FR2500326A1 - Nouveau procede de preparation d'un catalyseur d'hydrocraquage - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FABRICATION ET D'ACTIVATION D'UN CATALYSEUR A BASE D'UNE ZEOLITHE DILUEE DANS UNE MATRICE ET CONTENANT AU MOINS UN METAL NOBLE DE LA FAMILLE DU PLATINE. L'INVENTION EST CARACTERISEE PAR UNE SUITE D'ETAPES CONSISTANT NOTAMMENT A ABAISSER LA TENEUR EN SODIUM DE LA ZEOLITHE, A DILUER LA ZEOLITHE DANS UNE MATRICE, A SECHER LA MASSE OBTENUE, A ABAISSER A NOUVEAU LA TENEUR EN SODIUM DANS LA ZEOLITHE TOUT EN INTRODUISANT LE METAL NOBLE, A SECHER LA MASSE OBTENUE PUIS A L'HYDRATER ET ENFIN A REDUIRE LE CATALYSEUR OBTENU. LA FIGURE 1 DEMONTRE LA TENUE DU CATALYSEUR EN FONCTION DE LA TEMPERATURE. L'INVENTION S'APPLIQUE EN PARTICULIER A L'UTILISATION DU CATALYSEUR DANS LES REACTIONS DE CONVERSION D'HYDROCARBURES DE COUPES PETROLIERES.

Description

La présente invention concerne un nouveau procédé de préparation et d'activation d'un catalyseur d'hydrocraquage de coupes pétrolières. Ce catalyseur est spécialement adapté à la conversion de coupes lourdes, telles que distillats sous vide, en essence légère et/ou essence lourde et/ou en kérosène. Ce catalyseur renferme au moins une zéolithe Y, sous forme acide, contenant au moins un métal du groupe
VIII, la zéolithe étant généralement diluée dans une matrice, par exemple à base d'au moins un oxyde inorganique.

La méthode de préparation objet de la présente invention est utilisable pour préparer diverses formules catalytiques appartenant à la catégorie définie ci-dessus. Elle permet notamment de préparer des zéolithes Y acides stabilisées se présentant sous forme hydrogène HY et/ou échangée avec un ou plusieurs métaux des groupes IIa (métaux alcalino-terreux), IIIa et des Lanthanides (ou métaux de terres rares), et contenant en poids moins de 30 % des ions alcalins présents initialement dans la zéolithe de départ dans la forme NaY. Elle permet en outre d'introduire éventuellement un ou plusieurs métaux du groupe VIII dans les teneurs pondéra les suivantes : 0,01 % à 4 % poids quand ces metaux sont nobles (famille du platine), 0,01 à 8 % en poids pour les métaux non nobles du groupe VIII.La zéolithe Y ainsi définie est dispersée selon la présente invention dans un oxyde réfractaire inerte constitué d'une alumine, d'une silice-alumine, d'un argile ou d'une combinaison de ces trois oxydes.

Ce type de catalyseur d'hydrocraquage a déjà été décrit dans de nombreux brevets. On peut notamment citer les brevets U.S. P.3.132.089,3.159.568, 3.173.853, 3.354.077,
3.644.200, 3.926.780, 4.120.825, 4.141.860 relatifs à des zéolithes Y
renfermant un métal noble du groupe VIII les brevets U.S.P. 3.132.089 (exemple 2 ) , U.S. 3.835.027,
3.926.780, 4.036.739, 4.120.825 qui concernent la dilution d'une
zéolithe Y dans une matrice inerte d'oxyde réfractaire (alumine et
silice-alumine ntamment).

De nombreuses techniques de préparation de ces catalyseurs
ont été décrites. La plupart comportent les cinq principales étapes
suivantes remplacement de la plus grande partie du sodium de la zéolithe
utilisée par des ions ammonium et/ou par des ions métalliques apparte
nant au groupe des métaux alcalino-terreux (Ca, Mg notamment) ou des
métaux de terres rares.

introduction par échange ionique d'un métal noble (Pd ou Pt notam
ment) sous forme de complexe amine du type C12 Pd (NH3) ou Cl2 Pt
(NH3 > 4 à des pH compris entre 2 et 11.

stabilisation de la zéolithe par calcination de celle-ci à haute
température (300 à 800 C) en présence de fortes quantités de vapeur
d'eau (pression partielle d'H20 > 104 Pascal) ou en présence d'un
acide minéral gazeux anhydre tel que Cel par exemple : citons les
brevets U.S. 3.354.077, 3.926.780, 4.036.739, 3.506.400, 3.591.488
relatifs à l'emploi de vapeur d'eau et les brevets français N
2.303.764 et 2.303.765 pour l'emploi d'acide gazeux anhydre.

mise en forme du catalyseur c'est-à-dire après mélange avec un
oxyde minéral hydraté ou anhydre, tel que l'alumine hydratée par
exemple.

séchage et calcination finale du catalyseur.

