WO2009144412A2 - Method for producing medium distillates by hydrocracking of charges arising from the fischer-tropsch process with an amorphous material catalyst - Google Patents

Method for producing medium distillates by hydrocracking of charges arising from the fischer-tropsch process with an amorphous material catalyst Download PDF

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WO2009144412A2
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis, using a hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating metal chosen from the group formed by the Group VIB and Group VIII metals of the Periodic Table and a support consisting of at least one amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon, consisting of at least two elementary spherical particles, each of said particles comprising a matrix based on mesostructured silicon oxide having a mesopore diameter of between 1.5 and 30 nm and having amorphous and microporous walls with a thickness of between 1.5 and 50 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns.
  • the synthesis gas (CO + H 2 ) is catalytically converted into oxygenates and essentially linear hydrocarbons in gaseous, liquid or solid form.
  • These products are generally free of heteroatomic impurities such as, for example, sulfur, nitrogen or metals. They also contain practically little or no aromatics, naphthenes and more generally cycles especially in the case of the use of cobalt catalysts.
  • they may have a significant content of oxygenated products which, expressed by weight of oxygen, is generally less than about 5% by weight and also an unsaturated content (olefinic products in general) generally less than 10% by weight. .
  • Starting charges intended to be treated in a gasification unit producing a gas consisting essentially of carbon monoxide and hydrogen, known to those skilled in the art as synthesis gas, said synthesis gas then making it possible to recompose a set of hydrocarbon cuts using the Fischer Tropsch process may be derived from renewable sources such as, for example, lignocellulosic type feedstocks, such as wood or straw waste. Products lignocellulosics are mainly formed of lignins and cellulose.
  • the impurities contained in this type of lignocellulosic biomass feedstock are essentially solid impurities, metals in particular alkaline (Na, K), and sulfur compounds, as well as chlorinated and nitrogenous compounds.
  • the feedstocks may also be derived from renewable sources, such as oils and fats of plant or animal origin, or mixtures of such fillers, containing triglycerides and / or fatty acids and / or esters.
  • vegetable oils they can be raw or refined, wholly or in part, and derived from the following plants: rapeseed, sunflower, soybean, palm, palm kernel, olive, coconut, jatropha this list is not limiting.
  • Algae or fish oils are also relevant.
  • animal fats such as bacon or fats consisting of residues from the food industry or from the food service industries.
  • the charges thus defined contain triglyceride and / or fatty acid structures, whose fatty chains contain a number of carbon atoms of between 8 and 25.
  • Starting charges intended to be treated in a gasification unit producing a gas consisting essentially of carbon monoxide and hydrogen, known to those skilled in the art as synthesis gas, said synthesis gas then making it possible to recompose a set of hydrocarbon cuts using the Fischer Tropsch process may also be derived from the finely ground coal and purified so as to contain a reduced ash concentration.
  • the hydrocarbons resulting from the Fischer-Tropsch process comprising predominantly n-paraffins must be converted into more valuable products such as, for example, diesel fuel or kerosene, which are obtained, for example, after catalytic hydroisomerisation reactions.
  • All the catalysts currently used in hydroconversion and / or hydroisomerization are of the bifunctional type associating an acid function with a hydrogenating function.
  • the acid function is provided by supports with large surface areas (generally 150 to 800 m 2 g -1 ) with surface acidity, such as halogenated aluminas (chlorinated or fluorinated in particular), phosphorus aluminas, combinations of boron and aluminum, silica-aluminas and silica aluminas.
  • the hydrogenating function is provided either by one or more metals of group VIII of the periodic table of the elements, such as the elements iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum, or by a combination of at least one Group VI metal such as chromium, molybdenum and tungsten and at least one Group VIII metal.
  • the balance between the two functions, acid and hydrogen, is the fundamental parameter that governs the activity and the selectivity of the catalyst.
  • a weak acidic function and a strong hydrogenating function give catalysts which are not very active and selective towards isomerization whereas a strong acid function and a low hydrogenating function give very active and cracking-selective catalysts.
  • a third possibility is to use a strong acid function and a strong hydrogenating function to obtain a very active catalyst but also very selective towards isomerization. It is therefore possible, by judiciously choosing each of the functions to adjust the activity / selectivity couple of the catalyst.
  • Conventional catalysts for catalytic hydrocracking are for the most part constituted by weakly acidic supports, such as silica-aluminas or siliceous aluminas, for example. These systems are more particularly used to produce middle distillates of very good quality.
  • Many of the hydrocracking market catalysts are based on Group VIII metal silica-alumina. These systems have a very good selectivity in middle distillates, and the products formed are of good quality (US 6,733,657).
  • the disadvantage of all these silica-alumina catalyst systems is, as mentioned, their low activity.
  • catalyst systems based on zeolite in particular zeolite USY or beta
  • mesostructured materials In the quest for new aluminosilicate materials, so-called “mesostructured” materials, discovered in the early 90s, represent an attractive alternative (GJ AA Soler-lllia, C. Sanchez, B. Lebeau, J. Patarin, Chem Rev. , 2002, 102, 4093). Indeed, thanks to so-called “soft chemistry” synthesis methods, amorphous mesoporous materials whose size and pore morphology are controlled have been obtained. These mesostructured materials are thus generated at low temperature by the coexistence in aqueous solution or in polar solvents of inorganic precursors with structuring agents, generally molecular or supramolecular, ionic or neutral surfactants.
  • structuring agents generally molecular or supramolecular, ionic or neutral surfactants.
  • the release of the porosity is then obtained by removing the surfactant, which is conventionally carried out by chemical extraction processes or by heat treatment.
  • the surfactant which is conventionally carried out by chemical extraction processes or by heat treatment.
  • several families of mesostructured materials have been developed.
  • Mobil JS Beck, JC Vartuli, WJ Roth, ME Leonowicz, CT Kresge, KD Schmitt, CT-W Chu, DH Oison, EW Sheppard, SB McCullen, JB Higgins, J. L Schlenker, J.
  • amphiphilic block-type macromolecular structuring agents has led to the development of the family of materials called SBA, these solids being characterized by a generally hexagonal, cubic or lamellar structure, large pores uniform in a range of 4 to 50 nm and amorphous walls of thickness in a range of 3 to 7 nm.
  • SBA amphiphilic block-type macromolecular structuring agents
  • the aluminosilicate materials with hierarchical porosity thus defined are not obtained by a progressive concentration of inorganic precursors and (s) the agent (s). ) structuring (s) within the solution where they are present but are conventionally obtained by direct precipitation in an aqueous solution or in polar solvents by varying the value of the critical micelle concentration of the structuring agent.
  • the synthesis of these materials obtained by precipitation requires a curing step in an autoclave and a filtration step of the generated suspension.
  • the elementary particles usually obtained do not have a regular shape and are generally characterized by a size generally ranging between 200 and 500 nm and sometimes more.
  • Fischer-Tropsch using a novel hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprising at least one hydrodehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIB metals and Group VIII of the Periodic Table and a support comprising at least one material amorphous composition comprising structured hierarchical porosity silicon, said amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon consisting of at least two elementary spherical particles, each of said particles comprising a mesostructured silicon oxide matrix having a mesopore diameter between 1, 5 th at 30 nm and having amorphous and microporous walls with a thickness of between 1.5 and 50 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns.
  • the present invention therefore relates to a process for the production of middle distillates.
  • This process makes it possible to increase the amount of average distillates available by hydrocracking the heavier paraffinic compounds present in the outlet effluent of the Fischer-Tropsch unit, and which have boiling points higher than those of the kerosene cuts. and diesel, for example the fraction 370 0 C + .
  • the invention relates to a method for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis using a particular catalyst as defined in the description which follows.
  • the present invention relates to a method for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis, using a hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating metal chosen from the group formed by the Group VIB and Group VIII metals of the Periodic Table and a support consisting of at least one amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon, consisting of at least two elementary spherical particles, each of said particles comprising a matrix based on mesostructured silicon oxide having a mesopore diameter of between 1.5 and 30 nm and having amorphous and microporous walls with a thickness of between 1.5 and 50 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns.
  • Said method advantageously operates at a temperature of between 270 and 400 ° C., a pressure of between 1 and 9 MPa, a space velocity of between 0.5 and 5 h -1 and a hydrogen flow rate adjusted to obtain a ratio of 400. to 1500 normal liters of hydrogen per liter of charge.
  • the amorphous walls of said matrix based on silicon oxide consist entirely of proto-zeolite entities at the origin of the microporosity.
  • These are species prepared from reagents used for the synthesis of zeolites or related solids, the preparation of said species has not been conducted to the stage of formation of crystallized zeolites.
  • formulations resulting in any zeolite or related solid developing acidity properties can be used.
  • said matrix based on silicon oxide further comprises at least one element X, the chemical nature of X being a function of the composition of said formulations used.
  • X is the aluminum element.
  • the present invention also relates to the preparation of the catalyst according to the invention.
  • the amorphous material comprising silicon having hierarchical and organized porosity constituting the catalyst according to the invention consisting of a mesostructured inorganic matrix, based on of silicon oxide, with amorphous and microporous walls, simultaneously exhibits the structural and textural properties of silicon oxide-based materials and, more precisely, mesostructured aluminosilicate materials, as well as properties of acid-base properties superior to the properties acido-basicity presented by the prior amorphous aluminosilicate materials, devoid of precursors of protozeolitic entities, and prepared according to synthesis protocols well known to those skilled in the art using inorganic precursors of silica and alumina.
  • the presence within the same spherical particle of micrometric or even nanometric size of organized mesopores in a microporous and amorphous inorganic matrix leads to a privileged access of the reagents and products of the reaction to the microporous sites during the use of the material as constituent element of the catalyst according to the invention in processes for the conversion of charges containing hydrocarbons, in particular accompanied by hydroisomerization of the long n-paraffins contained in said charges.
  • the material according to the invention consists of spherical elementary particles, the diameter of these particles being at most equal to 200 ⁇ m, preferably less than 100 ⁇ m, advantageously varying from 50 nm to 20 ⁇ m, very advantageously to 50 nm.
  • the set of properties specific to the amorphous material comprising silicon with hierarchical and organized porosity thus induces catalytic properties specific to the catalyst according to the invention comprising said material when it is used in a process for producing middle distillates from a feedstock.
  • paraffinic produced by Fischer-Tropsch synthesis.
  • the applicant has discovered a process for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer synthesis.
  • Tropsch implementing a novel hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprising at least one hydrodehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIB metals and Group VIII of the Periodic Table and a support comprising at least said amorphous material comprising silicon with hierarchical and organized porosity.
  • the amorphous material comprising silicon having hierarchical and organized porosity constituting the catalyst according to the invention is characterized by several analysis techniques and in particular by X-ray diffraction at low angles (low-angle XRD), by nitrogen volumetry ( BET), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Fluorescence X (FX).
  • Nitrogen volumetry which corresponds to the physical adsorption of nitrogen molecules in the porosity of the material via a progressive increase in pressure at constant temperature, provides information on the textural characteristics (mesopore diameter, type of porosity, specific surface area). of the amorphous material present in the catalyst according to the invention. In particular, it provides access to the total value of the microporous and mesoporous volume of the amorphous material present in the catalyst according to the invention.
  • the appearance of the nitrogen adsorption isotherm and of the hysteresis loop can provide information on the presence of the microporosity linked to the proto-zeolitic entities constituting the amorphous walls of the matrix of each of the spherical particles of the amorphous material present.
  • the diameter of the mesospores ⁇ of the amorphous material present in the catalyst according to the invention corresponds to the mean diameter at the desorption of nitrogen defined as a diameter such that all the pores smaller than this diameter constitute 50 % of the pore volume (Vp) measured on the desorption branch of the nitrogen isotherm.
  • the quantitative analysis of the microporosity of the amorphous material present in the catalyst according to the invention is carried out using methods "t” (method Lippens-De Boer, 1965) or "a s “ (method proposed by Sing) that correspond to transformations of the starting adsorption isotherm as described in "Adsorption bypowders and porous solids, Principles, methodology and applications” written by F. Rouquerol, J. Rouquerol and K. Sing, Academy Press, 1999.
  • These methods allow access in particular to the value of the microporous volume characteristic of the microporosity of the amorphous material present in the catalyst according to the invention as well as to the specific surface of the sample.
  • the reference solid used is LiChrospher Si-1000 silica (M.
  • the determination of the total microporous and mesoporous volume and the microporous volume as described above leads to a value of the mesoporous volume of the amorphous material present in the catalyst according to the invention in a range of 0.01 to 1 ml / g.
  • the technique of low-angle X-ray diffraction makes it possible to characterize the periodicity at the nanoscale generated by the organized mesoporosity of the amorphous material present in the catalyst according to the invention. 'invention.
  • the X-ray analysis is carried out on powder with a diffractometer operating in reflection and equipped with a rear monochromator using copper radiation (wavelength of 1.5406 A).
  • the Transmission Electron Microscopy (TEM) analysis is a technique also widely used to characterize the mesostructuration of the amorphous material present in the catalyst according to the invention. This allows the formation of an image of the studied solid, the observed contrasts being characteristic of the structural organization, the texture and the morphology of the particles observed, the resolution of the technique reaching a maximum of 0.2 nm.
  • the analysis of the image also makes it possible to access the characteristic parameters d and ⁇ of the amorphous material present in the catalyst according to the invention defined above.
  • the composition of the amorphous material present in the catalyst according to the invention can be determined by Fluorescence X (FX).
  • the overall composition of the catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIB metals and Group VIII of the Periodic Table and a support comprising at least one amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon can be determined by X-ray Fluorescence or Atomic Absorption depending on the nature of the constituent elements of the catalyst.
  • the distribution of the constituent elements of the catalysts within the beads, extruded for example can be evaluated by means of elementary microanalysis by electronic probe (Castaing microprobe), or even for example the book “Physico-chemical analysis of industrial catalysts", Technip, 2001.
  • the measurement of the dispersion of Group VIB and Group VIII metals can also be carried out by any method known to those skilled in the art.
  • the dispersion of the noble metals of group VIII such as platinum can be carried out by the H 2 / O 2 titration method.
  • the analytical techniques mentioned for characterizing the amorphous material comprising hierarchized and organized porosity silicon can also be used to characterize the catalyst, in particular X-ray diffraction at low angles (X-ray at low angles), the volumetry at the lower end.
  • the present invention relates to a method for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis, using a hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating metal chosen from the group formed by the Group VIB and Group VIII metals of the Periodic Table and a support consisting of at least one amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon, consisting of at least two elementary spherical particles, each of said particles comprising a matrix based on mesostructured silicon oxide having a mesopore diameter of between 1.5 and 30 nm and having amorphous and microporous walls with a thickness of between 1.5 and 50 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns.
  • Said method advantageously operates at a temperature of between 270 and 400 ° C. and preferably between 300 and 390 ° C., a pressure of between 1 and 9 MPa and preferably between 2 and 8 MPa, a space velocity of between 0.5. and 5 h -1 and preferably between 0.8 and 3 h -1 and a hydrogen flow rate adjusted to obtain a ratio of 400 to 1500 normal liters of hydrogen per liter of filler and preferably a ratio of 600 and 1300 normal liters of hydrogen per liter of charge.
  • said hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprises: 0.1 to 60%, preferably 0.1 to 50% and even more preferably 0.1 to 40% of at least one hydro-dehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIB metals and group VIII,
  • a support comprising: 0 to 99% and preferably 2 to 98%, preferably 5 to 95% of at least one amorphous or poorly crystallized porous inorganic binder of the oxide type,
  • the catalyst comprises at least one hydro-dehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIII metals and Group VIB metals, taken alone or in admixture.
  • the group VIII elements are chosen from iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium or platinum, taken alone or as a mixture.
  • the elements of group VIII are the noble metals advantageously chosen from platinum and palladium.
  • the group VIII elements are non-noble metals advantageously chosen from iron, cobalt and nickel.
  • the group VIB elements of the catalyst according to the present invention are selected from tungsten and molybdenum.
  • the hydrogenating function comprises a group VIII element and a group VIB element
  • the following metal combinations are preferred: nickel-molybdenum, cobalt-molybdenum, iron-molybdenum, iron-tungsten, nickel-tungsten, cobalt- tungsten, and very preferably: nickel-molybdenum, cobalt-molybdenum, nickel-tungsten. It is also possible to use combinations of three metals such as for example nickel-cobalt-molybdenum.
  • the catalyst is then preferably used in a sulfurous form.
  • the content of the hydro-dehydrogenating element of said catalyst according to the present invention chosen from the group formed by the metals of group VIB and non-noble group VIII is advantageously between 0.1 and 60% by weight relative to the total mass of said catalyst preferably between 0.1 and 50% by weight and very preferably between 0.1 and 40% by weight.
  • the catalyst preferably contains a noble metal content of between 0.05 and 10% by weight, even more preferably from 0.1 to 5% by weight relative to to the total mass of said catalyst.
  • the amorphous material comprising silicon with hierarchical and organized porosity comprising silicon with hierarchical and organized porosity.
  • said amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon consists of at least two elementary spherical particles, each of said particles comprising a mesostructured silicon oxide-based matrix having a mesopore diameter included between 1.5 and 30 nm and having amorphous and microporous walls with a thickness of between 1.5 and 50 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns.
  • the material present in the catalyst according to the invention is a hierarchically porous material in the fields of microporosity and mesoporosity and organized in the field of mesoporosity.
  • a material having a hierarchized and organized porosity means a material having a double porosity on the scale of each of said spherical particles: a mesoporosity, that is to say the presence of pores organized on the mesoporous scale having a uniform diameter of between 1.5 and 30 nm and preferably between 1.5 and 15 nm, distributed homogeneously and uniformly in each of said particles (mesostructuration) and a microporosity induced by the amorphous walls, the characteristics of this microporosity being a function of the proto-zeolitic entities constituting the amorphous walls of the matrix of each of the spherical particles of the hierarchized and organized porosity material present in the catalyst according to the invention.
  • the microporosity is characterized by the presence of micropores, within said amorphous walls, having a diameter of less than 1.5 nm.
  • the constituent support of the catalyst according to the invention also has one or more interparticle and / or intraparticular textural macroporosity (s).
  • s interparticle and / or intraparticular textural macroporosity
  • a porosity of microporous nature may also result from the interlaying of the surfactant, used during the preparation of the hierarchical and organized porosity material present in the catalyst according to the invention, with the inorganic wall at the level of the organic-inorganic interface developed during the mesostructuration of the inorganic component of said hierarchical and organized porosity material present in the catalyst according to the invention.
  • none of the spherical particles constituting the material present in the catalyst according to the invention has macropores.
  • the matrix based on silicon oxide each forming spherical particles of the hierarchical and organized porosity material present in the catalyst according to the invention has amorphous walls consisting entirely of protozeolithic entities, which are origin of the microporosity present within each of the spherical particles of the material present in the catalyst according to the invention.
  • the proto-zeolitic entities are species prepared from reagents used for the synthesis of zeolites or related solids, the preparation of said species not having been conducted to the stage of the formation of crystallized zeolites. As a result, said small protozeolitic entities are not detected when they are characterized by X-ray diffraction at large angles.
  • the proto-zeolite entities integrally and homogeneously constituting the amorphous microporous walls of the matrix of each of the spherical particles of the material present in the catalyst according to the invention are species resulting from the setting the presence of at least one structuring agent, at least one silicic precursor and at least one precursor of at least one element X, under variable conditions of time and temperature making it possible to obtain a clear solution, said species being able to serve as a initiates the synthesis of any zeolite or related solid developing acidity properties and in particular but not limited to those listed in "Atlas of zeolite framework types", ⁇ " 1 revised Edition, 2001, C.
  • said silicon oxide matrix further comprises at least one element X, the chemical nature of which e X being a function of the chemical nature of said proto-zeolite entities used and may be non-exhaustively one of the following: aluminum, iron, germanium, boron and titanium.
  • X is the aluminum element.
  • the matrix of the material present in the catalyst according to the invention is an amorphous aluminosilicate, a precursor of a crystallized aluminosilicate material.
  • This amorphous aluminosilicate has an Si / Al molar ratio equal to that of the solution of silicic and aluminic precursors leading to the formation of the proto-zeolitic entities integrally forming the amorphous and microporous walls of the matrix.
  • zeolite or related solid well known to those skilled in the art all crystalline microporous oxide solids whose atomic elements constituting the inorganic framework have a coordination IV.
  • zeolite is attributed to said microporous silicic or aluminosilicic oxide solids.
  • related solid refers to all the oxide solids microporous crystallites whose atomic elements constituting the inorganic framework have an IV coordination, said microporous silicic or aluminosilicic oxide solids being excluded.
  • Any zeolite or related solid having at least one trivalent atomic element at the origin of the presence of a negative charge of said framework and which can be compensated by a positive charge of protonic nature can develop acidity properties.
  • aluminosilicate zeolites and related solids of silicoaluminophosphate type develop such properties.
  • the proto-zeolite entities which constitute integrally the amorphous walls of the matrix of each of the particles of the material present in the catalyst according to the invention and at the origin of the microporosity thereof are preferably species for the primer of at least one zeolite selected from aluminosilicates ZSM-5, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU-1, EU-2, EU-11, Beta, zeolite A, Y, USY, VUSY, SDUSY, mordenite, NU-87, NU-88, NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IZM-2 and Ferrierite and / or at least one related solid selected from SAPO-11 silicoaluminophosphates and SAPO-34.
  • the proto-zeolite entities integrally forming the amorphous and microporous walls of the matrix of each of the particles of the material present in the catalyst according to the invention are species for the primer of at least one zeolite chosen from the aluminosilicates of structural type MFI, BEA 1 FAU, LTA and / or at least one related solid selected from silicoaluminophosphates of structural type AEL, CHA.
  • the matrix based on silicon oxide, included in each of the spherical particles constituting the material present in the catalyst according to the invention, is mesostructured: it has mesopores having a uniform diameter of between 1.5 and 30 nm and preferably between 1, 5 and 15 nm, distributed homogeneously and evenly in each of the spherical particles.
  • the material located between the mesopores of each of said spherical particles is micoporous and fully amorphous and forms walls, or walls, whose thickness is between 1 and 50 nm, preferably between 1 and 30 nm.
  • the thickness of the walls corresponds to the distance separating a first mesopore from a second mesopore, the second mesopore being the pore closest to the first mesopore.
  • the mesostructuration of the hierarchized and organized porosity material present in the catalyst according to the invention may be of the vermicular, cubic or hexagonal type depending on the nature of the surfactant used for the implementation of the material present in the catalyst according to the invention.
  • said elementary spherical particles constituting the hierarchical and organized porosity material present in the catalyst according to the invention have a maximum diameter equal to 200 microns, preferably less than 100 microns, advantageously between 50 nm and 20 ⁇ m, very advantageously between 50 nm and 10 ⁇ m, and even more advantageously between 50 nm and 3 ⁇ m. More specifically, they are present in the material present in the catalyst according to the invention in the form of aggregates.
  • the hierarchical and organized porosity material present in the catalyst according to the invention advantageously has a specific surface area of between 100 and 1100 m 2 / g and very advantageously between 200 and 1000 m 2 / g.
  • the hierarchical and organized porosity material present in the catalyst according to the invention advantageously has a mesoporous volume measured by nitrogen volumetry of between 0.01 and 1 ml / g and a microporous volume measured by nitrogen volumetry between 0.01 and 0.4 ml / g.
  • the hierarchical and organized porosity material comprising silicon constituting the catalyst according to the invention is advantageously obtained according to the preparation process which comprises: a) the preparation of a clear solution containing the precursor elements of protozeolitic entities, namely at least one structuring agent, at least one silicic precursor and at least one precursor of at least one element X, X being advantageously aluminum; b) mixing in solution at least one surfactant and at least said clear solution obtained according to a) such that the ratio of the volumes of inorganic and organic materials is between 0.26 and 4; c) aerosol atomizing said solution obtained in step b) to lead to the formation of spherical droplets; d) drying said droplets and e) removing said structuring agent and said surfactant to obtain an amorphous material with hierarchical porosity in the range of microporosity and mesoporosity and organized in the range of mesoporosity. Subsequently this process and called "method of preparing the material hierarchized and
  • the clear solution containing the precursor elements of protozeolitic entities namely at least one structuring agent, at least one silicic precursor and at least one precursor of at least one element X, X being advantageously aluminum, is advantageously produced from operating protocols known to those skilled in the art.
  • the silicic precursor used for the implementation of step a) of the method of preparation of the hierarchized and organized porosity material is advantageously chosen from the precursors of silicon oxide well known to those skilled in the art.
  • a silicic precursor chosen from the silica precursors normally used in the synthesis of zeolites or related solids by For example solid powdered silica, silicic acid, colloidal silica, dissolved silica or tetraethoxysilane also called tetraethylorthosilicate (TEOS) are used.
  • TEOS tetraethylorthosilicate
  • the silicic precursor is TEOS.
  • the precursor of the element X used for the implementation of step a) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity, can advantageously be any compound comprising the element X and able to release this element in solution, especially in aqueous or aquo-organic solution, in reactive form.
  • the aluminum precursor is advantageously an inorganic aluminum salt of formula AIZ 3 , Z being a halogen, a nitrate or a hydroxide.
  • Z is chlorine.
  • the aluminum precursor may also be an aluminum sulphate of formula AI 2 (SO 4 ) 3 .
  • R is s-butyl.
  • the aluminum precursor may also advantageously be sodium or ammonium aluminate or the alumina proper in one of its crystalline phases known to those skilled in the art (alpha, delta, teta, gamma), preferably under hydrated form or that can be hydrated.
  • aluminic and silicic precursors may optionally advantageously be added in the form of a single compound comprising both aluminum atoms and silicon atoms, for example an amorphous silica-alumina.
  • the structuring agent used for the implementation of step a) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity may advantageously be ionic or neutral depending on the nature of the zeolite or related solid that would be obtained from said entities proto-zeolite. It is common to use the structuring agents of the following non-exhaustive list: nitrogenous organic cations such as tetrapropylammonium (TPA), elements of the family of alkalis (Cs, K, Na, etc.), ethercouronnes, diamines and any other structuring agent well known to those skilled in the art for the synthesis of zeolite or related solid.
  • TPA tetrapropylammonium
  • Cs, K, Na, etc. ethercouronnes
  • diamines any other structuring agent well known to those skilled in the art for the synthesis of zeolite or related solid.
  • the clear solution containing the precursor elements of protozeolitic entities is generally obtained according to step a) of the process for preparing the hierarchical and organized porosity material by preparing a reaction mixture containing at least one silicic precursor, at least one precursor of at least one element X, X being advantageously aluminum, and at least one structuring agent.
  • the reaction mixture is either aqueous or aquo-organic, for example a water-alcohol mixture. It is preferred to working in a basic reaction medium during the various steps of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material in order to promote the development of the proto-zeolitic entities constituting the amorphous and microporous walls of the matrix of each of the particles of the material present in the catalyst according to the invention.
  • the basicity of the solution is advantageously ensured by the basicity of the structuring agent used or by basification of the reaction mixture by the addition of a basic compound, for example an alkali metal hydroxide, preferably sodium hydroxide. .
  • the reaction mixture may advantageously be subjected to hydrothermal conditions under autogenous pressure, optionally by adding a gas, for example nitrogen, at a temperature between room temperature and 200 0 C, preferably between room temperature and 170 0 C and still more preferably at a temperature which does not exceed 120 ° C. until the formation of a clear solution containing the precursor elements of the proto-zeolitic entities constituting the amorphous and microporous walls of the matrix of each of the spherical particles of the material present in the catalyst according to the invention.
  • a gas for example nitrogen
  • the reaction mixture containing at least one structuring agent, at least one silicic precursor and at least one precursor of at least one element X, X being advantageously the aluminum is matured at room temperature so as to obtain a clear solution containing the precursor elements of proto-zeolithic entities capable of generating the formation of crystallized zeolite entities.
  • the precursor elements of the proto-zeolitic entities present in the clear solution are advantageously synthesized according to operating protocols known to those skilled in the art.
  • a clear solution containing precursor elements of protozeolitic beta entities is advantageously produced from the operating protocol described.
  • a clear solution containing precursor elements of protozeolitic entities of type FAU is performed from the operating procedures described by Y. Liu, WZ Zhang, TJ Pinnavaia et al., J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 8791 and KR Kloetstra, HW Zandbergen, JC Jansen, H. vanBekkum, Microporous Mater., 1996, 6, 287.
  • the matrix of each spherical particle consists of entities Protozegic ZSM-5, a clear solution containing precursor elements of proto-zeolitic entities ZSM-5 is realized from the operating protocol described by AE Persson, BJ Schoeman, J. Sterte, J.-E. Otterstedt, Zeolites, 1995, 15, 611.
  • the surfactant used is advantageously an ionic or nonionic surfactant or a mixture of both.
  • the ionic surfactant is chosen from anionic surfactants such as sulphates, for example sodium dodecyl sulphate (SDS).
  • the nonionic surfactant may be any copolymer having at least two parts of different polarities conferring properties of amphiphilic macromolecules.
  • biological polymers such as polyamino acids (poly-lysine, alginates, etc.), dendrimers, polymers consisting of poly (alkylene oxide) chains.
  • any other amphiphilic copolymer known to a person skilled in the art may advantageously be used if it makes it possible to obtain a stable solution in step b) of the process for preparing the material with hierarchical and organized porosity, such as poly (styrene).
  • poly (styrene) for example (S. Fôrster, M. Antionnetti, Adv Mater., 1998, 10, 195, S. Fôrster, T. Plantenberg, Angew Chem Int.Ed, 2002, 41, 688; Colfen, Macromol, Rapid Commun., 2001, 22, 219).
  • a block copolymer consisting of poly (alkylene oxide) chains is preferably used.
  • Said block copolymer is preferably a block copolymer having two, three or four blocks, each block consisting of a poly (alkylene oxide) chain.
  • one of the blocks consists of a poly (alkylene oxide) chain of hydrophilic nature and the other block consists of a poly (alkylene oxide) chain of a nature hydrophobic.
  • at least one of the blocks consists of a chain of poly (alkylene oxide) hydrophilic nature while at least one of the other blocks consists of a poly ( alkylene oxide) of hydrophobic nature.
  • the hydrophilic poly (alkylene oxide) chains are poly (ethylene oxide) chains denoted (PEO) x and (PEO) Z and the Poly (alkylene oxide) chains of hydrophobic nature are chains of poly (propylene oxide) denoted (PPO) y , poly (butylene oxide) chains, or mixed chains, each chain of which is a mixture of several alkylene oxide monomers.
  • PPO poly (propylene oxide)
  • PPO poly (butylene oxide) chains
  • mixed chains each chain of which is a mixture of several alkylene oxide monomers.
  • it consists of two poly (ethylene oxide) chains and a poly (propylene oxide) chain.
  • a compound of formula (PEO) x - (PPO) y - (PEO) z where x is between 5 and 300 and y is between 33 and 300 and z is between 5 and 300.
  • the values of x and z are identical.
  • nonionic surfactants known as Pluronic (BASF), Tetronic (BASF), Triton (Sigma), Tergitol (Union Carbide), Brij (Aldrich) are useful as nonionic surfactants in step b ) of the method for preparing the hierarchized and organized porosity material.
  • Pluronic BASF
  • Tetronic BASF
  • Triton Sigma
  • Tergitol Union Carbide
  • Brij Aldrich
  • two of the blocks consist of a poly (alkylene oxide) chain of hydrophilic nature and the other two blocks consist of a chain of poly (alkylene oxide) hydrophobic nature.
  • the solution obtained at the end of step b) of the process for preparing the hierarchical and organized porosity material in which at least said surfactant and at least said clear solution obtained according to step a) are mixed can advantageously be acidic, neutral or basic.
  • said solution is basic and preferably has a pH greater than 9, this pH value being generally imposed by the pH of the clear solution containing the protozeolitic entity precursor elements obtained according to step a) of the process preparation of the material with hierarchical and organized porosity.
  • the solution obtained at the end of step b) may be aqueous or may be a water-organic solvent mixture, the organic solvent preferably being a polar solvent, in particular an alcohol, preferably ethanol.
  • the amount of organic compounds, that is to say in surfactant and structuring agent, present in the mixture according to step b) of the process for preparing the material with hierarchical and organized porosity is advantageously defined with respect to the quantity of material inorganic present in said mixture following the addition of the clear solution containing the precursor elements of proto-zeolitic entities obtained according to step a) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material.
  • the amount of inorganic material corresponds to the amount of material of the silicic precursor and at least one of the precursor of element X.
  • the volume ratio Vi n o r ga n ic A / u o r e Ganiq in the mixture obtained after the implementation of step b) is such that the organic-inorganic binary system formed during the atomization step c) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity undergoes a process of mesostructuring by self-assembly surfactant together with the hydrolysis / condensation reactions of the various inorganic precursors. Said volume ratio
  • m in org generally corresponds to the mass of SiO 2 added to that of the mass of AlO 2 when X is aluminum
  • m org corresponds to the mass of the structuring agent, for example TPAOH, added with the mass of the surfactant, for example the surfactant F127.
  • the polar solvent preferably ethanol, and water and sodium hydroxide, are not taken into account in the calculation of said ratio n Vinorga iqueA / orga ⁇ ique- species comprising an element X, advantageously aluminum species, for the preparation of the material present in the catalyst according to the invention, after the implementation of said step b) are not taken into account for the calculation of the Vi ⁇ or g anic / V or ga ⁇ ic volume ratio defined above.
  • the amount of organic matter and the amount of inorganic material in the mixture obtained after carrying out step b) is such that the ratio Vj norg iqueA a n / orga n ic is in a range of 0.26 to 4 and preferably in a range of 0.30 to 2.
  • the initial concentration of surfactant, introduced into the mixture , defined by C 0 is such that C 0 is less than or equal to c mc , the parameter c mc representing the critical micellar concentration well known to those skilled in the art, that is to say the concentration limit beyond which occurs the phenomenon of self-arrangement of the surfactant molecules in the solution obtained at the end of step b).
  • the concentration of surfactant molecules of the solution obtained at the end of step b) of the method of preparation of the hierarchized and organized porosity material does not therefore lead to the formation of particular micellar phases.
  • the concentration C 0 is lower than the c mc
  • the ratio VinorganiqueA / organic is such that the composition of the binary system verifies the composition conditions for which a mechanism of mesostructuration occurs by cooperative self-assembly of the reagents (Vi n o r ga n iqueA / o r g year ics between 0.26 and 4, preferably between 0.3 and 2) and the solution referred to in step b) method of preparing the hierarchical and organized porosity material is a basic water-alcohol mixture.
  • the step of atomizing the mixture according to step c) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity advantageously produces spherical droplets.
  • the size distribution of these droplets is lognormal.
  • the aerosol generator used here is a commercial model 9306A device supplied by TSI having an atomizer 6 jets.
  • the atomization of the solution is carried out in a chamber into which a carrier gas, an O 2 / N 2 mixture (dry air), is sent under a pressure P equal to 0.15 MPa.
  • step d) of the method of preparation of the hierarchized and organized porosity material said droplets are dried.
  • This drying is advantageously carried out by transporting said droplets via the carrier gas, the O 2 / N 2 mixture, in PVC tubes, which leads to the gradual evaporation of the solution, for example from the basic aqueous-organic solution. obtained during step b) of the process for preparing the material with hierarchical and organized porosity, and thus obtaining spherical elementary particles.
  • This drying is advantageously perfect by a passage of said particles in a furnace whose temperature can be adjusted, the usual range of temperature ranging from 50 to 600 0 C and preferably from 80 to 400 0 C, the residence time of these particles in the oven being of the order of the second.
  • the particles are then advantageously harvested on a filter.
  • a pump placed at the end of the circuit promotes the routing of species in the aerosol experimental device.
  • the drying of the droplets according to step d) of the method of preparation of the hierarchically and organically porous material is advantageously followed by a passage in an oven at a temperature of between 50 and 150 ° C.
  • the element X used for the implementation of step a) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material
  • the element X is the aluminum element and where the sodium element is present in the solution obtained in accordance with step a) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material via the use of sodium hydroxide and / or a soda structuring agent ensuring the basicity of said clear solution
  • This exchange which leads to the formation of protons H + after step e) of the method of preparation of the material with hierarchical and organized porosity in the preferred case where the removal of the structuring agent and the surfactant is carried out by calcination under air, is carried out according to operating protocols well known to those skilled in the art.
  • One of the usual methods consists in suspending the dried solid particles from step d) of the method of preparation of the hierarchized and organized porosity material in an aqueous solution of ammonium nitrate. The assembly is then advantageously brought to reflux for a period of 1 to 6 hours.
  • the particles are then advantageously recovered by filtration (centrifugation 9000 rpm), washed and then dried by passing in an oven at a temperature between 50 and 150 ° C.
  • This ion exchange / washing / drying cycle can advantageously be repeated several times and preferably two more times.
  • This exchange cycle may advantageously also be carried out after steps d) and e) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity. Under these conditions, step e) is then advantageously reproduced after the last exchange cycle so as to generate the protons H + as explained above.
  • step e) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material the elimination of the structuring agent and the surfactant, in order to obtain the material present in the catalyst according to the invention with hierarchical porosity in the areas of microporosity and mesoporosity and organized in the field of mesoporosity, is advantageously carried out by chemical extraction processes or by heat treatment and preferably by calcination under air in a temperature range of 300 to 1000 0 C and more specifically in a range of 400 to 600 0 C for a period of 1 to 24 hours and preferably for a period of 2 to 12 hours.
  • step b) of the process for preparing the hierarchized and organized porosity material is a water-organic solvent mixture, preferably a basic one
  • the mesostructuration of the matrix of the material present in the catalyst according to the invention is consecutive to a progressive concentration, within each droplet, of the precursor elements of proto-zeolitic entities of the clear solution obtained at step a) of the method for preparing the hierarchical and organized porosity material and of at least one surfactant introduced during step b) of the method for preparing the hierarchical and organized porosity material, up to a concentration of surfactant c> c mc resulting from evaporation of the aqueous-organic solution, preferably basic.
  • At least one precursor of at least one element X, X being advantageously aluminum is introduced for the implementation of said step b) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity.
  • the mixture in solution of at least one surfactant and at least said clear solution obtained according to step a) of the process of the invention is carried out in the presence of at least one precursor of said element X, advantageously among the aluminum precursors, described above in the present description, for the implementation of said step a) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity.
  • the preparation of the clear solution according to step a) of the method for preparing the hierarchized and organized porosity material is carried out either in the presence or in the absence of at least one precursor of at least one element X.
  • at least one precursor of at least one element X, X being advantageously aluminum is introduced during the implementation of said step d) and / or said step e) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material, in order to produce a surface modification of the material present in the catalyst according to the invention.
  • said precursor of at least one element X is introduced during the implementation of said step d) and / or said step e) by any surface modification technique well known to those skilled in the art such as the grafting of at least one precursor of at least one element X, the dry impregnation of at least one precursor at least one element X and the impregnation in excess of at least one precursor of at least one element X.
  • Said precursor of at least one element X advantageously an aluminum precursor, introduced during the implementation of said step d) and / or of said step e) of the method of preparation of the material with hierarchical porosity and organized by a surface modification technique, is chosen from the precursors of said element X, preferably one of the aluminum precursors, described above in the present description, for the implementation of said step a) of the method for preparing the hierarchized and organized porosity material.
  • step a) of the method for preparing the hierarchical and organized porosity material is carried out in the presence or in the absence of at least one precursor at least one element X, advantageously an aluminum precursor
  • step b) of the process for preparing the hierarchical and organized porosity material is carried out in the presence or in the absence of at least one precursor of at least one element X, advantageously an aluminum precursor.
  • said first preferred embodiment of the method for preparing the porous material hierarchical and organized and said second preferred embodiment of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material are only optional variants of the method of preparation of the hierarchized and organized porosity material.
  • the mesostructured matrix of each of the spherical particles of the material present in the catalyst according to the invention comprises an element X, advantageously aluminum
  • said element X advantageously aluminum
  • said element X is introduced either during said step a) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material for the preparation of said clear solution, either during said step b) in accordance with said first preferred embodiment of the method for preparing the hierarchically porous and organized material, or again during the course of said step d) and / or said step e) according to said second preferred embodiment of the process for preparing the hierarchically organized porous material.
  • the element X, advantageously aluminum can also be introduced, several times, during the implementation of several steps in all possible combinations of the embodiments described above. In particular, it is advantageous to introduce the aluminum during said step a) and said step b) or during said step a) and said step d) and / or said step e).
  • the amorphous aluminosilicate obtained according to the method of preparation of the hierarchized and organized porosity material then has a Si / Al molar ratio defined from the amount of silicon element introduced during of step a) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material and of the total quantity of aluminum element introduced into the step (s) of the method of preparation of the material with hierarchical porosity and organized according to the different modes of preferred embodiment described above.
  • the range of the Si / Al molar ratio of the material according to the invention is between 1 and 1000.
  • the quantities of organic and inorganic material to be introduced for the implementation of step b) are to be adjusted according to the amount of additional material element X, preferably aluminum, introduced in step b) according to said first mode so that the total amount of organic and inorganic material introduced for the preparation of the material present in the catalyst according to the invention allows a micellization phenomenon leading to the mesostructuration of the matrix of each particle of said material.
  • the material present in the catalyst according to the invention with hierarchical porosity in the fields of microporosity and mesoporosity and organized in the field of mesoporosity can advantageously be obtained in the form of powder, beads, pellets, granules, or extrudates, the shaping operations being carried out by conventional techniques known to those skilled in the art.
  • the material present in the catalyst according to the invention with a hierarchical porosity in the fields of microporosity and mesoporosity and organized in the mesoporosity range is obtained in the form of a powder, which consists of elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns, which facilitates the diffusion of the reagents when the material is used as constituent element of the catalyst according to the invention in a process of hydroisomerization and hydrocracking of feeds from the Fischer-Tropsch process.
  • the catalyst according to the invention may advantageously contain an amorphous or poorly crystalline porous inorganic binder of the oxide type, the preferred binder being of the alumina type.
