FR3143384A1 - Carbonaceous zeolite replica monolith and its preparation method - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation d’un monolithe de réplique carbonée de zéolithe comprenant une étape de chargement d’un réacteur-moule avec une zéolithe sous forme de poudre, une étape de remplissage de la microporosité de la zéolithe et de l’espace inter-cristallin avec l’injection en deux étapes de deux sources de carbone différentes, une étape de transformation des sources de carbone en carbone par traitement en température, une étape de dissolution de la zéolithe afin de libérer la microporosité de la réplique carbonée et d’obtenir un monolithe composé d’une réplique carbonée de zéolithe ayant une porosité hiérarchisée et une bonne résistance mécanique à l’écrasement. L’invention porte aussi sur le monolithe et son utilisation en tant que support de catalyseur, adsorbant ou agent de séparation.The present invention relates to a method for preparing a carbonaceous replica monolith of zeolite comprising a step of loading a mold reactor with a zeolite in powder form, a step of filling the microporosity of the zeolite and the inter-crystalline space with the two-step injection of two different carbon sources, a step of transforming the carbon sources into carbon by temperature treatment, a step of dissolving the zeolite in order to release the microporosity of the carbonaceous replica and to obtain a monolith composed of a carbonaceous replica of zeolite having hierarchical porosity and good mechanical resistance to crushing. The invention also relates to the monolith and its use as a catalyst support, adsorbent or separation agent.

Description

Monolithe de réplique carbonée de zéolithe et son procédé de préparationCarbonaceous zeolite replica monolith and its preparation method

La présente invention concerne le domaine des répliques carbonées de zéolithes, leur fabrication et leur utilisation, en particulier la préparation de monolithes composés d’un matériau microporeux de type réplique carbonée de zéolithe ayant une bonne résistance mécanique à l’écrasement.The present invention relates to the field of carbonaceous replicas of zeolites, their manufacture and their use, in particular the preparation of monoliths composed of a microporous material of the carbonaceous replica of zeolite type having good mechanical resistance to crushing.

Les répliques carbonées de zéolithes (ou « ZTC » pour « zeolite templated carbon » selon la terminologie anglo-saxonne) sont des matériaux carbonés possédant une microporosité organisée. Leur synthèse est basée sur l’utilisation des zéolithes, qui présentent une structure microporeuse ordonnée en trois dimensions (3D), comme matrice (« template ») et une source de carbone qui est introduite dans la porosité de la zéolithe. La source de carbone utilisée est introduite en phase gaz (e.g. acétylène, éthylène) ou en phase liquide (e.g. solutions de glycérol, alcool furfurylique, saccharides). L’étape d’imprégnation est suivie par une étape de pyrolyse à haute température (typiquement à une température supérieure à 850°C) permettant la condensation du réseau carboné à l’intérieur de la microporosité mais aussi dans l’espace inter-cristallin de la zéolithe. La dernière étape consiste en la libération de la porosité de la réplique carbonée qui est faite par dissolution de la matrice zéolitique avec un traitement acide ou basique, mettant très souvent en œuvre de l’acide fluorhydrique. La réplique carbonée de zéolithe obtenue présente une structure ordonnée de pores qui est une réplique inverse de la structure de la zéolithe de départ.Carbonaceous replicas of zeolites (or “ZTC” for “zeolite templated carbon” according to Anglo-Saxon terminology) are carbonaceous materials with organized microporosity. Their synthesis is based on the use of zeolites, which have a microporous structure ordered in three dimensions (3D), as a matrix (“template”) and a carbon source which is introduced into the porosity of the zeolite. The carbon source used is introduced in the gas phase (e.g. acetylene, ethylene) or in the liquid phase (e.g. solutions of glycerol, furfuryl alcohol, saccharides). The impregnation step is followed by a high temperature pyrolysis step (typically at a temperature above 850°C) allowing the condensation of the carbon network inside the microporosity but also in the inter-crystalline space of zeolite. The last step consists of the release of the porosity of the carbonaceous replica which is done by dissolving the zeolite matrix with an acid or basic treatment, very often using hydrofluoric acid. The carbonaceous replica of zeolite obtained has an ordered structure of pores which is an inverse replica of the structure of the starting zeolite.

On désigne ainsi communément par répliques carbonées de zéolithes, ou de manière abrégée répliques carbonées dans la présente description, de telles répliques inverses (aussi dites négatives) de structures de zéolithes.We thus commonly designate by carbonaceous replicas of zeolites, or abbreviated carbonaceous replicas in the present description, such inverse replicas (also called negative) of zeolite structures.

Les zéolithes sont des aluminosilicates microporeux cristallins ayant une structure ordonnée en trois dimensions et qui trouvent des applications dans de nombreux domaines. Ces matériaux sont formés d’un arrangement tridimensionnel de tétraèdres SiO4et AlO4interconnectés conduisant à des structures bien définies. A ce jour, il existe plus de deux cents structures différentes, par exemple répertoriées sur le site Internet de la commission de synthèse de l’IZA (International Zeolite Association), et caractérisées par leur structure microporeuse comportant des fenêtres (ouverture de pores, aussi appelée ouverture de canaux) de minimum 8 atomes d’oxygène (8MR, MR signifiant « member ring » selon la terminologie anglo-saxonne) et plus (10MR, 12MR). Ainsi une zéolithe 8MR est une zéolithe présentant des canaux (pores) dont l’ouverture est définie par un anneau à 8 atomes d’oxygène, une zéolithe 10MR ayant des canaux dont l’ouverture est définie par un anneau à 10 atomes d’oxygène, etc. Les micropores de zéolithes 8MR ont des ouvertures allant typiquement de 0,3 nm à moins de 0,45 nm, les micropores des zéolithes 10MR ont des ouvertures allant typiquement de 0,45 nm à moins de 0,60 nm, et les micropores de zéolithes 12 MR ont des ouvertures allant de 0,60 nm à moins de 0,80 nm. De plus amples informations sur les zéolithes et leurs définitions peuvent être trouvées dans la classification “Atlas of Zeolite Framework Types, 6th revised edition”, Ch. Baerlocher, L. B. Mc Cusker, D.H. Olson, 6ème Edition, Elsevier, 2007. Les dimensions et l’arrangement des micropores sont des éléments clés qui gouvernent la transformation d’une zéolithe en réplique carbonée réussie. Parmi les structures tridimensionnelles les plus utilisées pour la synthèse de répliques carbonées de zéolithes on peut citer les structures de zéolithes suivantes : CHA, FAU, MOR, MFI et BEA.Zeolites are crystalline microporous aluminosilicates having an ordered three-dimensional structure and which find applications in many fields. These materials are formed from a three-dimensional arrangement of interconnected SiO 4 and AlO 4 tetrahedra leading to well-defined structures. To date, there are more than two hundred different structures, for example listed on the website of the IZA (International Zeolite Association) synthesis commission, and characterized by their microporous structure comprising windows (pore opening, also called opening of channels) of minimum 8 oxygen atoms (8MR, MR meaning “member ring” according to Anglo-Saxon terminology) and more (10MR, 12MR). Thus an 8MR zeolite is a zeolite having channels (pores) whose opening is defined by a ring with 8 oxygen atoms, a 10MR zeolite having channels whose opening is defined by a ring with 10 oxygen atoms , etc. The micropores of 8MR zeolites have openings typically ranging from 0.3 nm to less than 0.45 nm, the micropores of 10MR zeolites have openings typically ranging from 0.45 nm to less than 0.60 nm, and the micropores of 12 MR zeolites have apertures ranging from 0.60 nm to less than 0.80 nm. More information on zeolites and their definitions can be found in the classification “Atlas of Zeolite Framework Types, 6th revised edition”, Ch. Baerlocher, LB Mc Cusker, DH Olson, 6th Edition, Elsevier, 2007. Dimensions and The arrangement of micropores are key elements that govern the transformation of a zeolite into a successful carbonaceous replica. Among the three-dimensional structures most used for the synthesis of carbonaceous replicas of zeolites we can cite the following zeolite structures: CHA, FAU, MOR, MFI and BEA.

Les répliques carbonées obtenues à partir de zéolithes présentes des volumes microporeux très élevés (jusqu’à 1,7 cm3/g) et des surfaces spécifiques au-delà de 1500 m2/g et pouvant atteindre 4000 m2/g. (F. Su, L.Lv, T.M. Hui, X.S.Zhao, Carbon, 43, 2005, 1156-1164).The carbonaceous replicas obtained from zeolites have very high microporous volumes (up to 1.7 cm 3 /g) and specific surfaces beyond 1500 m 2 /g and which can reach 4000 m 2 /g. (F. Su, L.Lv, TM Hui, XSZhao, Carbon, 43, 2005, 1156-1164).

Les répliques carbonées de zéolithes peuvent être utilisées dans l’industrie pour le traitement de l’eau potable ou usée, la purification de l’air, la décoloration de liquides alimentaires, comme supports pour le stockage d’hydrogène ou de méthane, comme catalyseurs d’hydrogénation, ou pour la séparation en phase liquide des molécules phénoliques, des monoaromatiques ou des produits pharmaceutiques (L. Ji, F. Liu, Z.Xu, et al, Environ.Sci.Technol. 2010, 44, 3116-3122 ; Jun Miao et al., Adv. Sci. 2020, 7, 2001335).Carbonaceous replicas of zeolites can be used in industry for the treatment of drinking or waste water, air purification, decolorization of food liquids, as supports for the storage of hydrogen or methane, as catalysts hydrogenation, or for the liquid phase separation of phenolic molecules, monoaromatics or pharmaceutical products (L. Ji, F. Liu, Z.Xu, et al, Environ.Sci.Technol. 2010, 44, 3116-3122 ; Jun Miao et al., Adv. Sci. 2020, 7, 2001335).

Pour être utilisées dans les procédés industriels, les répliques carbonées de zéolithes doivent être mises en forme pour obtenir des objets de taille plus grande (millimètres ou centimètres), et ainsi faciliter leur manipulation et leur remplissage dans les réacteurs, mais aussi faciliter le passage de la charge dans les réacteurs.To be used in industrial processes, the carbonaceous replicas of zeolites must be shaped to obtain objects of larger size (millimeters or centimeters), and thus facilitate their handling and filling in reactors, but also facilitate the passage of the load in the reactors.

La mise en forme de ces matériaux est difficile, surtout pour obtenir des objets sans liant et avec une bonne résistance mécanique à l’écrasement.Shaping these materials is difficult, especially to obtain objects without a binder and with good mechanical resistance to crushing.

Atsushi et al. (« High-density monolithic pellets of double-sided graphene fragments based on zeolite-templated carbon”, J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 7503) ont obtenu un matériau contenant une réplique carbonée de zéolithe avec une bonne résistance mécanique par pastillage à haute pression (345 MPa) et à chaud (300°C) d’un mélange de poudres de réplique carbonée de zéolithe avec un oxyde de carbone réduit utilisé comme liant (5 % poids).Atsushi et al. (“High-density monolithic pellets of double-sided graphene fragments based on zeolite-templated carbon”, J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 7503) obtained a material containing a carbonaceous replica of zeolite with good mechanical resistance by pelletizing at high pressure (345 MPa) and hot (300°C) a mixture of carbonaceous zeolite replica powders with a reduced carbon oxide used as a binder (5% by weight).

Norah Balahmar et al. (« Templating of carbon in zeolites under pressure: synthesis of pelletized zeolite templated carbons with improved porosity and packing density for superior gas (CO2and H2) uptake properties”, J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 14254) ont décrit une méthode de préparation d’une réplique carbonée de zéolithe en utilisant une étape de pastillage de la poudre de zéolithe à haute pression (370 MPa ou 740 MPa) avant de préparer la réplique carbonée par dépôt chimique en phase vapeur (CVD pour chemical vapor deposition selon la terminologie anglo-saxonne) d’alcool furfurylique et dissolution de la zéolithe avec des solutions de HF et HCl. La taille des cristaux utilisée est supérieure au micromètre. La réplique carbonée est formée seulement à l’intérieur de la microporosité de la zéolithe et très peu à l’extérieur. Il n’y a pas de données sur la résistance mécanique des matériaux obtenus.Norah Balahmar et al. (“Templating of carbon in zeolites under pressure: synthesis of pelletized zeolite templated carbons with improved porosity and packing density for superior gas (CO 2 and H 2 ) uptake properties”, J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 14254) have described a method for preparing a carbonaceous replica of zeolite using a step of pelletizing the zeolite powder at high pressure (370 MPa or 740 MPa) before preparing the carbonaceous replica by chemical vapor deposition (CVD for chemical vapor deposition according to Anglo-Saxon terminology) of furfuryl alcohol and dissolution of the zeolite with solutions of HF and HCl. The size of the crystals used is greater than one micrometer. The carbonaceous replica is formed only inside the microporosity of the zeolite and very little outside. There are no data on the mechanical resistance of the materials obtained.

Lerato Molefe et al. (« Polymer-Based Shaping Strategy for Zeolite Templated Carbons (ZTC) and Their Metal Organic Framework (MOF) Composites for Improved Hydrogen Storage Properties”, Front. Chem. 7:864. doi: 10.3389/fchem.2019.00864, 2019) ont décrit la préparation d’un composite de type monolithe mais sans forme bien définie par le mélange d’une réplique carbonée de zéolithe (80 % poids) avec un polymère de type PIM-1 (20 % poids) utilisé comme un liant.Lerato Molefe et al. (“Polymer-Based Shaping Strategy for Zeolite Templated Carbons (ZTC) and Their Metal Organic Framework (MOF) Composites for Improved Hydrogen Storage Properties”, Front. Chem. 7:864. doi: 10.3389/fchem.2019.00864, 2019) described the preparation of a monolith type composite but without a well-defined shape by mixing a carbonaceous replica of zeolite (80% by weight) with a PIM-1 type polymer (20% by weight) used as a binder.

La demande de brevet US2020290016 présente une méthode d’obtention d’un matériau mis en forme contenant une réplique carbonée de zéolithe. La méthode consiste à mélanger une poudre de réplique carbonée de zéolithe avec un liant, typiquement de l’alcool polyvinylique, et de l’eau suivi du pastillage du mélange à une pression comprise entre 100 MPa et 350 MPa et à des températures comprises entre 400 K et 550 K (environ 126-277°C). Le pourcentage du liant est compris entre 5 et 10 % poids. Les comprimés obtenus ont une résistance à l’écrasement inférieure à 50 MPa, mais il n’est pas indiqué la taille des comprimés, ce qui rend difficile la comparaison avec d’autres matériaux.Patent application US2020290016 presents a method for obtaining a shaped material containing a carbonaceous replica of zeolite. The method consists of mixing a carbonaceous zeolite replica powder with a binder, typically polyvinyl alcohol, and water followed by pelletizing the mixture at a pressure between 100 MPa and 350 MPa and at temperatures between 400 K and 550 K (approximately 126-277°C). The percentage of the binder is between 5 and 10% by weight. The resulting tablets have a crushing strength of less than 50 MPa, but the size of the tablets is not indicated, making comparison with other materials difficult.

