FR3075663A1 - HYDROPROCESSING AND / OR HYDROCRACKING CATALYST PREPARED BY PARTICLE DISSOLUTION COMPRISING GROUP VIII METAL AS A METALLIC FORM - Google Patents

HYDROPROCESSING AND / OR HYDROCRACKING CATALYST PREPARED BY PARTICLE DISSOLUTION COMPRISING GROUP VIII METAL AS A METALLIC FORM Download PDF

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Abstract

Procédé de préparation d'un catalyseur d'hydrotraitement et/ou d'hydrocraquage comprenant une phase active à base d'un métal du groupe VIB et d'un métal du groupe VIII, et un support poreux, lequel procédé comprend au moins les étapes suivantes : a) une étape au cours de laquelle on forme des particules d'au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII au moins partiellement sous forme métallique sur le support poreux ; b) une étape de mise en contact du précurseur de catalyseur obtenu à l'étape a) avec une solution aqueuse ou organique comprenant au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB; c) optionnellement, une étape de maturation du précurseur de catalyseur obtenu à l'étape b) pendant 30 minutes à 24 heures ; d) une étape de séchage du précurseur de catalyseur obtenu à l'étape b) ou c) à une température inférieure à 250 °C.A process for preparing a hydrotreating and / or hydrocracking catalyst comprising an active phase based on a Group VIB metal and a Group VIII metal, and a porous support, which process comprises at least the steps following: a) a step in which particles of at least one catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII at least partially in metallic form on the porous support are formed; b) a step of contacting the catalyst precursor obtained in step a) with an aqueous or organic solution comprising at least one catalytic precursor comprising at least one Group VIB metal; c) optionally, a step of maturing the catalyst precursor obtained in step b) for 30 minutes to 24 hours; d) a step of drying the catalyst precursor obtained in step b) or c) at a temperature below 250 ° C.

Description

Domaine de l’invention

La présente invention concerne un procédé de préparation d’un catalyseur d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage comprenant une phase active comportant au moins un métal du groupe VI et au moins un métal du groupe VIII obtenu par réduction chimique.

La présente invention a également pour objet l'utilisation dudit catalyseur dans les procédés d'hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage. État de la technique

La composition et l'utilisation des catalyseurs d'hydrotraitement et d’hydrocraquage de charges hydrocarbonées sont respectivement bien décrites dans les ouvrages : "Catalysis by transition métal sulphides, From Molecular Theory to Industrial Application", 2013, H. Toulhouat, P. Raybaud et "Hydrocracking Science and Technology", 1996, J. Scherzer, A. J. Gruia, Marcel Dekker Inc.

Ainsi, les catalyseurs utilisés dans les procédés de raffinage, qu'ils soient destinés aux réactions d'hydrotraitement ou d’hydrocraquage, 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 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 (valable spécifiquement pour les catalyseurs d'hydrotraitement) ou bien à l'état supporté, mettant alors en jeu un support poreux de nature différente. Dans ce dernier cas, le support poreux est généralement un oxyde amorphe ou mal cristallisé (alumine, aluminosilicate, etc.), éventuellement associé à un matériau zéolithique ou non. Après préparation, au moins un métal du groupe VIB et éventuellement au moins un métal du groupe VIII constitutif(s) desdits catalyseurs se présente(nt) souvent sous une forme oxydée. La forme active et stable pour les procédés d’hydrocraquage (HCK) et d'hydrotraitement (HDT) étant la forme sulfurée, ces catalyseurs doivent subir une étape de sulfuration. Celle-ci peut être réalisée dans l'unité du procédé associé (on parle alors de sulfuration in-situ) ou préalablement au chargement du catalyseur dans l'unité (on parle alors de sulfuration ex-situ).

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 phase active élevée) et 2) dans le cas particulier des procédés mettant en jeu de réactions d'HCK, par un bon équilibre entre ladite fonction hydro-déshydrogénante et la fonction craquante. Notons également que, idéalement, quelle que soit la nature de la charge hydrocarbonée à traiter, le catalyseur doit présenter une accessibilité des sites actifs vis-à-vis des réactifs tout en développant une surface active élevée, ce qui peut conduire à des contraintes spécifiques en termes de structure et de texture, propres au support oxyde constitutif desdits catalyseurs.

Les méthodes usuelles conduisant à la formation de la phase hydro-déshydrogénante des catalyseurs d'hydrotraitement et d'hydrocraquage consistent en un dépôt de précurseur(s) comprenant au moins un métal du groupe VIB et éventuellement au moins un métal du groupe VIII sur un support oxyde par la technique dite "d'imprégnation à sec" ou par la technique dite "d’imprégnation en excès", suivi des étapes de maturation, de séchage et éventuellement de calcination conduisant à la formation de la forme oxydée du(des)dit(s) métal(aux) employé(s). Vient ensuite l'étape finale de sulfuration génératrice de la phase active hydro-déshydrogénante, comme mentionnée ci-dessus.

Il apparaît intéressant de trouver des moyens de préparation des catalyseurs d'hydrotraitement, permettant d'obtenir de nouveaux catalyseurs à performances améliorées. L'art antérieur montre que les chercheurs se sont tournés vers plusieurs méthodes parmi lesquelles l'emploi de polyoxométallates divers et variés, l'ajout d'éléments dopants, l'ajout de molécules organiques aux propriétés diverses et variées (solvatation, complexation...) ou encore, mais dans une moindre mesure, l’emploi de composés réducteurs lors de la préparation.

Le brevet US 5,332,709 propose ainsi de stabiliser des solutions aqueuses de composés des éléments des groupes VIB et VIII par l’emploi simultané d’un acide minéral du phosphore tel que l’acide phosphorique et d’un composé réducteur. Les solutions renferment une proportion élevée du composé phosphorique, généralement de 5 à 15 ou 20 % en poids de l’acide du phosphore.

De même, le brevet US 5,338,717 propose de réduire un composé de métal du groupe VIB tel que l’acide phosphomolybdique par l’emploi d’un réducteur, après que le composé de métal du groupe VIB a été déposé sur un support et que le support imprégné a été séché. Le catalyseur obtenu, qui renferme aussi un composé du groupe VIII, est indiqué comme utile comme catalyseur d’hydrotraitement.

La demande de brevet FR 2,749,778 décrit l'intérêt d'hétéropolyanions (HPA) de formule générale MxAB|2O40, dans laquelle M est le cobalt ou le nickel, A est le phosphore, le silicium ou le bore et B est le molybdène ou le tungstène, x prend la valeur de 2 ou plus si A est le phosphore, de 2,5 ou plus si A est le silicium et de 3 ou plus si A est le bore. Ces structures ont l'avantage, par rapport aux structures divulguées dans le document US 2,547,380, d'atteindre des rapports atomiques (élément du groupe VIII / élément du groupe VIB) supérieurs et ainsi conduire à des catalyseurs plus performants. Cette augmentation du rapport est obtenue grâce à la présence d'au moins une partie du molybdène ou du tungstène à une valence inférieure à sa valeur normale de six, telle qu'elle résulte de la composition, par exemple, de l'acide phosphomolybdique, phosphotungstique, silicomolybdique ou silicotungstique. La réduction des composés à base de Mo ou de W peut être réalisée soit à partir de l’ajout d’un agent réducteur, tel que l’hydrazine, soit à partir de métal réduit (Co, Ni ou Fe métallique au degré d’oxydation 0). Les activités catalytiques des catalyseurs ainsi préparés sont ainsi supérieures en HDS du thiophène à celles des références préparées et décrites dans le brevet. La préparation est plus amplement décrite dans l’article de Griboval et al., (Studies in Surface Science and Catalysis 106 (1997) 181-194) et les tests catalytiques dans un second article de Griboval et al. (Catalysis Today 45 (1998) 277- 283). L’art antérieur fait état de préparations de catalyseurs d’hydrotraitement impliquant la réduction des précurseurs comprenant au moins un métal du groupe VIB par des composés réducteurs, et permettant l’amélioration des performances catalytiques.

La Demanderesse a découvert de manière surprenante que la réduction d’une solution comprenant au moins un précurseur catalytique comprenant au moins métal du groupe VIB au sein même du support poreux, grâce à des particules comprenant au moins un métal du groupe VIII au degré d’oxydation 0 permet d’accroître les performances catalytiques des catalyseurs préparés par cette méthode, en s’affranchissant de l’introduction de tout agent chimique réducteur supplémentaire et potentiellement délétère à l’activité catalytique.

Un objet de la présente invention concerne un procédé de préparation d’un catalyseur d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage obtenu par une méthode de réduction chimique, à l’aide de précurseurs réduits, améliorant les performances catalytiques desdits catalyseurs, comparativement à des catalyseurs préparés à partir de précurseurs non réduits.

Objets de l’invention

La présente invention a pour premier objet un procédé de préparation d’un catalyseur d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage comprenant au moins une phase active à base d’un métal du groupe VIB et d’un métal du groupe VIII, et un support poreux comprenant au moins un oxyde réfractaire, lequel procédé comprend au moins les étapes suivantes : a) une étape au cours de laquelle on forme des particules d’au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII au moins partiellement sous forme métallique sur le support poreux ; b) une étape de mise en contact du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape a) avec une solution aqueuse et/ou organique comprenant au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB; c) optionnellement, une étape de maturation du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape b) pendant 30 minutes à 24 heures ; d) une étape de séchage du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape b) ou c) à une température inférieure à 250°C, sans calcination utérieure, pour obtenir un catalyseur séché.

De préférence, l’étape a) comprend au moins les sous-étapes suivantes : i) une étape de mise en contact d’une solution aqueuse et/ou organique comprenant l’au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII avec le support poreux, ladite mise en contact étant réalisée par imprégnation, à sec ou en excès, ou par dépôt chimique en phase vapeur ; ii) optionnellement, une étape de maturation pendant 30 minutes à 24 heures si l’étape i) est une étape d’imprégnation ; iii) optionnellement, une étape de séchage à une température inférieure à 250°C si l’étape i) est une imprégnation ; iv) optionnellement, une étape de réduction du précurseur de catalyseur comprenant au moins un métal du groupe VIII obtenu à l’étape i) ou iii) si au moins un métal du groupe VIII n’est pas sous forme métallique.

Avantageusement, l’étape i) de mise en contact est réalisée par imprégnation à sec.

De préférence, l’étape iv) est réalisée en présence d’un gaz réducteur à une température comprise entre 120 et 500°C, pendant une durée compise entre 2 et 40 heures.

Avantageusement, le métal du groupe VIII est choisi parmi le nickel, le cobalt et le fer.

De préférence, l’étape i) est réalisée par imprégnation d’une solution colloïdale de l'au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII, sous forme oxydée.

De préférence, l’étape i) est réalisée par imprégnation d’une solution colloïdale de l'au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII, sous forme réduite.

Avantageusement, ledit précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB est choisi parmi les polyoxométallates répondant à la formule (HhXxMmOy)q" dans laquelle H est l’hydrogène, X est un élément choisi parmi le phosphore (P), le silicium (Si), le bore (B), le nickel (Ni) et le cobalt (Co), M est un ou plusieurs métal(aux) choisi(s) parmi le molybdène (Mo), le tungstène (W), le nickel (Ni) et le cobalt (Co), O étant l'oxygène, h étant un entier compris entre 0 et 12, x étant un entier compris entre 0 et 4, m étant un entier égal à 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 et 18, y étant un entier compris entre 17 et 72 et q étant un entier compris entre 1 et 20, étant entendu que M n’est pas un atome de nickel ou un atome de cobalt seul. Dans un mode de réalisation particulier x = 0.

Avantageusement, les m atomes M sont soit uniquement des atomes de molybdène (Mo), soit uniquement des atomes de tungstène (W), soit un mélange d’atomes de molybdène (Mo) et de cobalt (Co), soit un mélange d’atomes de molybdène (Mo) et de nickel (Ni), soit un mélange d’atomes de tungstène (W) et de nickel (Ni).

Avantageusement, les m atomes M sont soit un mélange d’atomes de nickel (Ni), de molybdène (Mo) et de tungstène (W), soit un mélange d’atomes de cobalt (Co), de molybdène (Mo) et de tungstène (W).

Avantageusement, on réalise une étape c) de maturation à une température comprise entre 17 et 50° C pendant 30 minutes à 24 heures en atmosphère exempte d’O2.

Avantageusement, l’étape d) de séchage est réalisée à une température inférieure ou égale à 120° C, en atmosphère exempte d’Q.

Avantageusement, le support poreux comprenant au moins un oxyde réfractaire est choisi parmi les alumines de transition, les alumines dopées, de préférence au phosphore, au bore et/ou au fluor, la silicalite et les silices, les aluminosilicates, de préférence amorphes ou partiellement cristallisés, les tamis moléculaires cristallisés non zéolithiques tels que les silicoaluminophosphates, les aluminophosphates, les ferrosilicates, les silicoaluminates de titane, les borosilicates, les chromosilicates et les aluminophosphates de métaux de transition, seuls ou en mélange.

Un autre objet selon l’invention concerne un procédé d’hydrotraitement ou d’hydrocraquage d’une charge hydrocarbonée en présence d’hydrogène et d’un catalyseur obtenu par le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 14 mis en œuvre à une température comprise entre 180 et 450°C, une pression comprise entre 0,5 et 30 MPa, une vitesse volumique horaire (V.V.H.) comprise entre 0,1 et 20 h"1, et dans lequel la quantité d'hydrogène introduite est telle que le rapport volumétrique d'hydrogène par litre d'hydrocarbure est compris entre 50 et 5 000 Nl/I.

Description de l’invention Définitions

Dans la suite, les groupes d'éléments chimiques sont donnés selon la classification CAS (CRC Handbook of Chemistry and Physics, éditeur CRC press, rédacteur en chef D.R. Lide, 81eme édition, 2000-2001). Par exemple, le groupe VIII selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 8, 9 et 10 selon la nouvelle classification IUPAC.

Description

La Demanderesse a découvert que la réduction des précurseurs catalytiques comprenant au moins un métal du groupe VIB accroît les performances catalytiques des catalyseurs obtenus. Par ailleurs, le procédé de préparation selon l’invention permet de réaliser l’étape de réduction du précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB directement au sein même du support poreux au moyen du précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII au moins partiellement sous forme métallique (/.e. au degré d’oxydation 0), permettant d’améliorer notablement la dispersion des espèces et donc la dispersion de la phase active après activation. Le procédé de préparation selon l’invention permet ainsi de s’affranchir de l’introduction de tout agent chimique réducteur supplémentaire (potentiellement toxique comme l’hydrazine généralement utilisé pour la réduction des précurseurs catalytiques comprenant au moins un métal du groupe VIB) et/ou potentiellement délétère à l’activité catalytique.

La présente invention concerne un procédé de préparation de catalyseurs d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage, comprenant une phase active comprenant au moins un métal du groupe VIB et au moins un métal du groupe VIII, et un support poreux, ledit procédé de préparation comprenant au moins une étape au cours de laquelle une solution, aqueuse et/ou organique, comprenant au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB est déposée sur ledit support poreux comprenant des précurseurs catalytiques comprenant au moins un métal du groupe VIII au degré d’oxydation 0.

La présente invention a également pour objet l'utilisation dudit catalyseur dans les procédés d'hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage.

Le procédé de préparation du catalyseur d'hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage selon l'invention comprend au moins les étapes suivantes : a) d’au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII au moins partiellement sous forme métallique sur le support poreux ; b) au moins une étape de mise en contact du précurseur catalytique obtenu à l’étape a) avec une solution aqueuse ou organique comprenant au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB; c) optionnellement, au moins une étape de maturation du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape b) pendant 30 minutes à 24 heures ; d) une étape de séchage du précurseur catalytique obtenu à l’étape b) ou c) à une température inférieure à 250°C, de préférence inférieure à 180°C, sans calcination ultérieure, pour obtenir un catalyseur séché.

Selon l’invention, on entend par calcination tout traitement thermique réalisé à une température supérieure ou égale à 250°C, dans une âmosphère comprenant de l’O2.

De préférence, le catalyseur séché obtenu à l'issue de l'étape d) subit une étape e) de sulfuration pour obtenir un catalyseur sulfuré.

Par ailleurs, tout additif organique ou tout autre élément dopant peut être introduit à n’importe quelle étape mentionnée ci-dessus ou dans une étape additionnelle. En particulier, ledit composé organique est avantageusement déposé par imprégnation, avant l'imprégnation des précurseurs métalliques, en co-imprégnation avec les précurseurs métalliques ou en post-imprégnation après imprégnation des précurseurs métalliques.