  • the alumina compounds advantageously used according to the invention are partially soluble in acid medium. They are advantageously chosen wholly or partly from the group of alumina compounds of general formula AI 2 O 3 , nH 2 O. It is particularly advantageous to use hydrated alumina compounds such as: hydrargillite, gibbsite, bayerite, boehmite, pseudo-boehmite and amorphous or essentially amorphous alumina gels.
  • dehydrated forms of these compounds which consist of transition aluminas and which comprise at least one of the phases taken from the group: rho, khi, eta, gamma, kappa, theta, and delta, which differ essentially in the organization of their crystalline structure.
  • the alpha alumina commonly called corundum can advantageously be incorporated in a small proportion in the support according to the invention.
  • the aluminum hydroxide AI 2 O 3 , nH 2 O used more is advantageously boehmite, pseudo-boehmite and amorphous or essentially amorphous alumina gels. A mixture of these products under any combination may be used as well.
  • Boehmite is generally described as an aluminum monohydrate of formula AI 2 O 3 , nH 2 O which in fact encompasses a wide continuum of materials of variable degrees of hydration and organization with more or less well defined boundaries: the most hydrated gelatinous boehmite, with n being greater than 2, the pseudo-boehmite or the microcrystalline boehmite with n between 1 and 2, then the crystalline boehmite and finally the well crystallized boehmite in large crystals with n close to 1
  • the morphology of aluminum monohydrate can advantageously vary within wide limits between these two acicular and prismatic extreme forms.
  • a whole set of variable shapes can advantageously be used between these two forms: chain, boats, interwoven plates.
  • Relatively pure aluminum hydrates can advantageously be used in powder form, amorphous or crystallized or crystallized containing an amorphous part.
  • the aluminum hydrate can also advantageously be introduced in the form of aqueous suspensions or dispersions.
  • the aqueous suspensions or dispersions of aluminum hydrate used according to the invention may advantageously be gelable or coagulable.
  • the aqueous dispersions or suspensions may also advantageously be obtained as is well known to those skilled in the art by peptization in water or acidulated water of aluminum hydrates.
  • the aluminum hydrate dispersion may advantageously be produced by any method known to those skilled in the art: in a "batch" reactor, a continuous mixer, a kneader, a colloid mill. Such a mixture may advantageously also be carried out in a piston-flow reactor and in particular in a static mixer. Lightnin reactors can be mentioned.
  • alumina having been previously subjected to a treatment that may improve its degree of dispersion.
  • a treatment that may improve its degree of dispersion.
  • aqueous dispersions or suspensions of alumina that can be used include aqueous suspensions or dispersions of fine or ultra-fine boehmites which are composed of particles advantageously having dimensions in the colloidal field.
  • the fine or ultra-fine boehmites advantageously used according to the present invention may in particular have been obtained according to the French patent FR-B-1 261 182 and FR-B-1 381 282 or in the European patent application EP-A- 196. It is also advantageous to use aqueous suspensions or dispersions obtained from pseudo-boehmite, amorphous alumina gels, aluminum hydroxide gels or ultra-fine hydrargillite gels.
  • Aluminum monohydrate can advantageously be purchased from a variety of commercial sources of alumina such as in particular PURAL®, CATAPAL®, DISPERAL®, DISPAL® marketed by the company SASOL or HIQ® marketed by ALCOA, or according to the methods known to those skilled in the art: it can advantageously be prepared by partial dehydration of aluminum trihydrate by conventional methods or it can advantageously be prepared by precipitation.
  • these aluminas are in the form of a gel, they are advantageously peptized with water or an acidulated solution.
  • the acid source may advantageously be for example chosen from at least one of the following compounds: aluminum chloride, aluminum sulphate, aluminum nitrate.
  • the basic aluminum source may be selected from basic aluminum salts such as sodium aluminate and potassium aluminate.
  • the shaping of the support according to the invention can advantageously be prepared according to all the methods well known to those skilled in the art.
  • the amorphous material may advantageously be introduced according to any method known to those skilled in the art and at any stage of the preparation of the support or catalyst.
  • the amorphous material may advantageously be introduced during the dissolution or suspension of the alumina compounds advantageously used according to the invention.
  • the amorphous material may be, without limitation, for example in the form of powder, ground powder, suspension, suspension having undergone a deagglomeration treatment.
  • the amorphous material may advantageously be slurried acidulated or not at a concentration adjusted to the final content of amorphous material targeted on the support. This suspension, commonly known as a slurry, is then mixed with the alumina compounds.
  • the support can advantageously be shaped by any technique known to those skilled in the art.
  • the shaping can advantageously be carried out for example by extrusion, by pelletization, by the method of drop coagulation ("oil-drop"), by rotating plate granulation or by any other method well known to those skilled in the art. .
  • the shaping can advantageously also be carried out in the presence of the various constituents of the catalyst and extrusion of the obtained mineral paste, by pelletizing, shaped into beads at the rotating bezel or drum, drop coagulation, "oil-drop” , "oil-up”, or any other known method of agglomeration of a powder containing alumina and optionally other ingredients selected from those mentioned above.
  • the catalysts used in the process according to the invention advantageously have the shape of spheres or extrudates.
  • the catalyst is in the form of extrudates with a diameter of between 0.5 and 5 mm and more particularly between 0.7 and 2.5 mm.
  • the shapes are advantageously cylindrical (which may be hollow or not), cylindrical twisted, multilobed (2, 3, 4 or 5 lobes for example), rings.
  • the cylindrical shape is preferably used in a preferred manner, but any other form may advantageously be used.
  • these supports implemented according to the present invention may advantageously have been treated as is well known to those skilled in the art by additives to facilitate the shaping and / or improve the final mechanical properties of the supports.
  • additives mention may be made especially of cellulose, carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, tall oil, xanthan gums, surfactants, flocculating agents such as polyacrylamides, carbon black, starches, stearic acid, polyacrylic alcohol, polyvinyl alcohol, biopolymers, glucose, polyethylene glycols, etc.
  • Water may be advantageously added or removed to adjust the viscosity of the paste to be extruded. This step can be performed at any stage of the kneading step.
  • a predominantly solid compound and preferably an oxide or a hydrate.
  • a hydrate is preferably used and even more preferably an aluminum hydrate. The loss on ignition of this hydrate is advantageously greater than 15%.
  • Extrusion can advantageously be performed by any conventional tool, commercially available.
  • the paste resulting from the mixing is advantageously extruded through a die, for example by means of a piston or a single screw or twin extrusion screw.
  • This extrusion step can advantageously be performed by any method known to those skilled in the art.
  • the support extrusions according to the invention advantageously have generally a crush strength of at least 70 N / cm and preferably greater than or equal to 100 N / cm.
  • the drying is advantageously carried out by any technique known to those skilled in the art.
  • At least one calcination can advantageously be performed after any of the steps of the preparation.
  • This treatment for example, can be carried out in crossed bed, in a licked bed or in a static atmosphere.
  • the furnace used may advantageously be a rotating rotary kiln or be a vertical kiln with radial traversed layers.
  • the calcination conditions depend mainly on the maximum temperature of use of the catalyst.
  • the preferred calcination conditions are advantageously between more than one hour at 200 ° C. and less than one hour at 1100 ° C.
  • the calcination can advantageously be carried out in the presence of water vapor.
  • the final calcination may optionally be carried out in the presence of an acidic or basic vapor.
  • the calcination can advantageously be carried out under partial pressure of ammonia.
  • the hydro-dehydrogenating function may advantageously be introduced at any stage of the preparation, very preferably after forming the support.
  • the shaping is advantageously followed by calcination. Under these conditions, the hydro-dehydrogenating function can also advantageously be introduced before or after this calcination.
  • the preparation generally ends with a calcination at a temperature of 250 to 600 ° C.
  • Another of the preferred methods according to the present invention advantageously consists in shaping the support after kneading thereof, then passing the dough thus obtained to through a die to form extrudates with a diameter of between 0.4 and 4 mm.
  • the hydro-dehydrogenating function may advantageously then be introduced in part only or in full, at the time of mixing. It can also advantageously be introduced by one or more ion exchange operations on the calcined support.
  • the support is impregnated with an aqueous solution.
  • the impregnation of the support is preferably carried out by the "dry" impregnation method well known to those skilled in the art.
  • the impregnation may advantageously be carried out in a single step by a solution containing all of the hydro-dehydrogenating elements constituting the final catalyst.
  • the hydro-dehydrogenating function can advantageously be introduced by one or more impregnation operations of the shaped and calcined support, with a solution containing at least one precursor of at least one oxide of at least one metal chosen from the group formed by the metals of group VIII and the metals of group VIB, the precursor (s) of at least one oxide of at least one metal of group VIII being preferably introduced after that (those) of the group VIB or at the same time as the last (s), if the catalyst contains at least one Group VIB metal and at least one Group VIII metal.
  • the catalyst advantageously contains at least one element of group VIB, for example molybdenum
  • the catalyst it is for example possible to impregnate the catalyst with a solution containing at least one element of group VIB, to dry, to calcine.
  • the impregnation of molybdenum may advantageously be facilitated by the addition of phosphoric acid in the ammonium paramolybdate solutions, which also makes it possible to introduce the phosphorus so as to promote the catalytic activity.
  • boron and / or silicon and / or phosphorus can be introduced into the catalyst at any level of the preparation and according to any technique known to those skilled in the art.
  • a preferred method according to the invention consists in depositing the selected promoter element or elements, for example the boron-silicon pair, on the calcined or non-calcined support, preferably calcined.
  • an aqueous solution of at least one boron salt such as ammonium biborate or ammonium pentaborate, is prepared in an alkaline medium and in the presence of hydrogen peroxide, and a so-called dry impregnation is carried out in which the pore volume of the support is filled with the solution containing, for example, boron.
  • silicon is also deposited, for example a solution of a silicon-type silicon compound or a silicone oil emulsion is used.
  • the element (s) promoters) chosen (s) in the group formed by silicon, boron and phosphorus can advantageously be introduced by one or more impregnation operations with excess of solution on the calcined support.
  • the boron source may advantageously be boric acid, preferably orthoboric acid H 3 BO 3 , ammonium biborate or pentaborate, boron oxide, boric esters.
  • the boron may for example be introduced in the form of a mixture of boric acid, hydrogen peroxide and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, compounds of the family of pyridine and quinolines and compounds of the pyrrole family. Boron may be introduced for example by a boric acid solution in a water / alcohol mixture.
  • the preferred phosphorus source is orthophosphoric acid H 3 PO 4 , but its salts and esters such as ammonium phosphates are also suitable.
  • Phosphorus can for example be introduced in the form of a mixture of phosphoric acid and a compound Nitrogen-containing basic organic compounds such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, pyridine and quinoline family compounds, and pyrrole family compounds.
  • silicon can advantageously be employed.
  • tetraethylorthosilicate Si (OEt) 4 siloxanes, polysiloxanes, silicones, silicone emulsions, halide silicates such as ammonium fluorosilicate (NH 4 ) 2 SiF 6 or sodium fluorosilicate Na 2 SiF 6 .
  • Silicomolybdic acid and its salts, silicotungstic acid and its salts can also be advantageously employed.
  • Silicon may advantageously be added for example by impregnation of ethyl silicate in solution in a water / alcohol mixture. The silicon may be added, for example, by impregnating a silicone or silicic acid silicon compound suspended in water.
  • the noble metals of group VIII of the catalyst of the present invention may advantageously be present in whole or in part in metal (s) and / or oxide form.
  • noble elements of group VIII which can advantageously be used are well known to those skilled in the art.
  • the noble metals halides are used, for example chlorides, nitrates, acids such as chloroplatinic acid, hydroxides, oxychlorides such as ruthenium ammoniacal oxychloride.
  • cationic complexes such as ammonium salts when it is desired to deposit the platinum on the amorphous material comprising silicon with a hierarchized porosity organized by cation exchange.
  • the process comprises the following steps from a feed resulting from the Fischer-Tropsch synthesis: a) separation of a single so-called heavy fraction with an initial boiling point of between 120 - 200 0 C, b) hydrotreatment of at least a portion of said heavy fraction, c) fractionation into at least 3 fractions:
  • At least one intermediate fraction having an initial boiling point T1 between 120 and 200 ° C., and a final boiling point T 2 greater than 300 ° C. and less than 410 ° C., at least one light boiling fraction at least below the intermediate fraction, at least one heavy fraction boiling above the intermediate fraction, d) passing at least a portion of said intermediate fraction over a hydroisomerizing catalyst, e) passing at least a portion of said heavy fraction over the catalyst, hydrocracking / hydroisomerization according to the invention, f) distillation of the hydrocracked / hydroisomerized fractions to obtain middle distillates, and recycling of the residual fraction boiling above said middle distillates in step (e) on the catalyst according to the invention processing the heavy fraction.
  • the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit arriving via line 1 is fractionated in a separation means (2) (for example by distillation) in at least two fractions: at least a light fraction and a heavy fraction at least initial boiling point equal to a temperature between 120 and 200 0 C and preferably between 130 and 180 0 C and even more preferably at a temperature of about 150 0 C, in other words the cutting point is located between 120 and 200 0 C.
  • the light fraction of Figure 1 out through the pipe (3) and the heavy fraction through the pipe (4). This fractionation can be achieved by methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation, etc.
  • the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit will be flashed, decanted to remove water and distilled to obtain at least the two fractions described above.
  • the light fraction is not treated according to the process of the invention but may for example constitute a good load for petrochemicals and more particularly for a steam cracking unit (5).
  • the heavy fraction previously described is treated according to the process of the invention.
  • Step (b) At least a portion of said heavy fraction (step a) is allowed in the presence of hydrogen (line 6) in a zone (7) containing a hydrotreatment catalyst which aims to reduce the content of compounds olefinic and unsaturated as well as possibly decompose the oxygenates present in the fraction, as well as possibly break down any traces of sulfur and nitrogen compounds present in the heavy fraction.
  • This hydrotreating step is non-converting, ie the conversion of the fraction 37O 0 C + fraction 37O 0 C " is preferably less than 20% by weight, preferably less than 10% by weight and very preferably less than 5% by weight.
  • the catalysts used in this step (b) are hydrotreating catalysts which are non-crunchy or slightly cracking and comprise at least one Group VIII metal and / or a Group VI metal of the periodic table of elements.
  • the catalyst preferably comprises at least one metal of the metal group formed by nickel, molybdenum, tungsten, cobalt, ruthenium, indium, palladium and platinum and comprises at least one support.
  • a combination of at least one Group VI metal (especially molybdenum or tungsten) and at least one Group VIII metal (especially cobalt and nickel) of the Periodic Table of Elements may be used.
  • the concentration of the non-noble group VIII metal when it is used is 0.01 to 15% by weight of equivalent with respect to the finished catalyst and that of the group VI metal (in particular molybdenum or tungsten). is from 5% to 30% by weight of oxide equivalent relative to the finished catalyst.
  • the catalyst is then preferably used in a sulfurous form.
  • At least one element selected from P, B, Si is deposited on the support.
  • This catalyst may advantageously contain phosphorus; indeed, this compound provides two advantages to hydrotreatment catalysts: an ease of preparation, particularly in the impregnation of nickel and molybdenum solutions, and a better hydrogenation activity.
  • the total concentration of metals of groups VI and VIII, expressed as metal oxides is between 5 and 40% by weight and preferably between 7 and 30% by weight and the weight ratio expressed as metal oxide. (or metals) of group VI on metal (or metals) of group VIII is between 1, 25 and 20 and preferably between 2 and 10.
  • the concentration of phosphorus oxide P 2 O 5 is less than 15% by weight and preferably less than 10% by weight. It is also possible to use a catalyst containing boron and phosphorus; advantageously boron and phosphorus are promoter elements deposited on the support, as is for example taught according to patent EP 297 949.
  • the total porosity of the finished catalyst is contained in pores with an average diameter greater than 13 nanometers.
  • the amount of Group VI metal such as molybdenum or tungsten is such that the Group VIB phosphorus atomic atomic ratio is about 0.5: 1 to 1.5: 1; the amounts of Group VIB metal and Group VIII metal, such as nickel or cobalt, are such that the atomic ratio of Group VIII metal to Group VIB metal is about 0.3: 1 to 0.7 1.
  • the amounts of Group VIB metal expressed in weight of metal relative to the weight of finished catalyst is about 2 to 30% and the amount of Group VIII metal expressed as weight of metal relative to the weight of finished catalyst is about 0.01 to 15%.
  • Another particularly advantageous catalyst contains promoter silicon deposited on the support.
  • An interesting catalyst contains BSi or PSi.
  • Ni-sulfide catalysts on alumina, NiMo on alumina, NiMo on alumina doped with boron and phosphorus and NiMo on silica-alumina are also preferred.
  • eta or gamma alumina will be chosen as support.
  • the metal content is preferably between 0.05 and 3% by weight relative to the finished catalyst and preferably between 0.1 and 2% by weight. weight of the finished catalyst.
  • the noble metal is preferably used in its reduced and non-sulphurized form. It is also possible to use a reduced, non-sulfurized nickel catalyst.
  • the metal content in its oxide form is between 0.5 and 25% by weight relative to the finished catalyst.
  • the catalyst also contains a group IB metal such as copper, in proportions such that the mass ratio of the group IB metal and nickel on the catalyst is between 1 and 1:30.
  • These metals are deposited on a support which is preferably an alumina, but which may also be boron oxide, magnesia, zirconia, titanium oxide, a clay or a combination of these oxides.
  • These catalysts can be prepared by any method known to those skilled in the art or can be acquired from companies specializing in the manufacture and sale of catalysts.
  • the feedstock is brought into contact with the catalyst in the presence of hydrogen at operating temperatures and pressures which make it possible to hydrogenate the olefins present in the feedstock.
  • the catalyst and the operating conditions chosen will also make it possible to carry out the hydrodeoxygenation, ie the decomposition of the oxygenated compounds (mainly alcohols) and / or the hydrodesulfurization or hydrodenitrogenation of the possible traces of sulfur compounds. and / or nitrogen present in the charge.
  • Reaction temperatures used in the hydrotreating reactor are between 100 and 400 0 C 1 , preferably between 150 and 350 0 C, even more preferably between 150 and 300 0 C.
  • the total pressure range used varies from 5 to 150 bar, preferably from 10 to 100 bar and even more preferably from 10 to 90 bar.
  • the hydrogen that feeds the hydrotreatment reactor is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 50 and 3000 normal liters per liter, preferably between 100 and 2000 normal liters per liter and even more preferably between 150 and 1500 normal liters per liter.
  • the charge rate is such that the hourly volume velocity is between 0.1 and 10 h -1 , preferably between 0.2 and 5 h -1 and even more preferably between 0.2 and 3 h -1 .
  • the hydrotreating step is conducted under conditions such that the conversion to products having boiling points greater than or equal to 370 ° C. in products having boiling points below 37 ° C. is limited to 20% by weight, preferably less than 10% by weight, and so even more preferred is less than 5% by weight.
  • the effluent from the hydrotreatment reactor is fed via a pipe (8) into a fractionation zone (9) where it is fractionated into at least three fractions:
  • At least one light fraction (leaving via line 10), the constituent compounds of which have boiling points below a temperature T1 between 120 and 200 ° C., and preferably between 130 and 180 ° C. and even more preferred at a temperature of about 15O 0 C.
  • the cutting point is between 120 and 200 0 C
  • At least one intermediate fraction comprising the compounds whose boiling points are between the cut point T1, previously defined, and a temperature T2 greater than 300 ° C., more preferably still greater than 350 ° C and less than 41O 0 C or better at 370 0 C - at least one so-called heavy fraction (line 12) comprising the compounds having boiling points higher than the cutting point T2 previously defined.
  • At least a portion of said intermediate fraction is then introduced (line 11), as well as possibly a stream of hydrogen (line 13) into the zone (14) containing a hydroisomerization catalyst.
  • the operating conditions under which this step (d) is carried out are as follows.
  • the pressure is maintained between 2 and 150 bar and preferably between 5 and 100 bar and advantageously between 10 and 90 bar, the space velocity is between 0.1 h -1 and 10 h -1 and preferably between 0.2 and 7 h -1 and advantageously between 0.5 and 5.0 h -1 .
  • the flow of hydrogen is adjusted to obtain a ratio of 100 to 2000 normal liters of hydrogen per liter of filler and preferably between 150 and 1500 normal liters.
  • the temperature used in this step is between 200 and 450 ° C. and preferably between 250 ° C. and 450 ° C., advantageously between 300 and 450 ° C., and still more advantageously greater than 320 ° C. or for example between 320 and 420 ° C.
  • the hydroisomerization step (d) is advantageously carried out under conditions such that the pass conversion into products with boiling points greater than or equal to 150 ° C. into products having boiling points below 150 ° C. the lowest possible, preferably less than 50%, even more preferably less than 30%, and very preferably less than 15% by weight, and allows to obtain middle distillates (gas oil and kerosene) having properties cold (pour point and freezing) sufficiently good to meet the specifications in force for this type of fuel.
  • the catalysts used are of the bifunctional type, that is to say that they have a hydro / dehydrogenating function and a hydroisomerizing function.
  • the hydro / dehydrogenating function is generally provided either by noble metals (Pt and / or Pd) active in their reduced form or by Group VI non-noble metals (particularly molybdenum and tungsten) in combination with non-noble metals of Group VIII (particularly nickel and cobalt), preferably used in their sulfurized form.
  • the hydroisomerizing function is provided by acidic solids, such as zeolites, halogenated alumina, pillar clays, heteropolyacids or sulphated zirconia.
  • An alumina binder may also be used during the catalyst shaping step.
  • the metal function can be introduced on the catalyst by any method known to those skilled in the art, such as for example comalaxing, dry impregnation, exchange impregnation.
  • the hydroisomerization catalyst comprises at least one noble metal of group VIII
  • the noble metal content is advantageously between 0.01 and 5% by weight. weight with respect to the finished catalyst, preferably between 0.1 and 4% by weight and very preferably between 0.2 and 2% by weight.
  • the noble metal contained in the catalyst Before use in the reaction, the noble metal contained in the catalyst must be reduced.
  • One of the preferred methods for conducting the reduction of the metal is the treatment under hydrogen at a temperature of between 150 ° C. and 65 ° C. and a total pressure of between 1 and 250 bar.
  • a reduction consists of a plateau at 150 ° C. for two hours and then a rise in temperature to 450 ° C. at a rate of 1 ° C./min and then a two-hour plateau at 450 ° C. throughout this reduction step, the hydrogen flow rate is 1000 normal liters of hydrogen per liter of catalyst and the total pressure kept constant at 1 bar. Note also that any ex-situ reduction method is suitable.
  • the group VI metal content of the hydroisomerization catalyst is advantageously comprised in oxide equivalent. between 5 and 40% by weight relative to the finished catalyst, preferably between 10 and 35% by weight and very preferably between 15 and 30% by weight and the group VIII metal content of said catalyst is advantageously included, in oxide equivalent, between 0.5 and 10% by weight relative to the finished catalyst, preferably between 1 and 8% by weight and very preferably between 1, 5 and 6% by weight.
  • group VI and non-noble Group VIII metals must be sulfurized. Any in-situ or ex-situ sulphurization method known to those skilled in the art is suitable.
  • the hydroisomerisation catalyst comprises at least one molecular sieve, preferably at least one zeolite molecular sieve and more preferably at least one zeolite molecular sieve.
  • 10 MR one-dimensional as a hydroisomerizing function.
  • Zeolite molecular sieves are defined in the "Atlas of Zeolite Structure Types" classification, W. M. Meier, D. H. Oison and Ch. Baerlocher, 5th revised edition, 2001, Elsevier, to which the present application also refers. Zeolites are classified according to the size of their pore openings or channels.
  • One-dimensional 10 MR zeolite molecular sieves have pores or channels whose opening is defined by a ring of 10 oxygen atoms (10 MR aperture).
  • the zeolite molecular sieve channels having a 10 MR aperture are advantageously unidirectional one-dimensional channels that open directly to the outside of said zeolite.
  • 10 MR zeolite molecular sieves monodimensionnels present in said hydroisomerization catalyst advantageously comprise silicon and at least one element T selected from the group formed by aluminum, iron, gallium, phosphorus and boron, preferably aluminum.
  • the Si / Al ratios of the zeolites described above are advantageously those obtained in the synthesis or obtained after post-synthesis dealumination treatments well known to those skilled in the art, such as and not limited to the hydrothermal treatments followed or no acid attacks or even direct acid attacks by solutions of mineral or organic acids. They are preferably almost completely in acid form, that is to say that the atomic ratio between the monovalent compensation cation (for example sodium) and the element T inserted in the crystalline lattice of the solid is advantageously less than 0.1, preferably less than 0.05 and most preferably less than 0.01.
  • the zeolites used in the composition of said selective hydroisomerization catalyst are advantageously calcined and exchanged by at least one treatment with a solution of at least one ammonium salt so as to obtain the ammonium form of the zeolites which, once calcined, leads to to the acid form of said zeolites.
  • the said monodimensional 10 MR zeolite molecular sieve of said hydroisomerization catalyst is advantageously chosen from zeolite molecular sieves of structure type TON (chosen from ZSM-22 and NU-10, taken alone or as a mixture), FER (chosen from ZSM). -35 and ferrierite, taken alone or as a mixture), EUO (selected from EU-1 and ZSM-50, taken alone or as a mixture), SAPO-11 or zeolitic molecular sieves ZBM-30 or ZSM 48, taken alone or mixed.
  • said one-dimensional 10 MR zeolite molecular sieve is chosen from zeolitic molecular sieves ZBM-30, NU-10 and ZSM-22, taken alone or as a mixture.
  • said one-dimensional 10 MR zeolite molecular sieve is ZBM-30 synthesized with the organic structuring agent triethylenetetramine.
  • the use of said ZBM-30 produces much better results in terms of yield and activity than the other zeolites, and in particular that ZSM 48.
  • the one-dimensional 10 MR zeolite molecular sieve content is advantageously between 5 and 95% by weight, preferably between 10 and 90% by weight, more preferably between 15 and 85% by weight and very preferably between 20 and 80% by weight relative to the finished catalyst.
  • the catalysts obtained are shaped in the form of grains of different shapes and sizes.
  • alumina such as for example magnesia, amorphous silica-aluminas, natural clays (kaolin, bentonite, sepiolite, attapulgite), silica, titanium oxide, oxide boron, zirconia, aluminum phosphates, titanium phosphates, zirconium phosphates, coal and mixtures thereof.
  • matrices containing alumina in all its forms known to those skilled in the art, and even more preferably aluminas, for example gamma-alumina.
  • At least part of said heavy fraction is introduced via line (12) into a zone (15) where it is placed in the presence of hydrogen (25) in contact with a catalyst used in the process according to the present invention and under the operating conditions of the process of the present invention to produce a cut middle distillates (kerosene + diesel) having good properties cold.
  • the catalyst used in the zone (15) of step (e) to carry out the hydrocracking and hydroisomerization reactions of the heavy fraction is the catalyst defined in the first part of the patent application. It should be noted that the catalysts used in the reactors (14) and (15) may be strictly identical or different (for example, by varying the proportion and nature of the acidic solid in the catalyst, the nature of the binder or the quantity and nature of the hydrogenating phase).
  • step (e) the fraction entering the reactor undergoes in contact with the catalyst and in the presence of hydrogen essentially hydrocracking reactions which, accompanied by hydroisomerization reactions of n-paraffins, will allow to improve the quality of the formed products and more particularly the cold properties of kerosene and diesel, and also to obtain very good yields of middle distillates.
  • the conversion to products having boiling points greater than or equal to 37O 0 C in products with boiling points below 370 0 C is greater than 50% by weight, often at least 60% and preferably greater than or equal to 70%.
  • the effluents leaving the reactors (14) and (15) are sent via lines (16) and (17) to a distillation train, which incorporates atmospheric distillation and optionally vacuum distillation, and which is intended to separate on the one hand the light products inevitably formed during steps (d) and (e) for example the gases (C 1 -C 4 ) (line 18) and a gasoline section (line 19), and distilling at least one section diesel (line 21) and a kerosene cut (line 20).
  • the gas oil and kerosene fractions can be recycled (line 23) partly, jointly or separately, at the top of the hydroisomerization reactor (14) of step (d).
  • step e hydroisomerization and hydrocracking of the heavy fraction (step e). It may also be advantageous to recycle part of the kerosene and / or part of the gas oil in step (d), step (e) or both. Preferably, at least one of the kerosene and / or diesel fractions is partially recycled in step (d) (zone 14). It has been found that it is advantageous to recycle a portion of the kerosene to improve its cold properties.
  • the non-hydrocracked fraction is partially recycled in step (e) (zone 15).
  • Another embodiment of the invention comprises the following steps: a) separation of at least a light fraction of the feedstock so as to obtain a single so-called heavy fraction with an initial boiling point of between 120-200 ° C., b) optional hydrotreatment of said heavy fraction, optionally followed by a step c) removal of at least a portion of the water and optionally CO, CO 2 , NH 3 , H 2 S 1 d) passage over the catalyst hydrocracking / hydroisomerization according to the invention of at least a portion of said optionally hydrotreated fraction, conversion to the catalyst according to the invention above describes products with higher boiling points or at 37 ° C. in products with a boiling point of less than 370 ° C. is greater than
  • step d) distillation of the hydrocracked / hydroisomerized fraction to obtain middle distillates, and recycling in step d) of the residual fraction boiling above said middle distillates.
  • Stage (a) The effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit arriving via line 1 is fractionated in a separation means (2) (for example by distillation) in at least two fractions: at least one light fraction and a heavy fraction with an initial boiling point of between 120 and 200 ° C. and preferably between 130 and 180 ° C. and even more preferably at a temperature of about 150 ° C., in other words the cutting point is situated between 120 and 200 ° C.
  • the light fraction resulting from fractionation leaves via line (3) and the heavy fraction via line (4).
  • This fractionation can be achieved by methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation, etc.
  • the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit will be flashed, decanted to remove water and distilled to obtain at least the two fractions described above. .
  • the light fraction is not treated according to the process of the invention but may for example constitute a good load for petrochemicals and more particularly for a steam cracking unit (5).
  • the heavy fraction previously described is treated according to the process of the invention.
  • this fraction is admitted in the presence of hydrogen (line 6) in a zone (7) containing a hydrotreatment catalyst which has the objective of reducing the content of olefinic and unsaturated compounds as well as possibly decomposing the oxygenated compounds ( mainly alcohols) present in the heavy fraction described above, as well as possibly breaking down any traces of sulfur and nitrogen compounds present in the heavy fraction.
  • This hydrotreating step is non-converting, that is to say that the conversion of the fraction 37O 0 C + fraction 370 0 C " is preferably less than 20% by weight, preferably less than 10% by weight and very preferably less than 5% by weight.
  • the catalysts used in this step (b) are hydrotreatment catalysts described in step (b) of the first embodiment.
  • the feedstock is brought into contact with the catalyst in the presence of hydrogen at operating temperatures and pressures which make it possible to hydrogenate the olefins present in the feedstock.
  • the catalyst and the operating conditions chosen will also make it possible to carry out the hydrodeoxygenation, ie the decomposition of the oxygenated compounds (mainly alcohols) and / or the hydrodesulfurization or hydrodenitrogenation of the possible traces of sulfur compounds. and / or nitrogen present in the charge.
  • the reaction temperatures used in the hydrotreating reactor are between 100 and 400 ° C., preferably between 150 and 350 ° C., more preferably between 150 and 300 ° C.
  • the total pressure range used varies from 5 to 150 bar, preferably between 10 and 100 bar and even more preferably between 10 and 90 bar.
  • the hydrogen which feeds the hydrotreatment reactor is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 50 to 3000 normal liters per liter, preferably between 100 and 2000 normal liters per liter and even more preferably between 150 and 1500 normal liters per liter.
  • the charge rate is such that the hourly volume velocity is between 0.1 and 10 h -1 , preferably between 0.2 and 5 h -1 and even more preferably between 0.2 and 3 h -1 .
  • the hydrotreating step is conducted under conditions such that the conversion to products having boiling points greater than or equal to 370 ° C. in products having boiling points below 370 ° C. is limited to 20% by weight, preferably less than 10% by weight, and so even more preferred is less than 5% by weight.
  • the effluent (line 8) from the hydrotreatment reactor (7) is optionally introduced into a water removal zone (9), the purpose of which is to eliminate at least partly the water produced during the reaction reactions. hydrotreating. This removal of water can be carried out with or without elimination of the gaseous fraction C 4 " which is generally produced during the hydrotreatment step .
  • the elimination of water is understood to mean the elimination of the water produced. by the hydrodeoxygenation reactions of the oxygenated compounds, but it may also include the elimination at least partly of the water of saturation of the hydrocarbons.
  • the water can be made by all methods and techniques known to those skilled in the art, for example by drying, passage on a desiccant, flash, decantation.
  • Step (d) The heavy fraction (optionally hydrotreated) thus dried is then introduced (line 10) as well as optionally a stream of hydrogen (line 11) into the zone (12) containing the catalyst used in the process according to the invention and under the operating conditions of the process of the present invention.
  • Another possibility of the process also according to the invention consists in sending all the effluent leaving the hydrotreating reactor (without drying) into the reactor containing the catalyst according to the invention and preferably at the same time as a stream of 'hydrogen.
  • the catalyst used to carry out the hydrocracking and hydroisomerization reactions of the heavy fraction is the catalyst defined in the first part of the patent application.
  • the operating conditions under which this step (d) is carried out are the operating conditions described according to the process according to the invention.
  • the hydroisomerization and hydrocracking step is carried out under conditions such that the pass conversion into products with boiling points greater than or equal to 370 ° C. into products having boiling points below 370 ° C. is greater than 40% by weight, and even more preferably at least 50%, preferably greater than 60%, so as to obtain middle distillates (gas oil and kerosene) having sufficiently good cold properties (pour point , freezing point) to meet the applicable specifications for this type of fuel.
  • Step (e) The effluent (so-called hydrocracked and hydroisomerized fraction) leaving the reactor (12), step (d), is sent to a distillation train (13), which incorporates an atmospheric distillation and optionally a vacuum distillation, which is intended to separate the conversion products with a boiling point of less than 340 ° C. and preferably less than 370 ° C., and especially including those formed during step (d) in the reactor (12), and of separating the residual fraction whose initial boiling point is generally greater than at least 34 ° C. and preferably greater than or equal to at least 370 ° C.
  • the conversion products it is separated in addition to the light gases C 1 -C 4 (line 14) at least one gasoline fraction (line 15), and at least one middle distillates fraction kerosene (line 16) and diesel (line 17).
  • the residual fraction whose initial boiling point is generally greater than at least 340 ° C and preferably greater than or equal to at least 37O 0 C is recycled (line 18) at the head of the reactor (12) hydroisomerization and hydrocracking. It may also be advantageous to recycle (line 19) in step (d) (reactor 12) part of the kerosene and / or part of the gas oil thus obtained (s).
  • Another embodiment of the invention comprises the following steps: a) fractionation (step a) of the feedstock in at least three fractions:
  • At least one intermediate fraction having an initial boiling point T1 of between 120 and 200 ° C., and a final boiling point T 2 greater than 300 ° C. and less than 410 ° C.
  • the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit comprises mainly paraffins, but also contains olefins and oxygenated compounds such as alcohols.
  • the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit arriving via line (1) is fractionated in a fractionation zone (2) in at least three fractions:
  • At least one light fraction (leaving via line 3), the constituent compounds of which have boiling points below a temperature T1 between 120 and 200 ° C., and preferably between 130 and 18O 0 C and even more preferably at a temperature of about 15O 0 C.
  • the cutting point is between 120 and 200 0 C 1
  • At least one intermediate fraction comprising the compounds whose boiling points are between the cut point T1, previously defined, and a temperature T2 greater than 300 ° C., more preferably still greater than 350 ° C and less than 410 ° C. or better still at 370 ° C.
  • At least one so-called heavy fraction (line 5) comprising the compounds having boiling points higher than the previously defined cutting point T2.
  • Line 5 Cutting at 370 ° C. makes it possible to separate at least 90% by weight of the oxygenated compounds and of the olefins, and most often at least 95% by weight.
  • the heavy cut to be treated is then purified and removal of the heteroatoms or unsaturated by hydrotreating is then not necessary. Fractionation is obtained here by distillation, but it can be carried out in one or more steps and by other means than distillation.
  • This fractionation can be achieved by methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation, etc.
  • the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit will be flashed, decanted to remove water and distilled to obtain at least the three fractions described above.
  • the light fraction is not treated according to the process of the invention but may for example constitute a good load for a petrochemical unit and more particularly for a steam cracker (steam cracking unit 6).
  • Said intermediate fraction is admitted via line (4), in the presence of hydrogen supplied by the pipe (7), into a hydrotreatment zone (8) containing a hydrotreatment catalyst, which aims to reduce the olefinic and unsaturated compounds as well as possibly decompose the oxygenated compounds (mainly alcohols) present in the heavy fraction described above, as well as possibly decompose any traces of sulfur and nitrogen compounds present in the heavy fraction.
  • This hydrotreating step is non-converting, that is to say that the conversion of the 15O 0 C + fraction to 150 ° C fraction is preferably less than 20% by weight, of preferred way less than 10% by weight and very preferably less than 5% by weight.
  • the catalysts used in this step (b) are hydrotreatment catalysts described in step (b) of the first embodiment.
  • the feedstock is brought into contact with the catalyst in the presence of hydrogen and at operating temperatures and pressures which make it possible to hydrogenate the olefins present in the feedstock.
  • the catalyst and the operating conditions chosen will also make it possible to carry out the hydrodeoxygenation, ie the decomposition of the oxygenated compounds (mainly alcohols) and / or the hydrodesulfurization or hydrodenitrogenation of the possible traces of sulfur compounds. and / or nitrogen present in the charge.
  • the reaction temperatures used in the hydrotreating reactor are between 100 and 400 ° C., preferably between 150 and 350 ° C., more preferably between 150 and 300 ° C.
  • the total pressure range used varies from 5 to 150 bar, preferably 10 to 100 bar and even more preferably 10 to 90 bar.
  • the hydrogen which feeds the hydrotreatment reactor is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 50 to 3000 normal liters per liter, preferably between 100 and 2000 normal liters per liter and even more preferably between 150 and 1500 normal liters per liter.
  • the charge rate is such that the hourly volume velocity is between 0.1 and 10 h -1 , preferably between 0.2 and 5 h -1 and even more preferably between 0.2 and 3 h -1 .
  • the hydrotreating step is conducted under conditions such that the conversion to products having boiling points greater than or equal to 150 ° C in products having boiling points below 150 ° C is limited to 20% by weight, preferably less than 10% by weight and so even more preferred is less than 5% by weight.
  • Step (c) The effluent from the hydrotreatment reactor is optionally introduced into a water removal zone (9) which is intended to remove at least a portion of the water produced during the hydrotreatment reactions. .
  • This removal of water can be carried out with or without elimination of the gaseous fraction C 4 " which is generally produced during the hydrotreatment step .
  • the elimination of water is understood to mean the elimination of the water produced. by the hydrodeoxygenation reactions of the oxygenated compounds, but it may also include the elimination at least partly of the saturation water of the hydrocarbons.
  • the elimination of water can be carried out by any method and technique known to those skilled in the art, for example by drying, passing on a desiccant, flash, decantation.
  • the fraction thus possibly dried is then introduced (line 10), as well as possibly a stream of hydrogen (line 11) into the zone (12) containing a hydroisomerizing catalyst.
  • Another possibility of the process also according to the invention consists in sending all of the effluent leaving the hydrotreating reactor (without drying) into the reactor containing the hydroisomerizing catalyst and preferably at the same time as a stream of hydrogen.
  • the hydroisomerizing catalysts are as described in step (d) of the first embodiment.
  • the operating conditions under which this step (d) is carried out are as follows.
  • the pressure is maintained between 2 and 150 bar and preferably between 5 and 100 bar and advantageously between 10 and 90 bar, the space velocity is between 0.1 h -1 and 10 h -1 and preferably between 0.2 and 7 hr -1 is preferably between 0.5 and 5.0 hr -1 .
  • the hydrogen flow rate is adjusted to obtain a ratio of 100 to 2000 normal liters of hydrogen per liter of filler and preferably between 150 and 1500 normal liters of hydrogen per liter of filler.
  • the temperature used in this step is between 200 and 450 ° C. and preferably between 250 ° C.
  • the hydroisomerization step (d) is advantageously carried out under conditions such that the pass conversion into products with boiling points greater than or equal to 150 ° C. in products having boiling points below 150 ° C. is the lowest possible, preferably less than 50%, even more preferably less than 30%, and makes it possible to obtain middle distillates (gas oil and kerosene) having cold properties (pour point and freezing point) sufficiently good to meet the specifications in force for this type of fuel.
  • middle distillates gas oil and kerosene
  • it is sought to promote hydroisomerization rather than hydrocracking.
  • Said heavy fraction whose boiling points are greater than the cutting point T2, previously defined, is introduced via the line (5) into a zone (13) where it is placed, presence of hydrogen (26), in contact with a catalyst according to the invention and under the operating conditions of the process of the present invention in order to produce a cut middle distillates (kerosene + gas oil) having good properties when cold.
  • the catalyst used in the zone (13) of step (e) to carry out the hydrocracking and hydroisomerization reactions of the heavy fraction is the catalyst defined in the first part of the patent application.
  • the catalysts used in the reactors (12) and (13) may be strictly identical or different (for example, by varying the proportion and the nature of the acidic solid in the catalyst, the nature of the binder or the quantity and nature of the hydrogenating phase).
  • this step (e) the fraction entering the reactor undergoes in contact with the catalyst and in the presence of hydrogen essentially hydrocracking reactions which, accompanied by hydroisomerization reactions of n-paraffins, will allow to improve the quality of the formed products and more particularly the cold properties of kerosene and diesel, and also to obtain very good yields of middle distillates.
  • the conversion to products having boiling points greater than or equal to 370 ° C. in products with boiling points below 370 ° C. is greater than 40% by weight, often at least 50% and preferably greater than or equal to 60%.