Les procédés de l’art antérieur montrent qu’il est difficile de mettre en forme un mélange contenant une teneur très élevée de répliques carbonées de zéolithes (e.g. plus de 95% poids) et d’obtenir un objet mis en forme ayant une bonne résistance mécanique.The processes of the prior art show that it is difficult to shape a mixture containing a very high content of carbonaceous replicas of zeolites (e.g. more than 95% by weight) and to obtain a shaped object having good strength. mechanical.

De manière surprenante, les inventeurs ont mis en évidence qu’il est possible de produire un matériau mis en forme présentant à la fois une porosité hiérarchisée et une bonne résistance mécanique à partir d’une préparation directe d’un monolithe de réplique carbonée.Surprisingly, the inventors have demonstrated that it is possible to produce a shaped material having both hierarchical porosity and good mechanical strength from a direct preparation of a carbonaceous replica monolith.

La présente invention a pour objectif de surmonter, au moins en partie, les problèmes de l’art antérieur, et vise de manière générale à fournir un procédé simultané de formation et mise en forme d’une réplique carbonée de zéolithe, notamment sans avoir à utiliser un liant, conduisant à la production d’un monolithe de réplique carbonée de zéolithe présentant une porosité hiérarchisée et une bonne résistance mécanique à l’écrasement.The present invention aims to overcome, at least in part, the problems of the prior art, and generally aims to provide a simultaneous process for forming and shaping a carbonaceous replica of zeolite, in particular without having to use a binder, leading to the production of a monolith of carbonaceous zeolite replica having hierarchical porosity and good mechanical resistance to crushing.

Il est ainsi visé très généralement la production d’une réplique carbonée de zéolithe sous une forme de monolithe, qui soit directement utilisable dans un produit ou un procédé industriel, et qui soit performant du point de vue de sa résistance mécanique et de sa fonction relative à son caractère poreux (e.g. sa capacité d’adsorption, etc.).It is thus very generally aimed at the production of a carbonaceous replica of zeolite in the form of a monolith, which is directly usable in a product or an industrial process, and which is efficient from the point of view of its mechanical resistance and its relative function. to its porous nature (e.g. its adsorption capacity, etc.).

La présente invention propose ainsi, selon un premier aspect, un procédé préparation d’un monolithe de réplique carbonée de zéolithe comportant les étapes suivantes :
a) le chargement d’une poudre de zéolithe dans un réacteur;
b) une activation de ladite zéolithe chargée dans le réacteur à l’étape a) à une température comprise entre 100°C et 300°C sous un flux de gaz inerte ;
c) la transformation, dans ledit réacteur, de ladite zéolithe activée à l’issue de l’étape b) en réplique carbonée de zéolithe comportant une première injection d’une source de carbone A sous forme gazeuse suivie de la carbonisation de ladite source de carbone A, puis une deuxième injection d’une source de carbone B sous forme liquide suivie de la carbonisation de ladite source de carbone B, puis la dissolution de ladite zéolithe ;
d) un lavage, de préférence à l’eau, éventuellement suivi d’un séchage, de ladite réplique carbonée de zéolithe ;
e) une activation de ladite réplique carbonée de zéolithe lavée à l’issue de l’étape d), à une température comprise entre 100°C et 140°C et sous un flux de gaz inerte, pour former ledit monolithe de réplique carbonée.
The present invention thus proposes, according to a first aspect, a process for preparing a carbonaceous zeolite replica monolith comprising the following steps:
a) loading a zeolite powder into a reactor;
b) activation of said zeolite loaded into the reactor in step a) at a temperature between 100°C and 300°C under a flow of inert gas;
c) the transformation, in said reactor, of said zeolite activated at the end of step b) into a carbonaceous replica of zeolite comprising a first injection of a source of carbon A in gaseous form followed by the carbonization of said source of carbon A, then a second injection of a source of carbon B in liquid form followed by the carbonization of said source of carbon B, then the dissolution of said zeolite;
d) washing, preferably with water, possibly followed by drying, of said carbonaceous zeolite replica;
e) an activation of said carbonaceous replica of zeolite washed at the end of step d), at a temperature between 100°C and 140°C and under a flow of inert gas, to form said carbonaceous replica monolith.

La présente invention permet l’obtention d’une réplique carbonée de zéolithe sous forme d’un monolithe ayant à la fois une porosité hiérarchisée et une haute résistance mécanique, notamment grâce à la mise en œuvre d’un remplissage de la porosité de la zéolithe en deux étapes.The present invention makes it possible to obtain a carbonaceous replica of zeolite in the form of a monolith having both hierarchical porosity and high mechanical resistance, in particular thanks to the implementation of filling the porosity of the zeolite in two steps.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’étape c) de transformation de ladite zéolithe en réplique carbonée de zéolithe comporte :
c1) l’injection à chaud de ladite source de carbone A dans le réacteur à l’issue de l’étape b), à une température comprise entre 500°C et 700°C, sous la forme d’un mélange gazeux contenant un gaz inerte et entre 7% et 10% en volume de ladite source de carbone A, à un débit constant dudit mélange gazeux, de préférence de 10 ml/min/g de zéolithe, et de préférence pendant une durée comprise entre 5 heures et 70 heures;
c2) la carbonisation de ladite source de carbone A contenue dans ledit réacteur à l’issue de l’étape c1) à une température comprise entre 700°C et 1100°C, sous un flux de gaz inerte, de préférence pendant une durée comprise entre 30 minutes et 16 heures ;
c3) le refroidissement dudit réacteur à l’issue de l’étape c2) sous un flux de gaz inerte à une température ambiante comprise entre 18°C et 35°C.
c4) l’injection à froid de ladite source de carbone B dans le réacteur à l’issue de l’étape c3) sous la forme d’un mélange liquide comportant ladite source de carbone B et de l’eau selon un débit constant, de préférence de 1 ml/min/g de zéolithe, pendant une durée comprise entre 45 minutes et 14 heures ;
c5) le traitement thermique du réacteur à l’issue de l’étape c4), à une température comprise entre 90°C et 120°C sous flux de gaz inerte, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 16 heures ;
c6) la carbonisation de ladite source de carbone B à l’issue de l’étape c5) à une température comprise entre 700°C et 1100°C sous flux de gaz inerte, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 16 heures ;
c7) le refroidissement du réacteur à l’issue de l’étape c6), sous un flux de gaz inerte, à une température ambiante comprise entre 18°C et 35°C;
c8) la dissolution de la zéolithe contenue dans le réacteur à l’issue de l’étape c7) avec une solution aqueuse d’acide fluorhydrique (HF) ou d’hydroxyde de sodium (NaOH), de préférence à 40% poids de HF ou de NaOH, à un débit liquide constant, de préférence de de 1 ml/min/g de zéolithe, pendant une durée comprise entre 3 heures et 34 heures.
According to one or more embodiments, step c) of transforming said zeolite into a carbonaceous replica of zeolite comprises:
c1) the hot injection of said carbon source A into the reactor at the end of step b), at a temperature between 500°C and 700°C, in the form of a gas mixture containing a inert gas and between 7% and 10% by volume of said carbon source A, at a constant flow rate of said gas mixture, preferably 10 ml/min/g of zeolite, and preferably for a period of between 5 hours and 70 hours;
c2) the carbonization of said carbon source A contained in said reactor at the end of step c1) at a temperature between 700°C and 1100°C, under a flow of inert gas, preferably for a duration of between 30 minutes and 4 p.m.;
c3) cooling said reactor at the end of step c2) under a flow of inert gas at an ambient temperature between 18°C and 35°C.
c4) the cold injection of said carbon source B into the reactor at the end of step c3) in the form of a liquid mixture comprising said carbon source B and water at a constant flow rate, preferably 1 ml/min/g of zeolite, for a period of between 45 minutes and 14 hours;
c5) the heat treatment of the reactor at the end of step c4), at a temperature between 90°C and 120°C under a flow of inert gas, for a period of between 30 minutes and 16 hours;
c6) the carbonization of said carbon source B at the end of step c5) at a temperature between 700°C and 1100°C under a flow of inert gas, for a period of between 30 minutes and 16 hours;
c7) cooling the reactor at the end of step c6), under a flow of inert gas, at an ambient temperature between 18°C and 35°C;
c8) dissolving the zeolite contained in the reactor at the end of step c7) with an aqueous solution of hydrofluoric acid (HF) or sodium hydroxide (NaOH), preferably at 40% by weight of HF or NaOH, at a constant liquid flow rate, preferably 1 ml/min/g of zeolite, for a period of between 3 hours and 34 hours.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la source de carbone A est choisie parmi les alcènes comportant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence parmi l’acétylène, l’éthylène, le propylène, pris seuls ou en mélange, et la source de carbone B est choisie parmi les monosaccharides, disaccharides, le glycérol, l’alcool furfurylique, pris seuls ou en mélange.According to one or more embodiments, the carbon source A is chosen from alkenes comprising from 1 to 6 carbon atoms, preferably from acetylene, ethylene, propylene, taken alone or as a mixture, and the source of carbon B is chosen from monosaccharides, disaccharides, glycerol, furfuryl alcohol, taken alone or in mixture.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le gaz inerte utilisé dans les différentes étapes est de l’azote.According to one or more embodiments, the inert gas used in the different stages is nitrogen.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le flux de gaz inerte dans les différentes étapes est à débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe.According to one or more embodiments, the flow of inert gas in the different stages is at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le réacteur a une longueur comprise entre 20 mm et 200 mm et de diamètre interne compris entre 7 mm et 148 mm, et le monolithe de réplique carbonée de zéolithe a une longueur et un diamètre identiques à la longueur et au diamètre interne du réacteur.According to one or more embodiments, the reactor has a length of between 20 mm and 200 mm and an internal diameter of between 7 mm and 148 mm, and the carbonaceous zeolite replica monolith has a length and a diameter identical to the length and the internal diameter of the reactor.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le réacteur est tubulaire ou en demi-coquille.According to one or more embodiments, the reactor is tubular or half-shell.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le séchage à l’étape d) est effectué par un soufflage à l’air sec, à une température ambiante comprise entre 18°C et 35°C, de préférence selon un débit d’air constant de 10 ml/min/g de zéolithe, pendant une durée comprise entre 15 minutes et 3 heures.According to one or more embodiments, the drying in step d) is carried out by blowing with dry air, at an ambient temperature between 18°C and 35°C, preferably at a constant air flow. of 10 ml/min/g of zeolite, for a period of between 15 minutes and 3 hours.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la zéolithe comporte une structure microporeuse comprenant des pores dont l’ouverture est supérieure ou égale à 8MR.According to one or more embodiments, the zeolite comprises a microporous structure comprising pores whose opening is greater than or equal to 8MR.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la zéolithe est choisie parmi les zéolithes de structure CHA, FAU, MOR, MFI et BEA, seules ou en mélange.According to one or more embodiments, the zeolite is chosen from zeolites of structure CHA, FAU, MOR, MFI and BEA, alone or as a mixture.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le monolithe de réplique carbonée de zéolithe comporte une porosité hiérarchisée comprenant des micropores, des mésopores et des macropores, et :
- un volume microporeux compris entre 0,500 et 0,900 cm3.g-1;
- un volume mésoporeux compris entre 0,500 et 0,600 cm3.g-1;
-un volume macroporeux compris entre 0,600 et 0,900 cm3.g-1; et
- un volume poreux total compris entre 1,600 et 2,400 cm3.g-1.
According to one or more embodiments, the carbonaceous zeolite replica monolith has a hierarchical porosity comprising micropores, mesopores and macropores, and:
- a microporous volume of between 0.500 and 0.900 cm 3 .g -1 ;
- a mesoporous volume of between 0.500 and 0.600 cm 3 .g -1 ;
- a macroporous volume of between 0.600 and 0.900 cm 3 .g -1 ; And
- a total pore volume of between 1,600 and 2,400 cm 3 .g -1 .

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le monolithe de réplique carbonée de zéolithe a une résistance à l'écrasement en grain (EGG) supérieure ou égale à 0,7 daN/mm, de préférence supérieure ou égale à 1 daN/mm.According to one or more embodiments, the carbonaceous zeolite replica monolith has a grain crushing strength (EGG) greater than or equal to 0.7 daN/mm, preferably greater than or equal to 1 daN/mm.

L’invention porte aussi sur un monolithe de réplique carbonée de zéolithe comportant plus de 95% en poids, de préférence plus de 98% en poids, plus préférentiellement plus de 99% en poids, de réplique carbonée de zéolithe, ledit monolithe ayant de préférence une longueur comprise entre 20 mm et 200 mm et un diamètre compris entre 7 mm et 148 mm, ayant une résistance à l'écrasement en grain (EGG) supérieure ou égale à 0,7 daN/mm, de préférence supérieure ou égale à 1 daN/mm, et comportant une porosité hiérarchisée comprenant des micropores, des mésopores et des macropores.The invention also relates to a monolith of carbonaceous replica of zeolite comprising more than 95% by weight, preferably more than 98% by weight, more preferably more than 99% by weight, of carbonaceous replica of zeolite, said monolith preferably having a length between 20 mm and 200 mm and a diameter between 7 mm and 148 mm, having a grain crushing strength (EGG) greater than or equal to 0.7 daN/mm, preferably greater than or equal to 1 daN/mm, and having a hierarchical porosity including micropores, mesopores and macropores.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le monolithe comporte une porosité hiérarchisée comprenant des micropores, des mésopores et des macropores, et :
- un volume microporeux compris entre 0,500 et 0,900 cm3.g-1;
- un volume mésoporeux compris entre 0,500 et 0,600 cm3.g-1;
-un volume macroporeux compris entre 0,600 et 0,900 cm3.g-1; et
- un volume poreux total compris entre 1,600 et 2,400 cm3.g-1.
According to one or more embodiments, the monolith has a hierarchical porosity comprising micropores, mesopores and macropores, and:
- a microporous volume of between 0.500 and 0.900 cm 3 .g -1 ;
- a mesoporous volume of between 0.500 and 0.600 cm 3 .g -1 ;
- a macroporous volume of between 0.600 and 0.900 cm 3 .g -1 ; And
- a total pore volume of between 1,600 and 2,400 cm 3 .g -1 .

L’invention concerne également, selon un autre aspect, l’utilisation d’un tel monolithe de réplique carbonée de zéolithe, avantageusement obtenu selon l’une quelconque des variantes du procédé selon l’invention, comme support de catalyseur, adsorbant ou agent de séparation.The invention also relates, according to another aspect, to the use of such a carbonaceous zeolite replica monolith, advantageously obtained according to any of the variants of the process according to the invention, as a catalyst support, adsorbent or detoxifying agent. separation.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le monolithe de réplique carbonée de zéolithe est utilisé pour la séparation en phase liquide des monosaccharides, tels que le glucose ou le fructose, et du 5-hydroxyméthylfurfural.According to one or more embodiments, the zeolite carbon replica monolith is used for the liquid phase separation of monosaccharides, such as glucose or fructose, and 5-hydroxymethylfurfural.

D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, d’exemples de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre d’exemples non limitatifs.Other objects and advantages of the invention will appear on reading the following description of particular embodiments of the invention, given as non-limiting examples.

