FR3076746A1 - Procede de preparation d'un catalyseur particulier d'hydrogenation selective par malaxage et impregnation - Google Patents

Procede de preparation d'un catalyseur particulier d'hydrogenation selective par malaxage et impregnation Download PDF

Info

Publication number
FR3076746A1
FR3076746A1 FR1850281A FR1850281A FR3076746A1 FR 3076746 A1 FR3076746 A1 FR 3076746A1 FR 1850281 A FR1850281 A FR 1850281A FR 1850281 A FR1850281 A FR 1850281A FR 3076746 A1 FR3076746 A1 FR 3076746A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
acid
catalyst
precursor
chosen
nickel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1850281A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3076746B1 (fr
Inventor
Malika Boualleg
Anne-Claire Dubreuil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority to FR1850281A priority Critical patent/FR3076746B1/fr
Priority to CN201910035628.8A priority patent/CN110038575B/zh
Publication of FR3076746A1 publication Critical patent/FR3076746A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3076746B1 publication Critical patent/FR3076746B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/755—Nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61—Surface area
    • B01J35/615—100-500 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/63—Pore volume
    • B01J35/633—Pore volume less than 0.5 ml/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/63—Pore volume
    • B01J35/635—0.5-1.0 ml/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/64—Pore diameter
    • B01J35/647—2-50 nm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/64—Pore diameter
    • B01J35/651—50-500 nm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/66—Pore distribution
    • B01J35/69—Pore distribution bimodal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • B01J37/0203—Impregnation the impregnation liquid containing organic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • B01J37/0205—Impregnation in several steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/04—Mixing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/02—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing
    • C10G45/04—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used
    • C10G45/06—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used containing nickel or cobalt metal, or compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/32—Selective hydrogenation of the diolefin or acetylene compounds
    • C10G45/34—Selective hydrogenation of the diolefin or acetylene compounds characterised by the catalyst used
    • C10G45/36—Selective hydrogenation of the diolefin or acetylene compounds characterised by the catalyst used containing nickel or cobalt metal, or compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/44—Hydrogenation of the aromatic hydrocarbons
    • C10G45/46—Hydrogenation of the aromatic hydrocarbons characterised by the catalyst used
    • C10G45/48—Hydrogenation of the aromatic hydrocarbons characterised by the catalyst used containing nickel or cobalt metal, or compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/58—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to change the structural skeleton of some of the hydrocarbon content without cracking the other hydrocarbons present, e.g. lowering pour point; Selective hydrocracking of normal paraffins
    • C10G45/60—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to change the structural skeleton of some of the hydrocarbon content without cracking the other hydrocarbons present, e.g. lowering pour point; Selective hydrocracking of normal paraffins characterised by the catalyst used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/70—Catalyst aspects

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Procédé de préparation d'un catalyseur comprenant une matrice oxyde et une phase active comprenant du nickel comprenant les étapes suivantes : - on prépare un oxyde poreux aluminique calciné ; - on malaxe l'oxyde poreux aluminique calciné obtenu avec au moins une solution comprenant au moins un précurseur de nickel pour obtenir une pâte, à une concentration en nickel voulue pour obtenir sur le catalyseur séché ou calciné une teneur comprise entre 10 et 35 % poids de nickel par rapport au poids total du catalyseur ; - on met en forme la pâte obtenue ; - on sèche la pâte mise en forme obtenue à une température inférieure à 250°C pour obtenir un précurseur de catalyseur séché ; - on imprègne le précurseur de catalyseur séché obtenu avec au moins une solution comprenant au moins un précurseur de nickel, pour obtenir un précurseur de catalyseur imprégné ; - on sèche le précurseur de catalyseur imprégné obtenu à une température inférieure à 250°C pour obtenir un catalyseur séché.