  • this step (e) it will therefore seek to promote hydrocracking, but preferably by limiting the cracking of middle distillates.
  • the choice of operating conditions makes it possible to finely adjust the quality of the products (gas oil, kerosene) and in particular the cold properties of kerosene, while maintaining a good yield of diesel and / or kerosene.
  • the method according to the invention makes it quite interesting to produce both kerosene and diesel fuel, which are of good quality while minimizing the production of lighter, unwanted cuts (naphtha, LPG).
  • the effluent at the outlet of the reactor (12), step (d), is sent to a distillation train, which incorporates an atmospheric distillation and optionally a vacuum distillation, and whose purpose is to separate, on the one hand, the light products inevitably formed during step (d), for example the gases (C 1 -C 4 ) (line 14) and a petrol section (line 15), and distilling at least one gasoil section (line 17) and a kerosene section ( driving 16).
  • the gas oil and kerosene fractions can be recycled (line 25) partly, jointly or separately, at the top of the hydroisomerization reactor (12) of step (d).
  • the effluent leaving step (e) is subjected to a separation step in a distillation train so as to separate on the one hand the light products inevitably formed during step (e), for example the gases (C 1 -C 4 ) (line 18) and a gasoline section (line 19), to distil a gasoil section (line 21) and a kerosene section (line 20) and to distil the fraction (line 22) boiling over diesel, that is to say whose compounds which constitute it have boiling points higher than those of middle distillates (kerosene + diesel).
  • This fraction termed the residual fraction, generally has an initial boiling point of at least 350 0 C 1 preferably greater than 370 0 C.
  • This non hydrocracked fraction is advantageously recycled to the head of the reactor (13) hydroisomerization and hydrocracking of step (e). It may also be advantageous to recycle a portion of the kerosene and / or a portion of the gas oil in step (d), step (f) or both. Preferably, at least one of the kerosene and / or diesel fractions is recycled in part (line 25) in step (d) (zone 12). It has been found that it is advantageous to recycle a portion of the kerosene to improve its cold properties.
  • the non-hydrocracked fraction is partially recycled in step (f) (zone 13).
  • Another embodiment of the invention comprises the following steps: a) optional fractionation of the feedstock into at least one heavy fraction with an initial boiling point of between 120 and 200 ° C., and at least one light fraction boiling between below said heavy fraction, b) optional hydrotreatment of at least part of the feedstock or heavy fraction, optionally followed by c) the elimination of at least part of the water, d) passing at least a portion of the effluent or the optionally hydrotreated fraction onto a first hydrocracking / hydroisomerization catalyst according to the invention, e) distillation of the hydroisomerized and hydrocracked effluent to obtain middle distillates (kerosene , diesel) and a residual fraction boiling over the middle distillates, f) passing at least a portion of said residual heavy fraction and / or a portion of said middle distillates over a second hydrocracking / hydroisomerization catalyst according to and distillation of the resulting effluent to obtain middle distillates.
  • Tropsch is fractionated (for example by distillation) in at least two fractions: at least one light fraction and at least one heavy fraction with initial boiling point equal to a temperature of between 120 and 200 ° C. and preferably between 130 and 180 ° C. 0 C and even more preferably at a temperature of about 150 0 C, in other words the cutting point is between 120 and 200 ° C.
  • the heavy fraction generally has paraffin contents of at least 50% by weight.
  • This fractionation can be achieved by methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation, etc.
  • the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit will be flashed, decanted to remove water and distilled to obtain at least the two fractions described above. .
  • the light fraction is not treated according to the process of the invention but may for example constitute a good load for petrochemicals and more particularly for a steam cracking unit. At least one heavy fraction previously described is treated according to the method of the invention.
  • Step fb) Optionally, this fraction or at least part of the initial charge, is admitted via line (1) in the presence of hydrogen (brought by the pipe (2)) in a zone (3) containing a catalyst of hydrotreatment which aims to reduce the content of olefinic and unsaturated compounds as well as possibly to decompose the oxygenated compounds (mainly alcohols) present in the heavy fraction described above, as well as possibly to decompose possible traces of compounds sulfur and nitrogen present in the heavy fraction.
  • This hydrotreating step is non-converting, i.e. the conversion of the fraction 370 0 C. + fraction 370 0 C "is preferably less than 20% by weight, preferably less than 10% by weight and very preferably less than 5% by weight
  • the catalysts used in this step (b) are described in step (b) of the first embodiment.
  • the feedstock is contacted with the catalyst in the presence of hydrogen and at operating temperatures and pressures for hydrogenation of the olefins present in the feedstock.
  • the catalyst and the operating conditions chosen will also make it possible to carry out the hydrodeoxygenation, ie the decomposition of the oxygenated compounds (mainly alcohols) and / or the hydrodesulfurization or hydrodenitrogenation of the possible traces of sulfur compounds. and / or nitrogen present in the charge.
  • the reaction temperatures used in the hydrotreating reactor are between 100 and 400 ° C., preferably between 150 and 35 ° C., more preferably between 150 and 300 ° C.
  • the total pressure range used varies from 5 to 150 bar, preferably from 10 to 100 bar and even more preferably from 10 to 90 bar.
  • the hydrogen that feeds the hydrotreatment reactor is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 50 and 3000 normal liters per liter, preferably between 100 and 2000 normal liters per liter and even more preferably between 150 and 1500 normal liters per liter.
  • the charge rate is such that the hourly volume velocity is between 0.1 and 10 h -1 , preferably between 0.2 and 5 h -1 and even more preferably between 0.2 and 3 h -1 . Under these conditions, the content of unsaturated and oxygenated molecules is reduced to less than 0.5% by weight and to less than 0.1% by weight in general.
  • the hydrotreating step is carried out under conditions such that the conversion to products having boiling points greater than or equal to 37O 0 C in products having boiling points below 370 ° C. is limited to 20% by weight. weight, preferably less than 10% by weight and even more preferably less than 5% by weight.
  • the effluent (line 4) from the hydrotreatment reactor (3) is optionally introduced into a zone (5) for removing water, the purpose of which is to eliminate at least part of the water produced during the reaction reactions. hydrotreating.
  • This elimination of water can be carried out with or without elimination of the gaseous fraction C 4 ' which is generally produced during the stage hydrotreating.
  • the elimination of water is understood to mean the elimination of the water produced by the hydrodeoxygenation reactions of the oxygenated compounds, but it may also include the elimination at least partly of the saturation water of the hydrocarbons.
  • the elimination of water can be carried out by any method and technique known to those skilled in the art, for example by drying, passing on a desiccant, flash, decantation.
  • At least part and preferably all of the hydrocarbon fraction (at least part of the feed or at least part of the heavy fraction of step a) or at least part of the hydrotreated fraction or feed and optionally dried) is then introduced (line 6) and optionally a stream of hydrogen (line 7) into the zone (8) containing the catalyst according to the invention.
  • Another possibility of the process also according to the invention consists in sending part or all of the effluent leaving the hydrotreating reactor (without drying) into the reactor containing the catalyst according to the invention and preferably at the same time as a flow of hydrogen.
  • the metal contained in the catalyst must be reduced.
  • One of the preferred methods for conducting the reduction of the metal is the treatment in hydrogen at a temperature of between 150 ° C. and 650 ° C. and a total pressure of between 1 and 250 bar.
  • a reduction consists of a stage at 150 ° C. for 2 hours then a rise in temperature up to 450 ° C. at the rate of 1 ° C./min and then a plateau of 2 hours at 450 ° C. throughout this reduction step, the hydrogen flow rate is 1000 normal liters of hydrogen per liter of catalyst. Note also that any ex-situ reduction method is suitable.
  • the hydroisomerized and hydrocracked effluent leaving the reactor (8), step (d), is sent to a distillation train (9) which incorporates an atmospheric distillation and optionally a vacuum distillation which is intended to separate the conversion products.
  • a distillation train (9) which incorporates an atmospheric distillation and optionally a vacuum distillation which is intended to separate the conversion products.
  • boiling point below 34O 0 C and preferably below 370 ° C and including including those formed in step (d) in the reactor (8), and to separate the residual fraction whose initial point of boiling is generally greater than at least 34O 0 C and preferably greater than or equal to at least 370 ° C.
  • Step (T) The process according to the invention uses a second zone (16) containing a hydrocracking and hydroisomerization catalyst described in the first part of the patent. It passes on this catalyst, in the presence of hydrogen (line 15) an effluent selected from a portion of the product kerosene (line 12), a portion of the gas oil (line 13) and the residual fraction and preferably the residual fraction of which the initial boiling point is generally greater than at least 37O 0 C.
  • the fraction entering the reactor (16) undergoes, in the presence of hydrogen, hydroisomerization and / or hydrocracking reactions in the reactor, which will make it possible to improve the quality of the products formed and more particularly the properties cold kerosene and diesel, and obtain improved middle distillate yields over the prior art.
  • the operating conditions in which this step (f) is carried out are the operating conditions in accordance with the process according to the invention.
  • the operator will adjust the operating conditions on the first and second hydrocracking and hydroisomerization catalyst so as to obtain the desired product qualities and yields.
  • the conversion by pass to products with boiling points greater than or equal to 150 ° C. in products with boiling points below 150 ° C. is less than 50% by weight, of preferably less than 30% by weight.
  • These conditions allow the individual to adjust the ratio kerosene / diesel produced and the cold properties of middle distillates, and more particularly kerosene.
  • the pass conversion into products with a boiling point greater than or equal to 370 ° C. in products with a boiling point of less than 37 ° C. is superior. 40% by weight, preferably greater than 50%, more preferably 60%. It can even be advantageous to have conversions of at least 80% weight.
  • the pass conversion into products with boiling points greater than or equal to 150 ° C in products with boiling points below 150 0 C is less than 50% by weight, preferably less than 30%.
  • the operating conditions applied in the reactors (8) and (16) may be different or identical.
  • the operating conditions used in the two hydroisomerization and hydrocracking reactors are chosen to be different in terms of operating pressure, temperature, hourly space velocity and H 2 / feed ratio.
  • This embodiment allows the operator to adjust the qualities and / or yields of kerosene and diesel.
  • the effluent from the reactor (16) is then sent via line (17) in the distillation train so as to separate the conversion products, gasoline, kerosene and diesel.
  • FIG. 4 there is shown an embodiment with the residual fraction (driving
  • step f passing in the zone (16) of hydroisomerization and hydrocracking (step f), the resulting effluent being sent (line 17) in the zone (9) of separation.
  • the kerosene and / or the diesel fuel may be partially recycled (line 18) in the hydroisomerization and hydrocracking zone (8).
  • step d on the first catalyst.
  • a part of the kerosene and / or a part of the product gas oil passes into the hydroisomerization and hydrocracking zone (16) (step f), the effluent obtained being sent (conducting 17) in the separation zone (9).
  • the residual fraction (line 14) is recycled to the hydroisomerization and hydrocracking zone (8) (step d) on the first catalyst.
  • Figures 4 and 5 show only the recycling of kerosene. It goes without saying that one can also recycle a portion of the gas oil (separately or with kerosene) and preferably on the same catalyst as kerosene.
  • the invention is not limited to these four embodiments.
  • the obtained gas oil (s) has a pour point of at most 0 ° C, generally below -1O 0 C and often below -15 ° C.
  • the cetane number is greater than 60, generally greater than 65, often greater than 70.
  • the kerosene (s) obtained have a freezing point of not more than -35 ° C, generally less than -40 ° C.
  • the smoke point is greater than 25 mm, generally greater than 30 mm.
  • gasoline production (not sought) is the most low possible.
  • the gasoline yield will always be less than 50% by weight, preferably less than 40% by weight, advantageously less than 30% by weight or even 20% by weight or even 15% by weight.
  • the catalyst is an industrial catalyst based on palladium on alumina noble metal with a palladium content of 0.3% by weight relative to the total weight of the finished catalyst, supplied by AXENS.
  • m in0r g is the final mass of the inorganic fraction in the form of condensed oxide (s), namely SiO 2 and AlO 2 , in the solid elementary particle obtained by atomization
  • m org is the mass total of the non-volatile organic fraction found in the solid elemental particle obtained by atomization, namely the surfactant and the structuring agent
  • p org and p inorg are the densities respectively associated with the nonvolatile and inorganic organic fractions.
  • the preparation of the hierarchically porous material (C2) in the domains of microporosity and mesoporosity and organized in the mesoporosity domain whose microporous amorphous walls consist of ZSM-5 aluminosilicate protozeolites (MFI) such that the molar ratio Si / Al 12 is carried out as follows.
  • TPAOH tetrapropylammonium hydroxide
  • Al aluminum sec-butoxide
  • TEOS tetraethylorthosilicate
  • I ⁇ organique the ratio V / Vo r ga n ic of the mixture is equal to 0.32 and is calculated as described above.
  • the whole is left stirring for 10 minutes.
  • the droplets are dried according to the protocol described in the description of the invention above: they are conveyed via an O 2 / N 2 mixture in PVC tubes. They are then introduced into an oven set at a drying temperature set at 350 ° C. The harvested powder is then dried for 18 hours in an oven at 95 ° C. The powder is then calcined under air for 5 hours at 550 ° C.
  • the solid is characterized by XRD at low angles, by nitrogen volumetric analysis, by TEM, by SEM, by FX.
  • the TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure.
  • the mesoporous diameter ⁇ characteristic of the mesostructured matrix is 5 nm.
  • the Si / Al molar ratio obtained by FX is 12.
  • An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 3000 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm.
  • a "C2 / binder" support according to the invention (called C3) is manufactured in the following manner: 2 grams of solid C2 are mixed with 48 grams of a matrix composed of ultrafine tabular boehmite or alumina gel marketed under the name SB3 by Condéa Chemie Gmbh. This powder mixture was then mixed with an aqueous solution containing 66% by weight nitric acid (7% by weight of acid per gram of dry gel) and then kneaded for 15 minutes. The kneaded paste is then extruded through a die 1, 2 mm in diameter. The extrudates are then calcined at 500 ° C. (rising ramp of 5 ° C / min) for 2 hours in a traversed bed in dry air (1 I air / h / gram of solid). This gives the solid C3.
  • the extrudates of the support C3 are subjected to a step of dry impregnation with an aqueous solution of hexachloroplatinic acid H 2 PtCl 6 , left to mature in a water-based maturator for 24 hours at room temperature and then calcined at 500 ° C. (ramp of rise of 5 ° C / min) for two hours in bed traversed in dry air (2 I air / h / gram of solid).
  • the weight content of platinum of the finished catalyst after calcination is 0.89%. Its dispersion measured by H 2 / O 2 titration is 88% and the platinum distribution coefficient measured by a Castaing microprobe is equal to 0.85.
  • a feedstock from the Fischer-Tropsch synthesis on a cobalt catalyst is separated into two fractions, the heavier fraction having the characteristics given in Table 1. This heavy fraction is treated in a hydrogen-traversed bed lost on the catalyst. C1 hydrotreatment under operating conditions that allow the removal of olefinic and oxygen compounds and traces of nitrogen. The operating conditions selected are the following:
  • WH (load volume / volume of catalyst / hour) 2 h -1 , - total working pressure: 50 bar, hydrogen / feed ratio: 200 normal liters / liter, temperature: 270 ° C.
  • Table 2 Characteristics of the heavy fraction after processing.
  • the hydrotreated effluent constitutes the hydrocracking feedstock sent to the hydroisomerization and hydrocracking catalyst C4 according to the invention.
  • the catalyst C4 undergoes a reduction step under the following operating conditions:
  • the reaction temperature is adjusted so as to obtain a conversion level of the fraction 370 0 C + equal to 75% by weight.
  • the gas chromatographic analyzes make it possible to obtain the distribution of the different cuts in the hydrocracked effluent (Table 3):
  • C 15 -C 22 fraction hydrocarbons of 15 to 22 carbon atoms inclusive (gasoil fraction),

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Abstract

The invention relates to a method for producing medium distillates from a paraffinic charge produced by Fischer-Tropsch synthesis, implementing a hydrocracking/hydroisomerization catalyst containing at least one hydro-dehydrogenating metal selected from the group of metals of periodic classification Group VIB and Group VIII and a substrate formed from at least one amorphous material containing silicon having hierarchical and organized porosity, consisting of at least two elementary spherical particles, each of said particles including a mesostructured silicon oxide matrix having a mesopore diameter of 1.5 to 30 nm and having amorphous microporous walls of a thickness of 1.5 to 50 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns.

Description

PROCÉDÉ DE PRODUCTION DE DISTILLATS MOYENS PAR HYDROCRAQUAGE DE CHARGES ISSUES DU PROCÉDÉ FISCHER-TROPSCH AVEC UN CATALYSEUR A BASE D'UN MATERIAU AMORPHE PROCESS FOR THE PRODUCTION OF MEDIUM DISTILLATES BY HYDROCRACKING FISCHER-TROPSCH PROCESS CHARGES WITH A CATALYST BASED ON AMORPHOUS MATERIAL
La présente invention concerne un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch, mettant en œuvre un catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation comprenant au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique et un support formé d'au moins un matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée, constitué d'au moins deux particules sphériques élémentaires, chacune desdites particules comprenant une matrice à base d'oxyde de silicium, mésostructurée, ayant un diamètre de mésopores compris entre 1,5 et 30 nm et présentant des parois amorphes et microporeuses d'épaisseur comprise entre 1 ,5 et 50 nm, lesdites particules sphériques élémentaires ayant un diamètre maximal de 200 microns.The present invention relates to a method for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis, using a hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating metal chosen from the group formed by the Group VIB and Group VIII metals of the Periodic Table and a support consisting of at least one amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon, consisting of at least two elementary spherical particles, each of said particles comprising a matrix based on mesostructured silicon oxide having a mesopore diameter of between 1.5 and 30 nm and having amorphous and microporous walls with a thickness of between 1.5 and 50 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns.
État de la technique antérieureState of the art
Dans le procédé Fischer Tropsch, le gaz de synthèse (CO+H2) est transformé catalytiquement en produits oxygénés et en hydrocarbures essentiellement linéaires sous forme gazeuse, liquide ou solide. Ces produits sont généralement exempts d'impuretés hétéroatomiques telles que, par exemple, le soufre, l'azote ou des métaux. Ils ne contiennent également pratiquement peu ou pas d'aromatiques, de naphtènes et plus généralement de cycles en particulier dans le cas de l'emploi de catalyseurs au cobalt. Par contre, ils peuvent présenter une teneur non négligeable en produits oxygénés qui, exprimée en poids d'oxygène, est généralement inférieure à 5% en poids environ et également une teneur en insaturés (produits oléfiniques en général) généralement inférieure à 10% en poids. Cependant, ces produits, principalement constitués de normales paraffines, ne peuvent être utilisés tels quels, notamment à cause de leurs propriétés de tenue à froid peu compatibles avec les utilisations habituelles des coupes pétrolières. Par exemple, le point d'écoulement d'un hydrocarbure linéaire contenant 20 atomes de carbone par molécule (température d'ébullition égale à 3400C environ c'est à dire souvent comprise dans la coupe distillats moyens) est de +370C environ ce qui rend son utilisation impossible, la spécification étant de -15°C pour le gazole.In the Fischer Tropsch process, the synthesis gas (CO + H 2 ) is catalytically converted into oxygenates and essentially linear hydrocarbons in gaseous, liquid or solid form. These products are generally free of heteroatomic impurities such as, for example, sulfur, nitrogen or metals. They also contain practically little or no aromatics, naphthenes and more generally cycles especially in the case of the use of cobalt catalysts. On the other hand, they may have a significant content of oxygenated products which, expressed by weight of oxygen, is generally less than about 5% by weight and also an unsaturated content (olefinic products in general) generally less than 10% by weight. . However, these products, mainly made of normal paraffins, can not be used as such, in particular because of their cold-holding properties that are not very compatible with the usual uses of petroleum fractions. For example, the pour point of a linear hydrocarbon containing 20 carbon atoms per molecule (boiling point equal to about 340 ° C., that is often included in the middle distillates cut) is + 37 ° C. about which makes its use impossible, the specification being -15 ° C for diesel.
Les charges de départ destinées à être traitées dans une unité de gazéification produisant un gaz essentiellement constitué de monoxyde de carbone et d'hydrogène, connu par l'homme du métier sous le nom de gaz de synthèse, ledit gaz de synthèse permettant ensuite de recomposer un ensemble de coupes hydrocarbures au moyen du procédé Fischer Tropsch peuvent être issues de sources renouvelables telle que par exemple des charges de type lignocellulosique, telles que des déchets de bois ou de paille. Les produits lignocellulosiques sont principalement formés de lignines et de cellulose. Les impuretés contenues dans ce type de charge biomasse lignocellulosiques sont essentiellement des impuretés solides, des métaux en particulier alcalins ( Na, K), et des composés soufrés, ainsi que des composés chlorés et azotés.Starting charges intended to be treated in a gasification unit producing a gas consisting essentially of carbon monoxide and hydrogen, known to those skilled in the art as synthesis gas, said synthesis gas then making it possible to recompose a set of hydrocarbon cuts using the Fischer Tropsch process may be derived from renewable sources such as, for example, lignocellulosic type feedstocks, such as wood or straw waste. Products lignocellulosics are mainly formed of lignins and cellulose. The impurities contained in this type of lignocellulosic biomass feedstock are essentially solid impurities, metals in particular alkaline (Na, K), and sulfur compounds, as well as chlorinated and nitrogenous compounds.
Les charges de départ peuvent également être issues de sources renouvelables, telles que les huiles et graisses d'origine végétale ou animale, ou des mélanges de telles charges, contenant des triglycérides et/ou des acides gras et/ou des esters. Parmi les huiles végétales possibles, elles peuvent être brutes ou raffinées, totalement ou en partie, et issues des végétaux suivants : colza, tournesol, soja, palme, palmiste, olive, noix de coco, jatropha cette liste n'étant pas limitative. Les huiles d'algues ou de poisson sont également pertinente. Parmi les graisses possibles, on peut citer toutes les graisses animales telles que le lard ou les graisses composés de résidus de l'industrie alimentaire ou issus des industries de la restauration. Les charges ainsi définies contiennent des structures triglycérides et/ou acides gras, dont les chaînes grasses contiennent un nombre d'atomes de carbone compris entre 8 et 25.The feedstocks may also be derived from renewable sources, such as oils and fats of plant or animal origin, or mixtures of such fillers, containing triglycerides and / or fatty acids and / or esters. Among the possible vegetable oils, they can be raw or refined, wholly or in part, and derived from the following plants: rapeseed, sunflower, soybean, palm, palm kernel, olive, coconut, jatropha this list is not limiting. Algae or fish oils are also relevant. Among the possible fats, there may be mentioned all animal fats such as bacon or fats consisting of residues from the food industry or from the food service industries. The charges thus defined contain triglyceride and / or fatty acid structures, whose fatty chains contain a number of carbon atoms of between 8 and 25.
Les charges de départ destinées à être traitées dans une unité de gazéification produisant un gaz essentiellement constitué de monoxyde de carbone et d'hydrogène, connu par l'homme du métier sous le nom de gaz de synthèse, ledit gaz de synthèse permettant ensuite de recomposer un ensemble de coupes hydrocarbures au moyen du procédé Fischer Tropsch peuvent également être issues du charbon finement moulu et purifié de manière à contenir une concentration en cendre réduite.Starting charges intended to be treated in a gasification unit producing a gas consisting essentially of carbon monoxide and hydrogen, known to those skilled in the art as synthesis gas, said synthesis gas then making it possible to recompose a set of hydrocarbon cuts using the Fischer Tropsch process may also be derived from the finely ground coal and purified so as to contain a reduced ash concentration.
Les hydrocarbures issus du procédé Fischer-Tropsch comprenant majoritairement des n- paraffines doivent être transformés en produits plus valorisables tels que par exemple le gazole, le kérosène, qui sont obtenus, par exemple, après des réactions catalytiques d'hydroisomérisation. Tous les catalyseurs utilisés actuellement en hydroconversion et/ou hydroisomérisation sont du type bifonctionnels associant une fonction acide à une fonction hydrogénante. La fonction acide est apportée par des supports de grandes surfaces (150 à 800 m2. g'1 généralement) présentant une acidité superficielle, tels que les alumines halogénées (chlorées ou fluorées notamment), les alumines phosphorées, les combinaisons d'oxydes de bore et d'aluminium, les silice-alumines et les alumines silicées. La fonction hydrogénante est apportée soit par un ou plusieurs métaux du groupe VIII de la classification périodique des éléments, tels que les éléments fer, cobalt, nickel, ruthénium, rhodium, palladium, osmium, iridium et platine, soit par une association d'au moins un métal du groupe Vl tels que le chrome, le molybdène et le tungstène et au moins un métal du groupe VIII. L'équilibre entre les deux fonctions, acide et hydrogénante, est le paramètre fondamental qui régit l'activité et la sélectivité du catalyseur. Une fonction acide faible et une fonction hydrogénante forte donnent des catalyseurs peu actifs et sélectifs envers l'isomérisation alors qu'une fonction acide forte et une fonction hydrogénante faible donnent des catalyseurs très actifs et sélectifs envers le craquage. Une troisième possibilité est d'utiliser une fonction acide forte et une fonction hydrogénante forte afin d'obtenir un catalyseur très actif mais également très sélectif envers l'isomérisation. Il est donc possible, en choisissant judicieusement chacune des fonctions d'ajuster le couple activité/sélectivité du catalyseur. Les catalyseurs conventionnels de l'hydrocraquage catalytique sont, pour leur grande majorité, constitués de supports faiblement acides, tels les silice-alumines ou les alumines silicées par exemple. Ces systèmes sont plus particulièrement utilisés pour produire des distillats moyens de très bonne qualité. Beaucoup de catalyseurs du marché de l'hydrocraquage sont à base de silice-alumine associée à un métal du groupe VIII. Ces systèmes ont une très bonne sélectivité en distillats moyens, et les produits formés sont de bonne qualité (US 6 733 657). L'inconvénient de tous ces systèmes catalytiques à base de silice-alumine est, comme on l'a dit, leur faible activité. En revanche, les systèmes catalytiques à base de zéolithe (en particulier de zéolithe USY ou beta) sont très actifs pour la réaction d'hydrocraquage mais peu sélectifs.The hydrocarbons resulting from the Fischer-Tropsch process comprising predominantly n-paraffins must be converted into more valuable products such as, for example, diesel fuel or kerosene, which are obtained, for example, after catalytic hydroisomerisation reactions. All the catalysts currently used in hydroconversion and / or hydroisomerization are of the bifunctional type associating an acid function with a hydrogenating function. The acid function is provided by supports with large surface areas (generally 150 to 800 m 2 g -1 ) with surface acidity, such as halogenated aluminas (chlorinated or fluorinated in particular), phosphorus aluminas, combinations of boron and aluminum, silica-aluminas and silica aluminas. The hydrogenating function is provided either by one or more metals of group VIII of the periodic table of the elements, such as the elements iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum, or by a combination of at least one Group VI metal such as chromium, molybdenum and tungsten and at least one Group VIII metal. The balance between the two functions, acid and hydrogen, is the fundamental parameter that governs the activity and the selectivity of the catalyst. A weak acidic function and a strong hydrogenating function give catalysts which are not very active and selective towards isomerization whereas a strong acid function and a low hydrogenating function give very active and cracking-selective catalysts. A third possibility is to use a strong acid function and a strong hydrogenating function to obtain a very active catalyst but also very selective towards isomerization. It is therefore possible, by judiciously choosing each of the functions to adjust the activity / selectivity couple of the catalyst. Conventional catalysts for catalytic hydrocracking are for the most part constituted by weakly acidic supports, such as silica-aluminas or siliceous aluminas, for example. These systems are more particularly used to produce middle distillates of very good quality. Many of the hydrocracking market catalysts are based on Group VIII metal silica-alumina. These systems have a very good selectivity in middle distillates, and the products formed are of good quality (US 6,733,657). The disadvantage of all these silica-alumina catalyst systems is, as mentioned, their low activity. On the other hand, catalyst systems based on zeolite (in particular zeolite USY or beta) are very active for the hydrocracking reaction but are not very selective.
Dans la quête de nouveaux matériaux aluminosilicates, les matériaux dits "mésostructurés", découverts au début des années 90, représentent une alternative séduisante (G. J. de A. A. Soler-lllia, C. Sanchez, B. Lebeau, J. Patarin, Chem. Rev., 2002, 102, 4093). En effet, grâce à des méthodes de synthèse dites de "chimie douce", des matériaux mésoporeux amorphes dont la taille et la morphologie des pores sont contrôlées ont été obtenus. Ces matériaux mésostructurés sont ainsi générés à basse température par la coexistence en solution aqueuse ou dans des solvants polaires de précurseurs inorganiques avec des agents structurants, généralement des tensioactifs moléculaires ou supramoléculaires, ioniques ou neutres. Le contrôle des interactions électrostatiques ou par liaisons hydrogènes entre les précurseurs inorganiques et l'agent structurant conjointement lié à des réactions d'hydrolyse/condensation du précurseur inorganique conduit à un assemblage coopératif des phases organique et inorganique générant des agrégats micellaires de tensioactifs de taille uniforme et contrôlée au sein d'une matrice inorganique. Ce phénomène d'auto- assemblage coopératif, régi entre autres par la concentration en agent structurant, peut être induit par évaporation progressive d'une solution de réactifs dont la concentration en agent structurant est inférieure à la concentration micellaire critique, ce qui peut conduire par exemple à la formation d'une poudre mésostructurée après atomisation de la solution (technique aérosol). La libération de la porosité est ensuite obtenue par élimination du tensioactif, celle-ci étant réalisée classiquement par des procédés d'extraction chimique ou par traitement thermique. En fonction de la nature des précurseurs inorganiques et de l'agent structurant employé ainsi que des conditions opératoires imposées, plusieurs familles de matériaux mésostructurés ont été développées. Pour exemple, la famille M41S initialement développée par Mobil (J. S. Beck, J. C. Vartuli, W. J. Roth, M. E. Leonowicz, C. T. Kresge, K. D. Schmitt, C. T.-W. Chu, D. H. Oison, E. W. Sheppard, S. B. McCullen, J. B. Higgins, J. L Schlenker, J. Am. Chem. Soc, 1992, 114, 27, 10834), constituée de matériaux mésoporeux obtenus via l'emploi de surfactants ioniques comme des sels d'ammonium quaternaire, possédant une structure généralement hexagonale, cubique ou lamellaire, des pores de taille uniforme comprise dans une gamme de 1 ,5 à 10 nm et des parois amorphes d'épaisseur de l'ordre de 1 à 2 nm a largement été étudiée. De même, l'utilisation d'agents structurants macromoléculaires amphiphiles de type copolymères à bloc, a conduit à l'élaboration de la famille de matériaux dénommée SBA, ces solides étant caractérisés par une structure généralement hexagonale, cubique ou lamellaire, des pores de taille uniforme comprise dans une gamme de 4 à 50 nm et des parois amorphes d'épaisseur comprise dans une gamme de 3 à 7 nm. Cependant, il a été montré que, bien que présentant des propriétés texturales et structurales particulièrement intéressantes (en particulier pour le traitement des charges lourdes), les matériaux aluminosilicates mésostructurés ainsi obtenus développaient une activité catalytique en tout point semblable à celle de leurs homologues à porosité non organisée (D. Zaho, J. Feng, Q. Huo, N. Melosh, G. H. Fredrickson, B. F. Chmelke, G. D. Stucky, Science, 1998, 279, 548 ; Y. -H. Yue, A. Gédéon, J. -L. Bonardet, J. B. d'Espinose, N. Melosh, J. Fraissard, Stud. Surf. ScL Catal., 2000, 129, 209). De nombreux travaux ont donc été entrepris dans le but de développer des matériaux présentant une microporosité de nature zéolithique et une porosité mésostructurée de façon à bénéficier simultanément des propriétés catalytiques propres aux zéolithes et des propriétés catalytiques et surtout texturales de la phase mésoporeuse organisée.In the quest for new aluminosilicate materials, so-called "mesostructured" materials, discovered in the early 90s, represent an attractive alternative (GJ AA Soler-lllia, C. Sanchez, B. Lebeau, J. Patarin, Chem Rev. , 2002, 102, 4093). Indeed, thanks to so-called "soft chemistry" synthesis methods, amorphous mesoporous materials whose size and pore morphology are controlled have been obtained. These mesostructured materials are thus generated at low temperature by the coexistence in aqueous solution or in polar solvents of inorganic precursors with structuring agents, generally molecular or supramolecular, ionic or neutral surfactants. The control of electrostatic or hydrogen bonding interactions between the inorganic precursors and the structuring agent together with hydrolysis / condensation reactions of the inorganic precursor leads to a cooperative assembly of the organic and inorganic phases generating micellar aggregates of uniformly sized surfactants. and controlled within an inorganic matrix. This phenomenon of cooperative self-assembly, governed inter alia by the concentration of structuring agent, can be induced by progressive evaporation of a reagent solution whose concentration of agent structurant is less than the critical micelle concentration, which can lead for example to the formation of a mesostructured powder after atomization of the solution (aerosol technique). The release of the porosity is then obtained by removing the surfactant, which is conventionally carried out by chemical extraction processes or by heat treatment. Depending on the nature of the inorganic precursors and the structuring agent used as well as the operating conditions imposed, several families of mesostructured materials have been developed. For example, the M41S family initially developed by Mobil (JS Beck, JC Vartuli, WJ Roth, ME Leonowicz, CT Kresge, KD Schmitt, CT-W Chu, DH Oison, EW Sheppard, SB McCullen, JB Higgins, J. L Schlenker, J. Am Chem Soc, 1992, 114, 27, 10834), consisting of mesoporous materials obtained via the use of ionic surfactants such as quaternary ammonium salts, having a generally hexagonal, cubic or lamellar structure, Pores of uniform size in a range of 1.5 to 10 nm and amorphous walls of thickness of the order of 1 to 2 nm has been extensively studied. Similarly, the use of amphiphilic block-type macromolecular structuring agents has led to the development of the family of materials called SBA, these solids being characterized by a generally hexagonal, cubic or lamellar structure, large pores uniform in a range of 4 to 50 nm and amorphous walls of thickness in a range of 3 to 7 nm. However, it has been shown that, although having particularly interesting textural and structural properties (in particular for the treatment of heavy loads), the mesostructured aluminosilicate materials thus obtained developed a catalytic activity which was in all respects similar to that of their porous counterparts. unorganized (D. Zaho, J. Feng, Q. Huo, N. Melosh, GH Fredrickson, BF Chmelke, GD Stucky, Science, 1998, 279, 548, Y.-H. Yue, A. Gideon, J.- L. Bonardet, Espinose JB, Melosh N., Fraissard J., Surf Stud, ScL Catal., 2000, 129, 209). Numerous studies have therefore been undertaken with the aim of developing materials having a zeolite microporosity and a mesostructured porosity so as to simultaneously benefit from the zeolite-specific catalytic properties and from the catalytic and especially textural properties of the organized mesoporous phase.
Un grand nombre de techniques de synthèse permettant de générer des matériaux présentant cette bi-porosité a ainsi été répertorié dans la littérature (US 6 669 924 ; Z. Zhang, Y. Han, F. Xiao, S. Qiu, L Zhu, R. Wang, Y. Yu, Z. Zhang, B. Zou, Y. Wang, H. Sun, D. Zhao, Y. Wei, J. Am. Chem. Soc, 2001 , 123, 5014 ; A. Karlsson, M. Stocker, R. Schmidt, Micropor. Mesopor. Mater., 1999, 27, 181 ; P. Prokesova, S. Mintova, J. Cejka, T. Bein, Micropor. Mesopor. Mater., 2003, 64, 165 ; D. T. On, S. Kaliaguine, Angew. Chem. Int. Ed., 2002, 41 , 1036). D'un point de vue expérimental, à l'inverse de la technique "aérosol" citée préalablement, les matériaux aluminosilicates à porosité hiérarchisée ainsi définis ne sont pas obtenus par une concentration progressive des précurseurs inorganiques et de(s) l'agent(s) structurant(s) au sein de la solution où ils sont présents mais sont classiquement obtenus par précipitation directe au sein d'une solution aqueuse ou dans des solvants polaires en jouant sur la valeur de la concentration micellaire critique de l'agent structurant. De plus, la synthèse de ces matériaux obtenus par précipitation nécessite une étape de mûrissement en autoclave ainsi qu'une étape de filtration de la suspension générée. Les particules élémentaires habituellement obtenues ne présentent pas de forme régulière et sont caractérisées généralement par une taille variant généralement entre 200 et 500 nm et parfois plus.A large number of synthetic techniques making it possible to generate materials having this bi-porosity have thus been listed in the literature (US 6,669,924, Z. Zhang, Y. Han, F. Xiao, S. Qiu, L Zhu, R Wang, Y. Yu, Z. Zhang, Zou B., Y. Wang, Sun H., Zhao D, Y. Wei, J. Am Chem Soc, 2001, 123, 5014 A. Karlsson, M. Stock, R. Schmidt, Micropor, Mesopor, Mater., 1999, 27, 181, P. Prokesova, S. Mintova, J. Cejka, T. Bein, Micropor. Mesopor. Mater., 2003, 64, 165; DT On, S. Kaliaguine, Angew. Chem. Int. Ed., 2002, 41, 1036). From an experimental point of view, contrary to the "aerosol" technique mentioned above, the aluminosilicate materials with hierarchical porosity thus defined are not obtained by a progressive concentration of inorganic precursors and (s) the agent (s). ) structuring (s) within the solution where they are present but are conventionally obtained by direct precipitation in an aqueous solution or in polar solvents by varying the value of the critical micelle concentration of the structuring agent. In addition, the synthesis of these materials obtained by precipitation requires a curing step in an autoclave and a filtration step of the generated suspension. The elementary particles usually obtained do not have a regular shape and are generally characterized by a size generally ranging between 200 and 500 nm and sometimes more.
En tentant de développer des catalyseurs d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation de charge paraffiniques telles que les charges issues de la synthèse de Fischer-Tropsch, la demanderesse a découvert un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch, mettant en œuvre un catalyseur nouveau d'hydrocraquage/hydroisomérisation comprenant au moins un métal hydro- déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique et un support comprenant au moins un matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée, ledit matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée étant constitué d'au moins deux particules sphériques élémentaires, chacune desdites particules comprenant une matrice à base d'oxyde de silicium, mésostructurée, ayant un diamètre de mésopores compris entre 1 ,5 et 30 nm et présentant des parois amorphes et microporeuses d'épaisseur comprise entre 1 ,5 et 50 nm, lesdites particules sphériques élémentaires ayant un diamètre maximal de 200 microns.By attempting to develop hydrocracking and paraffinic charge hydroisomerization catalysts such as Fischer-Tropsch synthesis feeds, the Applicant has discovered a process for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by synthesis. Fischer-Tropsch, using a novel hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprising at least one hydrodehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIB metals and Group VIII of the Periodic Table and a support comprising at least one material amorphous composition comprising structured hierarchical porosity silicon, said amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon consisting of at least two elementary spherical particles, each of said particles comprising a mesostructured silicon oxide matrix having a mesopore diameter between 1, 5 th at 30 nm and having amorphous and microporous walls with a thickness of between 1.5 and 50 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns.
Objet de l'inventionObject of the invention
La présente invention concerne donc un procédé pour la production de distillats moyens. Ce procédé permet d'augmenter la quantité de distillats moyens disponibles par hydrocraquage des composés paraffiniques les plus lourds, présents dans l'effluent de sortie de l'unité Fischer-Tropsch, et qui ont des points d'ébullition supérieurs à ceux des coupes kérosène et gazole, par exemple la fraction 3700C+. Plus précisément l'invention concerne un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch mettant en œuvre un catalyseur particulier tel que défini dans la description qui suit.The present invention therefore relates to a process for the production of middle distillates. This process makes it possible to increase the amount of average distillates available by hydrocracking the heavier paraffinic compounds present in the outlet effluent of the Fischer-Tropsch unit, and which have boiling points higher than those of the kerosene cuts. and diesel, for example the fraction 370 0 C + . More specifically, the invention relates to a method for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis using a particular catalyst as defined in the description which follows.
La présente invention concerne un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch, mettant en œuvre un catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation comprenant au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique et un support formé d'au moins un matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée, constitué d'au moins deux particules sphériques élémentaires, chacune desdites particules comprenant une matrice à base d'oxyde de silicium, mésostructurée, ayant un diamètre de mésopores compris entre 1 ,5 et 30 nm et présentant des parois amorphes et microporeuses d'épaisseur comprise entre 1 ,5 et 50 nm, lesdites particules sphériques élémentaires ayant un diamètre maximal de 200 microns.The present invention relates to a method for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis, using a hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating metal chosen from the group formed by the Group VIB and Group VIII metals of the Periodic Table and a support consisting of at least one amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon, consisting of at least two elementary spherical particles, each of said particles comprising a matrix based on mesostructured silicon oxide having a mesopore diameter of between 1.5 and 30 nm and having amorphous and microporous walls with a thickness of between 1.5 and 50 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns.
Ledit procédé opère avantageusement à une température comprise entre 270 et 4000C, une pression comprise entre 1 et 9 MPa, une vitesse spatiale comprise entre 0,5 et 5 h"1 et un débit d'hydrogène ajusté pour obtenir un rapport de 400 à 1500 normaux litres d'hydrogène par litre de charge.Said method advantageously operates at a temperature of between 270 and 400 ° C., a pressure of between 1 and 9 MPa, a space velocity of between 0.5 and 5 h -1 and a hydrogen flow rate adjusted to obtain a ratio of 400. to 1500 normal liters of hydrogen per liter of charge.