Selon la présente invention, l’expression « compris entre … et … » signifie que les valeurs limites de l’intervalle sont incluses dans la gamme de valeurs décrite, sauf spécifié autrement.According to the present invention, the expression “between… and…” means that the limit values of the interval are included in the range of values described, unless otherwise specified.

Dans la présente description, le terme « comprendre » est synonyme de (signifie la même chose que) « inclure » et « contenir », et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments qui ne seraient pas mentionnés. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut le terme exclusif et fermé « consister ».In this description, the term “comprising” is synonymous with (means the same as) “include” and “contain”, and is inclusive or open and does not exclude other elements that are not mentioned. It is understood that the term “understand” includes the exclusive and closed term “consist”.

Dans la présente description, les différentes plages de valeurs de paramètres donnés peuvent être utilisées seules ou en combinaison. Par exemple, une plage de valeurs préférées de pression peut être combinée avec une plage de valeurs de température plus préférée.In the present description, the different ranges of values of given parameters can be used alone or in combination. For example, a range of preferred pressure values may be combined with a more preferred range of temperature values.

Par ailleurs, dans la suite, des modes de réalisation particuliers et/ou préférés de l’invention peuvent être décrits. Ils peuvent être mis en œuvre séparément ou combinés entre eux, sans limitation de combinaison lorsque cela est techniquement réalisable.Furthermore, in the following, particular and/or preferred embodiments of the invention can be described. They can be implemented separately or combined with each other, without limitation of combination when technically feasible.

Selon la présente invention, la porosité hiérarchisée est une porosité qui se compose de micropores, mésopores et macropores. Selon la norme IUPAC (l’Union internationale de chimie pure et appliquée, M. Thommes et al. IUPAC Technical Report, Pure Appl Chem. 2015, 87(9-10) ; 1051-1069) les pores sont divisés par rapport leur taille de diamètre en : micropores avec le diamètre inférieure à 2 nm, mésopores avec le diamètre compris entre 2 et 50 nm, et macropores avec le diamètre supérieur à 50 nm.According to the present invention, the hierarchical porosity is a porosity which consists of micropores, mesopores and macropores. According to the IUPAC standard (the International Union of Pure and Applied Chemistry, M. Thommes et al. IUPAC Technical Report, Pure Appl Chem. 2015, 87(9-10); 1051-1069) the pores are divided according to their size in diameter in: micropores with the diameter less than 2 nm, mesopores with the diameter between 2 and 50 nm, and macropores with the diameter greater than 50 nm.

Dans la présente description, on entend par température ambiante (Tamb) une température comprise entre 18°C et 35°C, et par pression atmosphérique une pression de 0,101325 MPa.In the present description, ambient temperature (Tamb) means a temperature between 18°C and 35°C, and atmospheric pressure means a pressure of 0.101325 MPa.

Dans la présente description, il est fait référence à l’ouvrage « Atlas of Zeolite Framework Types, 6th revised edition”, Ch. Baerlocher, L. B. Mc Cusker, D.H. Olson, 6ème Edition, Elsevier, 2007, pour la définition des structures de zéolithes mentionnées.In this description, reference is made to the work “Atlas of Zeolite Framework Types, 6th revised edition”, Ch. Baerlocher, L. B. McCusker, D.H. Olson, 6th Edition, Elsevier, 2007, for the definition of zeolite structures mentioned.

Méthode de préparation de monolithes de répliques carbonées de zéolithesMethod for preparing monoliths of carbonaceous replicas of zeolites

La présente invention a pour objet un procédé de préparation d’un monolithe de réplique carbonée de zéolithe ayant une porosité hiérarchisée et une bonne résistance mécanique, de préférence une résistance mécanique à l’écrasement supérieure ou égale à 0,7 daN/mm, de préférence supérieure ou égale à 1 daN/mm.The subject of the present invention is a process for preparing a carbonaceous zeolite replica monolith having a hierarchical porosity and good mechanical strength, preferably a mechanical resistance to crushing greater than or equal to 0.7 daN/mm, of preferably greater than or equal to 1 daN/mm.

Le procédé comprenant au moins les étapes suivantes :
a) le chargement d’une poudre de zéolithe dans un réacteur, de préférence de longueur comprise entre 20 mm et 200 mm et de diamètre interne compris entre 7 mm et 148 mm;
b) une activation de ladite zéolithe chargée dans le réacteur à l’étape a) à une température comprise entre 100°C et 300°C sous un flux de gaz inerte ;
c) la transformation, dans ledit réacteur, de ladite zéolithe activée à l’issue de l’étape b) en réplique carbonée de zéolithe comportant une première injection d’une source de carbone A sous forme gazeuse suivie de la carbonisation de ladite source de carbone A, puis une deuxième injection d’une source de carbone B sous forme liquide suivie de la carbonisation de ladite source de carbone B, puis la dissolution de ladite zéolithe ;
d) un lavage, de préférence à l’eau, éventuellement suivi d’un séchage de ladite réplique carbonée de zéolithe ;
e) une activation de ladite réplique carbonée de zéolithe lavée et séchée à l’issue de l’étape d), à une température comprise entre 100°C et 140°C et sous un flux de gaz inerte, pour former ledit monolithe de réplique carbonée.
The process comprising at least the following steps:
a) loading a zeolite powder into a reactor, preferably of length between 20 mm and 200 mm and internal diameter of between 7 mm and 148 mm;
b) activation of said zeolite loaded into the reactor in step a) at a temperature between 100°C and 300°C under a flow of inert gas;
c) the transformation, in said reactor, of said zeolite activated at the end of step b) into a carbonaceous replica of zeolite comprising a first injection of a source of carbon A in gaseous form followed by the carbonization of said source of carbon A, then a second injection of a source of carbon B in liquid form followed by the carbonization of said source of carbon B, then the dissolution of said zeolite;
d) washing, preferably with water, possibly followed by drying of said carbonaceous zeolite replica;
e) activation of said washed and dried carbonaceous zeolite replica at the end of step d), at a temperature between 100°C and 140°C and under a flow of inert gas, to form said replica monolith carbonaceous.

Dans les différentes étapes du procédé, et décrites plus en détail ci-dessous, le gaz inerte utilisé, qui par définition ne participe à aucune réaction chimique ou à très peu de réactions chimiques, dans les conditions données des différentes étapes, peut être de l’azote ou de l’argon, et est de préférence de l’azote pour son plus faible coût.In the different stages of the process, and described in more detail below, the inert gas used, which by definition does not participate in any chemical reactions or in very few chemical reactions, under the given conditions of the different stages, can be nitrogen or argon, and is preferably nitrogen for its lower cost.

Lorsqu’un flux de gaz inerte ou de mélange gazeux est utilisé dans les étapes du procédé décrites ci-dessous, celui-ci est de préférence à débit constant, avantageusement identique dans toutes les étapes du procédé où il est mis en œuvre, et plus préférentiellement le flux de gaz inerte ou le flux de mélange gazeux est à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe.When a flow of inert gas or gas mixture is used in the stages of the process described below, it is preferably at a constant flow rate, advantageously identical in all the stages of the process where it is implemented, and more preferably the inert gas flow or the gas mixture flow is at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite.

L’ensemble des étapes du procédé est avantageusement opéré à la pression atmosphérique.All of the stages of the process are advantageously carried out at atmospheric pressure.

Les différentes étapes sont détaillées ci-dessous.The different steps are detailed below.

Etape a) de chargement de la poudre de zéolithe dans le réacteurStep a) loading the zeolite powder into the reactor

Le procédé comprend une première étape a) de chargement de la poudre de zéolithe dans un réacteur, de préférence un réacteur tubulaire ou en demi-coquille, ledit réacteur ayant de préférence une longueur comprise entre 20 mm et 200 mm, de diamètre interne compris entre 7 mm et 148 mm, et de préférence de diamètre extérieur compris entre 9 mm et 150 mm.The process comprises a first step a) of loading the zeolite powder into a reactor, preferably a tubular or half-shell reactor, said reactor preferably having a length of between 20 mm and 200 mm, with an internal diameter of between 7 mm and 148 mm, and preferably with an external diameter of between 9 mm and 150 mm.

Le réacteur est de préférence de section circulaire, bien qu’une section autre telle qu’une section carrée ne peut être exclue.The reactor is preferably of circular section, although a section other than a square section cannot be excluded.

Les réacteurs tubulaire et en demi-coquille sont des réacteurs bien connus. En particulier, un réacteur tubulaire, également appelé « réacteur à tube ou à tunnel », est un système cylindrique dans lequel la charge passe dans le sens axial. Ce type de réacteur est souvent sous la forme d’un cylindre. Un réacteur en demi-coquille est un système cylindrique construit en deux parties dit « demi-coquille » permettant une ouverture du système dans l’axe, de préférence vertical, du réacteur. Ces réacteurs tubulaire et en demi-coquille sont classiquement de forme cylindrique.Tubular and half-shell reactors are well-known reactors. In particular, a tubular reactor, also called a “tube or tunnel reactor”, is a cylindrical system in which the charge passes in the axial direction. This type of reactor is often in the form of a cylinder. A half-shell reactor is a cylindrical system constructed in two parts called “half-shell” allowing the system to be opened in the axis, preferably vertical, of the reactor. These tubular and half-shell reactors are conventionally cylindrical in shape.

Le réacteur comporte typiquement une enveloppe délimitant une enceinte recevant la poudre de zéolithe, ladite enceinte ayant une forme et des dimensions sensiblement identiques à celles du monolithe de réplique carbonée de zéolithe qui est formé à l’issue du procédé.The reactor typically comprises an envelope delimiting an enclosure receiving the zeolite powder, said enclosure having a shape and dimensions substantially identical to those of the carbonaceous zeolite replica monolith which is formed at the end of the process.

Par diamètre interne du réacteur, on entend plus précisément le diamètre intérieur de l’enveloppe du réacteur, qui correspond au diamètre de l’enceinte. Par diamètre, il faut également entre un diamètre équivalent dans le cas où le réacteur n’est pas cylindrique et a par exemple une section carrée. La notion de diamètre équivalent est également applicable au monolithe de réplique carbonée de zéolithe, si celui-ci n’est pas cylindrique, à l’image (de l’enceinte) du réacteur dans lequel il est préparé.By internal diameter of the reactor, we mean more precisely the internal diameter of the reactor envelope, which corresponds to the diameter of the enclosure. By diameter, it is also necessary to enter an equivalent diameter in the case where the reactor is not cylindrical and has for example a square section. The notion of equivalent diameter is also applicable to the carbonaceous zeolite replica monolith, if it is not cylindrical, like (the enclosure) of the reactor in which it is prepared.

De manière préférée, le matériau de fabrication du réacteur est un alliage choisi parmi le monel et l‘Hastelloy, ou encore tout autre acier spécial résistant en milieu acide, en particulier résistant à l’acide fluorhydrique (HF) dans le cas où l’étape de dissolution de la zéolithe se fait avec une solution d’HF.Preferably, the reactor manufacturing material is an alloy chosen from monel and Hastelloy, or any other special steel resistant to an acidic environment, in particular resistant to hydrofluoric acid (HF) in the case where the step of dissolving the zeolite is done with an HF solution.

De manière préférée, le réacteur est de type demi-coquille si le monolithe de réplique carbonée de zéolithe obtenu est utilisé ensuite dans un réacteur de diamètre plus important.Preferably, the reactor is of the half-shell type if the carbonaceous zeolite replica monolith obtained is then used in a reactor of larger diameter.

Le chargement de la poudre de zéolithe à l’étape a) se fait de préférence à une température ambiante (i.e. 18-35°C), et à pression atmosphérique.The loading of the zeolite powder in step a) is preferably done at ambient temperature (i.e. 18-35°C), and at atmospheric pressure.

De préférence, la zéolithe comporte une structure microporeuse comportant des pores (micropores) d’ouverture égale ou supérieure à 8 MRPreferably, the zeolite comprises a microporous structure comprising pores (micropores) with an opening equal to or greater than 8 MR

Une telle zéolithe est dite zéolithe 8MR, et correspond à une zéolithe comportant une structure microporeuse comportant des fenêtres, c’est-à-dire une ouverture de pores (aussi appelée ouverture de canaux) de minimum 8 atomes d’oxygène (8MR, MR signifiant « en anglais : member ring » selon la terminologie anglo-saxonne).Such a zeolite is called 8MR zeolite, and corresponds to a zeolite comprising a microporous structure comprising windows, that is to say a pore opening (also called channel opening) of at least 8 oxygen atoms (8MR, MR meaning “in English: member ring” according to Anglo-Saxon terminology).

Typiquement, les micropores de zéolithes 8MR ont des ouvertures allant de 0,3 nm (3 Å) à moins de 0,45 nm (4,5 Å).Typically, 8MR zeolite micropores have openings ranging from 0.3 nm (3 Å) to less than 0.45 nm (4.5 Å).

A titre indicatif, une zéolithe 10MR comporte des canaux (pores) dont l’ouverture est définie par un anneau à 10 atomes d’oxygène, une zéolithe 12MR comporte des canaux (pores) dont l’ouverture est définie par un anneau à 12 atomes d’oxygène etc. Les micropores de zéolithes 10MR ont des ouvertures allant typiquement de 0,45 nm à moins de 0,60 nm, et les micropores de zéolithes 12 MR ont des ouvertures allant de 0,60 nm à moins de 0,80 nm.As an indication, a 10MR zeolite has channels (pores) whose opening is defined by a ring of 10 oxygen atoms, a 12MR zeolite has channels (pores) whose opening is defined by a ring of 12 atoms oxygen etc. 10MR zeolite micropores have apertures typically ranging from 0.45 nm to less than 0.60 nm, and 12 MR zeolite micropores have apertures ranging from 0.60 nm to less than 0.80 nm.

De préférence, la zéolithe est choisie parmi les zéolithes de structure CHA, FAU, MOR, MFI et BEA, seules ou en mélange, par exemple une zéolithe Y.Preferably, the zeolite is chosen from zeolites of structure CHA, FAU, MOR, MFI and BEA, alone or as a mixture, for example a Y zeolite.

Etape b) d’activation de la zéolitheStep b) of activation of the zeolite

Le procédé comprend une étape d’activation de la zéolithe chargée dans le réacteur à l’issue de l’étape a) par un traitement thermique à une température comprise entre 100°C et 300°C, de préférence entre 120 et 260°C, sous un flux de gaz inerte, de préférence un flux d’azote, de préférence à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe, et de préférence selon une rampe de montée en température de 5°C/min, pendant une durée préférentiellement comprise entre 2 heures et 10 heures, de préférence comprise entre 3 heures et 8 heures.The process comprises a step of activating the zeolite loaded into the reactor at the end of step a) by a heat treatment at a temperature between 100°C and 300°C, preferably between 120 and 260°C , under a flow of inert gas, preferably a flow of nitrogen, preferably at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite, and preferably according to a temperature rise ramp of 5°C/min, for a duration preferably between 2 hours and 10 hours, preferably between 3 hours and 8 hours.