Les cinq étapes énumérées ci-dessus peuvent s'enchalner dans
un ordre différent de celui indiqué. Ainsi par exemple on peut, dans
l'art antérieur, intervertir les deuxième et troisième étapes.

Ultérieurement, avant la mise en oeuvre du catalyseur, on
procède ensuite à une activation de ce catalyseur par un traitement
à l'hydrogène c'est-à-dire, par une réduction du catalyseur, généra
lement effectuée dans la zone de réaction avant l'introduction de la
charge à traiter.

Les méthodes de préparation et d'activation, conformément à l'invention d'un catalyseur d'hydrocraquage se caractérisent a) d'une part par un traitement, dans des conditions critiques, à la vapeur d'eau, du catalyseur, traitement effectué à la fin de la préparation du catalyseur et avant de procéder à l'activation de ce catalyseur et b) d'autre part, par un enchainement particulier des cinq étapes énumérées plus haut pour la préparation du dit catalyseur et judicieusement modifiées pour en améliorer l'efficacité.

L'invention est ainsi caractérisée par un procédé de préparation et d'activation d'un catalyseur d'hydrocraquage en 6 étapes (a) à (f) suivi éventuellement de l'étape (g).

Dans l'étape (a), on remplace au noins la majeure partie du sodium par des ions ammonium en une opération ou plusieurs opérations successives de manière à réduire la teneur en sodium de la zéolithe à moins de 5 % en poids et de manière préférée à moins de 3 % en poids mais supérieure à 2 % environ.

Cette étape est effectuée conformément aux techniques de l'art antérieur.

Dans l'étape (b), on mélange la zéolithe généralement encore humide issue de l'échange précédent avec au moins un oxyde minéral hydraté ou anhydre,par exemple,avec une alumine hydratée qui peut être un gel complètement amorphe,une alumine hydratée très mal cristallisée telle que la pseudoboehmite, ou une alumine mal cristallisée telle que la boehmite , la bayérite ou l'hydrargillite, ou avec une silicealumine amorphe pouvant contenir jusqu'à 95 % poids de silice. Le mélange obtenu peut contenir entre environ 2 et 95 % en poids de zéolithe. On malaxe ce mélange pendant un temps suffisant pour obtenir une homogénéité satisfaisante. Puis ce mélange est mis sous forme d'extrudés ou de billes, selon une technique classique adaptée : extrusion par exemple etc...Dans le cas où la zéolithe est mélangée à de l'alumine, cette dernière est préalablement peptisée par addition d'un acide (acide chlorhydrique, acide nitrique, acides oxalique ou citrique par exemple) de manière à former une pâte consistante qui sera mélangée et malaxée avec la zéolithe.

Dans une étape (c), le matériel zéolithique humide constitué de la zéolithe et de sa matrice issu de la seconde étape (b) sous forme d'extrudés ou de billes, est séché jusqu'à une température ne dépassant pas 350 OC. I1 est ensuite soumis à une calcination en présence de vapeur d'eau dans les conditions suivantes : la température est généralement progressivement élevée depuis la température ambiante jusqu'à une température finale qui est comprise entre environ 300 et 850 C et de préférence entre 400 et 700 C ; la pression partielle de vapeur d'eau est comprise entre environ 0,2.104 Pascal et 5.10.5
Pascal et de préférence entre 0,5.104 Pascal et 2.105 Pascal ; le catapar exemple lyseur est constamment balayé par un courant gazeux constitueNd'une combinaison d'oxygène, d'azote et de vapeur d'eau à raison d'un débit
3 3 compris entre environ 0,1 m et 30 m de mélange par heure et par kilogramme de matériel zéolithique sec et de préférence entre 0,4 et 10 m3/h.kg.La vapeur d'eau n'est toutefois introduite dans le mélange gazeux qu'au delà d'une température de 300 OC. La durée de ce traitement est ajustée de manière à obtenir une zéolithe HY dont la dimension de la maille élémentaire est comprise entre environ 24,40 et 24,60 A soit 2,440 et 2,460 nm.

Contrairement à la plupart des techniques de l'art antérieur, cette étape de stabilisation de la zéolithe Y, par traitement à la vapeur d'eau, est réalisée sur un solide préalablement mis sous forme d'extrudés ou de billes et non pas sur une poudre. Il en résulte une simplification appréciable de la mise en oeuvre de la technique et une efficacité accrue puisqu'il est possible d'opérer avec un lit traversé fixe ou mobile, de solide.