De préférence, les parois amorphes de ladite matrice à base d'oxyde de silicium sont entièrement constituées d'entités proto-zéolithiques à l'origine de la microporosité. Celles-ci sont des espèces préparées à partir de réactifs utilisés pour la synthèse de zéolithes ou de solides apparentés, la préparation desdites espèces n'ayant pas été menée jusqu'au stade de la formation de zéolithes cristallisées. Ainsi, les formulations conduisant à toute zéolithe ou solide apparenté développant des propriétés d'acidité peuvent être utilisées. Il en résulte que ladite matrice à base d'oxyde de silicium comprend, en outre, au moins un élément X, la nature chimique de X étant fonction de la composition desdites formulations employées. Avantageusement, X est l'élément aluminium. La présente invention concerne également la préparation du catalyseur selon l'invention.Preferably, the amorphous walls of said matrix based on silicon oxide consist entirely of proto-zeolite entities at the origin of the microporosity. These are species prepared from reagents used for the synthesis of zeolites or related solids, the preparation of said species has not been conducted to the stage of formation of crystallized zeolites. Thus, formulations resulting in any zeolite or related solid developing acidity properties can be used. As a result, said matrix based on silicon oxide further comprises at least one element X, the chemical nature of X being a function of the composition of said formulations used. Advantageously, X is the aluminum element. The present invention also relates to the preparation of the catalyst according to the invention.
Intérêt de l'inventionInterest of the invention
Le matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée constitutif du catalyseur selon l'invention constitué d'une matrice inorganique mésostructurée, à base d'oxyde de silicium, aux parois amorphes et microporeuses, présente simultanément les propriétés structurales et texturales propres aux matériaux à base d'oxyde de silicium et, plus précisément, aux matériaux aluminosilicates mésostructurés ainsi que des propriétés d'acido-basicité supérieures aux propriétés d'acido-basicité présentées par les matériaux aluminosilicates amorphes antérieurs, dépourvus de précurseurs d'entités proto- zéolithiques, et préparés selon des protocoles de synthèse bien connus de l'Homme du métier utilisant des précurseurs inorganiques de silice et d'alumine. Par ailleurs, la présence au sein d'une même particule sphérique de taille micrométrique voire nanométrique de mésopores organisés dans une matrice inorganique microporeuse et amorphe conduit à un accès privilégié des réactifs et des produits de la réaction aux sites microporeux lors de l'emploi du matériau comme élément constitutif du catalyseur selon l'invention dans des procédés pour la conversion de charges contenant des hydrocarbures, en particulier accompagnée d'une hydroisomérisation des n-paraffines longues contenues dans lesdites charges. De plus, le matériau selon l'invention est constitué de particules élémentaires sphériques, le diamètre de ces particules étant au maximum égal à 200 μm, de préférence inférieur à 100 μm, variant avantageusement de 50 nm à 20 μm, très avantageusement de 50 nm à 10 μm et de manière encore plus avantageuse de 50 nm à 3 μm. La taille limitée de ces particules ainsi que leur forme sphérique homogène permet d'avoir une meilleure diffusion des réactifs et des produits de la réaction lors de l'emploi du matériau comme élément constitutif du catalyseur selon l'invention dans des procédés pour la conversion de charges contenant des hydrocarbures.The amorphous material comprising silicon having hierarchical and organized porosity constituting the catalyst according to the invention consisting of a mesostructured inorganic matrix, based on of silicon oxide, with amorphous and microporous walls, simultaneously exhibits the structural and textural properties of silicon oxide-based materials and, more precisely, mesostructured aluminosilicate materials, as well as properties of acid-base properties superior to the properties acido-basicity presented by the prior amorphous aluminosilicate materials, devoid of precursors of protozeolitic entities, and prepared according to synthesis protocols well known to those skilled in the art using inorganic precursors of silica and alumina. Moreover, the presence within the same spherical particle of micrometric or even nanometric size of organized mesopores in a microporous and amorphous inorganic matrix leads to a privileged access of the reagents and products of the reaction to the microporous sites during the use of the material as constituent element of the catalyst according to the invention in processes for the conversion of charges containing hydrocarbons, in particular accompanied by hydroisomerization of the long n-paraffins contained in said charges. In addition, the material according to the invention consists of spherical elementary particles, the diameter of these particles being at most equal to 200 μm, preferably less than 100 μm, advantageously varying from 50 nm to 20 μm, very advantageously to 50 nm. at 10 μm and even more advantageously from 50 nm to 3 μm. The limited size of these particles as well as their homogeneous spherical shape makes it possible to have a better diffusion of the reagents and the products of the reaction when the material is used as constitutive element of the catalyst according to the invention in processes for the conversion of fillers containing hydrocarbons.
L'ensemble des propriétés propres au matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée induit donc des propriétés catalytiques spécifiques au catalyseur selon l'invention comprenant ledit matériau lors de son utilisation dans un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch. En effet, en tentant de développer des catalyseurs d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation de charges paraffiniques issues de la synthèse de Fischer-Tropsch, la demanderesse a découvert un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch, mettant en œuvre un catalyseur nouveau d'hydrocraquage/hydroisomérisation comprenant au moins un métal hydro- déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique et un support comprenant au moins ledit matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée. Techniques de caractérisationThe set of properties specific to the amorphous material comprising silicon with hierarchical and organized porosity thus induces catalytic properties specific to the catalyst according to the invention comprising said material when it is used in a process for producing middle distillates from a feedstock. paraffinic produced by Fischer-Tropsch synthesis. Indeed, while attempting to develop hydrocracking catalysts and hydroisomerization of paraffinic feedstocks resulting from the Fischer-Tropsch synthesis, the applicant has discovered a process for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer synthesis. Tropsch, implementing a novel hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprising at least one hydrodehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIB metals and Group VIII of the Periodic Table and a support comprising at least said amorphous material comprising silicon with hierarchical and organized porosity. Characterization techniques
Le matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée constitutif du catalyseur selon l'invention est caractérisé par plusieurs techniques d'analyses et notamment par Diffraction des Rayons X aux bas angles (DRX aux bas angles), par Volumétrie à l'azote (BET), par Microscopie Électronique à Transmission (MET) et par Fluorescence X (FX).The amorphous material comprising silicon having hierarchical and organized porosity constituting the catalyst according to the invention is characterized by several analysis techniques and in particular by X-ray diffraction at low angles (low-angle XRD), by nitrogen volumetry ( BET), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Fluorescence X (FX).
La Volumétrie à l'azote qui correspond à l'adsorption physique de molécules d'azote dans la porosité du matériau via une augmentation progressive de la pression à température constante renseigne sur les caractéristiques texturales (diamètre des mésopores, type de porosité, surface spécifique) particulières du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention. En particulier, elle permet d'accéder à la valeur totale du volume microporeux et mésoporeux du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention. L'allure de l'isotherme d'adsorption d'azote et de la boucle d'hystérésis peut renseigner sur la présence de la microporosité liée aux entités proto-zéolithiques constituant les parois amorphes de la matrice de chacune des particules sphériques du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention et sur la nature de la mésoporosité. Dans l'exposé qui suit, le diamètre des mésospores ψ du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention donné correspond au diamètre moyen à la désorption d'azote défini comme étant un diamètre tel que tous les pores inférieurs à ce diamètre constituent 50% du volume poreux (Vp) mesuré sur la branche de désorption de l'isotherme azote. L'analyse quantitative de la microporosité du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention est effectuée à partir des méthodes "t" (méthode de Lippens-De Boer, 1965) ou "as" (méthode proposée par Sing) qui correspondent à des transformées de l'isotherme d'adsorption de départ comme décrit dans l'ouvrage "Adsorption bypowders and porous solids. Principles, methodology and applications" écrit par F. Rouquerol, J. Rouquerol et K. Sing, Académie Press, 1999. Ces méthodes permettent d'accéder en particulier à la valeur du volume microporeux caractéristique de la microporosité du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention ainsi qu'à la surface spécifique de l'échantillon. Le solide de référence utilisé est une silice LiChrospher Si-1000 (M. Jaroniec, M. Kruck, J. P. Olivier, Langmuir, 1999, 15, 5410). Concernant la matrice mésostructurée du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention, la différence entre la valeur du diamètre des mésopores φ et la distance de corrélation entre mésopores d défini par DRX aux bas angles comme décrit ci-dessous permet d'accéder à la grandeur e où e = d - φ et est caractéristique de l'épaisseur des parois amorphes de la matrice mésostructurée du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention. De même, la courbe Vads (ml/g) = f(αs) obtenue via la méthode O3 citée ci-dessus est caractéristique de la présence de microporosité au sein du matériau amorphe présent dans le catalyseur et conduit à une valeur du volume microporeux comprise dans une gamme de 0,01 à 0,4 ml/g. La détermination du volume microporeux et mésoporeux total et du volume microporeux comme décrite ci-dessus conduit à une valeur du volume mésoporeux du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention dans une gamme de 0,01 à 1 ml/g.Nitrogen volumetry, which corresponds to the physical adsorption of nitrogen molecules in the porosity of the material via a progressive increase in pressure at constant temperature, provides information on the textural characteristics (mesopore diameter, type of porosity, specific surface area). of the amorphous material present in the catalyst according to the invention. In particular, it provides access to the total value of the microporous and mesoporous volume of the amorphous material present in the catalyst according to the invention. The appearance of the nitrogen adsorption isotherm and of the hysteresis loop can provide information on the presence of the microporosity linked to the proto-zeolitic entities constituting the amorphous walls of the matrix of each of the spherical particles of the amorphous material present. in the catalyst according to the invention and on the nature of the mesoporosity. In the following description, the diameter of the mesospores ψ of the amorphous material present in the catalyst according to the invention corresponds to the mean diameter at the desorption of nitrogen defined as a diameter such that all the pores smaller than this diameter constitute 50 % of the pore volume (Vp) measured on the desorption branch of the nitrogen isotherm. The quantitative analysis of the microporosity of the amorphous material present in the catalyst according to the invention is carried out using methods "t" (method Lippens-De Boer, 1965) or "a s " (method proposed by Sing) that correspond to transformations of the starting adsorption isotherm as described in "Adsorption bypowders and porous solids, Principles, methodology and applications" written by F. Rouquerol, J. Rouquerol and K. Sing, Academy Press, 1999. These methods allow access in particular to the value of the microporous volume characteristic of the microporosity of the amorphous material present in the catalyst according to the invention as well as to the specific surface of the sample. The reference solid used is LiChrospher Si-1000 silica (M. Jaroniec, M. Kruck, JP Olivier, Langmuir, 1999, 15, 5410). As regards the mesostructured matrix of the amorphous material present in the catalyst according to the invention, the difference between the value of the mesopore diameter φ and the correlation distance between mesopores d defined by DRX at the low angles as described below makes it possible to access the magnitude e where e = d - φ and is characteristic of the thickness of the amorphous walls of the mesostructured matrix of the amorphous material present in the catalyst according to the invention. Similarly, the curve V ads (ml / g) = f (α s ) obtained via the method O 3 mentioned above is characteristic of the presence microporosity within the amorphous material present in the catalyst and leads to a micropore volume value in a range of 0.01 to 0.4 ml / g. The determination of the total microporous and mesoporous volume and the microporous volume as described above leads to a value of the mesoporous volume of the amorphous material present in the catalyst according to the invention in a range of 0.01 to 1 ml / g.
La technique de Diffraction des Rayons X aux bas angles (valeurs de l'angle 2Θ comprises entre 0,5 et 3°) permet de caractériser la périodicité à l'échelle nanométrique générée par la mésoporosité organisée du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention. Dans l'exposé qui suit, l'analyse des rayons X est réalisée sur poudre avec un diffractomètre opérant en réflexion et équipé d'un monochromateur arrière en utilisant la radiation du cuivre (longueur d'onde de 1 ,5406 A). Les pics habituellement observés sur les diffractogrammes correspondants à une valeur donnée de l'angle 2Θ sont associés aux distances inter réticulaires d(hki) caractéristiques de la symétrie structurale du matériau, ((hkl) étant les indices de Miller du réseau réciproque) par la relation de Bragg : 2 d (hki) * sin (D) = n * D Cette indexation permet alors la détermination des paramètres de maille (abc) du réseau direct, la valeur de ces paramètres étant fonction de la structure hexagonale, cubique, ou vermiculaire obtenue et caractéristique de l'organisation périodique des mésopores du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention. L'analyse par Microscopie Électronique à Transmission (MET) est une technique également largement utilisée pour caractériser la mésostructuration du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention. Celle-ci permet la formation d'une image du solide étudié, les contrastes observés étant caractéristiques de l'organisation structurale, de la texture et de la morphologie des particules observées, la résolution de la technique atteignant au maximum 0,2 nm. L'analyse de l'image permet également d'accéder aux paramètres d et φ caractéristiques du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention définis précédemment.The technique of low-angle X-ray diffraction (values of the angle 2Θ between 0.5 and 3 °) makes it possible to characterize the periodicity at the nanoscale generated by the organized mesoporosity of the amorphous material present in the catalyst according to the invention. 'invention. In the following description, the X-ray analysis is carried out on powder with a diffractometer operating in reflection and equipped with a rear monochromator using copper radiation (wavelength of 1.5406 A). The peaks usually observed on the diffractograms corresponding to a given value of the angle 2Θ are associated with the inter-reticular distances d (hk i) characteristic of the structural symmetry of the material, ((hkl) being the Miller indices of the reciprocal lattice) by the Bragg relation: 2 d (hk i ) * sin (D) = n * D This indexation then allows the determination of the mesh parameters (abc) of the direct network, the value of these parameters being a function of the hexagonal, cubic structure , or vermicular obtained and characteristic of the periodic organization of the mesopores of the amorphous material present in the catalyst according to the invention. The Transmission Electron Microscopy (TEM) analysis is a technique also widely used to characterize the mesostructuration of the amorphous material present in the catalyst according to the invention. This allows the formation of an image of the studied solid, the observed contrasts being characteristic of the structural organization, the texture and the morphology of the particles observed, the resolution of the technique reaching a maximum of 0.2 nm. The analysis of the image also makes it possible to access the characteristic parameters d and φ of the amorphous material present in the catalyst according to the invention defined above.
La composition du matériau amorphe présent dans le catalyseur selon l'invention peut être déterminée par Fluorescence X (FX). La composition globale du catalyseur comprenant au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique et un support comprenant au moins un matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée peut être déterminée par Fluorescence X ou Absorption Atomique selon la nature des éléments constitutifs du catalyseur. Dans le cas d'un catalyseur mis en forme sous forme de billes, extrudés par exemple, la répartition des éléments constitutifs du catalyseurs au sein des billes, extrudés par exemple peut être évaluée par l'intermédiaire de la microanalyse élémentaire par sonde électronique (microsonde de Castaing), voire par exemple l'ouvrage "Analyse physico-chimique des catalyseurs industriels", Technip, 2001.The composition of the amorphous material present in the catalyst according to the invention can be determined by Fluorescence X (FX). The overall composition of the catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIB metals and Group VIII of the Periodic Table and a support comprising at least one amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon can be determined by X-ray Fluorescence or Atomic Absorption depending on the nature of the constituent elements of the catalyst. In the case of a catalyst shaped in the form of beads, extruded for example, the distribution of the constituent elements of the catalysts within the beads, extruded, for example can be evaluated by means of elementary microanalysis by electronic probe (Castaing microprobe), or even for example the book "Physico-chemical analysis of industrial catalysts", Technip, 2001.
La mesure de la dispersion des métaux du groupe VIB et du groupe VIII peut également être effectuée par toute méthode connue de l'Homme du métier. A titre d'exemple, la dispersion des métaux nobles du groupe VIII comme le platine pourra être effectuée par la méthode de titration H2/O2.The measurement of the dispersion of Group VIB and Group VIII metals can also be carried out by any method known to those skilled in the art. By way of example, the dispersion of the noble metals of group VIII such as platinum can be carried out by the H 2 / O 2 titration method.
Enfin, les techniques d'analyse mentionnées pour caractériser le matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée peuvent également être employées pour caractériser le catalyseur, notamment la Diffraction des Rayons X aux bas angles (DRX aux bas angles), la Volumétrie à l'azote (BET) et la Microscopie Électronique à Transmission (MET).Finally, the analytical techniques mentioned for characterizing the amorphous material comprising hierarchized and organized porosity silicon can also be used to characterize the catalyst, in particular X-ray diffraction at low angles (X-ray at low angles), the volumetry at the lower end. Nitrogen (BET) and Transmission Electron Microscopy (TEM).
Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention
La présente invention concerne un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch, mettant en œuvre un catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation comprenant au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique et un support formé d'au moins un matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée, constitué d'au moins deux particules sphériques élémentaires, chacune desdites particules comprenant une matrice à base d'oxyde de silicium, mésostructurée, ayant un diamètre de mésopores compris entre 1,5 et 30 nm et présentant des parois amorphes et microporeuses d'épaisseur comprise entre 1 ,5 et 50 nm, lesdites particules sphériques élémentaires ayant un diamètre maximal de 200 microns.The present invention relates to a method for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis, using a hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating metal chosen from the group formed by the Group VIB and Group VIII metals of the Periodic Table and a support consisting of at least one amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon, consisting of at least two elementary spherical particles, each of said particles comprising a matrix based on mesostructured silicon oxide having a mesopore diameter of between 1.5 and 30 nm and having amorphous and microporous walls with a thickness of between 1.5 and 50 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns.
Ledit procédé opère avantageusement à une température comprise entre 270 et 4000C et de préférence entre 300 et 390 0C, une pression comprise entre 1 et 9 MPa et de préférence comprise entre 2 et 8 MPa, une vitesse spatiale comprise entre 0,5 et 5 h"1 et de préférence comprise entre 0,8 et 3 h"1 et un débit d'hydrogène ajusté pour obtenir un rapport de 400 à 1500 normaux litres d'hydrogène par litre de charge et de préférence un rapport de 600 et 1300 normaux litres d'hydrogène par litre de charge.Said method advantageously operates at a temperature of between 270 and 400 ° C. and preferably between 300 and 390 ° C., a pressure of between 1 and 9 MPa and preferably between 2 and 8 MPa, a space velocity of between 0.5. and 5 h -1 and preferably between 0.8 and 3 h -1 and a hydrogen flow rate adjusted to obtain a ratio of 400 to 1500 normal liters of hydrogen per liter of filler and preferably a ratio of 600 and 1300 normal liters of hydrogen per liter of charge.
Le catalyseur d'hvdrocraαuaαe et d'hvdroisomérisation De préférence, ledit catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation comprend : - 0,1 à 60%, de préférence de 0,1 à 50% et de manière encore plus préférée de 0,1 à 40% d'au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII,Hydrocracking and Hydroisomerization Catalyst Preferably, said hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprises: 0.1 to 60%, preferably 0.1 to 50% and even more preferably 0.1 to 40% of at least one hydro-dehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIB metals and group VIII,
- de 40 à 99,9% d'un support comprenant : - 0 à 99% et de préférence 2 à 98%, de préférence de 5 à 95% d'au moins un liant minéral poreux amorphe ou mal cristallisé de type oxyde,from 40 to 99.9% of a support comprising: 0 to 99% and preferably 2 to 98%, preferably 5 to 95% of at least one amorphous or poorly crystallized porous inorganic binder of the oxide type,
- 0,01 à 60%, de préférence de 0,05 à 40%, de manière préférée, de 0,05 à 35% et de manière très préférée, de 0,05 à 20% d'un matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée. Les pourcentages sont exprimés en pourcentage poids par rapport à la masse totale du catalyseur.0.01 to 60%, preferably 0.05 to 40%, preferably 0.05 to 35% and very preferably 0.05 to 20% of an amorphous material comprising silicon with hierarchical and organized porosity. The percentages are expressed as percentages by weight relative to the total mass of the catalyst.
a) La fonction hydro-déshydrogénante.a) The hydro-dehydrogenating function.
Conformément à l'invention, le catalyseur comprend au moins un métal hydro- déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIII et les métaux du groupe VIB, pris seuls ou en mélange.According to the invention, the catalyst comprises at least one hydro-dehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIII metals and Group VIB metals, taken alone or in admixture.
De préférence, les éléments du groupe VIII sont choisis parmi le fer, le cobalt, le nickel, le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'osmium, l'iridium ou le platine, pris seuls ou en mélange. Selon un mode de réalisation préféré, les éléments du groupe VIII sont les métaux nobles avantageusement choisis parmi le platine et le palladium.Preferably, the group VIII elements are chosen from iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium or platinum, taken alone or as a mixture. According to a preferred embodiment, the elements of group VIII are the noble metals advantageously chosen from platinum and palladium.
Selon un autre mode de réalisation préféré, les éléments du groupe VIII sont les métaux non nobles avantageusement choisis parmi le fer, le cobalt et le nickel. De préférence, les éléments du groupe VIB du catalyseur selon la présente invention sont choisis parmi le tungstène et le molybdène.According to another preferred embodiment, the group VIII elements are non-noble metals advantageously chosen from iron, cobalt and nickel. Preferably, the group VIB elements of the catalyst according to the present invention are selected from tungsten and molybdenum.
Dans le cas où la fonction hydrogénante comprend un élément du groupe VIII et un élément du groupe VIB, les associations de métaux suivants sont préférées : nickel-molybdène, cobalt-molybdène, fer-molybdène, fer-tungstène, nickel-tungstène, cobalt-tungstène, et de manière très préférée : nickel-molybdène, cobalt-molybdène, nickel-tungstène. Il est également possible d'utiliser des associations de trois métaux telles que par exemple nickel- cobalt-molybdène. Lorsqu'une combinaison de métaux du groupe Vl et du groupe VIII est utilisée, le catalyseur est alors préférentiellement utilisé sous une forme sulfurée. La teneur en élément hydro-déshydrogénant dudit catalyseur selon la présente invention choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII non noble est avantageusement comprise entre 0,1 et 60% poids par rapport à la masse totale dudit catalyseur de préférence entre 0,1 et 50% poids et de manière très préférée entre 0,1 et 40% poids.In the case where the hydrogenating function comprises a group VIII element and a group VIB element, the following metal combinations are preferred: nickel-molybdenum, cobalt-molybdenum, iron-molybdenum, iron-tungsten, nickel-tungsten, cobalt- tungsten, and very preferably: nickel-molybdenum, cobalt-molybdenum, nickel-tungsten. It is also possible to use combinations of three metals such as for example nickel-cobalt-molybdenum. When a combination of Group VI and Group VIII metals is used, the catalyst is then preferably used in a sulfurous form. The content of the hydro-dehydrogenating element of said catalyst according to the present invention chosen from the group formed by the metals of group VIB and non-noble group VIII is advantageously between 0.1 and 60% by weight relative to the total mass of said catalyst preferably between 0.1 and 50% by weight and very preferably between 0.1 and 40% by weight.
Lorsque l'élément hydro-déshydrogénant est un métal noble du groupe VIII, le catalyseur renferme de préférence une teneur en métal noble comprise entre 0,05 et 10% poids, de manière encore plus préférée de 0,1 à 5% poids par rapport à la masse totale dudit catalyseur.When the hydro-dehydrogenating element is a noble metal of group VIII, the catalyst preferably contains a noble metal content of between 0.05 and 10% by weight, even more preferably from 0.1 to 5% by weight relative to to the total mass of said catalyst.
b) Le matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée. Conformément à l'invention, ledit matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée est constitué d'au moins deux particules sphériques élémentaires, chacune desdites particules comprenant une matrice à base d'oxyde de silicium, mésostructurée, ayant un diamètre de mésopores compris entre 1 ,5 et 30 nm et présentant des parois amorphes et microporeuses d'épaisseur comprise entre 1 ,5 et 50 nm, lesdites particules sphériques élémentaires ayant un diamètre maximal de 200 microns. Le matériau présent dans le catalyseur selon l'invention est un matériau à porosité hiérarchisée dans les domaines de la microporosité et de la mésoporosité et organisée dans le domaine de la mésoporosité. Par matériau à porosité hiérarchisée et organisée, on entend au sens de la présente invention un matériau présentant une double porosité à l'échelle de chacune desdites particules sphériques : une mésoporosité, c'est-à-dire la présence de pores organisés à l'échelle mésoporeuse ayant un diamètre uniforme compris entre 1 ,5 et 30 nm et de préférence entre 1,5 et 15 nm, répartis de façon homogène et régulière dans chacune desdites particules (mésostructuration) et une microporosité induite par les parois amorphes, les caractéristiques de cette microporosité étant fonction des entités proto-zéolithiques constitutives des parois amorphes de la matrice de chacune des particules sphériques du matériau à porosité hiérarchisée et organisée présent dans le catalyseur selon l'invention. La microporosité se caractérise par la présence de micropores, au sein desdites parois amorphes, ayant un diamètre inférieur à 1,5 nm. Le support constitutif du catalyseur selon l'invention présente également une(des) macroporosité(s) texturale(s) interparticulaire et/ou intraparticulaire. Il est à noter qu'une porosité de nature microporeuse peut également résulter de l'imbrication du tensioactif, utilisé lors de la préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée présent dans le catalyseur selon l'invention, avec la paroi inorganique au niveau de l'interface organique-inorganique développée lors de la mésostructuration de la composante inorganique dudit matériau à porosité hiérarchisée et organisée présent dans le catalyseur selon l'invention. Avantageusement, aucune des particules sphériques constituant le matériau présent dans le catalyseur selon l'invention ne présente de macropores.b) The amorphous material comprising silicon with hierarchical and organized porosity. According to the invention, said amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon consists of at least two elementary spherical particles, each of said particles comprising a mesostructured silicon oxide-based matrix having a mesopore diameter included between 1.5 and 30 nm and having amorphous and microporous walls with a thickness of between 1.5 and 50 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns. The material present in the catalyst according to the invention is a hierarchically porous material in the fields of microporosity and mesoporosity and organized in the field of mesoporosity. For the purposes of the present invention, a material having a hierarchized and organized porosity means a material having a double porosity on the scale of each of said spherical particles: a mesoporosity, that is to say the presence of pores organized on the mesoporous scale having a uniform diameter of between 1.5 and 30 nm and preferably between 1.5 and 15 nm, distributed homogeneously and uniformly in each of said particles (mesostructuration) and a microporosity induced by the amorphous walls, the characteristics of this microporosity being a function of the proto-zeolitic entities constituting the amorphous walls of the matrix of each of the spherical particles of the hierarchized and organized porosity material present in the catalyst according to the invention. The microporosity is characterized by the presence of micropores, within said amorphous walls, having a diameter of less than 1.5 nm. The constituent support of the catalyst according to the invention also has one or more interparticle and / or intraparticular textural macroporosity (s). It should be noted that a porosity of microporous nature may also result from the interlaying of the surfactant, used during the preparation of the hierarchical and organized porosity material present in the catalyst according to the invention, with the inorganic wall at the level of the organic-inorganic interface developed during the mesostructuration of the inorganic component of said hierarchical and organized porosity material present in the catalyst according to the invention. Advantageously, none of the spherical particles constituting the material present in the catalyst according to the invention has macropores.
De préférence, la matrice à base d'oxyde de silicium formant chacune des particules sphériques du matériau à porosité hiérarchisée et organisée présent dans le catalyseur selon l'invention présente des parois amorphes entièrement constituées d'entités proto- zéolithiques, lesquelles sont à l'origine de la microporosité présente au sein de chacune des particules sphériques du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention. Les entités proto-zéolitiques sont des espèces préparées à partir de réactifs utilisés pour la synthèse de zéolithes ou de solides apparentés, la préparation desdites espèces n'ayant pas été menée jusqu'au stade de la formation de zéolithes cristallisées. Il en résulte que lesdites entités proto-zéolithiques, de petite taille, ne sont pas détectées lorsqu'elles sont caractérisées par diffraction des rayons X aux grands angles. Plus précisément et conformément à l'invention, les entités proto-zéolithiques constituant intégralement et de façon homogène les parois microporeuses amorphes de la matrice de chacune des particules sphériques du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention sont des espèces résultant de la mise en présence d'au moins un agent structurant, au moins un précurseur silicique et au moins un précurseur d'au moins un élément X, dans des conditions variables de temps et de température permettant d'aboutir à une solution limpide, lesdites espèces pouvant servir d'amorce à la synthèse de toute zéolithe ou solide apparenté développant des propriétés d'acidité et en particulier mais de façon non restrictive celle répertoriées dans "Atlas of zeolite framework types", δ"1 revised Edition, 2001 , C. Baerlocher, W. M. Meier, D. H. Oison. Il en résulte que ladite matrice à base d'oxyde de silicium comprend, en outre, au moins un élément X, la nature chimique de X étant fonction de la nature chimique desdites entités proto-zéolithiques employées et pouvant être de façon non exhaustive l'un des éléments suivants : aluminium, fer, germanium, bore et titane. Avantageusement, X est l'élément aluminium. Dans ce cas, la matrice du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention est un aluminosilicate amorphe, précurseur d'un matériau aluminosilicate cristallisé. Cet aluminosilicate amorphe présente un rapport molaire Si/Ai égal à celui de la solution des précurseurs silicique et aluminique conduisant à la formation des entités proto-zéolithiques constituant intégralement les parois amorphes et microporeuses de la matrice.Preferably, the matrix based on silicon oxide each forming spherical particles of the hierarchical and organized porosity material present in the catalyst according to the invention has amorphous walls consisting entirely of protozeolithic entities, which are origin of the microporosity present within each of the spherical particles of the material present in the catalyst according to the invention. The proto-zeolitic entities are species prepared from reagents used for the synthesis of zeolites or related solids, the preparation of said species not having been conducted to the stage of the formation of crystallized zeolites. As a result, said small protozeolitic entities are not detected when they are characterized by X-ray diffraction at large angles. More specifically and in accordance with the invention, the proto-zeolite entities integrally and homogeneously constituting the amorphous microporous walls of the matrix of each of the spherical particles of the material present in the catalyst according to the invention are species resulting from the setting the presence of at least one structuring agent, at least one silicic precursor and at least one precursor of at least one element X, under variable conditions of time and temperature making it possible to obtain a clear solution, said species being able to serve as a initiates the synthesis of any zeolite or related solid developing acidity properties and in particular but not limited to those listed in "Atlas of zeolite framework types", δ " 1 revised Edition, 2001, C. Baerlocher, WM Meier As a result, said silicon oxide matrix further comprises at least one element X, the chemical nature of which e X being a function of the chemical nature of said proto-zeolite entities used and may be non-exhaustively one of the following: aluminum, iron, germanium, boron and titanium. Advantageously, X is the aluminum element. In this case, the matrix of the material present in the catalyst according to the invention is an amorphous aluminosilicate, a precursor of a crystallized aluminosilicate material. This amorphous aluminosilicate has an Si / Al molar ratio equal to that of the solution of silicic and aluminic precursors leading to the formation of the proto-zeolitic entities integrally forming the amorphous and microporous walls of the matrix.
On entend par zéolithe ou solide apparenté bien connus de l'Homme du métier l'ensemble des solides oxydes microporeux cristallisés dont les éléments atomiques constitutifs de la charpente inorganique présentent une coordinance IV. Par définition, la dénomination "zéolithe" est attribuée auxdits solides oxydes microporeux siliciques ou aluminosiliciques. De même, la dénomination "solide apparenté" concerne l'ensemble des solides oxydes microporeux cristallisés dont les éléments atomiques constitutifs de la charpente inorganique présentent une coordinance IV, lesdits solides oxydes microporeux siliciques ou aluminosiliciques étant exclus. Toute zéolithe ou solide apparenté présentant au moins un élément atomique trivalent à l'origine de la présence d'une charge négative de ladite charpente et qui peut être compensé par une charge positive de nature protonique peut développer des propriétés d'acidité. En particulier, les zéolithes de type aluminosilicate et les solides apparentés de type silicoaluminosphosphate développent de telles propriétés. Les entités proto-zéolithiques qui constituent intégralement les parois amorphes de la matrice de chacune des particules du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention et à l'origine de la microporosité de celui-ci sont de préférence des espèces pour l'amorce d'au moins une zéolithe choisie parmi les aluminosilicates ZSM-5, ZSM-48, ZSM-22, ZSM- 23, ZBM-30, EU-1 , EU-2, EU-11, Bêta, zéolithe A, Y, USY, VUSY, SDUSY, mordénite, NU- 87, NU-88, NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IZM-2 et Ferriérite et/ou au moins un solide apparenté choisi parmi les silicoaluminophosphates SAPO-11 et SAPO-34. De manière très préférée, les entités proto-zéolithiques constituant intégralement les parois amorphes et microporeuses de la matrice de chacune des particules du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention sont des espèces pour l'amorce d'au moins une zéolithe choisie parmi les aluminosilicates de type structural MFI, BEA1 FAU, LTA et/ou au moins un solide apparenté choisie parmi les silicoaluminophosphates de type structural AEL, CHA. La matrice à base d'oxyde de silicium, comprise dans chacune des particules sphériques constituant le matériau présent dans le catalyseur selon l'invention, est mésostructurée : elle présente des mésopores ayant un diamètre uniforme compris entre 1 ,5 et 30 nm et de préférence entre 1 ,5 et 15 nm, répartis de façon homogène et régulière dans chacune des particules sphériques. La matière située entre les mésopores de chacune desdites particules sphériques est micoporeuse et intégralement amorphe et forme des parois, ou murs, dont l'épaisseur est comprise entre 1 et 50 nm, de préférence entre 1 et 30 nm. L'épaisseur des parois correspond à la distance séparant un premier mésopore d'un second mésopore, le second mésopore étant le pore le plus proche dudit premier mésopore. La mésostructuration du matériau à porosité hiérarchisée et organisée présent dans le catalyseur selon l'invention peut être du type vermiculaire, cubique ou hexagonale en fonction de la nature du tensioactif utilisé pour la mise en oeuvre du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention.The term zeolite or related solid well known to those skilled in the art all crystalline microporous oxide solids whose atomic elements constituting the inorganic framework have a coordination IV. By definition, the name "zeolite" is attributed to said microporous silicic or aluminosilicic oxide solids. Similarly, the term "related solid" refers to all the oxide solids microporous crystallites whose atomic elements constituting the inorganic framework have an IV coordination, said microporous silicic or aluminosilicic oxide solids being excluded. Any zeolite or related solid having at least one trivalent atomic element at the origin of the presence of a negative charge of said framework and which can be compensated by a positive charge of protonic nature can develop acidity properties. In particular, aluminosilicate zeolites and related solids of silicoaluminophosphate type develop such properties. The proto-zeolite entities which constitute integrally the amorphous walls of the matrix of each of the particles of the material present in the catalyst according to the invention and at the origin of the microporosity thereof are preferably species for the primer of at least one zeolite selected from aluminosilicates ZSM-5, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, EU-1, EU-2, EU-11, Beta, zeolite A, Y, USY, VUSY, SDUSY, mordenite, NU-87, NU-88, NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IZM-2 and Ferrierite and / or at least one related solid selected from SAPO-11 silicoaluminophosphates and SAPO-34. Very preferably, the proto-zeolite entities integrally forming the amorphous and microporous walls of the matrix of each of the particles of the material present in the catalyst according to the invention are species for the primer of at least one zeolite chosen from the aluminosilicates of structural type MFI, BEA 1 FAU, LTA and / or at least one related solid selected from silicoaluminophosphates of structural type AEL, CHA. The matrix based on silicon oxide, included in each of the spherical particles constituting the material present in the catalyst according to the invention, is mesostructured: it has mesopores having a uniform diameter of between 1.5 and 30 nm and preferably between 1, 5 and 15 nm, distributed homogeneously and evenly in each of the spherical particles. The material located between the mesopores of each of said spherical particles is micoporous and fully amorphous and forms walls, or walls, whose thickness is between 1 and 50 nm, preferably between 1 and 30 nm. The thickness of the walls corresponds to the distance separating a first mesopore from a second mesopore, the second mesopore being the pore closest to the first mesopore. The mesostructuration of the hierarchized and organized porosity material present in the catalyst according to the invention may be of the vermicular, cubic or hexagonal type depending on the nature of the surfactant used for the implementation of the material present in the catalyst according to the invention.
Conformément à l'invention, lesdites particules sphériques élémentaires constituant le matériau à porosité hiérarchisée et organisée présent dans le catalyseur selon l'invention ont un diamètre maximal égal à 200 microns, de préférence inférieur à 100 microns, avantageusement compris entre 50 nm et 20 μm, très avantageusement compris entre 50 nm et 10 μm, et de manière encore plus avantageuse compris entre 50 nm et 3 μm. Plus précisément, elles sont présentes dans le matériau présent dans le catalyseur selon l'invention sous la forme d'agrégats. Le matériau à porosité hiérarchisée et organisée présent dans le catalyseur selon l'invention présente avantageusement une surface spécifique comprise entre 100 et 1100 m2/g et de manière très avantageuse comprise entre 200 et 1000 m2/g.According to the invention, said elementary spherical particles constituting the hierarchical and organized porosity material present in the catalyst according to the invention have a maximum diameter equal to 200 microns, preferably less than 100 microns, advantageously between 50 nm and 20 μm, very advantageously between 50 nm and 10 μm, and even more advantageously between 50 nm and 3 μm. More specifically, they are present in the material present in the catalyst according to the invention in the form of aggregates. The hierarchical and organized porosity material present in the catalyst according to the invention advantageously has a specific surface area of between 100 and 1100 m 2 / g and very advantageously between 200 and 1000 m 2 / g.
Le matériau à porosité hiérarchisée et organisée présent dans le catalyseur selon l'invention présente avantageusement un volume mésoporeux mesuré par Volumétrie à l'azote compris entre 0,01 et 1 ml/g et un volume microporeux mesuré par Volumétrie à l'azote compris entre 0,01 et 0,4 ml/g.The hierarchical and organized porosity material present in the catalyst according to the invention advantageously has a mesoporous volume measured by nitrogen volumetry of between 0.01 and 1 ml / g and a microporous volume measured by nitrogen volumetry between 0.01 and 0.4 ml / g.
Le matériau à porosité hiérarchisée et organisée comprenant du silicium constitutif du catalyseur selon l'invention est avantageusement obtenu selon le procédé de préparation qui comprend : a) la préparation d'une solution limpide contenant les éléments précurseurs d'entités proto-zéolithiques, à savoir au moins un agent structurant, au moins un précurseur silicique et au moins un précurseur d'au moins un élément X, X étant avantageusement l'aluminium ; b) le mélange en solution d'au moins un tensioactif et d'au moins ladite solution limpide obtenue selon a) tel que le rapport des volumes des matières inorganique et organique soit compris entre 0,26 et 4 ; c) l'atomisation par aérosol de ladite solution obtenue à l'étape b) pour conduire à la formation de gouttelettes sphériques ; d) le séchage desdites gouttelettes et e) l'élimination dudit agent structurant et dudit tensioactif pour l'obtention d'un matériau amorphe à porosité hiérarchisée dans la gamme de la microporosité et de la mésoporosité et organisée dans la gamme de la mésoporosité. Par la suite ce procédé et appelé "procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée".The hierarchical and organized porosity material comprising silicon constituting the catalyst according to the invention is advantageously obtained according to the preparation process which comprises: a) the preparation of a clear solution containing the precursor elements of protozeolitic entities, namely at least one structuring agent, at least one silicic precursor and at least one precursor of at least one element X, X being advantageously aluminum; b) mixing in solution at least one surfactant and at least said clear solution obtained according to a) such that the ratio of the volumes of inorganic and organic materials is between 0.26 and 4; c) aerosol atomizing said solution obtained in step b) to lead to the formation of spherical droplets; d) drying said droplets and e) removing said structuring agent and said surfactant to obtain an amorphous material with hierarchical porosity in the range of microporosity and mesoporosity and organized in the range of mesoporosity. Subsequently this process and called "method of preparing the material hierarchized and organized porosity".
Conformément à l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, la solution limpide contenant les éléments précurseurs d'entités proto- zéolithiques, à savoir au moins un agent structurant, au moins un précurseur silicique et au moins un précurseur d'au moins un élément X, X étant avantageusement l'aluminium, est avantageusement réalisée à partir de protocoles opératoires connus de l'Homme du métier. Le précurseur silicique utilisé pour la mise en oeuvre de l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée est avantageusement choisi parmi les précurseurs d'oxyde de silicium bien connus de l'Homme du métier. En particulier, on utilise avantageusement un précurseur silicique choisi parmi les précurseurs de silice habituellement utilisés dans la synthèse des zéolithes ou de solides apparentés, par exemple on utilise de la silice solide en poudre, de l'acide silicique, de la silice colloïdale, de la silice dissoute ou du tétraéthoxysilane encore appelé tétraéthylorthosilicate (TEOS). De manière préférée, le précurseur silicique est le TEOS.According to step a) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity, the clear solution containing the precursor elements of protozeolitic entities, namely at least one structuring agent, at least one silicic precursor and at least one precursor of at least one element X, X being advantageously aluminum, is advantageously produced from operating protocols known to those skilled in the art. The silicic precursor used for the implementation of step a) of the method of preparation of the hierarchized and organized porosity material is advantageously chosen from the precursors of silicon oxide well known to those skilled in the art. In particular, it is advantageous to use a silicic precursor chosen from the silica precursors normally used in the synthesis of zeolites or related solids by For example solid powdered silica, silicic acid, colloidal silica, dissolved silica or tetraethoxysilane also called tetraethylorthosilicate (TEOS) are used. Preferably, the silicic precursor is TEOS.