Cette étape d’activation de la zéolithe est un traitement thermique particulier, qui permet de préparer la zéolithe pour l’étape de transformation en réplique carbonée, notamment qui permet de libérer la porosité de la zéolithe. Du CO2ou de l’eau, initialement contenus dans la porosité de la zéolithe, peuvent être dégagés sous forme gazeuse lors de cette étape.This step of activating the zeolite is a particular heat treatment, which makes it possible to prepare the zeolite for the step of transformation into a carbonaceous replica, in particular which makes it possible to release the porosity of the zeolite. CO 2 or water, initially contained in the porosity of the zeolite, can be released in gaseous form during this step.

La durée de l’étape b) peut être ajustée en fonction de la quantité de zéolithe mise en œuvre.The duration of step b) can be adjusted depending on the quantity of zeolite used.

Etape c) de transformation de la zéolithe activée) en réplique carbonée de zéolitheStep c) of transformation of the activated zeolite) into a carbonaceous replica of zeolite

Le procédé comprend une étape c) de transformation, dans le réacteur, de la zéolithe activée à l’issue de l’étape b) en réplique carbonée de zéolithe comportant une première injection d’une source de carbone A sous forme gazeuse suivie de la carbonisation de ladite source de carbone A, puis une deuxième injection d’une source de carbone B sous forme liquide suivie de la carbonisation de ladite source de carbone B, puis la dissolution de ladite zéolithe.The process comprises a step c) of transformation, in the reactor, of the zeolite activated at the end of step b) into a carbonaceous replica of zeolite comprising a first injection of a source of carbon A in gaseous form followed by the carbonization of said carbon source A, then a second injection of a carbon source B in liquid form followed by the carbonization of said carbon source B, then the dissolution of said zeolite.

Conformément à l’invention, la source de carbone A incorporée dans la structure de la zéolithe est donc en phase gaz, et la source de carbone B incorporée dans la structure de la zéolithe est en phase liquide.In accordance with the invention, the carbon source A incorporated in the structure of the zeolite is therefore in the gas phase, and the carbon source B incorporated in the structure of the zeolite is in the liquid phase.

Chacune des sources de carbone est préférentiellement adaptée à remplir un niveau de porosité de la zéolithe : la source de carbone A, introduite sous une forme gazeuse, remplit en priorité la microporosité de la zéolithe, et la source de carbone B, introduite sous une forme liquide, remplit les autres niveaux de porosité de la zéolithe, la mésoporosité et la macroporosité, et éventuellement complète le remplissage de la microporosité de la zéolithe.Each of the carbon sources is preferentially adapted to fill a level of porosity of the zeolite: the carbon source A, introduced in a gaseous form, primarily fills the microporosity of the zeolite, and the carbon source B, introduced in a form liquid, fills the other porosity levels of the zeolite, the mesoporosity and the macroporosity, and possibly completes the filling of the microporosity of the zeolite.

Le remplissage de la porosité de la zéolithe en deux temps, par la mise en œuvre d’une première source de carbone, i.e. la source de carbone A, adaptée à remplir préférentiellement la microporosité de la zéolithe, puis par la mise en œuvre d’une deuxième source de carbone, i.e. la source de carbone B, adaptée à remplir le reste de la porosité de la zéolithe, notamment les plus gros pores, est un aspect important de l’invention permet l’obtention d’un monolithe de réplique carbonée de porosité hiérarchisée et mécaniquement résistant.Filling the porosity of the zeolite in two stages, by using a first carbon source, i.e. the carbon source A, adapted to preferentially filling the microporosity of the zeolite, then by using a second carbon source, i.e. the carbon source B, adapted to fill the rest of the porosity of the zeolite, in particular the largest pores, is an important aspect of the invention makes it possible to obtain a carbonaceous replica monolith of hierarchical porosity and mechanically resistant.

Les sources de carbone A et B sont avantageusement des composés organiques.The carbon sources A and B are advantageously organic compounds.

La source de carbone A est de préférence choisie parmi les alcènes comportant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence parmi l’acétylène, l’éthylène, le propylène, pris seuls ou en mélange.The carbon source A is preferably chosen from alkenes containing 1 to 6 carbon atoms, preferably from acetylene, ethylene, propylene, taken alone or as a mixture.

La source de carbone B est de préférence choisie parmi les monosaccharides, disaccharides, le glycérol, l’alcool furfurylique, pris seuls ou en mélange.The carbon source B is preferably chosen from monosaccharides, disaccharides, glycerol, furfuryl alcohol, taken alone or as a mixture.

L’injection des sources de carbone A et B, qui sont des substances organiques, dans le réacteur contenant la zéolithe, afin de remplir la porosité de celle-ci, permet, après carbonisation desdites sources de carbone, de former du carbone, de préférence sous forme amorphe, dans la porosité de la zéolithe. La porosité de la zéolithe remplie de carbone forme la structure de la réplique carbonée de la zéolithe après dissolution de la zéolithe comme décrit plus bas.The injection of the carbon sources A and B, which are organic substances, into the reactor containing the zeolite, in order to fill the porosity thereof, allows, after carbonization of said carbon sources, to form carbon, preferably in amorphous form, in the porosity of the zeolite. The porosity of the carbon-filled zeolite forms the structure of the carbonaceous replica of the zeolite after dissolution of the zeolite as described below.

En particulier, l’étape c) comprend avantageusement les sous-étapes suivantes :In particular, step c) advantageously comprises the following sub-steps:

c1) l’injection à chaud de la source de carbone A dans le réacteur à l’issue de l’étape b), à une température comprise entre 500°C et 700°C, et de préférence comprise entre 600°C et 650°C, sous la forme d’un mélange gazeux contenant un gaz inerte, de préférence de l’azote, et entre 7 et 10% en volume de ladite source de carbone A à un débit constant dudit mélange gazeux, de préférence de 10 ml/min/g de zéolithe, et de préférence pendant une durée comprise entre 5 heures et 70 heures, plus préférentiellement comprise entre 7 heures et 50 heures ;
c2) la carbonisation de la source de carbone A contenue dans le réacteur à l’issue de l’étape c1) par traitement thermique à une température comprise entre 700°C et 1100°C, de préférence entre 900°C et 1000°C, sous un flux de gaz inerte, de préférence de l’azote, et de préférence à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 16 heures, de préférence entre 2 et 14 heures ;
c3) le refroidissement du réacteur à l’issue de l’étape c2) à la température ambiante (i.e. une température comprise entre 18°C et 35°C) sous un flux de gaz inerte, de préférence de l’azote, de préférence à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe, et avantageusement selon une rampe de température de 5°C/min, ;
c4) l’injection à froid, i.e. à température ambiante, de la source de carbone B dans le réacteur à l’issue de l’étape c3), sous la forme d’un mélange liquide comportant ladite source de carbone B et de l’eau, de préférence de l’eau distillée ou ultra pure (par exemple eau ultra pure de Type 1 obtenue via système type Mili-Q de MERCK), et pouvant aussi contenir un alcool, et de préférence comportant entre 25% et 90% en poids, plus préférentiellement entre 25% et 80% en poids par exemple 50% en poids de ladite source carbonée B dans de l’eau, selon un débit constant, de préférence de 1 ml/min/g de zéolithe, pendant une durée comprise entre 45 minutes et 14 heures, et de préférence entre 2 et 10 heures ;
c5) le traitement thermique du réacteur à l’issue de l’étape c4), à une température comprise entre 90°C et 120°C, de préférence comprise entre 100°C et 110°C, sous un flux de gaz inerte, de préférence de l’azote, et de préférence à un débit constant, tel qu’un débit de 10 ml/min/g de zéolithe, et de préférence selon une rampe de température constante de 3°C/min, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 16 heures, de préférence comprise entre 2 heures et 14 heures ;
c6) la carbonisation de la source de carbone B à l’issue de l’étape c5) par traitement thermique à une température comprise entre 700°C et 1100°C, de préférence comprise entre 900°C et 1000°C sous un flux de gaz inerte, de préférence de l’azote, de préférence à un débit constant tel qu’un débit de 10 ml/min/g de zéolithe, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 16 heures, de préférence comprise entre 2 heures et 14 heures ;
c7) le refroidissement du réacteur à l’issue de l’étape c6) à la température ambiante (i.e. une température comprise entre 18°C et 35°C), sous flux de gaz inerte (e.g. de l’azote), de préférence à un débit constant, tel qu’un débit de 10 ml/min/g de zéolithe, et de préférence selon une rampe de température de 5°C/min ;
c8) la dissolution de la zéolithe contenu dans le réacteur à l’issue de l’étape c7) avec une solution aqueuse d’acide fluorhydrique (HF), de préférence 40 % poids, ou avec une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (NaOH), de préférence à 40 % poids, à un débit liquide constant, tel qu’un débit liquide de 1 ml/min/g de zéolithe, pendant une durée comprise entre 3 heures et 34 heures, de préférence comprise entre 5 heures et 32 heures.
c1) hot injection of the carbon source A into the reactor at the end of step b), at a temperature between 500°C and 700°C, and preferably between 600°C and 650 °C, in the form of a gas mixture containing an inert gas, preferably nitrogen, and between 7 and 10% by volume of said carbon source A at a constant flow rate of said gas mixture, preferably 10 ml /min/g of zeolite, and preferably for a period of between 5 hours and 70 hours, more preferably between 7 hours and 50 hours;
c2) carbonization of the carbon source A contained in the reactor at the end of step c1) by heat treatment at a temperature between 700°C and 1100°C, preferably between 900°C and 1000°C , under a flow of inert gas, preferably nitrogen, and preferably at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite, for a period of between 30 minutes and 16 hours, preferably between 2 and 14 hours ;
c3) cooling the reactor at the end of step c2) to ambient temperature (ie a temperature between 18°C and 35°C) under a flow of inert gas, preferably nitrogen, preferably at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite, and advantageously according to a temperature ramp of 5°C/min;
c4) cold injection, ie at room temperature, of the carbon source B into the reactor at the end of step c3), in the form of a liquid mixture comprising said carbon source B and l water, preferably distilled or ultra pure water (for example Type 1 ultra pure water obtained via MERCK Mili-Q type system), and which may also contain an alcohol, and preferably containing between 25% and 90% by weight, more preferably between 25% and 80% by weight, for example 50% by weight of said carbon source B in water, at a constant flow rate, preferably 1 ml/min/g of zeolite, for a period between 45 minutes and 14 hours, and preferably between 2 and 10 hours;
c5) the heat treatment of the reactor at the end of step c4), at a temperature between 90°C and 120°C, preferably between 100°C and 110°C, under a flow of inert gas, preferably nitrogen, and preferably at a constant flow rate, such as a flow rate of 10 ml/min/g of zeolite, and preferably at a constant temperature ramp of 3°C/min, for a duration of between 30 minutes and 16 hours, preferably between 2 hours and 14 hours;
c6) carbonization of the carbon source B at the end of step c5) by heat treatment at a temperature between 700°C and 1100°C, preferably between 900°C and 1000°C under a flow of inert gas, preferably nitrogen, preferably at a constant flow rate such as a flow rate of 10 ml/min/g of zeolite, for a period of between 30 minutes and 16 hours, preferably between 2 hours and 14 hours ;
c7) cooling the reactor at the end of step c6) to ambient temperature (ie a temperature between 18°C and 35°C), under a flow of inert gas (eg nitrogen), preferably at a constant flow rate, such as a flow rate of 10 ml/min/g of zeolite, and preferably at a temperature ramp of 5°C/min;
c8) dissolving the zeolite contained in the reactor at the end of step c7) with an aqueous solution of hydrofluoric acid (HF), preferably 40% by weight, or with an aqueous solution of sodium hydroxide ( NaOH), preferably at 40% by weight, at a constant liquid flow rate, such as a liquid flow rate of 1 ml/min/g of zeolite, for a period of between 3 hours and 34 hours, preferably between 5 hours and 32 hours.

Etape d) de lavage et éventuel séchage de la réplique carbonée de zéolitheStep d) of washing and possible drying of the carbonaceous zeolite replica

Le procédé comprend une étape d) un lavage, de préférence à l’eau, de préférence suivi d’un séchage, de ladite réplique carbonée de zéolithe obtenue à l’issue de l’étape c), en particulier à l’issue de l’étape c8). Le lavage est de préférence réalisé à l’eau distillée ou ultra pure (par exemple eau ultra pure de Type 1 obtenue via système type Mili-Q de MERCK), de préférence à un débit liquide constant, par exemple de 1 ml/min/g de zéolithe, et de préférence pendant une durée comprise entre 45 minutes et 14 heures, plus préférentiellement comprise entre 2 heures et 12 heures.
De préférence, un séchage par un soufflage à l’air sec à l’issue du lavage est opéré à température ambiante, à un débit d’air constant de 10 ml/min/g de zéolithe, de préférence pendant une durée comprise entre 15 minutes et 3 heures, et plus préférentiellement comprise entre 30 minutes et 2 heures. Une autre manière de sécher est d’effectuer un traitement thermique sous air sec, de préférence à une température comprise entre 100°C et 140°C, de préférence comprise entre 120°C et 130°C à un débit d’air constant de 10 ml/min/g de zéolithe, de préférence pendant une durée comprise entre 15 minutes et 3 heures, et plus préférentiellement comprise entre 30 minutes et 2 heures.
The process comprises a step d) a washing, preferably with water, preferably followed by drying, of said carbonaceous zeolite replica obtained at the end of step c), in particular at the end of step c8). Washing is preferably carried out with distilled or ultra-pure water (for example Type 1 ultra-pure water obtained via a Mili-Q type system from MERCK), preferably at a constant liquid flow rate, for example 1 ml/min/ g of zeolite, and preferably for a period of between 45 minutes and 14 hours, more preferably between 2 hours and 12 hours.
Preferably, drying by blowing with dry air after washing is carried out at room temperature, at a constant air flow rate of 10 ml/min/g of zeolite, preferably for a period of between 15 minutes and 3 hours, and more preferably between 30 minutes and 2 hours. Another way of drying is to carry out a heat treatment in dry air, preferably at a temperature between 100°C and 140°C, preferably between 120°C and 130°C at a constant air flow of 10 ml/min/g of zeolite, preferably for a period of between 15 minutes and 3 hours, and more preferably between 30 minutes and 2 hours.

A ce stade, la réplique carbonée de zéolithe est sous la forme d’un monolithe, de forme et de dimensions similaire à celles du réacteur qui la contient ladite réplique.At this stage, the carbonaceous zeolite replica is in the form of a monolith, similar in shape and dimensions to those of the reactor which contains said replica.