Dans une quatrième étape (d), on réalise, de préférence simultanément, d'une part, l'échange complémentaire de la plupart des ions sodium résiduels (échanRe effectué par l'un au moins des ions suimétaux du @roupe III a@@ vants: ammonium,metaux du groupe des alcalino-t@rr@ux@metaux du groupe des lantharides ou terres-rares) et d'autre part l'introduction, par échange cationique compétitif d'au moins un métal noble sous forme d'un cation complexe.Cette procédure permet donc à la fois de dimi-nuer les taux de sodium de la zéolithe jusqu'à une teneur de préférence inférieure à 1,0 % en poids Na environ et de déposer une teneur en au moins un métal noble compris entre 0,1 et 2 % en poids, ces deux teneurs étant exprimées par rapport à la zéolithe seule.

Si l'on désire éliminer une plus grande quantité d'ions sodium et/ou introduire des quantités supérieures d'ions métalliques des groupes IIA (alcalino-terreux) et du groupe des terres-rares, il est possible de réaliser cette quatrième étape en deux opérations successives. La première consiste à échanger le support à l'aide d'une solution contenant l'un au moins des trois types d'ions cités précé demment (c'est-à-dire ions ammonium ou ions de métaux alcalino-terreux et/ou, de terres-rares) et la seconde opération consiste à introduire le métal noble sous forme d'un cation complexe par échange cationique compétitif de la zéolithe. A l'issue de ces deux opérations, le taux de sodium de la zéolithe peut atteindre des valeurs nettement inférieures à 0,5-0,6 % poids.

La technique d'introduction du métal noble par échange compé- titi f consiste à introduire simultanément dans la solution d'échange, la quantité adéquate de cations complexes du métal noble et une quantité Q soigneusement ajustée d'au moins un cation compétiteur choisi parmi l'un au moins des ions suivants : ions ammonium, ions de métaux alcalino-terreux, ions de métaux des terres rares. Suivant la quantité
Q ajoutée à la solution, le taux de fixation du cation complexe du métal noble par la zéolithe peut aller jusqu'à 93 %, c'est-à-dire que 93 % des cations du métal noble présents dans la solution d'imprégnation (solution d'échange) sont fixés sur la zéolithe.Le temps nécessaire pour obtenir une répartition macroscopique homogène de ce métal noble à l'intérieur des grains de zéolithe (extrudés ou billes) et d'autant plus long que la concentration résiduelle à l'équilibre en cations du métal noble dans la solution est plus faible. La méthode préférée dans la présente invention,correspond à l'optimum économique de la fabrication et consiste à ajuster la quantité Q de manière que le taux de fixation à l'équilibre du métal noble par la zéolithe soit supérieur à 60 %. D'une manière générale, cette quantité Q est fonction de la quantité de zéolithe considérée, du volume total de solution utilisé, de la quantité totale de palladium engagé, du taux de fixation désiré de palladium sur le solide et du temps nécessaire à l'obtention d'une répartition macroscopique homogène de ce métal.

Par exemple dans le cas où le poids de zéolithe sous forme d'ammonium est de 650 g, le volume de solution 4 litres, où la quantité de palladium à l'état dissous représente 0,95 7 poids par rapport à la zéolithe, la quantité Q correspond utilement à une concentration molaire en ions ammonium dans la solution d'échange de 0,633 mole/l soit 50,62 g/l en N03NH4. Cette quantité Q permet d'atteindre une réparation homogène du palladium à l'intérieur d'extrudés de 1,6 mm de diamètre en moins de quatre heures et de fixer environ 92 - 93 Z poids du métal engagé sur le catatyseur.

Contrairement à la plupart des techniques de l'art antérieur, pour lesquelles le ou les échanges complémentaires des ions sodium et l'introduction du métal noble sont réalisées après stabilisation de la zéolithe (c'est-à-dire après un traitement à la vapeur d'eau, ou par un acide minéral) mais avant la mise en forme du support, la méthode objet de la présente invention fait intervenir ces étapes après la mise en forme (c'est-à-dire après la dilution de la zéolithe dans une matrice et après mise du mélange obtenu sous forme de billes ou d'ex trudés).Il en rdsulte un avantage appréciable car on évite ainsi la perte d'une quantité non négligeable de la zéolithe contenant le métal noble, perte qui survient inévitablement lorsque la mise en forme est réalisée sur une poudre de zéolithe contenant préalablement le métal.

Par ailleurs, la technique d'échange compétitif permet de réaliser simultanément deux ou trois objectifs : l'élimination plus complete des ions sodium de la zéolithe, l'introduction des ions du métal noble, et éventuellement l'introduction d'une quantité importante d'ions de métaux alcalino-terreux ou de terres rares. Le fait de regrouper ainsi en une seule opération, plusieurs opérations réalisés successivement dans l'art antérieur, permet donc de simplifier le schéma de fabrication et donc de réaliser une économie substantielle dans les confits de préparation du catalyseur en question.