Le précurseur de l'élément X, utilisé pour la mise en oeuvre de l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, peut avantageusement être tout composé comprenant l'élément X et pouvant libérer cet élément en solution, notamment en solution aqueuse ou aquo-organique, sous forme réactive. Dans le cas où X est l'aluminium, le précurseur aluminique est avantageusement un sel inorganique d'aluminium de formule AIZ3, Z étant un halogène, un nitrate ou un hydroxyde. De préférence, Z est le chlore. Le précurseur aluminique peut également être un sulfate d'aluminium de formule AI2(SO4)3. Le précurseur aluminique peut être aussi un précurseur organométallique de formule AI(OR)3 ou R = éthyle, isopropyle, n-butyle, s-butyle (AI(O5C4Hg)3) ou t-butyle ou un précurseur chélaté tel que l'aluminium acétylacétonate (AI(C5H8O2)3). De préférence, R est le s-butyle. Le précurseur aluminique peut aussi avantageusement être de Paluminate de sodium ou d'ammonium ou de l'alumine proprement dite sous l'une de ses phases cristallines connues de l'Homme du métier (alpha, delta, teta, gamma), de préférence sous forme hydratée ou qui peut être hydratée.The precursor of the element X, used for the implementation of step a) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity, can advantageously be any compound comprising the element X and able to release this element in solution, especially in aqueous or aquo-organic solution, in reactive form. In the case where X is aluminum, the aluminum precursor is advantageously an inorganic aluminum salt of formula AIZ 3 , Z being a halogen, a nitrate or a hydroxide. Preferably, Z is chlorine. The aluminum precursor may also be an aluminum sulphate of formula AI 2 (SO 4 ) 3 . The aluminum precursor can also be an organometallic precursor of formula AI (OR) 3 or R = ethyl, isopropyl, n-butyl, s-butyl (Al (O 5 C 4 Hg) 3 ) or t-butyl or a chelated precursor such as that aluminum acetylacetonate (AI (C 5 H 8 O 2 ) 3 ). Preferably, R is s-butyl. The aluminum precursor may also advantageously be sodium or ammonium aluminate or the alumina proper in one of its crystalline phases known to those skilled in the art (alpha, delta, teta, gamma), preferably under hydrated form or that can be hydrated.
On peut également avantageusement utiliser des mélanges des précurseurs cités ci- dessus. Certains ou l'ensemble des précurseurs aluminiques et siliciques peuvent éventuellement avantageusement être ajoutés sous la forme d'un seul composé comprenant à la fois des atomes d'aluminium et des atomes de silicium, par exemple une silice-alumine amorphe.It is also advantageous to use mixtures of the precursors mentioned above. Some or all of the aluminic and silicic precursors may optionally advantageously be added in the form of a single compound comprising both aluminum atoms and silicon atoms, for example an amorphous silica-alumina.
L'agent structurant utilisé pour la mise en oeuvre de l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée peut avantageusement être ionique ou neutre selon la nature de la zéolithe ou du solide apparenté qui serait obtenu à partir desdites entités proto-zéolithiques. Il est fréquent d'utiliser les agents structurants de la liste non exhaustive suivante : des cations organiques azotés tels que le tétrapropylammonium (TPA), des éléments de la famille des alcalins (Cs, K, Na, etc.), des éthercouronnes, des diamines ainsi que tout autre agent structurant bien connu de l'Homme du métier pour la synthèse de zéolithe ou de solide apparenté.The structuring agent used for the implementation of step a) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity may advantageously be ionic or neutral depending on the nature of the zeolite or related solid that would be obtained from said entities proto-zeolite. It is common to use the structuring agents of the following non-exhaustive list: nitrogenous organic cations such as tetrapropylammonium (TPA), elements of the family of alkalis (Cs, K, Na, etc.), ethercouronnes, diamines and any other structuring agent well known to those skilled in the art for the synthesis of zeolite or related solid.
On obtient généralement la solution limpide contenant les éléments précurseurs d'entités proto-zéolithiques selon l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée en préparant un mélange réactionnel renfermant au moins un précurseur silicique, au moins un précurseur d'au moins un élément X, X étant avantageusement l'aluminium, et au moins un agent structurant. Le mélange réactionnel est soit aqueux soit aquo-organique, par exemple un mélange eau-alcool. Il est préféré de travailler dans un milieu réactionnel basique au cours des diverses étapes du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée afin de favoriser le développement des entités proto-zéolithiques constituant les parois amorphes et microporeuses de la matrice de chacune des particules du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention. La basicité de la solution est avantageusement assurée par la basicité de l'agent structurant employé ou bien par basification du mélange réactionnel par l'ajout d'un composé basique, par exemple un hydroxyde de métal alcalin, de préférence de l'hydroxyde de sodium. Le mélange réactionnel peut avantageusement être mis sous conditions hydrothermales sous une pression autogène, éventuellement en ajoutant un gaz, par exemple de l'azote, à une température comprise entre la température ambiante et 2000C, de préférence entre la température ambiante et 1700C et de manière encore préférentielle à une température qui ne dépasse pas 1200C jusqu'à la formation d'une solution limpide contenant les éléments précurseurs des entités proto-zéolithiques constituant les parois amorphes et microporeuses de la matrice de chacune des particules sphériques du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention. Selon un mode opératoire préféré, le mélange réactionnel renfermant au moins un agent structurant, au moins un précurseur silicique et au moins un précurseur d'au moins un élément X, X étant avantageusement l'aluminium est mûri à température ambiante de façon à obtenir une solution limpide contenant les éléments précurseurs d'entités proto-zéolithiques susceptibles de générer la formation d'entités zéolithiques cristallisées.The clear solution containing the precursor elements of protozeolitic entities is generally obtained according to step a) of the process for preparing the hierarchical and organized porosity material by preparing a reaction mixture containing at least one silicic precursor, at least one precursor of at least one element X, X being advantageously aluminum, and at least one structuring agent. The reaction mixture is either aqueous or aquo-organic, for example a water-alcohol mixture. It is preferred to working in a basic reaction medium during the various steps of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material in order to promote the development of the proto-zeolitic entities constituting the amorphous and microporous walls of the matrix of each of the particles of the material present in the catalyst according to the invention. The basicity of the solution is advantageously ensured by the basicity of the structuring agent used or by basification of the reaction mixture by the addition of a basic compound, for example an alkali metal hydroxide, preferably sodium hydroxide. . The reaction mixture may advantageously be subjected to hydrothermal conditions under autogenous pressure, optionally by adding a gas, for example nitrogen, at a temperature between room temperature and 200 0 C, preferably between room temperature and 170 0 C and still more preferably at a temperature which does not exceed 120 ° C. until the formation of a clear solution containing the precursor elements of the proto-zeolitic entities constituting the amorphous and microporous walls of the matrix of each of the spherical particles of the material present in the catalyst according to the invention. According to a preferred procedure, the reaction mixture containing at least one structuring agent, at least one silicic precursor and at least one precursor of at least one element X, X being advantageously the aluminum is matured at room temperature so as to obtain a clear solution containing the precursor elements of proto-zeolithic entities capable of generating the formation of crystallized zeolite entities.
Conformément à l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, les éléments précurseurs des entités proto-zéolithiques présents dans la solution limpide sont avantageusement synthétisés selon des protocoles opératoires connus de l'Homme du métier. En particulier, pour un matériau selon l'invention dont la matrice de chaque particule sphérique est constituée d'entités proto-zéolithiques bêta, une solution limpide contenant des éléments précurseurs d'entités proto-zéolithiques bêta est avantageusement réalisée à partir du protocole opératoire décrit par P. Prokesova, S. Mintova, J. Cejka, T. Bein et coll., Micropor. Mesopor. Mater., 2003, 64, 165. Pour un matériau selon l'invention dont la matrice de chaque particule sphérique est constituée d'entités proto-zéolithiques de type FAU, une solution limpide contenant des éléments précurseurs d'entités proto-zéolithiques de type FAU est réalisée à partir des protocoles opératoires décrits par Y. Liu, W. Z. Zhang, T. J. Pinnavaia et coll., J. Am. Chem. Soc, 2000, 122, 8791 et K. R. Kloetstra, H. W. Zandbergen, J. C. Jansen, H. vanBekkum, Microporous Mater., 1996, 6, 287. Pour un matériau selon l'invention dont la matrice de chaque particule sphérique est constituée d'entités proto-zéolithiques ZSM-5, une solution limpide contenant des éléments précurseurs d'entités proto-zéolithiques ZSM-5 est réalisée à partir du protocole opératoire décrit par A. E. Persson, B. J. Schoeman, J. Sterte, J. -E. Otterstedt, Zeolites, 1995, 15, 611.According to step a) of the process for preparing the material with hierarchical and organized porosity, the precursor elements of the proto-zeolitic entities present in the clear solution are advantageously synthesized according to operating protocols known to those skilled in the art. In particular, for a material according to the invention in which the matrix of each spherical particle is made up of protozeolite beta entities, a clear solution containing precursor elements of protozeolitic beta entities is advantageously produced from the operating protocol described. P. Prokesova, S. Mintova, J. Cejka, T. Bein et al., Micropor. Mesopor. Mater., 2003, 64, 165. For a material according to the invention in which the matrix of each spherical particle consists of proto-zeolitic entities of FAU type, a clear solution containing precursor elements of protozeolitic entities of type FAU is performed from the operating procedures described by Y. Liu, WZ Zhang, TJ Pinnavaia et al., J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 8791 and KR Kloetstra, HW Zandbergen, JC Jansen, H. vanBekkum, Microporous Mater., 1996, 6, 287. For a material according to the invention, the matrix of each spherical particle consists of entities Protozegic ZSM-5, a clear solution containing precursor elements of proto-zeolitic entities ZSM-5 is realized from the operating protocol described by AE Persson, BJ Schoeman, J. Sterte, J.-E. Otterstedt, Zeolites, 1995, 15, 611.
Conformément à l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, le tensioactif utilisé est avantageusement un tensioactif ionique ou non ionique ou un mélange des deux. De préférence, le tensioactif ionique est choisi parmi des tensioactifs anioniques tels que les sulfates comme par exemple le dodécylsulfate de sodium (SDS). De préférence, le tensioactif non ionique peut être tout copolymère possédant au moins deux parties de polarités différentes leur conférant des propriétés de macromolécules amphiphiles. Ces copolymères peuvent comporter au moins un bloc faisant partie de la liste non exhaustive des familles de polymères suivantes : les polymères fluorés (-[CH2-CH2-CH2-CH2-O-CO-RI - avec R1 = C4F9, C8F17, etc.), les polymères biologiques comme les polyacides aminés (poly-lysine, alginates, etc.), les dendrimères, les polymères constitués de chaînes de poly(oxyde d'alkylène). Tout autre copolymère à caractère amphiphile connu de l'Homme du métier peut avantageusement être utilisé s'il permet d'obtenir une solution stable dans l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, comme le poly(styrene-b-acrylamide) par exemple (S. Fôrster, M. Antionnetti, Adv. Mater., 1998, 10, 195 ; S. Fôrster, T. Plantenberg, Angew. Chem. Int. Ed, 2002, 41, 688 ; H. Côlfen, Macromol. Rapid Commun., 2001, 22, 219). De manière préférée, on utilise dans le cadre de la présente invention un copolymère bloc constitué de chaînes de poly(oxyde d'alkylène). Ledit copolymère bloc est de préférence un copolymère bloc ayant deux, trois ou quatre blocs, chaque bloc étant constitué d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène). Pour un copolymère à deux blocs, l'un des blocs est constitué d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophile et l'autre bloc est constitué d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophobe. Pour un copolymère à trois blocs, l'un au moins des blocs est constitué d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophile tandis que l'un au moins des autres blocs est constitué d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophobe. De préférence, dans le cas d'un copolymère à trois blocs, les chaînes de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophile sont des chaînes de poly(oxyde d'éthylène) notées (PEO)x et (PEO)Z et les chaînes de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophobe sont des chaînes de poly(oxyde de propylène) notées (PPO)y, des chaînes de poly(oxyde de butylène), ou des chaînes mixtes dont chaque chaîne est un mélange de plusieurs monomères d'oxyde d'alkylène. De manière très préférée, dans le cas d'un copolymère à trois blocs, celui-ci est constitué de deux chaînes de poly(oxyde d'éthylène) et d'une chaîne de poly(oxyde de propylène). Plus précisément, on utilise un composé de formule (PEO)x-(PPO)y-(PEO)z où x est compris entre 5 et 300 et y est compris entre 33 et 300 et z est compris entre 5 et 300. De préférence, les valeurs de x et z sont identiques. On utilise très avantageusement un composé dans lequel x = 20, y = 70 et z = 20 (P123) et un composé dans lequel x = 106, y = 70 et z = 106 (F127). Les tensioactifs non-ioniques commerciaux connus sous le nom de Pluronic (BASF), Tetronic (BASF), Triton (Sigma), Tergitol (Union Carbide), Brij (Aldrich) sont utilisables en tant que tensioactifs non- ioniques dans l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée. Pour un copolymère à quatre blocs, deux des blocs sont constitués d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophile et les deux autres blocs sont constitués d'une chaîne de poly(oxyde d'alkylène) de nature hydrophobe. La solution obtenue à l'issue de l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée dans laquelle sont mélangés au moins ledit tensioactif et au moins ladite solution limpide obtenue selon l'étape a) peut avantageusement être acide, neutre ou basique. De préférence, ladite solution est basique et présente de préférence un pH supérieur à 9, cette valeur du pH étant généralement imposée par le pH de la solution limpide contenant les éléments précurseurs d'entités proto-zéolithiques obtenue selon l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée. La solution obtenue à l'issue de l'étape b) peut être aqueuse ou peut être un mélange eau- solvant organique, le solvant organique étant préférentiellement un solvant polaire, notamment un alcool, préférentiellement de l'éthanol. La quantité en composés organiques, c'est à dire en tensioactif et en agent structurant, présente dans le mélange conformément à l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée est avantageusement définie par rapport à la quantité de matière inorganique présente dans ledit mélange à la suite de l'ajout de la solution limpide contenant les éléments précurseurs d'entités proto-zéolithiques obtenue selon l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée. La quantité de matière inorganique correspond à la quantité de matière du précurseur silicique et à au moins celle du précurseur de l'élément X. Le rapport volumique VinorganiqueA/organique dans le mélange obtenu après la mise en oeuvre de l'étape b) est tel que le système binaire organique-inorganique formé lors de l'étape d'atomisation c) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée subisse un processus de mésostructuration par auto-assemblage du tensioactif conjointement aux réactions d'hydrolyse/condensation des divers précurseurs inorganiques. Ledit rapport volumiqueAccording to step b) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material, the surfactant used is advantageously an ionic or nonionic surfactant or a mixture of both. Preferably, the ionic surfactant is chosen from anionic surfactants such as sulphates, for example sodium dodecyl sulphate (SDS). Preferably, the nonionic surfactant may be any copolymer having at least two parts of different polarities conferring properties of amphiphilic macromolecules. These copolymers may comprise at least one block that is part of the non-exhaustive list of the following families of polymers: fluorinated polymers (- [CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -O-CO-RI-with R 1 = C 4 F 9 , C 8 F 17 , etc.), biological polymers such as polyamino acids (poly-lysine, alginates, etc.), dendrimers, polymers consisting of poly (alkylene oxide) chains. Any other amphiphilic copolymer known to a person skilled in the art may advantageously be used if it makes it possible to obtain a stable solution in step b) of the process for preparing the material with hierarchical and organized porosity, such as poly (styrene). for example (S. Fôrster, M. Antionnetti, Adv Mater., 1998, 10, 195, S. Fôrster, T. Plantenberg, Angew Chem Int.Ed, 2002, 41, 688; Colfen, Macromol, Rapid Commun., 2001, 22, 219). In the context of the present invention, a block copolymer consisting of poly (alkylene oxide) chains is preferably used. Said block copolymer is preferably a block copolymer having two, three or four blocks, each block consisting of a poly (alkylene oxide) chain. For a two-block copolymer, one of the blocks consists of a poly (alkylene oxide) chain of hydrophilic nature and the other block consists of a poly (alkylene oxide) chain of a nature hydrophobic. For a copolymer with three blocks, at least one of the blocks consists of a chain of poly (alkylene oxide) hydrophilic nature while at least one of the other blocks consists of a poly ( alkylene oxide) of hydrophobic nature. Preferably, in the case of a three-block copolymer, the hydrophilic poly (alkylene oxide) chains are poly (ethylene oxide) chains denoted (PEO) x and (PEO) Z and the Poly (alkylene oxide) chains of hydrophobic nature are chains of poly (propylene oxide) denoted (PPO) y , poly (butylene oxide) chains, or mixed chains, each chain of which is a mixture of several alkylene oxide monomers. Very preferably, in the case of a three-block copolymer, it consists of two poly (ethylene oxide) chains and a poly (propylene oxide) chain. More specifically, use is made of a compound of formula (PEO) x - (PPO) y - (PEO) z where x is between 5 and 300 and y is between 33 and 300 and z is between 5 and 300. Preferably , the values of x and z are identical. A compound is advantageously used in which x = 20, y = 70 and z = 20 (P123) and a compound in which x = 106, y = 70 and z = 106 (F127). Commercial nonionic surfactants known as Pluronic (BASF), Tetronic (BASF), Triton (Sigma), Tergitol (Union Carbide), Brij (Aldrich) are useful as nonionic surfactants in step b ) of the method for preparing the hierarchized and organized porosity material. For a four-block copolymer, two of the blocks consist of a poly (alkylene oxide) chain of hydrophilic nature and the other two blocks consist of a chain of poly (alkylene oxide) hydrophobic nature. The solution obtained at the end of step b) of the process for preparing the hierarchical and organized porosity material in which at least said surfactant and at least said clear solution obtained according to step a) are mixed can advantageously be acidic, neutral or basic. Preferably, said solution is basic and preferably has a pH greater than 9, this pH value being generally imposed by the pH of the clear solution containing the protozeolitic entity precursor elements obtained according to step a) of the process preparation of the material with hierarchical and organized porosity. The solution obtained at the end of step b) may be aqueous or may be a water-organic solvent mixture, the organic solvent preferably being a polar solvent, in particular an alcohol, preferably ethanol. The amount of organic compounds, that is to say in surfactant and structuring agent, present in the mixture according to step b) of the process for preparing the material with hierarchical and organized porosity is advantageously defined with respect to the quantity of material inorganic present in said mixture following the addition of the clear solution containing the precursor elements of proto-zeolitic entities obtained according to step a) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material. The amount of inorganic material corresponds to the amount of material of the silicic precursor and at least one of the precursor of element X. The volume ratio Vi n o r ga n ic A / u o r e Ganiq in the mixture obtained after the implementation of step b) is such that the organic-inorganic binary system formed during the atomization step c) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity undergoes a process of mesostructuring by self-assembly surfactant together with the hydrolysis / condensation reactions of the various inorganic precursors. Said volume ratio
VinorganiqueA/organique βSt défini COITime SUÎt : VinorganiqueA/organique = (minorg * Porg) / (mOrg *Pinorg) OÙ niinorg est la masse finale de la fraction inorganique sous forme d'oxyde(s) condensé(s) dans la particule élémentaire solide obtenue par atomisation, morg est la masse totale de la faction organique non volatile se retrouvant dans la particule élémentaire solide obtenue par atomisation, porg et pinorg sont les densités respectivement associées aux fractions organique non volatile et inorganique. Dans le cadre de l'invention, lorsque l'élément X est l'aluminium et pour une simplification des calculs (approximations valables pour une grande majorité de fraction organique non volatile et pour une fraction inorganique du type "réseau aluminosilicate"), on considère que porg = 1 et pinorg = 2. Dans le cadre de l'invention, minorg correspond généralement à la masse de Siθ2 additionnée de celle de la masse de AIO2 lorsque X est l'aluminium, et morg correspond à la masse de l'agent structurant, par exemple TPAOH, additionnée de la masse du tensioactif, par exemple le tensioactif F127. Le solvant polaire préférentiellement l'éthanol, ainsi que l'eau et la soude, n'entrent pas en compte dans le calcul dudit rapport VinorganiqueA/orgaπique- Les espèces comprenant un élément X, avantageusement les espèces aluminiques, pour la préparation du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention, après la mise en oeuvre de ladite étape b) ne sont pas prises en compte pour le calcul du rapport volumique Viπorganique/Vorgaπique défini ci-dessus. Conformément à l'invention, la quantité de matière organique et la quantité de matière inorganique dans le mélange obtenu après la mise en oeuvre de l'étape b) est tel que le rapport VjnorganiqueA/organique est compris dans une gamme de 0,26 à 4 et de façon préférée dans une gamme de 0,30 à 2. Conformément à l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, la concentration initiale en tensioactif, introduit dans le mélange, définie par C0 est telle que C0 est inférieure ou égale à cmc, le paramètre cmc représentant la concentration micellaire critique bien connue de l'Homme du métier, c'est-à-dire la concentration limite au-delà de laquelle se produit le phénomène d'auto-arrangement des molécules du tensioactif dans la solution obtenue à l'issue de l'étape b). Avant atomisation, la concentration en molécules de tensioactif de la solution obtenue à l'issue de l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée ne conduit donc pas à la formation de phases micellaires particulières. Dans une mise en œuvre préférée du procédé selon l'invention, la concentration C0 est inférieure à la cmc, le rapport VinorganiqueA/organique est tel que la composition du système binaire vérifie les conditions de composition pour lesquelles un mécanisme de mésostructuration se produit par auto-assemblage coopératif des réactifs (VinorganiqueA/organique compris entre 0,26 et 4, de préférence entre 0,3 et 2) et ladite solution visée à l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée est un mélange eau basique-alcool.OrganicOrganic / organic β is defined COITime SUI: OrganicOrganic / organic = (m in org * Porg) / (m O rg * Pinorg) Where nii nor g is the final mass of the inorganic fraction in the form of condensed oxide (s) ) in the solid elementary particle obtained by atomization, m org is the total mass of the nonvolatile organic fraction found in the solid elementary particle obtained by atomization, p org and p inor g are the densities respectively associated with the organic fractions. non-volatile and inorganic. In the context of the invention, when the element X is aluminum and for a simplification of the calculations (approximations valid for a large majority of nonvolatile organic fraction and for an inorganic fraction of the "aluminosilicate network" type), it is considered that that p org = 1 and p in o r g = 2. In the context of the invention, m in org generally corresponds to the mass of SiO 2 added to that of the mass of AlO 2 when X is aluminum, and m org corresponds to the mass of the structuring agent, for example TPAOH, added with the mass of the surfactant, for example the surfactant F127. The polar solvent preferably ethanol, and water and sodium hydroxide, are not taken into account in the calculation of said ratio n Vinorga iqueA / orgaπique- species comprising an element X, advantageously aluminum species, for the preparation of the material present in the catalyst according to the invention, after the implementation of said step b) are not taken into account for the calculation of the Vi πor g anic / V or gaπic volume ratio defined above. According to the invention, the amount of organic matter and the amount of inorganic material in the mixture obtained after carrying out step b) is such that the ratio Vj norg iqueA a n / orga n ic is in a range of 0.26 to 4 and preferably in a range of 0.30 to 2. In accordance with step b) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material, the initial concentration of surfactant, introduced into the mixture , defined by C 0 is such that C 0 is less than or equal to c mc , the parameter c mc representing the critical micellar concentration well known to those skilled in the art, that is to say the concentration limit beyond which occurs the phenomenon of self-arrangement of the surfactant molecules in the solution obtained at the end of step b). Before atomization, the concentration of surfactant molecules of the solution obtained at the end of step b) of the method of preparation of the hierarchized and organized porosity material does not therefore lead to the formation of particular micellar phases. In a preferred implementation of the process according to the invention, the concentration C 0 is lower than the c mc , the ratio VinorganiqueA / organic is such that the composition of the binary system verifies the composition conditions for which a mechanism of mesostructuration occurs by cooperative self-assembly of the reagents (Vi n o r ga n iqueA / o r g year ics between 0.26 and 4, preferably between 0.3 and 2) and the solution referred to in step b) method of preparing the hierarchical and organized porosity material is a basic water-alcohol mixture.
L'étape d'atomisation du mélange selon l'étape c) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée produit avantageusement des gouttelettes sphériques. La distribution en taille de ces gouttelettes est de type lognormale. Le générateur d'aérosol utilisé ici est un appareil commercial de modèle 9306 A fourni par TSI ayant un atomiseur 6 jets. L'atomisation de la solution se fait dans une chambre dans laquelle est envoyé un gaz vecteur, un mélange O2/N2 (air sec), sous une pression P égale à 0,15 MPa. Conformément à l'étape d) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, on procède au séchage desdites gouttelettes. Ce séchage est avantageusement réalisé par le transport desdites gouttelettes via le gaz vecteur, le mélange O2/N2, dans des tubes en PVC, ce qui conduit à l'évaporation progressive de la solution, par exemple de la solution aquo-organique basique obtenue au cours de l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, et ainsi à l'obtention de particules élémentaires sphériques. Ce séchage est avantageusement parfait par un passage desdites particules dans un four dont la température peut être ajustée, la gamme habituelle de température variant de 50 à 6000C et de préférence de 80 à 4000C, le temps de résidence de ces particules dans le four étant de l'ordre de la seconde. Les particules sont alors avantageusement récoltées sur un filtre. Une pompe placée en fin de circuit favorise l'acheminement des espèces dans le dispositif expérimental aérosol. Le séchage des gouttelettes selon l'étape d) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée est avantageusement suivi d'un passage à l'étuve à une température comprise entre 50 et 150°C.The step of atomizing the mixture according to step c) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity advantageously produces spherical droplets. The size distribution of these droplets is lognormal. The aerosol generator used here is a commercial model 9306A device supplied by TSI having an atomizer 6 jets. The atomization of the solution is carried out in a chamber into which a carrier gas, an O 2 / N 2 mixture (dry air), is sent under a pressure P equal to 0.15 MPa. According to step d) of the method of preparation of the hierarchized and organized porosity material, said droplets are dried. This drying is advantageously carried out by transporting said droplets via the carrier gas, the O 2 / N 2 mixture, in PVC tubes, which leads to the gradual evaporation of the solution, for example from the basic aqueous-organic solution. obtained during step b) of the process for preparing the material with hierarchical and organized porosity, and thus obtaining spherical elementary particles. This drying is advantageously perfect by a passage of said particles in a furnace whose temperature can be adjusted, the usual range of temperature ranging from 50 to 600 0 C and preferably from 80 to 400 0 C, the residence time of these particles in the oven being of the order of the second. The particles are then advantageously harvested on a filter. A pump placed at the end of the circuit promotes the routing of species in the aerosol experimental device. The drying of the droplets according to step d) of the method of preparation of the hierarchically and organically porous material is advantageously followed by a passage in an oven at a temperature of between 50 and 150 ° C.
Dans le cas particulier où l'élément X, utilisé pour la mise en oeuvre de l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, est l'élément aluminium et où l'élément sodium est présent dans la solution limpide obtenue conformément à l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée via l'emploi de l'hydroxyde de sodium et/ou d'un agent structurant sodé assurant la basicité de ladite solution limpide, il est préféré de réaliser une étape supplémentaire d'échange ionique permettant d'échanger le cation Na+ par le cation NH4 + entre les étapes d) et e) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée. Cet échange, qui conduit à la formation de protons H+ après l'étape e) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée dans le cas préféré où l'élimination de l'agent structurant et du tensioactif est réalisée par calcination sous air, est réalisé selon des protocoles opératoires bien connus de l'Homme du métier. Une des méthodes usuelles consiste à mettre en suspension les particules solides séchées issues de l'étape d) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée dans une solution aqueuse de nitrate d'ammonium. L'ensemble est ensuite avantageusement porté à reflux pendant une durée de 1 à 6 heures. Les particules sont alors avantageusement récupérées par filtration (centrifugation 9000 tr/min), lavées puis séchées par passage à l'étuve à une température comprise entre 50 et 150°C. Ce cycle d'échange ionique/lavage/séchage peut avantageusement être reconduit plusieurs fois et de préférence deux autres fois. Ce cycle d'échange peut avantageusement être également réalisé après les étapes d) et e) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée. Dans ces conditions, l'étape e) est alors avantageusement reproduite après le dernier cycle d'échange de façon à générer les protons H+ comme explicité ci-dessus.In the particular case where the element X, used for the implementation of step a) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material, is the aluminum element and where the sodium element is present in the solution obtained in accordance with step a) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material via the use of sodium hydroxide and / or a soda structuring agent ensuring the basicity of said clear solution, it is preferred performing an additional ion exchange step for exchanging the Na + cation by the NH 4 + cation between steps d) and e) of the method for preparing the hierarchized and organized porosity material. This exchange, which leads to the formation of protons H + after step e) of the method of preparation of the material with hierarchical and organized porosity in the preferred case where the removal of the structuring agent and the surfactant is carried out by calcination under air, is carried out according to operating protocols well known to those skilled in the art. One of the usual methods consists in suspending the dried solid particles from step d) of the method of preparation of the hierarchized and organized porosity material in an aqueous solution of ammonium nitrate. The assembly is then advantageously brought to reflux for a period of 1 to 6 hours. The particles are then advantageously recovered by filtration (centrifugation 9000 rpm), washed and then dried by passing in an oven at a temperature between 50 and 150 ° C. This ion exchange / washing / drying cycle can advantageously be repeated several times and preferably two more times. This exchange cycle may advantageously also be carried out after steps d) and e) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity. Under these conditions, step e) is then advantageously reproduced after the last exchange cycle so as to generate the protons H + as explained above.
Conformément à l'étape e) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, l'élimination de l'agent structurant et du tensioactif, afin d'obtenir le matériau présent dans le catalyseur selon l'invention à porosité hiérarchisée dans les domaines de la microporosité et de la mésoporosité et organisée dans le domaine de la mésoporosité, est avantageusement réalisée par des procédés d'extraction chimique ou par traitement thermique et de préférence par calcination sous air dans une gamme de température de 300 à 10000C et plus précisément dans une gamme de 400 à 6000C pendant une durée de 1 à 24 heures et de façon préférée pendant une durée de 2 à 12 heures. Dans le cas où la solution visée à l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée est un mélange eau-solvant organique, de préférence basique, il est essentiel au cours de l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée que la concentration en tensioactif à l'origine de la mésostructuration de la matrice soit inférieure à la concentration micellaire critique et que le rapport Vjnoπ-anιque/Vorganique soit compris dans une gamme de 0,26 à 4 et de façon préférée dans une gamme de 0,30 à 2 de sorte que l'évaporation de ladite solution aquo-organique, préférentiellement basique, au cours de l'étape c) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée par la technique d'aérosol induise un phénomène de micellisation ou d'auto-assemblage conduisant à la mésostructuration de la matrice du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention. Lorsque C0 < cmc, la mésostructuration de la matrice du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention est consécutive à une concentration progressive, au sein de chaque gouttelette, des éléments précurseurs d'entités proto-zéolithiques de la solution limpide obtenue à l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée et d'au moins un tensioactif introduit lors de l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, jusqu'à une concentration en tensioactif c > cmc résultant d'une évaporation de la solution aquo-organique, préférentiellement basique.According to step e) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material, the elimination of the structuring agent and the surfactant, in order to obtain the material present in the catalyst according to the invention with hierarchical porosity in the areas of microporosity and mesoporosity and organized in the field of mesoporosity, is advantageously carried out by chemical extraction processes or by heat treatment and preferably by calcination under air in a temperature range of 300 to 1000 0 C and more specifically in a range of 400 to 600 0 C for a period of 1 to 24 hours and preferably for a period of 2 to 12 hours. In the case where the solution referred to in step b) of the process for preparing the hierarchized and organized porosity material is a water-organic solvent mixture, preferably a basic one, it is essential during step b) of the method of preparing the material with a hierarchical and organized porosity that the surfactant concentration at the origin of the mesostructuration of the matrix is less than the critical micellar concentration and that the ratio Vj noπ - anιque / V org anique is in a range of 0, 26 to 4 and preferably in a range of 0.30 to 2 so that the evaporation of said aqueous-organic solution, preferably basic, during step c) of the method for preparing the material with hierarchical porosity and organized by the aerosol technique induces a phenomenon of micellization or self-assembly leading to the mesostructuration of the matrix of the material present in the catalyst according to the invention. 'invention. When C 0 <c mc , the mesostructuration of the matrix of the material present in the catalyst according to the invention is consecutive to a progressive concentration, within each droplet, of the precursor elements of proto-zeolitic entities of the clear solution obtained at step a) of the method for preparing the hierarchical and organized porosity material and of at least one surfactant introduced during step b) of the method for preparing the hierarchical and organized porosity material, up to a concentration of surfactant c> c mc resulting from evaporation of the aqueous-organic solution, preferably basic.
Selon un premier mode de réalisation préférée du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, au moins un précurseur d'au moins un élément X, X étant avantageusement l'aluminium, est introduit pour la mise en oeuvre de ladite étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée. Ainsi, le mélange en solution d'au moins un tensioactif et d'au moins ladite solution limpide obtenue selon l'étape a) du procédé de l'invention est réalisé en présence d'au moins un précurseur dudit élément X, avantageusement parmi les précurseurs aluminiques, décrits plus haut dans la présente description, pour la mise en oeuvre de ladite étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée. Conformément audit premier mode de réalisation préférée du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, la préparation de la solution limpide selon l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée est réalisée soit en présence soit en l'absence d'au moins un précurseur d'au moins un élément X. Selon un deuxième mode de réalisation préférée du procédé de préparation de l'invention, au moins un précurseur d'au moins un élément X, X étant avantageusement l'aluminium, est introduit au cours de la mise en oeuvre de ladite étape d) et/ou de ladite étape e) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, en vue de produire une modification de surface du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention. Conformément audit deuxième mode de réalisation préférée du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, ledit précurseur d'au moins un élément X, avantageusement le précurseur aluminique, est introduit au cours de la mise en oeuvre de ladite étape d) et/ou de ladite étape e) par toute technique de modification de surface bien connue de l'Homme du métier telle que le greffage d'au moins un précurseur d'au moins un élément X, l'imprégnation à sec d'au moins un précurseur d'au moins un élément X et l'imprégnation en excès d'au moins un précurseur d'au moins un élément X. Ledit précurseur d'au moins un élément X, avantageusement un précurseur aluminique, introduit au cours de la mise en oeuvre de ladite étape d) et/ou de ladite étape e) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée par une technique de modification de surface, est choisi parmi les précurseurs dudit élément X, avantageusement parmi les précurseurs aluminiques, décrits plus haut dans la présente description, pour la mise en oeuvre de ladite étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée. Conformément audit deuxième mode de réalisation préférée du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée est réalisée en présence ou en l'absence d'au moins un précurseur d'au moins un élément X, avantageusement un précurseur aluminique, et l'étape b) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée est réalisée en présence ou en l'absence d'au moins un précurseur d'au moins un élément X, avantageusement un précurseur aluminique. Conformément au procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée, ledit premier mode de réalisation préférée du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée et ledit deuxième mode de réalisation préférée du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée ne sont que des variantes facultatives du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée. Aussi, lorsque la matrice mésostructurée de chacune des particules sphériques du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention comporte un élément X, avantageusement l'aluminium, ledit élément X, avantageusement l'aluminium, est introduit soit au cours de ladite étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée pour la préparation de ladite solution limpide, soit au cours de ladite étape b) conformément audit premier mode de réalisation préférée du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée soit encore au cours de ladite étape d) et/ou de ladite étape e) conformément audit deuxième mode de réalisation préférée du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée. L'élément X, avantageusement l'aluminium, peut également être introduit, plusieurs fois, au cours de la mise en oeuvre de plusieurs étapes selon toutes les combinaisons possibles des modes de réalisation décrits ci-dessus. En particulier, il est avantageux d'introduire l'aluminium au cours de ladite étape a) et de ladite étape b) ou au cours de ladite étape a) et de ladite étape d) et/ou de ladite étape e).According to a first preferred embodiment of the process for preparing the hierarchically organized and organized porosity material, at least one precursor of at least one element X, X being advantageously aluminum, is introduced for the implementation of said step b) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity. Thus, the mixture in solution of at least one surfactant and at least said clear solution obtained according to step a) of the process of the invention is carried out in the presence of at least one precursor of said element X, advantageously among the aluminum precursors, described above in the present description, for the implementation of said step a) of the method for preparing the material with hierarchical and organized porosity. According to said first preferred embodiment of the process for preparing the hierarchical and organized porosity material, the preparation of the clear solution according to step a) of the method for preparing the hierarchized and organized porosity material is carried out either in the presence or in the absence of at least one precursor of at least one element X. According to a second preferred embodiment of the preparation method of the invention, at least one precursor of at least one element X, X being advantageously aluminum , is introduced during the implementation of said step d) and / or said step e) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material, in order to produce a surface modification of the material present in the catalyst according to the invention. According to said second preferred embodiment of the process for preparing the material with hierarchical and organized porosity, said precursor of at least one element X, advantageously the aluminic precursor, is introduced during the implementation of said step d) and / or said step e) by any surface modification technique well known to those skilled in the art such as the grafting of at least one precursor of at least one element X, the dry impregnation of at least one precursor at least one element X and the impregnation in excess of at least one precursor of at least one element X. Said precursor of at least one element X, advantageously an aluminum precursor, introduced during the implementation of said step d) and / or of said step e) of the method of preparation of the material with hierarchical porosity and organized by a surface modification technique, is chosen from the precursors of said element X, preferably one of the aluminum precursors, described above in the present description, for the implementation of said step a) of the method for preparing the hierarchized and organized porosity material. According to said second preferred embodiment of the process for preparing the hierarchical and organized porosity material, step a) of the method for preparing the hierarchical and organized porosity material is carried out in the presence or in the absence of at least one precursor at least one element X, advantageously an aluminum precursor, and step b) of the process for preparing the hierarchical and organized porosity material is carried out in the presence or in the absence of at least one precursor of at least one element X, advantageously an aluminum precursor. In accordance with the method for preparing the hierarchical and organized porosity material, said first preferred embodiment of the method for preparing the porous material hierarchical and organized and said second preferred embodiment of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material are only optional variants of the method of preparation of the hierarchized and organized porosity material. Also, when the mesostructured matrix of each of the spherical particles of the material present in the catalyst according to the invention comprises an element X, advantageously aluminum, said element X, advantageously aluminum, is introduced either during said step a) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material for the preparation of said clear solution, either during said step b) in accordance with said first preferred embodiment of the method for preparing the hierarchically porous and organized material, or again during the course of said step d) and / or said step e) according to said second preferred embodiment of the process for preparing the hierarchically organized porous material. The element X, advantageously aluminum, can also be introduced, several times, during the implementation of several steps in all possible combinations of the embodiments described above. In particular, it is advantageous to introduce the aluminum during said step a) and said step b) or during said step a) and said step d) and / or said step e).
Dans le cas où l'élément X est avantageusement l'aluminium, l'aluminosilicate amorphe obtenu selon le procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée présente alors un rapport molaire Si/Ai défini à partir de la quantité en élément silicium introduite lors de l'étape a) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée et de la quantité totale en élément aluminium introduite dans la ou les étape(s) du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée selon les différents modes de réalisation préférée décrits ci-dessus. Dans ces conditions et de manière préférée, la gamme du rapport molaire Si/Ai du matériau selon l'invention est comprise entre 1 et 1000.In the case where the element X is advantageously aluminum, the amorphous aluminosilicate obtained according to the method of preparation of the hierarchized and organized porosity material then has a Si / Al molar ratio defined from the amount of silicon element introduced during of step a) of the method of preparation of the hierarchical and organized porosity material and of the total quantity of aluminum element introduced into the step (s) of the method of preparation of the material with hierarchical porosity and organized according to the different modes of preferred embodiment described above. Under these conditions and preferably, the range of the Si / Al molar ratio of the material according to the invention is between 1 and 1000.
Lorsque ledit premier mode de réalisation préféré du procédé de préparation du matériau à porosité hiérarchisée et organisée est appliqué, les quantités de matière organique et inorganique à introduire pour la mise en oeuvre de l'étape b) sont à ajuster en fonction de la quantité de matière supplémentaire en élément X, avantageusement en aluminium, introduite dans l'étape b) selon ledit premier mode de manière à ce que la quantité totale de matière organique et inorganique introduite pour la préparation du matériau présent dans le catalyseur selon l'invention permette un phénomène de micellisation conduisant à la mésostructuration de la matrice de chaque particule dudit matériau. Le matériau présent dans le catalyseur selon l'invention à porosité hiérarchisée dans les domaines de la microporosité et de la mésoporosité et organisée dans le domaine de la mésoporosité peut avantageusement être obtenu sous forme de poudre, de billes, de pastilles, de granulés, ou d'extrudés, les opérations de mises en forme étant réalisées par les techniques classiques connues de l'Homme du métier. De préférence, le matériau présent dans le catalyseur selon l'invention à porosité hiérarchisée dans les domaines de la microporosité et de la mésoporosité et organisée dans le domaine de la mésoporosité est obtenu sous forme de poudre, laquelle est constituée de particules sphériques élémentaires ayant un diamètre maximal de 200 μm, ce qui facilite la diffusion des réactifs lors de l'emploi du matériau comme élément constitutif du catalyseur selon l'invention dans un procédé d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage de charges issues du procédé Fischer-Tropsch.When said first preferred embodiment of the process for the preparation of the hierarchical and organized porosity material is applied, the quantities of organic and inorganic material to be introduced for the implementation of step b) are to be adjusted according to the amount of additional material element X, preferably aluminum, introduced in step b) according to said first mode so that the total amount of organic and inorganic material introduced for the preparation of the material present in the catalyst according to the invention allows a micellization phenomenon leading to the mesostructuration of the matrix of each particle of said material. The material present in the catalyst according to the invention with hierarchical porosity in the fields of microporosity and mesoporosity and organized in the field of mesoporosity can advantageously be obtained in the form of powder, beads, pellets, granules, or extrudates, the shaping operations being carried out by conventional techniques known to those skilled in the art. Preferably, the material present in the catalyst according to the invention with a hierarchical porosity in the fields of microporosity and mesoporosity and organized in the mesoporosity range is obtained in the form of a powder, which consists of elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns, which facilitates the diffusion of the reagents when the material is used as constituent element of the catalyst according to the invention in a process of hydroisomerization and hydrocracking of feeds from the Fischer-Tropsch process.
c) Le liant minéral.c) The mineral binder.