Etape e) d’activation de la réplique carbonée de zéolitheStep e) of activation of the carbonaceous zeolite replica

Le procédé comprend une étape e) d’activation de la réplique carbonée de zéolithe à l’issue de l’étape d), par un traitement thermique à une température comprise entre 100°C et 140°C, de préférence comprise entre 120°C et 130°C, sous un flux de gaz inerte (e.g. de l’azote), de préférence à un débit constant, par exemple un débit de 10 ml/min/g de zéolithe, et de préférence pendant une durée comprise entre 45 minutes et 14 heures, plus préférentiellement comprise entre 2 heures et 12 heures, pour former le monolithe de réplique carbonée de zéolithe final.The process comprises a step e) of activating the carbonaceous zeolite replica at the end of step d), by a heat treatment at a temperature between 100°C and 140°C, preferably between 120°C. C and 130°C, under a flow of inert gas (e.g. nitrogen), preferably at a constant flow rate, for example a flow rate of 10 ml/min/g of zeolite, and preferably for a period of between 45 minutes and 14 hours, more preferably between 2 hours and 12 hours, to form the final carbonaceous zeolite replica monolith.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé de préparation du monolithe de réplique carbonées de zéolithe comprend, voire consiste en, les étapes suivantes :
a) le chargement de la poudre de zéolithe dans un réacteur tubulaire ou en demi-coquille, de préférence d’une longueur comprise entre 20 et 200 mm, de diamètre extérieur compris entre 9 et 150 mm, de diamètre interne compris entre 7 et 148 mm ;
b) l’activation de la zéolithe chargée dans le réacteur à l’issue de l’étape a) par un traitement thermique à une température comprise entre 100 et 300°C, de préférence entre 120 et 260°C, sous flux d’azote à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe et une rampe de montée en température de 5°C/min, pendant une durée comprise entre 2 heures et 10 heures, de préférence entre 3 heures et 8 heures ;
c1) l’injection à chaud de la source de carbone A dans le réacteur à l’issue de l’étape b), à une température comprise entre 500 et 700°C et de préférence entre 600 et 650°C, sous la forme d’un mélange gazeux contenant entre 7% et 10 % en volume de ladite source de carbone A, choisie parmi l’acétylène, l’éthylène, le propylène, seul ou en mélange, dans un flux d’azote à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe, pendant une durée comprise entre 5 heures et 70 heures, de préférence entre 7 heures et 50 heures ;
c2) la carbonisation de ladite source de carbone A contenue dans le réacteur à l’issue de l’étape c1) par traitement thermique à une température comprise entre 700 et 1100°C, de préférence entre 900 et 1000°C sous un flux d’azote à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe pendant une durée comprise entre 30 minutes et 16 heures, de préférence entre 2 heures et 14 heures ;
c3) le refroidissement du réacteur à l’issue de l’étape c2) sous un flux d’azote à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe et une rampe de température de 5°C/min, à une température ambiante comprise entre 18 et 35°C ;
c4) l’injection à froid (i.e. à la température ambiante) de la source de carbone dans le réacteur à l’issue de l’étape c3), sous la forme d‘un mélange liquide comprenant ladite source de carbone B choisie parmi les monosaccharides, disaccharides, glycérol, l’alcool furfurylique, seuls ou en mélange, et de l’eau distillée ou ultra pure, de préférence comprenant entre 25% et 90% en poids, voire entre 25% et 85% en poids, par exemple 50% en poids de ladite source de carbone B dans de l’eau distillée ou ultra pure, à un débit constant de 1 ml/min/g de zéolithe pendant une durée comprise entre 45 minutes et 14 heures, et de préférence entre 2 heures et 10 heures ;
c5) le traitement thermique du réacteur à l’issue de l’étape c4), à une température comprise entre 90 et 120°C, et de préférence entre 100 et 110°C, sous un flux d’azote à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe et une rampe de température constante de 3°C/min, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 16 heures, de préférence entre 2 heures et 14 heures ;
c6) la carbonisation de la source de carbone B à l’issue de l’étape c5) par traitement thermique à une température comprise entre 700 et 1100°C, de préférence entre 900 et 1000°C sous un flux d’azote à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 16 heures, de préférence entre 2 heures et 14 heures ;
c7) le refroidissement du réacteur à l’issue de l’étape c6), sous un flux d’azote à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe et une rampe de température de 5°C/min, à une température ambiante comprise entre 18 et 35°C ;
c8) la dissolution de la zéolithe contenu dans le réacteur à l’issue de l’étape c7), avec une solution aqueuse de HF (40 % poids) ou avec une solution aqueuse de NaOH (40 % poids) à un débit constant de 1 ml/min/g de zéolithe pendant une durée comprise entre 3 heures et 34 heures, de préférence entre 5 heures et 32 heures ;
d) le lavage à l’eau ultra pure (de Type 1 obtenue via système type Mili-Q de MERCK) à l’issue de l’étape c8), à un débit constant de 1 ml/min/g de zéolithe pendant une durée comprise entre 45 minutes et 14 heures, et de préférence entre 2 heures et 12 heures, puis
le séchage par un soufflage à l’air sec à température ambiante, à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe pendant une durée comprise entre 15 minutes et 3 heures, et de préférence entre 30 minutes et 2 heures. Le séchage peut alternativement être un traitement thermique sous air sec, de préférence à une température comprise entre 100°C et 140°C, de préférence comprise entre 120°C et 130°C, à un débit d’air constant de 10 ml/min/g de zéolithe, de préférence pendant une durée comprise entre 15 minutes et 3 heures, et plus préférentiellement comprise entre 30 minutes et 2 heures ;
e) l’activation finale de la réplique carbonée de zéolithe obtenue à l’issue de l’étape d), par un traitement thermique à une température comprise entre 100 et 140°C, de préférence entre 120 et 130°C, sous un flux d’azote à un débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe pendant une durée comprise entre 45 minutes et 14 heures, et de préférence entre 2 heures et 12 heures, pour obtenir la réplique carbonée de zéolithe sous forme d’un monolithe, de préférence d’une longueur comprise entre 20 mm et 200 mm et de diamètre compris entre 7 mm et 148 mm.
According to one or more embodiments, the process for preparing the carbonaceous zeolite replica monolith comprises, or even consists of, the following steps:
a) loading the zeolite powder into a tubular or half-shell reactor, preferably of a length of between 20 and 200 mm, of external diameter of between 9 and 150 mm, of internal diameter of between 7 and 148 mm;
b) activation of the zeolite loaded into the reactor at the end of step a) by heat treatment at a temperature between 100 and 300°C, preferably between 120 and 260°C, under a flow of nitrogen at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite and a temperature rise ramp of 5°C/min, for a period of between 2 hours and 10 hours, preferably between 3 hours and 8 hours;
c1) the hot injection of the carbon source A into the reactor at the end of step b), at a temperature between 500 and 700°C and preferably between 600 and 650°C, in the form of a gas mixture containing between 7% and 10% by volume of said carbon source A, chosen from acetylene, ethylene, propylene, alone or as a mixture, in a flow of nitrogen at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite, for a period of between 5 hours and 70 hours, preferably between 7 hours and 50 hours;
c2) the carbonization of said carbon source A contained in the reactor at the end of step c1) by heat treatment at a temperature between 700 and 1100°C, preferably between 900 and 1000°C under a flow of nitrogen at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite for a period of between 30 minutes and 16 hours, preferably between 2 hours and 14 hours;
c3) cooling the reactor at the end of step c2) under a flow of nitrogen at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite and a temperature ramp of 5°C/min, at a temperature ambient temperature between 18 and 35°C;
c4) cold injection (ie at room temperature) of the carbon source into the reactor at the end of step c3), in the form of a liquid mixture comprising said carbon source B chosen from among the monosaccharides, disaccharides, glycerol, furfuryl alcohol, alone or in mixture, and distilled or ultra pure water, preferably comprising between 25% and 90% by weight, or even between 25% and 85% by weight, for example 50% by weight of said carbon source B in distilled or ultra pure water, at a constant flow rate of 1 ml/min/g of zeolite for a period of between 45 minutes and 14 hours, and preferably between 2 hours and 10 a.m.;
c5) the heat treatment of the reactor at the end of step c4), at a temperature between 90 and 120°C, and preferably between 100 and 110°C, under a flow of nitrogen at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite and a constant temperature ramp of 3°C/min, for a period of between 30 minutes and 16 hours, preferably between 2 hours and 14 hours;
c6) the carbonization of the carbon source B at the end of step c5) by heat treatment at a temperature between 700 and 1100°C, preferably between 900 and 1000°C under a flow of nitrogen at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite, for a period of between 30 minutes and 16 hours, preferably between 2 hours and 14 hours;
c7) cooling the reactor at the end of step c6), under a flow of nitrogen at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite and a temperature ramp of 5°C/min, at a ambient temperature between 18 and 35°C;
c8) dissolving the zeolite contained in the reactor at the end of step c7), with an aqueous solution of HF (40% by weight) or with an aqueous solution of NaOH (40% by weight) at a constant flow rate of 1 ml/min/g of zeolite for a period of between 3 hours and 34 hours, preferably between 5 hours and 32 hours;
d) washing with ultra pure water (Type 1 obtained via MERCK Mili-Q type system) at the end of step c8), at a constant flow rate of 1 ml/min/g of zeolite for a duration between 45 minutes and 14 hours, and preferably between 2 hours and 12 hours, then
drying by blowing with dry air at room temperature, at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite for a period of between 15 minutes and 3 hours, and preferably between 30 minutes and 2 hours. The drying can alternatively be a heat treatment under dry air, preferably at a temperature between 100°C and 140°C, preferably between 120°C and 130°C, at a constant air flow rate of 10 ml/ min/g of zeolite, preferably for a period of between 15 minutes and 3 hours, and more preferably between 30 minutes and 2 hours;
e) the final activation of the carbonaceous zeolite replica obtained at the end of step d), by heat treatment at a temperature between 100 and 140°C, preferably between 120 and 130°C, under a nitrogen flow at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite for a period of between 45 minutes and 14 hours, and preferably between 2 hours and 12 hours, to obtain the carbonaceous replica of zeolite in the form of a monolith, preferably with a length of between 20 mm and 200 mm and a diameter of between 7 mm and 148 mm.

Avantageusement, le procédé de préparation d’un monolithe de réplique carbonée de zéolithe selon l’invention ne met pas en œuvre de liant pour former ledit monolithe.Advantageously, the process for preparing a carbonaceous zeolite replica monolith according to the invention does not use a binder to form said monolith.

Le monolithe de réplique carbonée de zéolithe obtenu à l’issue des étapes a) à e) du procédé selon l’invention a de préférence une longueur comprise entre 20 mm et 200 mm, et un diamètre compris entre 7 mm et 148 mm.The carbonaceous zeolite replica monolith obtained at the end of steps a) to e) of the process according to the invention preferably has a length of between 20 mm and 200 mm, and a diameter of between 7 mm and 148 mm.

Le monolithe a de préférence une forme sensiblement cylindrique, qui correspond à celle du réacteur utilisé, de préférence un réacteur dit tubulaire ou en demi-coquille, qui a une forme cylindrique.The monolith preferably has a substantially cylindrical shape, which corresponds to that of the reactor used, preferably a so-called tubular or half-shell reactor, which has a cylindrical shape.

Le monolithe de réplique carbonée de zéolithe obtenu (ou susceptible d’être obtenu) par le procédé selon l’invention comporte de préférence plus de 95% en poids, de préférence plus de 98% en poids, plus préférentiellement plus de 99% en poids, de réplique carbonée de zéolithe, c’est-à-dire de carbone, de préférence sous forme amorphe.The carbonaceous zeolite replica monolith obtained (or capable of being obtained) by the process according to the invention preferably comprises more than 95% by weight, preferably more than 98% by weight, more preferably more than 99% by weight , carbonaceous replica of zeolite, that is to say carbon, preferably in amorphous form.

Ledit monolithe a de préférence une longueur comprise entre 20 mm et 200 mm et un diamètre compris entre 7 mm et 148 mm, et a avantageusement une résistance à l'écrasement en grain (EGG) supérieure ou égale à 0,7 daN/mm, de préférence supérieure ou égale à 1 daN/mm. Il comporte une porosité hiérarchisée comprenant des micropores, des mésopores et des macropores.Said monolith preferably has a length of between 20 mm and 200 mm and a diameter of between 7 mm and 148 mm, and advantageously has a resistance to grain crushing (EGG) greater than or equal to 0.7 daN/mm, preferably greater than or equal to 1 daN/mm. It has hierarchical porosity including micropores, mesopores and macropores.

Le monolithe de réplique carbonée de zéolithe comporte avantageusement une porosité hiérarchisée comprenant des micropores, des mésopores et des macropores, et :
- un volume microporeux compris entre 0,500 et 0,900 cm3.g-1 ;
- un volume mésoporeux compris entre 0,500 et 0,600 cm3.g-1 ;
-un volume macroporeux compris entre 0,600 et 0,900 cm3.g-1 ; et
- un volume poreux total compris entre1,600 et 2,400 cm3.g-1.
The carbonaceous zeolite replica monolith advantageously comprises hierarchical porosity comprising micropores, mesopores and macropores, and:
- a microporous volume of between 0.500 and 0.900 cm3.g-1 ;
- a mesoporous volume of between 0.500 and 0.600 cm3.g-1 ;
-a macroporous volume of between 0.600 and 0.900 cm3.g-1 ; And
- a total pore volume of between 1,600 and 2,400 cm3.g-1.

Le monolithe de réplique carbonée de zéolithe a avantageusement une résistance à l'écrasement en grain (EGG), tel que défini plus bas, supérieure ou égale à 0,7 daN/mm, de préférence supérieure ou égale à 1 daN/mm.The carbonaceous zeolite replica monolith advantageously has a grain crushing strength (EGG), as defined below, greater than or equal to 0.7 daN/mm, preferably greater than or equal to 1 daN/mm.

Un tel monolithe de réplique carbonée de zéolithe présente des avantages quant à sa durabilité, à sa manipulation pour les applications auxquelles il est destiné en tant qu’agent d’adsorption ou de séparation, ou de support de catalyseur par exemple, mais également permet de réduire les chutes de pression (aussi appelée « delta P » ou « pressure drop » selon la terminologie anglosaxonne) dans des réacteurs où le monolithe peut être utilisé, ou encore de présenter de bonnes performances s’agissant de l’absorption, la séparation liées à sa porosité spécifique.Such a carbonaceous zeolite replica monolith has advantages in terms of its durability, its handling for the applications for which it is intended as an adsorption or separation agent, or catalyst support for example, but also makes it possible to reduce pressure drops (also called "delta P" or "pressure drop" according to Anglo-Saxon terminology) in reactors where the monolith can be used, or even to present good performances with regard to absorption, separation linked to its specific porosity.

Caractérisation du matériau réplique carbonée de zéolithe obtenuCharacterization of the carbonaceous zeolite replica material obtained

La résistance mécanique des matériaux obtenus par le procédé de préparation selon l’invention, soit une résistance à l'écrasement en grain (EGG), est mesurée selon la norme ASTM D 4179 – 01. Il s'agit d'un test normalisé (norme ASTM D4179-01) qui consiste à soumettre un matériau sous forme d’objet millimétrique, comme une bille, une pastille (comprimé) un extrudé ou un monolithe, à une force de compression générant la rupture. Ce test est donc une mesure de la résistance en traction du matériau. La force latérale de rupture mesurées constitue l'EGG qui est exprimé dans le cas des monolithes en unité de force par unité de longueur (daN/mm ou décaNewton par millimètre de longueur). Selon l’invention, le matériau réplique carbonée de zéolithe obtenu présente une résistance mécanique ainsi mesurée supérieure ou égale à 1 daN/mm.The mechanical resistance of the materials obtained by the preparation process according to the invention, i.e. grain crushing resistance (EGG), is measured according to standard ASTM D 4179 – 01. This is a standardized test ( standard ASTM D4179-01) which consists of subjecting a material in the form of a millimeter object, such as a ball, a pellet (compressed), an extrusion or a monolith, to a compressive force generating rupture. This test is therefore a measure of the tensile strength of the material. The measured lateral rupture force constitutes the EGG which is expressed in the case of monoliths in units of force per unit of length (daN/mm or decaNewton per millimeter of length). According to the invention, the carbonaceous zeolite replica material obtained has a mechanical resistance thus measured greater than or equal to 1 daN/mm.