Description

PROCEDE DE PREPARATION D’UN CATALYSEUR PARTICULIER D’HYDROGENATION SELECTIVE PAR MALAXAGE ET IMPREGNATION
Domaine technique
L'invention a pour objet un procédé de préparation particulier d’un catalyseur utilisé en hydrogénation sélective de composés polyinsaturés dans une charge hydrocarbonée, notamment dans les coupes C2-C5 de vapocraquage et les essences de vapocraquage, ou en hydrogénation d’au moins un composé aromatique ou polyaromatique contenu dans une charge hydrocarbonée permettant la transformation des composés aromatiques de coupes pétrolières ou pétrochimiques par conversion des noyaux aromatiques en noyaux naphténiques.
Etat de la technique
Les catalyseurs les plus actifs dans des réactions d'hydrogénation sont classiquement à base de métaux nobles tels que le palladium ou le platine. Ces catalyseurs sont utilisés industriellement en raffinage et en pétrochimie pour la purification de certaines coupes pétrolières par hydrogénation, notamment dans des réactions d'hydrogénation sélective de molécules polyinsaturées telles que les dioléfines, les acétyléniques ou les alcénylaromatiques, ou dans des réactions d'hydrogénation d’aromatiques. Il est souvent proposé de substituer le palladium par le nickel, métal moins actif que le palladium. Il est donc nécessaire de le disposer en plus grande quantité dans le catalyseur. Ainsi, les catalyseurs à base de nickel ont généralement une teneur en métal entre 5 et 60% en poids de nickel par rapport poids total du catalyseur.
La vitesse de la réaction d’hydrogénation est gouvernée par plusieurs critères, tels que la diffusion des réactifs à la surface du catalyseur (limitations diffusionnelles externes), la diffusion des réactifs dans la porosité du support vers les sites actifs (limitations diffusionnelles internes) et les propriétés intrinsèques de la phase active telles que la taille des particules métalliques et la répartition de la phase active au sein du support.
En ce qui concerne les limitations diffusionnelles internes, il est important que la distribution poreuse des macropores et mésopores soit adaptée à la réaction souhaitée afin d’assurer la diffusion des réactifs dans la porosité du support vers les sites actifs ainsi que la diffusion des produits formés vers l’extérieur.
En ce qui concerne la taille des particules métalliques, il est généralement admis que le catalyseur est d’autant plus actif que la taille des particules métalliques est petite. De plus, il est important d’obtenir une répartition en taille des particules centrée sur la valeur optimale ainsi qu’une répartition étroite autour de cette valeur.
La teneur souvent importante de nickel dans les catalyseurs d’hydrogénation nécessite des voies de synthèse particulières.
La voie la plus classique de préparation de ces catalyseurs est l'imprégnation du support par une solution aqueuse d'un précurseur de nickel, suivie généralement d'un séchage et d'une calcination. Avant leur utilisation dans des réactions d'hydrogénation ces catalyseurs sont généralement réduits afin d'obtenir la phase active qui est sous forme métallique (c'est-à-dire à l'état de valence zéro). Les catalyseurs à base de nickel sur alumine préparés par une seule étape d'imprégnation permettent généralement d'atteindre des teneurs en nickel comprises entre 12 et 15 % poids de nickel environ par rapport au poids total du catalyseur, selon le volume poreux de l'alumine utilisée. Lorsqu'on souhaite préparer des catalyseurs ayant une teneur en nickel plus élevée, plusieurs imprégnations successives sont souvent nécessaires pour obtenir la teneur en nickel souhaitée, suivie d'au moins une étape de séchage, puis éventuellement d'une étape de calcination entre chaque imprégnation.
Ainsi, le document WO2011/080515 décrit un catalyseur à base de nickel sur alumine actif en hydrogénation notamment des aromatiques, ledit catalyseur ayant une teneur en nickel supérieure à 35% poids par rapport au poids total du catalyseur, et une grande dispersion du nickel métallique sur la surface d'une alumine à porosité très ouverte et à surface spécifique élevée. Le catalyseur est préparé par au moins quatre imprégnations successives. La préparation de catalyseurs de nickel ayant une teneur en nickel élevée par une voie d'imprégnation implique ainsi un enchaînement de nombreuses étapes ce qui augmente les coûts de fabrication associés.
Une autre voie de préparation également utilisée pour obtenir des catalyseurs à forte teneur en nickel est la coprécipitation. La coprécipitation consiste généralement en une coulée simultanée dans un réacteur batch à la fois d'un sel d'aluminium (le nitrate d'aluminium par exemple) et d'un sel du nickel (le nitrate de nickel par exemple). Les deux sels précipitent simultanément. Puis une calcination à haute température est nécessaire pour faire la transition du gel d’alumine (boehmite par exemple) vers l'alumine. Par cette voie de préparation, des teneurs jusqu'à 70% poids en nickel sont atteintes. Des catalyseurs préparés par coprécipitation sont par exemple décrits dans les documents US 4 273 680, US 8 518 851 et US 2010/0116717.
Enfin, on connaît également la voie de préparation par comalaxage. Le comalaxage consiste généralement en un mélange d'un sel de nickel avec un gel d’alumine tel que la boehmite, ledit mélange étant par la suite mis en forme, généralement par extrusion, puis séché et calciné. Le document US 5 478 791 décrit un catalyseur à base de nickel sur alumine ayant une teneur en nickel comprise entre 10 et 60% poids et une taille de particules de nickel comprise entre 15 et 60 nm, préparé par comalaxage d'un composé de nickel avec un gel d'alumine, suivi d’une mise en forme, d’un séchage et d’une réduction.
Par ailleurs, en vue d’obtenir de meilleures performances catalytiques, notamment une meilleure sélectivité et/ou activité, il est connu dans l’état de la technique d’utiliser des additifs de type composés organiques pour la préparation de catalyseurs métalliques d’hydrogénation sélective ou d’hydrogénation des aromatiques.
Par exemple, la demande FR2984761 divulgue un procédé de préparation d’un catalyseur d’hydrogénation sélective comprenant un support et une phase active comprenant un métal du groupe VIII, ledit catalyseur étant préparé par un procédé comprenant une étape de d’imprégnation d’une solution contenant un précurseur du métal du groupe VIII et un additif organique, plus particulièrement un composé organique présentant une à trois fonctions acides carboxyliques, une étape de séchage du support imprégné, et une étape de calcination du support séché afin d’obtenir le catalyseur.
Le document US2006/0149097 divulgue un procédé d’hydrogénation de composés aromatiques de type acide benzenepolycarboxylique en présence d’un catalyseur comprenant une phase active comprenant au moins un métal du groupe VIII, lequel catalyseur étant préparé par un procédé comprenant une étape d’imprégnation d’une solution contenant un précurseur du métal du groupe VIII et une étape d’imprégnation d’un additif organique de type amine ou acide aminé. L’étape d’imprégnation de l’additif organique peut être réalisé avant ou après l’étape d’imprégnation de la phase active, ou même simultanément.
La Demanderesse a découvert de manière surprenante qu’un catalyseur comprenant une phase active à base de nickel supportée sur une matrice oxyde à base d’alumine, préparé à partir d’un procédé de préparation comprenant une étape de comalaxage d’un oxyde poreux aluminique calciné avec une solution comprenant au moins un précurseur de nickel, et comprenant une étape d’imprégnation d’une solution comprenant au moins un précurseur de nickel sur le précurseur de catalyseur à phase active comalaxée, permet l’obtention de performances en hydrogénation sélective de composés polyinsaturés ou en hydrogénation des composés aromatiques en terme d'activité au moins aussi bonnes, voire meilleures, que les procédés connus de l’état de la technique.
La distribution poreuse résultante d’un tel procédé de préparation par comalaxage et imprégnation permet de fournir une porosité particulièrement adaptée à favoriser la diffusion des réactifs dans le milieu poreux puis leur réaction avec la phase active. En effet, en plus de la réduction du nombre d'étapes et donc du coût de fabrication, l'intérêt d'un comalaxage et d’une imprégnation est qu'on réduit de manière significative tout risque de bouchage partiel de la porosité du support lors du dépôt de la phase active et donc l'apparition des limitations diffusionnelles internes. De plus, un tel catalyseur présente la particularité de pouvoir contenir des quantités élevées de phase active accessibles aux réactifs. En effet, le fait de préparer le catalyseur selon l'invention par comalaxage et imprégnation permet de pouvoir fortement charger ce catalyseur en phase active.
Il est important de souligner que le catalyseur obtenu par le procédé de préparation selon l’invention se distingue structurellement d’un catalyseur obtenu par simple imprégnation ou par comalaxage de la phase active avec le support. Sans vouloir être lié par une quelconque théorie, il apparaît que le procédé de préparation selon l’invention permet d’obtenir un composite dans lequel une partie des particules de nickel et du support sont intimement mélangées formant ainsi la structure même du catalyseur avec une porosité et une teneur en phase active adaptées aux réactions souhaitées.
Objets de l’invention
La présente invention a pour premier objet un procédé de préparation d’un catalyseur comprenant une matrice oxyde ayant une teneur en alumine calcinée supérieure ou égale à 90% poids par rapport au poids total de ladite matrice, et une phase active comprenant du nickel, ladite phase active ne comprenant pas de métal du groupe VIB, la teneur en nickel étant comprise entre 15 et 65% en poids de nickel par rapport au poids total du catalyseur, ladite phase active se présentant sous la forme de particules de nickel ayant un diamètre inférieur ou égal à 18 nm, ledit catalyseur comprenant un volume poreux total mesuré par porosimétrie au mercure compris entre 0,01 et 1,00 mL/g, un volume mésoporeux mesuré par porosimétrie au mercure supérieur à 0,01 mL/g, un volume macroporeux mesuré par porosimétrie au mercure inférieur ou égal à 0,6 ml/g, un diamètre médian mésoporeux en volume compris entre 3 et 25 nm, un diamètre médian macroporeux en volume compris entre 50 et 1000 nm, et une surface spécifique SBET compris entre 25 et 350 m2/g, lequel procédé comprend les étapes suivantes :
a) on prépare un oxyde poreux aluminique calciné ;
b) on malaxe l’oxyde poreux aluminique calciné obtenu à l’étape a) avec au moins une solution comprenant au moins un précurseur de nickel pour obtenir une pâte, à une concentration en nickel voulue pour obtenir sur le catalyseur séché ou calciné une teneur comprise entre 10 et 35 % poids de nickel par rapport au poids total du catalyseur ;
c) on met en forme la pâte obtenue à l’étape b) ;
d) on sèche la pâte mise en forme obtenue à l’étape c) à une température inférieure à 250 °C pour obtenir un précurseur de catalyseur séché ;
e) éventuellement, on réalise un traitement thermique du catalyseur séché obtenu à l’étape d) à une température comprise entre 250 et 1000°C, en présence ou non d’eau, pour obtenir un précurseur de catalyseur calciné ;
f) on imprègne le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’étape d) ou le précurseur de catalyseur calciné obtenu à l’étape e) avec au moins une solution comprenant au moins un précurseur de nickel, pour obtenir un précurseur de catalyseur imprégné ;
g) on sèche le précurseur de catalyseur imprégné obtenu à l’étape f) à une température inférieure à 250°C pour obtenir un catalyseur séché
Dans un mode de réalisation particulier, on réalise en outre une étape h) de traitement thermique du catalyseur séché obtenu à l’étape g) à une température comprise entre 250 et 1000°C, en présence ou non d’eau, pour obtenir un catalyseur calciné.
Avantageusement, le rapport molaire entre l’élément nickel introduit à l’étape f) d’imprégnation et l’élément nickel introduit à l’étape b) de comalaxage est compris entre 0,1 et 10 mol/mol.
Dans une première variante de réalisation selon l’invention, ledit oxyde poreux aluminique calciné selon l’étape a) est obtenu par les étapes suivantes :
a1) une première étape de précipitation, en milieu réactionnel aqueux, d'au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium et d'au moins un précurseur acide choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique, dans lequel au moins un des précurseurs basique ou acide comprend de l'aluminium, le débit relatif des précurseurs acide et basique est choisi de manière à obtenir un pH du milieu réactionnel compris entre 8,5 et 10,5 et le débit du ou des précurseurs acide et basique contenant de l'aluminium est réglé de manière à obtenir un taux d'avancement de la première étape compris entre 5 et 13%, le taux d'avancement étant défini comme étant la proportion d'alumine formée en équivalent AI203 lors de ladite première étape de précipitation par rapport à la quantité totale d'alumine formée à l'issue de l'étape a3) du procédé de préparation, ladite étape opérant à une température comprise entre 20 et 90°C et pendant une durée comprise entre 2 minutes et 30 minutes;
a2) une étape de chauffage de la suspension à une température comprise entre 40 et 90°C pendant une durée comprise entre 7 minutes et 45 minutes, a3) une deuxième étape de précipitation de la suspension obtenue à l'issue de l'étape de chauffage a2) par ajout dans la suspension d'au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium et d'au moins un précurseur acide choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique, dans lequel au moins un des précurseurs basique ou acide comprend de l'aluminium, le débit relatif des précurseurs acide et basique est choisi de manière à obtenir un pH du milieu réactionnel compris entre 8,5 et 10,5 et le débit du ou des précurseurs acide et basique contenant de l'aluminium est réglé de manière à obtenir un taux d'avancement de la deuxième étape compris entre 87 et 95 %, le taux d'avancement étant défini comme étant la proportion d'alumine formée en équivalent AI203 lors de ladite deuxième étape de précipitation par rapport à la quantité totale d'alumine formée à l'issue de l'étape a3) du procédé de préparation, ladite étape opérant à une température comprise entre 40 et 90 °C et pendant une durée comprise ente 2 minutes et 50 minutes ;
a4) une étape de filtration de la suspension obtenue à l'issue de l'étape a3) de deuxième précipitation pour obtenir un gel d'alumine ;
a5) une étape de séchage dudit gel d'alumine obtenu à l'étape a4) pour obtenir une poudre ; a6) une étape de traitement thermique de la poudre obtenue à l'issue de l'étape a5) entre 500 et 1000°C, pendant une durée comprise entre 2 d 10 h, en présence ou non d'un flux d'air contenant jusqu'à 60% volume d’eau pour obtenir un oxyde poreux aluminique calciné.
Dans une deuxième variante de réalisation selon l’invention, ledit oxyde poreux aluminique calciné selon l’étape a) est obtenu par les étapes suivantes :
a1j une étape de mise en solution d'un précurseur acide d'aluminium choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium et le nitrate d'aluminium dans l'eau, à une température comprise entre 20 et 90°C, à un pH compris entre 05 et 5, pendant une durée comprise entre 2 et 60 minutes, a2j une étape d’ajustement du pH par ajout dans la suspension obtenue à l'étape a1 j d'au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium, à une température comprise entre 20 et 90°C, et à un pH compris entre7 et 10, pendant une durée comprise entre 5 et 30 minutes, a3 j une étape de coprécipitation de la suspension obtenue à l'issue de l'étape a2 j par ajout dans la suspension d’au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium et d’au moins un précurseur acide choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique, au moins un des précurseurs basique ou acide comprenant de l'aluminium, le débit relatif des précurseurs acide et basique étant choisi de manière à obtenir un pH du milieu réactionnel compris entre 7 et 10 et le débit du ou des précurseurs acide et basique contenant de l'aluminium étant réglé de manière à obtenir une concentration en alumine finale dans la suspension comprise entre 10 et 38 g/L, a4’) une étape de filtration de la suspension obtenue à l'issue de l'étape a3’) de coprécipitation pour obtenir un gel d'alumine, a5’) une étape de séchage dudit gel d'alumine obtenu à l'étape a4’) pour obtenir une poudre, a6’) une étape de traitement thermique de la poudre obtenue à l'issue de l'étape a5’) à une température comprise entre 500 et 1000°C, en préserce ou non d'un flux d'air contenant jusqu'à 60% en volume d'eau, pendant une durée comprise entre 2 et 10 heures, pour obtenir un oxyde poreux aluminique calciné.
Dans une troisième variante de réalisation selon l’invention, ledit oxyde poreux aluminique calciné selon l’étape a) est obtenu par les étapes suivantes :
a1 ”) au moins une première étape de précipitation d'alumine, en milieu réactionnel aqueux, d'au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium et d'au moins un précurseur acide choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, et l'acide nitrique, dans laquelle au moins l'un des précurseurs basique ou acide comprend de l'aluminium, le débit relatif des précurseurs acide et basique est choisi de manière à obtenir un pH du milieu réactionnel compris entre 8,5 et 10,5 et le débit du ou des précurseurs acide et basique contenant de l'aluminium est réglé de manière à obtenir un taux d'avancement de ladite première étape compris entre 40 et 100%, le taux d'avancement étant défini comme étant la proportion d'alumine formée en équivalent AI2O3 lors de ladite première étape de précipitation par rapport à la quantité totale d'alumine formée à l'issue de l'étape c) du procédé de préparation, ladite première étape de précipitation opérant à une température comprise entre 10 et 50 °C, et pendant une durée comprise entre 2minutes et 30 minutes ;
a2”) une étape de traitement thermique de la suspension chauffée à une température comprise entre 50 et 200°C pendant une durée comprse entre 30 minutes et 5 heures permettant l'obtention d'un gel d'alumine ;
a3”) une étape de filtration de la suspension obtenue à l'issue de l'étape a2”) de traitement thermique, suivie d'au moins une étape de lavage du gel obtenu ;
a4”) une étape de séchage du gel d'alumine obtenu à l'issue de l'étape a3”) pour obtenir une poudre ;
a5”) une étape de traitement thermique de la poudre obtenue à l'issue de l'étape a4”) à une température comprise entre 500 et 1000°C, en préserce ou non d'un flux d'air contenant jusqu'à 60% en volume d'eau, pour obtenir un oxyde poreux aluminique calciné.
Dans un mode de réalisation selon l’invention, on malaxe à l’étape b) l’oxyde poreux aluminique avec en outre au moins une solution comprenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amine, ou au moins une fonction amide.
Dans un mode de réalisation selon l’invention, on imprègne à l’étape f) le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’étape d) ou le précurseur de catalyseur calciné obtenu à l’étape
e) avec en outre au moins une solution comprenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amine, ou au moins une fonction amide.
De préférence, ladite étape f) comprend les sous-étapes suivantes :
f 1 ) on réalise une imprégnation du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de nickel ;
f2) on réalise une imprégnation du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) avec au moins une solution contenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amide, ou au moins une fonction amine ;
étant entendu que les sous-étapes f 1 ) et f2) peuvent être réalisées séparément, dans un ordre indifférent, ou simultanément.
Avantageusement, ledit composé organique comprend au moins une fonction acide carboxylique choisie parmi les acides monocarboxyliques, les acides dicarboxyliques, les acides tricarboxyliques, les acides tétracarboxyliques.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit composé organique comprend au moins une fonction alcool choisie parmi :
- les composés organiques comprenant une seule fonction alcool ;
- les composés organiques comprenant deux fonctions alcools ;
- les composés organiques choisis parmi le diéthylène glycol, le triéthylène glycol, le tétraéthylène glycol, ou un polyéthylène glycol répondant à la formule H(OC2H4)nOH avec n supérieur à 4 et ayant une masse molaire moyenne inférieure à 20000 g/mol ;
- les monosaccharides de formule brute Cn(H2O)p avec n compris entre 3 et 12 ;
- les disaccharides, les trisaccharides, ou les dérivés de monosaccharide.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit composé organique comprend au moins une fonction ester choisie parmi :
- les esters linéaires ou cycliques ou cycliques insaturés d’acide carboxylique ;
- les composés organiques comprenant au moins deux fonctions esters d’acide carboxylique ;
- les composés organiques comprenant au moins une fonction ester d’acide carboxylique et au moins un deuxième groupe fonctionnel choisi parmi les alcools, les éthers, les cétones, les aldéhydes ;
- les esters cycliques ou linéaires d’acide carbonique ;
- les diesters linéaires d’acide carbonique.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit composé organique comprend au moins une fonction amide choisie parmi :
- les amides acycliques comprenant une ou deux fonction amides ;
- les amides cycliques ou les lactames ;
- les composés organiques comprenant au moins une fonction amide et une fonction acide carboxylique ou une fonction alcool ;
- les composés organiques comprenant au moins une fonction amide et un hétéroatome supplémentaire d’azote.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit composé organique comprend au moins une fonction amine répondant à la formule brute CxNyHz dans laquelle x est compris entre 1 et 20, y=1-x et z=2-(2x+2).
Avantageusement, le rapport molaire entre ledit composé organique introduit à l’étape b) et/ou f) et l’élément nickel également introduit à l’étape b) est compris entre 0,01 et 5,0 mol/mol.
Un deuxième objet selon l’invention concerne un procédé d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés contenant au moins 2 atomes de carbone par molécule, tels que les dioléfines et/ou les acétyléniques et/ou les alcénylaromatiques, contenus dans une charge d’hydrocarbures ayant un point d'ébullition final inférieur ou égal à 300°C, lequel procédé étant réalisé à une température comprise entre 0 et 300°C, à une pression comprise entre 0,1 et 10 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire comprise entre 0,1 et 200 h-1 lorsque le procédé est réalisé en phase liquide, ou à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,5 et 1000 et à une vitesse volumique horaire entre 100 et 40000 h-1 lorsque le procédé est réalisé en phase gazeuse, en présence d’un catalyseur obtenu selon le procédé de préparation selon l’invention.
Un troisième objet selon l’invention concerne un procédé d’hydrogénation d’au moins un composé aromatique ou polyaromatique contenu dans une charge d’hydrocarbures ayant un point d’ébullition final inférieur ou égal à 650°C,ledit procédé étant réalisé en phase gazeuse ou en phase liquide, à une température comprise entre 30 et 350°C, à une pression comprise entre 0,1 et 20 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(composés aromatiques à hydrogéner) entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire V.V.H. comprise entre 0,05 et 50 h’1, en présence d’un catalyseur obtenu selon le procédé de préparation selon l’invention.
Description détaillée de l’invention
Définitions
Par « macropores », on entend des pores dont l’ouverture est supérieure à 50 nm.
Par « mésopores », on entend des pores dont l’ouverture est comprise entre 2 nm et 50 nm, bornes incluses.
Par « micropores », on entend des pores dont l’ouverture est inférieure à 2 nm.
On entend par volume poreux total du catalyseur ou du support utilisé pour la préparation du catalyseur selon l'invention le volume mesuré par intrusion au porosimètre à mercure selon la norme ASTM D4284-83 à une pression maximale de 4000 bar (400 MPa), utilisant une tension de surface de 484 dyne/cm et un angle de contact de 140°. L'angle de mouillage a été pris égal à 140° en suivant les recommandations de l'ouvrage «Techniques de l'ingénieur, traité analyse et caractérisation », pages 1050-1055, écrit par Jean Charpin et Bernard Rasneur.
Afin d'obtenir une meilleure précision, la valeur du volume poreux total correspond à la valeur du volume poreux total mesuré par intrusion au porosimètre à mercure mesurée sur l'échantillon moins la valeur du volume poreux total mesuré par intrusion au porosimètre à mercure mesurée sur le même échantillon pour une pression correspondant à 30 psi (environ 0,2 MPa).
Le volume des macropores et des mésopores est mesuré par porosimétrie par intrusion de mercure selon la norme ASTM D4284-83 à une pression maximale de 4000 bar (400 MPa), utilisant une tension de surface de 484 dyne/cm et un angle de contact de 140°. On fixe à 0,2 MPa la valeur à partir de laquelle le mercure remplit tous les vides intergranulaires, et on considère qu'au-delà le mercure pénètre dans les pores de l'échantillon.
Le volume macroporeux du catalyseur ou du support utilisé pour la préparation du catalyseur selon l'invention est défini comme étant le volume cumulé de mercure introduit à une pression comprise entre 0,2 MPa et 30 MPa, correspondant au volume contenu dans les pores de diamètre apparent supérieur à 50 nm.
Le volume mésoporeux du catalyseur ou du support utilisé pour la préparation du catalyseur selon l'invention est défini comme étant le volume cumulé de mercure introduit à une pression comprise entre 30 MPa et 400 MPa, correspondant au volume contenu dans les pores de diamètre apparent compris entre 2 et 50 nm.
Le volume des micropores est mesuré par porosimétrie à l’azote. L'analyse quantitative de la microporosité est effectuée à partir de la méthode t (méthode de Lippens-De Boer, 1965) qui correspond à une transformée de l'isotherme d'adsorption de départ comme décrit dans l'ouvrage « Adsorption by powders and porous solids. Principles, methodology and applications >> écrit par F. Rouquérol, J. Rouquérol et K. Sing, Academie Press, 1999.
On définit également le diamètre médian mésoporeux comme étant le diamètre tel que tous les pores, parmi l’ensemble des pores constituant le volume mésoporeux, de taille inférieure à ce diamètre constituent 50% du volume mésoporeux total déterminé par intrusion au porosimètre à mercure.
On définit également le diamètre médian macroporeux comme étant le diamètre tel que tous les pores, parmi l’ensemble des pores constituant le volume macroporeux, de taille inférieure à ce diamètre constituent 50% du volume macroporeux total déterminé par intrusion au porosimètre à mercure.
On entend par la surface spécifique du catalyseur ou du support utilisé pour la préparation du catalyseur selon l'invention, la surface spécifique B.E.T. déterminée par adsorption d’azote conformément à la norme ASTM D 3663-78 établie à partir de la méthode BRUNAUER-EMMETT-TELLER décrite dans le périodique « The Journal of American Society », 60, 309, (1938).
On entend par taille des nanoparticules de nickel, le diamètre moyen des cristallites de nickel mesurée sous leurs formes oxyde. Le diamètre moyen des cristallites de nickel sous forme oxyde est déterminé par diffraction des rayons X, à partir de la largeur de la raie de diffraction située à l’angle 2thêta=43° (c’est-à-dre selon la direction cristallographique [200]) à l’aide de la relation de Scherrer. Cette méthode, utilisée en diffraction des rayons X sur des poudres ou échantillons polycristallins qui relie la largeur à mi-hauteur des pics de diffraction à la taille des particules, est décrite en détail dans la référence : Appl. Cryst. (1978), 11, 102
113 « Scherrer after sixty years: A survey and some new results in the détermination of crystallite size», J. I. Langford and A. J. C. Wilson.
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, 81ème 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 lUPAC.
Description du procédé de préparation du catalyseur
D’une manière générale, le procédé de préparation du catalyseur comprend les étapes suivantes :
a) on prépare un oxyde poreux aluminique calciné (appelé aussi ici de manière indifférente « matrice oxyde » ou « support ») ;
b) on malaxe l’oxyde poreux aluminique calciné obtenu à l’étape a) avec au moins une solution comprenant au moins un précurseur de nickel pour obtenir une pâte, à une concentration en nickel voulue pour obtenir sur le catalyseur séché ou calciné une teneur comprise entre 10 et 35 % poids de nickel par rapport au poids total du catalyseur ;
c) on met en forme la pâte obtenue à l’étape b) ;
d) on sèche la pâte mise en forme obtenue à l’étape c) à une température inférieure à 250 °C pour obtenir un précurseur de catalyseur séché ;
e) éventuellement, on réalise un traitement thermique du catalyseur séché obtenu à l’étape d) à une température comprise entre 250 et 1000°C, en présence ou non d’eau, pour obtenir un précurseur de catalyseur calciné ;
f) on imprègne le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’étape d) ou le précurseur de catalyseur calciné obtenu à l’étape e) avec au moins une solution comprenant au moins un précurseur de nickel, pour obtenir un précurseur de catalyseur imprégné ;
g) on sèche le précurseur de catalyseur imprégné obtenu à l’étape f) à une température inférieure à 250°C pour obtenir un catalyseur séché;
h) éventuellement, on réalise un traitement thermique du catalyseur séché obtenu à l’étape g) à une température comprise entre 250 et 1000°C, en présence ou non d’eau, pour obtenir un catalyseur calciné.
Avantageusement, l’oxyde poreux aluminique calciné est obtenu à partir d’un gel d’alumine spécifique. La distribution poreuse particulière observée dans le catalyseur est notamment due au procédé de préparation à partir du gel d’alumine spécifique.
Etape a) de préparation de l’oxyde aluminique calciné
L’oxyde aluminique calciné peut être synthétisé par différentes méthodes connues par l'homme du métier. Par exemple, on met en oeuvre un procédé d'obtention de gel constitué d'un précurseur de type gamma-oxy(hydroxyde) d'aluminium (AIO(OH) autrement dénommé boehmite. Le gel d’alumine peut par exemple être obtenu par précipitation des solutions basiques et/ou acides de sels d'aluminium induite par changement de pH ou toute autre méthode connue de l'homme de métier. Cette méthode est notamment décrite par le document P. Euzen, P. Raybaud, X. Krokidis, H. Toulhoat, J.L. Le Loarer, J.P. Jolivet, C. Froidefond, Alumina, in Handbook of Porous Solids, Eds F. Schüth, K.S.W. Sing, J. Weitkamp, Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2002, pp. 1591-1677.
De manière particulièrement préférée, l’oxyde poreux aluminique est préparé à partir de gels d’alumine spécifiques préparés selon des modes particuliers de préparation tels que décrits ci-après.
Mode de réalisation 1 :
Selon une première variante, l’oxyde poreux aluminique calciné utilisé dans le cadre du procédé de préparation du catalyseur selon l’invention est obtenu en réalisant les étapes suivantes :
a1) une première étape de précipitation, en milieu réactionnel aqueux, d'au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l’hydroxyde de sodium et l’hydroxyde de potassium et d'au moins un précurseur acide choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique, dans lequel au moins un des précurseurs basique ou acide comprend de l'aluminium, le débit relatif des précurseurs acide et basique est choisi de manière à obtenir un pH du milieu réactionnel compris entre 8,5 et 10,5 et le débit du ou des précurseurs acide et basique contenant de l'aluminium est réglé de manière à obtenir un taux d'avancement de la première étape compris entre 5 et 13%, le taux d'avancement étant défini comme étant la proportion d'alumine formée en équivalent AI2O3 lors de ladite première étape de précipitation par rapport à la quantité totale d'alumine formée à l'issue de l'étape a3) du procédé de préparation, ladite étape opérant à une température comprise entre 20 et 90°C et pendant une durée comprise entre 2 minutes et 30 minutes;