Ledit composé organique peut être choisi parmi tous les composés organiques connus de l’Homme de l’Art, les agents chélatants, les agents non chélatants, les agents réducteurs, les agents non réducteurs. Il peut aussi être choisi parmi les mono-, di- ou polyalcools éventuellement éthérifiés, les acides carboxyliques, les sucres, les mono, di ou polysaccharides non cycliques tels que le glucose, le fructose, le maltose, le lactose ou le sucrose, les esters, les éthers, les éthers-couronnes, les cyclodextrines et les composés contenant du soufre ou de l'azote comme l'acide nitriloacétique, l'acide ethylènediaminetetraacétique, ou la diéthylenetriamine seuls ou en mélange. Ledit élément dopant peut être choisi parmi les précurseurs de B, de P ou de Si.

Précurseurs comprenant au moins un métal du groupe VIB:

Les précurseurs comprenant au moins un métal du groupe VIB peuvent être choisis parmi tous les précurseurs des éléments du groupe VIB connus de l’Homme de l’Art. Ils peuvent être choisis parmi les polyoxométallates (POM) ou les sels de précurseurs des éléments du groupe VIB, tels que les molybdates, les thiomolybdates, les tungstates ou encore les thiotungstates. Ils peuvent être choisis parmi les précurseurs organiques ou inorganiques, tels que le MoCI5 ou le WCI4 ou le WCI6 ou les alcoxydes de Mo ou de W, par exemple Mo(OEt)5 ou W(OEt)5.

Dans le cadre de la présente invention, on entend par polyoxométallates (POM) comme étant les composés répondant à la formule (HhXxMmOy)q" dans laquelle H est l’hydrogène, X est un élément choisi parmi le phosphore (P), le silicium (Si), le bore (B), le nickel (Ni) et le cobalt (Co), ledit élément étant pris seul, M est un ou plusieurs élément(s) choisi(s) parmi le molybdène (Mo), le tungstène (W), le nickel (Ni) et le cobalt (Co), O étant l'oxygène, h étant un entier compris entre 0 et 12, x étant un entier compris entre 0 et 4, m étant un entier égal à 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 et 18, y étant un entier compris entre 17 et 72 et q étant un entier compris entre 1 et 20. L'élément M ne peut pas être un atome de nickel ou un atome de cobalt seul.

Les polyoxométallates définis selon l'invention englobent deux familles de composés, les isopolyanions et les hétéropolyanions. Ces deux familles de composés sont définies dans l'article Heteropoly and Isopoly Oxométallates, Pope, Ed Springer-Verlag, 1983.

Les isopolyanions qui peuvent être utilisés dans la présente invention sont des polyoxométallates de formule générale (HhXxMmOy)q" dans laquelle x = 0, les autres éléments ayant la signification précitée.

De préférence, les m atomes M desdits isopolyanions sont soit uniquement des atomes de molybdène, soit uniquement des atomes de tungstène, soit un mélange d'atomes de molybdène et de cobalt, soit un mélange d'atomes de molybdène et de nickel, soit un mélange d'atomes de tungstène et de cobalt, soit un mélange d'atomes de tungstène et de nickel.

Les m atomes M desdits isopolyanions peuvent également être soit un mélange d'atomes de nickel, de molybdène et de tungstène soit un mélange d'atomes de cobalt, de molybdène et de tungstène.

De préférence, dans le cas où l'élément M est le Molybdène (Mo), m est égal à 7. De même, de préférence, dans le cas où l'élément M est le tungstène (W), m est égal à 12.

Les isopolyanons Mo70246" et H2W12O406" sont avantageusement utilisés comme précurseurs de phase active dans le cadre de l'invention.

Les hétéropolyanions qui peuvent être utilisés dans la présente invention sont des polyoxométallates de formule (HhXxMmOy)q" dans laquelle x = 1, 2, 3 ou 4, les autres éléments ayant la signification précitée.

Les hétéropolyanions présentent généralement une structure dans laquelle l'élément X est l'atome "central" et l'élément M est un atome métallique pratiquement systématiquement en coordination octaédrique avec X ψ M.

De préférence, les m atomes M sont soit uniquement des atomes de molybdène, soit uniquement des atomes de tungstène, soit un mélange d'atomes de molybdène et de cobalt, soit un mélange d’atomes de molybdène et de nickel, soit un mélange d'atomes de tungstène et de molybdène, soit un mélange d'atomes de tungstène et de cobalt, soit un mélange d'atomes de tungstène et de nickel. De manière préférée, les m atomes M sont soit uniquement des atomes de molybdène, soit un mélange d'atomes de molybdène et de cobalt, soit un mélange d’atomes de molybdène et de nickel. De préférence, les m atomes M ne peuvent pas être uniquement des atomes de nickel, ni uniquement des atomes de cobalt.

De préférence, l'élément X est au moins un atome de phosphore ou un atome de Si.

Les hétéropolyanions sont des espèces polyoxométallates chargées négativement. Pour compenser ces charges négatives, il est nécessaire d'introduire des contre-ions et plus particulièrement des cations. Ces cations peuvent avantageusement être des protons H+, ou tout autre cation de type NH4+ ou des cations métalliques et en particulier des cations métalliques de métaux du groupe VIII.

Dans le cas où les contre-ions sont des protons, la structure moléculaire comprenant l'hétéropolyanion et au moins un proton constitue un hétéropolyacide. Les hétéropolyacides qui peuvent être utilisés comme précurseurs de phase active dans la présente invention peuvent être à titre d'exemple l'acide phosphomolybdique (3H+, PMo12O403") ou encore l'acide phosphotungstique (3H+, PW12O403j.

Dans le cas où les contre-ions ne sont pas des protons, on parle alors de sel d'hétéropolyanion pour désigner cette structure moléculaire. On peut alors avantageusement tirer profit de l'association au sein de la même structure moléculaire, via l'emploi d'un sel d'hétéropolyanion, du métal M et de son promoteur, c'est à dire de l'élément cobalt et/ou de l'élément nickel qui peut soit être en position X au sein de la structure de l'hétéropolyanion, soit en substitution partielle d'au moins un atome M de molybdène et/ou de tungstène au sein de la structure de l'hétéropolyanion, soit en position de contre-ion.

De préférence, les polyoxométallates utilisés selon l'invention, sont les composés répondant à la formule (HhXxMmOy)q" dans laquelle H est l’hydrogène, X est un élément choisi parmi le phosphore (P), le silicium (Si), le bore (B), le nickel (Ni) et le cobalt (Co), ledit élément étant pris seul, M est un ou plusieurs élément(s) choisi(s) parmi le molybdène (Mo), le tungstène (W), le nickel (Ni) et le cobalt (Co), O étant l'oxygène, h étant un entier compris entre 0 et 6, x étant un entier pouvant être égal à 0, 1 ou 2, m étant un entier égal à 5, 6, 7, 9, 10, 11 et 12, y étant un entier compris entre 17 et 48 et q étant un entier compris entre 3 et 12.

De manière plus préférée, les polyoxométallates utilisés selon l'invention, sont les composés répondant à la formule (HhXxMmOy)q" dans laquelle h étant un entier égal à 0, 1, 4 ou 6, x étant un entier égal à 0, 1 ou 2, m étant un entier égal à 5, 6, 10, 11 ou 12, y étant un entier égal à 23, 24, 38, ou 40 et q étant un entier égal à 3, 4, 6 et 7, H, X, M et O ayant la signification précitée.

Les polyoxométallates préférés utilisés selon l'invention sont avantageusement choisis parmi les polyoxométallates de formule PMoi2O403", HPCoMonO406", HPNiMonO406", P2Mo50236", Co2Moi0O38H46", CoMo6024H64" pris seuls ou en mélange.

Des polyoxométallates préférés qui peuvent avantageusement être utilisés dans le procédé selon l'invention sont les hétéropolyanions dits d'Anderson de formule générale XM6O24q" pour lesquels le rapport m/x est égal à 6 et dans laquelle les éléments X et M et la charge q ont la signification précitée. L'éléments X est donc un élément choisi parmi le phosphore (P), le silicium (Si), le bore (B), le nickel (Ni) et le cobalt (Co), ledit élément étant pris seul, M est un ou plusieurs élément(s) choisi(s) parmi le molybdène (Mo), le tungstène (W), le nickel (Ni) et le cobalt (Co), et q est un entier compris entre 1 et 20 et de préférence compris entre 3 et 12.

La structure particulière desdits hétéropolyanions dits d'Anderson est décrite dans l'article Nature, 1937, 150, 850. La structure desdits hétéropolyanions dits d'Anderson comprend 7 octaèdres situés dans un même plan et reliés entre eux par les arêtes : sur les 7 octaèdres, 6 octaèdres entourent l'octaèdre central contenant l'élément X.

Les hétéropolyanions d'Anderson contenant au sein de leur structure du cobalt et du molybdène ou du nickel et du molybdène sont préférés. Les hétéropolyanions d'Anderson de formule CoMo6024H63" et NiMo6024H64" sont particulièrement préférés. Conformément à la formule, dans ces hétéropolyanions d'Anderson, les atomes de cobalt et de nickel sont respectivement les hétéroéléments X de la structure.

Dans le cas où l'hétéropolyanion d'Anderson contient au sein de sa structure du cobalt et du molybdène, un mélange des deux formes monomérique de formule CoMo6024H63" et dimérique de formule Co2Mo10O38H46" dudit hétéropolyanion, les deux formes étant en équilibre, peut avantageusement être utilisé. Dans le cas où l'hétéropolyanion d'Anderson contient au sein de sa structure du cobalt et du molybdène, ledit hétéropolyanion d'Anderson est de manière préférée dimérique de formule Co2Mo10O38H46".

Dans le cas où l'hétéropolyanion d'Anderson contient au sein de sa structure du nickel et du molybdène, un mélange des deux formes monomérique de formule NiMo6024H64" et dimérique de formule Ni2Mo10038H48" dudit hétéropolyanion, les deux formes étant en équilibre, peut avantageusement être utilisé. Dans le cas où l'hétéropolyanion d'Anderson contient au sein de sa structure du nickel et du molybdène, ledit hétéropolyanion d'Anderson est de manière préférée monomérique de formule NiMo6024H64".

Des sels d'hétéropolyanions d'Anderson peuvent également être avantageusement utilisés comme précurseurs de phase active selon l'invention. Lesdits sels d'hétéropolyanion d'Anderson sont avantageusement choisis parmi les sels de cobalt ou de nickel de l'ion monomérique 6-molybdocobaltate respectivement de formule CoMo6024H63", 3/2 Co2+ ou CoMo6024H63", 3/2 Ni2+ présentant un rapport atomique dudit promoteur (Co et/ou Ni)/Mo de 0,41, les sels de cobalt ou de nickel de l'ion dimérique decamolybdocobaltate de formule Co2Mo10O38H46", 3Co2+ ou Co2Mo10O38H46"i 3Ni2+ présentant un rapport atomique dudit promoteur (Co et/ou Ni)/Mo de 0,5, les sels de cobalt ou de nickel de l'ion 6-molybdonickellate de formule NiMo6024H64", 2 Co2+ ou NiMo6024H64", 2 Ni2+ présentant un rapport atomique dudit promoteur (Co et/ou Ni)/Mo de 0,5 et les sels de cobalt ou de nickel de l'ion dimérique decamolybdonickellate de formule Ni2Mo10O38H48", 4Co2+ ou Ni2Moi0O38H48", 4Ni2+ présentant un rapport atomique dudit promoteur (Co et/ou Ni)/Mo de 0,6.

Les sels d'hétéropolyanions d'Anderson très préférés utilisés dans l'invention sont choisis parmi les sels d'hétéropolyanions dimériques renfermant du cobalt et du molybdène au sein de leur structure de formule Co2Moi0O38H46", 3 Co2+ et Co2Moi0O38H46", 3 Ni2+. Un sel d'hétéropolyanions d'Anderson encore plus préféré est le sel d'hétéropolyanion d'Anderson dimérique de formule Co2Moi0O38H46", 3 Co2+ D'autres polyoxométallates préférés qui peuvent avantageusement être réduits dans le procédé selon l'invention sont les hétéropolyanions dits de Keggin de formule générale XM12O40q" pour lesquels le rapport m/x est égal à 12 et les hétéropolyanions dits de Keggin lacunaire de formule générale XM11O39q" pour lesquels le rapport m/x est égal à 11 et dans laquelle les éléments X et M et la charge q ont la signification précitée. X est donc un élément choisi parmi le phosphore (P), le silicium (Si), le bore (B), le nickel (Ni) et le cobalt (Co), ledit élément étant pris seul, M est un ou plusieurs élément(s) choisi(s) parmi le molybdène (Mo), le tungstène (W), le nickel (Ni) et le cobalt (Co), et q étant un entier compris entre 1 et 20 et de préférence entre 3 et 12.

Lesdites espèces de Keggin sont avantageusement obtenues 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.

Un hétéropolyanion de Keggin préféré, avantageusement utilisé selon l'invention, est l’hétéropolyanion de formule ΡΜο12Ο403" ou PW12O403" ou SiMo12O404" ou SiW12O404". L’hétéropolyanion de Keggin préféré peut également être avantageusement utilisé dans l'invention sous sa forme hétéropolyacide de formule PMo12O403", 3H+ ou PW12O403", 3H+ ou SiMo12O404", 4H+ou SiW12O404", 4H+

Des sels d'hétéropolyanions de type Keggin ou Keggin lacunaire peuvent également être avantageusement utilisés selon l'invention. Des sels d'hétéropolyanions ou d'hétéropolyacides de type Keggin et Keggin lacunaire préférés sont avantageusement choisis parmi les sels de cobalt ou de nickel des acides phosphomolybdique, silicomolybdique, phosphotungstique ou silicitungstique. Lesdits sels d'hétéropolyanions ou d'hétéropolyacides de type Keggin ou Keggin lacunaire sont décrits dans le brevet US2547380. De préférence, un sel d'hétéropolyanion de type Keggin est le phosphotungstate de nickel de formule 3/2Ni2+, PW12O403" présentant un rapport atomique du métal du groupe VIB sur le métal du groupe VIII, c'est à dire Ni/W de 0,125.

Un autre polyoxométallate préféré qui peut avantageusement être utilisé comme précurseur réduit mis en œuvre dans le procédé selon l'invention est l'hétéropolyanion de Strandberg de formule HhP2Mo5023(6"h)", h étant égal à 0, 1 ou 2 et pour lesquels le rapport m/x est égal à 5/2.

La préparation desdits hétéropolyanions de Strandberg et en particulier dudit hétéropolyanion de formule HhP2Mo5023(6"h)" est décrite dans l'article de W-C. Cheng, N. P. Luthra, J. Catal., 1988, 109, 163.

Ainsi, grâce à des méthodes de préparation diverses, de nombreux polyoxométallates et leurs sels associés sont disponibles. De manière générale, tous ces polyoxométallates et leurs sels associés peuvent être avantageusement utilisés dans le procédé selon l'invention. La liste précédente n'est cependant pas exhaustive et d'autres combinaisons peuvent être envisagées.

Précurseurs comprenant au moins un métal du groupe VIII :

Les éléments du groupe VIII préférés sont des éléments non nobles : ils sont choisis parmi le Ni, le Co et le Fe. De manière préférée, les éléments du groupe VIII sont le Co et le Ni. Le métal du groupe VIII peut être introduit sous la forme de sels, de composés chélatants, d'alcoxydes ou de glycoxydes. Les sources d'éléments du groupe VIII qui peuvent avantageusement être utilisées sous forme de sels, sont bien connues de l'Homme du métier. Ils sont choisis parmi les nitrates, les sulfates, les carbonates, les hydroxydes, les phosphates, les acétylacétonates, les acétates, les formiates, les halogénures choisis parmi les chlorures, les bromures et les fluorures.

Ledit précurseur comprenant au moins un métal du groupe VIII est au moins partiellement soluble en phase aqueuse ou en phase organique. Les solvants utilisés sont généralement l’eau, un alcane, un alcool, un éther, une cétone, un composé chloré ou un composé aromatique. L’eau acidifiée, le toluène, le benzène, le dichlorométhane, le tétrahydrofurane, le cyclohexane, le n-hexane, l'éthanol, le méthanol et l'acétone sont utilisés de manière préférée.