La porosité des matériaux obtenus par le procédé de préparation selon l‘invention est mesuré par l’isotherme d’adsorption d’azote à 77K. Préalablement à la mesure, l’échantillon est prétraité à 250°C sous vide pendant 5 heures. La valeur de 250° est la valeur maximale de prétraitement des matériaux carbonés hiérarchisés (qui contiennent des micropores, des mésopores et des macropores). La gamme des températures utilisés pour le prétraitement thermique (avant la mesure d’isotherme adsorption-désorption d’azote) est de 110-250°C, avec de préférence 150°C pour ce type de matériaux (M. Thommes, Carbon 173 (2021) 842-848). La mesure est ensuite effectuée sur un appareil de type ASAP2420 de Micromeritics. L’isotherme est tracé entre 0,01 et 1 p/p0. Le volume micro-méso est calculé à partir d’une valeur de pression relative proche de 0,99 en utilisant le facteur de conversion de la densité d’azote gaz en liquide (0,0015468) et le volume microporeux est calculé selon la méthode t-plot. Le volume mésoporeux est calculé par la différence entre le volume micro-méso et le volume microporeux.The porosity of the materials obtained by the preparation process according to the invention is measured by the nitrogen adsorption isotherm at 77K. Prior to measurement, the sample is pretreated at 250°C under vacuum for 5 hours. The value of 250° is the maximum pretreatment value for hierarchical carbonaceous materials (which contain micropores, mesopores and macropores). The range of temperatures used for thermal pretreatment (before measuring the nitrogen adsorption-desorption isotherm) is 110-250°C, with preferably 150°C for this type of materials (M. Thommes, Carbon 173 ( 2021) 842-848). The measurement is then carried out on an ASAP2420 type device from Micromeritics. The isotherm is drawn between 0.01 and 1 p/p0. The micro-meso volume is calculated from a relative pressure value close to 0.99 using the nitrogen gas to liquid density conversion factor (0.0015468) and the microporous volume is calculated according to the method t-plot. The mesoporous volume is calculated by the difference between the micro-meso volume and the microporous volume.

Les gammes de valeurs de volume obtenues via l’analyse d’isotherme adsorption et désorption d’azote :
- volume microporeux : 0,500 – 0,900 cm3.g-1
- volume mésoporeux : 0,500 – 0,600 cm3.g-1
The ranges of volume values obtained via nitrogen adsorption and desorption isotherm analysis:
- microporous volume: 0.500 – 0.900 cm 3 .g -1
- mesoporous volume: 0.500 – 0.600 cm 3 .g -1

Le volume macroporeux d’un monolithe obtenu par le procédé de préparation selon l’invention est déterminé par l’analyse par intrusion de mercure. L’analyse est effectuée sur un appareil de type Autopore 9500 de Micromeritics. Cette méthode expérimentale, décrite dans le manuel opératoire de l’appareil faisant référence à la norme ASTM D4284-83 permet de caractériser le volume macroporeux et mésoporeux pour les pores de taille supérieure à 3,5 nm. L’échantillon tel quel est placé dans une cellule de mesure et ensuite le mercure à une pression donnée (0.0036 MPa) est introduit en appliquant une pression croissante par les paliers jusqu’à 400 MPa. La relation entre la pression appliquée et la dimension caractéristique du seuil d’entrée est établie en utilisant l'équation de Laplace-Young et en supposant une ouverture de pore cylindrique, un angle de contact entre le mercure et la paroi des pores de 140° et une tension de surface du mercure de 485 dynes/cm. Les incréments de volume ΔVi de mercure introduit à chaque palier de pression Pi sont enregistrés, ce qui permet ensuite de tracer le volume cumulé de mercure introduit en fonction de la pression appliquée V(Pi), ou en fonction du diamètre apparent des pores V(Di).The macroporous volume of a monolith obtained by the preparation process according to the invention is determined by mercury intrusion analysis. The analysis is carried out on an Autopore 9500 type device from Micromeritics. This experimental method, described in the operating manual of the device referring to the ASTM D4284-83 standard, makes it possible to characterize the macroporous and mesoporous volume for pores larger than 3.5 nm. The sample as is is placed in a measuring cell and then mercury at a given pressure (0.0036 MPa) is introduced by applying increasing pressure through the steps up to 400 MPa. The relationship between the applied pressure and the characteristic dimension of the inlet threshold is established using the Laplace-Young equation and assuming a cylindrical pore opening, a contact angle between mercury and the pore wall of 140° and a mercury surface tension of 485 dynes/cm. The volume increments ΔVi of mercury introduced at each pressure level Pi are recorded, which then makes it possible to plot the cumulative volume of mercury introduced as a function of the applied pressure V(Pi), or as a function of the apparent diameter of the pores V( Di).

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 (macropores et mésopores) de matériau. Le volume de grain Vg est alors calculé en soustrayant le volume cumulé de mercure à cette pression (0,2 MPa) au volume de la cellule du porosimètre, et en divisant cette différence par la masse de matériaux.We set the value at 0.2 MPa from which the mercury fills all the intergranular voids, and we consider that beyond that the mercury penetrates into the pores (macropores and mesopores) of the material. The grain volume Vg is then calculated by subtracting the cumulative volume of mercury at this pressure (0.2 MPa) from the volume of the porosimeter cell, and dividing this difference by the mass of materials.

Le volume macroporeux (VM) du monolithe 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 (Vmes) de matériau est défini comme étant le volume cumulé de mercure introduit à une pression comprise entre 30 MPa et 400 MPa. La méthode de mesure du volume poreux par intrusion de mercure ne permettant pas d’accéder au volume microporeux, le volume poreux total (Vtot) tel que mesuré par intrusion de mercure, correspond à la somme des volumes macroporeux (VM) et mésoporeux (Vmes).The macroporous volume (VM) of the monolith is defined as the cumulative volume of mercury introduced at a pressure between 0.2 MPa and 30 MPa, corresponding to the volume contained in the pores with an apparent diameter greater than 50 nm. The mesoporous volume (Vmes) of material is defined as the cumulative volume of mercury introduced at a pressure between 30 MPa and 400 MPa. The method of measuring the pore volume by mercury intrusion does not allow access to the microporous volume, the total pore volume (Vtot) as measured by mercury intrusion, corresponds to the sum of the macroporous (VM) and mesoporous (Vmes) volumes. ).

Les gammes de valeurs de volume obtenues par intrusion de mercure :
- volume macroporeux : 0,600 – 0,900 cm3.g-1
- volume total (microporeux, mésoporeux et macroporeux) : 1,600 – 2,400 cm3.g-1
The ranges of volume values obtained by mercury intrusion:
- macroporous volume: 0.600 – 0.900 cm 3 .g -1
- total volume (microporous, mesoporous and macroporous): 1,600 – 2,400 cm 3 .g -1

Utilisation de monolithes de répliques carbonées de zéolithesUse of monoliths of carbonaceous replicas of zeolites

Le monolithe de réplique carbonée de zéolithe tel qu’obtenu par le procédé selon la présente invention, et ayant une résistance mécanique élevée, peut alors avantageusement être mis en œuvre en tant qu’adsorbant, support de catalyseur ou agent de séparation.The carbonaceous zeolite replica monolith as obtained by the process according to the present invention, and having high mechanical strength, can then advantageously be used as an adsorbent, catalyst support or separation agent.

L’invention concerne ainsi également l’utilisation de monolithes de réplique carbonée de zéolithe tels qu’obtenus au moyen du procédé de préparation selon l’invention, notamment en tant que support de catalyseur, adsorbant ou encore agent de séparation.The invention thus also relates to the use of carbonaceous zeolite replica monoliths such as obtained by means of the preparation process according to the invention, in particular as a catalyst support, adsorbent or even separation agent.

Le monolithe de réplique carbonée de zéolithe selon l’invention peut en effet être utilisé en tant que support de catalyseur, et être associé à un ou plusieurs métaux lui conférent une activité catalytique, par exemple pour des réactions catalytiques en phase gaz.The carbonaceous zeolite replica monolith according to the invention can in fact be used as a catalyst support, and be associated with one or more metals giving it catalytic activity, for example for catalytic reactions in the gas phase.

Le monolithe de réplique carbonée de zéolithe selon l’invention peut également être avantageusement utilisé en tant qu’adsorbant dans de nombreuses autres applications, et peut par exemple être utilisé pour l’adsorption de composés gazeux, par exemple pour le stockage d’H2, de CO2, de gaz naturel, l’adsorption de molécules en phase liquide, comme l’adsorption de molécules phénoliques en phase aqueuse, de composés mono-aromatiques, de molécules de produits pharmaceutiques comme des antibiotiques, pour la purification d’eaux contenant des polluants, par exemple l’élimination par adsorption de phénols dans des eaux usées, pour le stockage d’énergie dans les batteries, etc.The carbonaceous zeolite replica monolith according to the invention can also be advantageously used as an adsorbent in many other applications, and can for example be used for the adsorption of gaseous compounds, for example for the storage of H 2 , CO 2 , natural gas, the adsorption of molecules in the liquid phase, such as the adsorption of phenolic molecules in the aqueous phase, of mono-aromatic compounds, of molecules of pharmaceutical products such as antibiotics, for water purification containing pollutants, e.g. adsorption removal of phenols in wastewater, for energy storage in batteries, etc.

Le monolithe de réplique carbonée de zéolithe selon l’invention peut aussi être utilisé en tant qu’agent de séparation, pour séparer diverses molécules dans un milieu donné, par exemple en milieu liquide tel qu’en milieu aqueux.The carbonaceous zeolite replica monolith according to the invention can also be used as a separation agent, to separate various molecules in a given medium, for example in a liquid medium such as in an aqueous medium.

De manière préférée, l’ensemble monolithe/réacteur peut être utilisé directement dans une application sans extraire le monolithe du réacteur.Preferably, the monolith/reactor assembly can be used directly in an application without extracting the monolith from the reactor.

Les monolithes obtenus par le procédé de préparation selon l’invention peuvent ainsi être utilisés pour la séparation en phase liquide de monosaccharides, tels que le glucose ou le fructose, et de composés furaniques tels que du 5-hydroxyméthylfurfural (5-HMF).The monoliths obtained by the preparation process according to the invention can thus be used for the liquid phase separation of monosaccharides, such as glucose or fructose, and furan compounds such as 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF).

Par monosaccharide on entend un sucre, en particulier un sucre en C6 (i.e. ayant 6 atomes de carbone, c’est-à-dire un hexose), qui est sous une forme monomérique (monosaccharide), par exemple le fructose ou le glucose.By monosaccharide we mean a sugar, in particular a C6 sugar (i.e. having 6 carbon atoms, i.e. a hexose), which is in a monomeric form (monosaccharide), for example fructose or glucose.

Ainsi, l’invention porte aussi sur un procédé de séparation en phase liquide de monosaccharides tels que le glucose ou le fructose et de composés furaniques tels que le 5-hydroxyméthylfurfural, dans lequel on met en contact un monolithe de réplique carbonée de zéolithe obtenu par le procédé de préparation selon l’invention, de préférence au sein du réacteur ayant servi à préparer ledit monolithe, et une solution comportant au moins un monosaccharide et un composé furanique, de préférence du fructose et/ou du glucose et du 5-hydroxyméthylfurfural, pour produire un premier flux enrichi en monosaccharides, e.g. en fructose et/ou glucose, et un deuxième flux enrichi en composés furaniques, e.g. en 5-HMF.Thus, the invention also relates to a process for liquid phase separation of monosaccharides such as glucose or fructose and furan compounds such as 5-hydroxymethylfurfural, in which a monolith of carbonaceous replica of zeolite obtained by the preparation process according to the invention, preferably within the reactor used to prepare said monolith, and a solution comprising at least one monosaccharide and one furan compound, preferably fructose and/or glucose and 5-hydroxymethylfurfural, to produce a first stream enriched in monosaccharides, e.g. fructose and/or glucose, and a second stream enriched in furan compounds, e.g. 5-HMF.

Une telle séparation de monosaccharides et de composés furaniques peut être utile dans le cadre de la production de 5-HMF à partir d’une charge comprenant un sucre, plus particulièrement un hexose, par déshydratation catalytique dans un solvant organique. Le 5-HMF est un composé d’intérêt issu de la biomasse qui peut être valorisé dans de nombreux domaines notamment en pharmacie, en agrochimie ou en chimie de spécialité. Dans le cadre des procédés de production de 5-HMF à partir d’une charge sucre, tels que par exemple décrits dans les brevets EP3371157, US10526302, ou US11261168, il peut être requis de séparer le 5-HMF de sucres non convertis lors de la synthèse du 5HMF, et ainsi purifier l’effluent de synthèse comportant le 5-HMF, ou encore pour purifier un effluent de sucres en vue de transformations ultérieures desdits sucres.Such separation of monosaccharides and furan compounds can be useful in the context of the production of 5-HMF from a feed comprising a sugar, more particularly a hexose, by catalytic dehydration in an organic solvent. 5-HMF is a compound of interest derived from biomass which can be used in many fields, particularly in pharmacy, agrochemistry or specialty chemistry. In the context of processes for producing 5-HMF from a sugar feedstock, such as for example described in patents EP3371157, US10526302, or US11261168, it may be required to separate the 5-HMF from unconverted sugars during the synthesis of 5HMF, and thus purify the synthesis effluent comprising 5-HMF, or even to purify an effluent of sugars with a view to subsequent transformations of said sugars.

Dans un autre contexte, le monolithe de réplique carbonée de zéolithe peut être utilisé pour opérer une séparation entre des sucres et des composés furaniques dans le cadre de procédés de fermentation des sucres pour produire de l’éthanol.In another context, the zeolite carbon replica monolith can be used to separate sugars from furan compounds in sugar fermentation processes to produce ethanol.

Un test de séparation, tel qu’exemplifié plus loin, peut consistes à passer une solution aqueuse contenant le monosaccharide et le 5-HMF dans le réacteur contenant le monolithe, à température ambiante, et à pression atmosphérique. La solution peut être introduite avec l’aide d’une pompe. Les effluents sont analysés par chromatographie liquide haute performance ou « HPLC » pour High pressure (or performance) liquide chromatography selon la terminologie anglo-saxonne. Le temps moyen de sortie du réacteur contenant le monolithe est le temps nécessaire pour que 50% de la quantité de sucre ou de 5-HMF sorte du réacteur.A separation test, as exemplified below, can consist of passing an aqueous solution containing the monosaccharide and 5-HMF into the reactor containing the monolith, at room temperature, and at atmospheric pressure. The solution can be introduced with the help of a pump. The effluents are analyzed by high performance liquid chromatography or “HPLC” for High pressure (or performance) liquid chromatography according to Anglo-Saxon terminology. The average exit time from the reactor containing the monolith is the time necessary for 50% of the quantity of sugar or 5-HMF to exit the reactor.