a2) une étape de chauffage de la suspension à une température comprise entre 40 et 90°C pendant une durée comprise entre 7 minutes et 45 minutes, a3) une deuxième étape de précipitation de la suspension obtenue à l'issue de l'étape de chauffage a2) par ajout dans la suspension d'au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium et d'au moins un précurseur acide choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique, dans lequel au moins un des précurseurs basique ou acide comprend de l'aluminium, le débit relatif des précurseurs acide et basique est choisi de manière à obtenir un pH du milieu réactionnel compris entre 8,5 et 10,5 et le débit du ou des précurseurs acide et basique contenant de l'aluminium est réglé de manière à obtenir un taux d'avancement de la deuxième étape compris entre 87 et 95 %, le taux d'avancement étant défini comme étant la proportion d'alumine formée en équivalent AI2O3 lors de ladite deuxième étape de précipitation par rapport à la quantité totale d'alumine formée à l'issue de l'étape a3) du procédé de préparation, ladite étape opérant à une température comprise entre 40 et 90 °C et pendant une durée comprise ente 2 minutes et 50 minutes ;
a4) une étape de filtration de la suspension obtenue à l'issue de l'étape a3) de deuxième précipitation pour obtenir un gel d'alumine ;
a5) une étape de séchage dudit gel d'alumine obtenu à l'étape a4) pour obtenir une poudre ; par exemple à une température comprise entre 20 et 200°C et pendant une durée comprise entre 8 h et 15 h ;
a6) une étape de traitement thermique de la poudre obtenue à l'issue de l'étape a5) entre 500 et 1000°C, pendant une durée comprise entre 2 et 10 h, en présence ou non d'un flux d'air contenant jusqu'à 60% volume d’eau pour obtenir un oxyde poreux aluminique calciné.
Le taux d’avancement pour chacune des étapes de précipitation est défini comme étant la proportion d'alumine formée en équivalent AI2O3 lors de ladite première ou deuxième étape de précipitation par rapport à la quantité totale d'alumine formée en équivalent AI2O3 à l'issue des deux étapes de précipitation et plus généralement à l’issue des étapes de préparation du gel d’alumine et notamment à l’issue de l’étape a3) du procédé de préparation selon l’invention.
Mode de réalisation 2
Selon une deuxième variante, l’oxyde poreux aluminique calciné utilisé dans le cadre du procédé de préparation du catalyseur selon l’invention est obtenu en réalisant les étapes suivantes :
a1j une étape de mise en solution d'un précurseur acide d'aluminium choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium et le nitrate d'aluminium dans l'eau, à une température comprise entre 20 et 90°C, à un pH compris entre 05 et 5, pendant une durée comprise entre 2 et 60 minutes, a2’) une étape d’ajustement du pH par ajout dans la suspension obtenue à l'étape a1 ’) d'au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l’hydroxyde de sodium et l’hydroxyde de potassium, à une température comprise entre 20 et 90°C, et à un pH compris entre7 et 10, pendant une durée comprise entre 5 et 30 minutes, a3’) une étape de coprécipitation de la suspension obtenue à l'issue de l'étape a2’) par ajout dans la suspension d’au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l’hydroxyde de sodium et l’hydroxyde de potassium et d’au moins un précurseur acide choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique, au moins un des précurseurs basique ou acide comprenant de l'aluminium, le débit relatif des précurseurs acide et basique étant choisi de manière à obtenir un pH du milieu réactionnel compris entre 7 et 10 et le débit du ou des précurseurs acide et basique contenant de l'aluminium étant réglé de manière à obtenir une concentration en alumine finale dans la suspension comprise entre 10 et 38 g/L, a4’) une étape de filtration de la suspension obtenue à l'issue de l'étape a3’) de coprécipitation pour obtenir un gel d'alumine, a5’) une étape de séchage dudit gel d'alumine obtenu à l'étape a4’) pour obtenir une poudre, ladite étape de séchage pouvant être opérée à une température comprise entre 120 et 300 °C, de manière très préférée à une température œmprise entre 150 et 250 °C, pendant 2 à 16 h ;
a6’) une étape de traitement thermique de la poudre obtenue à l'issue de l'étape a5’) à une température comprise entre 500 et 1000°C, en préserce ou non d'un flux d'air contenant jusqu'à 60% en volume d'eau, pendant une durée comprise entre 2 et 10 heures, pour obtenir un oxyde poreux aluminique calciné.
Mode de réalisation 3 :
Selon une troisième variante, l’oxyde poreux aluminique calciné utilisé dans le cadre du procédé de préparation du catalyseur selon l’invention est obtenu en réalisant les étapes suivantes :
a1 ”) au moins une première étape de précipitation d'alumine, en milieu réactionnel aqueux, d'au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l’hydroxyde de sodium et l’hydroxyde de potassium et d'au moins un précurseur acide choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, et l'acide nitrique, dans laquelle au moins l'un des précurseurs basique ou acide comprend de l'aluminium, le débit relatif des précurseurs acide et basique est choisi de manière à obtenir un pH du milieu réactionnel compris entre 8,5 et 10,5 et le débit du ou des précurseurs acide et basique contenant de l'aluminium est réglé de manière à obtenir un taux d'avancement de ladite première étape compris entre 40 et 100%, le taux d'avancement étant défini comme étant la proportion d'alumine formée en équivalent AI2O3 lors de ladite première étape de précipitation par rapport à la quantité totale d'alumine formée à l'issue de l'étape c) du procédé de préparation, ladite première étape de précipitation opérant à une température comprise entre 10 et 50 °C, et pendant une durée comprise entre 2minutes et 30 minutes ;
a2”) une étape de traitement thermique de la suspension chauffée à une température comprise entre 50 et 200°C pendant une durée comprse entre 30 minutes et 5 heures permettant l'obtention d'un gel d'alumine ;
a3”) une étape de filtration de la suspension obtenue à l'issue de l'étape a2”) de traitement thermique, suivie d'au moins une étape de lavage du gel obtenu ;
a4”) une étape de séchage du gel d'alumine obtenu à l'issue de l'étape a3”) pour obtenir une poudre ; ladite étape de séchage étant mise en oeuvre à une température comprise entre 20 et 250°C, de préférence entre 50 et 200°C, pendantune durée comprise entre 1 jour et 3 semaines, de préférence entre 2 heures et 1 semaine et encore plus préférentiellement entre 5 heures et 48 heures ;
a5”) une étape de traitement thermique de la poudre obtenue à l'issue de l'étape a4”) à une température comprise entre 500 et 1000°C, en préserce ou non d'un flux d'air contenant jusqu'à 60% en volume d'eau, pendant une durée comprise entre 2 et 10 h, pour obtenir un oxyde poreux aluminique calciné.
De manière générale, on entend par « taux d’avancement » de la n-ième étape de précipitation le pourcentage d’alumine formé en équivalent AI2O3 dans ladite n-ième étape, par rapport à la quantité totale d’alumine formée à l’issue de l’ensemble des étapes de précipitation et plus généralement à l’issue des étapes de préparation du gel d’alumine.
Dans le cas où le taux d'avancement de ladite étape a1 ”) de précipitation est de 100%, ladite étape a1 ”) de précipitation permet généralement l'obtention d'une suspension d'alumine ayant une concentration en AI2O3 comprise entre 20 et 100 g/L, de préférence entre 20 et 80 g/L, de manière préférée entre 20 et 50 g/L.
Etape b) Comalaxage
Dans cette étape, l’oxyde poreux aluminique calciné obtenu à l’étape a) est malaxé avec au moins une solution comprenant au moins un précurseur de nickel.
La(les)dite(s) solution(s) comprenant au moins un précurseur de nickel peu(ven)t être aqueuse(s) ou constituée(s) d'un solvant organique ou bien d'un mélange d'eau et d'au moins un solvant organique (par exemple l'éthanol ou le toluène). De préférence, la solution est aqueuse. Le pH de cette solution pourra être modifié par l'ajout éventuel d'un acide. Selon une autre variante préférée, la solution aqueuse peut contenir de l’ammoniaque ou des ions d’ammonium NH4 +.
De manière préférée, ledit précurseur de nickel est introduit en solution aqueuse, par exemple sous forme de nitrate, de carbonate, d'acétate, de chlorure, d’hydroxyde, d’hydroxycarbonate, d'oxalate, de complexes formés par un polyacide ou un acide-alcool et ses sels, de complexes formés avec les acétylacétonates, ou de tout autre dérivé inorganique soluble en solution aqueuse, laquelle est mise en contact avec ledit oxyde poreux aluminique calciné. De manière préférée, on utilise avantageusement comme précurseur de nickel, le nitrate de nickel, le chlorure de nickel, l'acétate de nickel ou le hydroxycarbonate de nickel. De manière très préférée, le précurseur de nickel est le nitrate de nickel ou le hydroxycarbonate de nickel.
Selon une autre variante préférée, ledit précurseur de nickel est introduit en solution ammoniacale en introduisant un sel de nickel, par exemple l’hydroxyde de nickel ou le carbonate de nickel dans une solution ammoniacale ou dans une solution de carbonate d’ammonium ou d’hydrogénocarbonate d’ammonium.
Selon l’invention, ladite solution comprenant au moins un précurseur de nickel est approvisionnée à une concentration voulue pour obtenir sur le catalyseur séché (obtenu à l’étape f) si on ne réalise pas d’étape de calcination) ou calciné (obtenu à l’étape g) si on effectue une étape de calcination du catalyseur séché) une teneur comprise entre 10 et 35 % poids de nickel par rapport au poids total du catalyseur, de préférence entre 12 et 30% en poids, plus préférentiellement entre 14 et 28% en poids. En effet, la Demanderesse a découvert de manière surprenante que l’apport spécifique entre 10 et 35% en poids de nickel par rapport au poids total du catalyseur, de préférence entre 12 et 30% en poids, et plus préférentiellement entre 14 et 28% en poids, à l’étape a) de comalaxage permet l’obtention d’un catalyseur final présentant des performances améliorées en terme d’activité en hydrogénation sélective de composés polyinsaturés ou en hydrogénation des composés aromatiques.
Dans un mode de réalisation particulier selon l’invention, on réalise à l’étape b) une étape de comalaxage avec une solution résultant d’un mélange d’une ou plusieurs solution(s) comprenant un précurseur de nickel et au moins une solution comprenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amide, ou au moins une fonction amine.
En effet, il a été en outre remarqué que les catalyseurs selon l’invention préparés en présence d’un composé organique (cités ci-avant) sont plus actifs que les catalyseur selon l’art antérieur et préparés en l'absence de ce type de composé organique. Cet effet est lié à la diminution de la taille des particules de nickel.
Avantageusement, le rapport molaire entre ledit composé organique introduit à l’étape b) et l’élément nickel également introduit à l’étape b) est compris entre 0,01 et 5,0 mol/mol, de préférence entre 0,05 et 2,0 mol/mol, plus préférentiellement entre 0,1 et 1,5 mol/mol et encore plus préférentiellement entre 0,3 et 1,2 mol/mol.
La(les)dite(s) solution(s) contenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amide, ou au moins une fonction amine peu(ven)t être aqueuse(s) ou organique(s) (par exemple le méthanol ou l'éthanol ou le phénol ou l’acétone ou le toluène ou le diméthylsulfoxyde (DMSO)) ou bien constituée(s) d'un mélange d'eau et d'au moins un solvant organique. Le(s)dit(s) composé(s) organique(s) est(sont) préalablement au moins partiellement dissous dans la(les)dite(s) solution(s) à la concentration voulue. De préférence, la(les)dite(s) solution(s) est(sont) aqueuse(s) ou contien(nen)t de l’éthanol. De façon encore plus préférée, ladite solution est aqueuse. Le pH de ladite solution pourra être modifié par l'ajout éventuel d'un acide ou d’une base.
Le comalaxage se déroule avantageusement dans un malaxeur, par exemple un malaxeur de type Brabender bien connu de l’Homme du métier. La poudre d'alumine calcinée obtenue à l’étape a) est placée dans la cuve du malaxeur. Ensuite la solution résultant du mélange d’une ou plusieurs solution(s) comprenant au moins un précurseur de nickel, ou la solution résultant du mélange d’une ou plusieurs solution(s) comprenant au moins un précurseur de nickel et d’au moins une solution comprenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amide, ou au moins une fonction amine, et éventuellement de l'eau permutée, est ajoutée à la seringue ou avec tout autre moyen pendant une durée de quelques minutes, typiquement environ 2 minutes à une vitesse de malaxage donnée. Après l'obtention d'une pâte, le malaxage peut être poursuivi pendant quelques minutes, par exemple environ 15 minutes à 50 tr/min.
Lesdites solutions résultants desdits mélanges peuvent également être ajoutées en plusieurs fois durant cette phase de comalaxage.
A) Composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique
Dans un mode de réalisation selon l’invention, le composé organique comprend au moins une fonction acide carboxylique.
Ledit composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique peut être un composé organique aliphatique, saturé ou insaturé, ou un composé organique aromatique. De préférence, le composé organique aliphatique, saturé ou insaturé, comprend entre 1 et 9 atomes de carbone, de préférence entre 2 et 7 atomes de carbone. De préférence, le composé organique aromatique comprend entre 7 et 10 atomes de carbone, de préférence entre 7 et 9 atomes de carbone.
Ledit composé organique aliphatique, saturé ou insaturé, ou ledit composé organique aromatique, comprenant au moins une fonction acide carboxylique peut être choisi parmi les acides monocarboxyliques, les acides dicarboxyliques, les acides tricarboxyliques, les acides tétracarboxyliques.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, ledit composé organique est un acide monocarboxylique aliphatique saturé, la chaîne aliphatique étant linéaire ou ramifiée ou cyclique. Lorsque le composé organique est un acide monocarboxylique linéaire saturé, il est de préférence choisi parmi l’acide formique, l’acide acétique, l’acide propionique, l’acide butanoïque, l’acide valérique, l’acide hexanoïque, l’acide heptanoïque, l’acide octanoïque, l’acide nonanoïque. Lorsque le composé organique est un acide monocarboxylique ramifié saturé, il est de préférence choisi parmi l’acide isobutyrique, l’acide pivalique, l’acide méthyl4-octanoïque, l’acide méthyl-3-valérique, l’acide méthyl-4-valérique, l’acide méthyl-2valérique, l’acide isovalérique, l’acide éthyl-2-hexanoïque, l’acide méthyl-2-butyrique, l’acide éthyl-2-butyrique, l’acide propyl-2-valérianique, l’acide valproïque, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. Lorsque le composé organique est un acide monocarboxylique cyclique saturé, il est de préférence choisi parmi l’acide cyclopentane carboxylique, l’acide cyclohexane carboxylique.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, ledit composé organique est un acide monocarboxylique aliphatique insaturé, la chaîne aliphatique étant linéaire ou ramifiée ou cyclique, de préférence choisi parmi l’acide méthacrylique, l’acide acrylique, l’acide vinylacétique, l’acide crotonique, l’acide isocrotonique, l’acide pentène-2-oïque, l’acide pentène-3-oïque, l’acide pentène-4-oïque, l’acide tiglique, l’acide angélique, l’acide sorbique, l’acide acétylène carboxylique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, ledit composé organique est un acide monocarboxylique aromatique, de préférence choisi parmi l’acide benzoïque, l’acide méthylbenzoïque, l’acide diméthyl-benzoïque, l’acide triméthyl-benzoïque, l’acide éthyl-benzoïque, l’acide o-tolylacétique, l’acide phénylacétique, l’acide phényl-2-propionique, l’acide phényl-3 propionique, l’acide vinyl-4-benzoïque, l’acide phénylacétylènecarbonique, l’acide cinnamique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, ledit composé organique est un acide dicarboxylique aliphatique saturé ou insaturé, la chaîne aliphatique étant linéaire ou ramifiée ou cyclique.
Lorsque le composé organique est un acide dicarboxylique linéaire saturé, il est de préférence choisi parmi l’acide éthanedioïque (acide oxalique), l’acide propanedioïque (acide malonique), l’acide butanedioïque (acide succinique), l’acide pentanedioïque (acide glutarique), l’acide hexanedioïque (acide adipique), l’acide heptanedioïque (acide pimélique), l’acide octanedioïque (acide subérique), l’acide nonanedioïque (acide azélaïque). Lorsque le composé organique est un acide dicarboxylique ramifié saturé, il est de préférence choisi parmi l’acide méthyl-2-glutarique, l’acide méthyl-3-glutarique, l’acide diméthyl-3,3-glutarique, l’acide diméthyl-2,2-glutarique, l’acide butane-1,2-dicarboxylique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères.
Lorsque le composé organique est un acide dicarboxylique saturé cyclique, il est de préférence choisi parmi l’acide cyclohexanedicarboxylique, l’acide pinique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères.
De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’acide éthanedioïque (acide oxalique), l’acide propanedioïque (acide malonique), l’acide butanedioïque (acide succinique), l’acide pentanedioïque (acide glutarique). l’acide 1,2cyclohexanedicarboxylique, l’acide 1,3-cyclohexanedicarboxylique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De façon encore plus préférée, ledit composé organique est choisi parmi l’acide éthanedioïque (acide oxalique), l’acide propanedioïque (acide malonique), l’acide butanedioïque (acide succinique), l’acide pentanedioïque (acide glutarique).
Lorsque le composé organique est un acide dicarboxylique insaturé, linéaire ou ramifié ou cyclique, il est de préférence choisi parmi l’acide (Z)-butènedioïque (acide maléique), l’acide (E)-butènedioïque (acide fumarique), l’acide pent-2-ènedioïque (acide glutaconique), l’acide (2E-4E)-hexa-2,4-diènedioïque (acide muconique), l’acide mésaconique, l’acide citraconique, l’acide acétylènedicarboxylique, l’acide méthylène-2-succinique (acide itaconique), l’acide hexadiène-2,4-dioïque, sous l'une quelconque de leurs formes isomères.
De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’acide (Z)-butènedioïque (acide maléique), l’acide (E)-butènedioïque (acide fumarique), l’acide pent-2-ènedioïque (acide glutaconique), l’acide mésaconique, l’acide citraconique, l’acide méthylène-2-succinique (acide itaconique), sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De façon encore plus préférée, ledit composé organique est choisi parmi l’acide (Z)-butènedioïque (acide maléique), l’acide (E)-butènedioïque (acide fumarique), l’acide pent-2-ènedioïque (acide glutaconique).
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, ledit composé organique est un acide dicarboxylique aromatique, de préférence choisi parmi l’acide benzène-1,2-dicarboxylique (acide phtalique), l’acide benzène-1,3-dicarboxylique (acide isophtalique), l’acide benzène1,4-dicarboxylique (acide téréphtalique), l’acide phénylsuccinique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est l’acide benzène-1,2dicarboxylique (acide phtalique).
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, ledit composé organique est un acide tricarboxylique aliphatique, saturé ou insaturé, ou aromatique, de préférence choisi parmi l’acide propanetricarboxylique-1,2,3 (acide tricarballylique), l’acide butanetricarboxylique1,2,4, l’acide propène-tricarboxylique-1,2,3 (acide aconitique), l’acide benzènetricarboxylique-1,3,5 (acide trimésique), l’acide benzènetricarboxylique-1,2,4, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’acide propanetricarboxylique-1,2,3 (acide tricarballylique), l’acide butanetricarboxylique-1,2,4, l’acide propène-tricarboxylique-1,2,3 (acide aconitique), l’acide benzènetricarboxylique-1,2,4, sous l'une quelconque de leurs formes isomères.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, ledit composé organique est un acide tétracarboxylique aliphatique, saturé ou insaturé, ou aromatique, de préférence choisi parmi l’acide méthanetétracarboxylique, l’acide butanetétracarboxylique-1,2,3,4, l’acide éthylènetétracarboxylique, l’acide benzènetétracarboxylique-1,2,4,5, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’acide butanetétracarboxylique-1,2,3,4, l’acide benzènetétracarboxylique-1,2,4,5, sous l'une quelconque de leurs formes isomères.
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, ledit composé organique peut comprendre au moins un deuxième groupe fonctionnel choisi parmi les éthers, les hydroxyles, les cétones, les esters. Avantageusement, ledit composé organique comprend au moins une fonction acide carboxylique et au moins une fonction hydroxyle, ou au moins une fonction acide carboxylique et au moins une fonction éther, ou au moins une fonction acide carboxylique et au moins une fonction cétone. Avantageusement, ledit composé organique peut comprendre au moins trois groupes fonctionnels différents choisis parmi au moins une fonction acide carboxylique, au moins une fonction hydroxyde et au moins un groupe fonctionnel différent des fonctions acide carboxylique et hydroxyle, comme une fonction éther ou une fonction cétone.
Parmi les composés organiques comprenant au moins une fonction acide carboxylique et au moins une fonction hydroxyle, on peut citer les hydroxyacides des acides monocarboxyliques, les hydroxyacides des acides dicarboxyliques ou des acides polycarboxyliques, les dihydroxyacides des acides monocarboxyliques ou des acides polycarboxyliques, les trihydroxyacides des acides monocarboxyliques ou des acides polycarboxyliques, et plus généralement les polyhydroxyacides des acides monocarboxyliques ou des acides polycarboxyliques, la chaîne carbonée desdits acides pouvant être aliphatique saturée (linéaire, ramifiée ou cyclique), ou aliphatique insaturée (linéaire, ramifiée ou cyclique) ou pouvant contenir au moins un cycle aromatique. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi les hydroxyacides ou les dihydroxyacides des acides monocarboxyliques ou des acides dicarboxyliques ou des acides tricarboxyliques.
Lorsque le composé organique est un hydroxyacide d’un acide monocarboxylique, il est de préférence choisi parmi l’acide hydroxyacétique (acide glycolique), l’acide 2hydroxypropanoïque (acide lactique), l’acide hydroxy-2-isobutyrique ou les autres ahydroxyacides, l’acide 3-hydroxypropanoïque, l’acide hydroxy-3-butyrique, l’acide 3hydroxypentanoïque, l’acide hydroxy-3-isobutyrique, l’acide 3-hydroxy-3-méthylbutanoïque, ou les autres β-hydroxyacides, l’acide hydroxy-4-butyrique ou les autres γ-hydroxyacides, l’acide mandélique, l’acide 3-phényllactique, l’acide tropique, l’acide hydroxybenzoïque, l’acide salicylique, l’acide (hydroxy-2-phényl)-acétique, l’acide (hydroxy-3-phényl)-acétique, l’acide (hydroxy-4-phényl)-acétique, l’acide coumarique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’acide hydroxyacétique (acide glycolique), l’acide 2-hydroxypropanoïque (acide lactique), l’acide 3hydroxypropanoïque, l’acide hydroxy-3-butyrique, l’acide hydroxy-3-isobutyrique, l’acide mandélique, l’acide 3-phényllactique, l’acide tropique, l’acide salicylique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De façon encore plus préférée, ledit composé organique est choisi parmi l’acide hydroxyacétique (acide glycolique), l’acide 2hydroxypropanoïque (acide lactique), l’acide 3-hydroxypropanoïque, l’acide hydroxy-3butyrique, l’acide hydroxy-3-isobutyrique.
Lorsque le composé organique est un hydroxyacide d’un acide polycarboxylique, il est de préférence choisi parmi l’acide 2-hydroxypropanedioïque (acide tartronique), l’acide 2hydroxybutanedioïque (acide malique), l’acide acétolactique ou les autres a-hydroxyacides ou β-hydroxyacides ou γ-hydroxyacides des acides dicarboxyliques, l’acide hydroxy-5isophtalique, l’acide 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylique (acide citrique), l’acide isocitrique, l’acide homocitrique, l’acide homoisocitrique ou les autres α-hydroxyacides ou βhydroxyacides ou γ-hydroxyacides des acides tricarboxyliques, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’acide 2hydroxypropanedioïque (acide tartronique), l’acide 2-hydroxybutanedioïque (acide malique), l’acide acétolactique, l’acide 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylique (acide citrique), l’acide isocitrique, l’acide homocitrique, l’acide homoisocitrique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De façon encore plus préférée, ledit composé organique est choisi parmi l’acide 2-hydroxypropanedioïque (acide tartronique), l’acide 2-hydroxybutanedioïque (acide malique), l’acide acétolactique, l’acide 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylique (acide citrique).
Lorsque le composé organique est un dihydroxyacide d’un acide monocarboxylique, il est de préférence choisi parmi l’acide glycérique, l’acide 2,3-dihydroxy-3-méthylpentanoïque, l’acide pantoïque ou les autres α,α-dihydroxyacides ou α,β-dihydroxyacides ou α,γ-dihydroxyacides, l’acide 3,5-dihydroxy-3-méthylpentanoïque (acide mévalonique), ou les autres β,βdihydroxyacides ou β,γ-dihydroxyacides ou γ,γ-dihydroxyacides, l’acide bis-(hydroxyméthyl)-
2.2- propionique, l’acide 2,3-dihydroxybenzoïque, l’acide α-résorcylique, l’acide βrésorcylique, l’acide γ-résorcylique, l’acide gentisique, l’acide protocatéchique, l’acide orsellinique, l’acide homogentisique, l’acide caféique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’acide glycérique, l’acide
2.3- dihydroxy-3-méthylpentanoïque, l’acide pantoïque, l’acide 2,3-dihydroxybenzoïque, l’acide β-résorcylique, l’acide γ-résorcylique, l’acide gentisique, l’acide orsellinique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De façon encore plus préférée, ledit composé organique est choisi parmi l’acide glycérique, l’acide 2,3-dihydroxy-3-méthylpentanoïque, l’acide pantoïque.
Lorsque le composé organique est un dihydroxyacide d’un acide polycarboxylique, il est de préférence choisi parmi l’acide dihydroxymalonique, l’acide 2,3-dihydroxybutanedioïque (acide tartrique) ou les autres α,α-dihydroxyacides ou α,β-dihydroxyacides ou α,γdihydroxyacides ou β,β-dihydroxyacides ou β,γ-dihydroxyacides ou γ,γ-dihydroxyacides des acides dicarboxyliques, l’acide hydroxycitrique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’acide dihydroxymalonique, l’acide 2,3-dihydroxybutanedioïque (acide tartrique), l’acide hydroxycitrique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De façon encore plus préférée, ledit composé organique est choisi parmi l’acide dihydroxymalonique, l’acide 2,3dihydroxybutanedioïque (acide tartrique).
Lorsque le composé organique est un polyhydroxyacide d’un acide monocarboxylique ou d’un acide polycarboxylique, il est de préférence choisi parmi l’acide shikimique, l’acide trihydroxybenzoïque, l’acide gallique, l’acide phloroglucinique, l’acide pyrogallolcarboxylique, l’acide quinique, l’acide gluconique, l’acide mucique, l’acide saccharique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’acide trihydroxybenzoïque, l’acide quinique, l’acide gluconique, l’acide mucique, l’acide saccharique, sous l'une quelconque de leurs formes isomères. De façon encore plus préférée, ledit composé organique est choisi parmi l’acide quinique, l’acide gluconique, l’acide mucique, l’acide saccharique.
Parmi les composés organiques comprenant au moins une fonction acide carboxylique et au moins une fonction éther, on peut citer l’acide 2-méthoxyacétique, l’acide 2,2’-oxydiacétique (acide diglycolique), l’acide 4-méthoxybenzoïque, l’acide isopropoxy-4-benzoïque, l’acide méthoxy-3-phénylacétique, l’acide méthoxy-3-cinnamique, l’acide méthoxy-4-cinnamique, l’acide 3,4-diméthoxycinnamique, l’acide vératriquel’acide tétrahydrofuranne-carboxylique-2, l’acide furanne-carboxylique-3, l’acide 2,5-dihydro-3,4-furanne dicarboxylique acide, selon l’une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est l’acide 2,2’-oxydiacétique (acide diglycolique.
Parmi les composés organiques comprenant au moins une fonction acide carboxylique et au moins une fonction cétone, on peut citer l’acide glyoxylique, l’acide 2-oxopropanoïque (acide pyruvique), l’acide 2-oxobutanoïque, l’acide 3-oxopentanoïque, l'acide 3-méthyl-2oxobutanoïque, l’acide 4-méthyl-2-oxopentanoïque, l’acide phénylglyoxylique, l’acide phénylpyruvique, l’acide mésoxalique, l’acide 2-oxoglutarique, l’acide 2-oxohexanedioïque, l’acide oxalosuccinique ou les autres α-cétoacides des acides monocarboxyliques ou des acides polycarboxyliques, l’acide acétylacétique, l’acide acétonedicarboxylique, ou les autres β-cétoacides des acides monocarboxyliques ou des acides polycarboxyliques, l’acide 4oxopentanoïque (acide lévulinique) ou les autres γ-cétoacides des acides monocarboxyliques ou des acides polycarboxyliques, l’acide acétyl-4-benzoïque, l’acide dioxosuccinique, l’acide 4-maléylacétoacétique ou les autres polycétoacides des acides monocarboxyliques ou des acides polycarboxyliques, selon l’une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’acide glyoxylique, l’acide 2-oxopropanoïque (acide pyruvique), l’acide 2-oxobutanoïque, l'acide 3méthyl-2-oxobutanoïque, l’acide phénylglyoxylique, l’acide phénylpyruvique, l’acide mésoxalique, l’acide 2-oxoglutarique, l’acide 2-oxohexanedioïque, l’acide oxalosuccinique, l’acide acétylacétique, l’acide acétonedicarboxylique, l’acide 4-oxopentanoïque (acide lévulinique), l’acide dioxosuccinique, selon l’une quelconque de leurs formes isomères. De façon encore plus préférée, ledit composé organique est choisi parmi l’acide glyoxylique, l’acide 2-oxopropanoïque (acide pyruvique), l’acide 2-oxobutanoïque, l'acide 3-méthyl-2oxobutanoïque, l’acide mésoxalique, l’acide 2-oxoglutarique, l’acide acétylacétique, l’acide acétonedicarboxylique, l’acide 4-oxopentanoïque (acide lévulinique), l’acide dioxosuccinique.
Parmi les composés organiques comprenant au moins une fonction acide carboxylique et au moins une fonction ester, on peut citer l’acide acétylsalicylique.
Parmi les composés organiques comprenant au moins une fonction acide carboxylique, au moins une fonction hydroxyde et au moins une fonction éther, on peut citer l’acide 4-hydroxy3-méthoxybenzoïque (acide vanillique), l’acide syringique, l’acide glucuronique, l’acide galacturonique, l’acide férulique, l’acide sinapique, selon l’une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’acide 4-hydroxy-3méthoxybenzoïque (acide vanillique), l’acide glucuronique, l’acide galacturonique, selon l’une quelconque de leurs formes isomères.
Parmi les composés organiques comprenant au moins une fonction acide carboxylique, au moins une fonction hydroxyde et au moins une fonction cétone, on peut citer l’acide hydroxypyruvique, l’acide acétolactique, l’acide iduronique, l’acide ulosonique, l’acide méconique, l’acide 4-hydroxyphénylpyruvique, selon l’une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’acide hydroxypyruvique, l’acide acétolactique, l’acide iduronique, l’acide méconique, selon l’une quelconque de leurs formes isomères.