Le métal du groupe VIII est introduit de manière préférée, sous la forme d'acétylacétonate ou d'acétate lorsqu’un solvant organique est utilisé, et sous la forme d’hydroxydes ou de carbonates ou d’hydroxycarbonates lorsque le solvant est l’eau à pH acide. Une autre manière préférée consiste à dissoudre le métal du groupe VIII introduit sous la forme de carbonate en milieu ammoniacal.

Description des étapes du procédé de préparation

Etape a) L’étape a) au cours de laquelle on forme des particules de précurseurs de métal du groupe VIII au moins partiellement sous forme métallique sur le support du catalyseur, se décompose en plusieurs étapes. L’étape a) comprend les sous-étapes suivantes : i) au moins une étape de mise en contact d’au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII avec le support poreux ; ii) optionnellement, au moins une étape de maturation si l’étape i) est une imprégnation ; iii) optionnellement, au moins une étape de séchage si l’étape i) est une imprégnation ; iv) optionnellement, une étape de réduction du précurseur de catalyseur comprenant au moins un métal du groupe VIII obtenu à l’étape i) ou iii) si au moins un métal du groupe VIII n’est pas sous forme métallique.

Le dépôt du précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII sur ledit support, conformément à la mise en œuvre de ladite étape i), peut être réalisé par toute méthode bien connue de l'Homme du métier. En particulier, ladite étape i) peut être réalisée par imprégnation, à sec ou en excès, selon des méthodes bien connues de l'Homme du métier, ou encore par dépôt chimique en phase vapeur (CVD ou « Chemical vapor déposition » selon la terminologie anglo-saxonne).

Ladite étape i) est préférentiellement réalisée par imprégnation du support consistant par exemple en la mise en contact dudit support avec au moins une solution aqueuse et/ou organique (par exemple le méthanol ou l'éthanol ou le phénol ou l’acétone ou le toluène ou le diméthylsulfoxyde (DMSO)) ou bien constituée d'un mélange d'eau et d'au moins un solvant organique, comprenant au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII au moins partiellement à l'état dissous, ou encore en la mise en contact dudit support avec au moins une solution colloïdale d'au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII, sous forme oxydée (nanoparticules d’oxyde, d’oxy(hydroxyde) ou d’hydroxyde du métal du groupe VIII) ou sous forme réduite (nanoparticules métalliques du métal du groupe VIII à l'état réduit). Le pH de la solution pourra être modifié par l'ajout éventuel d'un acide ou d’une base. Selon une autre variante préférée, la solution aqueuse peut contenir de l’ammoniaque ou des ions ammonium NH4+.

De manière préférée, ladite étape i) est réalisée par imprégnation à sec, laquelle consiste à mettre en contact le support du catalyseur avec une solution, contenant au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII, dont le volume de la solution est compris entre 0,25 et 1,5 fois le volume poreux du support à imprégner.

Lorsque le précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII est introduit en solution aqueuse, on utilise avantageusement un précurseur sous forme de nitrate, de carbonate, de chlorure, de sulfate, d’hydroxyde, d’hydroxycarbonate, de formiate, d'acétate, d’oxalate, de complexes formés avec les acétylacétonates, ou encore de complexes tétramine ou hexamine, ou de tout autre dérivé inorganique soluble en solution aqueuse, laquelle est mise en contact avec ledit support. Lorsque le métal du groupe VIII est le nickel, on utilise avantageusement comme précurseur à base de nickel, le nitrate de nickel, le carbonate de nickel, le chlorure de nickel, l’hydroxyde de nickel, le hydroxycarbonate de nickel. De manière très préférée, le précurseur de nickel est le nitrate de nickel, le carbonate de nickel ou l’hydroxyde de nickel.

La quantité du ou des précurseurs comprenant au moins un métal du groupe VIII introduite à l’étape a) est choisies de telle manière que la teneur totale en élément du groupe VIII est comprise entre 1 et 8 % en poids en élément du groupe VIII, de préférence entre 0,5 et 5 % poids par rapport au poids total du catalyseur final.

Lorsqu’on réalise une étape i) d’imprégnation du précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII avec le support poreux, on réalise par la suite une étape ii) de maturation (optionnelle) et une étape iii) de séchage. L’étape ii) est une étape de maturation destinée à laisser diffuser les espèces à cœur du support. Elle est généralement réalisée à une température comprise entre 17 à 50°C et avantageusement en l’absence de dioxygène (O2), de préférence entre 30 minutes et 24 h à température ambiante.

Le séchage du précurseur obtenu à l’étape i) ou ii) est destiné à évacuer le solvant d'imprégnation. La température ne doit pas excéder 250°C, de préférence 180°C, afin de garder intacts lesdits précurseurs déposés à la surface du support. Encore plus préférentiellement, la température n'excédera pas 120°C. Cette étape peut s’effectuer par le passage d’un flux gazeux inerte. Le temps de séchage est compris entre 30 minutes et 24 heures. De manière préférée, le temps de séchage est inférieur à 12h, de manière très préférée, il est inférieur à 4 heures. L’étape iv) de réduction du précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII peut être effectuée par tout traitement chimique connu de l’Homme du métier ou par traitement thermique en présence d’un gaz réducteur après les étapes i) ou iii) de manière à obtenir un précurseur de catalyseur comprenant un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII au moins partiellement sous forme métallique. De préférence, l’étape de réduction est réalisée par traitement thermique en présence d’un gaz réducteur. Cette étape est réalisée lorsque la mise en contact du support poreux est réalisée avec une solution d'au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII sous forme non totalement réduite (i.e. sous forme oxydée).

Le gaz réducteur est de préférence l'hydrogène. L'hydrogène peut être utilisé pur ou en mélange (par exemple un mélange hydrogène / azote, ou hydrogène / argon, ou hydrogène / méthane). Dans le cas où l'hydrogène est utilisé en mélange, toutes les proportions sont envisageables.

Ledit traitement réducteur est réalisé à une température comprise entre 120 et 500°C, de préférence entre 150 et 450 °C.

La durée du traitement réducteur est généralement comprise entre 2 et 40 heures, de préférence entre 3 et 30 heures. La montée en température jusqu'à la température de réduction désirée est généralement lente, par exemple fixée entre 0,1 et 10°C/min, de préférence entre 0,3 et 7°C/min.

Le débit d'hydrogène, exprimé en L/heure/gramme de catalyseur est compris entre 0,01 et 100 L/heure/gramme de catalyseur, de préférence entre 0,05 et 10 L/heure/gramme de catalyseur, de façon encore plus préférée entre 0,1 et 5 L/heure/gramme de catalyseur.

Etape b) L’étape b) dite de mise en contact du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape a) avec une solution aqueuse et/ou organique comprenant au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB est préférablement réalisée par une méthode d’imprégnation. La méthode d’imprégnation est choisie parmi l’imprégnation à sec ou l’imprégnation en excès. La méthode dite d'imprégnation à sec est avantageusement utilisée, laquelle consiste à mettre en contact le support du catalyseur avec une solution, contenant au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB, dont le volume de la solution est compris entre 0,25 et 1,5 fois le volume poreux du support à imprégner. Cette imprégnation se fait préférablement sous atmosphère inerte (N2 ou Ar) ou sous atmosphère réductrice (H2).

Le solvant utilisé à l'étape b) est aqueux et/ou organique. Lorsque le solvant est organique et le précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB est un polyoxométallate, il est généralement constitué d’un alcool. Lorsque le précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB est un polyoxométallate, l’eau et l’éthanol sont alors utilisés de manière préférée. De manière préférée, les solvants seront dégazés afin d’éviter que l’oxygène dissous ne viennent réoxyder les éléments réduits.

Lors de la mise en contact, ledit précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB va en totalité ou partiellement se réduire et ainsi adopter une valence inférieure à VIB.

Etape c) (optionnelle) L'étape c) est une étape de maturation destinée à laisser diffuser les espèces à cœur du support. Elle est réalisée à une température comprise entre 17 à 50° C et avantageusement en l’absence de dioxygène (O2), de préférence entre 30 minutes et 24h à température ambiante. L'atmosphère est de préférence exempte d’O2 afin d’éviter de réoxyder les précurseurs préalablement imprégnés.

Etape d)

Le séchage réalisé au cours de l'étape d) est destiné à évacuer le solvant d'imprégnation. L'atmosphère est de préférence exempte d’O2 afin d’éviter de réoxyder les précurseurs réduits préalablement imprégnés. La température ne doit pas excéder 250°C, de préférence 180°C, afin de garder intacts lesdits précurseurs déposés à la surface du support. Plus préférentiellement, la température n'excédera pas 120°C. De manière très préférée, le séchage s'effectue sous vide à une température n’excédant pas 60°C. Cette étape peut s’effectuer alternativement par le passage d’un flux gazeux inerte. Le temps de séchage est compris entre 30 minutes et 24 heures. De manière préférée, le temps de séchage est inférieur à 12 heures et de manière très préférée, il est inférieur à 4 heures.

Etape e) (optionnelle)

Le catalyseur séché obtenu à l’étape d) est avantageusement utilisé sous forme totalement ou partiellement sulfurée. Il subit donc avant utilisation une étape e) d'activation sous atmosphère sulfo-réductrice selon toute méthode connue de l'Homme du métier, de manière in situ ou ex situ. Le traitement de sulfuration peut être effectué ex situ (avant l'introduction du catalyseur dans le réacteur d'hydrotraitement/hydroconversion) ou in situ au moyen d'un agent organosoufré précurseur d'H2S, par exemple le DMDS (diméthyldisulfure), le n-butylmercaptan et les composés polysulfures. Cette sulfuration est réalisée à une température comprise entre 200 et 600 °C et de préféOnce comprise entre 300 et 400 °C selon des procédés bien connus de l'Homme du métier.

Catalyseur

La fonction hydro-deshydrogénante du catalyseur est assurée par un élément du groupe VIB et par au moins un élément du groupe VIII. Avantageusement, la fonction hydro-déshydrogénante est choisie dans le groupe formé par les combinaisons des éléments nickel-molybdène ou cobalt-molybdène ou nickel-cobalt-molybdène ou nickel-tungstène ou nickel-molybdène-tungstène.

La teneur en molybdène (Mo) est généralement comprise entre 4 et 30% poids en élément Mo par rapport au catalyseur final, et de manière préférée entre 7 et 25% poids par rapport au catalyseur final, obtenu après la dernière étape de préparation, avant la mise en œuvre dans le procédé d'hydrotraitement ou le procédé d’hydrocraquage.

La teneur en tungstène (W) est généralement comprise entre 7 et 40% poids en élément W par rapport au catalyseur final, et de manière préférée entre 12 et 30% poids par rapport au catalyseur final, obtenu après la dernière étape de préparation, avant la mise en œuvre dans le procédé d'hydrotraitement ou le procédé d’hydrocraquage.

La densité surfacique, qui correspond à la quantité d'atomes de molybdène Mo déposés par unité surfacique de support, sera avantageusement comprise entre 0,5 et 8 atomes de [Mo+W] par nanomètre carré de support et de manière préférée entre 2 et 7 atomes de [Mo+W] par nanomètre carré de support.

Les éléments promoteurs du groupe VIII sont avantageusement présents dans le catalyseur à des teneurs comprises entre 0,1 et 8% poids en élément du groupe VIII, de préférence entre 0,5 et 5% poids par rapport au catalyseur final obtenu après la dernière étape de préparation, avant la mise en œuvre dans le procédé d'hydrotraitement ou le procédé d’hydrocraquage.

Le support du catalyseur de l'invention est un support poreux comprenant au moins un oxyde réfractaire, comprenant avantageusement au moins de l'aluminium et/ou au moins du silicium.

De préférence, ledit support comprend au moins un oxyde d'aluminium ou au moins un oxyde de silicium. Ledit support peut avantageusement être acide. Ledit support peut avantageusement être mésostructuré ou non.

Ledit support minéral poreux peut avantageusement être choisi parmi les alumines de transition, les alumines dopées, de préférence au phosphore, au bore et/ou au fluor, la silicalite et les silices, les aluminosilicates, de préférence amorphes ou partiellement cristallisés, les tamis moléculaires cristallisés non zéolithiques tels que les silicoaluminophosphates, les aluminophosphates, les ferrosilicates, les silicoaluminates de titane, les borosilicates, les chromosilicates et les aluminophosphates de métaux de transition, seuls ou en mélange.

Dans le cas où ledit support minéral poreux est choisi parmi les alumines de transition, la silicalite et les silices, telles que par exemple les silices mésoporeuses, ledit support n'est pas acide. Par alumine de transition, on entend par exemple une alumine phase alpha, une alumine phase delta, une alumine phase gamma ou un mélange d'alumine de ces différentes phases.

Dans le cas où ledit support minéral poreux est choisi parmi les aluminosilicates, de préférence amorphes ou partiellement cristallisés, les tamis moléculaires cristallisés non zéolithiques tels que les silicoaluminophosphates, les aluminophosphates, les ferrosilicates, les silicoaluminates de titane, les borosilicates, les chromosilicates et les aluminophosphates de métaux de transition, les alumines dopées, de préférence au phosphore, au bore et/ou au fluor, ledit support est acide. Toute silice-alumine connue ou tout aluminosilicate connu de l'homme de l'art convient pour l'invention.

Lorsque ledit support minéral poreux est dit mésostructuré, il comprend alors des particules élémentaires organisées à l'échelle des mésopores 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). La matière située entre les mésopores de la particule élémentaire 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 particule constitutive dudit support, laquelle peut être hexagonale, vermiculaire ou cubique et de façon préférée hexagonale. De préférence, ledit support minéral poreux mésostructuré est choisi parmi la silice et la silice alumine.

Le support minéral poreux selon l'invention, qu'il soit acide ou non, mésostructuré ou non, peut également avantageusement renfermer, en plus d'au moins un des composés oxydes cités ci-dessus, au moins une zéolithe et en particulier mais de façon non restrictive celles répertoriées dans "Atlas of zeolite framework types", 6th revised édition, 2007, Ch. Baerlocher, L. B. L.McCusker, D. H. Oison". Les cristaux zéolithiques peuvent être choisis parmi les zéolithes IZM-2, ZSM-5, ZSM-12, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU-2, EU-11, 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 cristaux zéolithiques peuvent être choisis parmi les zéolithes de type structural MFI, BEA, FAU, et LTA. Des cristaux zéolithiques différents et notamment des zéolithes de type structural différent peuvent être présentes dans le support minéral poreux constituant le matériau selon l'invention. En particulier, le support minéral poreux selon l'invention peut comprendre de manière avantageuse au moins des premiers cristaux 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-11, 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 cristaux zéolithiques dont la zéolithe est différente de celle des premiers cristaux zéolithiques et est choisie parmi les zéolithes IZM-2, ZSM-5,ZSM-12, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU-2, EU-11, 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 cristaux 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.

Le support minéral poreux peut également avantageusement renfermer, en plus d'au moins un des composés oxydes cités ci-dessus, au moins une argile simple synthétique ou naturelle 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.

De préférence, ledit support minéral poreux est choisi parmi l'alumine et la silice alumine mésoporeuses, prises seules ou en mélange ou les silices et les silices alumines mésostructurées prises seules ou en mélange. De manière très préférée, ledit support minéral poreux est une silice alumine mésoporeuse.

Le support utilisé pour la préparation du catalyseur selon l'invention présente avantageusement un volume poreux total (VPT) d'au moins 0,5 ml/g, de préférence d'au moins 0,6 ml/g, et de manière très préférée d'au moins 0,7 ml/g.

Le support du catalyseur utilisé selon la présente invention présente avantageusement une surface spécifique BET (SS) supérieure à 75 m2/g, de préférence supérieure à 100 m2/g, de manière très préférée supérieure à 130 m2/g. On entend par surface BET, la surface spécifique déterminée par adsorption d'azote conformément à la norme ASTM D 3663-78 établie à partir de la méthode BRUNAUER - EMMET - TELLER décrite dans le périodique "The journal of the American Chemical Society", 60, 309 (1938).

Le catalyseur obtenu par le procédé de préparation selon l'invention est généralement présenté sous toutes les formes connues de l'Homme du métier. De préférence, il sera constitué d'extrudés de diamètre généralement compris entre 0,5 et 10 mm, de préférence entre 0,8 et 3,2 mm et de manière très préférée entre 1,0 et 2,5 mm. Celui-ci peut-être avantageusement présenté sous la forme d'extrudés cylindriques, trilobés ou quadrilobés. De préférence sa forme sera trilobée ou quadrilobée. La forme des lobes pourra être ajustée selon toutes les méthodes connues de l'art antérieur. Différentes mises en forme peuvent être mélangées.

