al = 0.1.
L'HPA est obtenu par mise en solution dans l'eau de molybdène sous forme M0O3 et de phosphore sous forme H3PO4 dans les concentrations respectivement de 1,88 mol/1 et 0, 17 mol/1 puis après dissolution complète du vanadium V205 dans la concentration de 0,085 mol/1. Les analyses Raman et RMN du phosphore, effectuées sur le matériau final, révèlent la présence des HPA de Keggin substitués PVMOnO^ ", PV2Mo100 o5', PV3M09O406" et PV4Mo804o7", comme espèces majoritaires. 12,0 g de trichlorure d'aluminium hexahydraté sont dissous dans 19,7 g d'eau et 7,20 mg d'HCl. Après 10 min de dissolution, 1 ,04 g de TEOS sont ajoutés. L'hydrolyse de cette solution est effectuée pendant 16 h. Une solution est préparée en dissolvant 3,93 g de F127 et 2, 19 g de PPO (polyoxyde de propylène) dans 35,8 g d'eau et 13,3 mg d'HCl ainsi que 8,63 g d'éthanol, la solution est agitée à température ambiante pendant 16 h. 1,45 ml d'une solution aqueuse de PVMoiiO40 4", 4H+ à 0,17 mol/1 en HPA sont ajoutés à la solution contenant le TEOS et l'A1C13 hydrolysés. Au bout de 10 min, cette solution est ajoutée au goutte à goutte dans la solution aquo-éthanolique du tensioactif. L'ensemble est agité pendant 30 min puis est envoyé dans la chambre d'atomisation du générateur d'aérosol et la solution est pulvérisée sous la forme de fines gouttelettes sous l'action du gaz vecteur (air sec) introduit sous pression (P = 1 ,5 bars). Les gouttelettes sont séchées selon le protocole décrit dans l'exposé de l'invention ci-dessus. La température du four de séchage est fixée à 350°C. La poudre récoltée est alors calcinée sous air pendant 5 h à T = 550°C. L'HPA est ensuite régénéré par lavage au Soxhlet du solide par du méthanol pendant 2 heures. Le solide est finalement séché à 80°C pendant 24 heures. Le solide est caractérisé par DRX aux bas angles, par Volumétrie à l'azote, par MET, par MEB, par FX et par spectroscopie Raman. L'analyse MET montre que le matériau final présente une mésoporosité organisée caractérisée par une structure vermiculaire. L'analyse par Volumétrie à l'azote conduit à une surface spécifique du matériau final de SBET = 180 m2/g et à un diamètre mésoporeux de 8,5 nm. L'analyse DRX aux petits angles conduit à la visualisation d'un pic de corrélation à l'angle 2Θ = 0,63. La relation de Bragg 2 d * sin (0,31) = 1 ,5406 permet de calculer la distance d de corrélation entre les pores de la matrice mésostructurée, soit d = 14 nm. L'épaisseur des parois de la matrice du matériau mésostructuré définie par e = d - φ est donc de e = 5,5 nm. Un cliché MEB des particules élémentaires sphériques ainsi obtenues indique que ces particules ont une taille caractérisée par un diamètre variant de 50 à 700 nm, la distribution en taille de ces particules étant centrée autour de 300 nm. The HPA is obtained by dissolving in molybdenum water in M0O3 form and phosphorus in H3PO 4 form in the concentrations of 1.88 mol / l and 0.17 mol / l respectively and after complete dissolution of vanadium V 2 0 5 in the concentration of 0.085 mol / 1. Raman and NMR phosphorus analysis, performed on the final material shows the presence of HPA substituted Keggin PVMOnO ^ ", PV 2 Mo 10 0 B 5 ', 6 PV3M09O40" and PV 4 Mo 8 OO 7 " , as the majority species, 12.0 g of aluminum trichloride hexahydrate are dissolved in 19.7 g of water and 7.20 mg of HCl. 04 g of TEOS are added The hydrolysis of this solution is carried out for 16 hours A solution is prepared by dissolving 3.93 g of F127 and 2.19 g of PPO (propylene oxide) in 35.8 g of water and 13.3 mg of HCl and 8.63 g of ethanol, the solution was stirred at room temperature for 16 hours. 1.45 ml of an aqueous solution of 40 PVMoiiO 4 ", 4H + 0, 17 mol / l of HPA are added to the solution containing the hydrolysed TEOS and A1C1 3 . After 10 minutes, this solution is added dropwise into the aquoethanol solution of the surfactant. The whole is stirred for 30 min then is sent into the atomization chamber of the aerosol generator and the solution is sprayed in the form of fine droplets under the action of the carrier gas (dry air) introduced under pressure (P = 1.5 bar). The droplets are dried according to the protocol described in the disclosure of the invention above. The temperature of the drying oven is set at 350 ° C. The harvested powder is then calcined under air for 5 hours at T = 550 ° C. The HPA is then regenerated by washing the solid with Soxhlet with methanol for 2 hours. The solid is finally dried at 80 ° C for 24 hours. The solid is characterized by low angle XRD, nitrogen volumetric, TEM, SEM, FX, and Raman spectroscopy. The TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure. Nitrogen volumetric analysis leads to a specific surface area of the final material of S B ET = 180 m 2 / g and a mesoporous diameter of 8.5 nm. The small-angle XRD analysis leads to the visualization of a correlation peak at the angle 2Θ = 0.63. The Bragg relation d * sin (0.31) = 1.5406 makes it possible to calculate the correlation distance d between the pores of the mesostructured matrix, ie d = 14 nm. The thickness of the walls of the matrix of the mesostructured material defined by e = d - φ is therefore e = 5.5 nm. An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 700 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm.
Les particules ainsi obtenues sont ensuite imprégnées avec une solution de nitrate de nickel de volume égal au volume poreux des particules et tel que le rapport Ni/Mo soit égal à 0,35. Le solide obtenu est séché 12 heures à 120°C. Le spectre Raman du matériau obtenu révèle la présence d'un mélange des 4 hétéropolyanions de Keggin de formule PVMou04o ", PV2Moi004o5", PV3M09O406' et PV4Mo804o7\ comme en témoigne la présence d'une bande intense à 981 cm"1 accompagnée d'un épaulement à 967 cm"' et de bandes secondaires à 888 cm'1, 615 cm" ', 478 cm"1 et 256 cm"1. The particles thus obtained are then impregnated with a solution of nickel nitrate of a volume equal to the pore volume of the particles and such that the Ni / Mo ratio is equal to 0.35. The solid obtained is dried for 12 hours at 120 ° C. The Raman spectrum of the obtained material reveals the presence of a mixture of the 4 Keggin heteropolyanions of formula PVMo u 0 4 o " , PV 2 Moi 0 0 4 o 5" , PV 3M0 9 O40 6 ' and PV 4 Mo 8 0 4 o 7 \ as evidenced by the presence of an intense band at 981 cm "1 accompanied by a shoulder at 967 cm" and subbands to 888 cm -1, 615 cm ", 478 cm" 1 and 256 cm " 1 .
2Ni2+ avec une teneur totale égale à 21% poids de MoQ?. 4.3% poids de NiO et 4.1 % poids de P?Os par rapport au matériau final dans une matrice mésostructurée oxyde à base d'aluminium et de silicium de rapport molaire Si/Ai = 0.1. 2Ni 2+ with a total content equal to 21% weight of MoQ ?. 4.3% weight of NiO and 4.1% by weight of P? Os relative to the final material in a mesostructured matrix based on aluminum and silicon with a Si / Al molar ratio = 0.1.