Parmi tous les modes de réalisation précédents, ledit composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique est de préférence choisi parmi l’acide éthanedioïque (acide oxalique), l’acide propanedioïque (acide malonique), l’acide butanedioïque (acide succinique), l’acide pentanedioïque (acide glutarique). l’acide 1,2cyclohexanedicarboxylique, l’acide 1,3-cyclohexanedicarboxylique, l’acide (Z)-butènedioïque (acide maléique), l’acide (E)-butènedioïque (acide fumarique), l’acide pent-2-ènedioïque (acide glutaconique), l’acide mésaconique, l’acide citraconique, l’acide méthylène-2succinique (acide itaconique), l’acide benzène-1,2-dicarboxylique (acide phtalique), l’acide propanetricarboxylique-1,2,3 (acide tricarballylique), l’acide butanetricarboxylique-1,2,4, l’acide propène-tricarboxylique-1,2,3 (acide aconitique), l’acide benzènetricarboxylique-1,2,4, l’acide butanetétracarboxylique-1,2,3,4, l’acide benzènetétracarboxylique-1,2,4,5, l’acide hydroxyacétique (acide glycolique), l’acide 2-hydroxypropanoïque (acide lactique), l’acide 3hydroxypropanoïque, l’acide hydroxy-3-butyrique, l’acide hydroxy-3-isobutyrique, l’acide mandélique, l’acide 3-phényllactique, l’acide tropique, l’acide salicylique, l’acide glycérique, l’acide 2,3-dihydroxy-3-méthylpentanoïque, l’acide pantoïque, l’acide 2,3dihydroxybenzoïque, l’acide β-résorcylique, l’acide γ-résorcylique, l’acide gentisique, l’acide orsellinique, l’acide dihydroxymalonique, l’acide 2,3-dihydroxybutanedioïque (acide tartrique), l’acide hydroxycitrique, l’acide trihydroxybenzoïque, l’acide quinique, l’acide gluconique, l’acide mucique, l’acide saccharique, l’acide 2,2’-oxydiacétique (acide diglycolique). l’acide glyoxylique, l’acide 2-oxopropanoïque (acide pyruvique), l’acide 2-oxobutanoïque, l'acide 3méthyl-2-oxobutanoïque, l’acide phénylglyoxylique, l’acide phénylpyruvique, l’acide mésoxalique, l’acide 2-oxoglutarique, l’acide 2-oxohexanedioïque, l’acide oxalosuccinique, l’acide acétylacétique, l’acide acétonedicarboxylique, l’acide 4-oxopentanoïque (acide lévulinique), l’acide dioxosuccinique, l’acide 4-hydroxy-3-méthoxybenzoïque (acide vanillique), l’acide glucuronique, l’acide galacturonique, l’acide hydroxypyruvique, l’acide acétolactique, l’acide iduronique, l’acide méconique, selon l’une quelconque de leurs formes isomères.
Parmi tous les modes de réalisation précédents, ledit composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique est plus préférentiellement choisi parmi l’acide éthanedioïque (acide oxalique), l’acide propanedioïque (acide malonique), l’acide butanedioïque (acide succinique), l’acide pentanedioïque (acide glutarique), l’acide (Z)butènedioïque (acide maléique), l’acide (E)-butènedioïque (acide fumarique), l’acide pent-2ènedioïque (acide glutaconique), l’acide hydroxyacétique (acide glycolique), l’acide 2hydroxypropanoïque (acide lactique), l’acide 3-hydroxypropanoïque, l’acide hydroxy-3butyrique, l’acide hydroxy-3-isobutyrique, l’acide 2-hydroxypropanedioïque (acide tartronique), l’acide 2-hydroxybutanedioïque (acide malique), l’acide acétolactique, l’acide 2hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylique (acide citrique), l’acide glycérique, l’acide 2,3dihydroxy-3-méthylpentanoïque, l’acide pantoïque, l’acide dihydroxymalonique, l’acide 2,3dihydroxybutanedioïque (acide tartrique), l’acide quinique, l’acide gluconique, l’acide mucique, l’acide saccharique, l’acide glyoxylique, l’acide 2-oxopropanoïque (acide pyruvique), l’acide 2-oxobutanoïque, l'acide 3-méthyl-2-oxobutanoïque, l’acide mésoxalique, l’acide 2-oxoglutarique, l’acide acétylacétique, l’acide acétonedicarboxylique, l’acide 4oxopentanoïque (acide lévulinique), l’acide dioxosuccinique. Encore plus préférentiellement, le composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique est choisi parmi l’acide éthanedioïque (acide oxalique), l’acide propanedioïque (acide malonique), l’acide pentanedioïque (acide glutarique), l’acide hydroxyacétique (acide glycolique), l’acide
2-hydroxypropanoïque (acide lactique), l’acide 2-hydroxypropanedioïque (acide tartronique), l’acide 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylique (acide citrique), l’acide 2,3dihydroxybutanedioïque (acide tartrique), l’acide 2-oxopropanoïque (acide pyruvique), l’acide 4-oxopentanoïque (acide lévulinique).
B) Composé organique comprenant au moins une fonction alcool
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le composé organique comprend au moins une fonction alcool.
De préférence, ledit composé organique comprend entre 2 et 20 atomes de carbone, de préférence entre 2 et 12 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement entre 2 et 8 atomes de carbone.
Dans un mode de réalisation selon l’invention, le composé organique comprend une seule fonction alcool (mono-alcool). De préférence, le composé organique est choisi parmi le méthanol, l’éthanol, le propanol, le butanol, le pentanol, l’hexanol, le 2-propyn-1-ol, le geraniol, le menthol, le phénol, le crésol, sous l’une quelconque de leurs formes isomères. Plus préférentiellement, ledit composé organique est choisi parmi le méthanol, l’éthanol, le phénol.
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le composé organique comprend au moins deux fonctions alcools (diol ou plus généralement polyol). De préférence, le composé organique est sélectionné parmi l’éthylène glycol, le propane-1,3-diol, le butane-1,4-diol, le pentane-1,5-diol, l’hexane-1,6-diol, l’heptane-1,7-diol, l’octane-1,8-diol, le propane-1,2-diol, le butane-1,2-diol, le butane-2,3-diol, le butane-1,3-diol, le pentane-1,2-diol, le pentane-1,3-diol, le pentane-2,3-diol, le pentane-2,4-diol, le 2-éthylhexane-1,3-diol (étohexadiol), le pmenthane-3,8-diol, le 2-méthylpentane-2,4-diol, le but-2-yne-1,4-diol, le 2,3,4trihydroxypentane, le 2,2-dihydroxyhexane, le 2,2,4-trihydroxyhexane, le glycérol, l'érythritol, le thréitol, l'arabitol, le xylitol, le ribitol, le mannitol, le sorbitol, le dulcitol, l’allitol, le gluciotol, le tolitol, le fucitol, l'iditol, le volemitol, l'inositol, sous l’une quelconque de leurs formes isomères. Plus préférentiellement, ledit composé organique est choisi parmi l’éthylène glycol, le propane-1,3-diol, le butane-1,4-diol, le pentane-1,5-diol, l’hexane-1,6-diol, le glycérol, le xylitol, le mannitol, le sorbitol, sous l’une quelconque de leurs formes isomères.
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le composé organique est un composé organique aromatique comprenant au moins deux fonctions alcools. De préférence, le composé organique est sélectionné parmi le pyrocatéchol, le résorcinol, l’hydroquinol, le pyrogallol, le phloroglucinol, l'hydroxyquinol, le tétrahydroxybenzène, le benzènehexol, sous l’une quelconque de leurs formes isomères. Plus préférentiellement, ledit composé organique est choisi parmi le pyrocatéchol, le résorcinol, l’hydroquinol.
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le composé organique peut être sélectionné parmi le diéthylène glycol, le triéthylène glycol, le tétraéthylène glycol, ou plus généralement les polyéthylène glycol répondant à la formule H(OC2H4)nOH avec n supérieur à 4 et ayant une masse molaire moyenne inférieure à 20000 g/mol. Plus préférentiellement, ledit composé organique est choisi parmi le diéthylène glycol, le triéthylène glycol, les polyéthylène glycol ayant une masse molaire moyenne inférieure à 600 g/mol.
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le composé organique est un monosaccharide de formule brute Cn(H2O)p avec n compris entre 3 et 12, de préférence entre 3 et 10. De préférence, le composé organique est sélectionné parmi le glycéraldéhyde, le dihydroxyacétone, l'érythrose, le thréose, l’érythrulose, le lyxose, l'arabinose, le xylose, le ribose, le ribulose, le xylulose, le glucose, le mannose, le sorbose, le galactose, le fructose, l’allose, l’altrose, le gulose, l’idose, le talose, le psicose, le tagatose, le sédoheptulose, le mannoheptulose, sous l’une quelconque de leurs formes isomères. Plus préférentiellement, ledit composé organique est choisi parmi le glucose, le mannose, le fructose, sous l’une quelconque de leurs formes isomères.
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le composé organique est un disaccharide ou un trisaccharide, ou un dérivé d’un monosaccharide, sélectionné parmi le sucrose, le maltose, le lactose, le cellobiose, le gentiobiose, l’inulobiose, l’isomaltose, l’isomaltulose, le kojibiose, le lactulose, le laminaribiose, le leucrose, le maltulose, le mélibiose, le nigerose, le robinose, le rutinose, le sophorose, le tréhalose, le tréhalulose, le turanose, l’érlose, le fucosyllactose, le gentianose, l’inulotriose, le kestose, le maltotriose, le mannotriose, le mélézitose, le néokestose, le panose, le raffinose, le rhamninose, le maltitol, le lactitol, l’isomaltitol, l’isomaltulose, sous l’une quelconque de leurs formes isomères. Plus préférentiellement, ledit composé organique est choisi parmi le sucrose, le maltose, le lactose, sous l’une quelconque de leurs formes isomères.
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le composé organique comprend au moins une fonction alcool, au moins une fonction cétone et au moins hétérocyclique insaturé, de préférence choisi parmi l’isomaltol, le maltol, l’éthylmaltol, l’acide déhydroacétique, l’acide kojique, l’acide érythorbique, sous l’une quelconque de leurs formes isomères.
Parmi tous les modes de réalisation précédents, ledit composé organique comprenant au moins une fonction alcool est de préférence choisi parmi le méthanol, l’éthanol, le propanol, le butanol, le pentanol, l’hexanol, le 2-propyn-1-ol, le géraniol, le menthol, le phénol, le crésol, l’éthylène glycol, le propane-1,3-diol, le butane-1,4-diol, le pentane-1,5-diol, l’hexane1,6-diol, l’heptane-1,7-diol, l’octane-1,8-diol, le propane-1,2-diol, le butane-1,2-diol, le butane-2,3-diol, le butane-1,3-diol, le pentane-1,2-diol, le pentane-1,3-diol, le pentane-2,3diol, le pentane-2,4-diol, le 2-éthylhexane-1,3-diol, le p-menthane-3,8-diol, le 2méthylpentane-2,4-diol, le but-2-yne-1,4-diol, le 2,3,4-trihydroxypentane, le 2,2dihydroxyhexane, le 2,2,4-trihydroxyhexane, le glycérol, l'érythritol, le thréitol, l'arabitol, le xylitol, le ribitol, le mannitol, le sorbitol, le dulcitol, l’allitol, le gluciotol, le tolitol, le fucitol, l'iditol, le volemitol, l'inositol, le pyrocatéchol, le résorcinol, l’hydroquinol, le pyrogallol, le phloroglucinol, l'hydroxyquinol, le tétrahydroxybenzène, le benzènehexol, le diéthylène glycol, le triéthylène glycol, le tétraéthylène glycol, les polyéthylène glycol répondant à la formule H(OC2H4)nOH avec n supérieur à 4 et ayant une masse molaire moyenne inférieure à 20000 g/mol, le glycéraldéhyde, le dihydroxyacétone, l'érythrose, le thréose, l’érythrulose, le lyxose, l’arabinose, le xylose, le ribose, le ribulose, le xylulose, le glucose, le mannose, le sorbose, le galactose, le fructose, l’allose, l’altrose, le gulose, l’idose, le talose, le psicose, le tagatose, le sédoheptulose, le mannoheptulose, le sucrose, le maltose, le lactose, le cellobiose, le gentiobiose, l’inulobiose, l’isomaltose, l’isomaltulose, le kojibiose, le lactulose, le laminaribiose, le leucrose, le maltulose, le mélibiose, le nigerose, le robinose, le rutinose, le sophorose, le tréhalose, le tréhalulose, le turanose, l’érlose, le fucosyllactose, le gentianose, l’inulotriose, le kestose, le maltotriose, le mannotriose, le mélézitose, le néokestose, le panose, le raffinose, le rhamninose, le maltitol, le lactitol, l’isomaltitol, l’isomaltulose, l’isomaltol, le maltol, l’éthylmaltol, l’acide déhydroacétique, l’acide kojique, l’acide érythorbique, sous l’une quelconque de leurs formes isomères.
Plus préférentiellement, ledit composé organique est choisi parmi le méthanol, l’éthanol, le phénol, l’éthylène glycol, le propane-1,3-diol, le butane-1,4-diol, le pentane-1,5-diol, l’hexane-1,6-diol, le glycérol, le xylitol, le mannitol, le sorbitol, le pyrocatéchol, le résorcinol, l’hydroquinol, le diéthylène glycol, le triéthylène glycol, les polyéthylène glycol ayant une masse molaire moyenne inférieure à 600 g/mol, le glucose, le mannose, le fructose, le sucrose, le maltose, le lactose, sous l’une quelconque de leurs formes isomères.
C) Composé organique comprenant au moins une fonction ester
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le composé organique comprend au moins une fonction ester.
De préférence, ledit composé organique comprend entre 2 et 20 atomes de carbone, de préférence entre 3 et 14 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement entre 3 et 8 atomes de carbone.
Selon l’invention, ledit composé organique comprend au moins une fonction ester. Il peut être choisi parmi un ester d’acide carboxylique, linéaire ou cyclique ou cyclique insaturé, ou un ester d’acide carbonique, cyclique ou linéaire ou encore un diester d’acide carbonique linéaire.
Dans le cas d’un ester cyclique d’acide carboxylique, le composé peut être un ester cyclique saturé. On parle de oc-lactone, β-lactone, γ-lactone, δ-lactone, ε-lactone selon le nombre d’atomes de carbone dans l’hétérocycle. Ledit composé peut aussi être substitué par un ou plusieurs groupement(s) alkyle(s) ou aryle(s) ou alkyle(s) contenant des insaturations. De préférence, ledit composé est une lactone contenant entre 4 et 12 atomes de carbone, tel que la γ-butyrolactone, la γ-valérolactone, la δ-valérolactone, la γ-capro lactone, la δcaprolactone, Γε-caprolactone, la γ-heptalactone, la δ-heptalactone, la γ-octalactone, la δoctalactone, la δ-nonalactone, la ε-nonalactone, la δ-décalactone, la γ-décalactone, la εdécalactone, la δ-dodécalactone, la γ-dodécalactone, sous l’une quelconque de leurs formes isomères. De façon encore plus préférée, ledit composé est une γ-lactone ou une δ-lactone contenant entre 4 et 8 atomes de carbone, la γ-butyrolactone, la γ-valérolactone, la δvalérolactone, la γ-caprolactone, la δ-caprolactone, la γ-heptalactone, la δ-heptalactone, la γoctalactone, la δ-octalactone, sous l’une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, le composé est la γ-valérolactone.
Dans le cas d’un ester cyclique insaturé (contenant des insaturations dans le cycle) d’acide carboxylique, le composé peut être le furane ou la pyrone ou l’un quelconque de leurs dérivés, tel que la 6-pentyl-a-pyrone.
Dans le cas d’un ester linéaire d’acide carboxylique, le composé peut être un composé comportant une seule fonction d’ester répondant à la formule brute RCOOR’, dans laquelle R et R’ sont des groupements alkyles, linéaires, ramifiés, ou cycliques, ou des groupements alkyles contenant des insaturations, ou des groupements alkyles substitués par un ou plusieurs cycles aromatiques, ou des groupements aryles, contenant chacun entre 1 et 15 atomes de carbone, et pouvant être identiques ou différents. Le groupement R peut aussi être l’atome d’hydrogène H. De préférence, le groupement R’ (de la fonction alkoxy CORj contient un nombre d’atomes de carbone inférieur ou égal à celui du groupement R, de façon encore plus préférée le nombre d’atomes de carbone dudit groupement R’ est compris entre et 6, de façon encore plus préférée entre 1 et 4. Ledit composé organique est de préférence choisi parmi le méthanoate de méthyle, l’acétate de méthyle, le propanoate de méthyle, le butanoate de méthyle, le pentanoate de méthyle, l’hexanoate de méthyle, l’octanoate de méthyle, le décanoate de méthyle, le laurate de méthyle, le dodécanoate de méthyle, l’acétate d’éthyle, le propanoate d’éthyle, le butanoate d’éthyle, le pentanoate d’éthyle, l’hexanoate d’éthyle. De préférence, le composé organique est le laurate de méthyle.
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le composé organique peut être un composé comportant au moins deux fonctions esters d’acide carboxylique.
Avantageusement, la chaîne carbonée dans laquelle s’insère ces fonctions ester d’acide carboxylique est une chaîne carbonée aliphatique linéaire ou ramifiée ou cyclique, saturée ou pouvant contenir des insaturations, et contient entre 2 et 15 atomes de carbone et chaque groupement R’ (de chacune des fonctions alkoxy CORj peut être un groupement alkyle, linéaire, ramifié, ou cyclique, ou un groupement alkyle contenant des insaturations, ou un groupement alkyle substitué par un ou plusieurs cycles aromatiques, ou un groupement aryle, et contenant entre 1 et 15 atomes de carbone, de préférence entre 1 et 6 atomes de carbone, de façon encore plus préférée entre 1 et 4 atomes de carbone. Les différentes groupements R’ peuvent être identiques ou différents. De préférence, ledit composé est choisi parmi l’oxalate de diméthyle, le malonate de diméthyle, le succinate de diméthyle, le glutarate de diméthyle, l’adipate de diméthyle, l’oxalate de diéthyle, le malonate de diéthyle, le succinate de diéthyle, le glutarate de diéthyle, l’adipate de diéthyle, le méthylsuccinate de diméthyle, le 3-méthylglutarate de diméthyle, sous l’une quelconque de leur forme isomère. Plus préférentiellement, le composé est le succinate de diméthyle.
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le composé organique peut être un composé comportant au moins une fonction ester d’acide carboxylique et au moins un deuxième groupe fonctionnel choisi parmi les alcools, les éthers, les cétones, les aldéhydes. Avantageusement, ledit composé organique comprend au moins une fonction ester d’acide carboxylique et au moins une fonction alcool.
De préférence, la chaîne carbonée dans laquelle s’insère la ou les fonction(s) ester d’acide carboxylique est une chaîne carbonée aliphatique linéaire ou ramifiée ou cyclique, saturée ou pouvant contenir des insaturations, et contient entre 2 et et 15 atomes de carbone et chaque groupement R’ (de chacune des fonctions alkoxy CORj peut être un groupement alkyle, linéaire, ramifié, ou cyclique, ou un groupement alkyle contenant des insaturations, ou un groupement alkyle substitué par un ou plusieurs cycles aromatiques, ou un groupement aryle, et contenant entre 1 et 15 atomes de carbone, de préférence entre 1 et 6 atomes de carbone, de façon encore plus préférée entre 1 et 4 atomes de carbone, les différentes groupements R’ pouvant être identiques ou différents. Cette chaîne carbonée contient au moins un groupement hydroxyle, de préférence entre 1 et 6 groupements hydroxyles.
De préférence, ledit composé est choisi parmi le glycolate de méthyle, le glycolate d’éthyle, le glycolate de butyle, le glycolate de benzyle, le lactate de méthyle, le lactate d’éthyle, le lactate de butyle, le lactate de tert-butyle, le 3-hydroxybutyrate d’éthyle, le mandélate d’éthyle, le malate de diméthyle, le malate de diéthyle, le malate de diisopropyle, le tartrate de diméthyle, le tartrate de diéthyle, le tartrate de diisopropyle, le citrate de triméthyle, le citrate de triéthyle, sous l’une quelconque de leur forme isomère. Plus préférentiellement, ledit composé est le malate de diméthyle.
Avantageusement, ledit composé organique comprend au moins une fonction ester d’acide carboxylique et au moins une fonction cétone ou aldéhyde. De préférence, la chaîne carbonée dans laquelle s’insère la ou les fonction(s) ester d’acide carboxylique est une chaîne carbonée aliphatique linéaire ou ramifiée ou cyclique, saturée ou pouvant contenir des insaturations, et contient entre 2 et et 15 atomes de carbone et chaque groupement R’ (de chacune des fonctions alkoxy COR’) peut être un groupement alkyle, linéaire, ramifié, ou cyclique, ou un groupement alkyle contenant des insaturations, ou un groupement alkyle substitué par un ou plusieurs cycles aromatiques, ou un groupement aryle, et contenant entre 1 et 15 atomes de carbone, de préférence entre 1 et 6 atomes de carbone, de façon encore plus préférée entre 1 et 4 atomes de carbone, les différentes groupements R’ pouvant être identiques ou différents. Cette chaîne carbonée contient au moins une fonction cétone ou aldéhyde, de préférence entre 1 et 3 fonction(s) cétone ou aldéhyde. De préférence, le composé organique est un acétoacide.
Dans le cas d’un ester cyclique d’acide carbonique, le composé peut être le carbonate de d’éthylène, le carbonate de propylène ou le carbonate de triméthylène. De préférence, le composé est le carbonate de propylène.
Dans le cas d’un ester linéaire d’acide carbonique, le composé peut être le carbonate de diméthyle, le carbonate de diéthyle ou le carbonate de diphényle.
Dans le cas d’un diester linéaire d’acide carbonique, le composé peut être le dicarbonate de diméthyle, le dicarbonate de diéthyle, le dicarbonate de di-tert-butyle.
Avantageusement, ledit composé organique peut comprendre au moins trois groupes fonctionnels différents choisis parmi au moins une fonction ester, au moins une fonction acide carboxylique et au moins un groupe fonctionnel différent des fonctions ester et acide carboxylique, comme une fonction éther ou une fonction cétone.
Parmi tous les modes de réalisation précédents, ledit composé organique comprenant au moins une fonction ester est préférentiellement choisi parmi une γ-lactone ou une δ-lactone contenant entre 4 et 8 atomes de carbone, la γ-butyrolactone, la γ-valérolactone, la δvalérolactone, la γ-caprolactone, la δ-caprolactone, la γ-heptalactone, la δ-heptalactone, la γoctalactone, la δ-octalactone, le méthanoate de méthyle, l’acétate de méthyle, le propanoate de méthyle, le butanoate de méthyle, le pentanoate de méthyle, l’hexanoate de méthyle, l’octanoate de méthyle, le décanoate de méthyle, le laurate de méthyle, le dodécanoate de méthyle, l’acétate d’éthyle, le propanoate d’éthyle, le butanoate d’éthyle, le pentanoate d’éthyle, l’hexanoate d’éthyle, l’oxalate de diméthyle, le malonate de diméthyle, le succinate de diméthyle, le glutarate de diméthyle, l’adipate de diméthyle, l’oxalate de diéthyle, le malonate de diéthyle, le succinate de diéthyle, le glutarate de diéthyle, l’adipate de diéthyle, le méthylsuccinate de diméthyle, le 3-méthylglutarate de diméthyle, le glycolate de méthyle, le glycolate d’éthyle, le glycolate de butyle, le glycolate de benzyle, le lactate de méthyle, le lactate d’éthyle, le lactate de butyle, le lactate de tert-butyle, le 3-hydroxybutyrate d’éthyle, le mandélate d’éthyle, le malate de diméthyle, le malate de diéthyle, le malate de diisopropyle, le tartrate de diméthyle, le tartrate de diéthyle, le tartrate de diisopropyle, le citrate de triméthyle, le citrate de triéthyle, le carbonate de d’éthylène, le carbonate de propylène, le carbonate de triméthylène, le carbonate de diéthyle, le carbonate de diphényle, le dicarbonate de diméthyle, le dicarbonate de diéthyle, le dicarbonate de di-tert-butyle, sous l’une quelconque de leur forme isomère.
D) Composé organique comprenant au moins une fonction amide
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le composé organique comprend au moins une fonction amide, choisie parmi une fonction amide acyclique ou une fonction amide cyclique, comprenant éventuellement des substituants alkyles ou aryles ou alkyles contenant des insaturations. Les fonctions amides peuvent être choisies parmi les amides primaires, secondaires ou tertiaires.
Selon une première variante, le composé organique comprend au moins une fonction amide acyclique.
Ledit composé organique peut comprendre une seule fonction amide et ne contient pas d’autre groupement fonctionnel, tels que la formamide, la N-méthylformamide, la N,Ndiméthylformamide, la N-éthylformamide, la Ν,Ν-diéthylformamide, la N,N-dibutylformamide, la Ν,Ν-diisopropylformamide, la Ν,Ν-diphénylformamide, l’acétamide, la N-méthylacétamide, la Ν,Ν-diméthylméthanamide, la Ν,Ν-diéthylacétamide, la Ν,Ν-diméthylpropionamide, la propanamide, la N-éthyl-N-méthylpropanamide, la benzamide, l’acétanilide, selon l’une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi la formamide, la N-méthylformamide, la Ν,Ν-diméthylformamide, la N-éthylformamide, la Ν,Ν-diéthylformamide, l’acétamide, la N-méthylacétamide, la N,N-diméthylméthanamide, la Ν,Ν-diéthylacétamide, la Ν,Ν-diméthylpropionamide, la propanamide,
Ledit composé organique peut comprendre deux fonctions amide et ne contient pas d’autre groupement fonctionnel, tel que le tétraacétyléthylènediamine.
Selon une deuxième variante, le composé organique comprend au moins une fonction amide cyclique, tels que la 1-formylpyrrolidine, la 1-formylpiperidine, ou une fonction lactame. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi le β-lactame, le γ-lactame, le δ-lactame et le ε-lactame et leurs dérivés, selon l’une quelconque de leurs formes isomères. Plus préférentiellement, ledit composé organique est choisi parmi la 2-pyrrolidone, la N-méthyl-2pyrrolidone, la γ-lactame, la caprolactame, selon l’une quelconque de leurs formes isomères.
Selon une troisième variante, ledit composé organique peut comprendre au moins une fonction amide et au moins une autre fonction différente de la fonction amide. Préférentiellement, ledit composé organique comprend au moins une fonction amide et au moins une fonction acide carboxylique, tels que l'acétylleucine, l’acide N-acétylaspartique, l'acide aminohippurique, l’acide N-acétylglutamique, l’acide 4-acétamidobenzoïque, selon l’une quelconque de leurs formes isomères.
Préférentiellement, ledit composé organique comprend au moins une fonction amide et au moins une fonction alcool, tels que la glycolamide, la lactamide, la N,N-diéthyl-2hydroxyacétamide, la 2-hydroxy-N-méthylacétamide, la 3-hydroxypropionamide, la mandelamide, l’acide acétohydroxamique, l’acide butyrylhydroxamique, le bucetin, selon l’une quelconque de leurs formes isomères. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi la lactamide et la glycolamide.
Selon une quatrième variante,, le composé organique comprend au moins une fonction amide et au moins un hétéroatome d’azote supplémentaire, préférentiellement choisi parmi l’urée, la N-méthylurée, la Ν,Ν’-diméthylurée, la 1,1-diméthylurée, la tétraméthylurée, selon l’une quelconque de leurs formes isomères.
Parmi tous les composés organiques comprenant au moins une fonction amide ci-avant, on préfère plus particulièrement la formamide, la N-méthylformamide, la Ν,Νdiméthylformamide, la N-éthylformamide, la Ν,Ν-diéthylformamide, l’acétamide, la Nméthylacétamide, la Ν,Ν-diméthylméthanamide, la Ν,Ν-diéthylacétamide, la Ν,Νdiméthylpropionamide, la propanamide, la 2-pyrrolidone, la N-méthyl-2-pyrrolidone, la γlactame, la caprolactame, l'acétylleucine, l’acide N-acétylaspartique, l'acide aminohippurique, l’acide N-acétylglutamique, l’acide 4-acétamidobenzoïque, la lactamide et la glycolamide, l’urée, la N-méthylurée, la Ν,Ν'-diméthylurée, la 1,1-diméthylurée, la tétraméthylurée selon l’une quelconque de leurs formes isomères.
E) Composé organique comprenant au moins une fonction amine
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le composé organique comprend au moins une fonction amine.
Ledit composé organique comprend entre 1 et 20 atomes de carbone, de préférence entre 1 et 14 atomes de carbone, et encore plus préférentiellement entre 2 et 8 atomes de carbone.
Dans un mode de réalisation selon l’invention, le composé organique comprend au moins une fonction amine répondant à la formule brute CxNyHz dans laquelle x est compris entre 1 et 20, y=1-x et z=2-(2x+2). Ledit composé organique peut être choisi parmi une amine aliphatique, cyclique, alicyclique, aromatique ou hétérocyclique saturé ou insaturé, comprenant éventuellement des substituants alkyles ou aryles ou alkyles contenant des insaturations. Les fonctions amines peuvent être choisies parmi les amines primaires, secondaires ou tertiaires.
Selon une première variante, le composé organique comprend une seule fonction amine et ne contient pas d’autre groupement fonctionnel.
Plus particulièrement, ledit composé organique comprenant une seule fonction amine est choisi parmi les composés aliphatiques, tels que la propylamine, l’éthylméthylamine, la butylamine, la diméthylisopropylamine, la dipropylamine, la diisopropylamine, l’octylamine, les composés cycliques ou alicycliques, tels que la cyclobutylamine, la cyclohexylamine, les composés aromatiques, tels que l’aniline, la Ν,Ν-diméthylaniline, les xylidines, les composés hétérocycliques saturés, tels que la pipéridine, la pyrrolidine, la morpholine, ou les composés hétérocycliques insaturés tels que le pyrrole, la pyridine, l’indole, la quinoléine, lesdits composés pouvant être substitués par un ou plusieurs groupement(s) alkyle(s) ou aryle(s) ou alkyle(s) contenant des insaturations.
Selon une deuxième variante, le composé organique comprend deux fonctions amines et ne contient pas d’autre groupement fonctionnel.
Plus particulièrement, ledit composé organique comprenant deux fonctions amines est choisi parmi les composés aliphatiques, tels que l’éthylènediamine, le 1,3-diaminopropane, le 1,2diaminopropane, le diaminohexane, la tétraméthylènediamine, l’hexaméthylènediamine, la tétraméthyléthylènediamine, la tétraéthyléthylènediamine, la benzathine, les xylylènediamines, le diphényléthylènediamine, les composés cycliques ou alicycliques, tel que le 1,2-diaminocyclohexane, les composés aromatiques, tels que les phénylènediamines et leurs dérivés, le 4,4’-diaminobiphényle, le 1,8-diaminonaphtalène, ou les composés hétérocycliques tels que la pipérazine, l’imidazole, la pyrimidine, la purine, lesdits composés pouvant être substitués par un ou plusieurs groupement(s) alkyle(s) ou aryle(s) ou alkyle(s) contenant des insaturations. De préférence, ledit composé organique est choisi parmi l’éthylènediamine, le diaminohexane, la tétraméthylènediamine, l’hexaméthylènediamine, la tétraméthyléthylènediamine, la tétraéthyléthylènediamine
Selon une troisième variante, le composé organique comprend au moins trois fonctions amines et ne contient pas d’autre groupement fonctionnel. Plus particulièrement, ledit composé est choisi parmi la diéthylènetriamine, la triéthylènetétramine.
Parmi tous les composés organiques comprenant au moins une fonction amine répondant à la formule brute CxNyHz dans laquelle 1<x<20, 1<y<x, 2<z< 2x+2cités ci-avant, on préfère plus particulièrement l’éthylènediamine, le diaminohexane, la tétraméthylènediamine, l’hexaméthylènediamine, la tétraméthyléthylènediamine, la tétraéthyléthylènediamine, la diéthylènetriamine, la triéthylènetétramine.
Dans un mode de réalisation selon l’invention, ledit composé organique comprend au moins une fonction amine et au moins une fonction acide carboxylique (acide aminé). Parmi les acides aminés, ledit composé organique peut être choisi parmi les composés suivants : alanine, arginine, asparagine, acide pyroglutamique, citrulline, gabapentine, glutamine, histidine, isoleucine, isoglutamine, leucine, lysine, norvaline, ornithine, phénylalanine, proline, saccharopine, sarcosine, sérine, thréonine, tryptophane, tyrosine, valine, pyrrolysine, acide 2-aminoisobutyrique, acide éthylène diamine tétraacétique (EDTA), selon l’une quelconque de leurs formes isomères. Lorsque le composé est un acide aminé, il est de préférence choisi parmi l’alanine, l’arginine, la lysine, la proline, la sérine, la thréonine, l’EDTA.
Etape c) Mise en forme
La pâte obtenue à l’issue de l’étape de comalaxage b) est ensuite mise en forme selon toute technique connue de l’Homme du métier, par exemple les méthodes de mise en forme par extrusion, par pastillage, par la méthode de la goutte d'huile (égouttage) ou par granulation au plateau tournant.
De préférence, la pâte est mise en forme par extrusion sous forme d'extrudés de diamètre généralement compris entre 0,5 et 10 mm, de préférence 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.
De manière très préférée, ladite étape b) de comalaxage et ladite étape c) de mise en forme sont réunies en une seule étape de malaxage-extrusion. Dans ce cas, la pâte obtenue à l’issue du malaxage peut être introduite dans une extrudeuse piston au travers d'une filière ayant le diamètre souhaité, typiquement entre 0,5 et 10 mm.
Etape d) Séchage de la pâte mise en forme
Conformément à l'invention, la pâte mise en forme subit un séchage d) à une température inférieure à 250°C, de préférence comprise entre 15et 240°C, plus préférentiellement entre 30 et 220 °C, encore plus préférentiellement entre 50 et 200 °C, et de manière encore plus préférentielle entre 70 et 180°C, pendant une durée typiquement comprise entre 10 minutes et 24 heures. Des durées plus longues ne sont pas exclues, mais n’apportent pas nécessairement d’amélioration.
L’étape de séchage peut être effectuée par toute technique connue de l’Homme du métier. Elle est avantageusement effectuée sous une atmosphère inerte ou sous une atmosphère contenant de l’oxygène ou sous un mélange de gaz inerte et d’oxygène. Elle est avantageusement effectuée à pression atmosphérique ou à pression réduite. De manière préférée, cette étape est réalisée à pression atmosphérique et en présence d’air ou d’azote.
Etape e) Traitement thermique du catalyseur séché (optionnelle)