Procédé d’hydrotraitement / Procédé d’hydrocraquage

Un autre objet de l'invention est l'utilisation du catalyseur selon l'invention dans des procédés d'hydrotraitement ou d’hydrocraquage de charges hydrocarbonées (coupes pétrolières ou coupes ex-biomasse).

Le catalyseur préparé avec le procédé selon l'invention peut avantageusement être utilisé dans tout procédé, connu de l’Homme du métier, nécessitant des réactions d'hydrotraitement et d’hydrocraquage des coupes hydrocarbonées. Les procédés d'hydrotraitement et d’hydrocraquage selon l'invention peuvent avantageusement être mis en œuvre dans tout type de réacteur opéré en lit fixe ou en lit mobile ou en lit bouillonnant. De préférence, ledit procédé d'hydrotraitement ou le dit procédé d'hydrocraquage est mis en œuvre dans un réacteur opéré en lit fixe.

Les catalyseurs obtenus par le procédé de préparation selon l’invention sont avantageusement utilisés pour les réactions d'hydrotraitement de charges hydrocarbonées telles que les coupes pétrolières, les coupes issues du charbon ou les hydrocarbures produits à partir du gaz naturel et plus particulièrement nécessitant des réactions d'hydrogénation : citons les réactions d'hydrogénation des aromatiques, d'hydrodéazotation, d'hydrodésulfuration, d'hydrodémétallation ou d'hydrocraquage de charges hydrocarbonées .

Ces catalyseurs peuvent aussi avantageusement être utilisés lors du pré-traitement des charges de craquage catalytique ou l'hydrodésulfuration des résidus ou l'hydrodésulfuration poussée des gazoles (ULSD Ultra Low Sulfur Diesel).

Les charges employées dans les procédés d'hydrotraitement sont par exemple des essences, des gazoles, des gazoles sous vide, des résidus atmosphériques, des résidus sous vide, des distillais atmosphériques, des distillais sous vide, des fuels lourds, des huiles, des cires et des paraffines, des huiles usagées, des résidus ou des bruts désasphaltés, des charges provenant des procédés de conversions thermiques ou catalytiques, prises seules ou en mélanges, les charges issues de la biomasse ou de la conversion de la biomasse. Citons les huiles et les graisses d'origine végétale ou animale, les huiles de pyrolyse ou des mélanges de telles charges.

Les charges qui sont traitées, et en particulier celles citées ci-dessus, contiennent généralement des hétéroatomes tels que le soufre, l’oxygène et l’azote et, pour les charges lourdes pétrolières, elles contiennent le plus souvent également des métaux.

Les conditions opératoires utilisées dans les procédés mettant en œuvre les réactions d'hydrotraitement de charges hydrocarbonées décrites ci-dessus sont généralement les suivantes : la température est avantageusement comprise entre 180 et 450°C, et de préférence entre 250 et 440 C, la pression est avantageusement comprise entre 0,5 et 30 MPa, et de préférence entre 1 et 18 MPa, la vitesse volumique horaire est avantageusement comprise entre 0,1 et 20 h"1 et de préférence entre 0,2 et 5 h"1, et le rapport hydrogène/charge exprimé en volume d'hydrogène, mesuré dans les conditions normales de température et pression, par volume de charge liquide est avantageusement compris entre 50 l/l à 2000 l/l.

Les charges employées dans les réactions d’hydrocraquage sont par exemple des LCO (Light Cycle Oil (gazoles légers issus d'une unité de craquage catalytique)), les distillais atmosphériques, les distillais sous vide par exemple gazoles issus de la distillation directe du brut ou d'unités de conversion telles que le FCC, le coker ou la viscoréduction, les charges provenant d'unités d'extraction d'aromatiques, des bases d’huile lubrifiante ou issues du déparaffinage au solvant des bases d'huile lubrifiante, les distillats provenant de procédés de désulfuration ou d'hydroconversion en lit fixe ou en lit bouillonnant, de résidus atmosphériques et/ou de résidus sous vide et/ou d'huiles désasphaltées, ou encore la charge peut être une huile désasphaltée ou comprendre des huiles végétales ou bien encore provenir de la conversion de charges issues de la biomasse. Ces différentes charges peuvent être hydrocraquées brutes ou préalablement partiellement ou totalement hydrotraitées, Ladite charge hydrocarbonée traitée selon le procédé d’hydrocraquage de l'invention peut encore être un mélange desdites charges précédemment citées. Les composés hydrocarbonés présents dans ladite charge sont des composés aromatiques, des composés oléfiniques, des composés naphténiques et/ou des composés paraffiniques.

Ladite charge hydrocarbonée comprend avantageusement des hétéroatomes. De manière préférée, lesdits hétéroatomes sont 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 poids, de préférence elle 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 poids par rapport au poids total de la charge. 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 par rapport au poids total de la charge.

Ladite charge hydrocarbonée peut éventuellement avantageusement contenir des métaux, en particulier du nickel et du vanadium. La teneur cumulée en nickel et vanadium de ladite charge hydrocarbonée, traitée selon le procédé d’hydrocraquage selon l'invention, est de préférence inférieure à 1 ppm poids par rapport au poids total de la charge. La teneur en asphaltènes de ladite charge hydrocarbonée est généralement inférieure à 3000 ppm poids, de manière préférée inférieure à 1000 ppm poids, de manière encore plus préférée inférieure à 200 ppm poids par rapport au poids total de la charge.

Le procédé d’hydrocraquage selon l'invention 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% poids par rapport au poids total de la charge, et fonctionnant à basse pression, généralement entre 2 MPa et 10 MPa. Le procédé d'hydrocraquage selon l'invention est effectué en présence d'au moins un catalyseur d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage selon l'invention. Le procédé d'hydrocraquage selon l'invention peut être réalisé en une ou deux étape(s), indépendamment de la pression à laquelle ledit procédé est mis en œuvre. Il est effectué en présence d'un ou plusieurs catalyseur(s) obtenu(s) selon le procédé de préparation décrit ci-dessus, dans une ou plusieurs unité(s) réactionnelle(s) équipée(s) de un ou plusieurs réacteur(s).

Les conditions opératoires utilisées dans les procédés d'hydrocraquage selon l'invention peuvent 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 ertre 250 et 480 °C, avantageusement comprise entre 320 et 450 °C, de préférence entre 330 et 435 °C, sous une pression supérieure à 0,5 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 20 h"1 et de préférence entre 0,1 et 6h"1, de manière encore plus préférée entre 0,2 et 3 h"1, et la quantité d’hydrogène introduite est telle que le rapport volumique litre d’hydrogène / litre d’hydrocarbure soit compris entre 80 et 5000 l/l et le plus souvent entre 100 et 2000 l/l.

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% poids et de manière encore plus préférée comprises entre 20 et 95% poids par rapport au poids total de la charge.

Les exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée.

Exemple 1 : préparation d’un support poreux de type silice alumine contenant des particules de Ni

Un support silice alumine de SBet = 250 m2/g et de volume poreux égal à 0,65 ml/g est imprégné à sec par une solution aqueuse de nitrate de nickel de concentration en Ni de 0,6 mol/l. Après une étape de maturation de 12 h sous air, le solide est séché à 120°C sous air pendant 12 h, puis il est calciné sous air à 450°Cpendant 2 h conduisant à un départ des ions nitrate. Un support contenant des particules d’oxyde de nickel (NiO) est obtenu. Il est ensuite soumis à une étape de réduction thermique sous H2 à 400°C pendant 16h, permettant la réduction de NiO en nickel métal (degré d’oxydation 0). Le support silice alumine contenant les particules de Ni0 est ensuite maintenu sous atmosphère inerte d’argon.

Exemple 2 : préparation du catalyseur C1 (conforme à l’invention) par imprégnation de polyoxométallates sur le solide issu de l’exemple 1 (support de type silice alumine contenant des particules de Ni0)

Dans une seconde étape, le solide obtenu dans l’exemple 1 est imprégné à 99% de son volume poreux par une solution éthanolique d’acide phosphomolybdique (H3PMo12O40) à 3 M en l’absence d’oxygène (imprégnation effectuée sous atmosphère inerte). Une étape de maturation est ensuite conduite sous argon et pendant 16h. Le solide est ensuite séché sous vide à l’aide d’un évaporateur rotatif à une température n’excédant pas 60°C. Le solide final obtenu est de couleur bleue soutenue.

Le catalyseur C1 ainsi obtenu (Mo = 12,5% poids en élément Mo par rapport au poids du catalyseur final, Ni/Mo = 0,2 et P/Mo = 0,08) est conservé sous atmosphère inerte ou sous pression réduite avant utilisation.

Exemple 3 : préparation d’un support poreux de type alumine contenant des particules de Ni

Une solution aqueuse d’ammoniaque (32%) et de carbonate d’ammonium (250 g/l) est préparée. Du carbonate de nickel est ajouté jusqu’à une concentration de 350/I. Une solution limpide et bleue est obtenue. Un support poreux alumine présentant une SBet égale à 280 m2/g et un volume poreux de 0,7 ml/g est imprégné avec un volume de cette solution correspondant à 99% de son volume poreux. Après une étape de maturation réalisée sous argon pendant 16 h, le solide obtenu est séché à température ambiante pendant 16 h puis à 150°C pendant 30 minutes, puis il est soumis à une étape de réduction thermique sous H2 à 400°C pendant 16 h, conduisant à un départ des icns nitrate et une réduction des composés du nickel en nickel au degré d’oxydation 0. Le support alumine contenant les particules de Ni0 est ensuite stocké sous atmosphère inerte d’argon.

Exemple 4 : préparation du catalyseur C2 (conforme à l’invention) par imprégnation de polyoxométallate sur un support de type alumine contenant des particules de Ni0

Dans une seconde étape, une solution aqueuse d’acide phosphomolybdique (H3PMo12O40) à 3 M est imprégnée à 99% du volume poreux du support contenant les particules de Ni, (exemple 3) en l’absence d’oxygène (imprégnation effectuée sous atmosphère inerte). Une étape de maturation est ensuite réalisée sous argon pendant 16 h. Le support est ensuite séché sous vide à l’aide d’un évaporateur rotatif à une température n’excédant pas 60°C. Le solide final imprégné et séché est de couleur bleue soutenue, traduisant la réduction au moins partielle des centres métalliques des clusters de polyoxométallate.

Le catalyseur C2 ainsi obtenu (Mo = 12% poids en élément Mo par rapport au poids du catalyseur final, Ni/Mo = 0,2 et P/Mo = 0,08) est conservé sous atmosphère inerte ou sous pression réduite avant utilisation.

Exemple 5 : préparation du catalyseur C3 (non conforme) de formulation NiMoP sur un support de type silice alumine

Un support de type silice alumine de SBet = 250 m2/g et de volume poreux égal à 0,65 ml/g est imprégné à sec par une solution aqueuse de nitrate de nickel de concentration en Ni de 0,6 mol/l et de H3PM0i2O40 de concentration en Mo de 3 mol/l. Après une étape de maturation de 12h sous air, le solide est séché à 120°C sous air pendant 12h.

Le solide final obtenu le catalyseur C3 présente une teneur en Mo de 12,1% poids en élément Mo par rapport au poids du catalyseur final, et des rapports Ni/Mo = 0,2 et P/Mo = 0,08. Le catalyseur final est stocké sous air avant utilisation.

Exemple 6 : préparation du catalyseur C4 (non conforme) de formulation NiMoP sur un support de type alumine

Un support de type alumine de SBet = 280 m2/g et de volume poreux égal à 0,7 ml/g est imprégné à sec par une solution aqueuse de nitrate de nickel de concentration en Ni de 0,6 mol/l et de H3PMo1204o de concentration en Mo de 3mol/l. Après une étape de maturation de 12 h sous air, le solide est séché à 120°C sousair pendant 12h.

Le solide final obtenu le catalyseur C4 présente une teneur en Mo de 12,2% poids en élément Mo par rapport au poids du catalyseur final, et des rapports Ni/Mo = 0,2 et P/Mo = 0,08. Le catalyseur final est stocké sous air avant utilisation.

Exemple 7 : Test d’hydrogénation du toluène en présence d’aniline des catalyseurs C1 (conforme à l’invention) et C3 (non conforme à l’invention)

Le test d'hydrogénation du toluène a pour but l’évaluation de l’activité hydrogénante des catalyseurs sulfurés supportés ou massiques, en présence d’H2S et sous pression d’hydrogène.

Les catalyseurs C1 et C3 sont testés sur la même unité de test et dans les mêmes conditions opératoires.

Le test se déroule en phase gaz, dans un réacteur en lit fixe traversé. Le test se décompose en deux phases distinctes, la sulfuration et le test catalytique. Les conditions opératoires de la phase d’activation et du test sont les suivantes : P = 6 MPa, T = 350°C et H>/charge = 450 l/l. Les débits de charge sont égaux à WH = 4 l/l/h lors de la phase d’activation (sulfuration in situ), et WH = 2 l/l/h lors de la phase de test. La charge de test est composée de diméthyldisulfure (DMDS), de toluène, d’aniline et de cyclohexane. L’aniline est utilisée pour inhibée la fonction acide du support en se transformant en NH3 lors de l’essai. C’est aussi la charge qui est utilisée lors de la sulfuration.

Sulfuration

La sulfuration ou phase d’activation est réalisée in situ, à l’intérieur du réacteur catalytique. Les catalyseurs non activés subissent une montée en température depuis la température ambiante jusqu’à 350°C, en présence de la charge décrite précédemment avec une rampe de température de 2°C/min dans un réacteur tubulaiie à lit fixe traversé d'une unité pilote de type Flowrence® (constructeur Avantium®), les fluides circulant de haut en bas. Une fois la température de 350°C atteinte, la phase d’activaticn est maintenue pendant 2 heures avant de commencer la phase de test.

Test catalytique :

Les activités catalytiques stabilisées sont mesurées pour des volumes égaux de catalyseurs (450 μΙ) et à une température de 350°C. Les mesures d'activité hydrogénante sont effectuées 2 heures après avoir atteint 350 °C.

Les prélèvements des effluents sont analysés par chromatographie en phase gazeuse. Les performances catalytiques des catalyseurs sont exprimées à l'aide de l'activité hydrogénante (AH) qui correspond, en suivant une loi cinétique d'ordre 1, à la formule ci-après :

avec %HYD,0|Uène correspond au pourcentage de toluène hydrogéné.

Les performances catalytiques sont rassemblées dans le tableau 1, ci-après. Elles sont exprimées en activité relative, en posant que celle du catalyseur C3 est égale à 100.

Tableau 1 : Activités hydrogénantes relatives des catalyseurs C1 (conforme) et C3 (non conforme).

Le tableau 1 montre un gain du pouvoir hydrogénant important obtenu avec le catalyseur C1 conforme à l’invention par rapport au catalyseur C3 non conforme. Le catalyseur C1, selon l'invention, est plus actif en hydrogénation que le catalyseur C3 qui est son homologue de formulation, mais préparé par voie classique sans l’étape de formation des particules de Ni sur le support.

Exemple 8 : Test d’hydrogénation du toluène sans aniline des catalyseurs C2 (conforme à l’invention) et C4 (non conforme à l’invention)

Le test d'hydrogénation du toluène a pour but l’évaluation de l’activité hydrogénante des catalyseurs sulfurés supportés ou massiques, en présence d’H2S et sous pression d’hydrogène.

Les catalyseurs C2 et C4 sont testés sur la même unité de test et dans les mêmes conditions opératoires.

Le test se déroule en phase gaz, dans un réacteur en lit fixe traversé. Le test se décompose en deux phases distinctes, la sulfuration et le test catalytique. Les conditions opératoires de la phase d’activation et du test sont les suivantes : P = 6 MPa, T = 350°C et H>/charge = 450 l/l. Les débits de charge sont égaux à WH = 4 l/l/h lors de la phase d’activation (sulfuration in situ), et WH = 2 l/l/h lors de la phase de test. La charge de test est composée de diméthyldisulfure (DMDS), de toluène, et de cyclohexane. C’est aussi la charge qui est utilisée lors de la sulfuration.

Sulfuration

La sulfuration ou phase d’activation est réalisée in situ, à l’intérieur du réacteur catalytique. Les catalyseurs non activés subissent une montée en température depuis la température ambiante jusqu’à 350°C, en présence de la charge décrite précédemment avec une rampe de température de 2°C/min dans un réacteur tubulaiie à lit fixe traversé d'une unité pilote de type Flowrence (constructeur Avantium), les fluides circulant de haut en bas. Une fois la température de 350°C atteinte, la phase d’activaticn est maintenue pendant 2 heures avant de commencer la phase de test.