Une solution aqueuse contenant 3,61 mol/1 en M0O3, 1,44 mol/1 de H3P04, 1 ,44 mol/1 de Ni(OH)2 est préparée sous agitation à température ambiante. L'analyse Raman, effectuée sur le matériau final, révèle la présence de ΓΗΡΑ de Strandberg H2P2 05O234" comme espèce majoritaire. 10,3 g de trichlorure d'aluminium hexahydraté sont dissous dans 20,2 g d'eau et 7,40 mg d'HCl. Après 10 min de dissolution 0,89 g de TEOS sont ajoutés. L'hydrolyse de cette solution est effectuée pendant 16 h. Une solution est préparée en dissolvant 4,04 g de F127 dans 34,9 g d'eau et 13,7 mg d'HCl ainsi que 8,86 g d'éthanol, la solution est agitée à température ambiante pendant 16 h. 2,65 ml d'une solution aqueuse de H2P2M05O23 " à 0,72 mol/1 en HPA sont ajoutés à la solution contenant le TEOS et l'A1C13 hydrolysés. Au bout de 10 min, cette solution est ajoutée au goutte à goutte dans la solution aquo-éthanolique du tensioactif. L'ensemble est agité pendant 30 min puis est envoyé dans la chambre d'atomisation du générateur d'aérosol et la solution est pulvérisée sous la forme de fines gouttelettes sous l'action du gaz vecteur (air sec) introduit sous pression (P = 1 ,5 bars). Les gouttelettes sont séchées selon le protocole décrit dans l'exposé de l'invention ci-dessus. La température du four de séchage est fixée à 350°C. La poudre récoltée est alors calcinée sous air pendant 5 h à T = 550°C. L'HPA est ensuite régénéré par lavage au Soxhlet du solide par du méthanol pendant 2 heures. Le solide est finalement séché à 80°C pendant 24 heures. Le solide est caractérisé par DRX aux bas angles, par Volumétrie à l'azote, par MET, par FX et par spectroscopie Raman. L'analyse MET montre que le matériau final présente une mésoporosité organisée caractérisée par une structure vermiculaire. L'analyse par Volumétrie à l'azote conduit à une surface spécifique du matériau final de SBET = 180 m2/g et à un diamètre mésoporeux de 5,6 nm. L'analyse DRX aux petits angles conduit à la visualisation d'un pic de corrélation à l'angle 2Θ = 0,64. La relation de Bragg 2 d * sin (0,32) = 1 ,5406 permet de calculer la distance d de corrélation entre les pores de la matrice mésostructurée, soit d = 13, 1 nm. L'épaisseur des parois de la matrice du matériau mésostructuré définie par e = d - φ est donc de e = 7,5 nm. Un cliché MEB des particules élémentaires sphériques ainsi obtenues indique que ces particules ont une taille caractérisée par un diamètre variant de 50 à 700 nm, la distribution en taille de ces particules étant centrée autour de 300 nm. Le matériau obtenu possède un spectre Raman regroupant des bandes caractéristiques de l'hétéropolyanion de type Strandberg H2P2Mo50234'. Les bandes principales de H2P2M05O234" se situent à 371 , 394, 892 et 941 cm"1. La bande la plus intense caractéristique de ce type d'HPA de Strandberg se situe à 941 cm"1. An aqueous solution containing 3.61 mol / l of M0O3, 1.44 mol / l of H 3 PO 4 , 1.44 mol / l of Ni (OH) 2 is prepared with stirring at room temperature. The Raman analysis, performed on the final material, reveals the presence of ΓΗΡΑ Strandberg H2P2 05O23 4 " as the majority species, 10.3 g of aluminum trichloride hexahydrate are dissolved in 20.2 g of water and 7.40 After 10 min of dissolution, 0.89 g of TEOS are added, the hydrolysis of this solution is carried out for 16 hours and a solution is prepared by dissolving 4.04 g of F127 in 34.9 g of HCl. water and 13.7 mg of HCl and 8.86 g of ethanol, the solution was stirred at room temperature for 16 hours. 2.65 ml of an aqueous solution of H2P2M05O23 "to 0.72 mol / 1 HPA are added to the solution containing the hydrolysed TEOS and A1C1 3 . After 10 minutes, this solution is added dropwise into the aquoethanol solution of the surfactant. The whole is stirred for 30 min then is sent into the atomization chamber of the aerosol generator and the solution is sprayed in the form of fine droplets under the action of the carrier gas (dry air) introduced under pressure (P = 1.5 bar). The droplets are dried according to the protocol described in the disclosure of the invention above. The temperature of the drying oven is set at 350 ° C. The harvested powder is then calcined under air for 5 hours at T = 550 ° C. The HPA is then regenerated by washing the solid with Soxhlet with methanol for 2 hours. The solid is finally dried at 80 ° C for 24 hours. The solid is characterized by low angle XRD, nitrogen volumetry, TEM, FX, and Raman spectroscopy. The TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure. The nitrogen volumetric analysis gives a specific surface area of the final material of S B ET = 180 m 2 / g and a mesoporous diameter of 5.6 nm. The small angle XRD analysis leads to the visualization of a correlation peak at the angle 2Θ = 0.64. The Bragg 2 ratio d * sin (0.32) = 1.5406 makes it possible to calculate the correlation distance d between the pores of the mesostructured matrix, ie d = 13.1 nm. The thickness of the walls of the matrix of the mesostructured material defined by e = d - φ is therefore e = 7.5 nm. An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 700 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm. The material obtained has a Raman spectrum comprising bands characteristic of Strandberg H 2 P 2 Mo 5 0 2 3 4 ' type heteropolyanion. The main bands of H2P2M05O23 4 " are 371, 394, 892 and 941 cm- 1 . The most intense band characteristic of this type of Strandberg HPA is 941 cm "1 .
Exemple 7 : utilisation du matériau A comme précurseur d'un catalyseur A¾ pour l'hvdrodésulfuration d'une coupe essence à partir de molécules modèles représentatives d'une essence de craquage catalvtique. Example 7: Use of the material A as precursor of a catalyst A¾ for the hydrodesulphurization of a gasoline cut from model molecules representative of a catalytic cracking gasoline.
Le catalyseur obtenu après sulfuration du matériau A est évalué sur une charge modèle représentative d'une essence de craquage catalytique (FCC) contenant 10% poids de 2,3-diméthylbut-2-ène et 0,33% poids de 3- méthylthiophène (soit 1000 ppm de soufre par rapport à la charge). Le solvant utilisé est l'heptane. Le catalyseur obtenu après sulfuration du matériau A est noté As. The catalyst obtained after sulphurization of material A is evaluated on a representative model charge of a catalytic cracking gasoline (FCC) containing 10% by weight of 2,3-dimethylbut-2-ene and 0.33% by weight of 3-methylthiophene ( 1000 ppm of sulfur with respect to the load). The solvent used is heptane. The catalyst obtained after sulphurization of the material A is noted A s .
Un catalyseur conventionnel C0M0 noté Al contenant 2,9% poids de CoO et 10,3% poids de M0O3 supportés sur une alumine de transition et présentant une surface spécifique égale à 135 m2/g et un volume poreux égal à 1 , 12 cnvVg est utilisé comme référence. Le cobalt et le molybdène présents dans ce catalyseur A l ne se présentent pas sous la forme de HPA. A conventional C0M0 catalyst denoted Al containing 2.9% by weight of CoO and 10.3% by weight of M0O 3 supported on a transition alumina and having a specific surface area equal to 135 m 2 / g and a pore volume equal to 1, 12 cnvVg is used as a reference. The cobalt and molybdenum present in this catalyst A1 are not in the form of HPA.
Le matériau A et le catalyseur Al sont préalablement sulfurés ex-situ en phase gaz à 500°C pendant 2 h sous flux d'H2S dans H2 (15% volumique de H2S dans H2). On obtient ainsi respectivement les catalyseurs As (conforme) et Als (non-conforme). Le matériau A est soumis à une étape de mise en forme préalablement à l'étape de sulfuration, ladite étape de mise en forme consistant en un pastillage, un concassage et un tamisage pour ne récupérer que les échantillons de granulométrie comprise entre 1 et 2 mm. Le catalyseur Al est mis en forme d'une manière analogue au matériau A. The material A and the catalyst Al are previously ex-situ sulphurized in the gas phase at 500 ° C. for 2 h under a stream of H 2 S in H 2 (15% by volume of H 2 S in H 2 ). The catalysts A s (compliant) and Al s (non-compliant) are thus obtained respectively. The material A is subjected to a shaping step prior to the sulphurization step, said shaping step consisting of pelletizing, crushing and sieving to recover only the samples having a particle size of between 1 and 2 mm . The catalyst Al is shaped in a manner analogous to the material A.
La réaction d'hydrodésulfuration est réalisée en réacteur fermé de type Grignard sous une pression d'hydrogène égale à 3,5 MPa, à 250°C. Chacun des catalyseurs As et A ls sont placés successivement dans ledit réacteur. Des échantillons sont prélevés à différents intervalles de temps et sont analysés par chromatographie en phase gazeuse de façon à observer la disparition des réactifs. L'activité du catalyseur est exprimée en constante de vitesse kHDS de la réaction d'hydrodésulfuration (HDS), normalisée par volume de catalyseur sous forme sulfure, en supposant un ordre 1 par rapport aux composés soufrés. La sélectivité du catalyseur est exprimée en rapport normalisé des constantes de vitesse kHDS/kHDO, kHDO étant la constante de vitesse pour la réaction d'hydrogénation des oléfines (HDO), à savoir dans le cas présent pour la réaction d'hydrogénation du 2,3-diméthylbut-2-ène, normalisée par volume de catalyseur sous forme sulfure, en supposant un ordre 1 par rapport aux oléfines. Le rapport kHDS/kHDO sera d'autant plus élevé que le catalyseur sera d'autant plus sélectif. Une augmentation du rapport kHDS/kHDO est donc favorable sur la qualité de l'essence obtenue à l'issue de la réaction d'hydrodésulfuration, dès lors que l'hydrogénation des oléfines ayant été limitée, la perte d'indice d'octane de l'essence résultante est fortement minimisée. The hydrodesulfurization reaction is carried out in a closed Grignard reactor under a hydrogen pressure of 3.5 MPa at 250 ° C. Each of the catalysts A s and A l s are successively placed in said reactor. Samples are taken at different time intervals and are analyzed by gas chromatography to observe the disappearance of the reagents. The activity of the catalyst is expressed as the rate constant kHDS of the hydrodesulfurization reaction (HDS), normalized by volume of catalyst in sulphide form, assuming an order 1 with respect to the sulfur compounds. The selectivity of the catalyst is expressed in normalized ratio of the rate constants kHDS / kHDO, kHDO being the rate constant for the olefin hydrogenation reaction (HDO), namely in this case for the hydrogenation reaction of the 2, 3-dimethylbut-2-ene, normalized by volume of catalyst in sulphide form, assuming an order 1 with respect to olefins. The ratio kHDS / kHDO will be all the higher as the catalyst will be all the more selective. An increase in the ratio kHDS / kHDO is therefore favorable on the quality of the gasoline obtained after the hydrodesulfurization reaction, since the hydrogenation of the olefins has been limited, the loss of octane number of the resulting essence is greatly minimized.