Le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’étape d) peut ensuite subir une étape complémentaire de traitement thermique ou hydrothermique e) à une température comprise entre 250 et 1000°C et de préférence entre 250 et 750°C, pendant une durée typiquement comprise entre 15 minutes et 10 heures, sous une atmosphère inerte ou sous une atmosphère contenant de l’oxygène, en présence d’eau ou non. Des durées de traitement plus longues ne sont pas exclues, mais n’apportent pas nécessaire d’amélioration. Plusieurs cycles combinés de traitements thermiques ou hydrothermiques peuvent être réalisés. Après ce ou ces traitement(s), le précurseur de catalyseur comprend du nickel sous forme oxyde, c’est-à-dire sous forme NiO.
Dans le cas où de l'eau serait ajoutée, le contact avec la vapeur d'eau peut se dérouler à pression atmosphérique ou en pression autogène. La teneur en eau est de préférence comprise entre 150 et 900 grammes par kilogramme d'air sec, et de manière encore plus préférée, entre 250 et 650 grammes par kilogramme d'air sec.
Etape f) Imprégnation
L’étape f) d’imprégnation peut être réalisée par imprégnation, à sec ou en excès, selon des méthodes bien connues de l'Homme du métier. Ladite étape f) est préférentiellement réalisée par imprégnation du précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape d) ou e) consistant par exemple en la mise en contact du précurseur de catalyseur avec au moins une solution, aqueuse 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, contenant au moins un précurseur de nickel au moins partiellement à l'état dissous, ou encore en la mise en contact du précurseur de catalyseur avec au moins une solution colloïdale d'au moins un précurseur du nickel, sous forme oxydée (nanoparticules d’oxydes, d’oxy(hydroxyde) ou d’hydroxyde du nickel) ou sous forme réduite (nanoparticules métalliques du nickel à l'état réduit). De préférence, la solution est aqueuse. Le pH de cette 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 f) est réalisée par imprégnation à sec, laquelle consiste à mettre en contact le précurseur de catalyseur avec au moins une solution, contenant au moins un précurseur du nickel, dont le volume de la solution est compris entre 0,25 et 1,5 fois le volume poreux du support du précurseur de catalyseur à imprégner.
Lorsque le précurseur de nickel est introduit en solution aqueuse, on utilise avantageusement un précurseur de nickel 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 tétrammine ou hexammine, ou de tout autre dérivé inorganique soluble en solution aqueuse, laquelle est mise en contact avec ledit précurseur de catalyseur. On utilise avantageusement comme précurseur 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.
Les quantités du ou des précurseurs de nickel introduites dans la solution sont choisies de telle manière que la teneur totale en élément nickel est comprise entre 15 et 65% en poids de la masse de catalyseur séché ou calciné, de préférence entre 18 et 55% en poids, plus préférentiellement entre 20 et 50% en poids, et encore plus préférentiellement entre 22 et 45% en poids, et de manière encore plus préférée entre 25 et 43% en poids.
Avantageusement, le rapport molaire entre l’élément nickel introduit à l’étape f) d’imprégnation et l’élément nickel introduit à l’étape b) de comalaxage est compris entre 0,1 et 10 mol/mol, de préférence entre 0,3 et 5 mol/mol, plus préférentiellement entre 0,6 et 3 mol/mol, et encore plus préférentiellement entre 0,8 et 1,8 mol/mol.
Dans un mode de réalisation particulier selon l’invention, on réalise à l’étape f) une étape d’imprégnation du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) avec en outre au moins une solution comprenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amide, ou au moins une fonction amine. Les composés organiques pouvant être introduits à cette étape f) d’imprégnation sont les mêmes que ceux cités ciavant pour l’étape b) de comalaxage. L’imprégnation dudit composé organique peut être réalisée par imprégnation, à sec ou en excès selon des méthodes bien connues de l'Homme du métier. De manière préférée, l’imprégnation est réalisée à sec, laquelle consiste à mettre en contact le précurseur de catalyseur avec un volume de ladite solution compris entre 0,25 et 1,5 fois le volume poreux du support du précurseur de catalyseur à imprégner. Le procédé de préparation du catalyseur au nickel comporte plusieurs modes de mises en oeuvre. Ils se distinguent notamment par l’ordre d’introduction du composé organique et du précurseur de nickel, la mise en contact du composé organique avec le support pouvant être effectuée soit après la mise en contact du précurseur de nickel avec le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape d) ou e), soit avant la mise en contact du précurseur de nickel avec le précurseur de catalyseur obtenue à l’issue de l’étape d) ou e), ou soit en même temps que l’imprégnation du nickel et du précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape d) ou e).
Avantageusement, le rapport molaire entre ledit composé organique introduit à l’étape f) et l’élément nickel introduit à l’étape f) est compris entre 0,01 et 5,0 mol/mol, de préférence entre 0,05 et 2,0 mol/mol, plus préférentiellement entre 0,1 et 1,5 mol/mol et encore plus préférentiellement entre 0,3 et 1,2 mol/mol, par rapport à l’élément nickel.
La(les)dite(s) solution(s) contenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amide, ou au moins une fonction amine peu(ven)t être aqueuse(s) ou organique(s) (par exemple le méthanol ou l'éthanol ou le phénol ou l’acétone ou le toluène ou le diméthylsulfoxyde (DMSO)) ou bien constituée(s) d'un mélange d'eau et d'au moins un solvant organique. Le(s)dit(s) composé(s) organique(s) est(sont) préalablement au moins partiellement dissous dans la(les)dite(s) solution(s) à la concentration voulue. De préférence, la(les)dite(s) solution(s) est(sont) aqueuse(s) ou contien(nen)t de l’éthanol. De façon encore plus préférée, ladite solution est aqueuse. Le pH de ladite solution pourra être modifié par l'ajout éventuel d'un acide ou d’une base.
Dans le mode de réalisation particulier dans lequel on réalise une étape d’imprégnation f) du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de nickel et au moins une solution contenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amide, ou au moins une fonction amine, ladite étape f) d’imprégnation comprend les sous-étapes suivantes :
f1) on réalise une imprégnation du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de nickel ;
f2) on réalise une imprégnation du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) avec au moins une solution contenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amide, ou au moins une fonction amine ;
étant entendu que les sous-étapes f1) et f2) peuvent être réalisées séparément, dans un ordre indifférent, ou simultanément.
Mises en oeuvre des sous-étapes f 1 ) et f2)
Le procédé de préparation du catalyseur au nickel peut comporter plusieurs modes de mises en oeuvre. Ces derniers peuvent se distinguer notamment par l’ordre d’introduction du composé organique et du précurseur de nickel, l’imprégnation du composé organique avec le précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) pouvant être effectuée soit après l’imprégnation du précurseur de nickel avec le précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e), soit avant l’imprégnation du précurseur de nickel le précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) ou soit en même temps que l’imprégnation du nickel avec le précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e).
Un premier mode de mise en oeuvre consiste à effectuer ladite étape f1) préalablement à ladite étape f2).
Un deuxième mode de mise en oeuvre consiste à effectuer ladite étape f1) préalablement à ladite étape f2).
Chaque étape f1) et f2) de d’imprégnation du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) avec le précurseur de nickel et d’imprégnation du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) avec au moins une solution contenant au moins un composé organique, est réalisée au moins une fois et peut avantageusement être réalisée plusieurs fois, éventuellement en présence d’un précurseur de nickel et/ou d’un composé organique identique(s) ou différent(s) à chaque étape f1) et/ou f2) respectivement, toutes les combinaisons possibles de mises en oeuvre des étapes f1) et f2) étant incluses dans la portée de l'invention.
Un troisième mode de mise en œuvre consiste à effectuer ladite étape f1 ) et ladite étape f2) simultanément (co-contactage). Ce mode de mise en œuvre peut comprendre avantageusement la mise en œuvre d’une ou plusieurs étapes f1), éventuellement avec un précurseur de nickel identique ou différent à chaque étape f1). En particulier, une ou plusieurs étapes f1) précède(nt) et/ou suive(nt) avantageusement ladite étape de cocontactage. Ce mode de mise en œuvre peut également comprendre plusieurs étapes de co-contactage: les étapes f1) et f2) sont effectuées de manière simultanée à plusieurs reprises, éventuellement en présence d’un précurseur de nickel et/ou d’un composé organique identique(s) ou différent(s) à chaque étape de co-contactage.
Chaque étape d’imprégnation peut être de préférence suivie d’une étape de séchage intermédiaire. L’étape de séchage intermédiaire est effectuée à une température inférieure à 250 °C, de préférence comprise entre 15 et 240 °C, plis préférentiellement entre 30 et 220 °C, encore plus préférentiellement entre 50 et 200 °C, et de manière encore plus préférentielle entre 70 et 180°C. Avantageusement, lorsqu’on réaise une étape de séchage intermédiaire, on peut réaliser une étape de calcination intermédiaire. L’étape de calcination intermédiaire est effectuée à une température comprise entre 250°C et 1000°C, de préférence entre 250 et 750 °C.
Avantageusement, après chaque étape d’imprégnation, que ce soit une étape d’imprégnation du précurseur de nickel avec le précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e), une étape d’imprégnation du composé organique avec le précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) ou une étape d’imprégnation du précurseur de nickel et du composé organique de manière simultanée avec le précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e), on peut laisser maturer le précurseur de catalyseur imprégnée, éventuellement avant une étape de séchage intermédiaire. La maturation permet à la solution de se répartir de manière homogène au sein du précurseur de catalyseur. Lorsqu’une étape de maturation est réalisée, ladite étape est opérée avantageusement à pression atmosphérique ou à pression réduite, sous une atmosphère inerte ou sous une atmosphère contenant de l’oxygène ou sous une atmosphère contenant de l’eau, et à une température comprise entre 10°C et 50°C, et de préérence à température ambiante. Généralement une durée de maturation inférieure à quarante-huit heures et de préférence comprise entre cinq minutes et cinq heures, est suffisante. Des durées plus longues ne sont pas exclues, mais n’apportent pas nécessairement d’amélioration.
Etape g) Séchage
L’étape de séchage g) est effectuée à une température inférieure à 250 °C, plus préférentiellement entre 30 et 220 °C, encore plus p-éférentiellement entre 50 et 200 °C, et de manière encore plus préférentielle entre 70 et 180°C, pendant une durée typiquement comprise entre 10 minutes et 24 heures. Des durées plus longues ne sont pas exclues, mais n’apportent pas nécessairement d’amélioration.
L’étape de séchage peut être effectuée par toute technique connue de l’Homme du métier. Elle est avantageusement effectuée sous une atmosphère inerte ou sous une atmosphère contenant de l’oxygène ou sous un mélange de gaz inerte et d’oxygène. Elle est avantageusement effectuée à pression atmosphérique ou à pression réduite. De manière préférée, cette étape est réalisée à pression atmosphérique et en présence d’air ou d’azote.
Etape h) Calcination (optionnelle)
Optionnellement, à l’issue de l’étape g) de séchage, on effectue une étape h) de calcination à une température comprise entre 250 °C et 1000°C, é préférence comprise entre 250 °C et 750°C, sous une atmosphère inerte ou sous une atnosphère contenant de l’oxygène. La durée de ce traitement thermique est généralement comprise entre 15 minutes et 10 heures. Des durées plus longues ne sont pas exclues, mais n’apportent pas nécessairement d’amélioration. Après ce traitement, le nickel de la phase active se trouve ainsi sous forme oxyde.
Etape i) Réduction par un gaz réducteur (optionnelle)
Préalablement à l’utilisation du catalyseur dans le réacteur catalytique et la mise en oeuvre d’un procédé d'hydrogénation, on effectue avantageusement au moins une étape de traitement réducteur i) en présence d’un gaz réducteur après les étapes g) ou h) de manière à obtenir un catalyseur comprenant du nickel au moins partiellement sous forme métallique.
Ce traitement permet d'activer ledit catalyseur et de former des particules métalliques, en particulier du nickel à l'état zéro valent. Ledit traitement réducteur peut être réalisé in-situ ou ex-situ c'est-à-dire après ou avant le chargement du catalyseur dans le réacteur d'hydrogénation.
Le gaz réducteur est de préférence l'hydrogène. L'hydrogène peut être utilisé pur ou en mélange (par exemple un mélange hydrogène/azote, hydrogène/argon, 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. Lorsque le catalyseur ne subit pas de passivation, ou subit un traitement réducteur avant passivation, le traitement réducteur est effectué à une température comprise entre 350 et 500 °C, de préférence entre 350 et 450 °C. Lorsque le catalyseur a subi au préalable une passivation, le traitement réducteur est généralement effectué à une température comprise entre 120 et 350 °C, de préférence entre 150 et 350 °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 0,1 et 100 L/heure/gramme de catalyseur, de préférence entre 0,5 et 10 L/heure/gramme de catalyseur, de façon encore plus préférée entre 0,7 et 5 L/heure/gramme de catalyseur.
Etape i) Passivation (optionnelle)
Préalablement à sa mise en oeuvre dans le réacteur catalytique, le catalyseur selon l'invention peut éventuellement subir une étape de passivation (étape j) par un composé soufré ou oxygéné ou par le CO2 avant ou après l'étape de traitement réducteur i). Cette étape de passivation peut être effectuée ex-situ ou in-situ. L'étape de passivation est réalisée par la mise en oeuvre de méthodes connues de l'Homme du métier.
L'étape de passivation par le soufre permet d'améliorer la sélectivité des catalyseurs et d'éviter les emballements thermiques lors des démarrages de catalyseurs neufs (« run away >> selon la terminologie anglo-saxonne). La passivation consiste généralement à empoisonner irréversiblement par le composé soufré les sites actifs les plus virulents du nickel qui existent sur le catalyseur neuf et donc à atténuer l’activité du catalyseur en faveur de sa sélectivité. L'étape de passivation est réalisée par la mise en oeuvre de méthodes connues de l'Homme du métier et notamment, à titre d'exemple par la mise en oeuvre de l'une des méthodes décrites dans les documents de brevets EP0466567, US5153163, FR2676184, W02004/098774, EP0707890. Le composé soufré est par exemple choisi parmi les composés suivants: thiophène, thiophane, alkylmonosulfures tels que diméthylsulfure, diéthylsulfure, dipropylsulfure et propylméthylsulfure ou encore un disulfure organique de formule HO-RrS-S-R^OH tel que le di-thio-di-éthanol de formule HO-C2H4-S-S-C2H4-OH (appelé souvent DEODS). La teneur en soufre est généralement comprise entre 0,1 et 2 % poids dudit élément par rapport à la masse du catalyseur.
L'étape de passivation par un composé oxygéné ou par le CO2 est généralement effectuée après un traitement réducteur au préalable à température élevée, généralement comprise entre 350 et 500°C, et permet de préserver la phase métallique du catalyseur en présence d’air. Un deuxième traitement réducteur à température plus basse généralement entre 120 et
350 °C, est ensuite généralement effectué. Le composé oxygéné est généralement l’air ou tout autre flux contenant de l’oxygène.
Caractéristiques du catalyseur
Le catalyseur obtenu par le procédé de préparation selon l’invention se présente sous la forme d’un composite comprenant une matrice oxyde ayant une teneur en alumine calcinée supérieure ou égale à 90 % poids par rapport au poids total de ladite matrice, au sein duquel est réparti la phase active comprenant du nickel. Les caractéristiques du gel ayant conduit à l'obtention de l'alumine contenue dans ladite matrice oxyde, ainsi que les propriétés texturales obtenues avec la phase active confèrent au catalyseur ses propriétés spécifiques.
Plus particulièrement, ledit catalyseur comprenant une matrice oxyde ayant une teneur en alumine calcinée supérieure ou égale à 90% poids par rapport au poids total de ladite matrice, et une phase active comprenant du nickel, ladite phase active ne comprenant pas de métal du groupe VIB, la teneur en nickel étant comprise entre 15 et 65% en poids dudit élément par rapport au poids total du catalyseur, ladite phase active se présentant sous la forme de particules de nickel ayant un diamètre inférieur ou égal à 18 nm, ledit catalyseur comprenant un volume poreux total mesuré par porosimétrie au mercure compris entre 0,01 et 1,0 mL/g, un volume mésoporeux mesuré par porosimétrie au mercure supérieur à 0,01 mL/g, un volume macroporeux mesuré par porosimétrie au mercure inférieur ou égal à 0,6 ml/g, un diamètre médian mésoporeux en volume compris entre 3 et 25 nm, un diamètre médian macroporeux en volume compris entre 50 et 1000 nm, et une surface spécifique SBET compris entre 25 et 350 m2/g.
La teneur en nickel est comprise entre 15 et 65 % poids, de préférence comprise entre 18 et 55 % en poids, de manière préférée comprise entre 20 et 50 % poids, et de manière particulièrement préférée comprise entre 22 et 45 % poids, de manière encore plus préférée entre 25 et 43 % poids dudit élément par rapport à la masse totale du catalyseur. La teneur en Ni est mesurée par fluorescence X.
La taille des particules de nickel dans le catalyseur selon l’invention est inférieure à 18 nm, de préférence inférieure à 15 nm, plus préférentiellement comprise entre 0,5 et 12 nm, de manière préférée comprise entre 1 et 8 nm, de manière encore plus préférée entre 1 et 6 nm, et encore plus préférentiellement entre 1,5 et 5 nm. On comprend par «taille des particules de nickel >> le diamètre des cristallites de nickel sous forme oxyde. Le diamètre des cristallites de nickel sous forme oxyde est déterminé par diffraction des rayons X, à partir de la largeur de la raie de diffraction située à l’angle 2thêta=43° (c’est-à-dire selon la direction cristallographique [200]) à l’aide de la relation de Scherrer. Cette méthode, utilisée en diffraction des rayons X sur des poudres ou échantillons polycristallins qui relie la largeur à mi-hauteur des pics de diffraction à la taille des particules, est décrite en détail dans la référence : Appl. Cryst. (1978), 11, 102-113 « Scherrer after sixty years: A survey and some new results in the détermination of crystallite size», J. I. Langford and A. J. C. Wilson.
La phase active du catalyseur ne comprend pas de métal du groupe VIB. Elle ne comprend notamment pas de molybdène ou de tungstène.
Sans vouloir se lier à aucune théorie, il semble que le catalyseur obtenu par le procédé de préparation selon l’invention, présente lorsque ce dernier est utilisé dans le cadre du procédé d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés ou d’hydrogénation des aromatiques selon l’invention un bon compromis entre un volume poreux élevé, un volume macroporeux élevé, une teneur en Ni élevée, une petite taille de particules de nickel permettant ainsi d’avoir des performances en hydrogénation en terme d'activité au moins aussi bonnes que les catalyseurs connus de l’état de l’art antérieur.
Le catalyseur comprend en outre une matrice oxyde ayant une teneur en alumine calcinée supérieure ou égale à 90% poids par rapport au poids total de ladite matrice, éventuellement complétée par de la silice et/ou du phosphore à une teneur totale d’au plus 10% poids en équivalent SiO2 et/ou P2O5, de préférence inférieure à 5% poids, et de manière très préférée inférieure à 2% poids par rapport au poids total de ladite matrice. La silice et/ou le phosphore peuvent être introduits par toute technique connue de l’Homme du métier, lors de la synthèse du gel d’alumine ou lors du comalaxage.
De manière encore plus préférée, la matrice oxyde est constituée d’alumine.
De manière préférée, l’alumine présente dans ladite matrice est une alumine de transition telle qu’une alumine gamma, delta, thêta, chi, rho ou êta, seule ou en mélange. De manière plus préférée, l’alumine est une alumine de transition gamma, delta ou thêta, seule ou en mélange.
Ledit catalyseur est généralement présenté sous toutes les formes connues de l'Homme du métier, par exemple sous forme de billes (ayant généralement un diamètre compris entre 1 et 8 mm), d’extrudés, de tablettes, de cylindres creux. De préférence, il est 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 et de longueur moyenne comprise entre 0,5 et 20 mm. On entend par « diamètre moyen » des extrudés le diamètre moyen du cercle circonscrit à la section droite de ces extrudés. Le catalyseur peut être avantageusement présenté sous la forme d'extrudés cylindriques, multilobés, 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.
Le catalyseur présente un volume poreux total compris entre 0,01 et 1,0 mL/g, de préférence entre 0,05 et 0,9 mL/g, de manière préférée compris entre 0,10 et 0,85 mL/g, plus préférentiellement entre 0,15 et 0,80 mL/g et encore plus préférentiellement entre 0,20 et 0,75 mL/g, et de manière encore plus préférée entre 0,25 et 0,70 mL/g.
Le catalyseur présente avantageusement un volume macroporeux inférieur ou égal à 0,6 mL/g, de préférence compris entre 0,03 et 0,50 mL/g, plus préférentiellement entre 0,05 et à 0,40 mL/g.
Le volume mésoporeux du catalyseur est d'au moins 0,01 mL/g, de manière préférée compris entre 0,05 mL/g et 0,40 mL/g, de manière plus préférée entre 0,10 et 0,35 mL/g, et encore plus préférentiellement entre 0,15 et 0,33 mL/g, et encore plus préférentiellement entre 0,20 et 0,30 mL/g.
Le diamètre médian mésoporeux est compris entre 3 nm et 25 nm, et de préférence entre 4 et 23 nm, et de manière particulièrement préférée compris entre 6 et 20 nm.
Le catalyseur présente un diamètre médian macroporeux compris entre 50 et 1000 nm, de préférence entre 80 et 900 nm, de manière encore plus préférée compris entre 90 et 800 nm.
Le catalyseur présente une surface spécifique B.E.T. comprise entre 25 et 350 m2/g, et de manière plus préférée entre 40 et 300 m2/g, et de manière encore plus préférée entre 60 et 280 m2/g.
De préférence, le catalyseur présente une faible microporosité, de manière très préférée il ne présente aucune microporosité.
Description du procédé d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés
La présente invention a également pour objet un procédé d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés contenant au moins 2 atomes de carbone par molécule, tels que les dioléfines et/ou les acétyléniques et/ou les alcénylaromatiques, aussi appelés styréniques, contenus dans une charge d’hydrocarbures ayant un point d'ébullition final inférieur ou égal à 300 °C, lequel procédé étant réalisé à une température comprise entre 0 et 300 °C, à une pression comprise entre 0,1 et 10 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire comprise entre 0,1 et 200 h-1 lorsque le procédé est réalisé en phase liquide, ou à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,5 et 1000 et à une vitesse volumique horaire entre 100 et 40000 h-1 lorsque le procédé est réalisé en phase gazeuse, en présence d’un catalyseur obtenu par le procédé de préparation tel que décrit ciavant dans la description.
Les composés organiques mono-insaturés tels que par exemple l’éthylène et le propylène, sont à la source de la fabrication de polymères, de matières plastiques et d'autres produits chimiques à valeur ajoutée. Ces composés sont obtenus à partir du gaz naturel, du naphta ou du gazole qui ont été traités par des procédés de vapocraquage ou de craquage catalytique. Ces procédés sont opérés à haute température et produisent, en plus des composés mono-insaturés recherchés, des composés organiques polyinsaturés tels que l'acétylène, le propadiène et le méthylacétylène (ou propyne), le 1-2-butadiène et le 1-3butadiène, le vinylacétylène et l'éthylacétylène, et d’autres composés polyinsaturés dont le point d’ébullition correspond à la coupe C5+ (composés hydrocarbonés ayant au moins 5 atomes de carbone), en particulier des composés dioléfiniques ou styréniques ou indéniques. Ces composés polyinsaturés sont très réactifs et conduisent à des réactions parasites dans les unités de polymérisation. Il est donc nécessaire de les éliminer avant de valoriser ces coupes.
L'hydrogénation sélective est le principal traitement développé pour éliminer spécifiquement les composés polyinsaturés indésirables de ces charges d'hydrocarbures. Elle permet la conversion des composés polyinsaturés vers les alcènes ou aromatiques correspondants en évitant leur saturation totale et donc la formation des alcanes ou naphtènes correspondants. Dans le cas d'essences de vapocraquage utilisées comme charge, l'hydrogénation sélective permet également d'hydrogéner sélectivement les alcénylaromatiques en aromatiques en évitant l’hydrogénation des noyaux aromatiques.
La charge d'hydrocarbures traitée dans le procédé d’hydrogénation sélective a un point d'ébullition final inférieur ou égal à 300°C et cortient au moins 2 atomes de carbone par molécule et comprend au moins un composé polyinsaturé. On entend par « composés polyinsaturés » des composés comportant au moins une fonction acétylénique et/ou au moins une fonction diénique et/ou au moins une fonction alcénylaromatique.
Plus particulièrement, la charge est sélectionnée dans le groupe constitué par une coupe C2 de vapocraquage, une coupe C2-C3 de vapocraquage, une coupe C3 de vapocraquage, une coupe C4 de vapocraquage, une coupe C5 de vapocraquage et une essence de vapocraquage encore appelée essence de pyrolyse ou coupe C5+.
La coupe C2 de vapocraquage, avantageusement utilisée pour la mise en oeuvre du procédé d'hydrogénation sélective selon l'invention, présente par exemple la composition suivante : entre 40 et 95 % poids d'éthylène, de l'ordre de 0,1 à 5 % poids d'acétylène, le reste étant essentiellement de l'éthane et du méthane. Dans certaines coupes C2 de vapocraquage, entre 0,1 et 1 % poids de composés en C3 peut aussi être présent.
La coupe C3 de vapocraquage, avantageusement utilisée pour la mise en oeuvre du procédé d'hydrogénation sélective selon l'invention, présente par exemple la composition moyenne suivante : de l’ordre de 90 % poids de propylène, de l’ordre de 1 à 8 % poids de propadiène et de méthylacétylène, le reste étant essentiellement du propane. Dans certaines coupes C3, entre 0,1 et 2 % poids de composés en C2 et de composés en C4 peut aussi être présent.
Une coupe C2 - C3 peut aussi être avantageusement utilisée pour la mise en oeuvre du procédé d'hydrogénation sélective selon l'invention. Elle présente par exemple la composition suivante : de l'ordre de 0,1 à 5 % poids d'acétylène, de l’ordre de 0,1 à 3 % poids de propadiène et de méthylacétylène, de l’ordre de 30 % poids d'éthylène, de l’ordre de 5 % poids de propylène, le reste étant essentiellement du méthane, de l’éthane et du propane. Cette charge peut aussi contenir entre 0,1 et 2 % poids de composés en C4.
La coupe C4 de vapocraquage, avantageusement utilisée pour la mise en oeuvre du procédé d'hydrogénation sélective selon l'invention, présente par exemple la composition massique moyenne suivante : 1 % poids de butane, 46,5 % poids de butène, 51 % poids de butadiène, 1,3 % poids de vinylacétylène et 0,2 % poids de butyne. Dans certaines coupes C4, entre 0,1 et 2 % poids de composés en C3 et de composés en C5 peut aussi être présent.
La coupe C5 de vapocraquage, avantageusement utilisée pour la mise en oeuvre du procédé d'hydrogénation sélective selon l'invention, présente par exemple la composition suivante : 21 % poids de pentanes, 45 % poids de pentènes, 34 % poids de pentadiènes.
L'essence de vapocraquage ou essence de pyrolyse, avantageusement utilisée pour la mise en oeuvre du procédé d'hydrogénation sélective selon l'invention, correspond à une coupe hydrocarbonée dont la température d'ébullition est généralement comprise entre 0 et 300 °C, de préférence entre 10 et 250°C. Les hydrocarburespolyinsaturés à hydrogéner présents dans ladite essence de vapocraquage sont en particulier des composés dioléfiniques (butadiène, isoprène, cyclopentadiène...), des composés styréniques (styrène, alphaméthylstyrène...) et des composés indéniques (indène...). L'essence de vapocraquage comprend généralement la coupe C5-C12 avec des traces de C3, C4, C13, C14, C15 (par exemple entre 0,1 et 3% poids pour chacune de ces coupes). Par exemple, une charge formée d'essence de pyrolyse a généralement une composition suivante: 5 à 30 % poids de composés saturés (paraffines et naphtènes), 40 à 80 % poids de composés aromatiques, 5 à 20 % poids de mono-oléfines, 5 à 40 % poids de dioléfines, 1 à 20 % poids de composés alcénylaromatiques, l'ensemble des composés formant 100 %. Elle contient également de 0 à 1000 ppm poids de soufre, de préférence de 0 à 500 ppm poids de soufre.
De manière préférée, la charge d'hydrocarbures polyinsaturés traitée conformément au procédé d'hydrogénation sélective selon l'invention est une coupe C2 de vapocraquage, ou une coupe C2-C3 de vapocraquage, ou une essence de vapocraquage.
Le procédé d'hydrogénation sélective selon l'invention vise à éliminer lesdits hydrocarbures polyinsaturés présents dans ladite charge à hydrogéner sans hydrogéner les hydrocarbures monoinsaturés. Par exemple, lorsque ladite charge est une coupe C2, le procédé d'hydrogénation sélective vise à hydrogéner sélectivement l'acétylène. Lorsque ladite charge est une coupe C3, le procédé d'hydrogénation sélective vise à hydrogéner sélectivement le propadiène et le méthylacétylène. Dans le cas d'une coupe C4, on vise à éliminer le butadiène, le vinylacétylène (VAC) et le butyne, dans le cas d'une coupe C5, on vise à éliminer les pentadiènes. Lorsque ladite charge est une essence de vapocraquage, le procédé d'hydrogénation sélective vise à hydrogéner sélectivement lesdits hydrocarbures polyinsaturés présents dans ladite charge à traiter de manière à ce que les composés dioléfiniques soient partiellement hydrogénés en mono-oléfines et que les composés styréniques et indéniques soient partiellement hydrogénés en composés aromatiques correspondants en évitant l’hydrogénation des noyaux aromatiques.
La mise en oeuvre technologique du procédé d’hydrogénation sélective est par exemple réalisée par injection, en courant ascendant ou descendant, de la charge d'hydrocarbures polyinsaturés et de l’hydrogène dans au moins un réacteur à lit fixe. Ledit réacteur peut être de type isotherme ou de type adiabatique. Un réacteur adiabatique est préféré. La charge d'hydrocarbures polyinsaturés peut avantageusement être diluée par une ou plusieurs réinjections) de l'effluent, issu dudit réacteur où se produit la réaction d'hydrogénation sélective, en divers points du réacteur, situés entre l'entrée et la sortie du réacteur afin de limiter le gradient de température dans le réacteur. La mise en oeuvre technologique du procédé d’hydrogénation sélective selon l'invention peut également être avantageusement réalisée par l'implantation d’au moins dudit catalyseur supporté dans une colonne de distillation réactive ou dans des réacteurs - échangeurs ou dans un réacteur de type slurry. Le flux d'hydrogène peut être introduit en même temps que la charge à hydrogéner et/ou en un ou plusieurs points différents du réacteur.
L'hydrogénation sélective des coupes C2, C2-C3, C3, C4, C5 et C5+ de vapocraquage peut être réalisée en phase gazeuse ou en phase liquide, de préférence en phase liquide pour les coupes C3, C4, C5 et C5+ et en phase gazeuse pour les coupes C2 et C2-C3. Une réaction en phase liquide permet d’abaisser le coût énergétique et d’augmenter la durée de cycle du catalyseur.