Dans une cinquième étape (e), on procède au séchage du catalyseur issu de l'étape précédente, à une température qui peut atteindre 300 OC, puis éventuellement on procède à la calcination du catalyseur, sous air sec, à une température compris entre 300 et 700 C et de préférence entre 300 et 600 OC. L'étape de calcination, quoique préférée, n'est pas toujours indispensable et dans certains cas particuliers,un simple séchage du catalyseur, sous courant d'air, entre 170 et 300 OC, peut suffire.

Dans une sixième étape (f), on procède à la réhydratation du catalyseur refroidi. Cette étape peut être réalisée sur le lieu même de la préparation du catalyseur, ou à l'intérieur de l'unité d'hydrocraquage, à l'intérieur de laquelle le catalyseur est chargé, ou encore en tout autre lieu extérieur à l'unité. Cette réhydratation peut être réalisée par passage d'un courant gazeux humide à travers un lit fixe ou mobile du catalyseur ou par exposition de ce dernier à une atmosphère statique humide, pendant un temps suffisant pour déposer une quantité d'eau comprise entre 1,5 % poids et 23 % poids par rapport à la zéolithe et de préférence entre 2 % etlO % poids par rapport à la zéolithe.Si une quantité trop importante d'eau a été fixée sur le catalyseur (quantité pouvant aller jusqu'à la saturation de la zéolithe,par exemple,c'est-à-dire 25 à 35 % environ par rapport à cette dernière), il est possible de se replacer dans.la fourchette des teneurs indiquées précédemment en séchant le catalyseur sous un courant d'air sec de point de rosée compris entre - 70 "C et + 20 OC à une température comprise entre 40 et 150 OC, température qui sera d'autant plus élevée que le point de rosée de l'air de séchage sera plus grand. I1 est important de ne pas fixer trop d'eau sur le catalyseur, afin d'éviter la présence simultanée sur le catalyseur d'hydrogène et d'une grande quantité d'eau, au delà de 200 OC, au cours de la réduction du catalyseur qui va suivre.

Lorsque la réhydratation a lieu dans l'unité industrielle d'hydrocraquage, cette opération peut alors être considérée comme faisant partie de l'activation du catalyseur précécant la mise en huile de l'unité.

Lorsque la réhydratation a lieu hors de l'unité industrielle, on peut la considérer comme appartenant à la préparation du catalyseur.

La réhydratation peut être réalisée entre 0 et 150 OC, à l'aide d'un gaz constitué d'un mélange de vapeur d'eau et soit d'un au moins des deux gaz suivants oxygène et azote, soit d'un au moins des deux gaz suivants hydrogène et azote.

Cette opération de réhydratation du catalyseur différencie la présente invention des techniques décrites dans l'art antérieur.

Elle permet, comme le montrent plus loin les exemples, d'obtenir des catalyseurs présentant des performances nettement améliorées.

Eventuellement, dans une septième étage (g), le catalyseur, avant d'être utilisé dans une réaction d'hydrocraquage, est soumis à un traitement à l'hydrogène conformément aux techniques de l'art antérieur.

L'enchaînement des 6 étapes qui viennent d'être décrites est le plus complet qui puisse être réalisé. Il est possible toutefois de définir d'autres enchaînements comportant moins d'étapes que précé demment. Ces divers enchaînements possibles devront cependant de préférence comporter les 3 caractéristiques suivantes
- mise en forme réalisée avant l'étape d'introduction du cation du
métal noble (étape (b) avant étape (d))
- l'introduction du métal noble dans la zéolithe par échange dit
compétitif.

- réhydratation du catalyseur après le séchage de l'étape (e), séchage éventuellement complété par une calcination.

Les catalyseurs ainsi préparés conviennent pour les réac-
tions d'hydrocraquage qui sont généralement effectuées à une tempFra-
ture comprise entre environ 260 et 530 OC et sous une pression com
prise entre 0,8 et 25 MPa. Les conditions de conversion comprennent
une vitesse spatiale horaire d liquide, ou VHSL, ou volume par heure
de charge liquide à 15 OC par volume de catalyseur, d'environ 0,1 à
10,0 ayant de préférence une limite supérieure de 4,0 environ et un
débit de circulation d'hydrogène d'environ 1 à 20 moles/mole de
charge.

Les exemples suivants illustrent la présente invention et ne sont pas limitatifs.

Exemple 1 : Préparation d'un catalyseur A selon une technique de la présente invention
Un catalyseur constitué de 50 % en poids de zéolithe HY stabilisée et 50 % en poids d'alumine et contenant en outre 0,48 % en poids de palladium, a été préparé en utilisant la succession suivante de diverses étapes mentionnées précédemment
Etape (a) : deux échanges successifs de la zéolithe NaY en poudre humide dans une solution de nitrate d'ammonium permettent de diminuer la teneur en sodium à 3,4 % poids après le premier échange et à 2,3 7 après le second.

Etape (b) : on procède au mélange et au malaxage de la zéolithe avec une poudre d'alumine Condea humidifiée, dans les proportions requises (50-50) par la composition fixée pour le catalyseur final. On procède à la mise sous forme d'extrudés de 1,6 mm par passage à travers une filière.