Les résultats des performances catalytiques sont présentés dans le tableau 1. Les valeurs sont normalisées en prenant le catalyseur conventionnel CoMo/alumine comme référence et en prenant kHDS/kHDO = 100 et kHDS = 100. The results of the catalytic performances are shown in Table 1. The values are normalized by taking the conventional CoMo / alumina catalyst as a reference and taking kHDS / kHDO = 100 and kHDS = 100.
Tableau 1 : performances catalytiques du catalyseur As sur une charge modèle Table 1: Catalytic performances of the catalyst A s on a model load
Les résultats figurant dans le tableau 1 démontrent qu'un catalyseur dont la forme non sulfurée (c'est-à-dire la forme oxyde) contient des particules métalliques sous la forme d'hétéropolyanions piégées dans une matrice mésostructurée permet un gain significatif de la sélectivité sans détérioration de l'activité en HDS par rapport au catalyseur conventionnel Al s. Le catalyseur As selon l'invention est plus sélectif que le catalyseur conventionnel : il limite l'hydrogénation du 2,3-diméthylbut-2-ène en 2,3-diméthylbut-2-ane permettant l'obtention d'une essence de meilleure qualité (meilleur indice d'octane) que celle obtenue avec le catalyseur conventionnel A l - Il en résulte que pour une teneur en soufre résiduel faible dans les essences, l'indice d'octane sera bien moins amoindri en utilisant le catalyseur As conforme à l'invention. The results in Table 1 demonstrate that a catalyst whose non-sulphured form (i.e. the oxide form) contains metal particles in the form of heteropolyanions trapped in a mesostructured matrix allows a significant gain in the selectivity without deterioration of the activity in HDS compared with the conventional catalyst Al s . The catalyst A s according to the invention is more selective than the conventional catalyst: it limits the hydrogenation of 2,3-dimethylbut-2-ene to 2,3-dimethylbut-2-ane making it possible to obtain a gasoline of better quality (better octane) than that obtained with the conventional catalyst A - It follows that for a low residual sulfur content in gasoline, the octane number will be much less reduced using the catalyst A s according to the invention.
Exemple 8 : utilisation du matériau B comme précurseur d'un catalyseur Βς pour l'hydrotraitement d'une charge gazole de distillation directe. Example 8: Use of the material B as precursor of a catalyst for the hydrotreatment of a direct distillation gas oil feedstock.
On utilisera dans cet exemple comme catalyseur de référence (noté B l) un catalyseur CoMoP/alumine présentant la composition suivante : 21% poids de Mo03, 4,3 % poids de CoO et 4 % poids de P205 par rapport au solide final. Il est commercialisé par la société Axens. Avant sulfuration in situ, le matériau B et le catalyseur B l sont soumis à une étape de mise en forme consistant en un pastillage, un concassage et un tamisage pour ne récupérer que les échantillons de granulométrie comprise entre 1 et 2 mm. In this example, a reference catalyst (denoted B 1) will be used: a CoMoP / alumina catalyst having the following composition: 21% by weight of MoO 3 , 4.3% by weight of CoO and 4% by weight of P 2 0 5 with respect to solid final. It is marketed by the company Axens. Before in-situ sulphurization, the material B and the catalyst B 1 are subjected to a forming step consisting of pelletizing, crushing and sieving to recover only the samples having a particle size of between 1 and 2 mm.
La sulfuration in situ du matériau B et du catalyseur B l (30 cm3 du matériau B respectivement du catalyseur B l mélangés avec 10 cm3 de SiC de granulométrie 0,8 mm) est effectuée à 50 bar, à VVH = 2 h'1, avec un rapport (de débit volumique) H2/HC (hydrocarbures) entrée = 400 Std 1/1. La charge de sulfuration (gazole additivé de 2% de diméthyldisulfure, Evolution de la société Arkéma) est introduite dans le réacteur sous H2 lorsque celui-ci atteint 150°C. Après une heure à 150°C, la température est augmentée avec une rampe de 25°C/heure jusqu'à 220°C, puis avec une rampe de 12°C/heure jusqu'à atteindre un palier de 350°C, maintenu 12 heures. On obtient ainsi les catalyseurs Bs (conforme) et B ls (non-conforme). Après sulfuration, la température est abaissée à 330 °C et la charge gazole de test est injectée. Le test catalytique s'effectue à une pression totale de 50 bar, à hydrogène perdu (sans recyclage), à VVH = 2 h'1, avec un rapport volumique H2/HC en entrée de 400 Std 1/1 (débit H2 = 24 Std l.h"1, débit charge = 60 cm3.h"') et à 340 °C. The in situ sulphurisation of the material B and the catalyst B 1 (30 cm 3 of the material B respectively of the catalyst B 1 mixed with 10 cm 3 of SiC with a particle size of 0.8 mm) is carried out at 50 bar, at VVH = 2 hours . 1 , with a ratio (of volume flow) H 2 / HC (hydrocarbons) entry = 400 Std 1/1. The sulfurization charge (2% dimethyl disulphide additive gas oil, Evolution of Arkema) is introduced into the reactor under H 2 when it reaches 150 ° C. After one hour at 150 ° C, the temperature is increased with a ramp of 25 ° C / hour up to 220 ° C, then with a ramp of 12 ° C / hour until reaching a plateau of 350 ° C, maintained 12 hours. The catalysts Bs (compliant) and B l s (non-compliant) are thus obtained. After sulphurization, the temperature is lowered to 330 ° C and the test diesel fuel is injected. The catalytic test is carried out at a total pressure of 50 bar, with hydrogen lost (without recycling), at VVH = 2 h -1 , with an H 2 / HC volume ratio at the inlet of 400 Std 1/1 (flow rate H 2 = 24 Std lh "1 , flow rate = 60 cm 3 .h " ') and 340 ° C.
Afin de pouvoir évaluer les performances des catalyseurs Bs et B ls en HDS, et de s'affranchir de la présence d'H2S dans les effluents, le récipient contenant les effluents est strippé à l'azote à raison de 10 l.h"1. In order to be able to evaluate the performances of the B s and B l s catalysts in HDS, and to avoid the presence of H 2 S in the effluents, the receptacle containing the effluents is stripped with nitrogen at a rate of 10 lh "1 .
Le gazole utilisé ici est issu d'un brut Arabe lourd. Il contient 0,89% poids de soufre, 100 ppm poids d'azote, 23% poids de composés aromatiques. Sa température moyenne pondérée (TMP) est égale à 324°C et sa densité est égale à 0,848 g/cm3. La TMP est définie comme le rapport [(T5+2T5o+4T95)/7] où Tx correspond à la température à laquelle "x"% poids est distillé. La TMP prend ainsi en compte la température à laquelle 5% poids de la charge est vaporisée, la température à laquelle 50% poids de la charge est vaporisée et la température à laquelle 95% poids de la charge est vaporisée. The diesel fuel used here comes from a heavy Arab crude. It contains 0.89% by weight of sulfur, 100 ppm by weight of nitrogen, 23% by weight of aromatic compounds. Its weighted average temperature (TMP) is equal to 324 ° C and its density is equal to 0.848 g / cm 3 . TMP is defined as the ratio [(T 5 + 2T 5 o + 4T 95 ) / 7] where T x is the temperature at which "x"% weight is distilled. The TMP thus takes into account the temperature at which 5% by weight of the filler is vaporized, the temperature at which 50% by weight of the filler is vaporized and the temperature at which 95% by weight of the filler is vaporized.
Les performances des catalyseurs Bs et B l s sont données dans le tableau 2. Elles sont exprimées en activité relative, en posant que celle du catalyseur B ls est égale à 100 et en considérant qu'elles sont d'ordre apparent 1 ,5 par rapport au soufre. La relation liant l'activité et la conversion en hydrodésulfuration (%HDS) est donnée par la formul Catalysts Performance B and B s l s are given in Table 2. They are expressed in relative activity, assuming that that of catalyst B l s is equal to 100 and assuming they are of apparent order 1 5 with respect to sulfur. The relationship between activity and conversion to hydrodesulfurization (% HDS) is given by the formula
où % HDS correspond à la conversion en hydrodésulfuration HDS et est définie par la formule suivante :  where% HDS is the conversion to HDS hydrodesulfurization and is defined by the following formula:
%HDS = S^e ~ S^"> x 100 % HDS = S ^ e ~ S ^ "> x 100
c  vs
charge  charge
S représentant le soufre.  S representing sulfur.
Les résultats obtenus en hydrodésulfuration au cours de ce test ont été reportés dans le tableau 2 dans lequel le catalyseur Bs selon l'invention a été comparé au catalyseur industriel B ls. The results obtained in hydrodesulfurization during this test were reported in Table 2 in which the catalyst B s according to the invention was compared to the industrial catalyst B l s .
Tableau 2 : activité relative (à iso-volume de catalyseur) en HDS de gazole de distillation directe Table 2: Relative activity (catalyst iso-volume) in HDS of straight run diesel
des catalyseurs Bs et B ls à T = 340°C catalysts B s and B l s at T = 340 ° C
Les résultats figurant dans le tableau 2 démontrent le gain d'activité HDS important obtenu grâce au catalyseur Bs selon l'invention par rapport au catalyseur B ls commercial. Exemple 9.1 : utilisation du matériau C comme précurseur d'un catalyseur C¾ pour l'hydrogénation du toluène en présence d'aniline. The results in Table 2 show the significant HDS gain in activity obtained with the catalyst B s of the invention relative to the catalyst B l s business. Example 9.1: Use of the material C as precursor of a C¾ catalyst for the hydrogenation of toluene in the presence of aniline.