D'une manière générale, l'hydrogénation sélective d’une charge d'hydrocarbures contenant des composés polyinsaturés contenant au moins 2 atomes de carbone par molécule et ayant un point d'ébullition final inférieur ou égal à 300°C s'effectue à une température comprise entre 0 et 300°C, à une pression comprise entre 0,1 et 10 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire V.V.H. (définie comme le rapport du débit volumique de charge sur le volume du catalyseur) comprise entre 0,1 et 200 h-1 pour un procédé réalisé en phase liquide, ou à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,5 et 1000 et à une vitesse volumique horaire V.V.H. comprise entre 100 et 40000 h-1 pour un procédé réalisé en phase gazeuse.
Dans un mode de réalisation selon l’invention, lorsqu’on effectue un procédé d'hydrogénation sélective dans lequel la charge est une essence de vapocraquage comportant des composés polyinsaturés, le ratio molaire (hydrogène)/(composés polyinsaturés à hydrogéner) est généralement compris entre 0,5 et 10, de préférence entre 0,7 et 5,0 et de manière encore plus préférée entre 1,0 et 2,0, la température est comprise entre 0 et 200°C, de préférence entre 20 et 200 °C et de manière enccre plus préférée entre 30 et 180°C, la vitesse volumique horaire (V.V.H.) est comprise généralement entre 0,5 et 100 h’1, de préférence entre 1 et 50 h-1 et la pression est généralement comprise entre 0,3 et 8,0 MPa, de préférence entre 1,0 et 7,0 MPa et de manière encore plus préférée entre 1,5 et 4,0 MPa.
Plus préférentiellement, on effectue un procédé d’hydrogénation sélective dans lequel la charge est une essence de vapocraquage comportant des composés polyinsaturés, le ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) est compris entre 0,7 et 5,0, la température est comprise entre 20 et 200 °C, la vifesse volumique horaire (V.V.H.) est comprise généralement entre 1 et 50 h-1 et la pression est comprise entre 1,0 et 7,0 MPa.
Encore plus préférentiellement, on effectue un procédé d’hydrogénation sélective dans lequel la charge est une essence de vapocraquage comportant des composés polyinsaturés, le ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) est compris entre 1,0 et 2,0, la température est comprise entre 30 et 180°C, la vitesse volumique horaire (V.V.H.) est comprise généralement entre 1 et 50 h-1 et la pression est comprise entre 1,5 et 4,0 MPa.
Le débit d’hydrogène est ajusté afin d’en disposer en quantité suffisante pour hydrogéner théoriquement l’ensemble des composés polyinsaturés et de maintenir un excès d’hydrogène en sortie de réacteur.
Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, lorsqu’on effectue un procédé d'hydrogénation sélective dans lequel la charge est une coupe C2 de vapocraquage et/ou une coupe C2-C3 de vapocraquage comportant des composés polyinsaturés, le ratio molaire (hydrogène)/(composés polyinsaturés à hydrogéner) est généralement compris entre 0,5 et 1000, de préférence entre 0,7 et 800, la température est comprise entre 0 et 300°C, de préférence entre 15 et 280 °C, la vitesse volumique horaire (V.V.H.) est comprise généralement entre 100 et 40000 h’1, de préférence entre 500 et 30000 h-1 et la pression est généralement comprise entre 0,1 et 6,0 MPa, de préférence entre 0,2 et 5,0 MPa.
Description du procédé d’hydrogénation des aromatiques
La présente invention a également pour objet un procédé d’hydrogénation d’au moins un composé aromatique ou polyaromatique contenu dans une charge d’hydrocarbures ayant un point d’ébullition final inférieur ou égal à 650°C, généralement entre 20 et 650°C, et de préférence entre 20 et 450°C. Ladite charge d’hydrœarbures contenant au moins un composé aromatique ou polyaromatique peut être choisi parmi les coupes pétrolières ou pétrochimiques suivantes : le reformat du reformage catalytique, le kérosène, le gazole léger, le gazole lourd, les distillais de craquage, tels que l’huile de recyclage de FCC, le gazole d’unité de cokéfaction, les distillais d’hydrocraquage.
La teneur en composés aromatiques ou polyaromatiques contenus dans la charge d’hydrocarbures traitée dans le procédé d’hydrogénation selon l’invention est généralement compris entre 0,1 et 80% en poids, de préférence entre 1 et 50% en poids, et de manière particulièrement préférée entre 2 et 35% en poids, le pourcentage étant basé sur le poids total de la charge d’hydrocarbures. Les composés aromatiques présents dans ladite charge d’hydrocarbures sont par exemple le benzène ou des alkylaromatiques tels que le toluène, l'éthylbenzène, Γο-xylène, le m-xylène, ou le p-xylène, ou encore des aromatiques ayant plusieurs noyaux aromatiques (polyaromatiques) tels que le naphtalène.
La teneur en soufre ou en chlore de la charge est généralement inférieure à 5000 ppm poids de soufre ou de chlore, de préférence inférieure à 100 ppm poids, et de manière particulièrement préférée inférieure à 10 ppm poids.
La mise en oeuvre technologique du procédé d’hydrogénation des composés aromatiques ou polyaromatiques est par exemple réalisée par injection, en courant ascendant ou descendant, de la charge d'hydrocarbures et de l’hydrogène dans au moins un réacteur à lit fixe. Ledit réacteur peut être de type isotherme ou de type adiabatique. Un réacteur adiabatique est préféré. La charge d'hydrocarbures peut avantageusement être diluée par une ou plusieurs ré-injection(s) de l'effluent, issu dudit réacteur où se produit la réaction d'hydrogénation des aromatiques, en divers points du réacteur, situés entre l'entrée et la sortie du réacteur afin de limiter le gradient de température dans le réacteur. La mise en œuvre technologique du procédé d’hydrogénation des aromatiques selon l'invention peut également être avantageusement réalisée par l'implantation d’au moins dudit catalyseur supporté dans une colonne de distillation réactive ou dans des réacteurs - échangeurs ou dans un réacteur de type slurry. Le flux d'hydrogène peut être introduit en même temps que la charge à hydrogéner et/ou en un ou plusieurs points différents du réacteur.
L'hydrogénation des composés aromatiques ou polyaromatiques peut être réalisée en phase gazeuse ou en phase liquide, de préférence en phase liquide. D'une manière générale, l'hydrogénation des composés aromatiques ou polyaromatiques s'effectue à une température comprise entre 30 et 350°C, de préférerce entre 50 et 325°C, à une pression comprise entre 0,1 et 20 MPa, de préférence entre 0,5 et 10 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(composés aromatiques à hydrogéner) entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire V.V.H. comprise entre 0,05 et 50 h’1, de préférence entre 0,1 et 10 h-1 d’une charge d'hydrocarbures contenant des composés aromatiques ou polyaromatiques et ayant un point d'ébullition final inférieur ou égal à 650 °C, généialement entre 20 et 650 °C, et de préférence entre 20 et 450 °C.
Le débit d’hydrogène est ajusté afin d’en disposer en quantité suffisante pour hydrogéner théoriquement l’ensemble des composés aromatiques et de maintenir un excès d’hydrogène en sortie de réacteur.
La conversion des composés aromatiques ou polyaromatiques est généralement supérieure à 20% en mole, de préférence supérieure à 40% en mole, de manière plus préférée supérieure à 80% en mole, et de manière particulièrement préférée supérieure à 90 % en mole des composés aromatiques ou polyaromatiques contenus dans la charge hydrocarbonée. La conversion se calcule en divisant la différence entre les moles totales des composés aromatiques ou polyaromatiques dans la charge d'hydrocarbures et dans le produit par les moles totales des composés aromatiques ou polyaromatiques dans la charge d'hydrocarbures.
Selon une variante particulière du procédé selon l’invention, on réalise un procédé d’hydrogénation du benzène d’une charge d’hydrocarbures, tel que le reformat issu d’une unité de reformage catalytique. La teneur en benzène dans ladite charge d’hydrocarbures est généralement comprise entre 0,1 et 40% poids, de préférence entre 0,5 et 35% poids, et de manière particulièrement préférée entre 2 et 30% poids, le pourcentage en poids étant basé sur le poids total de la charge d’hydrocarbures.
La teneur en soufre ou en chlore de la charge est généralement inférieure à 10 ppm poids de soufre ou chlore respectivement, et de préférence inférieure à 2 ppm poids.
L'hydrogénation du benzène contenu dans la charge d’hydrocarbures peut être réalisée en phase gazeuse ou en phase liquide, de préférence en phase liquide. Lorsqu’elle est réalisée en phase liquide, un solvant peut être présent, tel que le cyclohexane, l’heptane, l’octane. D'une manière générale, l'hydrogénation du benzène s'effectue à une température comprise entre 30 et 250°C, de préférence entre 50 et 200°C,et de manière plus préférée entre 80 et 180°C, à une pression comprise entre 0,1 et 10 MPa,de préférence entre 0,5 et 4 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(benzène) entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire V.V.H. comprise entre 0,05 et 50 h’1, de préférence entre 0,5 et 10 h 1.
La conversion du benzène est généralement supérieure à 50% en mole, de préférence supérieure à 80% en mole, de manière plus préférée supérieure à 90% en mole et de manière particulièrement préférée supérieure à 98 % en mole.
L'invention est illustrée par les exemples qui suivent.
Exemples
Exemple 1 : Préparation d’une solution aqueuse de précurseurs de Ni
La solution aqueuse de précurseur de Ni (solution S) utilisée pour la préparation des catalyseurs C à F est préparée en dissolvant 52 g de nitrate de nickel (Ni(NO3)2.6H2O, fournisseur Strem Chemicals®) dans un volume de 13 mL d’eau distillée. On obtient la solution S dont la concentration en NiO est de 20,6%pds par rapport à la masse de solution.
Exemple 2 : Préparation d’un oxyde poreux aluminique calciné (selon le mode de réalisation 2)
La synthèse de l’alumine A est réalisée dans un réacteur de laboratoire d'une capacité de 7000 mL environ. La synthèse se déroule à 70°C et æus agitation, en six étapes, nommées ci-dessous a1 j à a6j. On cherche à préparer 5 L de solution à une concentration fixée à 27 g/L en alumine dans la suspension finale (obtenue à l’issue de l’étape a3 j et avec un taux de contribution de la première étape (a1 j à 2,1 % de l’alumine totale.
a1 j Mise en solution : On introduit en une fois 70 mL de sulfate d'aluminium AI2(SO4)3 dans le réacteur contenant un pied d’eau de 1679 mL. L’évolution du pH, qui reste compris entre 2,5 et 3, est suivie pendant 10 minutes. Cette étape contribue à l’introduction de 2,1 % d’alumine par rapport à la masse totale d’alumine formée à l’issue de la synthèse du gel. La solution est laissée sous agitation pendant une durée de 10 minutes.
a2j Ajustement du pH : On ajoute progressivement environ 70 mL d'aluminate de sodium NaAlOO. L'objectif est d'atteindre un pH compris entre 7 et 10 en une durée de 5 à 15 minutes.
a3j Coprécipitation : Dans la suspension obtenue à l’issue de l’étape a2j on ajoute en 30 minutes,
- 1020 mL de sulfate d'aluminium AI2(SO4)3, soit un débit de 34 mL/min,
- 1020 mL d'aluminate de sodium NaAlOO, soit un débit de 34 mL/min,
-1150 mL d'eau distillée, soit un débit de 38,3 mL/min.
Le pH est compris entre 8,7 et 9,9.
a4j Filtration : La suspension obtenue à l’issue de l’étape a3 j est filtrée par déplacement sur un outil de type Buchner fritté P4 et lavée plusieurs fois avec de l’eau distillée. On obtient un gel d’alumine.
a5j Séchage : Le gel d’alumine obtenu à l’issue de l’étape a4j est séché à l'étuve pendant 16 heures à 200 °C.
a6j Traitement thermique : La poudre obtenue à l’issue de l’étape a5j est ensuite calcinée sous flux d’air de 1 L/h/g de gel d’alumine à 750 °C pendant 2 heures pour obtenir la transition de la boehmite vers l’alumine. On obtient alors l’alumine A.
Exemple 3 (comparatif) : Préparation d'un catalyseur C par double imprégnation de nitrate de nickel
Le catalyseur C est préparé par deux imprégnations successives de nitrate de nickel sur l’alumine A décrite dans l’exemple 2. Un premier catalyseur C’ est préparé par imprégnation à sec de l’alumine A avec la solution S de précurseur de Ni.
La synthèse de l’alumine A est réalisée en suivant les six étapes, étapes a1j à a6j, de l’exemple 2 décrit ci-dessus. Les conditions opératoires sont strictement identiques. Cependant, une étape de mise en forme du gel d’alumine séché issu de l’étape a5j est insérée entre les étapes a5j et a6j : La mise en forme de cette poudre est réalisée sur malaxeur de type Brabender avec un taux d'acide de 1 % (taux d’acide total, exprimé par rapport à l'alumine sèche), un taux de neutralisation de 20 % et des pertes au feu acide et basique respectivement de 62 % et 64 %. Puis l’extrusion est effectuée sur une extrudeuse piston à travers une filière de diamètre 2,1 mm. Après extrusion, les extrudés sont séchés pendant 16 heures à 80 °C. A l’issue de l’étape a6) de calcination, on obtient des extrudés de l’alumine A.
La solution S préparée à l’exemple A est imprégnée à sec sur 10 g d'alumine A. Le solide ainsi obtenu est ensuite séché en étuve pendant 16 heures à 120°C, puis calciné sous un flux d’air de 1 L/h/g de catalyseur à 450 °C pendant2 heures.
Le catalyseur calciné C’ ainsi préparé contient 22,3 % poids de l'élément nickel par rapport au poids total du catalyseur.
Ce catalyseur C’ est ensuite imprégné une nouvelle fois avec la même solution S de précurseur de Ni. Le solide ainsi obtenu est ensuite séché en étuve pendant 16 heures à 120°C, puis calciné sous un flux d’air de 1 L/h/g cte catalyseur à 450°C pendant 2 heures. Cela conduit au catalyseur C. Le catalyseur calciné C ainsi préparé contient 33,2 % poids de l'élément nickel par rapport au poids total du catalyseur et il présente des cristallites d’oxyde de nickel dont le diamètre moyen (déterminé par diffraction des rayons X à partir de la largeur de la raie de diffraction située à l’angle 2thêta=43°) est de 16,4 nm. Les autres caractéristiques structurelles du catalyseur C sont répertoriées dans le tableau 1 ci-après.
Exemple 4 (comparatif) : Préparation d'un catalyseur D par comalaxaqe puis imprégnation, avant une teneur en Ni trop faible à l’issue de l’étape de comalaxaqe ( 8%)
Le catalyseur D est préparé par comalaxage de l’alumine A et de nitrate de Ni suivi par une imprégnation de nitrate de nickel. Un premier catalyseur D’ est préparé à partir de l’alumine A et de la solution S de précurseur de Ni, préparées ci-dessus, selon les quatre étapes suivantes :
- Comalaxage : On utilise un malaxeur Brabender avec une cuve de 80 mL et une vitesse de malaxage de 30 tr/min. La poudre d'alumine A est placée dans la cuve du malaxeur. Puis la solution S de précurseur de Ni est ajoutée en une fois à la seringue à 15 tr/min. Après l'obtention d'une pâte, le malaxage est maintenu 15 minutes à 50 tr/min.
- Extrusion : La pâte ainsi obtenue est introduite dans une extrudeuse piston et est extrudée au travers d'une filière de diamètre 2,1 mm à 50 mm/min.
- Séchage : Les extrudés ainsi obtenus sont ensuite séchés à l'étuve à 80 °C pendant 16 heures. On obtient un catalyseur séché.
- Traitement thermique : Le catalyseur séché est ensuite calciné en four tubulaire, sous un flux d’air de 1 L/h/g de catalyseur, à 450 °C pendait 2 heures (rampe de montée en température de 5 °C/min).
On obtient alors le catalyseur calciné D’ qui contient 8% poids de l'élément nickel par rapport au poids total du catalyseur.
Ce catalyseur D’ est ensuite imprégné à sec avec la même solution S de précurseur de Ni. Le solide ainsi obtenu est ensuite séché en étuve pendant 16 heures à 120°C, puis calciné sous un flux d’air de 1 L/h/g de catalyseur à 450°C pendant 2 heures. Cela conduit au catalyseur D. Le catalyseur calciné D ainsi préparé contient 28,7 % poids de l'élément nickel par rapport au poids total du catalyseur et il présente des cristallites d’oxyde de nickel dont le diamètre moyen (déterminé par diffraction des rayons X à partir de la largeur de la raie de diffraction située à l’angle 2thêta=43°) est de 15,1 nm. Les autres caractéristiques structurelles du catalyseur D sont répertoriées dans le tableau 1 ci-après.
La teneur en Ni obtenue à l’issue de l’étape de comalaxage est en-dessous de la gamme préférée (8%pds) ainsi la teneur finale en Ni sur le catalyseur final est en-dessous de l’optimum escompté.
Exemple 5 : Préparation du catalyseur E par comalaxage puis imprégnation, avant une teneur en Ni trop élevée à l’issue de l’étape de comalaxage (36%)
Le catalyseur E est préparé par comalaxage de l’alumine A et de nitrate de Ni suivi par une imprégnation de nitrate de nickel. Un premier catalyseur E’ est préparé à partir de l’alumine A et de la solution S de précurseur de Ni, préparées ci-dessus, selon les quatre étapes suivantes :
- Comalaxage : On utilise un malaxeur Brabender avec une cuve de 80 mL et une vitesse de malaxage de 30 tr/min. La poudre d'alumine A est placée dans la cuve du malaxeur. Puis la solution S de précurseur de Ni est ajoutée au fur et à mesure à la seringue pendant environ 15 minutes à 15 tr/min tout en chauffant pour évacuer l’eau. Après l'obtention d'une pâte, le malaxage est maintenu 15 minutes à 50 tr/min.
- Extrusion : La pâte ainsi obtenue est introduite dans une extrudeuse piston et est extrudée au travers d'une filière de diamètre 2,1 mm à 50 mm/min.
- Séchage : Les extrudés ainsi obtenus sont ensuite séchés à l'étuve à 80 °C pendant 16 heures. On obtient un catalyseur séché.
- Traitement thermique : Le catalyseur séché est ensuite calciné en four tubulaire, sous un flux d’air de 1 L/h/g de catalyseur, à 450 °C pendait 2 heures (rampe de montée en température de 5 °C/min).
On obtient alors le catalyseur calciné E’ qui contient 36% poids de l'élément nickel par rapport au poids total du catalyseur.
Ce catalyseur E’ est ensuite imprégné à sec avec la même solution S de précurseur de Ni. Le solide ainsi obtenu est ensuite séché en étuve pendant 16 heures à 120°C, puis calciné sous un flux d’air de 1 L/h/g de catalyseur à 450°C pendant 2 heures. Cela conduit au catalyseur E. Le catalyseur calciné E ainsi préparé contient 39,4 % poids de l'élément nickel par rapport au poids total du catalyseur et il présente des cristallites d’oxyde de nickel dont le diamètre moyen (déterminé par diffraction des rayons X à partir de la largeur de la raie de diffraction située à l’angle 2thêta=43°) est de 205 nm. Les autres caractéristiques structurelles du catalyseur E sont répertoriées dans le tableau 1 ci-après. La teneur en Ni obtenue à l’issue de l’étape de comalaxage est au-dessus de la gamme préférée (36%pds) et on constate que la teneur finale en Ni sur le catalyseur final après l’étape d’imprégnation est peu différente.
Exemple 6 (conforme) : Préparation d'un catalyseur F par comalaxage puis imprégnation
Le catalyseur F est préparé par comalaxage de l’alumine A et de nitrate de Ni suivi par une imprégnation de nitrate de nickel. Un premier catalyseur F’ est préparé à partir de l’alumine A et de la solution S de précurseur de Ni, préparées ci-dessus, selon les quatre étapes suivantes :
- Comalaxage : On utilise un malaxeur Brabender avec une cuve de 80 mL et une vitesse de malaxage de 30 tr/min. La poudre d'alumine A est placée dans la cuve du malaxeur. Puis la solution S de précurseur de Ni est ajoutée au fur et à mesure à la seringue pendant environ 10 minutes à 15 tr/min tout en chauffant pour évacuer l’eau. Après l'obtention d'une pâte, le malaxage est maintenu 15 minutes à 50 tr/min.
- Extrusion : La pâte ainsi obtenue est introduite dans une extrudeuse piston et est extrudée au travers d'une filière de diamètre 2,1 mm à 50 mm/min.
- Séchage : Les extrudés ainsi obtenus sont ensuite séchés à l'étuve à 80 °C pendant 16 heures. On obtient un catalyseur séché.
- Traitement thermique : Le catalyseur séché est ensuite calciné en four tubulaire, sous un flux d’air de 1 L/h/g de catalyseur, à 450 °C pendait 2 heures (rampe de montée en température de 5 °C/min).
On obtient alors le catalyseur calciné F’ qui contient 28% poids de l'élément nickel par rapport au poids total du catalyseur.
Ce catalyseur F’ est ensuite imprégné à sec avec la même solution S de précurseur de Ni. Le solide ainsi obtenu est ensuite séché en étuve pendant 16 heures à 120°C, puis calciné sous un flux d’air de 1 L/h/g de catalyseur à 450°C pendant 2 heures. Cela conduit au catalyseur F. Le catalyseur calciné F ainsi préparé contient 41,6 % poids de l'élément nickel par rapport au poids total du catalyseur et il présente des cristallites d’oxyde de nickel dont le diamètre moyen (déterminé par diffraction des rayons X à partir de la largeur de la raie de diffraction située à l’angle 2thêta=43°) est de 14? nm. Les autres caractéristiques structurelles du catalyseur F sont répertoriées dans le tableau 1 ci-après.
La teneur en Ni obtenue à l’issue de l’étape de comalaxage est conforme à la gamme préférée (28%pds). Le catalyseur préparé est conforme au catalyseur décrit dans le brevet permettant des performances optimales.
Exemple 7 (conforme) : Préparation d'un catalyseur G par comalaxage puis imprégnation, en présence d’acide propanedioïque (acide malonigue) dans les deux étapes de comalaxage et d’imprégnation
Une solution aqueuse S’ est préparée en dissolvant 89,0 g de nitrate de nickel Ni(NO3)2.6H2O (fournisseur Strem Chemicals®) et 19,1 g d’acide malonique (CAS 141-82-2, fournisseur Fluka®) dans 20 mL d'eau déminéralisée. On obtient la solution S’ dont la concentration en NiO est de 20.6%pds par rapport à la masse de solution et le ratio molaire {acide malonique / nickel} est égal à 0,6.
Le catalyseur G est préparé par comalaxage de l’alumine A et d’une solution S’ de nitrate de Ni et d’acide malonique suivi par une imprégnation de nitrate de nickel. Un premier catalyseur G’ est préparé à partir de l’alumine A et de la solution S’, préparées ci-dessus, selon les quatre étapes suivantes :
- Comalaxage : On utilise un malaxeur Brabender avec une cuve de 80 mL et une vitesse de malaxage de 30 tr/min. La poudre d'alumine A est placée dans la cuve du malaxeur. Puis la solution S’ de précurseur de Ni et d’acide malonique est ajoutée au fur et à mesure à la seringue pendant environ 10 minutes à 15 tr/min tout en chauffant pour évacuer l’eau. Après l'obtention d'une pâte, le malaxage est maintenu 15 minutes à 50 tr/min.
- Extrusion : La pâte ainsi obtenue est introduite dans une extrudeuse piston et est extrudée au travers d'une filière de diamètre 2,1 mm à 50 mm/min.
- Séchage : Les extrudés ainsi obtenus sont ensuite séchés à l'étuve à 80 °C pendant 16 heures. On obtient un catalyseur séché.
- Traitement thermique : Le catalyseur séché est ensuite calciné en four tubulaire, sous un flux d’air de 1 L/h/g de catalyseur, à 450 °C pendant 2 heures (rampe de montée en température de 5 °C/min).
On obtient alors le catalyseur calciné G’ qui contient 28% poids de l'élément nickel par rapport au poids total du catalyseur.
Ce catalyseur G’ est ensuite imprégné à sec avec la même solution S’ de précurseur de Ni et d’acide malonique. Le solide ainsi obtenu est ensuite séché en étuve pendant 16 heures à 120°C, puis calciné sous un flux d’air de 1 L/h/g cte catalyseur à 450°C pendant 2 heures. Cela conduit au catalyseur G. Le catalyseur calciné G ainsi préparé contient 41,6 % poids de 5 l'élément nickel par rapport au poids total du catalyseur et il présente des cristallites d’oxyde de nickel dont le diamètre moyen (déterminé par diffraction des rayons X à partir de la largeur de la raie de diffraction située à l’angle 2thêta=43°) est de 4,7 nm. Les autres caractéristiques structurelles du catalyseur G sont répertoriées dans le tableau 1 ci-après.
La teneur en Ni obtenue à l’issue de l’étape de comalaxage est conforme à la gamme préférée (28%pds). Le catalyseur préparé est conforme au catalyseur dont les propriétés sont optimales permettant des performances optimales.
Tableau 1 : Propriétés des catalyseurs C, D et E (non conformes au procédé de préparation selon l’invention), et F et G (conformes)
Catalyseur C D E F G
Comparatif Comparatif Comparatif Conforme Conforme
Mode d'introduction 1 du Ni imprégné Comalaxé comalaxé Comalaxé Comalaxé +additif
Ni (%pds) étape 1 22,3 8 36 28 28
Volume poreux total (mL/g) catal 0,57 0,78 0,61 0,68 0,68
Volume mésoporeux (mL/g) catal 0,37 0,50 0,33 0,40 0,40
Volume macro-poreux (mL/g cata 1 0,20 0,28 0,28 0,28 0,28
Mode d'introduction 2 du Ni Imprégné Imprégné Imprégné Imprégné Imprégné+additif
Ni (%pds) final 33,2 28,7 39,4 41,6 41,6
Surface BET (m2/g) cata final 175 189 142 141 144
Volume poreux total (mL/g) cata final 0,33 0,53 0,47 0,49 0,50
Volume mésoporeux (mL/g) cata final 0,24 0,29 0,22 0,24 0,25
Diamètre médian mésoporeux (nm) cata final 10,5 7,1 6,2 7,0 7,1
Volume macro-poreux (mL/g cata final 0,09 0,24 0,25 0,25 0,25
Taille des cristallites de NiO (nm) cata final 16,4 15,1 20,5 14,2 4,7
Exemple 8 : Évaluation des propriétés catalytiques des catalyseurs C, D, E, F et G en 5 hydrogénation sélective d'un mélange contenant du styrène et de l'isoprène
Les catalyseurs C, D, E, F et G décrits dans les exemples ci-dessus sont testés vis-à-vis de la réaction d'hydrogénation sélective d'un mélange contenant du styrène et de l’isoprène.
La composition de la charge à hydrogéner sélectivement est la suivante : 8 % pds styrène (fournisseur Sigma Aldrich®, pureté 99%), 8 % pds isoprène (fournisseur Sigma Aldrich®, pureté 99%), 84 % pds n-heptane (solvant) (fournisseur VWR®, pureté > 99% chromanorm HPLC). Cette charge contient également des composés soufrés en très faible teneur : 10 ppm pds de soufre introduits sous forme de pentanethiol (fournisseur Fluka®, pureté > 97%) et 100 ppm pds de soufre introduits sous forme de thiophène (fournisseur Merck®, pureté 99%). Cette composition correspond à la composition initiale du mélange réactionnel. Ce mélange de molécules modèles est représentatif d’une essence de pyrolyse.
La réaction d'hydrogénation sélective est opérée dans un autoclave de 500 mL en acier inoxydable, muni d’une agitation mécanique à entraînement magnétique et pouvant fonctionner sous une pression maximale de 100 bar (10 MPa) et des températures comprises entre 5°C et 200°C.
Préalablement à son introduction dans l’autoclave, une quantité de 3 mL de catalyseur est réduite ex situ sous un flux d'hydrogène de 1 L/h/g de catalyseur, à 400 °C pendant 16 heures (rampe de montée en température de 1 °C/min) puis elle est transvasée dans l’autoclave, à l'abri de l'air. Après ajout de 214 mL de n-heptane (fournisseur VWR®, pureté > 99% chromanorm HPLC), l’autoclave est fermé, purgé, puis pressurisé sous 35 bar (3,5 MPa) d’hydrogène, et porté à la température du test égale à 30°C. Au temps t=0, environ 30 g d'un mélange contenant du styrène, de l’isoprène, du n-heptane, du pentanethiol et du thiophène sont introduits dans l’autoclave. Le mélange réactionnel a alors la composition décrite ci-dessus et l’agitation est mise en route à 1600 tr/min. La pression est maintenue constante à 35 bar (3,5 MPa) dans l’autoclave à l’aide d’une bouteille réservoir située en amont du réacteur.
L’avancement de la réaction est suivi par prélèvement d’échantillons du milieu réactionnel à intervalles de temps réguliers : le styrène est hydrogéné en éthylbenzène, sans hydrogénation du cycle aromatique, et l’isoprène est hydrogéné en méthyl-butènes. Si la réaction est prolongée plus longtemps que nécessaire, les méthyl-butènes sont à leur tour hydrogénés en isopentane. La consommation d'hydrogène est également suivie au cours du temps par la diminution de pression dans une bouteille réservoir située en amont du réacteur. L’activité catalytique est exprimée en moles de H2 consommées par minute et par gramme de Ni.
Les activités catalytiques mesurées pour les catalyseurs C, D, E, F et G sont reportées dans le Tableau 2 ci-dessous. Elles sont rapportées à l’activité catalytique mesurée pour le catalyseur C (AHYdi)·
Tableau 2 : Comparaison des performances en hydrogénation sélective d'un mélange contenant du styrène et de l'isoprène (AHydi) et en hydrogénation du toluène (AHyd2)
Catalyseur Mode de préparation Teneur en Ni (%poids) sur catalyseur final Taille moyenne des cristallites de NiO (nm) Ahydi (%) AhYD2 (%)
C (non conforme) Imprégnation + imprégnation 33,2 16,4 100 100
D (non conforme) Comalaxage (8%Ni) + imprégnation 28,7 15,1 86 91
E (non conforme) Comalaxage (36%Ni) + imprégnation 39,4 20,5 94 96
F (conforme) Comalaxage (28%Ni) + imprégnation 41,6 14,2 131 144
G (conforme) Comalaxage (28%Ni) en présence acide malonique + imprégnation en présence d’acide malonique 41,6 6,2 288 302
Ceci montre bien les performances améliorées des catalyseurs F et G préparés selon l’invention et en particulier l’impact du recours à une première étape de comalaxage de la phase active en présence ou non d’un additif organique plutôt qu’une étape d’imprégnation. La teneur ajoutée à cette étape de comalaxage est bien comprise entre 10 et 35%pds, 28%pds, ce qui permet de garder une porosité importante nécessaire à une seconde étape 10 d’imprégnation permettant un ajout optimisé de Ni jusqu’à une teneur d’au moins 40%pds.
Par ailleurs le catalyseur G est préparé avec l’ajout d’un additif organique ce qui permet également d’obtenir à la fois un catalyseur très chargé en Ni mais également des tailles de cristallites de NiO très petites de l’ordre de 5 nm ce qui améliore encore plus les performances catalytiques.
Le catalyseur C préparés par double imprégnation ne permet pas d’obtenir une teneur en Ni aussi élevée. En effet la porosité du catalyseur issu de l’étape de comalaxage, est trop faible. Les catalyseurs D et E sont préparés avec une teneur en Ni à l’issue de l’étape de comalaxage soit trop faible (8 %pds) ce qui ne permet pas d’atteindre une teneur en Ni finale suffisamment élevée, soit trop élevée (36 %pds) et alors la teneur en Ni finale est légèrement plus élevée mais ne permet pas non plus d’obtenir un catalyseur dont les propriétés sont optimales (taille des particules de NiO trop élevée et porosité du catalyseur non adéquate).
Exemple 7 : Évaluation des propriétés catalytiques des catalyseurs C, D, E, F et G en hydrogénation du toluène
Les catalyseurs C, D, E, F et G décrits dans les exemples ci-dessus sont également testés vis-à-vis de la réaction d'hydrogénation du toluène.
La réaction d'hydrogénation sélective est opérée dans le même autoclave que celui décrit à l’exemple 6.
Préalablement à son introduction dans l’autoclave, une quantité de 2 mL de catalyseur est réduite ex situ sous un flux d'hydrogène de 1 L/h/g de catalyseur, à 400 °C pendant 16 heures (rampe de montée en température de 1°C/min), puis elle est transvasée dans l’autoclave, à l'abri de l'air. Après ajout de 216 mL de n-heptane (fournisseur VWR®, pureté > 99% chromanorm HPLC), l’autoclave est fermé, purgé, puis pressurisé sous 35 bar (3,5 MPa) d’hydrogène, et porté à la température du test égale à 80°C. Au temps t=0, environ 26 g de toluène (fournisseur SDS®, pureté > 99,8%) sont introduits dans l’autoclave (la composition initiale du mélange réactionnel est alors toluène 6 % pds / n-heptane 94 % pds) et l’agitation est mise en route à 1600 tr/min. La pression est maintenue constante à 35 bar (3,5 MPa) dans l’autoclave à l’aide d’une bouteille réservoir située en amont du réacteur.
L’avancement de la réaction est suivi par prélèvement d’échantillons du milieu réactionnel à intervalles de temps réguliers : le toluène est totalement hydrogéné en méthylcyclohexane. La consommation d'hydrogène est également suivie au cours du temps par la diminution de pression dans une bouteille réservoir située en amont du réacteur. L’activité catalytique est exprimée en moles de H2 consommées par minute et par gramme de Ni.
Les activités catalytiques mesurées pour les catalyseurs C, D, E, F et G sont reportées dans le tableau 2 ci-avant. Elles sont rapportées à l’activité catalytique mesurée pour le catalyseur C (AhyD2)·
Ceci montre bien les performances améliorées des catalyseurs F et G préparés selon l’invention et en particulier l’impact du recours à une première étape de comalaxage de la phase active en présence ou non d’un additif organique plutôt qu’une étape d’imprégnation.