Etape (c) : on effectue un séchage des extrudés à 150 OC pendant 4 heures dans une étuve ventilée puis on effectue une calcination des extrudés : on élève progressivement la température jusqu'à 600 OC on maintient pendant 3 heures à 600 OC sous un courant d'air humide contenant 70 7 en volume de vapeur d'eau, la vapeur d'eau ayant été introduite à partir de 400 OC. Entre 20 et 400 OC, le balayage est assuré par de l'air sec. La maille élémentaire de la zéolithe HY ainsi obtenue a pour dimension 2,443 nm.

Etape (d) : mise en contact du mélange ainsi calciné avec une solution (v = 4 1 pour 1 kg de catalyseur) contenant une quantité de palladium égale à 1,2 7 poids par rapport à la zéolithe, sous forme de nitrate de palladium tétrammine, et une quantité de nitrate d'ammonium (310 g pour 1 kg de catalyseur) nécessaire pour fixer dans la zéolithe 80 7 du palladium présent initialement dans la solution, après une durée de 2 heures. La teneur on sodium du catalyseur après cette opération est de 0,22 7 poids.

Etape (e) : On effectue le séchage à 100 C pendant 5 heures du catalyseur humide précédent, préalablement lavé dans 4 fois son volume d'eau distille puis on effectue la calcination du catalyseur sous air sec à 400 C pendant 2 heures.

Etape (f) : on procède à la réhumidification du catalyseur froid entre 0 et 100 C dans des conditions dépendant des quantités d'eau que l'on désire fixer sur le solide, quantités qui seront précisées plus loin dans divers exemples.

L'étape (g) sera effectuée ultérieurement dans le réacteur.

A titre comparatif, on prépare également un catalyseur A1 non conforme à l'invention, dont la préparation est identique à celle du catalyseur A, sauf pour l'étape (f) qui est supprimée.

Exemple 2 : préparation d'un catalyseur B selon une technique de la présente invention.

Un caZ,alyseur B de même composition que le catalyseur A, en ce qui concerne la teneur en zéolithe llY stabilisée et la teneur en palladium, a été préparé selon une technique identique à celle décrite dans le premier exemple sauf pour ce qui concerne l'étape (d). Au lieu de réaliser, comme précédemment en une seule opération, l'élimination complémentaire des ions sodium et l'introduction du métal noble (palladium), ou atteint ces deux objectifs en deux opérations successives : on effectue d'abord une mise en contact du mélange obtenu à l'étape (c) avec une solution contenant une quantité de nitrate d'ammonium (800 g pour 1 kg de catalyseur) suffisante pour atteindre après 2 heures d'échange une teneur en sodium inférieure à 0,15 % poids puis on lave à l'eau distillée.

On effectue ensuite la mise en contact du support humide ainsi obtenu avec une solution contenant une quantité de palladium égale à 1,2 % poids par rapport à la zéolithe, sous forme de nitrate de palladium tétrammine et une quantité de nitrate d'ammonium (310 g pour 1 kg de catalyseur) nécessaire pour fixer dans la zéolithe 80 % du palladium présent initialement dans la solution, après une durée de 2 heures. La teneur en sodium du catalyseur après cette opération est de 0,11 7 poids.

Exemple 3 (comparatif) préparation d'un catalyseur C selon une technique de l'art antérieur.

Un catalyseur constitué de 50 % en poids de zéolithe HY stabilisée et 50 % en poids d'alumine et contenant 0,48 7 en poids de palladium par rapport à la zéolithe HY, a été préparé en utilisant la technique décrite dans le brevet U.S. 4.036.739
La zéolithe NaY est échangée avec une solution de sulfate d'ammonium jusqu'à ce que la teneur en Na20 soit réduite à 1,5 - 2 7 en poids. Le produit obtenu est calciné pendant 3 h à 700 OC en présence de vapeur d'eau puis est soumis à un nouvel échange dans une solution de sulfate d'ammonium afin de réduire la teneur en Na20 à moins de 0,2 7 en poids. Ce produit est d'abord neutralisé par une solution aqueuse ammoniacale puis est ajouté à une solution ammoniacale de chlorure de palladium.Apres lavage à l'eau distillée pour éliminer la plus grosse partie des ions chlore, le produit est melangé à une alumine peptisée par ajout d'un acide puis est mis sous forme d'extrudés de 1,6 mm de diamètre. Ce catalyseur est ensuite séché à 100 OC puis calciné pendant une heure à 480 OC sous air sec. L'analyse du catalyseur final donne les caractéristiques suivantes : teneur en Na = 0,09 7 poids, teneur en palladium = 0,48 7 poids.