Le test d'Hydrogénation du Toluène en présence d'Aniline (test "HTA") a pour but d'évaluer l'activité HYDrogénante (HYD) des catalyseurs sulfurés supportés en présence d'H2S et sous pression d'hydrogène. L'isomérisation et le craquage qui caractérisent la fonction acide d'un catalyseur d'hydrocraquage sont inhibés par la présence de NH3 (suite à la décomposition de l'aniline) de sorte que le test HTA permette d'apprécier spécifiquement le pouvoir hydrogénant de chacun des catalyseurs testés. L'aniline et/ou NH3 vont ainsi réagir via une réaction acide base avec les sites acides du support. Chaque test d'HTA a été réalisé sur une unité comportant plusieurs microréacteurs en parallèle. Pour chaque test HTA, la même charge est utilisée pour la sulfuration du catalyseur et pour la phase de test catalytique proprement dite. 4 cm3 de catalyseur mélangés avec 4 cm3 de carborundum (SiC, 60 μπι) sont chargés dans les réacteurs. Hydrogenation test of toluene in the presence of Aniline ("HTA" test) is intended to evaluate the HYDrogénante activity (HYD) of sulfide catalysts supported in the presence of H 2 S and under hydrogen pressure. The isomerization and cracking that characterize the acid function of a hydrocracking catalyst are inhibited by the presence of NH 3 (following the decomposition of the aniline) so that the HTA test allows to appreciate specifically the hydrogenating power of each of the catalysts tested. The aniline and / or NH 3 will thus react via an acid-base reaction with the acid sites of the support. Each HTA test was performed on a unit with several microreactors in parallel. For each HTA test, the same charge is used for the sulphidation of the catalyst and for the actual catalytic test phase. 4 cm 3 of catalyst mixed with 4 cm 3 of carborundum (SiC, 60 μπι) are loaded into the reactors.
La charge utilisée pour ce test est la suivante : The load used for this test is as follows:
- Toluène 20 % poids,  - Toluene 20% by weight,
- Cyclohexane 73,62 % poids,  Cyclohexane 73.62% by weight,
- DMDS (DiMéthylDiSulfure) 5,88 % poids (3,8 % poids en S),  DMDS (DiMethylDiSulphide) 5.88% by weight (3.8% by weight in S),
- Aniline 0,5 % poids (750 ppm N).  Aniline 0.5% by weight (750 ppm N).
Le matériau C est chargé dans les réacteurs sous sa forme oxyde, non active. L'activation (sulfuration) est effectuée dans l'unité avec cette même charge. C'est l'H2S qui, formé suite à la décomposition du DMDS, sulfure la phase oxyde. La quantité d'aniline présente dans la charge a été choisie pour obtenir, après décomposition, environ 750 ppm de NH3. A la suite de la sulfuration, on obtient le catalyseur noté C^ Avant chargement, le matériau C est soumis à une étape de mise en forme consistant en un pastillage, un concassage et un tamisage pour ne récupérer que les échantillons de granulométrie comprise entre 1 et 2 mm. Material C is charged to the reactors in its oxide, non-active form. The activation (sulphurisation) is carried out in the unit with this same charge. It is the H 2 S which, formed following the decomposition of the DMDS, sulphides the oxide phase. The amount of aniline present in the feed was chosen to obtain, after decomposition, about 750 ppm of NH 3 . As a result of the sulphurization, the catalyst C is obtained. Prior to loading, the material C is subjected to a shaping step consisting of pelletizing, crushing and sieving to recover only the samples having a particle size of between 1. and 2 mm.
Les conditions opératoires du test d'hydrogénation du toluène sont les suivantes : The operating conditions of the hydrogenation test of toluene are as follows:
- P = 6 MPa,  - P = 6 MPa,
- VVH = 2 h"1 (flux de charge = 8 cnvVh), - VVH = 2 h -1 (charge flow = 8 cnvVh),
- H2/HC = 450 Nl/1, (flux H2 = 3,6 Nl/1), H 2 / HC = 450 Nl / l, (H 2 stream = 3.6 Nl / l),
- T = 350°C.  - T = 350 ° C.
On évalue le pourcentage de toluène converti et, en faisant l'hypothèse d'un ordre 1 de la réaction, on en déduit l'activité hydrogénante par la relation suivante :  The percentage of converted toluene is evaluated and, assuming an order 1 of the reaction, the hydrogenating activity is deduced by the following relation:
, îoo , ioo
avec %HYD,0,uène = pourcentage de toluène converti. with% HYD, 0 , uene = percentage of converted toluene.
Un catalyseur commercial noté Cl de formulation NiW (27% poids en W03) préparé sur un support de type silice alumine et comprenant 30% poids de silice dans le support est mis en forme et sulfuré selon des protocole identiques à ceux respectivement effectués pour obtenir le catalyseur C$. On obtient ainsi le catalyseur Cls qui présente une activité prise pour référence égale à 100. Le catalyseur Cs (conforme à l'invention) a une activité relative égale à 105 par rapport au catalyseur commercial Cls, ce qui démontre que le catalyseur selon l'invention présente une activité hydrogénante par atome de W bien plus élevée que le catalyseur commercial qui présente 14% d'atomes de W en plus que le catalyseur de l'invention. Le catalyseur Cs permet donc de générer la même activité hydrogénante qu'un catalyseur commercial qui est chargé avec 14% d'atomes de W supplémentaires par rapport au catalyseur Cs de l'invention. Exemple 9.2 : Evaluation en hydrocraquage doux de DSV des catalyseurs C (invention) et Cl (non-conforme) La charge utilisée est une charge de type distillais sous vide (DSV) dont les caractéristiques principales sont reprises dans le tableau ci-dessous. A commercial catalyst noted Cl of NiW formulation (27% by weight in WO 3 ) prepared on a silica alumina type support and comprising 30% by weight of silica in the support is shaped and sulphurated according to the same protocol as those respectively carried out to obtain the catalyst C $ . This gives the catalyst Cl s which has an activity taken for reference equal to 100. The catalyst C s (in accordance with the invention) has a relative activity equal to 105 relative to the commercial catalyst Cl s , which demonstrates that the catalyst according to the invention has a hydrogenating activity per W atom much higher than the commercial catalyst which has 14% more W atoms than the catalyst of the invention. Catalyst C s makes it possible to generate the same hydrogenating activity than a commercial catalyst which is loaded with 14% of atoms of additional W relative to catalyst C s of the invention. EXAMPLE 9.2 Gentle Hydrocracking Evaluation of DSV Catalysts C (Invention) and Cl (Non-Conforming) The feed used is a vacuum distillate type feedstock (DSV), the main characteristics of which are given in the table below.
IT + 2T + 4T  IT + 2T + 4T
* : Température Moyenne Pondérée = 5% so% avec Txo/o correspondant à la température d'ébullition *: Temperature Weighted Average = 5% n% w ith x T o / o corresponding to the boiling temperature
7  7
des x% poids de composés hydrocarbonés présents dans la coupe liquide.  x wt.% of hydrocarbon compounds present in the liquid cut.
Cette charge est additivée de DMDS et d'aniline pour présenter 2% poids de soufre et 900 ppmN. This feed is additive of DMDS and aniline to present 2% by weight of sulfur and 900 ppmN.
On charge 4 cm3 du matériau C sous forme oxyde puis 4 cm3 du catalyseur Cl dans les réacteurs. L'activation (sulfuration) est effectuée dans l'unité réactionnelle avant démarrage du test avec la charge décrite ci-dessus. C'est l'H2S qui, formé suite à la décomposition du DMDS, sulfure le matériau C. On obtient respectivement les catalyseurs C's et Cl's. 4 cm 3 of material C in oxide form and then 4 cm 3 of catalyst Cl are charged into the reactors. Activation (sulfidation) is performed in the reaction unit before starting the test with the charge described above. It is the H 2 S which, formed following the decomposition of the DMDS, sulphides the material C. The catalysts C ' s and Cl' s are respectively obtained.
Les conditions opératoires appliquées lors du test sont les suivantes :  The operating conditions applied during the test are as follows:
- P = 6 MPa,  - P = 6 MPa,
- VVH = 0,6 h"', - VVH = 0.6 h " ,
- H2/HCsortie = 480 Nl/1, H 2 / HC output = 480 Nl / l,
- T = 380°C.  - T = 380 ° C.
Les résultats catalytiques sont rassemblés dans le tableau 3. La conversion brute correspond à la conversion de la fraction hydrocarbonée ayant un point d'ébullition supérieur à 370°C présente dans la charge DSV initiale vers des hydrocarbures ayant un point d'ébullition inférieur à 370°C et présents dans l'effluent. La conversion brute est déterminée comme étant égale à la fraction pondérale constituée par les hydrocarbures ayant un point d'ébullition inférieur à 370°C et présents dans l'effluent.  The catalytic results are summarized in Table 3. The crude conversion corresponds to the conversion of the hydrocarbon fraction having a boiling point greater than 370 ° C. present in the initial DSV feedstock to hydrocarbons having a boiling point below 370 ° C. ° C and present in the effluent. The gross conversion is determined to be equal to the weight fraction of hydrocarbons having a boiling point below 370 ° C and present in the effluent.