Test catalytique :

Les activités catalytiques stabilisées sont mesurées pour des volumes égaux de catalyseurs (450 μΙ) et à une température de 350°C. Les mesures d'activité hydrogénante sont effectuées 2 heures après avoir atteint 350 °C.

Les prélèvements des effluents sont analysés par chromatographie en phase gazeuse. Les performances catalytiques des catalyseurs sont exprimées à l'aide de l'activité hydrogénante (AH) qui correspond à la formule (1) présentée ci-avant à l’exemple 7.

Les performances catalytiques sont rassemblées dans le tableau 2. Elles sont exprimées en activité relative, en posant que celle du catalyseur C4 est égale à 100.

Tableau 2 : activités hydrogénantes relatives des catalyseurs C2 (conforme) et C4 (non conforme).

Le tableau 2 montre un gain du pouvoir hydrogénant important obtenu avec le catalyseur C2 conforme à l’invention par rapport au catalyseur C4 non conforme. Le catalyseur C2, selon l'invention, est plus actif en hydrogénation que le catalyseur C4 qui est son homologue de formulation, mais préparé par voie classique sans l’étape de formation des particules de Ni sur le support.

Field of the invention

The present invention relates to a method for preparing a hydrotreating and / or hydrocracking catalyst comprising an active phase comprising at least one Group VI metal and at least one Group VIII metal obtained by chemical reduction.

The present invention also relates to the use of said catalyst in the hydrotreatment and / or hydrocracking processes. State of the art

The composition and use of the hydrotreating and hydrocracking catalysts of hydrocarbon feedstocks are respectively well described in the literature: "Catalysis by transition metal sulphides, From Molecular Theory to Industrial Application", 2013, H. Toulhouat, P. Raybaud and "Hydrocracking Science and Technology", 1996, J. Scherzer, AJ Gruia, Marcel Dekker Inc.

Thus, the catalysts used in the refining processes, whether they are intended for hydrotreatment or hydrocracking reactions, are generally characterized by a hydro-dehydrogenating function provided by the presence of an active phase based on at least a Group VIB metal and optionally at least one Group VIII metal of the periodic table of the elements. The most common formulations are cobalt-molybdenum (CoMo), nickel-molybdenum (NiMo) and nickel-tungsten (NiW). These catalysts may be in mass form (valid specifically for hydrotreatment catalysts) or in the supported state, thus involving a porous support of a different nature. In the latter case, the porous support is generally an amorphous or poorly crystallized oxide (alumina, aluminosilicate, etc.), optionally associated with a zeolite material or not. After preparation, at least one Group VIB metal and optionally at least one Group VIII metal constituent (s) of said catalysts is often in an oxidized form. The active and stable form for the hydrocracking (HCK) and hydrotreating (HDT) processes being the sulfurized form, these catalysts must undergo a sulphurization step. This can be carried out in the unit of the associated process (this is called in-situ sulphurization) or prior to the loading of the catalyst into the unit (this is called ex situ sulphurization).

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) conditions selected operating procedures and 4) 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 active phase content) and 2) in the particular case of processes involving HCK reactions, by a good balance between said hydro-dehydrogenating function and the cracking function. Note also that, ideally, whatever the nature of the hydrocarbon feedstock to be treated, the catalyst must have an accessibility of the active sites vis-à-vis the reagents while developing a high active surface, which can lead to specific constraints in terms of structure and texture, specific to the constituent oxide support of said catalysts.

The usual methods leading to the formation of the hydro-dehydrogenating phase of the hydrotreatment and hydrocracking catalysts consist of a precursor deposit (s) comprising at least one Group VIB metal and optionally at least one Group VIII metal on a oxide support by the so-called "dry impregnation" technique or by the so-called "excess impregnation" technique, followed by the maturation, drying and possibly calcination steps leading to the formation of the oxidized form of said metal (s) employee (s). Then comes the final stage of sulfuration generating the hydro-dehydrogenating active phase, as mentioned above.

It appears interesting to find ways of preparing the hydrotreatment catalysts, to obtain new catalysts with improved performance. The prior art shows that the researchers have turned to several methods including the use of various and varied polyoxometalates, the addition of doping elements, the addition of organic molecules with various and varied properties (solvation, complexation .. .) or, but to a lesser extent, the use of reducing compounds in the preparation.

US Pat. No. 5,332,709 thus proposes to stabilize aqueous solutions of compounds of group VIB and VIII elements by the simultaneous use of an inorganic phosphorus acid such as phosphoric acid and a reducing compound. The solutions contain a high proportion of the phosphoric compound, usually from 5 to 15 or 20% by weight of the phosphorus acid.

Similarly, US Pat. No. 5,338,717 proposes to reduce a group VIB metal compound such as phosphomolybdic acid by the use of a reducing agent, after the Group VIB metal compound has been deposited on a support and the impregnated support was dried. The resulting catalyst, which also contains a Group VIII compound, is indicated as useful as a hydrotreatment catalyst.

The patent application FR 2,749,778 describes the advantage of heteropolyanions (HPA) of general formula MxAB | 2O40, in which M is cobalt or nickel, A is phosphorus, silicon or boron and B is molybdenum or tungsten, x takes the value of 2 or more if A is phosphorus, 2.5 or more if A is silicon and 3 or more if A is boron. These structures have the advantage over the structures disclosed in US Pat. No. 2,547,380 of attaining higher atomic ratios (Group VIII element / Group VIB element) and thus lead to more efficient catalysts. This increase in the ratio is obtained thanks to the presence of at least a portion of the molybdenum or tungsten at a valence lower than its normal value of six, as resulting from the composition, for example, phosphomolybdic acid, phosphotungstic, silicomolybdic or silicotungstic. The reduction of the compounds based on Mo or W can be carried out either from the addition of a reducing agent, such as hydrazine, or from reduced metal (Co, Ni or Fe metal to the degree of oxidation 0). The catalytic activities of the catalysts thus prepared are thus superior in HDS of thiophene to those of the references prepared and described in the patent. The preparation is more fully described in the article by Griboval et al. (Studies in Surface Science and Catalysis 106 (1997) 181-194) and the catalytic tests in a second article by Griboval et al. (Catalysis Today 45 (1998) 277-283). The prior art discloses hydrotreatment catalyst preparations involving the reduction of precursors comprising at least one Group VIB metal by reducing compounds, and allowing the improvement of the catalytic performance.

The Applicant has surprisingly found that the reduction of a solution comprising at least one catalytic precursor comprising at least one Group VIB metal within the porous support, by means of particles comprising at least one Group VIII metal at the degree of Oxidation 0 makes it possible to increase the catalytic performances of the catalysts prepared by this method, by avoiding the introduction of any additional reducing chemical agent that is potentially deleterious to catalytic activity.

An object of the present invention relates to a process for preparing a hydrotreatment and / or hydrocracking catalyst obtained by a chemical reduction method, using reduced precursors, improving the catalytic performance of said catalysts, compared with catalysts prepared from unreduced precursors.

Objects of the invention

The present invention firstly relates to a process for preparing a hydrotreatment and / or hydrocracking catalyst comprising at least one active phase based on a Group VIB metal and a Group VIII metal, and a porous support comprising at least one refractory oxide, which process comprises at least the following steps: a) a step during which particles of at least one catalytic precursor comprising at least one group VIII metal are formed at least partially in the form of metallic on the porous support; b) a step of contacting the catalyst precursor obtained in step a) with an aqueous and / or organic solution comprising at least one catalytic precursor comprising at least one Group VIB metal; c) optionally, a step of maturing the catalyst precursor obtained in step b) for 30 minutes to 24 hours; d) a step of drying the catalyst precursor obtained in step b) or c) at a temperature below 250 ° C, without further calcination, to obtain a dried catalyst.

Preferably, step a) comprises at least the following sub-steps: i) a step of contacting an aqueous and / or organic solution comprising the at least one catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII with the porous support, said contacting being carried out by impregnation, dry or in excess, or by chemical vapor deposition; ii) optionally, a ripening step for 30 minutes to 24 hours if step i) is an impregnation step; iii) optionally, a drying step at a temperature below 250 ° C if step i) is an impregnation; iv) optionally, a step of reducing the catalyst precursor comprising at least one Group VIII metal obtained in step i) or iii) if at least one Group VIII metal is not in metallic form.

Advantageously, the step i) of contacting is carried out by dry impregnation.

Preferably, step iv) is carried out in the presence of a reducing gas at a temperature between 120 and 500 ° C, for a period of between 2 and 40 hours.

Advantageously, the group VIII metal is chosen from nickel, cobalt and iron.

Preferably, step i) is carried out by impregnation of a colloidal solution of the at least one catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII, in oxidized form.

Preferably, step i) is carried out by impregnation of a colloidal solution of the at least one catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII, in reduced form.

Advantageously, said catalytic precursor comprising at least one metal of group VIB is chosen from polyoxometalates corresponding to the formula (HhXxMmOy) q "in which H is hydrogen, X is an element chosen from phosphorus (P), silicon ( Si), boron (B), nickel (Ni) and cobalt (Co), M is one or more metal (s) selected from molybdenum (Mo), tungsten (W), nickel ( Ni) and cobalt (Co), O being oxygen, h being an integer from 0 to 12, x being an integer from 0 to 4, m being an integer of 5, 6, 7, 8, 9 , 10, 11, 12 and 18, where y is an integer from 17 to 72 and q is an integer from 1 to 20, with the proviso that M is not a nickel atom or a cobalt atom alone. particular embodiment x = 0.

Advantageously, the m atoms M are either only molybdenum (Mo) atoms, or only tungsten atoms (W), or a mixture of molybdenum (Mo) and cobalt (Co) atoms, or a mixture of molybdenum (Mo) and nickel (Ni) atoms, a mixture of tungsten (W) and nickel (Ni) atoms.

Advantageously, the m atoms M are either a mixture of nickel (Ni), molybdenum (Mo) and tungsten (W) atoms, or a mixture of cobalt (Co), molybdenum (Mo) and tungsten (W).

Advantageously, a c) maturation step is carried out at a temperature of between 17 and 50 ° C. for 30 minutes to 24 hours in an O 2 -free atmosphere.

Advantageously, the drying step d) is carried out at a temperature of less than or equal to 120 ° C., in an atmosphere free of Q.

Advantageously, the porous support comprising at least one refractory oxide is chosen from transition aluminas, doped alumina, preferably phosphorus, boron and / or fluorine, silicalite and silicas, aluminosilicates, preferably amorphous or partially crystallized non-zeolitic crystalline molecular sieves such as silicoaluminophosphates, aluminophosphates, ferrosilicates, titanium silicoaluminates, borosilicates, chromosilicates and transition metal aluminophosphates, alone or as a mixture.

Another object according to the invention relates to a process for hydrotreating or hydrocracking a hydrocarbon feedstock in the presence of hydrogen and of a catalyst obtained by the process according to any one of Claims 1 to 14 implemented in a temperature between 180 and 450 ° C, a pressure of between 0.5 and 30 MPa, a hourly volume velocity (VVH) between 0.1 and 20 h "1, and wherein the amount of hydrogen introduced is such that the volumetric ratio of hydrogen per liter of hydrocarbon is between 50 and 5000 Nl / l.

Description of the invention Definitions

In the following, groups of chemical elements are given according to the CAS classification (CRC Handbook of Chemistry and Physics, publisher CRC press, editor-in-chief DR Lide, 81st edition, 2000-2001). For example, group VIII according to the CAS classification corresponds to the metals of columns 8, 9 and 10 according to the new IUPAC classification.

Description

The Applicant has discovered that the reduction of the catalytic precursors comprising at least one Group VIB metal increases the catalytic performance of the catalysts obtained. Furthermore, the preparation process according to the invention makes it possible to carry out the step of reducing the catalytic precursor comprising at least one Group VIB metal directly within the porous support by means of the catalytic precursor comprising at least one Group VIII metal. at least partially in metallic form (at the oxidation degree 0), which considerably improves the dispersion of the species and therefore the dispersion of the active phase after activation. The preparation process according to the invention thus makes it possible to overcome the introduction of any additional reducing chemical agent (potentially toxic such as the hydrazine generally used for the reduction of catalytic precursors comprising at least one Group VIB metal) and or potentially deleterious to catalytic activity.

The present invention relates to a process for preparing hydrotreatment and / or hydrocracking catalysts, comprising an active phase comprising at least one Group VIB metal and at least one Group VIII metal, and a porous support, said preparation method comprising at least one step in which an aqueous and / or organic solution comprising at least one catalytic precursor comprising at least one Group VIB metal is deposited on said porous support comprising catalytic precursors comprising at least one Group VIII metal at the oxidation degree 0.

The present invention also relates to the use of said catalyst in the hydrotreatment and / or hydrocracking processes.

The method for preparing the hydrotreatment and / or hydrocracking catalyst according to the invention comprises at least the following steps: a) at least one catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII at least partially in metallic form on the porous support; b) at least one step of contacting the catalytic precursor obtained in step a) with an aqueous or organic solution comprising at least one catalytic precursor comprising at least one Group VIB metal; c) optionally, at least one step of maturing the catalyst precursor obtained in step b) for 30 minutes to 24 hours; d) a step of drying the catalytic precursor obtained in step b) or c) at a temperature below 250 ° C, preferably below 180 ° C, without subsequent calcination, to obtain a dried catalyst.

According to the invention, calcination is understood to mean any heat treatment carried out at a temperature greater than or equal to 250 ° C., in an atmosphere comprising O2.

Preferably, the dried catalyst obtained at the end of step d) undergoes a step e) of sulfurization to obtain a sulphurized catalyst.

Furthermore, any organic additive or other doping element can be introduced at any of the steps mentioned above or in an additional step. In particular, said organic compound is advantageously deposited by impregnation, before impregnation of the metal precursors, co-impregnation with the metal precursors or post-impregnation after impregnation of the metal precursors.

Said organic compound may be chosen from all the organic compounds known to those skilled in the art, chelating agents, non-chelating agents, reducing agents, non-reducing agents. It may also be chosen from 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, cyclodextrins and compounds containing sulfur or nitrogen such as nitriloacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, or diethylenetriamine alone or in admixture. Said doping element may be chosen from precursors of B, P or Si.

Precursors comprising at least one Group VIB metal:

Precursors comprising at least one group VIB metal may be chosen from all the precursors of group VIB elements known to those skilled in the art. They may be chosen from polyoxometalates (POM) or precursor salts of group VIB elements, such as molybdates, thiomolybdates, tungstates or thiotungstates. They can be chosen from organic or inorganic precursors, such as MoCI5 or WCI4 or WCI6 or the alkoxides of Mo or W, for example Mo (OEt) 5 or W (OEt) 5.

In the context of the present invention, the term polyoxometalates (POM) as being the compounds corresponding to the formula (HhXxMmOy) q "in which H is hydrogen, X is an element chosen from phosphorus (P), silicon (Si), boron (B), nickel (Ni) and cobalt (Co), said element being taken alone, M is one or more element (s) chosen from molybdenum (Mo), tungsten (W), nickel (Ni) and cobalt (Co), where O is oxygen, h being an integer from 0 to 12, x being an integer from 0 to 4, m being an integer of 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 18, where y is an integer from 17 to 72 and q is an integer from 1 to 20. The element M can not be a nickel atom or a cobalt atom alone.

The polyoxometalates defined according to the invention include two families of compounds, isopolyanions and heteropolyanions. These two families of compounds are defined in the article Heteropoly and Isopoly Oxometallates, Pope, Ed Springer-Verlag, 1983.

The isopolyanions which can be used in the present invention are polyoxometallates of general formula (HhXxMmOy) q "in which x = 0, the other elements having the above-mentioned meaning.

Preferably, the m atoms M of said isopolyanions are either only molybdenum atoms, or only tungsten atoms, or a mixture of molybdenum and cobalt atoms, or a mixture of molybdenum and nickel atoms, or one of a mixture of tungsten and cobalt atoms, a mixture of tungsten and nickel atoms.

The m atoms M of said isopolyanions may also be either a mixture of nickel, molybdenum and tungsten atoms or a mixture of cobalt, molybdenum and tungsten atoms.

Preferably, in the case where the element M is molybdenum (Mo), m is equal to 7. Similarly, in the case where the element M is tungsten (W), m is equal to 12 .

The isopolyanons Mo70246 "and H2W12O406" are advantageously used as active phase precursors in the context of the invention.