Pour comparer les propriétés des catalyseurs A, B et C dans les réactions d'hydrocraquage, ces catalyseurs sont testés, dans les exemples suivants, dans la réaction d'hydrocraquage du n-heptane. On sait que dans ce type de test concernant la transformation du n-heptane, l'activité hydrocraquante d'un catalyseur d'hydrocraquage se mesure par !'aptitude du n-heptane à s'isomériser en isoheptane en évitant au maximum la coupure par craquage du n-heptane en hydrocarbures légers à 3 et 4 atomes de carbone.En effet, il s'avère qu'un catalyseur non convenable d'hydrocraquage qui, dans les conditions d'isomérisation de l'heptane, craque ce n-heptane en hydrocarbures a 3 et 4 atomes de carbone, fournira, dans les réactions d'hydrocraquage, des hydrocarbures très fragmentés et notamment des hydrocarbures parasites à 3 et 4 atomes de carbone provenant d'un craquage secondaire qui eux sont des produits souhaités#obtenus par un craquage, généralement dit primaire, de la charge. En résumé un bon catalyseur d'hydrocraquage catalytique, notamment d'hydrocraquage de coupes lourdes, doit être un bon catalyseur d'isomérisation du n-heptane.

Exemple 4 : test de sélectivité du catalyseur A dans la réaction de conversion du n-heptane.

Au cours de l'étape (f) de la préparation de ce catalyseur, la réhumidification est réalisée à 50 C en faisant rapidement circuler à travers un lit du catalyseur un air contenant 2,5 Z en volume de vapeur d'eau pendant un temps suffisant pour fixer 59.environ en poids d'eau par rapport à la zéolithe (soit 2,5 % environ en poids par rapport au catalyseur global).

Le catalyseur A est ensuite chargé dans une unité de type catatest où l'on effectue l'étape (g) par balayage, à une température variant depuis la température ambiante jusqu'à 300 C,par de l'hydrogène à raison de 5 litres d'hydrogene par heure et par gramme de catalyseur.

Après 2 heures à 300 C sous hydrogène, le catalyseur est refroidi å 250 OC. On commence alors un test de conversion du n-heptane (isomérisation en isoheptanes + craquage en en C6 , notamment en C3 et C4) dans les conditions suivantes
Pression = 6.106 Pascal, VVH = 2
112
rapport moléculaire :eptane =
Les résultats obtenus sont indiqués dans la figure 1 où, sur le diagramme, l'on a porté en abcisses le pourcentage molaire de n-heptane craqué et en ordonnées le pourcentage molaire de n-heptane isomérisé.La température est augmentée progressivement par incrément de 5 à 10 C pour accroître la conversion
le point 1 correspond à une température de 250 C
le " 2 " " 255 C 3 3 " " 260 C
" 4 " " 265 C
" 5 " " 270 C 6 6 " " 280 C
" 7 " " 290 C
" 8 " " 300 C
" 9 " " 310 C
A ce stade, on effectue deux "points retour", c'est-à-dire qu'on abaisse la température, d'abord à 285 C (point 10), puis à 270 C (point 11) puis on porte le catalyseur à une température de 350 C (point 12) et on le vieillit en l'y laissant pendant 8 heures (point 13) et on effectue un "point retour" à 285 C (point 14) ; on réalise ensuite un autre vieillissement de 8 heures du catalyseur à 375 C suivi de 3 "points-retour" l'un à 285 C (point 15), l'autre à 265 C (point 16) et enfin on réalise encore un vieillissement du catalyseur pendant 8 heures, à 400 C suivi de deux "points retour" l'un à 285 C (point 18), l'autre à 265 C (point 19).

I1 apparaît qu'aux températures inférieures à 270 C (point 4 environ), le catalyseur est très sélectif pour l'isomérisation du nheptane. A partir de 280-290 C environ, le craquage devient important.

Ce catalyseur retrouve son activité et sa sélectivité après les vieillissements de 8 heures à 350 C et 375 OC. En revanche, un vieillissement supplémentaire de 8 h à 400 C lui faire perdre une part sensible de son activité et de sa sélectivité.

Exemple 5 (comparatif) :
Afin de montrer l'importance de l'étape (f) d'humidification, le catalyseur A1 pour lequel il n'y a pas eu l'étape (f) est chargé dans une unité type catatest où il est soumis à une réduction sous hydrogène identique à celle effectuée dans l'exemple 4. Un test de conversion du n-heptane est réalisé dans des conditions identiques à celles du 4ème exemple. Les résultats sont présentés dans la figure 2.

Les points 1 à 9 correspondent aux températures de réaction indiquées à l'exemple 4.

On effectue ensuite deux"points-retour" l'un à 285 OC (point 10), l'autre à 270 OC (point 11) ; puis on porte le catalyseur à 350 C (point 12) et on le vieillit en le laissant pendant 8 heures à 350 C (point 13), puis on effectue un point retour à 300 C (point 143 et à 270 C (point 15). On effectue un nouveau vieillissement de 8 heures à 350 C (point 16) suivi d'un"point-retour" à 285 C (point 17).