Claims (16)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de préparation d’un catalyseur comprenant une matrice oxyde ayant une teneur en alumine calcinée supérieure ou égale à 90% poids par rapport au poids total de ladite matrice, et une phase active comprenant du nickel, ladite phase active ne comprenant pas de métal du groupe VIB, la teneur en nickel étant comprise entre 15 et 65% en poids de nickel par rapport au poids total du catalyseur, ladite phase active se présentant sous la forme de particules de nickel ayant un diamètre inférieur ou égal à 18 nm, ledit catalyseur comprenant un volume poreux total mesuré par porosimétrie au mercure compris entre 0,01 et 1,00 mL/g, un volume mésoporeux mesuré par porosimétrie au mercure supérieur à 0,01 mL/g, un volume macroporeux mesuré par porosimétrie au mercure inférieur ou égal à 0,6 ml/g, un diamètre médian mésoporeux en volume compris entre 3 et 25 nm, un diamètre médian macroporeux en volume compris entre 50 et 1000 nm, et une surface spécifique SBET compris entre 25 et 350 m2/g, lequel procédé comprend les étapes suivantes :
    a) on prépare un oxyde poreux aluminique calciné ;
    b) on malaxe l’oxyde poreux aluminique calciné obtenu à l’étape a) avec au moins une solution comprenant au moins un précurseur de nickel pour obtenir une pâte, à une concentration en nickel voulue pour obtenir sur le catalyseur séché ou calciné une teneur comprise entre 10 et 35 % poids de nickel par rapport au poids total du catalyseur ;
    c) on met en forme la pâte obtenue à l’étape b) ;
    d) on sèche la pâte mise en forme obtenue à l’étape c) à une température inférieure à 250°C pour obtenir un précurseur de catalyseur séché ;
    e) éventuellement, on réalise un traitement thermique du catalyseur séché obtenu à l’étape d) à une température comprise entre 250 et 1000°C, en présence ou non d’eau, pour obtenir un précurseur de catalyseur calciné .;
    f) on imprègne le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’étape d) ou le précurseur de catalyseur calciné obtenu à l’étape e) avec au moins une solution comprenant au moins un précurseur de nickel, pour obtenir un précurseur de catalyseur imprégné ;
    g) on sèche le précurseur de catalyseur imprégné obtenu à l’étape f) à une température inférieure à 250°C pour obtenir un catalyseur séché.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on réalise en outre une étape h) de traitement thermique du catalyseur séché obtenu à l’étape g) à une température comprise entre 250 et 1000°C, en présence ou non d’eau, pour obtenir un catalyseur calciné.
  3. 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, le rapport molaire entre l’élément nickel introduit à l’étape f) d’imprégnation et l’élément nickel introduit à l’étape b) de comalaxage est compris entre 0,1 et 10 mol/mol.
  4. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit oxyde poreux aluminique calciné selon l’étape a) est obtenu par les étapes suivantes :
    a1) une première étape de précipitation, en milieu réactionnel aqueux, d'au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l’hydroxyde de sodium et l’hydroxyde de potassium et d'au moins un précurseur acide choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique, dans lequel au moins un des précurseurs basique ou acide comprend de l'aluminium, le débit relatif des précurseurs acide et basique est choisi de manière à obtenir un pH du milieu réactionnel compris entre 8,5 et 10,5 et le débit du ou des précurseurs acide et basique contenant de l'aluminium est réglé de manière à obtenir un taux d'avancement de la première étape compris entre 5 et 13%, le taux d'avancement étant défini comme étant la proportion d'alumine formée en équivalent AI203 lors de ladite première étape de précipitation par rapport à la quantité totale d'alumine formée à l'issue de l'étape a3) du procédé de préparation, ladite étape opérant à une température comprise entre 20 et 90°C et pendant une durée comprise entre 2 minutes et 30 minutes;
    a2) une étape de chauffage de la suspension à une température comprise entre 40 et 90°C pendant une durée comprise entre 7 minutes et 45 minutes, a3) une deuxième étape de précipitation de la suspension obtenue à l'issue de l'étape de chauffage a2) par ajout dans la suspension d'au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l’hydroxyde de sodium et l’hydroxyde de potassium et d'au moins un précurseur acide choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique, dans lequel au moins un des précurseurs basique ou acide comprend de l'aluminium, le débit relatif des précurseurs acide et basique est choisi de manière à obtenir un pH du milieu réactionnel compris entre 8,5 et 10,5 et le débit du ou des précurseurs acide et basique contenant de l'aluminium est réglé de manière à obtenir un taux d'avancement de la deuxième étape compris entre 87 et 95 %, le taux d'avancement étant défini comme étant la proportion d'alumine formée en équivalent AI203 lors de ladite deuxième étape de précipitation par rapport à la quantité totale d'alumine formée à l'issue de l'étape a3) du procédé de préparation, ladite étape opérant à une température comprise entre 40 et 90 °C et pendant une durée comprise entre 2 minutes et 50 minutes ;
    a4) une étape de filtration de la suspension obtenue à l'issue de l'étape a3) de deuxième précipitation pour obtenir un gel d'alumine ;
    a5) une étape de séchage dudit gel d'alumine obtenu à l'étape a4) pour obtenir une poudre ;
    a6) une étape de traitement thermique de la poudre obtenue à l'issue de l'étape a5) entre 500 et 1000°C, pendant une durée comprise entre 2 et 10 h, en présence ou non d'un flux d'air contenant jusqu'à 60% volume d’eau pour obtenir un oxyde poreux aluminique calciné.
  5. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit oxyde poreux aluminique calciné selon l’étape a) est obtenu par les étapes suivantes : aT) une étape de mise en solution d'un précurseur acide d'aluminium choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium et le nitrate d'aluminium dans l'eau, à une température comprise entre 20 et 90°C, à un pH compris entre 0,5 et 5, pendant une durée comprise entre 2 et 60 minutes, a2’) une étape d’ajustement du pH par ajout dans la suspension obtenue à l'étape aT) d'au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium, à une température comprise entre 20 et 90°C, et à un pH compris entre 7 et 10, pendant une durée comprise entre 5 et 30 minutes, a3’) une étape de coprécipitation de la suspension obtenue à l'issue de l'étape a2’) par ajout dans la suspension d’au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium et d’au moins un précurseur acide choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique, au moins un des précurseurs basique ou acide comprenant de l'aluminium, le débit relatif des précurseurs acide et basique étant choisi de manière à obtenir un pH du milieu réactionnel compris entre 7 et 10 et le débit du ou des précurseurs acide et basique contenant de l'aluminium étant réglé de manière à obtenir une concentration en alumine finale dans la suspension comprise entre 10 et 38 g/L, a4j une étape de filtration de la suspension obtenue à l'issue de l'étape a3’) de coprécipitation pour obtenir un gel d'alumine, a5j une étape de séchage dudit gel d'alumine obtenu à l'étape a4’) pour obtenir une poudre, a6’) une étape de traitement thermique de la poudre obtenue à l'issue de l'étape a5’) à une température comprise entre 500 et 1000°C, en présence ou non d'un flux d'air contenant jusqu'à 60% en volume d'eau, pendant une durée comprise entre 2 et 10 heures, pour obtenir un oxyde poreux aluminique calciné.
  6. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit oxyde poreux aluminique calciné selon l’étape a) est obtenu par les étapes suivantes : a1”) au moins une première étape de précipitation d'alumine, en milieu réactionnel aqueux, d'au moins un précurseur basique choisi parmi l'aluminate de sodium, l'aluminate de potassium, l'ammoniaque, l’hydroxyde de sodium et l’hydroxyde de potassium et d'au moins un précurseur acide choisi parmi le sulfate d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le nitrate d'aluminium, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, et l'acide nitrique, dans laquelle au moins l'un des précurseurs basique ou acide comprend de l'aluminium, le débit relatif des précurseurs acide et basique est choisi de manière à obtenir un pH du milieu réactionnel compris entre 8,5 et 10,5 et le débit du ou des précurseurs acide et basique contenant de l'aluminium est réglé de manière à obtenir un taux d'avancement de ladite première étape compris entre 40 et 100%, le taux d'avancement étant défini comme étant la proportion d'alumine formée en équivalent AI2O3 lors de ladite première étape de précipitation par rapport à la quantité totale d'alumine formée à l'issue de l'étape c) du procédé de préparation, ladite première étape de précipitation opérant à une température comprise entre 10 et 50 °C, et pendant une durée comprise entre 2 minutes et 30 minutes ;
    a2”) une étape de traitement thermique de la suspension chauffée à une température comprise entre 50 et 200°C pendant une durée comprise entre 30 minutes et 5 heures permettant l'obtention d'un gel d'alumine ;
    a3”) une étape de filtration de la suspension obtenue à l'issue de l'étape a2”) de traitement thermique, suivie d'au moins une étape de lavage du gel obtenu ;
    a4”) une étape de séchage du gel d'alumine obtenu à l'issue de l'étape a3”) pour obtenir une poudre ;
    a5”) une étape de traitement thermique de la poudre obtenue à l'issue de l'étape a4”) à une température comprise entre 500 et 1000°C, en présence ou non d'un flux d'air contenant jusqu'à 60% en volume d'eau, pour obtenir un oxyde poreux aluminique calciné.
  7. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel à l’étape b) on malaxe l’oxyde poreux aluminique avec en outre au moins une solution comprenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amine, ou au moins une fonction amide.
  8. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel à l’étape f) on imprègne le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’étape d) ou le précurseur de catalyseur calciné obtenu à l’étape e) avec en outre au moins une solution comprenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amine, ou au moins une fonction amide.
  9. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel ladite étape f) comprend les sousétapes suivantes :
    f1) on réalise une imprégnation du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de nickel ;
    f2) on réalise une imprégnation du précurseur de catalyseur obtenu à l’étape d) ou e) avec au moins une solution contenant au moins un composé organique comprenant au moins une fonction acide carboxylique, ou au moins une fonction alcool, ou au moins une fonction ester, ou au moins une fonction amide, ou au moins une fonction amine ;
    étant entendu que les sous-étapes f1) et f2) peuvent être réalisées séparément, dans un ordre indifférent, ou simultanément.
  10. 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit composé organique comprend au moins une fonction acide carboxylique choisie parmi les acides monocarboxyliques, les acides dicarboxyliques, les acides tricarboxyliques, les acides tétracarboxyliques.
  11. 11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit composé organique comprend au moins une fonction alcool choisie parmi :
    - les composés organiques comprenant une seule fonction alcool ;
    les composés organiques comprenant deux fonctions alcools ;
    les composés organiques choisis parmi le diéthylène glycol, le triéthylène glycol, le tétraéthylène glycol, ou un polyéthylène glycol répondant à la formule H(OC2H4)nOH avec n supérieur à 4 et ayant une masse molaire moyenne inférieure à 20000 g/mol ;
    - les monosaccharides de formule brute Cn(H2O)p avec n compris entre 3 et 12 ;
    les disaccharides, les trisaccharides, ou les dérivés de monosaccharide.
  12. 12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit composé organique comprend au moins une fonction ester choisie parmi :
    les esters linéaires ou cycliques ou cycliques insaturés d’acide carboxylique ;
    les composés organiques comprenant au moins deux fonctions esters d’acide carboxylique ;
    les composés organiques comprenant au moins une fonction ester d’acide carboxylique et au moins un deuxième groupe fonctionnel choisi parmi les alcools, les éthers, les cétones, les aldéhydes ;
    les esters cycliques ou linéaires d’acide carbonique ;
    les diesters linéaires d’acide carbonique.
  13. 13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit composé organique comprend au moins une fonction amide choisie parmi :
    les amides acycliques comprenant une ou deux fonction amides ;
    les amides cycliques ou les lactames ;
    les composés organiques comprenant au moins une fonction amide et une fonction acide carboxylique ou une fonction alcool ;
    les composés organiques comprenant au moins une fonction amide et un hétéroatome supplémentaire d’azote.
  14. 14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel ledit composé organique comprend au moins une fonction amine répondant à la formule brute CxNyHz dans laquelle x est compris entre 1 et 20, y=1-x et z=2-(2x+2).
  15. 15. Procédé d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés contenant au moins 2 atomes de carbone par molécule, tels que les dioléfines et/ou les acétyléniques et/ou les alcénylaromatiques, contenus dans une charge d’hydrocarbures ayant un point d'ébullition final inférieur ou égal à 300°C, lequel procédé étant réalisé à une température comprise entre 0 et 300°C, à une pression comprise entre 0,1 et 10 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire comprise entre 0,1 et 200 h'1 lorsque le procédé est réalisé en phase liquide, ou à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,5 et 1000 et à une vitesse volumique horaire entre 100 et 40000 h'1 lorsque le procédé est réalisé en phase gazeuse, en présence d’un catalyseur obtenu selon l’une quelconque des revendications 1 à 14.
  16. 16. Procédé d’hydrogénation d’au moins un composé aromatique ou polyaromatique contenu dans une charge d’hydrocarbures ayant un point d’ébullition final inférieur ou égal à 650°C, ledit procédé étant réalisé en phase gazeuse ou en phase liquide, à une température comprise entre 30 et 350°C, à une pression comprise entre 0,1 et 20 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(composés aromatiques à hydrogéner) entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire V.V.H. comprise entre 0,05 et 50 h'1, en présence d’un catalyseur obtenu selon l’une quelconque des revendications 1 à 14.
FR1850281A 2018-01-15 2018-01-15 Procede de preparation d'un catalyseur particulier d'hydrogenation selective par malaxage et impregnation Active FR3076746B1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1850281A FR3076746B1 (fr) 2018-01-15 2018-01-15 Procede de preparation d'un catalyseur particulier d'hydrogenation selective par malaxage et impregnation
CN201910035628.8A CN110038575B (zh) 2018-01-15 2019-01-15 通过捏合和浸渍制备特定的选择性加氢催化剂的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1850281A FR3076746B1 (fr) 2018-01-15 2018-01-15 Procede de preparation d'un catalyseur particulier d'hydrogenation selective par malaxage et impregnation
FR1850281 2018-01-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3076746A1 true FR3076746A1 (fr) 2019-07-19
FR3076746B1 FR3076746B1 (fr) 2022-07-01