The heteropolyanions which can be used in the present invention are polyoxometalates of formula (HhXxMmOy) q "in which x = 1, 2, 3 or 4, the other elements having the above-mentioned meaning.

The heteropolyanions generally have a structure in which the element X is the "central" atom and the element M is a metal atom that is practically systematically in octahedral coordination with X ψ M.

Preferably, the m atoms M are either only molybdenum atoms, or only tungsten atoms, or a mixture of molybdenum and cobalt atoms, or a mixture of molybdenum and nickel atoms, or a mixture of tungsten and molybdenum atoms, a mixture of tungsten and cobalt atoms, or a mixture of tungsten and nickel atoms. Preferably, the m atoms M are either only molybdenum atoms, or a mixture of molybdenum and cobalt atoms, or a mixture of molybdenum and nickel atoms. Preferably, the m atoms M can not be only nickel atoms, or only cobalt atoms.

Preferably, the element X is at least one phosphorus atom or one Si atom.

Heteropolyanions are negatively charged polyoxometallate species. To compensate for these negative charges, it is necessary to introduce counter ions and more particularly cations. These cations may advantageously be H + protons, or any other cation of NH 4 + type or metal cations and in particular metal cations of Group VIII metals.

In the case where the counterions are protons, the molecular structure comprising the heteropolyanion and at least one proton constitutes a heteropolyacid. The heteropolyacids which can be used as active phase precursors in the present invention can be, for example, phosphomolybdic acid (3H +, PMo12O403 ") or phosphotungstic acid (3H +, PW12O403j.

In the case where the counter-ions are not protons, we then speak of heteropolyanion salt to designate this molecular structure. It is then advantageous to take advantage of the association within the same molecular structure, via the use of a heteropolyanion salt, of the metal M and its promoter, ie of the cobalt element and / or or the nickel element which can either be in position X within the structure of the heteropolyanion, or in partial substitution of at least one M atom of molybdenum and / or tungsten within the structure of the heteropolyanion , in the counter-ion position.

Preferably, the polyoxometalates used according to the invention are the compounds corresponding to the formula (HhXxMmOy) q "in which H is hydrogen, X is a member chosen from phosphorus (P), silicon (Si), boron (B), nickel (Ni) and cobalt (Co), said element being taken alone, M is one or more element (s) chosen from molybdenum (Mo), tungsten (W), nickel (Ni) and cobalt (Co), O being oxygen, h being an integer between 0 and 6, x being an integer possibly equal to 0, 1 or 2, m being an integer equal to 5, 6 , 7, 9, 10, 11 and 12, where y is an integer of 17 to 48 and q is an integer of 3 to 12.

More preferably, the polyoxometalates used according to the invention are the compounds corresponding to the formula (HhXxMmOy) q "in which h is an integer equal to 0, 1, 4 or 6, x being an integer equal to 0, 1 or 2, m being an integer of 5, 6, 10, 11 or 12, y being an integer of 23, 24, 38, or 40 and q being an integer of 3, 4, 6 and 7, H, X, M and O having the meaning mentioned above.

The preferred polyoxometalates used according to the invention are advantageously chosen from polyoxometalates of formula PMO2O403-, HPCoMonO406-, HPNiMonO406-, P2Mo50236-, Co2M10O38H46-, CoMo6024H64-, taken alone or as a mixture.

Preferred polyoxometalates which can advantageously be used in the process according to the invention are so-called Anderson heteropolyanions of the general formula XM6O24q "for which the ratio m / x is equal to 6 and in which the elements X and M and the charge q The element X is therefore an element selected from phosphorus (P), silicon (Si), boron (B), nickel (Ni) and cobalt (Co), said element being taken alone. , M is one or more element (s) chosen from molybdenum (Mo), tungsten (W), nickel (Ni) and cobalt (Co), and q is an integer between 1 and 20 and preferably between 3 and 12.

The particular structure of said so-called Anderson heteropolyanions is described in the article Nature, 1937, 150, 850. The structure of said so-called Anderson heteropolyanions comprises 7 octahedra located in the same plane and interconnected by the edges: of the 7 octahedra, 6 octahedra surround the central octahedron containing element X.

Anderson heteropolyanions containing within their structure cobalt and molybdenum or nickel and molybdenum are preferred. Anderson heteropolyanions of formula CoMo6024H63 "and NiMo6024H64" are particularly preferred. According to the formula, in these Anderson heteropolyanions, the cobalt and nickel atoms are respectively the heteroelements X of the structure.

In the case where the Anderson heteropolyanion contains within its structure cobalt and molybdenum, a mixture of the two monomeric forms of formula CoMo6024H63 "and dimeric formula Co2Mo10O38H46" said heteropolyanion, the two forms being in equilibrium, can advantageously to be used. In the case where the Anderson heteropolyanion contains within its structure cobalt and molybdenum, said Anderson heteropolyanion is preferably dimeric of formula Co2Mo10O38H46 ".

In the case where the Anderson heteropolyanion contains within its structure nickel and molybdenum, a mixture of the two monomeric forms of formula NiMo6024H64 "and dimeric formula Ni2Mo10038H48" said heteropolyanion, the two forms being in equilibrium, can advantageously to be used. In the case where the Anderson heteropolyanion contains within its structure nickel and molybdenum, said Anderson heteropolyanion is preferably monomeric of formula NiMo6024H64 ".

Salts of Anderson heteropolyanions can also be advantageously used as active phase precursors according to the invention. Said Anderson heteropolyanion salts are advantageously chosen from the cobalt or nickel salts of the 6-molybdocobaltate monomeric ion respectively of formula CoMo6024H63 ", 3/2 Co2 + or CoMo6024H63", 3/2 Ni2 + having an atomic ratio of said (Co and / or Ni) / Mo promoter of 0.41, the cobalt or nickel salts of the dimeric decamolybdocobaltate ion of formula Co2Mo10O38H46 ", 3Co2 + or Co2Mo10O38H46" i 3Ni2 + having an atomic ratio of said promoter (Co and / or Ni) / Mo of 0.5, the cobalt or nickel salts of the 6-molybdonickellate ion of formula NiMo6024H64 ", 2 Co2 + or NiMo6024H64", 2 Ni2 + having an atomic ratio of said promoter (Co and / or Ni) / Mo of 0.5 and the cobalt or nickel salts of the dimeric decamolybdonickellate ion of formula Ni2Mo10O38H48 ", 4Co2 + or Ni2Moi0O38H48", 4Ni2 + having an atomic ratio of said promoter (Co and / or Ni) / Mo of 0.6.

The most preferred Anderson heteropolyanion salts used in the invention are selected from the dimeric heteropolyanion salts containing cobalt and molybdenum within their structure of the formula Co2Moi0O38H46-, 3 Co2 + and Co2Moi0O38H46-, 3 Ni2 +. An even more preferred Anderson heteropolyanion salt is the dimeric Anderson heteropolyanion salt of the formula Co2Moi0O38H46-, 3 Co2 +. Other preferred polyoxometalates which can advantageously be reduced in the process according to the invention are the so-called heteropolyanions of Keggin of general formula XM12O40q "for which the ratio m / x is equal to 12 and the so-called lackeys of Keggin heteropolyanions of general formula XM11O39q" for which the ratio m / x is equal to 11 and in which the elements X and M and the charge q have the abovementioned meaning, X is therefore an element chosen from phosphorus (P), silicon (Si), boron (B), nickel (Ni) and cobalt (Co), said element being taken alone, M is one or more element (s) selected from molybdenum (Mo), tungsten (W), nickel (Ni) and cobalt (Co), and q being an integer of 1 to 20 and preferably between 3 and 12.

Said Keggin species are advantageously obtained for variable pH ranges according to the production routes described in the publication by A. Griboval, P. Blanchard, E. Payen, M. Fournier, JL Dubois, Chem. Lett., 1997, 12, 1259.

A preferred Keggin heteropolyanion, advantageously used according to the invention, is the heteropolyanion of formula ΡΜο12Ο403 "or PW12O403" or SiMo12O404 "or SiW12O404". The preferred Keggin heteropolyanion may also be advantageously used in the invention in its heteropolyacid form of formula PMo12O403 ", 3H + or PW12O403", 3H + or SiMo12O404 ", 4H + or SiW12O404", 4H +

Keggin or Keggin lacunar heteropolyanion salts may also be advantageously used according to the invention. Particularly preferred Keggin and Keggin-type heteropolyanion or heteropolyacid salts are selected from cobalt or nickel salts of phosphomolybdic, silicomolybdic, phosphotungstic or silicitungstic acids. Said heteropolyanion or heteropolyacid salts of the Keggin or Keggin lacunary type are described in the patent US2547380. Preferably, a Keggin-type heteropolyanion salt is nickel phosphotungstate of formula 3 / 2Ni 2+, PW 12 O 403 "having an atomic ratio of the Group VIB metal to the Group VIII metal, ie Ni / W of 0.125. .

Another preferred polyoxometallate which can advantageously be used as a reduced precursor used in the process according to the invention is Strandberg heteropolyanion of formula HhP2Mo5023 (6 "h)", h being equal to 0, 1 or 2 and for which the ratio m / x is equal to 5/2.

The preparation of said heteropolyanions of Strandberg and in particular of said heteropolyanion of formula HhP2Mo5023 (6 "h)" is described in the article of WC. Cheng, NP Luthra, J. Catal., 1988, 109, 163.

Thus, thanks to various preparation methods, many polyoxometalates and their associated salts are available. In general, all these polyoxometalates and their associated salts can be advantageously used in the process according to the invention. The foregoing list is however not exhaustive and other combinations may be envisaged.

Precursors comprising at least one Group VIII metal:

The preferred group VIII elements are non-noble elements: they are chosen from Ni, Co and Fe. Preferably, the group VIII elements are Co and Ni. The Group VIII metal can be introduced in the form of salts, chelating compounds, alkoxides or glycoxides. The sources of group VIII elements which can advantageously be used in the form of salts, are well known to those skilled in the art. They are chosen from nitrates, sulphates, carbonates, hydroxides, phosphates, acetylacetonates, acetates, formates and halides chosen from chlorides, bromides and fluorides.

Said precursor comprising at least one group VIII metal is at least partially soluble in the aqueous phase or in the organic phase. The solvents used are generally water, an alkane, an alcohol, an ether, a ketone, a chlorinated compound or an aromatic compound. Acidified water, toluene, benzene, dichloromethane, tetrahydrofuran, cyclohexane, n-hexane, ethanol, methanol and acetone are preferably used.

The Group VIII metal is preferably introduced in the form of acetylacetonate or acetate when an organic solvent is used, and in the form of hydroxides or carbonates or hydroxycarbonates when the solvent is water. at acidic pH. Another preferred way is to dissolve the group VIII metal introduced in the form of carbonate in an ammoniacal medium.

Description of the steps of the preparation process

Step a) Step a) during which at least partially metal group VIII metal precursor particles are formed on the catalyst support, is decomposed in several steps. Step a) comprises the following substeps: i) at least one step of contacting at least one catalytic precursor comprising at least one Group VIII metal with the porous support; ii) optionally, at least one maturation step if step i) is an impregnation; iii) optionally, at least one drying step if step i) is an impregnation; iv) optionally, a step of reducing the catalyst precursor comprising at least one Group VIII metal obtained in step i) or iii) if at least one Group VIII metal is not in metallic form.

The deposition of the catalytic precursor comprising at least one Group VIII metal on said support, in accordance with the implementation of said step i), can be carried out by any method well known to those skilled in the art. In particular, said step i) can be carried out by impregnation, dry or in excess, according to methods that are well known to a person skilled in the art, or else by chemical vapor deposition (CVD or "chemical vapor deposition" according to the terminology Anglo-Saxon).

Said step i) is preferably carried out by impregnation of the support consisting, for example, in bringing said support into contact with at least one aqueous and / or organic solution (for example methanol or ethanol or phenol or acetone or toluene or dimethylsulfoxide (DMSO)) or consists of a mixture of water and at least one organic solvent, comprising at least one catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII at least partially in the dissolved state, or still in contacting said support with at least one colloidal solution of at least one catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII, in oxidized form (nanoparticles of oxide, oxy (hydroxide) or hydroxide of group VIII metal) or in reduced form (metal nanoparticles of the Group VIII metal in the reduced state). The pH of the solution may be modified by the possible addition of an acid or a base. According to another preferred variant, the aqueous solution may contain ammonia or ammonium ions NH4 +.

Preferably, said step i) is carried out by dry impregnation, which consists in bringing the support of the catalyst into contact with a solution containing at least one catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII, the volume of the solution of which is between 0.25 and 1.5 times the pore volume of the support to be impregnated.

When the catalytic precursor comprising at least one group VIII metal is introduced in aqueous solution, a precursor in the form of nitrate, carbonate, chloride, sulfate, hydroxide, hydroxycarbonate, formate, is advantageously used. acetate, oxalate, complexes formed with acetylacetonates, or complex tetramine or hexamine, or any other soluble inorganic derivative in aqueous solution, which is brought into contact with said support. When the Group VIII metal is nickel, nickel-based precursor is advantageously used, nickel nitrate, nickel carbonate, nickel chloride, nickel hydroxide, nickel hydroxycarbonate. Very preferably, the nickel precursor is nickel nitrate, nickel carbonate or nickel hydroxide.

The quantity of the precursor (s) comprising at least one Group VIII metal introduced in step a) is chosen such that the total content of group VIII element is between 1 and 8% by weight in group VIII element, preferably between 0.5 and 5% by weight relative to the total weight of the final catalyst.

When carrying out a step i) of impregnating the catalytic precursor comprising at least one group VIII metal with the porous support, a subsequent step ii) maturation (optional) and a step iii) drying are carried out subsequently. Stage ii) is a maturation stage intended to allow the species to spread to the core of the support. It is generally carried out at a temperature of between 17 to 50 ° C and advantageously in the absence of oxygen (O2), preferably between 30 minutes and 24 hours at room temperature.

The drying of the precursor obtained in step i) or ii) is intended to evacuate the impregnating solvent. The temperature should not exceed 250 ° C, preferably 180 ° C, to keep intact said precursors deposited on the surface of the support. Even more preferably, the temperature will not exceed 120 ° C. This step can be performed by passing an inert gas stream. The drying time is between 30 minutes and 24 hours. Preferably, the drying time is less than 12 hours, very preferably it is less than 4 hours. The step iv) of reducing the catalytic precursor comprising at least one group VIII metal can be carried out by any chemical treatment known to those skilled in the art or by heat treatment in the presence of a reducing gas after steps i) or iii ) so as to obtain a catalyst precursor comprising a catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII at least partially in metallic form. Preferably, the reduction step is carried out by heat treatment in the presence of a reducing gas. This step is carried out when the bringing into contact of the porous support is carried out with a solution of at least one catalytic precursor comprising at least one Group VIII metal in not completely reduced form (ie in oxidized form).

The reducing gas is preferably hydrogen. The hydrogen can be used pure or as a mixture (for example a hydrogen / nitrogen mixture, or hydrogen / argon, or hydrogen / methane). In the case where the hydrogen is used as a mixture, all proportions are possible.

Said reducing treatment is carried out at a temperature between 120 and 500 ° C, preferably between 150 and 450 ° C.

The duration of the reducing treatment is generally between 2 and 40 hours, preferably between 3 and 30 hours. The rise in temperature to the desired reduction temperature is generally slow, for example set between 0.1 and 10 ° C / min, preferably between 0.3 and 7 ° C / min.

The flow rate of hydrogen, expressed in L / hour / g of catalyst, is between 0.01 and 100 L / hour / g of catalyst, preferably between 0.05 and 10 L / hour / g of catalyst, moreover more preferably between 0.1 and 5 L / hour / gram of catalyst.

Step b) The step b) of contacting the catalyst precursor obtained in step a) with an aqueous and / or organic solution comprising at least one catalytic precursor comprising at least one Group VIB metal is preferably carried out by a method of impregnation. The impregnation method is chosen from dry impregnation or excess impregnation. The so-called dry impregnation method is advantageously used, which comprises bringing the catalyst support into contact with a solution containing at least one catalytic precursor comprising at least one Group VIB metal, the volume of the solution of which is between 0.25 and 1.5 times the pore volume of the support to be impregnated. This impregnation is preferably carried out under an inert atmosphere (N 2 or Ar) or under a reducing atmosphere (H 2).

The solvent used in step b) is aqueous and / or organic. When the solvent is organic and the catalytic precursor comprising at least one Group VIB metal is a polyoxometalate, it generally consists of an alcohol. When the catalytic precursor comprising at least one Group VIB metal is a polyoxometalate, then water and ethanol are preferably used. Preferably, the solvents will be degassed in order to prevent the dissolved oxygen from reoxidizing the reduced elements.