ExemplesExamples

L’invention est illustrée par les exemples suivants qui ne présentent, en aucun cas, un caractère limitatif.The invention is illustrated by the following examples which are in no way limiting.

Exemple 1 (comparatif) : préparation d'une réplique carbonée de zéolitheExample 1 (comparative): preparation of a carbonaceous replica of zeolite

Un réacteur tubulaire en Hastelloy en demi-coquille d’une longueur de 50 mm, de diamètre externe de 12 mm et de diamètre interne de 10 mm, équipé d’un verre fritté à un de ses buts est chargé par l’autre but avec 5,1 g de zéolithe Y (type structural FAU, CBV720, Zeolyst). Ensuite le réacteur est introduit en position verticale avec le fritté en partie basse dans un four et la température est montée à 200°C (rampe de 5°C/min) sous flux d’air (10 ml/min/g zéolithe) pendant 5 heures. Ensuite la température est montée à 650°C (rampe de 5°C/min) sous flux d’azote (10 ml/min/g zéolithe) et ensuite à la même température (650°C) est injecté un mélange gazeux (10 ml/min/g zéolithe) contenant 8 % en volume d’éthylène diluée dans N2 durant 13,5 heures. Ensuite la température de réacteur est montée à 900°C (5°C/min) sous flux d’azote (10 ml/min/g zéolithe) et maintenue pendant 3 heures. À la fin du traitement thermique le réacteur est refroidi (rampe de 5°C/min) sous flux d’azoté (10 ml/min/g zéolithe) à température ambiante (25°C) et une solution aqueuse de HF (40 % poids) est passé durant 7 heures avec un débit de 1 ml/min/g zéolithe pour dissoudre la zéolithe. Ensuite de l’eau ultra pure (de Type 1 obtenue via système type Mili-Q de MERCK) est passé à travers le réacteur durant 2 heures avec un débit de 1 ml/min/g zéolithe. Une activation à froid avec le passage d’air sec (10 ml/min/g zéolithe) pendant 30 minutes et ensuite une montée en température à 120°C pour l’activation à chaud pendant 2 heures sous le même flux sec d’azote (10 ml/min/g zéolithe). Le réacteur est ouvert et la réplique carbonée de zéolithe est récupérée sous forme d’agglomérats friables de 3 - 4 mm de diamètre et sans résistance mécanique à l’écrasement. Le matériau obtenu n’est pas un monolithe. Le volume microporeux mesuré par isotherme d’adsorption d’azote et calculé selon la méthode t-plot est égale à 0,450 cm3.g-1. Le volume micro-méso est égal à 0,650 cm3.g-1et le volume mésoporeux calculé par la différence entre le volume micro-méso et le volume microporeux est de 0,200 cm3.g-1. Le volume des macropores déterminé par porosimétrie mercure est de 0,500 cm3.g-1. Le volume des mésopores déterminé par porosimétrie mercure (diamètre entre 3,5 et 50 nm) est égal à 0,150 cm3.g-1. Le volume total est de 1,100 cm3.g-1.A half-shell Hastelloy tubular reactor with a length of 50 mm, an external diameter of 12 mm and an internal diameter of 10 mm, equipped with a sintered glass at one of its goals is loaded through the other goal with 5.1 g of zeolite Y (structural type FAU, CBV720, Zeolyst). Then the reactor is introduced in a vertical position with the frit in the lower part into an oven and the temperature is raised to 200°C (ramp of 5°C/min) under a flow of air (10 ml/min/g zeolite) for 5 hours. Then the temperature is raised to 650°C (ramp of 5°C/min) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) and then at the same temperature (650°C) a gas mixture (10 ml/min/g zeolite) containing 8% by volume of ethylene diluted in N2 for 13.5 hours. Then the reactor temperature rose to 900°C (5°C/min) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) and maintained for 3 hours. At the end of the heat treatment, the reactor is cooled (ramp of 5°C/min) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) to room temperature (25°C) and an aqueous solution of HF (40% weight) is passed for 7 hours with a flow rate of 1 ml/min/g zeolite to dissolve the zeolite. Then ultra pure water (Type 1 obtained via MERCK Mili-Q type system) is passed through the reactor for 2 hours with a flow rate of 1 ml/min/g zeolite. Cold activation with the passage of dry air (10 ml/min/g zeolite) for 30 minutes and then a temperature rise to 120°C for hot activation for 2 hours under the same dry flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite). The reactor is opened and the carbonaceous zeolite replica is recovered in the form of friable agglomerates of 3 - 4 mm in diameter and without mechanical resistance to crushing. The material obtained is not a monolith. The microporous volume measured by nitrogen adsorption isotherm and calculated using the t-plot method is equal to 0.450 cm 3 .g -1 . The micro-meso volume is equal to 0.650 cm 3 .g -1 and the mesoporous volume calculated by the difference between the micro-meso volume and the microporous volume is 0.200 cm 3 .g -1 . The volume of the macropores determined by mercury porosimetry is 0.500 cm 3 .g -1 . The volume of the mesopores determined by mercury porosimetry (diameter between 3.5 and 50 nm) is equal to 0.150 cm 3 .g -1 . The total volume is 1,100 cm 3 .g -1 .

Exemple 2 (selon l’invention) : préparation d’un monolithe d’une réplique carbonée de zéolitheExample 2 (according to the invention): preparation of a monolith of a carbonaceous replica of zeolite

Un réacteur tubulaire en Hastelloy en demi-coquille d’une longueur de 50 mm, de diamètre externe de 12 mm et de diamètre interne de 10 mm, équipé d’un verre fritté à un de ses buts est chargé par l’autre but avec 5,1 g de zéolithe Y (type structural FAU, CBV720, Zeolyst). Ensuite le réacteur est introduit en position verticale avec le fritté en partie basse dans un four et la température est montée à 200°C (rampe de 5°C/min) sous flux d’air (10 ml/min/g zéolithe) pendant 5 heures. Ensuite la température est montée à 650°C (rampe de 5°C/min) sous flux d’azote (10 ml/min/g zéolithe) et ensuite à la même température (650°C) est injecté un mélange gazeux (10 ml/min/g zéolithe) contenant 8 % en volume d’éthylène diluée dans N2 durant 13,5 heures. Ensuite la température de réacteur est montée à 900°C (5°C/min) sous flux d’azote (10 ml/min/g zéolithe) et maintenue pendant 3 heures. À la fin du traitement thermique le réacteur est refroidi (5°C/min) sous flux d’azoté (10 ml/min/g zéolithe) à température ambiante (25°C) et une solution du glucose (50 % poids) dans l’eau est injectée (1 ml/min/g zéolithe) pendant 2 heures. Ensuite la température du réacteur est montée à 110°C (rampe de 3°C/min) sous flux d’azote (10 ml/min/g zéolithe) pendant 3 heures. Ensuite la température de réacteur est montée à 900°C (rampe de 5°C/min) sous flux d’azote (10 ml/min/g zéolithe) et maintenue pendant 3 heures. À la fin du traitement thermique le réacteur est refroidi sous flux d’azoté (10 ml/min/g zéolithe) à température ambiante (20°C) et une solution aqueuse de HF (40 % poids) est passée durant 7 heures avec un débit de 1 ml/min/g zéolithe pour dissoudre la zéolithe. Ensuite de l’eau ultra pure (de Type 1 obtenue via système type Mili-Q de MERCK) est passé à travers le réacteur durant 2 heures avec un débit de 1 ml/min/g zéolithe. Une activation à froid avec le passage d’air sec (10 ml/min/g zéolithe) pendant 1 heure et ensuite une montée en température à 120°C pour l’activation à chaud pendant 2 heures sous le même flux sec d’azote (10 ml/min/g zéolithe). Le réacteur est ouvert et la réplique carbonée de zéolithe est récupérée sous forme d’un monolithe de 50 mm de longueur et de diamètre de 10 mm et poids d’environ 3,4 g. Sa résistance mécanique à l’écrasement est de 1,5 daN/mm.A half-shell Hastelloy tubular reactor with a length of 50 mm, an external diameter of 12 mm and an internal diameter of 10 mm, equipped with a sintered glass at one of its goals is loaded through the other goal with 5.1 g of zeolite Y (structural type FAU, CBV720, Zeolyst). Then the reactor is introduced in a vertical position with the frit in the lower part into an oven and the temperature is raised to 200°C (ramp of 5°C/min) under a flow of air (10 ml/min/g zeolite) for 5 hours. Then the temperature is raised to 650°C (ramp of 5°C/min) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) and then at the same temperature (650°C) a gas mixture (10 ml/min/g zeolite) containing 8% by volume of ethylene diluted in N2 for 13.5 hours. Then the reactor temperature rose to 900°C (5°C/min) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) and maintained for 3 hours. At the end of the heat treatment, the reactor is cooled (5°C/min) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) to room temperature (25°C) and a solution of glucose (50% by weight) in water is injected (1 ml/min/g zeolite) for 2 hours. Then the temperature of the reactor rose to 110°C (ramp of 3°C/min) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) for 3 hours. Then the reactor temperature rose to 900°C (ramp of 5°C/min) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) and maintained for 3 hours. At the end of the heat treatment, the reactor is cooled under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) to room temperature (20°C) and an aqueous solution of HF (40% by weight) is passed for 7 hours with a flow rate of 1 ml/min/g zeolite to dissolve the zeolite. Then ultra pure water (Type 1 obtained via MERCK Mili-Q type system) is passed through the reactor for 2 hours with a flow rate of 1 ml/min/g zeolite. Cold activation with the passage of dry air (10 ml/min/g zeolite) for 1 hour and then a rise in temperature to 120°C for hot activation for 2 hours under the same dry flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite). The reactor is opened and the carbonaceous zeolite replica is recovered in the form of a monolith 50 mm long and 10 mm in diameter and weighing approximately 3.4 g. Its mechanical resistance to crushing is 1.5 daN/mm.

Le volume microporeux mesuré par isotherme d’adsorption d’azote et calculé selon la méthode t-plot est égale à 0,750 cm3.g-1. Le volume micro-méso est égal à 1,150 cm3.g-1et le volume mésoporeux calculé par la différence entre le volume micro-méso et le volume microporeux est de 0,400 cm3.g-1. Le volume des macropores déterminé par porosimétrie mercure est de 0,700 cm3.g-1. Le volume des mésopores déterminé par porosimétrie mercure (diamètre entre 3,5 et 50 nm) est égal à 0,200 cm3.g-1. Le volume total est de 1,850 cm3.g-1.The microporous volume measured by nitrogen adsorption isotherm and calculated using the t-plot method is equal to 0.750 cm 3 .g -1 . The micro-meso volume is equal to 1.150 cm 3 .g -1 and the mesoporous volume calculated by the difference between the micro-meso volume and the microporous volume is 0.400 cm 3 .g -1 . The volume of the macropores determined by mercury porosimetry is 0.700 cm 3 .g -1 . The volume of the mesopores determined by mercury porosimetry (diameter between 3.5 and 50 nm) is equal to 0.200 cm 3 .g -1 . The total volume is 1,850 cm 3 .g -1 .

Exemple 3 (Example 3 ( selon l’inventionaccording to the invention ) : préparation d’un monolithe d’une réplique carbonée de zéolithe): preparation of a monolith of a carbonaceous replica of zeolite

Un réacteur tubulaire en Hastelloy en demi-coquille d’une longueur de 120 mm, de diamètre externe de 122 mm et de diamètre interne de 120 mm, équipé d’un verre fritté à un de ses buts est chargé par l’autre but avec 1764 g de zéolithe Y (type structural FAU, CBV720, Zeolyst). Les cristaux de zéolithe ont une taille moyenne de 450 nm. Ensuite le réacteur est introduit en position verticale avec le fritté en partie basse dans un four et la température est montée à 200°C (rampe 5°C/min) sous flux d’air (10 ml/min/g zéolithe) pendant 5 heures. Ensuite la température est montée à 650°C (rampe de 5°C/min) sous flux d’azote (10 ml/min/g zéolithe) et ensuite à la même température (650°C) est injecté un mélange gazeux (10 ml/min/g zéolithe) contenant 8 % en volume d’éthylène diluée dans N2 durant 60 heures. Ensuite la température de réacteur est montée à 900°C (5°C/min) sous flux d’azote (10 ml/min/g zéolithe) et maintenue pendant 3 heures. À la fin du traitement thermique le réacteur est refroidi (rampe de 5°C/min) sous flux d’azoté (10 ml/min/g zéolithe) à température ambiante (20°C) et une solution du glucose (50 % poids) dans l’eau est injectée (1 ml/min/g zéolithe) pendant 8,5 heures. Ensuite la température du réacteur est montée à 150°C (rampe 2°C/min) sous flux d’azote (10 ml/min/g zéolithe) pendant 2 heures. Ensuite la température de réacteur est montée à 900°C (rampe de 5°C/min) sous flux d’azote (10 ml/min/g zéolithe) et maintenue pendant 3 heures. À la fin du traitement thermique le réacteur est refroidi sous flux d’azoté (10 ml/min/g zéolithe) à température ambiante (25°C) et une solution aqueuse de HF (40 % poids) est passé durant 28 heures avec un débit de 1 ml/min/g de zéolithe pour dissoudre la zéolithe. Ensuite de l’eau ultra pure (de Type 1 obtenue via système type Mili-Q de MERCK) est passé à travers le réacteur durant 6 heures avec un débit de 1 ml/min/g de zéolithe. Une activation à froid avec le passage d’air sec (10 ml/min/g zéolithe) pendant 30 minutes et ensuite une montée en température à 120°C pour l’activation à chaud pendant 2 heures sous le même flux sec d’azote (10 ml/min/g zéolithe). Le réacteur est ouvert et la réplique carbonée de zéolithe est récupérée sous forme d’un monolithe de 120 mm de longueur et de diamètre de 120 mm et le poids d’environ 1200 g. Sa résistance mécanique à l’écrasement est de 3 daN/mm.A half-shell Hastelloy tubular reactor with a length of 120 mm, an external diameter of 122 mm and an internal diameter of 120 mm, equipped with a sintered glass at one of its goals is loaded through the other goal with 1764 g of zeolite Y (structural type FAU, CBV720, Zeolyst). Zeolite crystals have an average size of 450 nm. Then the reactor is introduced in a vertical position with the frit in the lower part into an oven and the temperature is raised to 200°C (ramp 5°C/min) under a flow of air (10 ml/min/g zeolite) for 5 hours. Then the temperature is raised to 650°C (ramp of 5°C/min) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) and then at the same temperature (650°C) a gas mixture (10 ml/min/g zeolite) containing 8% by volume of ethylene diluted in N2 for 60 hours. Then the reactor temperature rose to 900°C (5°C/min) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) and maintained for 3 hours. At the end of the heat treatment, the reactor is cooled (ramp of 5°C/min) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) to room temperature (20°C) and a glucose solution (50% by weight ) in water is injected (1 ml/min/g zeolite) for 8.5 hours. Then the reactor temperature rose to 150°C (2°C/min ramp) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) for 2 hours. Then the reactor temperature rose to 900°C (ramp of 5°C/min) under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) and maintained for 3 hours. At the end of the heat treatment, the reactor is cooled under a flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite) to room temperature (25°C) and an aqueous solution of HF (40% by weight) is passed for 28 hours with a flow rate of 1 ml/min/g of zeolite to dissolve the zeolite. Then ultra pure water (Type 1 obtained via MERCK Mili-Q type system) is passed through the reactor for 6 hours with a flow rate of 1 ml/min/g of zeolite. Cold activation with the passage of dry air (10 ml/min/g zeolite) for 30 minutes and then a temperature rise to 120°C for hot activation for 2 hours under the same dry flow of nitrogen (10 ml/min/g zeolite). The reactor is opened and the carbonaceous zeolite replica is recovered in the form of a monolith 120 mm long and 120 mm in diameter and weighing approximately 1200 g. Its mechanical resistance to crushing is 3 daN/mm.