Il apparaît qu'initialement le catalyseur A1 est moins sélec- tif que le catalyseur A envers l'isomérisation du n-heptane : comparer les points 1 à 9 des 2 figures 1 et 2.

De plus, des points-retour effectués à 285 et 270 C, après être monté jusqu'à 310 C seulement, indiquent que le catalyseur A1 présente une faible stabilité. Des points-retour réalisés après vieil lissement à 350 C,confirment la grande instabilitd de ce catalyseur par rapport au catalyseur A de l'exemple précédent.

Exemple 6 (comparatif) : On répète l'exemple 4 sur un catalyseur A2 dans la préparation duquel, au cours de l'étape (f), on introduit in; suffisamment d'eau.

Au cours de l'étape (f) de la préparation du catalyseur A2, la réhumidification est réalisée à 50 C en faisant rapidement circuler à travers le lit de catalyseur, un air contenant 2,5 Z en volume de vapeur d'eau, le temps de fixer 1 Z d'eau au poids par rapport à la zéolithe soit 0,5 X par rapport au catalyseur. Ce catalyseur A2 est ensuite chargé dans une unité de type catatest où il est réduit sous hydrogène dans les mêmes conditions que dans l'exemple 4.

Un test de conversion du n-heptane est réalisé dans des conditions identiques à celles de l'exemple n 4. On réalise 19 points comme dans l'exemple 4. Aucune désactivation n'est notée après que la température ait été portée à 310 C (points 1 à 9 identiques à ceux de la figure 1 ; de ce fait nous n'avons pas reproduit le diagramme cor respondant):les points-retour 10 et 11 sont situés également sur h courbe correspondant aux températures inférieures (points 1 à 8). Mais une désactivation nette apparat lorsque le catalyseur est porté pendant 8 heures à 350 "C : ainsi le point 14 correspondrait à environ 27 % d'isomérisation et 15 % de craquage contre respectivement environ 56 % d'isomérisation et 22 7 de craquage avec le catalyseur A.La stabilité et la désactivation se dégradent ensuite très rapidement avec de nouvelles étapes de vieillissement.

Ce catalyseur A2, insuffisamment réhumidifié, présente donc des propriétés catalytiques inférieures à celles du catalyseur A préparé selon la présente invention.

Exemple 7 : On répète l'exemple 4 sur un catalyseur A3 dans la préparation duquel, au cours de l'étape (f), on introduit trop d'eau.

Au cours de l'étape (f) de la préparation du catalyseur A3, la réhumidification est réalisée à 50 OC en faisant rapidement circuler à travers le lit du catalyseur, un air contenant 10 % en volume de vapeur d'eau pendant un temps suffisant pour fixer 24 % en poids de vapeur d'eau par rapport à la zéolithe soit 127 par rapport au catalyseur. Ce catalyseur appelé A3 est ensuite chargé dans une unité de type catatest où il est réduit sous hydrogène dans les mêmes conditions que dans l'exemple 4.

Un test de conversion du n-heptane est réalisé dans des conditions identiques à celles de l'exemple 4. Les résultats obtenus sont intermédiaires entre ceux des exemples 4 et 6. Aucune déactivation n'est observée après que la température ait été portée à 310 OC (point 9). En revanche,une désactivation sensible est notée lorsque le catalyseur a été porté à 350 "C pendant 8 heures : le point 14 correspondrait à 39 % d'isomérisation et 16 % de craquage contre environ 27 7 d'isomérisation et 22 % de craquage d'autre part.

Ce catalyseur qui a subi une réhumidification trop importante (supérieure à 27 7 poids par rapport à la zéolithe) présente donc des proporiétés catalytiques inférieures à celles du catalyseur A.

Exemple 8 : On teste la sélectivité et la stabilité du catalyseur B préparé selon la présente invention, dans la réaction de conversion du n-heptane.

Le catalyseur B dont la préparation a été décrite dans l'exemple 2, est soumis à une réhydratation conforme à l'invention selon une technique identique à celle de l'exemple 4. Sa teneur en eau est de 5 % en poids d'eau par rapport à la zéolithe soit environ 2,5 % par rapport au catalyseur global.

Le catalyseur B ainsi rdhumidifié, est chargé dans une unité de type catatest, est réduit puis est soumis à un test de conversion du n-heptane dans les conditions de l'exemple 4. Les résultats obtenus sont légèrement supérieurs à ceux obtenus avec le catalyseur A (4eme exemple). En effet, des conversions identiques sont atteintes sur ce catalyseur B à des températures de 5 OC inférieures environ à celles relatives au catalyseur A.