Le catalyseur selon l'invention peut avantageusement contenir un liant minéral poreux amorphe ou mal cristallisé de type oxyde, le liant préféré étant de type alumine. Les composés d'alumine avantageusement utilisés selon l'invention sont partiellement solubles en milieu acide. Ils sont avantageusement choisis tout ou en partie dans le groupe des composés d'alumine de formule générale AI2O3, nH2O. On peut en particulier avantageusement utiliser des composés hydratés d'alumine tels que : l'hydrargillite, la gibbsite, la bayerite, la boehmite, la pseudo-boehmite et les gels d'alumine amorphe ou essentiellement amorphe. On peut avantageusement également mettre en œuvre les formes déshydratées de ces composés qui sont constituées d'alumines de transition et qui comportent au moins une des phases prises dans le groupe : rhô, khi, êta, gamma, kappa, thêta, et delta, qui se différencient essentiellement par l'organisation de leur structure cristalline. L'alumine alpha appelée communément corindon peut avantageusement être incorporée dans une faible proportion dans le support selon l'invention. L'hydrate d'aluminium AI2O3, nH2O utilisé de manière plus préférentielle est avantageusement la boehmite, la pseudo-boehmite et les gels d'alumine amorphe ou essentiellement amorphe. Un mélange de ces produits sous quelque combinaison que ce soit peut être également utilisé. La boehmite est généralement décrite comme un monohydrate d'aluminium de formule AI2O3, nH2O qui englobe en réalité un large continuum de matériaux de degrés d'hydratation et d'organisation variables avec des frontières plus ou moins bien définies : la boehmite gélatineuse la plus hydratée, avec n pouvant être supérieur à 2, la pseudo-boehmite ou la boehmite micro-cristalline avec n compris entre 1 et 2, puis la boehmite cristalline et enfin la boehmite bien cristallisée en gros cristaux avec n voisin de 1. La morphologie du monohydrate d'aluminium peut avantageusement varier dans de larges limites entre ces deux formes extrêmes aciculaire et prismatique. Tout un ensemble de formes variables peut avantageusement être utilisé entre ces deux formes : chaîne, bateaux, plaquettes entrelacées.The catalyst according to the invention may advantageously contain an amorphous or poorly crystalline porous inorganic binder of the oxide type, the preferred binder being of the alumina type. The alumina compounds advantageously used according to the invention are partially soluble in acid medium. They are advantageously chosen wholly or partly from the group of alumina compounds of general formula AI 2 O 3 , nH 2 O. It is particularly advantageous to use hydrated alumina compounds such as: hydrargillite, gibbsite, bayerite, boehmite, pseudo-boehmite and amorphous or essentially amorphous alumina gels. It is also advantageous to use the dehydrated forms of these compounds which consist of transition aluminas and which comprise at least one of the phases taken from the group: rho, khi, eta, gamma, kappa, theta, and delta, which differ essentially in the organization of their crystalline structure. The alpha alumina commonly called corundum can advantageously be incorporated in a small proportion in the support according to the invention. The aluminum hydroxide AI 2 O 3 , nH 2 O used more preferably is advantageously boehmite, pseudo-boehmite and amorphous or essentially amorphous alumina gels. A mixture of these products under any combination may be used as well. Boehmite is generally described as an aluminum monohydrate of formula AI 2 O 3 , nH 2 O which in fact encompasses a wide continuum of materials of variable degrees of hydration and organization with more or less well defined boundaries: the most hydrated gelatinous boehmite, with n being greater than 2, the pseudo-boehmite or the microcrystalline boehmite with n between 1 and 2, then the crystalline boehmite and finally the well crystallized boehmite in large crystals with n close to 1 The morphology of aluminum monohydrate can advantageously vary within wide limits between these two acicular and prismatic extreme forms. A whole set of variable shapes can advantageously be used between these two forms: chain, boats, interwoven plates.
Des hydrates d'aluminium relativement purs peuvent avantageusement être utilisés sous forme de poudre, amorphes ou cristallisés ou cristallisés contenant une partie amorphe. L'hydrate d'aluminium peut également avantageusement être introduit sous forme de suspensions ou dispersions aqueuses. Les suspensions ou dispersions aqueuses d'hydrate d'aluminium mises en œuvre selon l'invention peuvent avantageusement être gélifiables ou coagulables. Les dispersions ou suspensions aqueuses peuvent également avantageusement être obtenues ainsi qu'il est bien connu de l'Homme du métier par peptisation dans l'eau ou l'eau acidulée d'hydrates d'aluminium.Relatively pure aluminum hydrates can advantageously be used in powder form, amorphous or crystallized or crystallized containing an amorphous part. The aluminum hydrate can also advantageously be introduced in the form of aqueous suspensions or dispersions. The aqueous suspensions or dispersions of aluminum hydrate used according to the invention may advantageously be gelable or coagulable. The aqueous dispersions or suspensions may also advantageously be obtained as is well known to those skilled in the art by peptization in water or acidulated water of aluminum hydrates.
La dispersion d'hydrate d'aluminium peut avantageusement être réalisée par tout procédé connu de l'Homme du métier : dans un réacteur en "batch", un mélangeur en continu, un malaxeur, un broyeur colloïdal. Un tel mélange peut avantageusement être également réalisé dans un réacteur à écoulement piston et notamment dans un mélangeur statique. On peut citer les réacteurs Lightnin.The aluminum hydrate dispersion may advantageously be produced by any method known to those skilled in the art: in a "batch" reactor, a continuous mixer, a kneader, a colloid mill. Such a mixture may advantageously also be carried out in a piston-flow reactor and in particular in a static mixer. Lightnin reactors can be mentioned.
En outre, on peut également avantageusement mettre en œuvre comme source d'alumine une alumine ayant été soumise au préalable à un traitement susceptible d'améliorer son degré de dispersion. A titre d'exemple, on pourra améliorer la dispersion de la source d'alumine par un traitement d'homogénéisation préliminaire. Pour l'homogénéisation, on peut avantageusement utiliser au moins un des traitements d'homogénéisation décrit dans le texte qui suit.In addition, it is also advantageous to use as a source of alumina an alumina having been previously subjected to a treatment that may improve its degree of dispersion. By way of example, it will be possible to improve the dispersion of the alumina source by a preliminary homogenization treatment. For homogenization, it is advantageous to use at least one of the homogenization treatments described in the text that follows.
Les dispersions ou suspensions aqueuses d'alumine que l'on peut mettre en œuvre sont notamment les suspensions ou dispersions aqueuses de boehmites fines ou ultra-fines qui sont composées de particules ayant avantageusement des dimensions dans le domaine colloïdal.The aqueous dispersions or suspensions of alumina that can be used include aqueous suspensions or dispersions of fine or ultra-fine boehmites which are composed of particles advantageously having dimensions in the colloidal field.
Les boehmites fines ou ultra-fines avantageusement mises en œuvre selon la présente invention peuvent notamment avoir été obtenues selon le brevet français FR-B-1 261 182 et FR-B-1 381 282 ou dans la demande de brevet européen EP-A-15 196. On peut avantageusement mettre en œuvre également les suspensions ou dispersions aqueuses obtenues à partir de pseudo-boehmite, de gels d'alumine amorphe, de gels d'hydroxyde d'aluminium ou d'hydrargillite ultra-fine.The fine or ultra-fine boehmites advantageously used according to the present invention may in particular have been obtained according to the French patent FR-B-1 261 182 and FR-B-1 381 282 or in the European patent application EP-A- 196. It is also advantageous to use aqueous suspensions or dispersions obtained from pseudo-boehmite, amorphous alumina gels, aluminum hydroxide gels or ultra-fine hydrargillite gels.
Le monohydrate d'aluminium peut avantageusement être acheté parmi une variété de sources commerciales d'alumine telles que notamment les PURAL®, CATAPAL®, DISPERAL®, DISPAL® commercialisées par la société SASOL ou encore HIQ® commercialisée par ALCOA, ou selon les méthodes connues de l'homme du métier : elle peut avantageusement être préparée par déshydratation partielle de trihydrate d'aluminium par des méthodes conventionnelles ou elle peut avantageusement être préparée par précipitation. Lorsque ces alumines se présentent sous forme d'un gel, elles sont avantageusement peptisées par l'eau ou une solution acidulée. Dans la précipitation, la source acide peut avantageusement être par exemple choisie parmi au moins un des composés suivants : le chlorure d'aluminium, le sulfate d'aluminium, le nitrate d'aluminium. La source basique d'aluminium peut être choisie parmi les sels basiques d'aluminium tels que l'aluminate de sodium et l'aluminate de potassium.Aluminum monohydrate can advantageously be purchased from a variety of commercial sources of alumina such as in particular PURAL®, CATAPAL®, DISPERAL®, DISPAL® marketed by the company SASOL or HIQ® marketed by ALCOA, or according to the methods known to those skilled in the art: it can advantageously be prepared by partial dehydration of aluminum trihydrate by conventional methods or it can advantageously be prepared by precipitation. When these aluminas are in the form of a gel, they are advantageously peptized with water or an acidulated solution. In precipitation, the acid source may advantageously be for example chosen from at least one of the following compounds: aluminum chloride, aluminum sulphate, aluminum nitrate. The basic aluminum source may be selected from basic aluminum salts such as sodium aluminate and potassium aluminate.
d) Préparation d'un support constitué par le matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée et le liant.d) Preparation of a support constituted by the amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon and the binder.
Mise en formeFormatting
La mise en forme du support selon l'invention peut avantageusement être préparée selon toutes les méthodes bien connues de l'Homme du métier. Le matériau amorphe peut avantageusement être introduit selon toute méthode connue de l'homme du métier et ce à tout stade de la préparation du support ou du catalyseur.The shaping of the support according to the invention can advantageously be prepared according to all the methods well known to those skilled in the art. The amorphous material may advantageously be introduced according to any method known to those skilled in the art and at any stage of the preparation of the support or catalyst.
Selon un mode de préparation préféré, le matériau amorphe peut avantageusement être introduit au cours de la mise en solution ou en suspension des composés d'alumine avantageusement utilisés selon l'invention. Le matériau amorphe peut être, sans que cela soit limitatif, par exemple sous forme de poudre, poudre broyée, suspension, suspension ayant subi un traitement de désagglomération. Ainsi, par exemple, le matériau amorphe peut avantageusement être mise en suspension acidulée ou non à une concentration ajustée à la teneur finale en matériau amorphe visée sur le support. Cette suspension appelée couramment une barbotine est alors mélangée avec les composés d'alumine. Le support peut avantageusement être mise en forme par toute technique connue de l'Homme du métier. La mise en forme peut avantageusement être réalisée par exemple par extrusion, par pastillage, par la méthode de la coagulation en goutte ("oil-drop"), par granulation au plateau tournant ou par toute autre méthode bien connue de l'Homme du métier. La mise en forme peut avantageusement également être réalisée en présence des différents constituants du catalyseur et extrusion de la pâte minérale obtenue, par pastillage, mise en forme sous forme de billes au drageoir tournant ou au tambour, coagulation en goutte, "oil-drop", "oil-up", ou tout autre procédé connu d'agglomération d'une poudre contenant de l'alumine et éventuellement d'autres ingrédients choisis parmi ceux mentionnés plus haut. Les catalyseurs mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention ont avantageusement la forme de sphères ou d'extrudés. Il est toutefois avantageux que le catalyseur se présente sous forme d'extrudés d'un diamètre compris entre 0,5 et 5 mm et plus particulièrement entre 0,7 et 2,5 mm. Les formes sont avantageusement cylindriques (qui peuvent être creuses ou non), cylindriques torsadés, multilobées (2, 3, 4 ou 5 lobes par exemple), anneaux. La forme cylindrique est avantageusement utilisée de manière préférée, mais toute autre forme peut avantageusement être utilisée.According to a preferred method of preparation, the amorphous material may advantageously be introduced during the dissolution or suspension of the alumina compounds advantageously used according to the invention. The amorphous material may be, without limitation, for example in the form of powder, ground powder, suspension, suspension having undergone a deagglomeration treatment. Thus, for example, the amorphous material may advantageously be slurried acidulated or not at a concentration adjusted to the final content of amorphous material targeted on the support. This suspension, commonly known as a slurry, is then mixed with the alumina compounds. The support can advantageously be shaped by any technique known to those skilled in the art. The shaping can advantageously be carried out for example by extrusion, by pelletization, by the method of drop coagulation ("oil-drop"), by rotating plate granulation or by any other method well known to those skilled in the art. . The shaping can advantageously also be carried out in the presence of the various constituents of the catalyst and extrusion of the obtained mineral paste, by pelletizing, shaped into beads at the rotating bezel or drum, drop coagulation, "oil-drop" , "oil-up", or any other known method of agglomeration of a powder containing alumina and optionally other ingredients selected from those mentioned above. The catalysts used in the process according to the invention advantageously have the shape of spheres or extrudates. It is however advantageous that the catalyst is in the form of extrudates with a diameter of between 0.5 and 5 mm and more particularly between 0.7 and 2.5 mm. The shapes are advantageously cylindrical (which may be hollow or not), cylindrical twisted, multilobed (2, 3, 4 or 5 lobes for example), rings. The cylindrical shape is preferably used in a preferred manner, but any other form may advantageously be used.
Par ailleurs, ces supports mis en œuvre selon la présente invention peuvent avantageusement avoir été traités ainsi qu'il est bien connu de l'Homme du métier par des additifs pour faciliter la mise en forme et/ou améliorer les propriétés mécaniques finales des supports. A titre d'exemple d'additifs, on peut citer notamment la cellulose, la carboxyméthylcellulose, la carboxyéthylcellulose, du tall-oil, les gommes xanthaniques, des agents tensioactifs, des agents floculants comme les polyacrylamides, le noir de carbone, les amidons, l'acide stéarique, l'alcool polyacrylique, l'alcool polyvinylique, des biopolymères, le glucose, les polyéthylènes glycols, etc.Moreover, these supports implemented according to the present invention may advantageously have been treated as is well known to those skilled in the art by additives to facilitate the shaping and / or improve the final mechanical properties of the supports. By way of example of additives, mention may be made especially of cellulose, carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, tall oil, xanthan gums, surfactants, flocculating agents such as polyacrylamides, carbon black, starches, stearic acid, polyacrylic alcohol, polyvinyl alcohol, biopolymers, glucose, polyethylene glycols, etc.
On peut avantageusement ajouter ou retirer de l'eau pour ajuster la viscosité de la pâte à extruder. Cette étape peut être réalisée à tout stade de l'étape de malaxage. Pour ajuster la teneur en matière solide de la pâte à extruder afin de la rendre extrudable, on peut avantageusement également ajouter un composé majoritairement solide et de préférence un oxyde ou un hydrate. On utilise de manière préférée un hydrate et de manière encore plus préférée un hydrate d'aluminium. La perte au feu de cet hydrate est avantageusement supérieure à 15%.Water may be advantageously added or removed to adjust the viscosity of the paste to be extruded. This step can be performed at any stage of the kneading step. In order to adjust the solid content of the paste to be extruded to make it extrudable, it is also advantageous to add a predominantly solid compound and preferably an oxide or a hydrate. A hydrate is preferably used and even more preferably an aluminum hydrate. The loss on ignition of this hydrate is advantageously greater than 15%.
L'extrusion peut avantageusement être réalisée par n'importe quel outil conventionnel, disponible commercialement. La pâte issue du malaxage est avantageusement extrudée à travers une filière, par exemple à l'aide d'un piston ou d'une mono-vis ou double vis d'extrusion. Cette étape d'extrusion peut avantageusement être réalisée par toute méthode connue de l'Homme du métier.Extrusion can advantageously be performed by any conventional tool, commercially available. The paste resulting from the mixing is advantageously extruded through a die, for example by means of a piston or a single screw or twin extrusion screw. This extrusion step can advantageously be performed by any method known to those skilled in the art.
Les extrudés de support selon l'invention ont avantageusement généralement une résistance à l'écrasement d'au moins 70 N/cm et de manière préférée supérieure ou égale à 100 N/cm.The support extrusions according to the invention advantageously have generally a crush strength of at least 70 N / cm and preferably greater than or equal to 100 N / cm.
Traitement thermiqueHeat treatment
Le séchage est avantageusement effectué par toute technique connue de l'Homme du métier. Pour obtenir le support de la présente invention, il est préférable de calciner de préférence en présence d'oxygène moléculaire, par exemple en effectuant un balayage d'air, à une température inférieure ou égale à 11000C. Au moins une calcination peut avantageusement être effectuée après l'une quelconque des étapes de la préparation. Ce traitement par exemple peut être effectué en lit traversé, en lit léché ou en atmosphère statique. Par exemple, le four utilisé peut avantageusement être un four rotatif tournant ou être un four vertical à couches traversées radiales. Les conditions de calcination (température et durée) dépendent principalement de la température maximale d'utilisation du catalyseur. Les conditions préférées de calcination se situent avantageusement entre plus d'une heure à 2000C à moins d'une heure à 1100°C. La calcination peut avantageusement être opérée en présence de vapeur d'eau. La calcination finale peut être éventuellement effectuée en présence d'une vapeur acide ou basique. Par exemple, la calcination peut avantageusement être réalisée sous pression partielle d'ammoniaque.The drying is advantageously carried out by any technique known to those skilled in the art. To obtain the support of the present invention, it is preferable to calcine preferably in the presence of molecular oxygen, for example by conducting a sweep of air, at a temperature of less than or equal to 1100 ° C. At least one calcination can advantageously be performed after any of the steps of the preparation. This treatment, for example, can be carried out in crossed bed, in a licked bed or in a static atmosphere. For example, the furnace used may advantageously be a rotating rotary kiln or be a vertical kiln with radial traversed layers. The calcination conditions (temperature and time) depend mainly on the maximum temperature of use of the catalyst. The preferred calcination conditions are advantageously between more than one hour at 200 ° C. and less than one hour at 1100 ° C. The calcination can advantageously be carried out in the presence of water vapor. The final calcination may optionally be carried out in the presence of an acidic or basic vapor. For example, the calcination can advantageously be carried out under partial pressure of ammonia.
e) Dépôt de la fonction hydro-déshydrogénante.e) Deposit of the hydro-dehydrogenating function.
La fonction hydro-déshydrogénante peut avantageusement être introduite à toute étape de la préparation, de manière très préférée après mise en forme du support. La mise en forme est avantageusement suivie d'une calcination. Dans ces conditions, la fonction hydro- déshydrogénante peut également avantageusement être introduite avant ou après cette calcination. La préparation se termine généralement par une calcination à une température de 250 à 6000C. Une autre des méthodes préférées selon la présente invention consiste avantageusement à mettre en forme le support après un malaxage de ce dernier, puis passage de la pâte ainsi obtenue au travers d'une filière pour former des extrudés de diamètre compris entre 0,4 et 4 mm. La fonction hydro-déshydrogénante peut avantageusement être alors introduite en partie seulement ou en totalité, au moment du malaxage. Elle peut également avantageusement être introduite par une ou plusieurs opérations d'échange ionique sur le support calciné.The hydro-dehydrogenating function may advantageously be introduced at any stage of the preparation, very preferably after forming the support. The shaping is advantageously followed by calcination. Under these conditions, the hydro-dehydrogenating function can also advantageously be introduced before or after this calcination. The preparation generally ends with a calcination at a temperature of 250 to 600 ° C. Another of the preferred methods according to the present invention advantageously consists in shaping the support after kneading thereof, then passing the dough thus obtained to through a die to form extrudates with a diameter of between 0.4 and 4 mm. The hydro-dehydrogenating function may advantageously then be introduced in part only or in full, at the time of mixing. It can also advantageously be introduced by one or more ion exchange operations on the calcined support.
D'une façon préférée, le support est imprégné par une solution aqueuse. L'imprégnation du support est de préférence effectuée par la méthode d'imprégnation dite "à sec" bien connue de l'Homme du métier. L'imprégnation peut avantageusement être effectuée en une seule étape par une solution contenant l'ensemble des éléments hydro-déshydrogénants constitutifs du catalyseur final.In a preferred manner, the support is impregnated with an aqueous solution. The impregnation of the support is preferably carried out by the "dry" impregnation method well known to those skilled in the art. The impregnation may advantageously be carried out in a single step by a solution containing all of the hydro-dehydrogenating elements constituting the final catalyst.
La fonction hydro-déshydrogénante peut avantageusement être introduite par une ou plusieurs opérations d'imprégnation du support mis en forme et calciné, par une solution contenant au moins un précurseur d'au moins un oxyde d'au moins un métal choisi dans le groupe formé par les métaux du groupes VIII et les métaux du groupe VIB, le(s) précurseurs) d'au moins un oxyde d'au moins un métal du groupe VIII étant de préférence introduit(s) après celui(ceux) du groupe VIB ou en même temps que ce(s) demier(s), si le catalyseur contient au moins un métal du groupe VIB et au moins un métal du groupe VIII. Dans le cas où le catalyseur contient avantageusement au moins un élément du groupe VIB par exemple le molybdène, il est par exemple possible d'imprégner le catalyseur avec une solution contenant au moins un élément du groupe VIB, de sécher, de calciner. L'imprégnation du molybdène peut avantageusement être facilitée par ajout d'acide phosphorique dans les solutions de paramolybdate d'ammonium, ce qui permet d'introduire aussi le phosphore de façon à promouvoir l'activité catalytique.The hydro-dehydrogenating function can advantageously be introduced by one or more impregnation operations of the shaped and calcined support, with a solution containing at least one precursor of at least one oxide of at least one metal chosen from the group formed by the metals of group VIII and the metals of group VIB, the precursor (s) of at least one oxide of at least one metal of group VIII being preferably introduced after that (those) of the group VIB or at the same time as the last (s), if the catalyst contains at least one Group VIB metal and at least one Group VIII metal. In the case where the catalyst advantageously contains at least one element of group VIB, for example molybdenum, it is for example possible to impregnate the catalyst with a solution containing at least one element of group VIB, to dry, to calcine. The impregnation of molybdenum may advantageously be facilitated by the addition of phosphoric acid in the ammonium paramolybdate solutions, which also makes it possible to introduce the phosphorus so as to promote the catalytic activity.
Les éléments suivants : bore et/ou silicium et/ou phosphore peuvent être introduits dans le catalyseur à tout niveau de la préparation et selon toute technique connue de l'Homme du métier.The following elements: boron and / or silicon and / or phosphorus can be introduced into the catalyst at any level of the preparation and according to any technique known to those skilled in the art.
Une méthode préférée selon l'invention consiste à déposer le ou les éléments promoteurs choisis, par exemple le couple bore-silicium, sur le support calciné ou non, de préférence calciné. Pour cela on prépare une solution aqueuse d'au moins un sel de bore tel que le biborate d'ammonium ou le pentaborate d'ammonium en milieu alcalin et en présence d'eau oxygénée et on procède à une imprégnation dite à sec, dans laquelle on remplit le volume des pores du support par la solution contenant par exemple le bore. Dans le cas où l'on dépose par exemple également du silicium, on utilise par exemple une solution d'un composé du silicium de type silicone ou émulsion d'huile silicone.A preferred method according to the invention consists in depositing the selected promoter element or elements, for example the boron-silicon pair, on the calcined or non-calcined support, preferably calcined. For this purpose, an aqueous solution of at least one boron salt, such as ammonium biborate or ammonium pentaborate, is prepared in an alkaline medium and in the presence of hydrogen peroxide, and a so-called dry impregnation is carried out in which the pore volume of the support is filled with the solution containing, for example, boron. In the case where, for example, silicon is also deposited, for example a solution of a silicon-type silicon compound or a silicone oil emulsion is used.
Le ou les élément(s) promoteurs) choisi(s) dans le groupe formé par le silicium, le bore et le phosphore peuvent avantageusement être introduits par une ou plusieurs opérations d'imprégnation avec excès de solution sur le support calciné. La source de bore peut avantageusement être l'acide borique, de préférence l'acide orthoborique H3BO3, le biborate ou le pentaborate d'ammonium, l'oxyde de bore, les esters boriques. Le bore peut par exemple être introduit sous la forme d'un mélange d'acide borique, d'eau oxygénée et un composé organique basique contenant de l'azote tel que l'ammoniaque, les aminés primaires et secondaires, les aminés cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la famille du pyrrole. Le bore peut être introduit par exemple par une solution d'acide borique dans un mélange eau/alcool.The element (s) promoters) chosen (s) in the group formed by silicon, boron and phosphorus can advantageously be introduced by one or more impregnation operations with excess of solution on the calcined support. The boron source may advantageously be boric acid, preferably orthoboric acid H 3 BO 3 , ammonium biborate or pentaborate, boron oxide, boric esters. The boron may for example be introduced in the form of a mixture of boric acid, hydrogen peroxide and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, compounds of the family of pyridine and quinolines and compounds of the pyrrole family. Boron may be introduced for example by a boric acid solution in a water / alcohol mixture.
La source de phosphore préférée est l'acide orthophosphorique H3PO4, mais ses sels et esters comme les phosphates d'ammonium conviennent également. Le phosphore peut par exemple être introduit sous la forme d'un mélange d'acide phosphorique et un composé organique basique contenant de l'azote tel que l'ammoniaque, les aminés primaires et secondaires, les aminés cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la famille du pyrrole.The preferred phosphorus source is orthophosphoric acid H 3 PO 4 , but its salts and esters such as ammonium phosphates are also suitable. Phosphorus can for example be introduced in the form of a mixture of phosphoric acid and a compound Nitrogen-containing basic organic compounds such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, pyridine and quinoline family compounds, and pyrrole family compounds.
De nombreuses sources de silicium peuvent avantageusement être employées. Ainsi, on peut utiliser le tétraéthylorthosilicate Si(OEt)4, les siloxanes, les polysiloxanes, les silicones, les émulsions de silicones, les silicates d'halogénures comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2SiF6 ou le fluorosilicate de sodium Na2SiF6. L'acide silicomolybdique et ses sels, l'acide silicotungstique et ses sels peuvent également être avantageusement employés. Le silicium peut avantageusement être ajouté par exemple par imprégnation de silicate d'éthyle en solution dans un mélange eau/alcool. Le silicium peut être ajouté par exemple par imprégnation d'un composé du silicium de type silicone ou acide silicique mis en suspension dans l'eau.Many sources of silicon can advantageously be employed. Thus, it is possible to use tetraethylorthosilicate Si (OEt) 4 , siloxanes, polysiloxanes, silicones, silicone emulsions, halide silicates such as ammonium fluorosilicate (NH 4 ) 2 SiF 6 or sodium fluorosilicate Na 2 SiF 6 . Silicomolybdic acid and its salts, silicotungstic acid and its salts can also be advantageously employed. Silicon may advantageously be added for example by impregnation of ethyl silicate in solution in a water / alcohol mixture. The silicon may be added, for example, by impregnating a silicone or silicic acid silicon compound suspended in water.
Les métaux nobles du groupe VIII du catalyseur de la présente invention peuvent avantageusement être présents en totalité ou partiellement sous forme(s) métallique(s) et/ou oxyde.The noble metals of group VIII of the catalyst of the present invention may advantageously be present in whole or in part in metal (s) and / or oxide form.
Les sources d'éléments nobles du groupe VIII qui peuvent avantageusement être utilisées sont bien connues de l'Homme du métier. Pour les métaux nobles on utilise les halogénures, par exemple les chlorures, les nitrates, les acides tels que l'acide chloroplatinique, les hydroxydes, les oxychlorures tels que l'oxychlorure ammoniacal de ruthénium. On peut également avantageusement utiliser les complexes cationiques tels que les sels d'ammonium lorsque l'on souhaite déposer le platine sur le matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée par échange cationique.The sources of noble elements of group VIII which can advantageously be used are well known to those skilled in the art. For the noble metals halides are used, for example chlorides, nitrates, acids such as chloroplatinic acid, hydroxides, oxychlorides such as ruthenium ammoniacal oxychloride. It is also advantageous to use cationic complexes such as ammonium salts when it is desired to deposit the platinum on the amorphous material comprising silicon with a hierarchized porosity organized by cation exchange.
Les modes de réalisation selon l'inventionEmbodiments according to the invention
a) Premier mode de réalisation.a) First embodiment.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes à partir d'une charge issue de la synthèse Fischer-Tropsch: a) séparation d'une seule fraction dite lourde à point d'ébullition initial compris entre 120- 2000C, b) hydrotraitement d'une partie au moins de ladite fraction lourde, c) fractionnement en au moins 3 fractions :According to a preferred embodiment of the invention, the process comprises the following steps from a feed resulting from the Fischer-Tropsch synthesis: a) separation of a single so-called heavy fraction with an initial boiling point of between 120 - 200 0 C, b) hydrotreatment of at least a portion of said heavy fraction, c) fractionation into at least 3 fractions:
- au moins une fraction intermédiaire ayant un point d'ébullition initial T1 compris entre 120 et 2000C, et un point d'ébullition final T2 supérieur à 300°C et inférieur à 410°C, - au moins une fraction légère bouillant au-dessous de la fraction intermédiaire, - au moins une fraction lourde bouillant au-dessus de la fraction intermédiaire, d) passage d'une partie au moins de ladite fraction intermédiaire sur un catalyseur hydroisomérisant, e) passage d'une partie au moins de ladite fraction lourde sur le catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation selon l'invention, f) distillation des fractions hydrocraquées/hydroisomérisées pour obtenir des distillats moyens, et recyclage de la fraction résiduelle bouillant au-dessus desdits distillats moyens dans l'étape (e) sur le catalyseur selon l'invention traitant la fraction lourde.at least one intermediate fraction having an initial boiling point T1 between 120 and 200 ° C., and a final boiling point T 2 greater than 300 ° C. and less than 410 ° C., at least one light boiling fraction at least below the intermediate fraction, at least one heavy fraction boiling above the intermediate fraction, d) passing at least a portion of said intermediate fraction over a hydroisomerizing catalyst, e) passing at least a portion of said heavy fraction over the catalyst, hydrocracking / hydroisomerization according to the invention, f) distillation of the hydrocracked / hydroisomerized fractions to obtain middle distillates, and recycling of the residual fraction boiling above said middle distillates in step (e) on the catalyst according to the invention processing the heavy fraction.
La description de ce mode de réalisation sera faite en se référant à la figure 1 sans que la figure 1 limite l'interprétation.The description of this embodiment will be made with reference to Figure 1 without Figure 1 limiting the interpretation.
Étape (a)Step (a)
L'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch arrivant par la conduite 1 est fractionné dans un moyen de séparation (2) (par exemple par distillation) en au moins deux fractions : au moins une fraction légère et une fraction lourde à point d'ébullition initial égal à une température comprise entre 120 et 2000C et de préférence entre 130 et 1800C et de manière encore plus préférée à une température d'environ 1500C, en d'autres termes le point de coupe est situé entre 120 et 2000C. La fraction légère de la figure 1 sort par la conduite (3) et la fraction lourde par la conduite (4). Ce fractionnement peut être réalisé par des méthodes bien connues de l'Homme du métier telles que le flash, la distillation etc. A titre d'exemple non limitatif, l'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch sera soumis à un flash, une décantation pour éliminer l'eau et une distillation afin d'obtenir au moins les deux fractions décrites ci-dessus. La fraction légère n'est pas traitée selon le procédé de l'invention mais peut par exemple constituer une bonne charge pour la pétrochimie et plus particulièrement pour une unité (5) de vapocraquage. La fraction lourde précédemment décrite est traitée selon le procédé de l'invention.The effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit arriving via line 1 is fractionated in a separation means (2) (for example by distillation) in at least two fractions: at least a light fraction and a heavy fraction at least initial boiling point equal to a temperature between 120 and 200 0 C and preferably between 130 and 180 0 C and even more preferably at a temperature of about 150 0 C, in other words the cutting point is located between 120 and 200 0 C. The light fraction of Figure 1 out through the pipe (3) and the heavy fraction through the pipe (4). This fractionation can be achieved by methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation, etc. By way of non-limiting example, the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit will be flashed, decanted to remove water and distilled to obtain at least the two fractions described above. . The light fraction is not treated according to the process of the invention but may for example constitute a good load for petrochemicals and more particularly for a steam cracking unit (5). The heavy fraction previously described is treated according to the process of the invention.
Étape (b) Au moins une partie de la dite fraction lourde (étape a) est admise en présence d'hydrogène (conduite 6) dans une zone (7) contenant un catalyseur d'hydrotraitement qui a pour objectif de réduire la teneur en composés oléfiniques et insaturés ainsi que d'éventuellement décomposer les composés oxygénés présents dans la fraction, ainsi que d'éventuellement décomposer d'éventuelles traces de composés soufrés et azotés présentes dans la fraction lourde. Cette étape d'hydrotraitement est non convertissante, c'est à dire que la conversion de la fraction 37O0C+ en fraction 37O0C" est de préférence inférieure à 20% en poids, de manière préférée inférieure à 10% en poids et de manière très préférée inférieure à 5% en poids.Step (b) At least a portion of said heavy fraction (step a) is allowed in the presence of hydrogen (line 6) in a zone (7) containing a hydrotreatment catalyst which aims to reduce the content of compounds olefinic and unsaturated as well as possibly decompose the oxygenates present in the fraction, as well as possibly break down any traces of sulfur and nitrogen compounds present in the heavy fraction. This hydrotreating step is non-converting, ie the conversion of the fraction 37O 0 C + fraction 37O 0 C " is preferably less than 20% by weight, preferably less than 10% by weight and very preferably less than 5% by weight.
Les catalyseurs utilisés dans cette étape (b) sont des catalyseurs d'hydrotraitement non craquants ou peu craquants comportant au moins un métal du groupe VIII et/ou un métal du groupe Vl de la classification périodique des éléments. De préférence le catalyseur comprend au moins un métal du groupe de métaux formé par le nickel, le molybdène, le tungstène, le cobalt, le ruthénium, l'indium, le palladium et le platine et comporte au moins un support. On peut utiliser une combinaison d'au moins un métal du groupe Vl (notamment le molybdène ou le tungstène) et d'au moins un métal du groupe VIII (notamment le cobalt et le nickel) de la classification périodique des éléments. La concentration en métal du groupe VIII non noble, lorsque celui-ci est utilisé, est de 0,01 à 15% en poids d'équivalent par rapport au catalyseur fini et celle du métal du groupe Vl (notamment le molybdène ou le tungstène) est de 5% à 30% en poids d'équivalent oxyde par rapport au catalyseur fini. Lorsqu'une combinaison de métaux du groupe Vl et du groupe VIII est utilisée, le catalyseur est alors préférentiellement utilisé sous une forme sulfurée.The catalysts used in this step (b) are hydrotreating catalysts which are non-crunchy or slightly cracking and comprise at least one Group VIII metal and / or a Group VI metal of the periodic table of elements. The catalyst preferably comprises at least one metal of the metal group formed by nickel, molybdenum, tungsten, cobalt, ruthenium, indium, palladium and platinum and comprises at least one support. A combination of at least one Group VI metal (especially molybdenum or tungsten) and at least one Group VIII metal (especially cobalt and nickel) of the Periodic Table of Elements may be used. The concentration of the non-noble group VIII metal when it is used is 0.01 to 15% by weight of equivalent with respect to the finished catalyst and that of the group VI metal (in particular molybdenum or tungsten). is from 5% to 30% by weight of oxide equivalent relative to the finished catalyst. When a combination of Group VI and Group VIII metals is used, the catalyst is then preferably used in a sulfurous form.
Avantageusement, au moins un élément choisi parmi P, B, Si est déposé sur le support. Ce catalyseur pourra contenir avantageusement du phosphore ; en effet, ce composé apporte deux avantages aux catalyseurs d'hydrotraitement : une facilité de préparation lors notamment de l'imprégnation des solutions de nickel et de molybdène, et une meilleure activité d'hydrogénation.Advantageously, at least one element selected from P, B, Si is deposited on the support. This catalyst may advantageously contain phosphorus; indeed, this compound provides two advantages to hydrotreatment catalysts: an ease of preparation, particularly in the impregnation of nickel and molybdenum solutions, and a better hydrogenation activity.
Dans un catalyseur préféré, la concentration totale en métaux des groupes Vl et VIII, exprimée en oxydes de métaux, est comprise entre 5 et 40% en poids et de préférence entre 7 et 30% en poids et le rapport pondéral exprimé en oxyde de métal (ou de métaux) du groupe Vl sur métal (ou métaux) du groupe VIII est compris entre 1 ,25 et 20 et de préférence entre 2 et 10. Avantageusement, s'il y a du phosphore, la concentration en oxyde de phosphore P2O5 sera inférieure à 15% en poids et de préférence inférieure à 10% en poids. On peut utiliser également un catalyseur contenant du bore et du phosphore ; avantageusement le bore et le phosphore sont des éléments promoteurs déposés sur le support, comme cela est par exemple enseigné selon le brevet EP 297 949. La somme des quantités de bore et de phosphore, exprimées respectivement en poids de trioxyde de bore et pentoxyde de phosphore, par rapport au poids de support, est d'environ 5 à 15% et le rapport atomique bore sur phosphore est d'environ 1 :1 à 2:1 et au moins 40% du volume poreux total du catalyseur fini est contenu dans des pores de diamètre moyen supérieur à 13 nanomètres. De façon préférée, la quantité de métal du groupe Vl tel que le molybdène ou le tungstène, est telle que le rapport atomique phosphore sur métal du groupe VIB est d'environ 0,5:1 à 1 ,5:1 ; les quantités de métal du groupe VIB et de métal du groupe VIII, tel que le nickel ou le cobalt, sont telles que le rapport atomique métal du groupe VIII sur métal du groupe VIB est d'environ 0,3:1 à 0,7:1. Les quantités de métal du groupe VIB exprimées en poids de métal par rapport au poids de catalyseur fini est d'environ 2 à 30% et la quantité de métal du groupe VIII exprimée en poids de métal par rapport au poids de catalyseur fini est d'environ 0,01 à 15%. Un autre catalyseur particulièrement avantageux contient du silicium promoteur déposé sur le support. Un catalyseur intéressant contient BSi ou PSi.In a preferred catalyst, the total concentration of metals of groups VI and VIII, expressed as metal oxides, is between 5 and 40% by weight and preferably between 7 and 30% by weight and the weight ratio expressed as metal oxide. (or metals) of group VI on metal (or metals) of group VIII is between 1, 25 and 20 and preferably between 2 and 10. Advantageously, if there is phosphorus, the concentration of phosphorus oxide P 2 O 5 is less than 15% by weight and preferably less than 10% by weight. It is also possible to use a catalyst containing boron and phosphorus; advantageously boron and phosphorus are promoter elements deposited on the support, as is for example taught according to patent EP 297 949. The sum of the amounts of boron and phosphorus, respectively expressed by weight of boron trioxide and phosphorus pentoxide , relative to the carrier weight, is about 5 to 15% and the boron phosphorus atomic ratio is about 1: 1 to 2: 1 and at least 40% of the volume The total porosity of the finished catalyst is contained in pores with an average diameter greater than 13 nanometers. Preferably, the amount of Group VI metal such as molybdenum or tungsten is such that the Group VIB phosphorus atomic atomic ratio is about 0.5: 1 to 1.5: 1; the amounts of Group VIB metal and Group VIII metal, such as nickel or cobalt, are such that the atomic ratio of Group VIII metal to Group VIB metal is about 0.3: 1 to 0.7 1. The amounts of Group VIB metal expressed in weight of metal relative to the weight of finished catalyst is about 2 to 30% and the amount of Group VIII metal expressed as weight of metal relative to the weight of finished catalyst is about 0.01 to 15%. Another particularly advantageous catalyst contains promoter silicon deposited on the support. An interesting catalyst contains BSi or PSi.