Le volume microporeux mesuré par isotherme d’adsorption d’azote et calculé selon la méthode t-plot est égale à 0,740 cm3.g-1. Le volume micro-méso est égal à 1,130 cm3.g-1et le volume mésoporeux calculé par la différence entre le volume micro-méso et le volume microporeux est de 0,390 cm3.g-1. Le volume des macropores déterminé par porosimétrie mercure est de 0,800 cm3.g-1. Le volume des mésopores déterminé par porosimétrie mercure (diamètre entre 3,5 et 50 nm) est égal à 0,250 cm3.g-1. Le volume total est de 1,930 cm3.g-1.The microporous volume measured by nitrogen adsorption isotherm and calculated using the t-plot method is equal to 0.740 cm 3 .g -1 . The micro-meso volume is equal to 1.130 cm 3 .g -1 and the mesoporous volume calculated by the difference between the micro-meso volume and the microporous volume is 0.390 cm 3 .g -1 . The volume of the macropores determined by mercury porosimetry is 0.800 cm 3 .g -1 . The volume of the mesopores determined by mercury porosimetry (diameter between 3.5 and 50 nm) is equal to 0.250 cm 3 .g -1 . The total volume is 1,930 cm 3 .g -1 .

Exemple 4 : séparation d’un mélange aqueux du 5-HMF et du glucoseExample 4: separation of an aqueous mixture of 5-HMF and glucose

Le réacteur contenant le monolithe obtenu selon l’Exemple 2 est connecté sur l’unité de séparation en phase liquide. Le réacteur est alimenté avec une solution aqueuse contentent 10% de glucose et 5% du 5-HMF avec un débit 0,5 ml /min à température ambiante. Les effluents sont analysés par HPLC. A partir des courbes de concentration en sortie du monolithe les temps de rétention des composés sont déduits. Le temps moyen de sortie du glucose est de 12 minutes, et celui de 5-HMF est de 20 minutes.
The reactor containing the monolith obtained according to Example 2 is connected to the liquid phase separation unit. The reactor is supplied with an aqueous solution containing 10% glucose and 5% 5-HMF with a flow rate of 0.5 ml/min at room temperature. The effluents are analyzed by HPLC. From the concentration curves at the outlet of the monolith the retention times of the compounds are deduced. The average release time for glucose is 12 minutes, and that for 5-HMF is 20 minutes.

Claims (15)

Procédé de préparation d’un monolithe de réplique carbonée de zéolithe, comportant les étapes suivantes :
a) le chargement d’une poudre de zéolithe dans un réacteur de longueur comprise entre 20 mm et 200 mm et de diamètre interne compris entre 7 mm et 148 mm;
b) une activation de ladite zéolithe chargée dans le réacteur à l’étape a) à une température comprise entre 100°C et 300°C sous un flux de gaz inerte ;
c) la transformation, dans ledit réacteur, de ladite zéolithe activée à l’issue de l’étape b) en réplique carbonée de zéolithe comportant une première injection d’une source de carbone A sous forme gazeuse suivie de la carbonisation de ladite source de carbone A, puis une deuxième injection d’une source de carbone B sous forme liquide suivie de la carbonisation de ladite source de carbone B, puis la dissolution de ladite zéolithe ;
d) un lavage, de préférence à l’eau, éventuellement suivi d’un séchage, de ladite réplique carbonée de zéolithe ;
e) une activation de ladite réplique carbonée de zéolithe lavée à l’issue de l’étape d), à une température comprise entre 100°C et 140°C et sous un flux de gaz inerte, pour former ledit monolithe de réplique carbonée de zéolithe.
Process for preparing a carbonaceous zeolite replica monolith, comprising the following steps:
a) loading a zeolite powder into a reactor of length between 20 mm and 200 mm and internal diameter of between 7 mm and 148 mm;
b) activation of said zeolite loaded into the reactor in step a) at a temperature between 100°C and 300°C under a flow of inert gas;
c) the transformation, in said reactor, of said zeolite activated at the end of step b) into a carbonaceous replica of zeolite comprising a first injection of a source of carbon A in gaseous form followed by the carbonization of said source of carbon A, then a second injection of a source of carbon B in liquid form followed by the carbonization of said source of carbon B, then the dissolution of said zeolite;
d) washing, preferably with water, possibly followed by drying, of said carbonaceous zeolite replica;
e) an activation of said carbonaceous replica of zeolite washed at the end of step d), at a temperature between 100°C and 140°C and under a flow of inert gas, to form said carbonaceous replica monolith of zeolite.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape c) de transformation de ladite zéolithe en réplique carbonée de zéolithe comporte :
c1) l’injection à chaud de ladite source de carbone A dans le réacteur à l’issue de l’étape b), à une température comprise entre 500°C et 700°C, sous la forme d’un mélange gazeux contenant un gaz inerte et entre 7% et 10% en volume de ladite source de carbone A, à un débit constant dudit mélange gazeux, de préférence de 10 ml/min/g de zéolithe, et de préférence pendant une durée comprise entre 5 heures et 70 heures;
c2) la carbonisation de ladite source de carbone A contenue dans ledit réacteur à l’issue de l’étape c1) à une température comprise entre 700°C et 1100°C, sous un flux de gaz inerte, de préférence pendant une durée comprise entre 30 minutes et 16 heures ;
c3) le refroidissement dudit réacteur à l’issue de l’étape c2) sous un flux de gaz inerte à une température ambiante comprise entre 18°C et 35°C.
c4) l’injection à froid de ladite source de carbone B dans le réacteur à l’issue de l’étape c3) sous la forme d’un mélange liquide comprenant ladite source de carbone B et de l’eau, de préférence comportant entre 25% et 90% en poids de ladite source de carbone B dans de l’eau, selon un débit constant, de préférence de 1 ml/min/g de zéolithe, pendant une durée comprise entre 45 minutes et 14 heures ;
c5) le traitement thermique du réacteur à l’issue de l’étape c4), à une température comprise entre 90°C et 120°C sous flux de gaz inerte, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 16 heures ;
c6) la carbonisation de ladite source de carbone B à l’issue de l’étape c5) à une température comprise entre 700°C et 1100°C sous flux de gaz inerte, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 16 heures ;
c7) le refroidissement du réacteur à l’issue de l’étape c6), sous un flux de gaz inerte, à une température ambiante comprise entre 18°C et 35°C;
c8) la dissolution de la zéolithe contenue dans le réacteur à l’issue de l’étape c7) avec une solution aqueuse d’acide fluorhydrique (HF) ou d’hydroxyde de sodium (NaOH), de préférence à 40% poids de HF ou de NaOH, à un débit liquide constant, de préférence de de 1 ml/min/g de zéolithe, pendant une durée comprise entre 3 heures et 34 heures.
Method according to claim 1, in which step c) of transforming said zeolite into a carbonaceous replica of zeolite comprises:
c1) the hot injection of said carbon source A into the reactor at the end of step b), at a temperature between 500°C and 700°C, in the form of a gas mixture containing a inert gas and between 7% and 10% by volume of said carbon source A, at a constant flow rate of said gas mixture, preferably 10 ml/min/g of zeolite, and preferably for a period of between 5 hours and 70 hours;
c2) the carbonization of said carbon source A contained in said reactor at the end of step c1) at a temperature between 700°C and 1100°C, under a flow of inert gas, preferably for a duration comprised between 30 minutes and 4 p.m.;
c3) cooling said reactor at the end of step c2) under a flow of inert gas at an ambient temperature between 18°C and 35°C.
c4) cold injection of said carbon source B into the reactor at the end of step c3) in the form of a liquid mixture comprising said carbon source B and water, preferably comprising between 25% and 90% by weight of said carbon source B in water, at a constant flow rate, preferably 1 ml/min/g of zeolite, for a period of between 45 minutes and 14 hours;
c5) the heat treatment of the reactor at the end of step c4), at a temperature between 90°C and 120°C under a flow of inert gas, for a period of between 30 minutes and 16 hours;
c6) the carbonization of said carbon source B at the end of step c5) at a temperature between 700°C and 1100°C under a flow of inert gas, for a period of between 30 minutes and 16 hours;
c7) cooling the reactor at the end of step c6), under a flow of inert gas, at an ambient temperature between 18°C and 35°C;
c8) dissolving the zeolite contained in the reactor at the end of step c7) with an aqueous solution of hydrofluoric acid (HF) or sodium hydroxide (NaOH), preferably at 40% by weight of HF or NaOH, at a constant liquid flow rate, preferably 1 ml/min/g of zeolite, for a period of between 3 hours and 34 hours.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite source de carbone A est choisie parmi les alcènes comportant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence parmi l’acétylène, l’éthylène, le propylène, pris seuls ou en mélange, et ladite source de carbone B est choisie parmi les monosaccharides, disaccharides, le glycérol, l’alcool furfurylique, pris seuls ou en mélange.Process according to any one of the preceding claims, in which said source of carbon A is chosen from alkenes containing 1 to 6 carbon atoms, preferably from acetylene, ethylene, propylene, taken alone or as a mixture. , and said carbon source B is chosen from monosaccharides, disaccharides, glycerol, furfuryl alcohol, taken alone or as a mixture. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le gaz inerte utilisé dans les différentes étapes est de l’azote.Process according to any one of the preceding claims, in which the inert gas used in the different stages is nitrogen. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le flux de gaz inerte dans les différentes étapes est à débit constant de 10 ml/min/g de zéolithe.Process according to any one of the preceding claims, in which the flow of inert gas in the different stages is at a constant flow rate of 10 ml/min/g of zeolite. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le réacteur a une longueur comprise entre 20 mm et 200 mm et de diamètre interne compris entre 7 mm et 148 mm, et le monolithe de réplique carbonée de zéolithe a une longueur et un diamètre identiques à la longueur et au diamètre interne du réacteur.Method according to one of the preceding claims, in which the reactor has a length of between 20 mm and 200 mm and an internal diameter of between 7 mm and 148 mm, and the carbonaceous zeolite replica monolith has an identical length and diameter to the length and internal diameter of the reactor. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le réacteur est tubulaire ou en demi-coquille.Method according to one of the preceding claims, in which the reactor is tubular or half-shell. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le séchage à l’étape d) est effectué par un soufflage à l’air sec, à une température ambiante comprise entre 18°C et 35°C, de préférence selon un débit d’air constant de 10 ml/min/g de zéolithe, pendant une durée comprise entre 15 minutes et 3 heures.Method according to one of the preceding claims, in which the drying in step d) is carried out by blowing with dry air, at an ambient temperature between 18°C and 35°C, preferably at a flow rate d constant air of 10 ml/min/g of zeolite, for a period of between 15 minutes and 3 hours. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la zéolithe comporte une structure microporeuse comprenant des pores dont l’ouverture est supérieure ou égale à 8MR.Method according to one of the preceding claims, in which the zeolite comprises a microporous structure comprising pores whose opening is greater than or equal to 8MR. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la zéolithe est choisie parmi les zéolithes de structure CHA, FAU, MOR, MFI et BEA, seules ou en mélange.Process according to one of the preceding claims, in which the zeolite is chosen from zeolites of structure CHA, FAU, MOR, MFI and BEA, alone or as a mixture. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le monolithe de réplique carbonée de zéolithe comporte une porosité hiérarchisée comprenant des micropores, des mésopores et des macropores, et :
- un volume microporeux compris entre 0,500 et 0,900 cm3.g-1 ;
- un volume mésoporeux compris entre 0,500 et 0,600 cm3.g-1 ;
-un volume macroporeux compris entre 0,600 et 0,900 cm3.g-1 ; et
- un volume poreux total compris entre 1,600 et 2,400 cm3.g-1.
Method according to one of the preceding claims, in which the carbonaceous zeolite replica monolith has a hierarchical porosity comprising micropores, mesopores and macropores, and:
- a microporous volume of between 0.500 and 0.900 cm3.g-1 ;
- a mesoporous volume of between 0.500 and 0.600 cm3.g-1 ;
-a macroporous volume of between 0.600 and 0.900 cm3.g-1 ; And
- a total pore volume of between 1,600 and 2,400 cm3.g-1.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le monolithe de réplique carbonée de zéolithe a une résistance à l'écrasement en grain (EGG) supérieure ou égale à 0,7 daN/mm, de préférence supérieure ou égale à 1 daN/mm.Method according to one of the preceding claims, in which the carbonaceous zeolite replica monolith has a grain crushing strength (EGG) greater than or equal to 0.7 daN/mm, preferably greater than or equal to 1 daN/ mm. Monolithe de réplique carbonée de zéolithe comportant plus de 95% en poids, de préférence plus de 98% en poids, de réplique carbonée de zéolithe, ledit monolithe ayant de préférence une longueur comprise entre 20 mm et 200 mm et un diamètre compris entre 7 mm et 148 mm, ayant une résistance à l'écrasement en grain (EGG) supérieure ou égale à 0,7 daN/mm, de préférence supérieure ou égale à 1 daN/mm, et comportant une porosité hiérarchisée comprenant des micropores, des mésopores et des macropores.Carbonaceous zeolite replica monolith comprising more than 95% by weight, preferably more than 98% by weight, of carbonaceous zeolite replica, said monolith preferably having a length of between 20 mm and 200 mm and a diameter of between 7 mm and 148 mm, having a grain crushing strength (EGG) greater than or equal to 0.7 daN/mm, preferably greater than or equal to 1 daN/mm, and comprising hierarchical porosity comprising micropores, mesopores and macropores. Utilisation d’un monolithe de réplique carbonée de zéolithe selon la revendication 13, ou obtenu par le procédé selon l’une des revendications 1 à 12, comme support de catalyseur, adsorbant ou agent de séparation.Use of a carbonaceous zeolite replica monolith according to claim 13, or obtained by the process according to one of claims 1 to 12, as a catalyst support, adsorbent or separation agent. Utilisation selon la revendication 14, dans laquelle le monolithe est utilisé pour la séparation en phase liquide des monosaccharides, tels que le glucose ou le fructose, et du 5-hydroxyméthylfurfural.Use according to claim 14, wherein the monolith is used for the liquid phase separation of monosaccharides, such as glucose or fructose, and 5-hydroxymethylfurfural.
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