Les résultats catalytiques sont rassemblés dans le tableau 3 ci-après. Le catalyseur C's conforme à l'invention permet de maintenir la conversion brute à un niveau aussi élevé que le catalyseur commercial Cl's alors qu'il contient 14% d'atomes de tungstène en moins. Le catalyseur C's est donc aussi actif que le catalyseur commercial Cl's et présente une activité hydrodésulfurante aussi élevée que celle du catalyseur commercial Cl 's. Tableau 3 : performances catalytiques obtenues pour les catalyseurs C's et Cl's en hydrocraquage doux. The catalytic results are summarized in Table 3 below. The catalyst C 'according to the invention makes it possible to maintain the crude conversion at a level as high as the commercial catalyst C1s while it contains 14% fewer tungsten atoms. The catalyst C 'is therefore as active as the commercial catalyst Cl' and has a hydrodesulphurizing activity as high as that of the commercial catalyst Cl ' s . Table 3: Catalytic performances obtained for catalysts C ' s and Cl' s in mild hydrocracking.
Exemple 10 : utilisation du matériau D comme précurseur d'un catalyseur D. pour l'hydroconversion des coupes hvdrocarbonées lourdes. Évaluation des performances catalytiques en lit bouillonnant sur la charge DAO C7 La charge hydrocarbonée testée est une huile désalphatée (DAO, deasphalted oil) dont les caractéristiques sont présentées dans le tableau 4.  Example 10: Use of the material D as precursor of a catalyst D. for the hydroconversion of heavy hydrocarbon cuts. Evaluation of the Bubble Bed Catalytic Performance on the C7 DAO Filler The hydrocarbon feedstock tested is a deasphalted oil (DAO), the characteristics of which are shown in Table 4.
Tableau 4 : caractéristiques de la charge DAO Cl.  Table 4: characteristics of the load CAD Cl.
Les essais sont réalisés dans une unité pilote équipée d'un réacteur à lit bouillonnant. Le catalyseur est maintenu en ébullition de manière permanente tout au long de l'essai. Avant de procéder à l'étape de sulfuration, le matériau D est soumis à une étape de mise en forme consistant en un pastillage, un concassage et un tamisage pour ne récupérer que les échantillons de granulométrie comprise entre 1 et 2 mm.  The tests are carried out in a pilot unit equipped with a bubbling bed reactor. The catalyst is kept boiling permanently throughout the test. Before proceeding to the sulphurization step, the material D is subjected to a shaping step consisting of pelletizing, crushing and sieving to recover only the samples having a particle size of between 1 and 2 mm.
Dans un premier temps, on procède à l'étape de sulfuration du matériau D : 1 litre de matériau D est chargé dans le réacteur puis un gazole de distillation additivé de diméthyldisulfure est alimenté dans le réacteur alors que la température est graduellement portée à 343°C. On obtient ainsi le catalyseur Ds. La charge (huile désalphaltée) est ensuite injectée et la température ajustée à 430°C à 1 10 bars de pression totale. La vitesse volumique horaire est fixée à 1 ,2 lcharge/lcataiyseur/h. Le débit d'hydrogène correspond à un ratio 800 1/1 de charge. Les conditions opératoires sont de type isotherme, ce qui permet de suivre la désactivation du catalyseur Ds au cours du temps. Le temps est ici exprimé en baril de charge/livre de catalyseur (bbl/lb) ce qui représente la quantité de charge cumulée passée sur le catalyseur rapportée à la masse de catalyseur. In a first step, the material D was sulphurized: 1 liter of material D was loaded into the reactor and then a distillation gas with added dimethyl disulphide was fed into the reactor while the temperature was gradually raised to 343 ° C. vs. The catalyst D s is thus obtained. The charge (debloated oil) is then injected and the temperature adjusted to 430 ° C. to 1 10 bars of total pressure. The hourly volume velocity is set at 1.2 l / l / l / hour. The hydrogen flow corresponds to a ratio of 800 1/1 of charge. The operating conditions are of the isothermal type, which makes it possible to follow the deactivation of the catalyst D s over time. The time is here expressed in barrels of filler / pound of catalyst (bbl / lb) which represents the amount of cumulative charge passed on the catalyst relative to the catalyst mass.
Les performances catalytiques sont exprimées par : The catalytic performances are expressed by:
- Taux de conversion du résidu (% pds) HD540o+ = 100 x [(%pds de 540o+)charge - (%pds de 540o+)effluet] / (%pds de 540o+)charge - Conversion rate of the residue (% wt) HD540 o + = 100 x [(wt% of 540 o + ) load - (wt% of 540 o + ) efflue " t ] / (wt% of 540 o + ) load
- Taux de conversion du carbone Conradson HDCCR = 100 x (CCRcharge - CCReffluent) / CCRcharge - carbon conversion rate Conradson HDCCR = 100 x (CCR cha r ge - CCR effluent) / CCR load
- Taux de désulfuration HDS (% pds) = [(%pds S)charse-(%pds S)effluenJ/[(%pds S)charge] * 100 - Desulfurization rate HDS (% wt) = [(wt% S) charse - (% wt S) effluent J / [(% wt S) load ] * 100
- Taux de déazotation HDN (% pds) = [(%pds N)charge-(%pds N)effluent]/[(%pds N)charge] * 100. - Denitrogenation rate HDN (% wt) = [(wt% N) load - (wt% N) effluent ] / [(wt% wt) load ] * 100.
Les résultats figurant dans le tableau 5 sont ceux obtenus en régime stabilisé. The results in Table 5 are those obtained under steady state conditions.
Tableau 5 : résultats catalytiques en régime stabilisé (4,1 bbl/lb). Table 5: Stabilized catalytic results (4.1 bbl / lb).
Il apparaît donc que le procédé d'hydroconversion selon l'invention réalisé en présence du catalyseur Ds, obtenu après sulfuration du matériau D selon l'invention, conduit à des performances catalytiques satisfaisantes. It therefore appears that the hydroconversion process according to the invention carried out in the presence of the catalyst D s , obtained after sulfurization of the material D according to the invention, leads to satisfactory catalytic performances.
Exemple 1 1 : utilisation du matériau E comme précurseur d'un catalyseur E. pour l'hvdrotraitement en deux étapes de coupes hydrocarbonées lourdes. Evaluation des performances catalvtiques en lit fixe sur une charge de résidu atmosphérique. Example 1 1: Use of the material E as precursor of a catalyst E. for the hydrotreatment in two stages of heavy hydrocarbon cuts. Evaluation of fixed bed catalvtic performance on an atmospheric residue charge.
Le test mis en œuvre dans cet exemple illustre un procédé d'hydrotraitement comportant une étape d'hydrodémétallation (HDM) suivie d'une étape d'hydrodésulfuration (HDS), chacune desdites étapes étant mises en œuvre dans un réacteur tubulaire en lit fixe, disposé en série l'un par rapport à l'autre. L'évaluation catalytique du catalyseur Es, obtenu après sulfuration du matériau E, a été réalisée dans cette configuration : il est placé en aval d'un catalyseur conventionnel d'HDM de composition NiMoP/alumine (9% pds Mo03, 1 ,85% pds NiO, 1 ,78% pds P205, alumine delta multimodale). The test implemented in this example illustrates a hydrotreatment process comprising a hydrodemetallation step (HDM) followed by a hydrodesulfurization step (HDS), each of said steps being carried out in a fixed bed tubular reactor, arranged in series with respect to one another. The catalytic evaluation of the catalyst E s , obtained after sulfurization of the material E, was carried out in this configuration: it is placed downstream of a conventional HDM catalyst of NiMoP / alumina composition (9% by weight MoO 3 , 1, 85% wt NiO, 1.78% wt P 2 O 5 , multimodal delta alumina).
La charge est constituée d'un résidu atmosphérique (RA) d'origine Moyen Orient (Arabian Light). Ce résidu se caractérise par une viscosité élevée (45 mm2/s), de fortes teneurs en carbone conradson (10,2% en poids) et asphaltènes C7 (3,2% en poids) et une quantité élevée de nickel (10,6 ppm en poids), vanadium (41 ppm en poids) et soufre (3,38 % en poids). Les caractéristiques complètes de la charge sont reportées dans le tableau 6. The charge consists of an atmospheric residue (RA) of Middle East origin (Arabian Light). This residue is characterized by a high viscosity (45 mm 2 / s), high conradson carbon content (10.2% by weight) and C7 asphaltenes (3.2% by weight) and a high amount of nickel (10, 6 ppm by weight), vanadium (41 ppm by weight) and sulfur (3.38% by weight). The full characteristics of the load are reported in Table 6.
Tableau 6 : caractéristiques du résidu atmosphérique à hydrotraiter.  Table 6: characteristics of the atmospheric residue to be hydrotreated.