Les catalyseurs sulfurés Ni sur alumine, NiMo sur alumine, NiMo sur alumine dopée avec du bore et du phosphore et NiMo sur silice-alumine sont également préférés. Avantageusement, on choisira de l'alumine éta ou gamma comme support. Dans le cas de l'emploi de métaux nobles (platine et/ou palladium) de préférence, la teneur en métal est comprise entre 0,05 et 3% en poids par rapport au catalyseur fini et de préférence entre 0,1 et 2% poids du catalyseur fini. Le métal noble est de préférence utilisé sous sa forme réduite et non sulfurée. Il est également possible d'employer un catalyseur à base de nickel réduit et non sulfuré. Dans ce cas la teneur en métal sous sa forme oxyde est comprise entre 0,5 et 25% en poids par rapport au catalyseur fini. De manière préférée le catalyseur contient également un métal du groupe IB tel que le cuivre, dans des proportions telles que le rapport massique du métal du groupe IB et du nickel sur le catalyseur soit compris entre 1 et 1 :30. Ces métaux sont déposés sur un support qui est de préférence une alumine, mais qui peut aussi être de l'oxyde de bore, de la magnésie, de la zircone, de l'oxyde de titane, une argile ou une combinaison de ces oxydes. Ces catalyseurs peuvent être préparés par toutes les méthodes connues de l'Homme du métier ou bien peuvent être acquis auprès de sociétés spécialisées dans la fabrication et la vente de catalyseurs. Dans le réacteur d'hydrotraitement (7), la charge est mise au contact du catalyseur en présence d'hydrogène à des températures et des pressions opératoires permettant de réaliser l'hydrogénation des oléfines présentes dans la charge. De manière préférée, le catalyseur et les conditions opératoires choisies permettront également d'effectuer l'hydrodéoxygénation c'est à dire la décomposition des composés oxygénés (principalement des alcools) et/ou l'hydrodésulfuration ou l'hydrodéazotation des traces éventuelles de composés soufrés et/ou azotés présents dans la charge. Les températures réactionnelles utilisées dans le réacteur d'hydrotraitement sont comprises entre 100 et 4000C1 de préférence entre 150 et 3500C, de façon encore plus préférée entre 150 et 3000C. La gamme de pression totale utilisée varie de 5 à 150 bar, de préférence de 10 à 100 bar et de manière encore plus préférée de 10 à 90 bar. L'hydrogène qui alimente le réacteur d'hydrotraitement est introduit à un débit tel que le rapport volumique hydrogène/hydrocarbures soit compris entre 50 et 3000 normaux litres par litre, de préférence entre 100 et 2000 normaux litres par litre et de façon encore plus préférée entre 150 et 1500 normaux litres par litre. Le débit de charge est tel que la vitesse volumique horaire est comprises entre 0,1 et 10 h"1, de préférence entre 0,2 et 5 h"1 et de manière encore plus préférée entre 0,2 et 3 h"1. Dans ces conditions, la teneur en molécules insaturées et oxygénées est réduite à moins de 0,5% en poids et à environ moins de 0,1 % en poids en général. L'étape d'hydrotraitement est conduite dans des conditions telles que la conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égaux à 3700C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 37O0C est limitée à 20% en poids, de préférence est inférieure à 10% en poids et de façon encore plus préférée est inférieure à 5% en poids.Ni-sulfide catalysts on alumina, NiMo on alumina, NiMo on alumina doped with boron and phosphorus and NiMo on silica-alumina are also preferred. Advantageously, eta or gamma alumina will be chosen as support. In the case of the use of noble metals (platinum and / or palladium), the metal content is preferably between 0.05 and 3% by weight relative to the finished catalyst and preferably between 0.1 and 2% by weight. weight of the finished catalyst. The noble metal is preferably used in its reduced and non-sulphurized form. It is also possible to use a reduced, non-sulfurized nickel catalyst. In this case the metal content in its oxide form is between 0.5 and 25% by weight relative to the finished catalyst. Preferably, the catalyst also contains a group IB metal such as copper, in proportions such that the mass ratio of the group IB metal and nickel on the catalyst is between 1 and 1:30. These metals are deposited on a support which is preferably an alumina, but which may also be boron oxide, magnesia, zirconia, titanium oxide, a clay or a combination of these oxides. These catalysts can be prepared by any method known to those skilled in the art or can be acquired from companies specializing in the manufacture and sale of catalysts. In the hydrotreating reactor (7), the feedstock is brought into contact with the catalyst in the presence of hydrogen at operating temperatures and pressures which make it possible to hydrogenate the olefins present in the feedstock. Preferably, the catalyst and the operating conditions chosen will also make it possible to carry out the hydrodeoxygenation, ie the decomposition of the oxygenated compounds (mainly alcohols) and / or the hydrodesulfurization or hydrodenitrogenation of the possible traces of sulfur compounds. and / or nitrogen present in the charge. Reaction temperatures used in the hydrotreating reactor are between 100 and 400 0 C 1 , preferably between 150 and 350 0 C, even more preferably between 150 and 300 0 C. The total pressure range used varies from 5 to 150 bar, preferably from 10 to 100 bar and even more preferably from 10 to 90 bar. The hydrogen that feeds the hydrotreatment reactor is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 50 and 3000 normal liters per liter, preferably between 100 and 2000 normal liters per liter and even more preferably between 150 and 1500 normal liters per liter. The charge rate is such that the hourly volume velocity is between 0.1 and 10 h -1 , preferably between 0.2 and 5 h -1 and even more preferably between 0.2 and 3 h -1 . Under these conditions, the content of unsaturated and oxygenated molecules is reduced to less than 0.5% by weight and to less than 0.1% by weight in general.The hydrotreating step is conducted under conditions such that the conversion to products having boiling points greater than or equal to 370 ° C. in products having boiling points below 37 ° C. is limited to 20% by weight, preferably less than 10% by weight, and so even more preferred is less than 5% by weight.
Étape (c)Step (c)
L'effluent issu du réacteur d'hydrotraitement est amené par une conduite (8) dans une zone de fractionnement (9) où il est fractionné en au moins trois fractions :The effluent from the hydrotreatment reactor is fed via a pipe (8) into a fractionation zone (9) where it is fractionated into at least three fractions:
- au moins une fraction légère (sortant par la conduite 10) dont les composés constituants ont des points d'ébullition inférieurs à une température T1 comprise entre 120 et 2000C, et de préférence entre 130 et 1800C et de manière encore plus préférée à une température d'environ 15O0C. En d'autres termes le point de coupe est situé entre 120 et 2000C,at least one light fraction (leaving via line 10), the constituent compounds of which have boiling points below a temperature T1 between 120 and 200 ° C., and preferably between 130 and 180 ° C. and even more preferred at a temperature of about 15O 0 C. In other words the cutting point is between 120 and 200 0 C,
- au moins une fraction intermédiaire (conduite 11) comportant les composés dont les points d'ébullition sont compris entre le point de coupe T1 , précédemment défini, et une température T2 supérieure à 3000C, de manière encore plus préférée supérieure à 350°C et inférieure à 41O0C ou mieux à 3700C, - au moins une fraction dite lourde (conduite 12) comportant les composés ayant des points d'ébullition supérieurs au point de coupe T2 précédemment défini. Étape (d)at least one intermediate fraction (line 11) comprising the compounds whose boiling points are between the cut point T1, previously defined, and a temperature T2 greater than 300 ° C., more preferably still greater than 350 ° C and less than 41O 0 C or better at 370 0 C - at least one so-called heavy fraction (line 12) comprising the compounds having boiling points higher than the cutting point T2 previously defined. Step (d)
Une partie au moins de ladite fraction intermédiaire est alors introduite (conduite 11), ainsi qu'éventuellement un flux d'hydrogène, (conduite 13) dans la zone (14) contenant un catalyseur d'hydroisomérisation. Les conditions opératoires dans lesquelles est effectuée cette étape (d) sont les suivantes. La pression est maintenue entre 2 et 150 bar et de préférence entre 5 et 100 bar et avantageusement entre 10 et 90 bar, la vitesse spatiale est comprise entre 0,1 h'1 et 10 h"1 et de préférence entre 0,2 et 7 h"1 et avantageusement entre 0,5 et 5,0 h"1. Le débit d'hydrogène est ajusté pour obtenir un rapport de 100 à 2000 normaux litres d'hydrogène par litre de charge et préférentiellement entre 150 et 1500 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. La température utilisée dans cette étape est comprise entre 200 et 4500C et préférentiellement entre 2500C et 4500C, avantageusement entre 300 et 4500C, et encore plus avantageusement supérieure à 320°C ou par exemple entre 320 et 4200C.At least a portion of said intermediate fraction is then introduced (line 11), as well as possibly a stream of hydrogen (line 13) into the zone (14) containing a hydroisomerization catalyst. The operating conditions under which this step (d) is carried out are as follows. The pressure is maintained between 2 and 150 bar and preferably between 5 and 100 bar and advantageously between 10 and 90 bar, the space velocity is between 0.1 h -1 and 10 h -1 and preferably between 0.2 and 7 h -1 and advantageously between 0.5 and 5.0 h -1 . The flow of hydrogen is adjusted to obtain a ratio of 100 to 2000 normal liters of hydrogen per liter of filler and preferably between 150 and 1500 normal liters. The temperature used in this step is between 200 and 450 ° C. and preferably between 250 ° C. and 450 ° C., advantageously between 300 and 450 ° C., and still more advantageously greater than 320 ° C. or for example between 320 and 420 ° C.
L'étape (d) d'hydroisomérisation est avantageusement conduite dans des conditions telles que la conversion par passe en produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 1500C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 1500C est la plus faible possible, de préférence inférieure à 50%, de manière encore plus préférée inférieure à 30%, et de manière très préférée inférieure à 15% en poids, et permet d'obtenir des distillats moyens (gazole et kérosène) ayant des propriétés à froid (point d'écoulement et de congélation) suffisamment bonnes pour satisfaire aux spécifications en vigueur pour ce type de carburant.The hydroisomerization step (d) is advantageously carried out under conditions such that the pass conversion into products with boiling points greater than or equal to 150 ° C. into products having boiling points below 150 ° C. the lowest possible, preferably less than 50%, even more preferably less than 30%, and very preferably less than 15% by weight, and allows to obtain middle distillates (gas oil and kerosene) having properties cold (pour point and freezing) sufficiently good to meet the specifications in force for this type of fuel.
Ainsi dans cette étape (d), on cherche à favoriser l'hydroisomérisation plutôt que l'hydrocraquage. Les catalyseurs utilisés sont de type bifonctionnels, c'est-à-dire qu'ils possèdent une fonction hydro/déshydrogénante et une fonction hydroisomérisante. La fonction hydro/déshydrogénante est généralement fournie soit par des métaux nobles (Pt et/ou Pd) actifs sous leur forme réduite soit par des métaux non nobles du groupe Vl (particulièrement le molybdène et le tungstène) en combinaison avec des métaux non nobles du groupe VIII (particulièrement le nickel et le cobalt), utilisés de préférence sous leur forme sulfurée. La fonction hydroisomérisante est assurée par des solides acides, de type zéolithes, alumines halogénées, argiles à pilier, hétéropolyacides ou zircone sulfatée. Un liant de type alumine peut également être utilisé durant l'étape de mise en forme du catalyseur. La fonction métallique peut être introduite sur le catalyseur par toute méthode connue de l'Homme du métier, comme par exemple le comalaxage, l'imprégnation à sec, l'imprégnation par échange. Dans le cas où le catalyseur d'hydroisomérisation comprend au moins un métal noble du groupe VIII, la teneur en métal noble est avantageusement comprise entre 0,01 et 5% en poids par rapport au catalyseur fini, de manière préférée entre 0,1 et 4% en poids et de manière très préférée entre 0,2 et 2% en poids. Avant utilisation dans la réaction, le métal noble contenu dans le catalyseur doit être réduit. Une des méthodes préférées pour conduire la réduction du métal est le traitement sous hydrogène à une température comprise entre 1500C et 65O0C et une pression totale comprise entre 1 et 250 bar. Par exemple, une réduction consiste en un palier à 1500C de deux heures puis une montée en température jusqu'à 4500C à la vitesse de 1°C/min puis un palier de deux heures à 4500C ; durant toute cette étape de réduction, le débit d'hydrogène est de 1000 normaux litres d'hydrogène par litre catalyseur et la pression totale maintenue constante à 1 bar. Notons également que toute méthode de réduction ex-situ est convenable.Thus, in this step (d), it is sought to promote hydroisomerization rather than hydrocracking. The catalysts used are of the bifunctional type, that is to say that they have a hydro / dehydrogenating function and a hydroisomerizing function. The hydro / dehydrogenating function is generally provided either by noble metals (Pt and / or Pd) active in their reduced form or by Group VI non-noble metals (particularly molybdenum and tungsten) in combination with non-noble metals of Group VIII (particularly nickel and cobalt), preferably used in their sulfurized form. The hydroisomerizing function is provided by acidic solids, such as zeolites, halogenated alumina, pillar clays, heteropolyacids or sulphated zirconia. An alumina binder may also be used during the catalyst shaping step. The metal function can be introduced on the catalyst by any method known to those skilled in the art, such as for example comalaxing, dry impregnation, exchange impregnation. In the case where the hydroisomerization catalyst comprises at least one noble metal of group VIII, the noble metal content is advantageously between 0.01 and 5% by weight. weight with respect to the finished catalyst, preferably between 0.1 and 4% by weight and very preferably between 0.2 and 2% by weight. Before use in the reaction, the noble metal contained in the catalyst must be reduced. One of the preferred methods for conducting the reduction of the metal is the treatment under hydrogen at a temperature of between 150 ° C. and 65 ° C. and a total pressure of between 1 and 250 bar. For example, a reduction consists of a plateau at 150 ° C. for two hours and then a rise in temperature to 450 ° C. at a rate of 1 ° C./min and then a two-hour plateau at 450 ° C. throughout this reduction step, the hydrogen flow rate is 1000 normal liters of hydrogen per liter of catalyst and the total pressure kept constant at 1 bar. Note also that any ex-situ reduction method is suitable.
Dans le cas où le catalyseur d'hydroisomérisation comprend au moins un métal du groupe Vl en combinaison avec au moins un métal non noble du groupe VIII, la teneur en métal du groupe Vl du catalyseur d'hydroisomérisation, est avantageusement comprise, en équivalent oxyde, entre 5 et 40% en poids par rapport au catalyseur fini, de manière préférée entre 10 et 35% en poids et de manière très préférée entre 15 et 30% en poids et la teneur en métal du groupe VIII dudit catalyseur est avantageusement comprise, en équivalent oxyde, entre 0,5 et 10% en poids par rapport au catalyseur fini, de manière préférée entre 1 et 8% en poids et de manière très préférée entre 1 ,5 et 6% en poids. Avant utilisation dans la réaction, les métaux du groupe Vl et non nobles du groupe VIII doivent être sulfurés. Toute méthode de sulfuration in-situ ou ex-situ connue de l'Homme du métier est convenable.In the case where the hydroisomerization catalyst comprises at least one group VI metal in combination with at least one group VIII non-noble metal, the group VI metal content of the hydroisomerization catalyst is advantageously comprised in oxide equivalent. between 5 and 40% by weight relative to the finished catalyst, preferably between 10 and 35% by weight and very preferably between 15 and 30% by weight and the group VIII metal content of said catalyst is advantageously included, in oxide equivalent, between 0.5 and 10% by weight relative to the finished catalyst, preferably between 1 and 8% by weight and very preferably between 1, 5 and 6% by weight. Before use in the reaction, group VI and non-noble Group VIII metals must be sulfurized. Any in-situ or ex-situ sulphurization method known to those skilled in the art is suitable.
La fonction hydro/déshydrogénante métallique peut avantageusement être introduite sur ledit catalyseur par toute méthode connue de l'Homme du métier, comme par exemple le comalaxage, l'imprégnation à sec, l'imprégnation par échange. Conformément à l'étape (d) d'hydroisomérisation du procédé selon l'invention, le catalyseur d'hydroisomérisation comprend au moins un tamis moléculaire, de préférence au moins un tamis moléculaire zéolithique et de manière plus préférée, au moins un tamis moléculaire zéolithique 10 MR monodimensionnel en tant que fonction hydroisomérisante. Les tamis moléculaires zéolithiques sont définis dans la classification "Atlas of Zeolite Structure Types", W. M. Meier, D. H. Oison and Ch. Baerlocher, 5th revised édition, 2001 , Elsevier auquel se réfère également la présente demande. Les zéolithes y sont classées selon la taille de leurs ouvertures de pores ou canaux.The hydro / dehydrogenating metal function can advantageously be introduced on said catalyst by any method known to those skilled in the art, such as, for example, comalaxing, dry impregnation, exchange impregnation. According to step (d) of hydroisomerization of the process according to the invention, the hydroisomerisation catalyst comprises at least one molecular sieve, preferably at least one zeolite molecular sieve and more preferably at least one zeolite molecular sieve. 10 MR one-dimensional as a hydroisomerizing function. Zeolite molecular sieves are defined in the "Atlas of Zeolite Structure Types" classification, W. M. Meier, D. H. Oison and Ch. Baerlocher, 5th revised edition, 2001, Elsevier, to which the present application also refers. Zeolites are classified according to the size of their pore openings or channels.
Les tamis moléculaires zéolithiques 10 MR monodimensionnel présentent des pores ou canaux dont l'ouverture est définie par un anneau à 10 atomes d'oxygène (ouverture à 10 MR). Les canaux du tamis moléculaire zéolithique ayant une ouverture à 10 MR sont avantageusement des canaux monodimensionnels non interconnectés qui débouchent directement sur l'extérieur de ladite zéolithe. Les tamis moléculaires zéolithiques 10 MR monodimensionnels présents dans ledit catalyseur d'hydroisomérisation comprennent avantageusement du silicium et au moins un élément T choisi dans le groupe formé par l'aluminium, le fer, le gallium, le phosphore et le bore, de préférence l'aluminium. Les rapports Si/Ai des zéolithes décrites ci-dessus sont avantageusement ceux obtenus à la synthèse ou bien obtenus après des traitements de désalumination post-synthèse bien connus de l'Homme du métier, tels que et à titre non exhaustif les traitements hydrothermiques suivis ou non d'attaques acides ou bien encore les attaques acides directes par des solutions d'acides minéraux ou organiques. Elles sont, de préférence, pratiquement totalement, sous forme acide, c'est-à-dire que le rapport atomique entre le cation de compensation monovalent (par exemple le sodium) et l'élément T inséré dans le réseau cristallin du solide est avantageusement inférieur à 0,1, de préférence inférieur à 0,05 et de manière très préférée inférieur à 0,01. Ainsi, les zéolithes entrant dans la composition dudit catalyseur sélectif d'hydroisomérisation sont avantageusement calcinées et échangées par au moins un traitement par une solution d'au moins un sel d'ammonium de manière à obtenir la forme ammonium des zéolithes qui une fois calcinée conduit à la forme acide desdites zéolithes.One-dimensional 10 MR zeolite molecular sieves have pores or channels whose opening is defined by a ring of 10 oxygen atoms (10 MR aperture). The zeolite molecular sieve channels having a 10 MR aperture are advantageously unidirectional one-dimensional channels that open directly to the outside of said zeolite. 10 MR zeolite molecular sieves monodimensionnels present in said hydroisomerization catalyst advantageously comprise silicon and at least one element T selected from the group formed by aluminum, iron, gallium, phosphorus and boron, preferably aluminum. The Si / Al ratios of the zeolites described above are advantageously those obtained in the synthesis or obtained after post-synthesis dealumination treatments well known to those skilled in the art, such as and not limited to the hydrothermal treatments followed or no acid attacks or even direct acid attacks by solutions of mineral or organic acids. They are preferably almost completely in acid form, that is to say that the atomic ratio between the monovalent compensation cation (for example sodium) and the element T inserted in the crystalline lattice of the solid is advantageously less than 0.1, preferably less than 0.05 and most preferably less than 0.01. Thus, the zeolites used in the composition of said selective hydroisomerization catalyst are advantageously calcined and exchanged by at least one treatment with a solution of at least one ammonium salt so as to obtain the ammonium form of the zeolites which, once calcined, leads to to the acid form of said zeolites.
Ledit tamis moléculaire zéolithique 10 MR monodimensionnel dudit catalyseur d'hydroisomérisation est avantageusement choisi parmi les tamis moléculaires zéolithiques de type structural TON (choisis parmi la ZSM-22 et la NU-10, prise seule ou en mélange), FER (choisis parmi la ZSM-35 et la ferrierite, prise seule ou en mélange), EUO (choisis parmi la EU-1 et la ZSM-50, prise seule ou en mélange), la SAPO-11 ou les tamis moléculaires zéolithique ZBM-30 ou ZSM 48, pris seul ou en mélange. De préférence, ledit tamis moléculaire zéolithique 10 MR monodimensionnel est choisi parmi les tamis moléculaires zéolithiques ZBM-30, NU-10 et ZSM-22, pris seul ou en mélange. De manière très préférée, ledit tamis moléculaire zéolithique 10 MR monodimensionnel est la ZBM-30 synthétisée avec le structurant organique triéthylènetétramine. En effet, l'utilisation de ladite ZBM-30 produit de bien meilleurs résultats en terme de rendement et d'activité que les autres zéolithes et notamment que la ZSM 48. La teneur en tamis moléculaire zéolithique 10 MR monodimensionnel est avantageusement comprise entre 5 et 95% en poids, de préférence entre 10 et 90% en poids, de manière plus préférée entre 15 et 85% en poids et de manière très préférée entre 20 et 80% en poids par rapport au catalyseur fini. Les catalyseurs obtenus sont mis en forme sous la forme de grains de différentes formes et dimensions. Ils sont utilisés en général sous la forme d'extrudés cylindriques ou polylobés tels que bilobés, trilobés, polylobés de forme droite ou torsadée, mais peuvent éventuellement être fabriqués et employés sous la forme de poudres concassées, de tablettes, d'anneaux, de billes, de roues. La mise en forme peut être réalisée avec d'autres matrices que l'alumine, telles que par exemple la magnésie, les silice-alumines amorphes, les argiles naturelles (kaolin, bentonite, sepiolite, attapulgite), la silice, l'oxyde de titane, l'oxyde de bore, la zircone, les phosphates d'aluminium, les phosphates de titane, les phosphates de zirconium, le charbon et leurs mélanges. On préfère utiliser des matrices contenant de l'alumine, sous toutes ses formes connues de l'Homme du métier, et de manière encore plus préférée les alumines, par exemple l'alumine gamma. D'autres techniques que l'extrusion, telles que le pastillage ou la dragéification, peuvent être utilisées.The said monodimensional 10 MR zeolite molecular sieve of said hydroisomerization catalyst is advantageously chosen from zeolite molecular sieves of structure type TON (chosen from ZSM-22 and NU-10, taken alone or as a mixture), FER (chosen from ZSM). -35 and ferrierite, taken alone or as a mixture), EUO (selected from EU-1 and ZSM-50, taken alone or as a mixture), SAPO-11 or zeolitic molecular sieves ZBM-30 or ZSM 48, taken alone or mixed. Preferably, said one-dimensional 10 MR zeolite molecular sieve is chosen from zeolitic molecular sieves ZBM-30, NU-10 and ZSM-22, taken alone or as a mixture. Very preferably, said one-dimensional 10 MR zeolite molecular sieve is ZBM-30 synthesized with the organic structuring agent triethylenetetramine. In fact, the use of said ZBM-30 produces much better results in terms of yield and activity than the other zeolites, and in particular that ZSM 48. The one-dimensional 10 MR zeolite molecular sieve content is advantageously between 5 and 95% by weight, preferably between 10 and 90% by weight, more preferably between 15 and 85% by weight and very preferably between 20 and 80% by weight relative to the finished catalyst. The catalysts obtained are shaped in the form of grains of different shapes and sizes. They are generally used in the form of cylindrical or multi-lobed extrusions such as bilobed, trilobed, straight-lobed or twisted, but may optionally be manufactured and used in the form of crushed powders, tablets, rings, beads. , wheels. The formatting can be made with other matrices than alumina, such as for example magnesia, amorphous silica-aluminas, natural clays (kaolin, bentonite, sepiolite, attapulgite), silica, titanium oxide, oxide boron, zirconia, aluminum phosphates, titanium phosphates, zirconium phosphates, coal and mixtures thereof. It is preferred to use matrices containing alumina, in all its forms known to those skilled in the art, and even more preferably aluminas, for example gamma-alumina. Other techniques than extrusion, such as pelletizing or coating, can be used.
Étape (e)Step
Une partie au moins de ladite fraction lourde est introduite via la ligne (12) dans une zone (15) où elle est mise, en présence d'hydrogène (25), au contact d'un catalyseur mis en oeuvre dans le procédé selon la présente invention et dans les conditions opératoires du procédé de la présente invention afin de produire une coupe distillats moyens (kérosène + gazole) présentant de bonnes propriétés à froid.At least part of said heavy fraction is introduced via line (12) into a zone (15) where it is placed in the presence of hydrogen (25) in contact with a catalyst used in the process according to the present invention and under the operating conditions of the process of the present invention to produce a cut middle distillates (kerosene + diesel) having good properties cold.
Le catalyseur utilisé dans la zone (15) de l'étape (e) pour réaliser les réactions d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation de la fraction lourde est le catalyseur défini dans la première partie de la demande de brevet. Il est à noter que les catalyseurs mis en œuvre dans les réacteurs (14) et (15) peuvent être strictement identiques ou différents (par exemple, en faisant varier la proportion et la nature du solide acide dans le catalyseur, la nature du liant ou bien la quantité et nature de la phase hydrogénante). Durant cette étape (e) la fraction entrant dans le réacteur subit au contact du catalyseur et en présence d'hydrogène essentiellement des réactions d'hydrocraquage qui, accompagnées de réactions d'hydroisomérisation des n-paraffines, vont permettre d'améliorer la qualité des produits formés et plus particulièrement les propriétés à froid du kérosène et du gazole, et également d'obtenir de très bons rendements en distillats moyens. La conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égal à 37O0C en produits à points d'ébullition inférieurs à 3700C est supérieure à 50% poids, souvent d'au moins 60% et de préférence supérieure ou égal à 70%.The catalyst used in the zone (15) of step (e) to carry out the hydrocracking and hydroisomerization reactions of the heavy fraction is the catalyst defined in the first part of the patent application. It should be noted that the catalysts used in the reactors (14) and (15) may be strictly identical or different (for example, by varying the proportion and nature of the acidic solid in the catalyst, the nature of the binder or the quantity and nature of the hydrogenating phase). During this step (e) the fraction entering the reactor undergoes in contact with the catalyst and in the presence of hydrogen essentially hydrocracking reactions which, accompanied by hydroisomerization reactions of n-paraffins, will allow to improve the quality of the formed products and more particularly the cold properties of kerosene and diesel, and also to obtain very good yields of middle distillates. The conversion to products having boiling points greater than or equal to 37O 0 C in products with boiling points below 370 0 C is greater than 50% by weight, often at least 60% and preferably greater than or equal to 70%.
Étape (f)Step (f)
Les effluents en sortie des réacteurs (14) et (15) sont envoyés par les conduites (16) et (17) dans un train de distillation, qui intègre une distillation atmosphérique et éventuellement une distillation sous vide, et qui a pour but de séparer d'une part les produits légers inévitablement formés lors des étapes (d) et (e) par exemple les gaz (C1-C4) (conduite 18) et une coupe essence (conduite 19), et de distiller au moins une coupe gazole (conduite 21) et une coupe kérosène (conduite 20). Les fractions gazole et kérosène peuvent être recyclées (conduite 23) en partie, conjointement ou de façon séparée, en tête du réacteur (14) d'hydroisomérisation de l'étape (d).The effluents leaving the reactors (14) and (15) are sent via lines (16) and (17) to a distillation train, which incorporates atmospheric distillation and optionally vacuum distillation, and which is intended to separate on the one hand the light products inevitably formed during steps (d) and (e) for example the gases (C 1 -C 4 ) (line 18) and a gasoline section (line 19), and distilling at least one section diesel (line 21) and a kerosene cut (line 20). The gas oil and kerosene fractions can be recycled (line 23) partly, jointly or separately, at the top of the hydroisomerization reactor (14) of step (d).
Il est également distillé une fraction (conduite 22) bouillant au-dessus du gazole, c'est à dire dont les composés qui la constituent ont des points d'ébullition supérieurs à ceux des distillats moyens (kérosène + gazole). Cette fraction, dite fraction résiduelle, présente généralement un point d'ébullition initial d'au moins 3500C, de préférence supérieure à 37O0C. Cette fraction est avantageusement recyclée via la conduite (22) en tête du réacteur (15) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage de la fraction lourde (étape e). II peut être également avantageux de recycler une partie du kérosène et/ou une partie du gazole dans l'étape (d), l'étape (e) ou les deux. De façon préférée, l'une au moins des fractions kérosène et/ou gazole est recyclée en partie dans l'étape (d) (zone 14). On a pu constater qu'il est avantageux de recycler une partie du kérosène pour améliorer ses propriétés à froid. Avantageusement et dans le même temps, la fraction non hydrocraquée est recyclée en partie dans l'étape (e) (zone 15).It is also distilled a fraction (line 22) boiling over diesel fuel, that is to say whose compounds which constitute it have boiling points higher than those of middle distillates (kerosene + diesel). This fraction, called the residual fraction, generally has an initial boiling point of at least 350 ° C., preferably greater than 37 ° C. This fraction is advantageously recycled via the pipe (22) at the top of the reactor (15). hydroisomerization and hydrocracking of the heavy fraction (step e). It may also be advantageous to recycle part of the kerosene and / or part of the gas oil in step (d), step (e) or both. Preferably, at least one of the kerosene and / or diesel fractions is partially recycled in step (d) (zone 14). It has been found that it is advantageous to recycle a portion of the kerosene to improve its cold properties. Advantageously and at the same time, the non-hydrocracked fraction is partially recycled in step (e) (zone 15).
Il va sans dire que les coupes gazole et kérosène sont de préférence récupérées séparément, mais les points de coupe sont ajustés par l'exploitant en fonction de ses besoins. Sur la figure 1 , on a représenté une colonne (24) de distillation, mais deux colonnes peuvent être utilisées pour traiter séparément les coupes issues de zones (14) et (15). Sur la figure 1 , on a représenté seulement le recyclage du kérosène sur le catalyseur du réacteur (14). Il va sans dire qu'on peut aussi bien recycler une partie du gazole (séparément ou avec le kérosène) et de préférence sur le même catalyseur que le kérosène.It goes without saying that the diesel and kerosene cuts are preferably recovered separately, but the cutting points are adjusted by the operator according to his needs. In Figure 1, there is shown a distillation column (24), but two columns can be used to separately treat the sections from areas (14) and (15). In Figure 1, there is shown only the recycling of kerosene on the reactor catalyst (14). It goes without saying that one can also recycle a portion of the gas oil (separately or with kerosene) and preferably on the same catalyst as kerosene.
b) Second mode de réalisation.b) Second embodiment.
Un autre mode de réalisation de l'invention comprend les étapes suivantes : a) séparation d'au moins une fraction légère de la charge de façon à obtenir une seule fraction dite lourde à point d'ébullition initial compris entre 120-2000C, b) éventuel hydrotraitement de ladite fraction lourde, éventuellement suivi d'une étape c) d'enlèvement d'au moins une partie de l'eau et éventuellement CO, CO2, NH3, H2S1 d) passage sur le catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation selon l'invention d'une partie au moins de ladite fraction éventuellement hydrotraitée, la conversion sur le catalyseur selon l'invention ci-dessus décrit des produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 37O0C en produits à points d'ébullition inférieures à 3700C est supérieure àAnother embodiment of the invention comprises the following steps: a) separation of at least a light fraction of the feedstock so as to obtain a single so-called heavy fraction with an initial boiling point of between 120-200 ° C., b) optional hydrotreatment of said heavy fraction, optionally followed by a step c) removal of at least a portion of the water and optionally CO, CO 2 , NH 3 , H 2 S 1 d) passage over the catalyst hydrocracking / hydroisomerization according to the invention of at least a portion of said optionally hydrotreated fraction, conversion to the catalyst according to the invention above describes products with higher boiling points or at 37 ° C. in products with a boiling point of less than 370 ° C. is greater than
40% poids, e) distillation de la fraction hydrocraquée/hydroisomérisée pour obtenir des distillats moyens, et recyclage dans l'étape d) de la fraction résiduelle bouillant au-dessus desdits distillats moyens.40% by weight, e) distillation of the hydrocracked / hydroisomerized fraction to obtain middle distillates, and recycling in step d) of the residual fraction boiling above said middle distillates.
La description de ce mode de réalisation sera faite en se référant à la figure 2 sans que la figure 2 ne limite l'interprétation.The description of this embodiment will be made with reference to Figure 2 without Figure 2 limiting the interpretation.
Étape (a) L'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch arrivant par la conduite 1 est fractionné dans un moyen de séparation (2) (par exemple par distillation) en au moins deux fractions : au moins une fraction légère et une fraction lourde à point d'ébullition initial égal à une température comprise entre 120 et 200°C et de préférence entre 130 et 180°C et de manière encore plus préférée à une température d'environ 1500C, en d'autres termes le point de coupe est situé entre 120 et 2000C. La fraction légère issue du fractionnement sort par la conduite (3) et la fraction lourde par la conduite (4).Stage (a) The effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit arriving via line 1 is fractionated in a separation means (2) (for example by distillation) in at least two fractions: at least one light fraction and a heavy fraction with an initial boiling point of between 120 and 200 ° C. and preferably between 130 and 180 ° C. and even more preferably at a temperature of about 150 ° C., in other words the cutting point is situated between 120 and 200 ° C. The light fraction resulting from fractionation leaves via line (3) and the heavy fraction via line (4).
Ce fractionnement peut être réalisé par des méthodes bien connues de l'Homme du métier telles que le flash, la distillation etc. A titre d'exemple non limitatif, l'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch sera soumis à un flash, une décantation pour éliminer l'eau et une distillation afin d'obtenir au moins les deux fractions décrites ci-dessus.This fractionation can be achieved by methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation, etc. By way of non-limiting example, the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit will be flashed, decanted to remove water and distilled to obtain at least the two fractions described above. .
La fraction légère n'est pas traitée selon le procédé de l'invention mais peut par exemple constituer une bonne charge pour la pétrochimie et plus particulièrement pour une unité (5) de vapocraquage. La fraction lourde précédemment décrite est traitée selon le procédé de l'invention.The light fraction is not treated according to the process of the invention but may for example constitute a good load for petrochemicals and more particularly for a steam cracking unit (5). The heavy fraction previously described is treated according to the process of the invention.
Étape fb)Step fb)
Éventuellement, cette fraction est admise en présence d'hydrogène (conduite 6) dans une zone (7) contenant un catalyseur d'hydrotraitement qui a pour objectif de réduire la teneur en composés oléfiniques et insaturés ainsi que d'éventuellement décomposer les composés oxygénés (principalement des alcools) présents dans la fraction lourde décrite ci-dessus, ainsi que d'éventuellement décomposer d'éventuelles traces de composés soufrés et azotés présentes dans la fraction lourde. Cette étape d'hydrotraitement est non convertissante, c'est à dire que la conversion de la fraction 37O0C+ en fraction 3700C" est de préférence inférieure à 20% en poids, de manière préférée inférieure à 10% en poids et de manière très préférée inférieure à 5% en poids. Les catalyseurs utilisés dans cette étape (b) sont des catalyseurs d'hydrotraitement décrits dans l'étape (b) du premier mode de réalisation.Optionally, this fraction is admitted in the presence of hydrogen (line 6) in a zone (7) containing a hydrotreatment catalyst which has the objective of reducing the content of olefinic and unsaturated compounds as well as possibly decomposing the oxygenated compounds ( mainly alcohols) present in the heavy fraction described above, as well as possibly breaking down any traces of sulfur and nitrogen compounds present in the heavy fraction. This hydrotreating step is non-converting, that is to say that the conversion of the fraction 37O 0 C + fraction 370 0 C " is preferably less than 20% by weight, preferably less than 10% by weight and very preferably less than 5% by weight. The catalysts used in this step (b) are hydrotreatment catalysts described in step (b) of the first embodiment.
Dans le réacteur d'hydrotraitement (7), la charge est mise au contact du catalyseur en présence d'hydrogène à des températures et des pressions opératoires permettant de réaliser l'hydrogénation des oléfines présentes dans la charge. De manière préférée, le catalyseur et les conditions opératoires choisies permettront également d'effectuer l'hydrodéoxygénation c'est à dire la décomposition des composés oxygénés (principalement des alcools) et/ou l'hydrodésulfuration ou l'hydrodéazotation des traces éventuelles de composés soufrés et/ou azotés présents dans la charge. Les températures réactionnelles utilisées dans le réacteur d'hydrotraitement sont comprises entre 100 et 4000C, de préférence entre 150 et 3500C, de façon encore plus préférée entre 150 et 3000C. La gamme de pression totale utilisée varie de 5 à 150 bar, de préférence entre 10 et 100 bar et de manière encore plus préférée entre 10 et 90 bar. L'hydrogène qui alimente le réacteur d'hydrotraitement est introduit à un débit tel que le rapport volumique hydrogène/hydrocarbures soit compris entre 50 à 3000 normaux litres par litre, de préférence entre 100 et 2000 normaux litres par litre et de façon encore plus préférée entre 150 et 1500 normaux litres par litre. Le débit de charge est tel que la vitesse volumique horaire est comprises entre 0,1 et 10 h"1, de préférence entre 0,2 et 5 h"1 et de manière encore plus préférée entre 0,2 et 3 h"1. Dans ces conditions, la teneur en molécules insaturées et oxygénées est réduite à moins de 0,5% en poids et à environ moins de 0,1% en poids en général. L'étape d'hydrotraitement est conduite dans des conditions telles que la conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égaux à 3700C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 3700C est limitée à 20% en poids, de préférence est inférieure à 10% en poids et de façon encore plus préférée est inférieure à 5% en poids.In the hydrotreating reactor (7), the feedstock is brought into contact with the catalyst in the presence of hydrogen at operating temperatures and pressures which make it possible to hydrogenate the olefins present in the feedstock. Preferably, the catalyst and the operating conditions chosen will also make it possible to carry out the hydrodeoxygenation, ie the decomposition of the oxygenated compounds (mainly alcohols) and / or the hydrodesulfurization or hydrodenitrogenation of the possible traces of sulfur compounds. and / or nitrogen present in the charge. The reaction temperatures used in the hydrotreating reactor are between 100 and 400 ° C., preferably between 150 and 350 ° C., more preferably between 150 and 300 ° C. The total pressure range used varies from 5 to 150 bar, preferably between 10 and 100 bar and even more preferably between 10 and 90 bar. The hydrogen which feeds the hydrotreatment reactor is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 50 to 3000 normal liters per liter, preferably between 100 and 2000 normal liters per liter and even more preferably between 150 and 1500 normal liters per liter. The charge rate is such that the hourly volume velocity is between 0.1 and 10 h -1 , preferably between 0.2 and 5 h -1 and even more preferably between 0.2 and 3 h -1 . Under these conditions, the content of unsaturated and oxygenated molecules is reduced to less than 0.5% by weight and to less than 0.1% by weight in general.The hydrotreating step is conducted under conditions such that the conversion to products having boiling points greater than or equal to 370 ° C. in products having boiling points below 370 ° C. is limited to 20% by weight, preferably less than 10% by weight, and so even more preferred is less than 5% by weight.
Étape (c)Step (c)
L'effluent (conduite 8) issu du réacteur (7) d'hydrotraitement est éventuellement introduit dans une zone (9) d'enlèvement d'eau qui a pour but d'éliminer au moins en partie l'eau produite lors des réactions d'hydrotraitement. Cette élimination d'eau peut s'effectuer avec ou sans élimination de la fraction gazeuse C4 " qui est généralement produite lors de l'étape d'hydrotraitement. On entend par élimination de l'eau, l'élimination de l'eau produite par les réactions d'hydrodéoxygénation des composés oxygénés mais on peut aussi y inclure l'élimination au moins en partie de l'eau de saturation des hydrocarbures. L'élimination de l'eau peut être réalisée par toutes les méthodes et techniques connues de l'Homme du métier, par exemple par séchage, passage sur un dessicant, flash, décantation.The effluent (line 8) from the hydrotreatment reactor (7) is optionally introduced into a water removal zone (9), the purpose of which is to eliminate at least partly the water produced during the reaction reactions. hydrotreating. This removal of water can be carried out with or without elimination of the gaseous fraction C 4 " which is generally produced during the hydrotreatment step .The elimination of water is understood to mean the elimination of the water produced. by the hydrodeoxygenation reactions of the oxygenated compounds, but it may also include the elimination at least partly of the water of saturation of the hydrocarbons. the water can be made by all methods and techniques known to those skilled in the art, for example by drying, passage on a desiccant, flash, decantation.
Étape (d) La fraction lourde (éventuellement hydrotraitée) ainsi séchée est alors introduite (conduite 10) ainsi qu'éventuellement un flux d'hydrogène (conduite 11), dans la zone (12) contenant le catalyseur mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention et dans les conditions opératoires du procédé de la présente invention. Une autre éventualité du procédé aussi selon l'invention consiste à envoyer la totalité de l'effluent sortant du réacteur d'hydrotraitement (sans séchage) dans le réacteur contenant le catalyseur selon l'invention et de préférence en même temps qu'un flux d'hydrogène. Le catalyseur utilisé pour réaliser les réactions d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation de la fraction lourde est le catalyseur défini dans la première partie de la demande de brevet. Les conditions opératoires dans lesquelles est effectuée cette étape (d) sont les conditions opératoires décrites conformément au procédé selon l'invention.Step (d) The heavy fraction (optionally hydrotreated) thus dried is then introduced (line 10) as well as optionally a stream of hydrogen (line 11) into the zone (12) containing the catalyst used in the process according to the invention and under the operating conditions of the process of the present invention. Another possibility of the process also according to the invention consists in sending all the effluent leaving the hydrotreating reactor (without drying) into the reactor containing the catalyst according to the invention and preferably at the same time as a stream of 'hydrogen. The catalyst used to carry out the hydrocracking and hydroisomerization reactions of the heavy fraction is the catalyst defined in the first part of the patent application. The operating conditions under which this step (d) is carried out are the operating conditions described according to the process according to the invention.
L'étape d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage est conduite dans des conditions telles que la conversion par passe en produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 3700C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 370°C est supérieure à 40% poids, et de façon encore plus préférée d'au moins 50%, de préférence supérieure à 60%, de manière à obtenir des distillats moyens (gazole et kérosène) ayant des propriétés à froid suffisamment bonnes (point d'écoulement, point de congélation) pour satisfaire aux spécifications en vigueur pour ce type de carburant.The hydroisomerization and hydrocracking step is carried out under conditions such that the pass conversion into products with boiling points greater than or equal to 370 ° C. into products having boiling points below 370 ° C. is greater than 40% by weight, and even more preferably at least 50%, preferably greater than 60%, so as to obtain middle distillates (gas oil and kerosene) having sufficiently good cold properties (pour point , freezing point) to meet the applicable specifications for this type of fuel.
Étape (e) L'effluent (fraction dite hydrocraquée et hydroisomérisée) en sortie du réacteur (12), étape (d), est envoyé dans un train de distillation (13), qui intègre une distillation atmosphérique et éventuellement une distillation sous vide, qui a pour but de séparer les produits de conversion de point d'ébullition inférieur à 3400C et de préférence inférieur à 370°C et incluant notamment ceux formés lors de l'étape (d) dans le réacteur (12), et de séparer la fraction résiduelle dont le point initial d'ébullition est généralement supérieur à au moins 34O0C et de préférence supérieur ou égal à au moins 3700C. Parmi les produits de conversion, il est séparé outre les gaz légers C1-C4 (conduite 14) au moins une fraction essence (conduite 15), et au moins une fraction distillats moyens kérosène (conduite 16) et gazole (conduite 17). La fraction résiduelle dont le point initial d'ébullition est généralement supérieur à au moins 340°C et de préférence supérieur ou égal à au moins 37O0C est recyclée (conduite 18) en tête du réacteur (12) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage. Il peut être également avantageux de recycler (conduite 19) dans l'étape (d) (réacteur 12) une partie du kérosène et/ou une partie du gazole ainsi obtenu(s).Step (e) The effluent (so-called hydrocracked and hydroisomerized fraction) leaving the reactor (12), step (d), is sent to a distillation train (13), which incorporates an atmospheric distillation and optionally a vacuum distillation, which is intended to separate the conversion products with a boiling point of less than 340 ° C. and preferably less than 370 ° C., and especially including those formed during step (d) in the reactor (12), and of separating the residual fraction whose initial boiling point is generally greater than at least 34 ° C. and preferably greater than or equal to at least 370 ° C. Among the conversion products, it is separated in addition to the light gases C 1 -C 4 (line 14) at least one gasoline fraction (line 15), and at least one middle distillates fraction kerosene (line 16) and diesel (line 17). The residual fraction whose initial boiling point is generally greater than at least 340 ° C and preferably greater than or equal to at least 37O 0 C is recycled (line 18) at the head of the reactor (12) hydroisomerization and hydrocracking. It may also be advantageous to recycle (line 19) in step (d) (reactor 12) part of the kerosene and / or part of the gas oil thus obtained (s).
c) Troisième mode de réalisation.c) Third embodiment.