Exemple 9 : Le catalyseur C, dont la préparation a été décrite dans l'exemple 3,est soumis à une réhydratation selon la technique utilisée pour l'exemple 4. Le catalyseur C renferme ainsi 5 7 en poids d'eau par rapport à la zéolithe,soit 2,5Z poids par rapport à la masse catalytique totale. I1 est ensuite chargé dans une unité type catatest puis réduit sous hydrogène et soumis à un test de conversion du n-heptane, dans les mêmes conditions que celles de 1' exemple 4.

Les résultats sont présentés dans la figure 3.

Les points 1 à 9 sont réalisés aux températures qui correspondent aux points 1 à 9 dans l'exemple 4. On note un pourcentage d'isomérisation légèrement moins bons avec le catalyseur C par rapport aux catalyseurs A. On effectue, comme dans la figure 1, les "points-retour" 10 (à 285 OC) et 11 (à 270 0C). le point 11 de la figure 3 est moins bien placé sur la courbe que ne l'était le point 11 sur 1 courbe de la figure 1. Les points 12 à 19 sont effectués sur le catalyseur C aux mêmes températures et après les mêmes durées de vieillissement que celles utilisées pour le catalyseur A. On notera que les deux derniers points 18 et 19 sont moins bien placés que les points correspondants 18 et 19 sur la figure 1.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1/ Procédé de préparation et d'activation d'un catalyseur renfermant unezéolithe Y contenant au moins un métal noble de la famille du platine, la dite zéolithe étant diluée dans une matrice, le procédé étant caractérisé en ce que

(a) on abaisse la teneur en sodium d'une zéolithe Y à une valeur

inférieure à 5 % en poids (mais supérieure à environ 2 %) par

échange des ions sodium par des ions ammonium,

(b) on dilue la zéolithe ainsi obtenuedans une. matrice constituée

d'au moins un oxyde minéral hydraté ou anhydre, le mélange

obtenu renfermant 2 à 95 % environ en poids de zéolithe, le

dit mélange étant mis ensuite sous forme d'extrudés ou de billes

(c) on sèche, à une température inférieure à 350 OC, le mélange

obtenu à l'étape précédente, mélange constitué de la zéolithe

et de sa matrice, et on calcine ensuite le dit mélange, en

présence de vapeur d'eau, à une température comprise entre

environ 300 et 850 OC, sous une pression partielle de vapeur

d'eau comprise entre environ 0,2.104 Pascal et 5.105 Pascal,

de façon à obtenir une zéolithe dont la dimension de la maille

élémentaire est comprise entre environ 24,40 et 24,60A,

(d) on abaisse la teneur en sodium, dans la zéolithe, à une valeur

inférieure à 1 % en poids de sodium par rapport à la zéolithe,

par échange au moyen d'au moins un ion choisi dans le groupe

constitué des ions ammonium, des ions des métaux alcalino

terreux, des métaux du groupe III a et des ions des métaux du

groupe des lanthanides, et on introduit dans la zéolithe, 0,1

à 2 % en poids par rapport à la zéolithe d'au moins un métal

noble de la famille du platine,

(e) on sèche le catalyseur obtenu à l'étape précédente à une tem

pérature comprise entre 170 et 300 OC, et

(f) on hydrate le catalyseur, en présence de vapeur d'eau, à une

température comprise entre O et 150 OC, à l'aide d'un gaz

renfermant de la vapeur d'eau et au moins un gaz choisi dans

le groupe constitué par l'azote, l'oxygène et l'hydrogène,

afin de déposer une quantité d'eau comprise entre 1, 5 et 23 %

en poids par rapport à la zéolithe.

2/ Procédé selon la reendication 1, dans lequel en outre, au cours d'une étape

(g) le catalyseur est soumis à un traitement à l'hydrogène, avant

son emploi dans une réaction d'hydrocraquage.

31 Procédé selon la revendication 1,dans lequel, dans l'étape (d), on réalise successivement d'une part l'ahaissement de la teneur en sodium dans la zéolithe puis, d'autre part, l'introduction dans cette zéolithe d'au moins un métal noble de la famille du platine, cotte introduction étant réalisée au moyen d'une solution d'échange renfermant, outre le métal noble désiré, une quantité Q d'au moins un cation dit compétiteur et choisi dans le groupe constitué des ions ammonium, des ions des métaux alcalino-terreux et des ions des métaux du groupe des lanthanides.

4/ Procédé selon la revendication 3 dans lequel en outre, au cours de l'étape (f), on dépose une quantité d'eau comprise entre 2 % et 1070 en poids par rapport à la zéolithe.

5/ Procédé selon la revendication 4, dans lequel, en outre, à l'issue du séchage réalisé à l'étape (e), le catalyseur est ensuite calciné, sous air sec à une température comprise entre 300 et 700 C.

6/ Utilisation du catalyseur, préparé et activé selon l'une des revendications 1 à 5, dans les réactions d'hydrocraquage de coupes pétrolières.