Family

ID=62067665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1850281A Active FR3076746B1 (fr) 2018-01-15 2018-01-15 Procede de preparation d'un catalyseur particulier d'hydrogenation selective par malaxage et impregnation

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110038575B (fr)
FR (1) FR3076746B1 (fr)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112221504A (zh) * 2020-11-12 2021-01-15 北京旭阳科技有限公司 己内酰胺加氢精制催化剂的制备方法、催化剂以及使用其精制己内酰胺的方法
WO2021018599A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-04 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules et un alliage nickel cuivre
WO2021018600A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-04 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules repartie en croute et un alliage nickel cuivre
WO2021018602A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-04 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules repartie en croute
WO2021018601A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-04 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel repartie en croute et un alliage nickel cuivre
WO2021018603A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-04 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel soufre repartie en croute
WO2021018604A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-04 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel repartie en croute

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112742424B (zh) * 2019-10-29 2022-11-08 中国石油化工股份有限公司 一种重质油加氢处理催化剂制备方法
FR3104461B1 (fr) * 2019-12-17 2022-06-17 Ifp Energies Now Catalyseur d’hydrogenation selective obtenu a partir de sels fondus et d’un additif organique
FR3104462B1 (fr) * 2019-12-17 2022-06-10 Ifp Energies Now Catalyseur pour l’hydrogenation de composes aromatiques obtenu a partir de sels fondus et d’un additif organique

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2963344A1 (fr) * 2010-07-29 2012-02-03 IFP Energies Nouvelles Procede d'hydrogenation selective en presence d'un catalyseur a base d'un metal du groupe viii prepare au moyen d'au moins un oligosaccharide cyclique
FR2984761A1 (fr) * 2011-12-21 2013-06-28 IFP Energies Nouvelles Procede de preparation d'un catalyseur a base d'un metal du groupe viii prepare au moyen d'au moins un additif organique et procede d'hydrogenation selective mettant en oeuvre ledit catalyseur
FR3022161A1 (fr) * 2014-06-13 2015-12-18 IFP Energies Nouvelles Catalyseur a phase active de nickel comalaxee mesoporeux et macroporeux ayant un diametre median macroporeux superieur a 300 nm et son utilisation en hydrogenation
FR3022160A1 (fr) * 2014-06-13 2015-12-18 IFP Energies Nouvelles Catalyseur a phase active de nickel comalaxee mesoporeux et macroporeux ayant un diametre median macroporeux compris entre 50 et 300 nm et son utilisation en hydrogenation
FR3022162A1 (fr) * 2014-06-13 2015-12-18 IFP Energies Nouvelles Catalyseur a base de nickel mesoporeux et macroporeux ayant un diametre median macroporeux compris entre 50 nm et 200 nm et son utilisation en hydrogenation

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4016108A (en) * 1976-01-05 1977-04-05 Exxon Research And Engineering Company Preparation of catalysts of predetermined pore size distribution and pore volume
CN101172233B (zh) * 2006-11-01 2011-10-12 中国石油化工股份有限公司 一种溶剂油加氢精制催化剂及其制备方法
US7906447B2 (en) * 2008-04-11 2011-03-15 Exxonmobil Research And Engineering Company Regeneration and rejuvenation of supported hydroprocessing catalysts
FR2972648B1 (fr) * 2011-03-18 2013-04-26 Ifp Energies Now Catalyseur utilisable en hydrotraitement comprenant des metaux des groupes viii et vib et preparation avec de l'acide citrique et du succinate de dialkyle c1-c4
CN103801287B (zh) * 2012-11-05 2016-05-11 神华集团有限责任公司 一种负载型耐硫甲烷化催化剂的制备方法
JP6378902B2 (ja) * 2014-03-10 2018-08-22 日本ケッチェン株式会社 水素化処理触媒、当該触媒の製造方法、並びに当該触媒を用いる炭化水素油の水素化処理方法
FR3022238B1 (fr) * 2014-06-13 2016-07-29 Ifp Energies Now Alumine mesoporeuse amorphe ayant une connectivite elevee et son procede de preparation
FR3022156B1 (fr) * 2014-06-13 2018-02-23 Ifp Energies Now Catalyseur mesoporeux et macroporeux a phase active comalaxee, son procede de preparation et son utilisation en hydrotraitement de residus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2963344A1 (fr) * 2010-07-29 2012-02-03 IFP Energies Nouvelles Procede d'hydrogenation selective en presence d'un catalyseur a base d'un metal du groupe viii prepare au moyen d'au moins un oligosaccharide cyclique
FR2984761A1 (fr) * 2011-12-21 2013-06-28 IFP Energies Nouvelles Procede de preparation d'un catalyseur a base d'un metal du groupe viii prepare au moyen d'au moins un additif organique et procede d'hydrogenation selective mettant en oeuvre ledit catalyseur
FR3022161A1 (fr) * 2014-06-13 2015-12-18 IFP Energies Nouvelles Catalyseur a phase active de nickel comalaxee mesoporeux et macroporeux ayant un diametre median macroporeux superieur a 300 nm et son utilisation en hydrogenation
FR3022160A1 (fr) * 2014-06-13 2015-12-18 IFP Energies Nouvelles Catalyseur a phase active de nickel comalaxee mesoporeux et macroporeux ayant un diametre median macroporeux compris entre 50 et 300 nm et son utilisation en hydrogenation
FR3022162A1 (fr) * 2014-06-13 2015-12-18 IFP Energies Nouvelles Catalyseur a base de nickel mesoporeux et macroporeux ayant un diametre median macroporeux compris entre 50 nm et 200 nm et son utilisation en hydrogenation

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021018604A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-04 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel repartie en croute
FR3099391A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-05 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules repartie en croute
WO2021018600A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-04 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules repartie en croute et un alliage nickel cuivre
WO2021018602A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-04 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules repartie en croute
WO2021018601A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-04 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel repartie en croute et un alliage nickel cuivre
WO2021018603A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-04 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel soufre repartie en croute
WO2021018599A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-04 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules et un alliage nickel cuivre
FR3099390A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-05 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules et un alliage nickel cuivre
CN114144257B (zh) * 2019-07-31 2023-11-17 Ifp 新能源公司 包含小颗粒形式的活性镍相和镍铜合金的催化剂
FR3099386A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-05 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel repartie en croute et un alliage nickel cuivre
FR3099388A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-05 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules repartie en croute et un alliage nickel cuivre
FR3099389A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-05 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel soufre repartie en croute
FR3099387A1 (fr) * 2019-07-31 2021-02-05 IFP Energies Nouvelles Catalyseur comprenant une phase active de nickel repartie en croute
CN114144257A (zh) * 2019-07-31 2022-03-04 Ifp 新能源公司 包含小颗粒形式的活性镍相和镍铜合金的催化剂
CN112221504A (zh) * 2020-11-12 2021-01-15 北京旭阳科技有限公司 己内酰胺加氢精制催化剂的制备方法、催化剂以及使用其精制己内酰胺的方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR3076746B1 (fr) 2022-07-01
CN110038575A (zh) 2019-07-23
CN110038575B (zh) 2023-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3076746A1 (fr) Procede de preparation d&#39;un catalyseur particulier d&#39;hydrogenation selective par malaxage et impregnation
FR3076747A1 (fr) Procede de preparation d&#39;un catalyseur particulier d&#39;hydrogenation selective et d&#39;hydrogenation des aromatiques par malaxage
FR3061198B1 (fr) Procede d&#39;hydrogenation des aromatiques mettant en œuvre un catalyseur a base de nickel
EP3559165B1 (fr) Procede d&#39;hydrogenation selective mettant en oeuvre un catalyseur a base de nickel prepare au moyen d&#39;un additif comprenant une fonction acide carboxylique
EP4003587B1 (fr) Catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules repartie en croute et un alliage nickel cuivre
EP4003591A1 (fr) Catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules et un alliage nickel cuivre
EP4003588B1 (fr) Procede de preparation d&#39;un catalyseur comprenant une phase active de nickel repartie en croute
WO2021018602A1 (fr) Catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules repartie en croute
FR3061197A1 (fr) Procede d&#39;hydrogenation selective mettant en œuvre un catalyseur a base de nickel prepare au moyen d&#39;un additif comprenant une fonction ester
EP3870362A1 (fr) Procede d&#39;hydrogenation comprenant un catalyseur prepare par addition d&#39;un compose organique en phase gazeuse
FR3061196A1 (fr) Procede d&#39;hydrogenation selective mettant en œuvre un catalyseur a base de nickel prepare au moyen d&#39;un additif comprenant une fonction alcool
FR3061195A1 (fr) Procede d&#39;hydrogenation selective mettant en œuvre un catalyseur de nickel prepare au moyen d&#39;un additif comprenant une fonction amine, amide, ou un acide amine
EP4373611A1 (fr) Procede de preparation d&#39;un catalyseur comprenant une phase active de nickel repartie en croute via impregnation d&#39;hexanol
WO2023001642A1 (fr) Procede de preparation d&#39;un catalyseur comprenant une phase active de nickel repartie en croute via impregnation d&#39;heptanol
WO2024017703A1 (fr) Procede de preparation d&#39;un catalyseur comprenant une phase active de nickel et un alliage nickel cuivre
FR3099389A1 (fr) Catalyseur comprenant une phase active de nickel soufre repartie en croute
FR3110862A1 (fr) Procede de preparation d’un catalyseur comprenant une phase active de nickel sous forme de petites particules repartie en croute
FR3068982A1 (fr) Procede d&#39;hydrogenation selective mettant en œuvre un catalyseur obtenu par comalaxage comprenant un support specifique
FR3068983A1 (fr) Procede d&#39;hydrogenation selective mettant en œuvre un catalyseur obtenu par impregnation comprenant un support specifique

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20190719

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7