During contacting, said catalytic precursor comprising at least one Group VIB metal will be completely or partially reduced and thus adopt a lower valence than VIB.

Step c) (optional) Step c) is a ripening step intended to allow the species to spread to the core of the support. It is carried out at a temperature of between 17 to 50 ° C and advantageously in the absence of oxygen (O2), preferably between 30 minutes and 24 hours at room temperature. The atmosphere is preferably free of O 2 so as to avoid reoxidizing the previously impregnated precursors.

Step d)

The drying carried out during step d) is intended to evacuate the impregnating solvent. The atmosphere is preferably free of O 2 so as to avoid reoxidizing the reduced pre-impregnated precursors. The temperature should not exceed 250 ° C, preferably 180 ° C, to keep intact said precursors deposited on the surface of the support. More preferably, the temperature will not exceed 120 ° C. Very preferably, the drying is carried out under vacuum at a temperature not exceeding 60 ° C. This step can be carried out alternately by the passage of an inert gaseous flow. The drying time is between 30 minutes and 24 hours. Preferably, the drying time is less than 12 hours and very preferably it is less than 4 hours.

Step e) (optional)

The dried catalyst obtained in stage d) is advantageously used in totally or partially sulphurized form. It therefore undergoes before use a step e) activation under sulfo-reducing atmosphere according to any method known to those skilled in the art, in situ or ex situ. The sulfurization treatment can be carried out ex situ (before the introduction of the catalyst into the hydrotreatment / hydroconversion reactor) or in situ by means of an organosulfur precursor agent of H2S, for example DMDS (dimethyl disulphide), n -butyl mercaptan and the polysulfide compounds. This sulphurization is carried out at a temperature between 200 and 600 ° C and preferably between 300 and 400 ° C according to methods well known to those skilled in the art.

Catalyst

The hydro-dehydrogenating function of the catalyst is provided by a Group VIB element and by at least one Group VIII element. Advantageously, the hydro-dehydrogenating function is chosen from the group formed by combinations of nickel-molybdenum or cobalt-molybdenum or nickel-cobalt-molybdenum or nickel-tungsten or nickel-molybdenum-tungsten elements.

The content of molybdenum (Mo) is generally between 4 and 30% by weight of element Mo relative to the final catalyst, and preferably between 7 and 25% by weight relative to the final catalyst, obtained after the last stage of preparation, before the implementation in the hydrotreatment process or the hydrocracking process.

The tungsten content (W) is generally between 7 and 40% by weight of element W relative to the final catalyst, and preferably between 12 and 30% by weight relative to the final catalyst, obtained after the last stage of preparation, before the implementation in the hydrotreatment process or the hydrocracking process.

The surface density, which corresponds to the quantity of molybdenum-Mo atoms deposited per surface unit of support, will advantageously be between 0.5 and 8 atoms of [Mo + W] per square nanometer of support and preferably between 2 and 7 atoms of [Mo + W] per square nanometer of support.

The promoter elements of group VIII are advantageously present in the catalyst at contents of between 0.1 and 8% by weight of group VIII element, preferably between 0.5 and 5% by weight relative to the final catalyst obtained after the last stage. of preparation, before implementation in the hydrotreatment process or the hydrocracking process.

The support of the catalyst of the invention is a porous support comprising at least one refractory oxide, advantageously comprising at least aluminum and / or at least silicon.

Preferably, said support comprises at least one aluminum oxide or at least one silicon oxide. Said support may advantageously be acidic. Said support can advantageously be mesostructured or not.

Said porous mineral support may advantageously be chosen from transition aluminas, doped alumina, preferably phosphorus, boron and / or fluorine, silicalite and silicas, aluminosilicates, preferably amorphous or partially crystallized, molecular sieves Non-zeolitic crystallized materials such as silicoaluminophosphates, aluminophosphates, ferrosilicates, titanium silicoaluminates, borosilicates, chromosilicates and transition metal aluminophosphates, alone or as a mixture.

In the case where said porous mineral support is chosen from transition aluminas, silicalite and silicas, such as, for example, mesoporous silicas, said support is not acidic. By transition alumina is meant, for example, an alpha phase alumina, a delta phase alumina, a gamma phase alumina or a mixture of alumina of these different phases.

In the case where said porous mineral support is chosen from aluminosilicates, preferably amorphous or partially crystallized, crystallized non-zeolitic molecular sieves such as silicoaluminophosphates, aluminophosphates, ferrosilicates, titanium silicoaluminates, borosilicates, chromosilicates and aluminophosphates of transition metals, doped alumina, preferably phosphorus, boron and / or fluorine, said support is acidic. Any known silica-alumina or aluminosilicate known to those skilled in the art is suitable for the invention.

When said porous mineral support is said to be mesostructured, it then comprises elementary particles organized at the mesopore scale of the material according to the invention, that is to say a pore-scale organized porosity having a uniform uniform diameter. between 1.5 and 50 nm, preferably between 1.5 and 30 nm and even more preferably between 4 and 20 nm and distributed homogeneously and uniformly in each of said particles (mesostructuration). The material located between the mesopores of the mesostructured elementary particle 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 constituent particle of said support, which may be hexagonal, vermicular or cubic and preferably hexagonal. Preferably, said mesostructured porous mineral support is selected from silica and silica alumina.

The porous mineral support according to the invention, whether it is acidic or not, mesostructured or not, may also advantageously contain, in addition to at least one of the oxides compounds mentioned above, at least one zeolite and in particular non-restrictively those listed in "Atlas of zeolite framework types", 6th revised edition, 2007, Ch. Baerlocher, LBLMcCusker, DH Oison. "The zeolitic crystals may be selected from zeolites IZM-2, ZSM-5, ZSM-12 , ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU-2, EU-11, 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 zeolite crystals can be chosen from zeolites of structural type MFI , BEA, FAU, and LTA Different zeolitic crystals and especially zeolites of different structural type may be present in the porous mineral support constituting In particular, the porous mineral support according to the invention may advantageously comprise at least first zeolitic crystals whose zeolite is chosen from IZM-2, ZSM-5, ZSM-12 and ZSM zeolites. -48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU-2, EU-11, 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 crystals whose zeolite is different from that of the first zeolitic crystals and is chosen from zeolites IZM-2, ZSM-5, ZSM-12, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU- 2, EU-11, 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. The zeolitic crystals advantageously comprise at least one zeolite which is either entirely silicic or contains, in addition to silicon, at least one element T chosen from among aluminum, iron, boron, indium, gallium and germanium, preferably aluminum.

The porous mineral support may also advantageously contain, in addition to at least one of the above-mentioned oxide compounds, at least one synthetic or natural simple clay of 2: 1 dioctahedral phyllosilicate or 3: 1 trioctahedral phyllosilicate type, such as kaolinite, antigorite, chrysotile, montmorillonnite, beidellite, vermiculite, talc, hectorite, saponite, laponite. These clays can be optionally delaminated.

Preferably, said porous mineral support is chosen from mesoporous alumina and silica alumina, taken alone or as a mixture, or mesostructured silicas and silica aluminas, taken alone or as a mixture. Very preferably, said porous mineral support is a mesoporous alumina silica.

The support used for the preparation of the catalyst according to the invention advantageously has a total pore volume (VPT) of at least 0.5 ml / g, preferably at least 0.6 ml / g, and very preferably at least 0.7 ml / g.

The support of the catalyst used according to the present invention advantageously has a BET specific surface area (SS) greater than 75 m 2 / g, preferably greater than 100 m 2 / g, very preferably greater than 130 m 2 / g. By BET surface is meant the specific surface area determined by nitrogen adsorption according to ASTM D 3663-78 established from the method BRUNAUER - EMMET - TELLER described in the journal "The Journal of the American Chemical Society", 60 , 309 (1938).

The catalyst obtained by the preparation process according to the invention is generally presented in all the forms known to those skilled in the art. Preferably, it will consist of extrudates of diameter generally between 0.5 and 10 mm, preferably between 0.8 and 3.2 mm and very preferably between 1.0 and 2.5 mm. This may advantageously be in the form of extruded cylindrical, trilobed or quadrilobed. Preferably its shape will be trilobed or quadrilobed. The shape of the lobes can be adjusted according to all known methods of the prior art. Different layouts can be mixed.

Hydrotreatment Process / Hydrocracking Process

Another subject of the invention is the use of the catalyst according to the invention in processes for hydrotreatment or hydrocracking of hydrocarbon feedstocks (petroleum fractions or ex-biomass cuts).

The catalyst prepared with the process according to the invention can advantageously be used in any process known to those skilled in the art, requiring hydrotreatment and hydrocracking reactions of the hydrocarbon cuts. The hydrotreatment and hydrocracking processes according to the invention can advantageously be implemented in any type of reactor operated in a fixed bed or in a moving bed or in a bubbling bed. Preferably, said hydrotreatment process or said hydrocracking process is carried out in a reactor operated in a fixed bed.

The catalysts obtained by the preparation method according to the invention are advantageously used for the hydrotreatment reactions of hydrocarbon feedstocks such as petroleum cuts, cuts from coal or hydrocarbons produced from natural gas and more particularly requiring reactions. hydrogenation: mention the reactions of hydrogenation of aromatics, hydrodenitrogenation, hydrodesulfurization, hydrodemetallation or hydrocracking of hydrocarbon feedstocks.

These catalysts can also advantageously be used during the pretreatment of catalytic cracking feeds or the hydrodesulfurization of residues or the deep hydrodesulfurization of gas oils (ULSD Ultra Low Sulfur Diesel).

The feedstocks employed in the hydrotreatment processes are, for example, gasolines, gas oils, vacuum gas oils, atmospheric residues, vacuum residues, atmospheric distillates, vacuum distillates, heavy fuels, oils, waxes. and paraffins, used oils, residues or deasphalted crudes, feeds from thermal or catalytic conversion processes, alone or in mixtures, feedstocks from biomass or biomass conversion. These include oils and fats of plant or animal origin, pyrolysis oils or mixtures of such fillers.

The feeds which are treated, and in particular those mentioned above, generally contain heteroatoms such as sulfur, oxygen and nitrogen and, for heavy petroleum feedstocks, they most often also contain metals.

The operating conditions used in the processes implementing the hydrotreatment reactions of hydrocarbon feedstocks described above are generally the following: the temperature is advantageously between 180 and 450 ° C., and preferably between 250 and 440 ° C., the pressure is advantageously between 0.5 and 30 MPa, and preferably between 1 and 18 MPa, the hourly volume velocity is advantageously between 0.1 and 20 h -1 and preferably between 0.2 and 5 h -1, and the hydrogen / charge ratio expressed as a volume of hydrogen, measured under normal conditions of temperature and pressure, per volume of liquid charge is advantageously between 50 l / l to 2000 l / l.

The feedstocks employed in the hydrocracking reactions are, for example, LCOs (light cycle oil (light gas oils from a catalytic cracking unit)), atmospheric distillates, vacuum distillates, for example gas oils obtained from the direct distillation of crude oil. or conversion units such as FCC, coker or visbreaking, feeds from aromatics extraction units, lubricating oil bases or from solvent dewaxing of lubricating oil bases, distillates from fixed-bed or bubbling-bed desulfurization or hydroconversion processes, atmospheric residues and / or vacuum residues and / or deasphalted oils, or the filler may be a deasphalted oil or include vegetable oils or else come from the conversion of charges from biomass. These different fillers can be hydrocracked or partially partially or completely hydrotreated, said hydrocarbon feedstock treated according to the hydrocracking process of the invention can also be a mixture of said previously mentioned fillers. The hydrocarbon compounds present in said feedstock are aromatic compounds, olefinic compounds, naphthenic compounds and / or paraffinic compounds.

Said hydrocarbon feedstock advantageously comprises heteroatoms. In a preferred manner, said heteroatoms are 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 by weight, preferably it is between 500 and 10,000 ppm by weight, more preferably between 700 and 4000 ppm by weight and so even more preferred between 1000 and 4000 ppm by weight relative to the total weight of the load. 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%. % by weight relative to the total weight of the load.

Said hydrocarbon feed may optionally advantageously contain metals, in particular nickel and vanadium. The cumulative nickel and vanadium content of said hydrocarbon feedstock, treated according to the hydrocracking process according to the invention, is preferably less than 1 ppm by weight relative to the total weight of the feedstock. The asphaltene content of said hydrocarbon feedstock is generally less than 3000 ppm by weight, preferably less than 1000 ppm by weight, more preferably less than 200 ppm by weight relative to the total weight of the feedstock.

The hydrocracking process according to the invention covers the pressure and conversion ranges from mild hydrocracking to high pressure hydrocracking. Mild hydrocracking is understood to mean hydrocracking leading to moderate conversions, generally less than 40% by weight relative to the total weight of the filler, and operating at low pressure, generally between 2 MPa and 10 MPa. The hydrocracking process according to the invention is carried out in the presence of at least one hydrotreatment or hydrocracking catalyst according to the invention. The hydrocracking process according to the invention can be carried out in one or two stages, independently of the pressure at which said process is implemented. It is carried out in the presence of one or more catalyst (s) obtained according to the preparation method described above, in one or more reaction unit (s) equipped with one or more reactors ( s).

The operating conditions used in the hydrocracking processes according to the invention can be very variable depending on the nature of the feedstock, the quality of the desired products and the 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 pressure greater than 0.5 MPa, often between 2 and 25 MPa, preferably between 3 and 20 MPa, the space velocity (flow the volume of charge divided by the volume of the catalyst) being between 0.1 and 20 h -1 and preferably between 0.1 and 6 h -1, even more preferably between 0.2 and 3 h -1, and the quantity of hydrogen introduced is such that the ratio by volume of hydrogen liter / liter of hydrocarbon is between 80 and 5000 l / l and most often between 100 and 2000 l / l.

These operating conditions used in the hydrocracking process according to the invention generally make it possible to achieve pass conversions, in products having boiling points of at most 370 ° C. and advantageously at most 340 ° C., superior. at 15% by weight and even more preferably between 20 and 95% by weight relative to the total weight of the filler.

The following examples illustrate the present invention without, however, limiting its scope.

Example 1 Preparation of a Porous Support of the Alumina Silica Type Containing Ni Particles

A silica alumina support of SBet = 250 m 2 / g and a pore volume equal to 0.65 ml / g is impregnated dry with an aqueous solution of nickel nitrate with a Ni concentration of 0.6 mol / l. After a maturation step of 12 h in air, the solid is dried at 120 ° C in air for 12 h, then it is calcined in air at 450 ° C for 2 h leading to a departure of nitrate ions. A support containing particles of nickel oxide (NiO) is obtained. It is then subjected to a thermal reduction step under H 2 at 400 ° C. for 16 h, allowing the reduction of NiO to nickel metal (oxidation state 0). The silica-alumina support containing the NiO particles is then maintained under an inert atmosphere of argon.

EXAMPLE 2 Preparation of Catalyst C1 (in Accordance with the Invention) by Impregnation of Polyoxometalates with the Solid From Example 1 (Silica-Alumina Support Containing NiO 2 Particles)

In a second step, the solid obtained in Example 1 is impregnated to 99% of its pore volume with an ethanolic solution of phosphomolybdic acid (H3PMo12O40) at 3 M in the absence of oxygen (impregnation under an inert atmosphere) . A maturation step is then carried out under argon and for 16 hours. The solid is then dried under vacuum using a rotary evaporator at a temperature not exceeding 60 ° C. The final solid obtained is of sustained blue color.

The catalyst C1 thus obtained (Mo = 12.5% by weight of Mo element relative to the weight of the final catalyst, Ni / Mo = 0.2 and P / Mo = 0.08) is stored under an inert atmosphere or under reduced pressure before use.

Example 3 Preparation of a Porous Alumina-Type Support Containing Ni Particles

An aqueous solution of ammonia (32%) and ammonium carbonate (250 g / l) is prepared. Nickel carbonate is added to a concentration of 350/1. A clear blue solution is obtained. A porous alumina support having a SBand equal to 280 m 2 / g and a pore volume of 0.7 ml / g is impregnated with a volume of this solution corresponding to 99% of its pore volume. After a maturation step carried out under argon for 16 h, the solid obtained is dried at ambient temperature for 16 h and then at 150 ° C. for 30 minutes, then it is subjected to a thermal reduction step under H 2 at 400 ° C. for 16 hours. h, leading to a departure of the nitrate icns and a reduction of the nickel nickel compounds to oxidation degree 0. The alumina support containing the NiO particles is then stored under an inert atmosphere of argon.