Densité 15/4 0,9712  Density 15/4 0.9712
Viscosité à 100°C 45 mmz/s Viscosity at 100 ° C 45 mm z / s
Soufre 3,38 % pds  Sulfur 3.38% wt
Azote 2257 ppm  Nitrogen 2257 ppm
Nickel 10,6 ppm  Nickel 10.6 ppm
Vanadium 41 ,0 ppm  Vanadium 41.0 ppm
Carbone aromatique 24,8 %  Aromatic carbon 24.8%
Carbone conradson (CCR) 10,2 % pds  Carbon conradson (CCR) 10.2% wt
Asphaltènes C7 3,2 % pds  Asphaltenes C7 3.2% wt
Asphaltènes 3,5 %pds  Asphaltenes 3.5% wt
Distillation simulée PI (point initial de 219 °C Simulated distillation PI (starting point 219 ° C)
distillation))  distillation))
5% 299 °C  5% 299 ° C
10% 342 °C  10% 342 ° C
20% 409 °C  20% 409 ° C
30% 463 °C  30% 463 ° C
40% 520 °C  40% 520 ° C
50% 576 °C  50% 576 ° C
80% 614 °C  80% 614 ° C
Le premier réacteur est chargé avec 3 ml du catalyseur conventionnel d'HDM et le second réacteur est chargé avec 3 ml du matériau E selon l'invention (jouant le rôle de catalyseur d'HDS après sulfuration). Dans chaque réacteur, le solide (à savoir le catalyseur d'HDM dans le premier réacteur et le matériau E dans le deuxième réacteur) est dilué avec du carbure de silicium de 200 microns. The first reactor is charged with 3 ml of the conventional HDM catalyst and the second reactor is charged with 3 ml of the material E according to the invention (acting as HDS catalyst after sulfurization). In each reactor, the solid (i.e., the HDM catalyst in the first reactor and the material E in the second reactor) is diluted with 200 micron silicon carbide.
Le matériau E ayant été préparé sous forme de particules élémentaires sphériques de diamètre variant de 50 à 700 nm, centré autour de 300 nm, une étape de mise en forme préalable a été réalisée avant chargement dans le réacteur. Cette étape de mise en forme consiste en un pastillage, un concassage et un tamisage pour ne récupérer que les échantillons de granulométrie comprise entre 1 et 2 mm. Une Densité de Remplissage Tassée (DRT, masse de catalyseur pour un volume donné, après tassage) a alors été mesurée et le second réacteur a été chargé avec ainsi 3 ml de matériau E ainsi mis en forme.  The material E having been prepared in the form of spherical elementary particles with a diameter ranging from 50 to 700 nm, centered around 300 nm, a preliminary shaping step was carried out before loading into the reactor. This shaping step consists of pelletizing, crushing and sieving to recover only the samples of particle size between 1 and 2 mm. A Packed Filling Density (DRT, catalyst mass for a given volume, after tamping) was then measured and the second reactor was loaded with 3 ml of material E thus shaped.
L'écoulement des fluides (résidus pétroliers + recyclage d'hydrogène) est descendant dans chacun des réacteurs. Ce type d'unité est représentatif du fonctionnement des réacteurs de l'unité HYVAHL® d'hydrotraitement de résidus en lit fixe. Le catalyseur d'HDM permet de réduire significativement la teneur en asphaltènes en amont du catalyseur Es selon l'invention. The flow of fluids (petroleum residues + hydrogen recycling) is downward in each of the reactors. This type of unit is representative of the operation of the reactors of the HYVAHL ® unit for the hydrotreatment of fixed bed residues. The HDM catalyst makes it possible to significantly reduce the asphaltene content upstream of the catalyst E s according to the invention.
Après une étape de sulfuration par circulation dans chacun des réacteurs d'une coupe gazole additionnée de DMDS à une température finale de 350°C, on opère l'unité avec le résidu atmosphérique décrit ci-dessus dans les conditions opératoires du tableau 7.  After a step of sulfurization by circulation in each of the reactors of a gas oil fraction supplemented with DMDS at a final temperature of 350 ° C., the unit is operated with the atmospheric residue described above under the operating conditions of Table 7.
Tableau 7 : conditions opératoires mises en œuvre Table 7: Operating conditions implemented
Le résidu atmosphérique est injecté dans le premier réacteur, puis on chauffe jusqu'à la température du test. Après une période de stabilisation de 300 heures, les performances en hydrodésulfuration (taux d'HDS), en hydrodémétallation (taux d'HDM), en élimination du carbone conradson (taux d'HDCCR), en élimination des asphaltènes C7 (taux d'HDAsC7) et en hydrodéazotation (taux HDN) sont relevées et présentées dans le tableau 8.  The atmospheric residue is injected into the first reactor and then heated to the test temperature. After a stabilization period of 300 hours, the performances in hydrodesulfurization (HDS ratio), in hydrodemetallation (HDM rate), in the removal of conradson carbon (HDCCR rate), in the elimination of C7 asphalenes (rate of HDAsC7) and hydrodenitrogenation (HDN) are identified and presented in Table 8.
Le taux d'HDS est défini de la façon suivante :  The HDS ratio is defined as follows:
HDS (% pds) = ((% pds S)charge-(% pds S)emuent)/(% pds S)charge x 100. HDS (% wt) = ((% wt S) load - (wt% S) emuent ) / (wt% S) load x 100.
Le taux d'HDM est défini de la façon suivante : The HDM rate is defined as follows:
HDM (% pds) = ((ppm pds Ni+V)charge-(ppm pds Ni+V)effluent)/(ppm pds Ni+V)charge x' 100. Sur le même principe, on défini un taux d'HDCCR (HDCCR (% pds) = ((% pds CCR)charge-(% pds CC )efiiuem)/(% pds CCR)chargc * 100) pour l'élimination du carbone conradson, un taux d'HDAsC7 (HDAsC7 (% pds) = ((% pds AsC7)charge-(0/<1 pds HDAsC7)effluent)/(% pds HDAsC7)charge x 100) pour l'élimination des asphaltènes C7 et enfin un taux d'HDN (HDN (% pds) = ((% pds N)charge-(% pds N)effluent)/(% pds N)charge x 100) pour l'élimination de l'azote. HDM (% wt) = ((ppm wt Ni + V) feed - (ppm wt Ni + V) effluent ) / (ppm wt Ni + V) feed x ' 100. On the same principle, we define a rate HDCCR (HDCCR (wt%) = ((wt% CCR) load - (wt% CC) efiiuem) / (wt% CCR) rgc cha * 100) for the removal of Conradson carbon, a rate HDAsC7 (HDAsC7 (wt%) = ((% w AsC7) arge- ch (0 / <1 wt HDAsC7) effluent) / (wt% HDAsC7) cha r g ex 100) for removal asphaltenes C7 and finally a level of HDN (HDN (% wt) = ((wt% N) load - (wt% N) effluent ) / (wt% N) load x 100) for the removal of nitrogen .
Tableau 8 : performances en HDS / HDM / HDN / HDCCR / HDAsC7 du catalyseur Es Table 8: HDS / HDM / HDN / HDCCR / HDAsC7 performance of catalyst E s
Il apparaît donc que le procédé d'hydrotraitement selon l'invention combinant une étape de prétraitement d'hydrodémétallation et une étape d'hydrodésulfuration en présence du catalyseur Es, obtenu après sulfuration du matériau E selon l'invention, conduit à la fois à une bonne activité HDS et à une bonne activité HDM. Le catalyseur Es permet aussi d'achever un niveau d'élimination de l'azote, du CCR et des asphaltènes très satisfaisant. Ces fortes performances sont attribuables à un transport optimal des réactifs au sein du catalyseur et à une dispersion optimisée des métaux, en particulier du vanadium et du molybdène. It therefore appears that the hydrotreating process according to the invention combining a pretreatment step hydrodemetallization and hydrodesulfurization stage in the presence of catalyst E s, E obtained after sulfurization of material according to the invention leads to both good HDS activity and good HDM activity. Catalyst E s also possible to complete a level of removal of nitrogen, CCR and asphaltenes very satisfactory. These strong performances are attributable to an optimal transport of the reagents within the catalyst and to an optimized dispersion of metals, in particular vanadium and molybdenum.
Exemple 12 : utilisation du matériau F comme précurseur d'un catalyseur Fs pour l'hydrotraitement d'une charge issue d'une source renouvelable. Evaluation des performances catalytiques sur une huile de colza. Example 12: Use of the material F as precursor of a catalyst F s for hydrotreating a feedstock from a renewable source. Evaluation of the catalytic performances on a rapeseed oil.
Dans un réacteur isotherme et à lit fixe chargé de 100 ml du matériau F, on introduit 50 ml/h d'huile de colza pré-raffinée de densité 920 kg/m3 présentant une teneur en soufre inférieure à 10 ppm poids et d'indice de cétane égal à 35. 700 Nm3 d'hydrogène/m3 de charge sont introduits dans le réacteur maintenu à une température de 300°C et à une pression de 5 MPa. In a fixed-bed isothermal reactor charged with 100 ml of the material F, 50 ml / h of pre-refined rapeseed oil with a density of 920 kg / m 3 and a sulfur content of less than 10 ppm by weight are introduced. cetane number equal to 35. 700 Nm 3 of hydrogen / m 3 of feed are introduced into the reactor maintained at a temperature of 300 ° C and a pressure of 5 MPa.
Les principales caractéristiques de la charge d'huile de colza utilisée dans le procédé d'hydrotraitement ici illustré sont reportées dans le tableau 9.  The main characteristics of the colza oil feed used in the hydrotreatment process illustrated here are shown in Table 9.
La charge constituée d'huile de colza contient des triglycérides dont les chaînes hydrocarbonées contiennent de 14 à 24 atomes de carbone et présentent uniquement un nombre de carbone pair. La nomenclature des triglycérides se présente sous la forme a:b, a correspondant au nombre d'atomes de carbone de chacune des chaînes hydrocarbonées des triglycérides et b correspondant au nombre de double liaisons carbone-carbone présentes sur chacune desdites chaînes hydrocarbonées.  The rapeseed oil feed contains triglycerides whose hydrocarbon chains contain from 14 to 24 carbon atoms and have only an even number of carbon. The nomenclature of the triglycerides is in the form a: b, a corresponding to the number of carbon atoms of each of the hydrocarbon chains of triglycerides and b corresponding to the number of carbon-carbon double bonds present on each of said hydrocarbon chains.
Tableau 9 : caractéristiques de la charge d'huile de colza.  Table 9: Characteristics of rapeseed oil feedstock.
Propriétés de la charge Valeurs  Load Properties Values
Analyse élémentaire  Elemental analysis
S [ppm pds] 4  S [ppm wt] 4
N [ppm pds] 23  N [ppm wt] 23
P [ppm pds] 177  P [ppm wt] 177
C [%pds] 77,2  C [% wt] 77.2
H [%pds] 1 1 ,6  H [% wt] 1 1, 6
O [%pds] 11 ,2 Composition en acide gras (%) O [% wt] 11, 2 Fatty acid composition (%)
14:0 0, 1  14: 0 0, 1
16:0 5,0  16: 0 5.0
16: 1 0,3  16: 1 0.3
18:0 1,5  18: 0 1.5
18: 1 trans <0,1  18: 1 trans <0.1
18: 1 cis 60,2  18: 1 cis 60,2
18:2 trans <0,1  18: 2 trans <0.1
18:2 cis 20,5  18: 2 cis 20.5
18:3 trans <0, 1  18: 3 trans <0, 1
18:3 cis 9,6  18: 3 cis 9,6
20:0 0,5  20: 0 0.5
20: 1 1 ,2  20: 1 1, 2
22:0 0,3  22: 0 0.3
22: 1 0,2  22: 1 0.2
24:0 0, 1  24: 0 0, 1
24: 1 0,2  24: 1 0.2
Le matériau F selon l'invention est préalablement sulfuré in-situ, à une température de 350 C à l'aide d'une charge gazole de distillation directe additivée de 2% en poids de diméthyldisulfure (DMDS). Après sulfuration in situ dans l'unité réactionnelle sous pression qui permet d'obtenir le catalyseur Fs, l'huile de colza décrite dans le tableau 9 est envoyée dans l'unité réactionnelle. The material F according to the invention is previously sulphurized in situ, at a temperature of 350 ° C. using a direct distillation diesel feed additive supplemented with 2% by weight of dimethyl disulphide (DMDS). After in situ sulphurisation in the pressure reaction unit which makes it possible to obtain the catalyst F s , the rapeseed oil described in Table 9 is sent to the reaction unit.
Afin de maintenir le catalyseur Fs à l'état sulfuré, on ajoute à l'huile de colza 50 ppm poids de soufre sous forme de DMDS. Dans les conditions de réaction, le DMDS est totalement décomposé pour former du méthane et de I'H2S. Les conditions opératoires de mise en œuvre du procédé d'hydrotraitement et les résultats catalytiques obtenus figurent dans le tableau 10. In order to maintain the catalyst F s in the sulfurized state, 50 ppm weight of sulfur in the form of DMDS is added to the rapeseed oil. Under the reaction conditions, the DMDS is completely decomposed to form methane and H 2 S. The operating conditions of the hydrotreatment process and the catalytic results obtained are shown in Table 10.
Tableau 10 : conditions opératoires et performances catalytiques en hydrotraitement d'une huile de colza en présence du catalyseur Fs. Table 10: Operating conditions and catalytic performances in hydrotreatment of a rapeseed oil in the presence of the catalyst Fs.
Conditions opératoires Operating conditions
Température [°C] 300  Temperature [° C] 300
Pression [MPa] 5  Pressure [MPa] 5
H2/charge [ m3/m3] 700 H 2 / load [m 3 / m 3 ] 700
Rendements en produits formés  Yields in formed products
Coupe C|-C7 [%poids] 5, 1 C | -C 7 cut [% weight] 5, 1
Coupe 150°C + (kérosène (150-250°C et  Cup 150 ° C + (kerosene (150-250 ° C and
85,4  85.4
gazole(250°C+) [%poids] La coupe 150°C+ produite (c'est-à-dire ayant un point d'ébullition supérieur ou égal à 150°C) est très majoritairement constituée de paraffines linéaires (nCi4 à nC24). Ces paraffines présentent un indice de cétane excellent (> 70) et sont totalement compatibles avec le carburant diesel d'origine fossile. Ainsi le catalyseur Fs selon l'invention permet la production d'une base gazole (point d'ébullition supérieur à 250°C) de très haute qualité pouvant être incorporée en mélange au diesel pétrolier ainsi que la production d'une base kérosène (point d'ébullition compris entre 150 et 250°C) pouvant être incorporée en mélange au kérosène pétrolier. Les produits hydrotraités (kérosène et gazole) représentent 85,4 % poids des produits formés. Les rendements en produits formés ont été calculés à partir d'une analyse par chromatographie en phase gaz. diesel fuel (250 ° C +) [% weight] The 150 ° C + cut produced (that is to say having a boiling point greater than or equal to 150 ° C.) consists for the most part of linear paraffins (nCi 4 to nC 2 4). These paraffins have an excellent cetane number (> 70) and are fully compatible with diesel fuel of fossil origin. Thus, the catalyst F s according to the invention makes it possible to produce a diesel base (boiling point greater than 250 ° C.) of very high quality that can be incorporated as a mixture with petroleum diesel, as well as the production of a kerosene base ( boiling point of between 150 and 250 ° C) which can be incorporated as a mixture with petroleum kerosene. Hydrotreated products (kerosene and diesel) represent 85.4% by weight of the products formed. The yields of products formed were calculated from gas chromatographic analysis.

Claims

REVENDICATIONS
1. Matériau inorganique constitué d'au moins deux particules sphériques élémentaires, chacune desdites particules sphériques comprenant des particules métalliques sous la forme de polyoxométallate de formule (XxMmOyHh)q' où H est l'atome d'hydrogène, O est l'atome d'oxygène, X est un élément choisi parmi le phosphore, le silicium, le bore, le nickel et le cobalt et M est un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène, le tungstène, le fer, le cuivre, le zinc, le cobalt et le nickel, x étant égal à 0, 1 , 2, ou 4, m étant égal à 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12 et 18, y étant compris entre 17 et 72, h étant compris entre 0 et 12 et q étant compris entre 1 et 20 (y, h et q étant des nombres entiers), lesdites particules métalliques étant présentes au sein d'une matrice mésostructurée à base d'oxyde d'au moins un élément Y choisi dans le groupe constitué par le silicium, l'aluminium, le titane, le tungstène, le zirconium, le gallium, le germanium, l'étain, l'antimoine, le plomb, le vanadium, le fer, le manganèse, l'hafhium, le niobium, le tantale, l'yttrium, le cérium, le gadolinium, l'europium et le néodyme et le mélange d'au moins deux de ces éléments, ladite matrice présentant des pores de diamètre compris entre 1 ,5 et 50 nm et présentant des parois amorphes d'épaisseur comprise entre 1 et 30 nm, lesdites particules sphériques élémentaires ayant un diamètre maximal de 200 microns. 1. Inorganic material consisting of at least two elementary spherical particles, each of said spherical particles comprising metal particles in the form of polyoxometalate of the formula (X x M m O y H h) q where H is the hydrogen atom , O is the oxygen atom, X is a member selected from phosphorus, silicon, boron, nickel and cobalt and M is one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum , tungsten, iron, copper, zinc, cobalt and nickel, where x is 0, 1, 2, or 4, m being 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12 and 18, being between 17 and 72, h being between 0 and 12 and q being between 1 and 20 (y, h and q being integers), said metal particles being present within a range of from 1 to 20; mesostructured matrix based on an oxide of at least one Y element selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium and tungsten , zirconium, gallium, germanium, tin, antimony, lead, vanadium, iron, manganese, hafhium, niobium, tantalum, yttrium, cerium, gadolinium, europium and neodymium and the mixture of at least two of these elements, said matrix having pores with a diameter of between 1.5 and 50 nm and having amorphous walls with a thickness of between 1 and 30 nm, said particles elementary spheres with a maximum diameter of 200 microns.
2. Matériau selon la revendication 1 tel que ladite matrice mésostructurée est constituée d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de silicium ou d'un mélange d'oxyde de silicium et d'oxyde d'aluminium.  2. Material according to claim 1, wherein said mesostructured matrix consists of aluminum oxide, silicon oxide or a mixture of silicon oxide and aluminum oxide.
3. Matériau selon la revendication 1 ou la revendication 2 tel que ladite matrice présente des pores de diamètre compris entre 4 et 20 nm.  3. The material of claim 1 or claim 2 such that said matrix has pores with a diameter between 4 and 20 nm.