EXAMPLE 4 Preparation of the Catalyst C2 (in Accordance with the Invention) by Impregnation of Polyoxometalate on an Alumina-type Support Containing NiO Particles

In a second step, an aqueous solution of phosphomolybdic acid (H3PMo12O40) at 3 M is impregnated at 99% of the pore volume of the support containing the Ni particles (Example 3) in the absence of oxygen (impregnation under atmospheric conditions). inert). A maturation step is then carried out under argon for 16 hours. The support is then dried under vacuum using a rotary evaporator at a temperature not exceeding 60 ° C. The final impregnated and dried solid is of sustained blue color, reflecting the at least partial reduction of the metal centers of the polyoxometallate clusters.

The catalyst C2 thus obtained (Mo = 12% by weight of Mo element relative to the weight of the final catalyst, Ni / Mo = 0.2 and P / Mo = 0.08) is stored under an inert atmosphere or under reduced pressure before use.

EXAMPLE 5 Preparation of the C3 Catalyst (Non-Conforming) of NiMoP Formulation on a Silica-Alumina Support

A silica alumina support of SBet = 250 m 2 / g and a pore volume equal to 0.65 ml / g is impregnated dry with an aqueous solution of nickel nitrate with a concentration of Ni of 0.6 mol / l and H3PM0i2O40 concentration in Mo of 3 mol / l. After a maturation step of 12 hours in air, the solid is dried at 120 ° C in air for 12 hours.

The final solid obtained catalyst C3 has a Mo content of 12.1 wt.% Mo element relative to the weight of the final catalyst, and ratios Ni / Mo = 0.2 and P / Mo = 0.08. The final catalyst is stored under air before use.

Example 6 Preparation of the C4 Catalyst (Non-Conforming) of NiMoP Formulation on an Alumina Support

An alumina support of SBet = 280 m2 / g and a pore volume equal to 0.7 ml / g is impregnated dry with an aqueous solution of nickel nitrate of concentration of Ni of 0.6 mol / l and H3PMo1204o. concentration in MB of 3mol / l. After a 12-hour maturation step in air, the solid is dried at 120 ° C. under air for 12 hours.

The final solid obtained catalyst C4 has a Mo content of 12.2 wt.% Mo element relative to the weight of the final catalyst, and ratios Ni / Mo = 0.2 and P / Mo = 0.08. The final catalyst is stored under air before use.

EXAMPLE 7 Test for hydrogenation of toluene in the presence of aniline of catalysts C1 (according to the invention) and C3 (not in accordance with the invention)

The purpose of the toluene hydrogenation test is to evaluate the hydrogenating activity of the supported or bulk sulfurized catalysts in the presence of H 2 S and under hydrogen pressure.

Catalysts C1 and C3 are tested on the same test unit and under the same operating conditions.

The test is conducted in the gas phase, in a fixed bed reactor traversed. The test is broken down into two distinct phases, sulphidation and catalytic testing. The operating conditions of the activation phase and the test are as follows: P = 6 MPa, T = 350 ° C. and H> / charge = 450 l / l. The charge rates are equal to WH = 4 l / l / h during the activation phase (in-situ sulphurization), and WH = 2 l / l / h during the test phase. The test load is composed of dimethyl disulphide (DMDS), toluene, aniline and cyclohexane. Aniline is used to inhibit the acid function of the support by turning into NH3 during the test. It is also the charge that is used during the sulphidation.

sulphidation

The sulfurization or activation phase is carried out in situ, inside the catalytic reactor. The unactivated catalysts undergo a rise in temperature from room temperature to 350 ° C., in the presence of the charge described above with a temperature ramp of 2 ° C./min in a fixed bed tubular reactor traversed by a unit. Flowrence®-type driver (Avantium® manufacturer), fluids flowing from top to bottom. Once the temperature of 350 ° C is reached, the activation phase is maintained for 2 hours before starting the test phase.

Catalytic test:

Stabilized catalytic activities are measured for equal volumes of catalysts (450 μΙ) and at a temperature of 350 ° C. The measurements of hydrogenating activity are carried out 2 hours after reaching 350 ° C.

The effluent samples are analyzed by gas chromatography. The catalytic performances of the catalysts are expressed by means of the hydrogenating activity (AH) which corresponds, following a kinetic law of order 1, to the following formula:

with% HYD, 0 | Uene corresponds to the percentage of hydrogenated toluene.

The catalytic performances are collated in Table 1, hereinafter. They are expressed in relative activity, while that of catalyst C3 is equal to 100.

Table 1: Relative Hydrogenation Activities of Catalysts C1 (Compliant) and C3 (Non-Conforming).

Table 1 shows a gain in the important hydrogenating power obtained with the catalyst C1 according to the invention relative to the non-compliant catalyst C3. The catalyst C1, according to the invention, is more active in hydrogenation than the catalyst C3 which is its formulation counterpart, but prepared conventionally without the step of forming the Ni particles on the support.

EXAMPLE 8 Test for hydrogenation of toluene without aniline of the catalysts C2 (in accordance with the invention) and C4 (not in accordance with the invention)

The purpose of the toluene hydrogenation test is to evaluate the hydrogenating activity of the supported or bulk sulfurized catalysts in the presence of H 2 S and under hydrogen pressure.

Catalysts C2 and C4 are tested on the same test unit and under the same operating conditions.

The test is conducted in the gas phase, in a fixed bed reactor traversed. The test is broken down into two distinct phases, sulphidation and catalytic testing. The operating conditions of the activation phase and the test are as follows: P = 6 MPa, T = 350 ° C. and H> / charge = 450 l / l. The charge rates are equal to WH = 4 l / l / h during the activation phase (in-situ sulphurization), and WH = 2 l / l / h during the test phase. The test load is composed of dimethyl disulphide (DMDS), toluene, and cyclohexane. It is also the charge that is used during the sulphidation.

sulphidation

The sulfurization or activation phase is carried out in situ, inside the catalytic reactor. The unactivated catalysts undergo a rise in temperature from room temperature to 350 ° C., in the presence of the charge described above with a temperature ramp of 2 ° C./min in a fixed bed tubular reactor traversed by a unit. Flowrence type pilot (Avantium manufacturer), flowing fluids from top to bottom. Once the temperature of 350 ° C is reached, the activation phase is maintained for 2 hours before starting the test phase.

Catalytic test:

Stabilized catalytic activities are measured for equal volumes of catalysts (450 μΙ) and at a temperature of 350 ° C. The measurements of hydrogenating activity are carried out 2 hours after reaching 350 ° C.

The effluent samples are analyzed by gas chromatography. The catalytic performances of the catalysts are expressed using the hydrogenating activity (AH) which corresponds to the formula (1) presented above in Example 7.

The catalytic performances are collated in Table 2. They are expressed in relative activity, while that of catalyst C4 is equal to 100.

Table 2: relative hydrogenating activities of catalysts C2 (compliant) and C4 (non-compliant).

Table 2 shows a gain in the high hydrogenating power obtained with the catalyst C2 according to the invention with respect to the non-compliant catalyst C4. The catalyst C2, according to the invention, is more active in hydrogenation than the catalyst C4 which is its formulation counterpart, but prepared conventionally without the step of forming the Ni particles on the support.

Claims (15)

REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d’un catalyseur d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage comprenant au moins une phase active à base d’un métal du groupe VIB et d’un métal du groupe VIII, et un support poreux comprenant au moins un oxyde réfractaire, lequel procédé comprend au moins les étapes suivantes : a) une étape au cours de laquelle on forme des particules d’au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII au moins partiellement sous forme métallique sur le support poreux ; b) une étape de mise en contact du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape a) avec une solution aqueuse et/ou organique comprenant au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB; c) optionnellement, une étape de maturation du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape b) pendant 30 minutes à 24 heures ; d) une étape de séchage du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape b) ou c) à une température inférieure à 250°C, sans calcination utérieure, pour obtenir un catalyseur séché.A process for preparing a hydrotreatment and / or hydrocracking catalyst comprising at least one active phase based on a Group VIB metal and a Group VIII metal, and a porous support comprising at least one refractory oxide, which process comprises at least the following steps: a) a step in which particles of at least one catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII at least partially in metallic form on the porous support are formed; b) a step of contacting the catalyst precursor obtained in step a) with an aqueous and / or organic solution comprising at least one catalytic precursor comprising at least one Group VIB metal; c) optionally, a step of maturing the catalyst precursor obtained in step b) for 30 minutes to 24 hours; d) a step of drying the catalyst precursor obtained in step b) or c) at a temperature below 250 ° C, without further calcination, to obtain a dried catalyst. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape a) comprend au moins les sous-étapes suivantes : i) une étape de mise en contact d’au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII avec le support poreux, ladite mise en contact étant réalisée par imprégnation, à sec ou en excès, ou par dépôt chimique en phase vapeur ; ii) optionnellement, une étape de maturation pendant 30 minutes à 24 heures si l’étape i) est une étape d’imprégnation ; iii) optionnellement, une étape de séchage à une température inférieure à 250°C si l’étape i) est une imprégnation, de préférence inférieure à 180°C ; iv) optionnellement, une étape de réduction du précurseur de catalyseur comprenant au moins un métal du groupe VIII obtenu à l’étape i) ou iii) si au moins un métal du groupe VIII n’est pas sous forme métallique.2. Method according to claim 1, wherein step a) comprises at least the following substeps: i) a step of contacting at least one catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII with the support porous, said contacting being carried out by impregnation, dry or in excess, or by chemical vapor deposition; ii) optionally, a ripening step for 30 minutes to 24 hours if step i) is an impregnation step; iii) optionally, a drying step at a temperature below 250 ° C if step i) is an impregnation, preferably less than 180 ° C; iv) optionally, a step of reducing the catalyst precursor comprising at least one Group VIII metal obtained in step i) or iii) if at least one Group VIII metal is not in metallic form. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’étape i) de mise en contact est réalisée par imprégnation à sec.3. Method according to claim 2, wherein the step i) of contacting is carried out by dry impregnation. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, dans lequel l’étape iv) est réalisée en présence d’un gaz réducteur à une température comprise entre 120 et 500 °C, pendant une durée comprise entre 2 et 40heures.4. Method according to any one of claims 2 to 3, wherein step iv) is carried out in the presence of a reducing gas at a temperature between 120 and 500 ° C for a period of between 2 and 40 hours. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le métal du groupe VIII est choisi parmi le nickel, le cobalt et le fer.5. Process according to any one of claims 1 to 4, wherein the group VIII metal is selected from nickel, cobalt and iron. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel l’étape i) est réalisée par imprégnation d’une solution colloïdale de l'au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII, sous forme oxydée.6. Process according to any one of claims 2 to 5, wherein step i) is carried out by impregnation of a colloidal solution of the at least one catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII, in oxidized form. . 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel l’étape i) est réalisée par imprégnation d’une solution colloïdale de l'au moins un précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIII, sous forme réduite.7. Method according to any one of claims 2 to 5, wherein step i) is carried out by impregnation of a colloidal solution of the at least one catalytic precursor comprising at least one metal of group VIII, in reduced form. . 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel ledit précurseur catalytique comprenant au moins un métal du groupe VIB est choisi parmi les polyoxométallates répondant à la formule (HhXxMmOy)q" dans laquelle H est l’hydrogène, X est un élément choisi parmi le phosphore (P), le silicium (Si), le bore (B), le nickel (Ni) et le cobalt (Co), M est un ou plusieurs métal(aux) choisi(s) parmi le molybdène (Mo), le tungstène (W), le nickel (Ni) et le cobalt (Co), O étant l'oxygène, h étant un entier compris entre 0 et 12, x étant un entier compris entre 0 et 4, m étant un entier égal à 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 et 18, y étant un entier compris entre 17 et 72 et q étant un entier compris entre 1 et 20, étant entendu que M n’est pas un atome de nickel ou un atome de cobalt seul.8. Process according to any one of claims 1 to 7, wherein said catalytic precursor comprising at least one metal of group VIB is chosen from polyoxometalates corresponding to the formula (HhXxMmOy) q "in which H is hydrogen, X is a member selected from phosphorus (P), silicon (Si), boron (B), nickel (Ni) and cobalt (Co), M is one or more metal (s) selected from molybdenum (Mo), tungsten (W), nickel (Ni) and cobalt (Co), where O is oxygen, h being an integer from 0 to 12, where x is an integer from 0 to 4, m being an integer equal to 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and 18, where y is an integer of 17 to 72 and q is an integer of 1 to 20, with the proviso that M is not a nickel atom or a cobalt atom alone. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel x = 0.The method of claim 8, wherein x = 0. 10. Procédé selon les revendication 8 ou 9, dans lequel les m atomes M sont soit uniquement des atomes de molybdène (Mo), soit uniquement des atomes de tungstène (W), soit un mélange d’atomes de molybdène (Mo) et de cobalt (Co), soit un mélange d’atomes de molybdène (Mo) et de nickel (Ni), soit un mélange d’atomes de tungstène (W) et de nickel (Ni).The process according to claim 8 or 9, wherein the m atoms M are either only molybdenum (Mo) atoms, or only tungsten (W) atoms, or a mixture of molybdenum (Mo) atoms and cobalt (Co), a mixture of molybdenum (Mo) and nickel (Ni) atoms, a mixture of tungsten (W) and nickel (Ni) atoms. 11. Procédé selon les revendications 8 ou 9, dans lequel les m atomes M sont soit un mélange d’atomes de nickel (Ni), de molybdène (Mo) et de tungstène (W), soit un mélange d’atomes de cobalt (Co), de molybdène (Mo) et de tungstène (W).11. Process according to claim 8 or 9, in which the m atoms M are either a mixture of nickel (Ni), molybdenum (Mo) and tungsten (W) atoms, or a mixture of cobalt atoms ( Co), molybdenum (Mo) and tungsten (W). 12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel on réalise une étape c) de maturation à une température comprise entre 17 et 50°C pendant 30 minutes à 24 heures en atmosphère exempte d’O2.12. Process according to any one of claims 1 to 11, wherein a c) maturation step is carried out at a temperature of between 17 and 50 ° C for 30 minutes to 24 hours in an atmosphere free of O2. 13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel l’étape d) de séchage est réalisée à une température inférieure ou égale à 120°C, en atmosphère exempte d’O2.13. Process according to any one of claims 1 to 12, wherein the drying step d) is carried out at a temperature of less than or equal to 120 ° C, in an atmosphere free of O2. 14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le support poreux comprenant au moins un oxyde réfractaire est choisi parmi les alumines de transition, les alumines dopées, de préférence au phosphore, au bore et/ou au fluor, la silicalite et les silices, les aluminosilicates, de préférence amorphes ou partiellement cristallisés, les tamis moléculaires cristallisés non zéolithiques tels que les silicoaluminophosphates, les aluminophosphates, les ferrosilicates, les silicoaluminates de titane, les borosilicates, les chromosilicates et les aluminophosphates de métaux de transition, seuls ou en mélange.14. A method according to any one of claims 1 to 13, wherein the porous support comprising at least one refractory oxide is selected from transition aluminas, doped alumina, preferably phosphorus, boron and / or fluorine, silicalite and silicas, aluminosilicates, preferably amorphous or partially crystallized, crystallized non-zeolitic molecular sieves such as silicoaluminophosphates, aluminophosphates, ferrosilicates, titanium silicoaluminates, borosilicates, chromosilicates and transition metal aluminophosphates , alone or in mixture. 15. Procédé d’hydrotraitement ou d’hydrocraquage d’une charge hydrocarbonée en présence d’hydrogène et d’un catalyseur obtenu par le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 14 mis en oeuvre à une température comprise entre 180 et450°C, une pression comprise entre 0,5 et 30 MPq une vitesse volumique horaire (V.V.H.) comprise entre 0,1 et 20 h"1, et dans lequel la quantité d'hydrogène introduite est telle que le rapport volumétrique d'hydrogène par litre d'hydrocarbure est compris entre 50 et 5 000 Nl/I.15. Process for hydrotreatment or hydrocracking of a hydrocarbon feedstock in the presence of hydrogen and of a catalyst obtained by the process according to any one of claims 1 to 14 carried out at a temperature of between 180 and 450 ° C. C, a pressure between 0.5 and 30 MPq a hourly volume velocity (VVH) between 0.1 and 20 h "1, and wherein the amount of hydrogen introduced is such that the volumetric ratio of hydrogen per liter of hydrocarbon is between 50 and 5000 Nl / l.
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