4. Matériau selon l'une des revendications 1 à 3 tel que ladite matrice présente des parois amorphes d'épaisseur comprise entre 1 et 10 nm.  4. Material according to one of claims 1 to 3 such that said matrix has amorphous walls of thickness between 1 and 10 nm.
5. Matériau selon l'une des revendications 1 à 4 tel que l'élément M présent dans lesdites particules métalliques de formule (XxMmOyHh)q" est un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène, le tungstène, le cobalt et le nickel. 5. Material according to one of claims 1 to 4 such that the element M present in said metal particles of formula (X x M m O Y H h ) q " is one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, cobalt and nickel.
6. Matériau selon l'une des revendications 1 à 5 tel que lesdites particules métalliques sous la forme de polyoxométallate sont choisies parmi les isopolyanions et les hétéropolyanions (HPA).  6. Material according to one of claims 1 to 5 such that said metal particles in the form of polyoxometalate are chosen from isopolyanions and heteropolyanions (HPA).
7. Matériau selon l'une des revendications 1 à 6 tel que lesdites particules métalliques sont des hétéropolyanions présentant la formule XM6024Hh q" (avec x = 1 , m = 6, y = 24, q = 3 à 12 et h = 0 à 12) et/ou la formule X2M,o038Hh q" (avec x = 2, m = 10, y = 38, q = 3 à 12 et h = 0 à 12) 7. Material according to one of claims 1 to 6 such that said metal particles are heteropolyanions having the formula XM 6 0 24 H h q " (with x = 1, m = 6, y = 24, q = 3 to 12 and h = 0 to 12) and / or formula X 2 m, 38 m o0 h q "(x = 2, m = 10, y = 38, q = 3 to 12 and h = 0 to 12)
8. Matériau selon l'une des revendications 1 à 6 tel que lesdites particules métalliques sont des hétéropolyanions présentant la formule XMl204oHh q" (x = 1 , m = 12, y = 40, h = 0 à 12, q = 3 à 12) et/ou la formule XMn039Hh q" (x = 1, m = 1 1 , y = 39, h = 0 à 12, q = 3 à 12). 8. Material according to one of claims 1 to 6 such that said metal particles are heteropolyanions having the formula XM l2 0 4 oH h q " (x = 1, m = 12, y = 40, h = 0 to 12, q = 3-12) and / or formula XM n 0 3 9H h q "(x = 1, m = 1 1, y = 39, h = 0 to 12, q = 3 to 12).
9. Matériau selon l'une des revendications 1 à 6 tel que lesdites particules métalliques sont des hétéropolyanions présentant la formule HhP2Mo50 avec h = 0, 1 ou 2. 9. Material according to one of claims 1 to 6 such that said metal particles are heteropolyanions having the formula H h P 2 Mo 5 0 with h = 0, 1 or 2.
10. Matériau selon l'une des revendications 1 à 9 tel que chacune desdites particules sphériques comprend des nanocristaux zéolithiques piégés, avec lesdites particules métalliques, dans ladite matrice mésostructurée.  10. Material according to one of claims 1 to 9, wherein each of said spherical particles comprises zeolitic nanocrystals trapped with said metal particles in said mesostructured matrix.
1 1. Matériau selon l'une des revendications 1 à 10 tel que chacune des particules sphériques comprend un ou plusieurs élément(s) additionnel(s) choisi(s) parmi des agents organiques, les métaux du groupe VIII de la classification périodique des éléments et des espèces dopantes appartenant à la liste des éléments dopants constitués par le phosphore, le fluor, le silicium et le bore et leurs mélanges. 1. Material according to one of claims 1 to 10 such that each of the spherical particles comprises one or more additional element (s) chosen from organic agents, the metals of group VIII of the periodic classification of doping elements and species belonging to the list of doping elements constituted by phosphorus, fluorine, silicon and boron and their mixtures.
12. Procédé de préparation d'un matériau selon l'une des revendications 1 à 1 1 comprenant au moins les étapes successives suivantes :  12. Process for preparing a material according to one of claims 1 to 1 1 comprising at least the following successive steps:
a) le mélange en solution a) the mixture in solution
d'au moins un tensioactif,  at least one surfactant,
d'au moins un précurseur d'au moins un élément Y choisi dans le groupe constitué par le silicium, l'aluminium, le titane, le tungstène, le zirconium, le gallium, le germanium, l'étain, l'antimoine, le plomb, le vanadium, le fer, le manganèse, l'hamium, le niobium, le tantale, Tyrtrium, le cérium, le gadolinium, l'europium et le néodyme et le mélange d'au moins deux de ces éléments,  at least one precursor of at least one Y element selected from the group consisting of silicon, aluminum, titanium, tungsten, zirconium, gallium, germanium, tin, antimony, lead, vanadium, iron, manganese, hamium, niobium, tantalum, Tyrtrium, cerium, gadolinium, europium and neodymium and the mixture of two or more of these elements,
de particules métalliques sous la forme de polyoxométallate de formule (XxMmOyHh)q" où H est l'atome d'hydrogène, O est l 'atome d'oxygène, X est un élément choisi parmi le phosphore, le silicium, le bore, le nickel et le cobalt et M est un ou plusieurs éléments choisis parmi le vanadium, le niobium, le tantale, le molybdène, le tungstène, le fer, le cuivre, le zinc, le cobalt et le nickel, x étant égal à 0, 1 , 2 ou 4, m étant égal à 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12 et 18, y étant compris entre 17 et 72, h étant compris entre 0 et 12 et q étant compris entre 1 et 20, ou d'au moins un précurseur métallique desdites particules métalliques metal particles in the form of polyoxometalate of the formula (X x M m O y H h) q "where H is hydrogen, O is the oxygen atom, X is an element selected from phosphorus, silicon, boron, nickel and cobalt and M is one or more elements selected from vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, iron, copper, zinc, cobalt and nickel, x being equal to 0, 1, 2 or 4, m being equal to 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1, 12 and 18, y being between 17 and 72, h being between 0 and 12; and q being from 1 to 20, or at least one metal precursor of said metal particles
éventuellement d'au moins une solution colloïdale dans laquelle sont dispersés des cristaux de zéolithes de taille nanométrique maximale égale à 300 nm ;  optionally at least one colloidal solution in which are dispersed crystals of zeolites of maximum nanometric size equal to 300 nm;
b) l'atomisation par aérosol de ladite solution obtenue à l'étape a) pour conduire à la formation de gouttelettes liquides sphériques ; c) le séchage desdites gouttelettes ; d) l'élimination d'au moins dudit tensioactif. b) the aerosol atomization of said solution obtained in step a) to lead to the formation of spherical liquid droplets; c) drying said droplets; d) removing at least one of said surfactant.
13. Procédé de transformation d'une charge hydrocarbonée comprenant 1) la mise en contact du matériau inorganique mésostructuré selon l'une des revendications 1 à 1 1 avec une charge comprenant au moins un composé soufré puis 2) la mise en contact dudit matériau issu de ladite étape 1) avec ladite charge hydrocarbonée.  13. A process for converting a hydrocarbon feedstock comprising 1) contacting the mesostructured inorganic material according to one of claims 1 to 1 1 with a feedstock comprising at least one sulfur-containing compound and 2) contacting said material from of said step 1) with said hydrocarbon feedstock.
14. Procédé de transformation selon la revendication 13 tel que ledit procédé est un procédé d'hydrodésulfuration d'une coupe essence.  14. The method of transformation according to claim 13 such that said process is a hydrodesulfurization process of a gasoline cut.
15. Procédé de transformation selon la revendication 13 tel que ledit procédé est un procédé d'hydrodésulfuration d'une coupe gazole.  15. The method of transformation according to claim 13 as said process is a hydrodesulfurization process of a gas oil cut.
16. Procédé de transformation selon la revendication 13 tel que ledit procédé est un procédé d'hydrocraquage d'une charge hydrocarbonée dont au moins 50% poids des composés présentent un point d'ébullition initial supérieur à 340°C et un point d'ébullition final inférieur à 540°C. 16. The process according to claim 13, wherein said process is a process for hydrocracking a hydrocarbon feedstock of which at least 50% by weight of the compounds have an initial boiling point greater than 340 ° C. and a boiling point. final less than 540 ° C.
17. Procédé de transformation selon la revendication 13 tel que ledit procédé est un procédé d'hydroconversion d'une charge hydrocarbonée lourde dont au moins 55% poids des composés présentent un point d'ébullition supérieur ou égal à 540°C.  17. A process according to claim 13 wherein said process is a hydroconversion process of a heavy hydrocarbon feedstock of which at least 55% by weight of the compounds have a boiling point greater than or equal to 540 ° C.
18. Procédé de transformation selon la revendication 13 tel que ledit procédé est un procédé d'hydrotraitement d'une charge hydrocarbonée lourde dont au moins 50% poids des composés hydrocarbonés présents dans ladite charge présentent un point d'ébullition supérieur ou égal à 370°C.  18. The method of transformation according to claim 13, wherein said process is a process for the hydrotreatment of a heavy hydrocarbon feedstock of which at least 50% by weight of the hydrocarbon compounds present in said feed have a boiling point greater than or equal to 370 ° C. vs.
19. Procédé de transformation selon la revendication 13 tel que ledit procédé est un procédé d'hydrotraitement d'une charge hydrocarbonée comprenant des triglycérides.  19. The process according to claim 13, wherein said process is a process for hydrotreating a hydrocarbon feed comprising triglycerides.
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