Un autre mode de réalisation de l'invention comprend les étapes suivantes : a) fractionnement (étape a) de la charge en au moins trois fractions :Another embodiment of the invention comprises the following steps: a) fractionation (step a) of the feedstock in at least three fractions:
- au moins une fraction intermédiaire ayant un point d'ébullition initial T1 compris entre 120 et 2000C, et un point d'ébullition final T2 supérieur à 300°C et inférieur à 4100C,at least one intermediate fraction having an initial boiling point T1 of between 120 and 200 ° C., and a final boiling point T 2 greater than 300 ° C. and less than 410 ° C.,
- au moins une fraction légère bouillant au-dessous de la fraction intermédiaire,at least one light fraction boiling below the intermediate fraction,
- au moins une fraction lourde bouillant au-dessus de la fraction intermédiaire, b) hydrotraitement (étape b) d'au moins une partie de ladite fraction intermédiaire, puis passage (étape d) dans un procédé de traitement d'au moins une partie de la fraction hydrotraitée sur un catalyseur hydroisomérisant, c) élimination d'au moins une partie de l'eau produite lors des réactions d'hydrotraitement et éventuellement CO, CO2, NH3, H2S, d) passage (étape d) sur le catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation selon l'invention d'une partie au moins de ladite fraction lourde avec une conversion des produits 3700C+ en produits 3700C" supérieure à 40% poids, e) et f) distillation (étapes e et f) d'au moins une partie des fractions hydrocraquées/hydroisomérisées pour obtenir des distillats moyens.at least one heavy fraction boiling above the intermediate fraction, b) hydrotreatment (step b) of at least a portion of said intermediate fraction, then passage (step d) in a treatment process of at least a part of the hydrotreated fraction on a hydroisomerizing catalyst, c) removal of at least a portion of the water produced during the hydrotreatment reactions and optionally CO, CO 2 , NH 3 , H 2 S, d) passage (step d) on the hydrocracking / hydroisomerization catalyst according to the invention of at least a part of said heavy fraction with a conversion of products 370 0 C + to products 370 0 C " greater than 40% by weight, e) and f) distillation ( steps e and f) of at least a portion of the hydrocracked / hydroisomerized fractions to obtain middle distillates.
La description de ce mode de réalisation sera faite en se référant à la figure 3 sans que la figure 3 limite l'interprétation.The description of this embodiment will be made with reference to FIG. 3 without limiting the interpretation.
Étape (a)Step (a)
L'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch comporte majoritairement des paraffines, mais contient aussi des oléfines et des composés oxygénés tels que des alcools.The effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit comprises mainly paraffins, but also contains olefins and oxygenated compounds such as alcohols.
Il contient aussi de l'eau, du CO2, du CO et de l'hydrogène non réagi ainsi que des composés hydrocarbures légers Ci à C4 sous forme de gaz, voire éventuellement des impuretés soufrées ou azotées. L'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch arrivant par la conduite (1) est fractionné dans un zone de fractionnement (2) en au moins trois fractions :It also contains water, CO 2 , CO and unreacted hydrogen as well as light hydrocarbon compounds Ci to C 4 in the form of gas, or possibly sulfur or nitrogen impurities. The effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit arriving via line (1) is fractionated in a fractionation zone (2) in at least three fractions:
- au moins une fraction légère (sortant par la conduite 3) dont les composés constituants ont des points d'ébullition inférieurs à une température T1 comprise entre 120 et 200°C, et de préférence entre 130 et 18O0C et de manière encore plus préférée à une température d'environ 15O0C. En d'autres termes le point de coupe est situé entre 120 et 2000C1 at least one light fraction (leaving via line 3), the constituent compounds of which have boiling points below a temperature T1 between 120 and 200 ° C., and preferably between 130 and 18O 0 C and even more preferably at a temperature of about 15O 0 C. In other words the cutting point is between 120 and 200 0 C 1
- au moins une fraction intermédiaire (conduite 4) comportant les composés dont les points d'ébullition sont compris entre le point de coupe T1, précédemment défini, et une température T2 supérieure à 3000C, de manière encore plus préférée supérieure à 350°C et inférieure à 4100C ou mieux à 370°C,at least one intermediate fraction (line 4) comprising the compounds whose boiling points are between the cut point T1, previously defined, and a temperature T2 greater than 300 ° C., more preferably still greater than 350 ° C and less than 410 ° C. or better still at 370 ° C.
- au moins une fraction dite lourde (conduite 5) comportant les composés ayant des points d'ébullition supérieurs au point de coupe T2 précédemment défini. Le fait de couper à 3700C permet de séparer au moins 90% en poids des composés oxygénés et des oléfines, et le plus souvent au moins 95% en poids. La coupe lourde à traiter est alors purifiée et une élimination des hétéroatomes ou insaturés par hydrotraitement n'est alors pas nécessaire. Le fractionnement est obtenu ici par distillation, mais il peut être réalisé en une ou plusieurs étapes et par d'autres moyens que la distillation.at least one so-called heavy fraction (line 5) comprising the compounds having boiling points higher than the previously defined cutting point T2. Cutting at 370 ° C. makes it possible to separate at least 90% by weight of the oxygenated compounds and of the olefins, and most often at least 95% by weight. The heavy cut to be treated is then purified and removal of the heteroatoms or unsaturated by hydrotreating is then not necessary. Fractionation is obtained here by distillation, but it can be carried out in one or more steps and by other means than distillation.
Ce fractionnement peut être réalisé par des méthodes bien connues de l'Homme du métier telles que le flash, la distillation etc. A titre d'exemple non limitatif, l'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch sera soumis à un flash, une décantation pour éliminer l'eau et une distillation afin d'obtenir au moins les trois fractions décrites ci-dessus. La fraction légère n'est pas traitée selon le procédé de l'invention mais peut par exemple constituer une bonne charge pour une unité pétrochimique et plus particulièrement pour un vapocraqueur (installation 6 de vapocraquage).This fractionation can be achieved by methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation, etc. By way of non-limiting example, the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit will be flashed, decanted to remove water and distilled to obtain at least the three fractions described above. . The light fraction is not treated according to the process of the invention but may for example constitute a good load for a petrochemical unit and more particularly for a steam cracker (steam cracking unit 6).
Les fractions plus lourdes précédemment décrites sont traitées selon le procédé de l'invention.The heavier fractions previously described are treated according to the process of the invention.
Étape (b)Step (b)
Ladite fraction intermédiaire est admise via la ligne (4), en présence d'hydrogène amené par la tubulure (7), dans une zone d'hydrotraitement (8) contenant un catalyseur d'hydrotraitement, qui a pour objectif de réduire la teneur en composés oléfiniques et insaturés ainsi que d'éventuellement décomposer les composés oxygénés (principalement des alcools) présents dans la fraction lourde décrite ci-dessus, ainsi que d'éventuellement décomposer d'éventuelles traces de composés soufrés et azotés présentes dans la fraction lourde. Cette étape d'hydrotraitement est non convertissante, c'est à dire que la conversion de la fraction 15O0C+ en fraction 150°C est de préférence inférieure à 20% en poids, de manière préférée inférieure à 10% en poids et de manière très préférée inférieure à 5% en poids.Said intermediate fraction is admitted via line (4), in the presence of hydrogen supplied by the pipe (7), into a hydrotreatment zone (8) containing a hydrotreatment catalyst, which aims to reduce the olefinic and unsaturated compounds as well as possibly decompose the oxygenated compounds (mainly alcohols) present in the heavy fraction described above, as well as possibly decompose any traces of sulfur and nitrogen compounds present in the heavy fraction. This hydrotreating step is non-converting, that is to say that the conversion of the 15O 0 C + fraction to 150 ° C fraction is preferably less than 20% by weight, of preferred way less than 10% by weight and very preferably less than 5% by weight.
Les catalyseurs utilisés dans cette étape (b) sont des catalyseurs d'hydrotraitement décrits dans l'étape (b) du premier mode de réalisation. Dans le réacteur d'hydrotraitement (8), la charge est mise au contact du catalyseur en présence d'hydrogène et à des températures et des pressions opératoires permettant de réaliser l'hydrogénation des oléfines présentes dans la charge. De manière préférée, le catalyseur et les conditions opératoires choisies permettront également d'effectuer l'hydrodéoxygénation c'est à dire la décomposition des composés oxygénés (principalement des alcools) et/ou l'hydrodésulfuration ou l'hydrodéazotation des traces éventuelles de composés soufrés et/ou azotés présents dans la charge. Les températures réactionnelles utilisées dans le réacteur d'hydrotraitement sont comprises entre 100 et 4000C, de préférence entre 150 et 3500C, de façon encore plus préférée entre 150 et 3000C. La gamme de pression totale utilisée varie de 5 à 150 bar, de préférence de 10 à 100 bar et de manière encore plus préférée de 10 à 90 bar. L'hydrogène qui alimente le réacteur d'hydrotraitement est introduit à un débit tel que le rapport volumique hydrogène/hydrocarbures soit compris entre 50 à 3000 normaux litres par litre, de préférence entre 100 et 2000 normaux litres par litre et de façon encore plus préférée entre 150 et 1500 normaux litres par litre. Le débit de charge est tel que la vitesse volumique horaire est comprises entre 0,1 et 10 h"1, de préférence entre 0,2 et 5 h"1 et de manière encore plus préférée entre 0,2 et 3 h"1. Dans ces conditions, la teneur en molécules insaturées et oxygénées est réduite à moins de 0,5% en poids et à environ moins de 0,1% en poids en général. L'étape d'hydrotraitement est conduite dans des conditions telles que la conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égaux à 150°C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 150°C est limitée à 20% en poids, de préférence est inférieure à 10% en poids et de façon encore plus préférée est inférieure à 5% en poids.The catalysts used in this step (b) are hydrotreatment catalysts described in step (b) of the first embodiment. In the hydrotreatment reactor (8), the feedstock is brought into contact with the catalyst in the presence of hydrogen and at operating temperatures and pressures which make it possible to hydrogenate the olefins present in the feedstock. Preferably, the catalyst and the operating conditions chosen will also make it possible to carry out the hydrodeoxygenation, ie the decomposition of the oxygenated compounds (mainly alcohols) and / or the hydrodesulfurization or hydrodenitrogenation of the possible traces of sulfur compounds. and / or nitrogen present in the charge. The reaction temperatures used in the hydrotreating reactor are between 100 and 400 ° C., preferably between 150 and 350 ° C., more preferably between 150 and 300 ° C. The total pressure range used varies from 5 to 150 bar, preferably 10 to 100 bar and even more preferably 10 to 90 bar. The hydrogen which feeds the hydrotreatment reactor is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 50 to 3000 normal liters per liter, preferably between 100 and 2000 normal liters per liter and even more preferably between 150 and 1500 normal liters per liter. The charge rate is such that the hourly volume velocity is between 0.1 and 10 h -1 , preferably between 0.2 and 5 h -1 and even more preferably between 0.2 and 3 h -1 . Under these conditions, the content of unsaturated and oxygenated molecules is reduced to less than 0.5% by weight and to less than 0.1% by weight in general.The hydrotreating step is conducted under conditions such that the conversion to products having boiling points greater than or equal to 150 ° C in products having boiling points below 150 ° C is limited to 20% by weight, preferably less than 10% by weight and so even more preferred is less than 5% by weight.
Étape (c) L'effluent issu du réacteur d'hydrotraitement est éventuellement introduit dans une zone (9) d'enlèvement d'eau qui a pour but d'éliminer au moins une partie de l'eau produite lors des réactions d'hydrotraitement. Cette élimination d'eau peut s'effectuer avec ou sans élimination de la fraction gazeuse C4 " qui est généralement produite lors de l'étape d'hydrotraitement. On entend par élimination de l'eau, l'élimination de l'eau produite par les réactions d'hydrodéoxygénation des composés oxygénés, mais on peut aussi y inclure l'élimination au moins en partie de l'eau de saturation des hydrocarbures. L'élimination de l'eau peut être réalisée par toutes les méthodes et techniques connues de l'Homme du métier, par exemple par séchage, passage sur un dessicant, flash, décantation.Step (c) The effluent from the hydrotreatment reactor is optionally introduced into a water removal zone (9) which is intended to remove at least a portion of the water produced during the hydrotreatment reactions. . This removal of water can be carried out with or without elimination of the gaseous fraction C 4 " which is generally produced during the hydrotreatment step .The elimination of water is understood to mean the elimination of the water produced. by the hydrodeoxygenation reactions of the oxygenated compounds, but it may also include the elimination at least partly of the saturation water of the hydrocarbons. The elimination of water can be carried out by any method and technique known to those skilled in the art, for example by drying, passing on a desiccant, flash, decantation.
Étape (d)Step (d)
La fraction ainsi éventuellement séchée est alors introduite (conduite 10), ainsi qu'éventuellement un flux d'hydrogène, (conduite 11) dans la zone (12) contenant un catalyseur hydroisomérisant. Une autre éventualité du procédé aussi selon l'invention consiste à envoyer la totalité de l'effluent sortant du réacteur d'hydrotraitement (sans séchage) dans le réacteur contenant le catalyseur hydroisomérisant et de préférence en même temps qu'un flux d'hydrogène.The fraction thus possibly dried is then introduced (line 10), as well as possibly a stream of hydrogen (line 11) into the zone (12) containing a hydroisomerizing catalyst. Another possibility of the process also according to the invention consists in sending all of the effluent leaving the hydrotreating reactor (without drying) into the reactor containing the hydroisomerizing catalyst and preferably at the same time as a stream of hydrogen.
Les catalyseurs hydroisomérisants sont tels que décrits dans l'étape (d) du premier mode de réalisation. Les conditions opératoires dans lesquelles est effectuée cette étape (d) sont les suivantes. La pression est maintenue entre 2 et 150 bar et de préférence entre 5 et 100 bar et avantageusement de entre 10 et 90 bar, la vitesse spatiale est comprise entre 0,1 h"1 et 10 h"1 et de préférence entre 0,2 et 7 h"1 est avantageusement entre 0,5.et 5,0 h"1. Le débit d'hydrogène est ajusté pour obtenir un rapport de 100 à 2000 normaux litres d'hydrogène par litre de charge et préférentiellement entre 150 et 1500 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. La température utilisée dans cette étape est comprise entre 200 et 4500C et préférentiellement entre 2500C et 450°C, avantageusement entre 300 et 450°C, et encore plus avantageusement supérieure à 320°C ou par exemple entre 320 et 420°C. L'étape (d) d'hydroisomérisation est avantageusement conduite dans des conditions telles que la conversion par passe en produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 1500C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 150°C est la plus faible possible, de préférence inférieure à 50%, de manière encore plus préférée inférieure à 30%, et permet d'obtenir des distillats moyens (gazole et kérosène) ayant des propriétés à froid (point d'écoulement et de congélation) suffisamment bonnes pour satisfaire aux spécifications en vigueur pour ce type de carburant. Ainsi dans cette étape (d), on cherche à favoriser l'hydroisomérisation plutôt que l'hydrocraquage.The hydroisomerizing catalysts are as described in step (d) of the first embodiment. The operating conditions under which this step (d) is carried out are as follows. The pressure is maintained between 2 and 150 bar and preferably between 5 and 100 bar and advantageously between 10 and 90 bar, the space velocity is between 0.1 h -1 and 10 h -1 and preferably between 0.2 and 7 hr -1 is preferably between 0.5 and 5.0 hr -1 . The hydrogen flow rate is adjusted to obtain a ratio of 100 to 2000 normal liters of hydrogen per liter of filler and preferably between 150 and 1500 normal liters of hydrogen per liter of filler. The temperature used in this step is between 200 and 450 ° C. and preferably between 250 ° C. and 450 ° C., advantageously between 300 and 450 ° C., and even more advantageously greater than 320 ° C. or for example between 320 and 420 ° C. vs. The hydroisomerization step (d) is advantageously carried out under conditions such that the pass conversion into products with boiling points greater than or equal to 150 ° C. in products having boiling points below 150 ° C. is the lowest possible, preferably less than 50%, even more preferably less than 30%, and makes it possible to obtain middle distillates (gas oil and kerosene) having cold properties (pour point and freezing point) sufficiently good to meet the specifications in force for this type of fuel. Thus, in this step (d), it is sought to promote hydroisomerization rather than hydrocracking.
Étape (e)Step
Ladite fraction lourde dont les points d'ébullition sont supérieurs au point de coupe T2, précédemment défini, est introduite via la ligne (5) dans une zone (13) où elle est mise, en présence d'hydrogène (26), au contact d'un catalyseur selon l'invention et dans les conditions opératoires du procédé de la présente invention afin de produire une coupe distillats moyens (kérosène + gazole) présentant de bonnes propriétés à froid. Le catalyseur utilisé dans la zone (13) de l'étape (e) pour réaliser les réactions d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation de la fraction lourde est le catalyseur défini dans la première partie de la demande de brevet. Il est à noter que les catalyseurs mis en œuvre dans les réacteurs (12) et (13) peuvent être strictement identiques ou différents (par exemple, en faisant varier la proportion et la nature du solide acide dans le catalyseur, la nature du liant ou bien la quantité et nature de la phase hydrogénante). Durant cette étape (e) la fraction entrant dans le réacteur subit au contact du catalyseur et en présence d'hydrogène essentiellement des réactions d'hydrocraquage qui, accompagnées de réactions d'hydroisomérisation des n-paraffines, vont permettre d'améliorer la qualité des produits formés et plus particulièrement les propriétés à froid du kérosène et du gazole, et également d'obtenir de très bons rendements en distillats moyens. La conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égal à 3700C en produits à points d'ébullition inférieurs à 3700C est supérieure à 40% poids, souvent d'au moins 50% et de préférence supérieure ou égal à 60%.Said heavy fraction whose boiling points are greater than the cutting point T2, previously defined, is introduced via the line (5) into a zone (13) where it is placed, presence of hydrogen (26), in contact with a catalyst according to the invention and under the operating conditions of the process of the present invention in order to produce a cut middle distillates (kerosene + gas oil) having good properties when cold. The catalyst used in the zone (13) of step (e) to carry out the hydrocracking and hydroisomerization reactions of the heavy fraction is the catalyst defined in the first part of the patent application. It should be noted that the catalysts used in the reactors (12) and (13) may be strictly identical or different (for example, by varying the proportion and the nature of the acidic solid in the catalyst, the nature of the binder or the quantity and nature of the hydrogenating phase). During this step (e) the fraction entering the reactor undergoes in contact with the catalyst and in the presence of hydrogen essentially hydrocracking reactions which, accompanied by hydroisomerization reactions of n-paraffins, will allow to improve the quality of the formed products and more particularly the cold properties of kerosene and diesel, and also to obtain very good yields of middle distillates. The conversion to products having boiling points greater than or equal to 370 ° C. in products with boiling points below 370 ° C. is greater than 40% by weight, often at least 50% and preferably greater than or equal to 60%.
Dans cette étape (e), on cherchera donc à favoriser l'hydrocraquage, mais de préférence en limitant le craquage des distillats moyens. Le choix des conditions opératoires permet d'ajuster finement la qualité des produits (gazole, kérosène) et en particulier les propriétés à froid du kérosène, tout en conservant un bon rendement en gazole et/ou kérosène. Le procédé selon l'invention permet de façon tout à fait intéressante de produire à la fois du kérosène et du gazole et qui sont de bonne qualité tout en minimisant la production de coupes plus légères non désirées (naphta, GPL).In this step (e), it will therefore seek to promote hydrocracking, but preferably by limiting the cracking of middle distillates. The choice of operating conditions makes it possible to finely adjust the quality of the products (gas oil, kerosene) and in particular the cold properties of kerosene, while maintaining a good yield of diesel and / or kerosene. The method according to the invention makes it quite interesting to produce both kerosene and diesel fuel, which are of good quality while minimizing the production of lighter, unwanted cuts (naphtha, LPG).
Étape (flStep (fl
L'effluent en sortie du réacteur (12), étape (d) est envoyé dans un train de distillation, qui intègre une distillation atmosphérique et éventuellement une distillation sous vide, et qui a pour but de séparer d'une part les produits légers inévitablement formés lors de l'étape (d) par exemple les gaz (C1-C4) (conduite 14) et une coupe essence (conduite 15), et de distiller au moins une coupe gazole (conduite 17) et une coupe kérosène (conduite 16). Les fractions gazole et kérosène peuvent être recyclées (conduite 25) en partie, conjointement ou de façon séparée, en tête du réacteur (12) d'hydroisomérisation de l'étape (d). L'effluent en sortie de l'étape (e), est soumis à une étape de séparation dans un train de distillation de manière à séparer d'une part les produits légers inévitablement formés lors de l'étape (e) par exemple les gaz (C1-C4) (conduite 18) et une coupe essence (conduite 19), à distiller une coupe gazole (conduite 21 ) et une coupe kérosène (conduite 20) et à distiller la fraction (conduite 22) bouillant au-dessus de gazole, c'est à dire dont les composés qui la constituent ont des points d'ébullition supérieurs à ceux des distillats moyens (kérosène + gazole). Cette fraction, dite fraction résiduelle, présente généralement un point d'ébullition initial d'au moins 3500C1 de préférence supérieure à 3700C. Cette fraction non hydrocraquée est avantageusement recyclée en tête du réacteur (13) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage de l'étape (e). Il peut être également avantageux de recycler une partie du kérosène et/ou une partie du gazole dans l'étape (d), l'étape (f) ou les deux. De façon préférée, l'une au moins des fractions kérosène et/ou gazole est recyclée en partie (conduite 25) dans l'étape (d) (zone 12). On a pu constater qu'il est avantageux de recycler une partie du kérosène pour améliorer ses propriétés à froid. Avantageusement et dans le même temps, la fraction non hydrocraquée est recyclée en partie dans l'étape (f) (zone 13).The effluent at the outlet of the reactor (12), step (d), is sent to a distillation train, which incorporates an atmospheric distillation and optionally a vacuum distillation, and whose purpose is to separate, on the one hand, the light products inevitably formed during step (d), for example the gases (C 1 -C 4 ) (line 14) and a petrol section (line 15), and distilling at least one gasoil section (line 17) and a kerosene section ( driving 16). The gas oil and kerosene fractions can be recycled (line 25) partly, jointly or separately, at the top of the hydroisomerization reactor (12) of step (d). The effluent leaving step (e) is subjected to a separation step in a distillation train so as to separate on the one hand the light products inevitably formed during step (e), for example the gases (C 1 -C 4 ) (line 18) and a gasoline section (line 19), to distil a gasoil section (line 21) and a kerosene section (line 20) and to distil the fraction (line 22) boiling over diesel, that is to say whose compounds which constitute it have boiling points higher than those of middle distillates (kerosene + diesel). This fraction, termed the residual fraction, generally has an initial boiling point of at least 350 0 C 1 preferably greater than 370 0 C. This non hydrocracked fraction is advantageously recycled to the head of the reactor (13) hydroisomerization and hydrocracking of step (e). It may also be advantageous to recycle a portion of the kerosene and / or a portion of the gas oil in step (d), step (f) or both. Preferably, at least one of the kerosene and / or diesel fractions is recycled in part (line 25) in step (d) (zone 12). It has been found that it is advantageous to recycle a portion of the kerosene to improve its cold properties. Advantageously and at the same time, the non-hydrocracked fraction is partially recycled in step (f) (zone 13).
Il va sans dire que les coupes gazole et kérosène sont de préférence récupérées séparément, mais les points de coupe sont ajustés par l'exploitant en fonction de ses besoins.It goes without saying that the diesel and kerosene cuts are preferably recovered separately, but the cutting points are adjusted by the operator according to his needs.
Sur la figure 3, on a représenté deux colonnes (23) et (24) de distillation, mais une seule peut être utilisée pour traiter l'ensemble des coupes issues de zones (12) et (13).In Figure 3, there is shown two columns (23) and (24) of distillation, but only one can be used to treat all cuts from areas (12) and (13).
Sur la figure 3, on a représenté seulement le recyclage du kérosène sur le catalyseur du réacteur (12). Il va sans dire qu'on peut aussi bien recycler une partie du gazole (séparément ou avec le kérosène) et de préférence sur le même catalyseur que le kérosène. On peut également recycler une partie du kérosène et/ou une partie du gazole produit(s) dans les lignes (20) et (21 ).In Figure 3, there is shown only the recycling of kerosene on the reactor catalyst (12). It goes without saying that one can also recycle a portion of the gas oil (separately or with kerosene) and preferably on the same catalyst as kerosene. It is also possible to recycle part of the kerosene and / or a part of the gas oil produced in the lines (20) and (21).
d) Quatrième mode de réalisation.d) Fourth embodiment.
Un autre mode de réalisation de l'invention comprend les étapes suivantes : a) éventuel fractionnement de la charge en au moins une fraction lourde à point d'ébullition initial compris entre 120 et 2000C, et au moins une fraction légère bouillant en-dessous de ladite fraction lourde, b) éventuel hydrotraitement d'une partie au moins de la charge ou de la fraction lourde, éventuellement suivi de c) l'élimination d'au moins une partie de l'eau, d) passage d'une partie au moins de l'effluent ou de la fraction éventuellement hydrotraitée sur un premier catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation selon l'invention, e) distillation de l'effluent hydroisomérisé et hydrocraqué pour obtenir des distillats moyens (kérosène, gazole) et une fraction résiduelle bouillant au-dessus des distillats moyens, f) passage d'au moins une partie de ladite fraction lourde résiduelle et/ou d'une partie desdits distillats moyens sur un deuxième catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation selon l'invention, et distillation de l'effluent résultant pour obtenir des distillats moyens.Another embodiment of the invention comprises the following steps: a) optional fractionation of the feedstock into at least one heavy fraction with an initial boiling point of between 120 and 200 ° C., and at least one light fraction boiling between below said heavy fraction, b) optional hydrotreatment of at least part of the feedstock or heavy fraction, optionally followed by c) the elimination of at least part of the water, d) passing at least a portion of the effluent or the optionally hydrotreated fraction onto a first hydrocracking / hydroisomerization catalyst according to the invention, e) distillation of the hydroisomerized and hydrocracked effluent to obtain middle distillates (kerosene , diesel) and a residual fraction boiling over the middle distillates, f) passing at least a portion of said residual heavy fraction and / or a portion of said middle distillates over a second hydrocracking / hydroisomerization catalyst according to and distillation of the resulting effluent to obtain middle distillates.
La description de ce mode de réalisation sera faite en se référant aux figures 4 et 5, sans que ces figures limitent l'interprétation.The description of this embodiment will be made with reference to FIGS. 4 and 5, without these figures limiting the interpretation.
Étape (a)Step (a)
Lorsque cette étape est mise en œuvre, l'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-When this step is implemented, the effluent from the Fischer-
Tropsch est fractionné (par exemple par distillation) en au moins deux fractions : au moins une fraction légère et au moins une fraction lourde à point d'ébullition initial égal à une température comprise entre 120 et 2000C et de préférence entre 130 et 1800C et de manière encore plus préférée à une température d'environ 1500C, en d'autres termes le point de coupe est situé entre 120 et 200°C.Tropsch is fractionated (for example by distillation) in at least two fractions: at least one light fraction and at least one heavy fraction with initial boiling point equal to a temperature of between 120 and 200 ° C. and preferably between 130 and 180 ° C. 0 C and even more preferably at a temperature of about 150 0 C, in other words the cutting point is between 120 and 200 ° C.
La fraction lourde présente généralement des teneurs en paraffines d'au moins 50% en poids. Ce fractionnement peut être réalisé par des méthodes bien connues de l'Homme du métier telles que le flash, la distillation etc. A titre d'exemple non limitatif, l'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch sera soumis à un flash, une décantation pour éliminer l'eau et une distillation afin d'obtenir au moins les deux fractions décrites ci-dessus.The heavy fraction generally has paraffin contents of at least 50% by weight. This fractionation can be achieved by methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation, etc. By way of non-limiting example, the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit will be flashed, decanted to remove water and distilled to obtain at least the two fractions described above. .
La fraction légère n'est pas traitée selon le procédé de l'invention mais peut par exemple constituer une bonne charge pour la pétrochimie et plus particulièrement pour une unité de vapocraquage. Au moins une fraction lourde précédemment décrite est traitée selon le procédé de l'invention.The light fraction is not treated according to the process of the invention but may for example constitute a good load for petrochemicals and more particularly for a steam cracking unit. At least one heavy fraction previously described is treated according to the method of the invention.
Étape fb) Eventuellement, cette fraction ou une partie au moins de la charge initiale, est admise via la ligne (1 ) en présence d'hydrogène (amené par la conduite (2)) dans une zone (3) contenant un catalyseur d'hydrotraitement qui a pour objectif de réduire la teneur en composés oléfiniques et insaturés ainsi que d'éventuellement décomposer les composés oxygénés (principalement des alcools) présents dans la fraction lourde décrite ci-dessus, ainsi que d'éventuellement décomposer d'éventuelles traces de composés soufrés et azotés présentes dans la fraction lourde. Cette étape d'hydrotraitement est non convertissante, c'est à dire que la conversion de la fraction 3700C+ en fraction 3700C" est de préférence inférieure à 20% en poids, de manière préférée inférieure à 10% en poids et de manière très préférée inférieure à 5% en poids. Les catalyseurs utilisés dans cette étape (b) sont décrits dans l'étape (b) du premier mode de réalisation.Step fb) Optionally, this fraction or at least part of the initial charge, is admitted via line (1) in the presence of hydrogen (brought by the pipe (2)) in a zone (3) containing a catalyst of hydrotreatment which aims to reduce the content of olefinic and unsaturated compounds as well as possibly to decompose the oxygenated compounds (mainly alcohols) present in the heavy fraction described above, as well as possibly to decompose possible traces of compounds sulfur and nitrogen present in the heavy fraction. This hydrotreating step is non-converting, i.e. the conversion of the fraction 370 0 C. + fraction 370 0 C "is preferably less than 20% by weight, preferably less than 10% by weight and very preferably less than 5% by weight The catalysts used in this step (b) are described in step (b) of the first embodiment.
Dans le réacteur d'hydrotraitement (3), la charge est mise au contact du catalyseur en présence d'hydrogène et à des températures et des pressions opératoires permettant de réaliser l'hydrogénation des oléfines présentes dans la charge. De manière préférée, le catalyseur et les conditions opératoires choisies permettront également d'effectuer l'hydrodéoxygénation c'est à dire la décomposition des composés oxygénés (principalement des alcools) et/ou l'hydrodésulfuration ou l'hydrodéazotation des traces éventuelles de composés soufrés et/ou azotés présents dans la charge. Les températures réactionnelles utilisées dans le réacteur d'hydrotraitement sont comprises entre 100 et 4000C, de préférence entre 150 et 35O0C, de façon encore plus préférée entre 150 et 300°C. La gamme de pression totale utilisée varie de 5 à 150 bar, de préférence de 10 à 100 bar et de manière encore plus préférée de 10 à 90 bar. L'hydrogène qui alimente le réacteur d'hydrotraitement est introduit à un débit tel que le rapport volumique hydrogène/hydrocarbures soit compris entre 50 et 3000 normaux litres par litre, de préférence entre 100 et 2000 normaux litres par litre et de façon encore plus préférée entre 150 et 1500 normaux litres par litre. Le débit de charge est tel que la vitesse volumique horaire est comprise entre 0,1 et 10 h'1, de préférence entre 0,2 et 5 h"1 et de manière encore plus préférée entre 0,2 et 3 h"1. Dans ces conditions, la teneur en molécules insaturées et oxygénées est réduite à moins de 0,5% en poids et à environ moins de 0,1% en poids en général. L'étape d'hydrotraitement est conduite dans des conditions telles que la conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égaux à 37O0C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 3700C est limitée à 20% en poids, de préférence est inférieure à 10% en poids et de façon encore plus préférée est inférieure à 5% en poids.In the hydrotreatment reactor (3), the feedstock is contacted with the catalyst in the presence of hydrogen and at operating temperatures and pressures for hydrogenation of the olefins present in the feedstock. Preferably, the catalyst and the operating conditions chosen will also make it possible to carry out the hydrodeoxygenation, ie the decomposition of the oxygenated compounds (mainly alcohols) and / or the hydrodesulfurization or hydrodenitrogenation of the possible traces of sulfur compounds. and / or nitrogen present in the charge. The reaction temperatures used in the hydrotreating reactor are between 100 and 400 ° C., preferably between 150 and 35 ° C., more preferably between 150 and 300 ° C. The total pressure range used varies from 5 to 150 bar, preferably from 10 to 100 bar and even more preferably from 10 to 90 bar. The hydrogen that feeds the hydrotreatment reactor is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 50 and 3000 normal liters per liter, preferably between 100 and 2000 normal liters per liter and even more preferably between 150 and 1500 normal liters per liter. The charge rate is such that the hourly volume velocity is between 0.1 and 10 h -1 , preferably between 0.2 and 5 h -1 and even more preferably between 0.2 and 3 h -1 . Under these conditions, the content of unsaturated and oxygenated molecules is reduced to less than 0.5% by weight and to less than 0.1% by weight in general. The hydrotreating step is carried out under conditions such that the conversion to products having boiling points greater than or equal to 37O 0 C in products having boiling points below 370 ° C. is limited to 20% by weight. weight, preferably less than 10% by weight and even more preferably less than 5% by weight.
Étape (c)Step (c)
L'effluent (conduite 4) issu du réacteur (3) d'hydrotraitement est éventuellement introduit dans une zone (5) d'enlèvement d'eau qui a pour but d'éliminer au moins en partie l'eau produite lors des réactions d'hydrotraitement. Cette élimination d'eau peut s'effectuer avec ou sans élimination de la fraction gazeuse C4 ' qui est généralement produite lors de l'étape d'hydrotraitement. On entend par élimination de l'eau, l'élimination de l'eau produite par les réactions d'hydrodéoxygénation des composés oxygénés mais on peut aussi y inclure l'élimination au moins en partie de l'eau de saturation des hydrocarbures. L'élimination de l'eau peut être réalisée par toutes les méthodes et techniques connues de l'Homme du métier, par exemple par séchage, passage sur un dessicant, flash, décantation.The effluent (line 4) from the hydrotreatment reactor (3) is optionally introduced into a zone (5) for removing water, the purpose of which is to eliminate at least part of the water produced during the reaction reactions. hydrotreating. This elimination of water can be carried out with or without elimination of the gaseous fraction C 4 ' which is generally produced during the stage hydrotreating. The elimination of water is understood to mean the elimination of the water produced by the hydrodeoxygenation reactions of the oxygenated compounds, but it may also include the elimination at least partly of the saturation water of the hydrocarbons. The elimination of water can be carried out by any method and technique known to those skilled in the art, for example by drying, passing on a desiccant, flash, decantation.
Étape (d)Step (d)
Une partie au moins et de préférence la totalité de la fraction hydrocarbonée (une partie au moins de la charge ou une partie au moins de la fraction lourde de l'étape a) ou une partie au moins de la fraction ou de la charge hydrotraitée et éventuellement séchée) est alors introduite (conduite 6) ainsi qu'éventuellement un flux d'hydrogène (conduite 7) dans la zone (8) contenant le catalyseur selon l'invention. Une autre éventualité du procédé aussi selon l'invention consiste à envoyer une partie ou la totalité de l'effluent sortant du réacteur d'hydrotraitement (sans séchage) dans le réacteur contenant le catalyseur selon l'invention et de préférence en même temps qu'un flux d'hydrogène.At least part and preferably all of the hydrocarbon fraction (at least part of the feed or at least part of the heavy fraction of step a) or at least part of the hydrotreated fraction or feed and optionally dried) is then introduced (line 6) and optionally a stream of hydrogen (line 7) into the zone (8) containing the catalyst according to the invention. Another possibility of the process also according to the invention consists in sending part or all of the effluent leaving the hydrotreating reactor (without drying) into the reactor containing the catalyst according to the invention and preferably at the same time as a flow of hydrogen.
Avant utilisation dans la réaction, si la phase hydrogénante du catalyseur est constituée d'au moins un métal noble, le métal contenu dans le catalyseur doit être réduit. Une des méthodes préférées pour conduire la réduction du métal est le traitement sous hydrogène à une température comprise entre 1500C et 6500C et une pression totale comprise entre 1 et 250 bar. Par exemple, une réduction consiste en un palier à 150°C de 2 heures puis une montée en température jusqu'à 4500C à la vitesse de 1°C/min puis un palier de 2 heures à 4500C ; durant toute cette étape de réduction, le débit d'hydrogène est de 1000 normaux litres hydrogène par litre de catalyseur. Notons également que toute méthode de réduction ex-situ est convenable.Before use in the reaction, if the hydrogenating phase of the catalyst consists of at least one noble metal, the metal contained in the catalyst must be reduced. One of the preferred methods for conducting the reduction of the metal is the treatment in hydrogen at a temperature of between 150 ° C. and 650 ° C. and a total pressure of between 1 and 250 bar. For example, a reduction consists of a stage at 150 ° C. for 2 hours then a rise in temperature up to 450 ° C. at the rate of 1 ° C./min and then a plateau of 2 hours at 450 ° C. throughout this reduction step, the hydrogen flow rate is 1000 normal liters of hydrogen per liter of catalyst. Note also that any ex-situ reduction method is suitable.
Étape (e)Step
L'effluent hydroisomérisé et hydrocraqué en sortie du réacteur (8), étape (d), est envoyé dans un train de distillation (9) qui intègre une distillation atmosphérique et éventuellement une distillation sous vide qui a pour but de séparer les produits de conversion de point d'ébullition inférieur à 34O0C et de préférence inférieur à 370°C et incluant notamment ceux formés lors de l'étape (d) dans le réacteur (8), et de séparer la fraction résiduelle dont le point initial d'ébullition est généralement supérieur à au moins 34O0C et de préférence supérieur ou égal à au moins 370°C. Parmi les produits de conversion et hydroisomérisés il est séparé, outre les gaz légers C1-C4 (conduite 10) au moins une fraction essence (conduite 11 ), et au moins une fraction distillats moyens kérosène (conduite 12) et gazole (conduite 13).The hydroisomerized and hydrocracked effluent leaving the reactor (8), step (d), is sent to a distillation train (9) which incorporates an atmospheric distillation and optionally a vacuum distillation which is intended to separate the conversion products. of boiling point below 34O 0 C and preferably below 370 ° C and including including those formed in step (d) in the reactor (8), and to separate the residual fraction whose initial point of boiling is generally greater than at least 34O 0 C and preferably greater than or equal to at least 370 ° C. Among the conversion products and hydroisomerized it is separated, in addition to the light gases C 1 -C 4 (line 10) at least one gasoline fraction (line 11), and at least a middle distillates fraction kerosene (line 12) and diesel (line 13).
Étape (T) Le procédé selon l'invention utilise une seconde zone (16) contenant un catalyseur d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation décrit dans la première partie du brevet. Il passe sur ce catalyseur, en présence d'hydrogène (conduite 15) un effluent choisi parmi une partie du kérosène produit (conduite 12), une partie du gazole (conduite 13) et la fraction résiduelle et de préférence, la fraction résiduelle dont le point initial d'ébullition est généralement supérieur à au moins 37O0C.Step (T) The process according to the invention uses a second zone (16) containing a hydrocracking and hydroisomerization catalyst described in the first part of the patent. It passes on this catalyst, in the presence of hydrogen (line 15) an effluent selected from a portion of the product kerosene (line 12), a portion of the gas oil (line 13) and the residual fraction and preferably the residual fraction of which the initial boiling point is generally greater than at least 37O 0 C.
Durant cette étape la fraction entrant dans le réacteur (16) subit au contact du catalyseur et en présence d'hydrogène des réactions d'hydroisomérisation et/ou d'hydrocraquage qui vont permettre d'améliorer la qualité des produits formés et plus particulièrement les propriétés à froid du kérosène et du gazole, et d'obtenir des rendements en distillats moyens améliorés par rapport à l'art antérieur.During this step, the fraction entering the reactor (16) undergoes, in the presence of hydrogen, hydroisomerization and / or hydrocracking reactions in the reactor, which will make it possible to improve the quality of the products formed and more particularly the properties cold kerosene and diesel, and obtain improved middle distillate yields over the prior art.
Le choix des conditions opératoires permet d'ajuster finement la qualité des produits (distillats moyens) et en particulier les propriétés à froid.The choice of operating conditions makes it possible to finely adjust the quality of the products (middle distillates) and in particular the cold properties.
Les conditions opératoires dans lesquelles est effectuée cette étape (f) sont les conditions opératoires conformément au procédé selon l'invention. L'exploitant ajustera les conditions opératoires sur le premier et second catalyseur d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation de façon à obtenir les qualités de produits et les rendements souhaités.The operating conditions in which this step (f) is carried out are the operating conditions in accordance with the process according to the invention. The operator will adjust the operating conditions on the first and second hydrocracking and hydroisomerization catalyst so as to obtain the desired product qualities and yields.
Ainsi, de façon générale, sur le premier catalyseur, la conversion par passe en produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 15O0C en des produits à points d'ébullition inférieurs à 1500C est inférieure à 50% poids, de préférence inférieure à 30% poids. Ces conditions permettent au particulier d'ajuster le rapport kérosène/gazole produit ainsi que les propriétés à froid des distillats moyens, et plus particulièrement du kérosène. Également de façon générale, sur le second catalyseur, lorsque la fraction résiduelle est traitée, la conversion par passe en produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 370°C en produits à points d'ébullition inférieurs à 37O0C, est supérieure à 40% en poids, de préférence supérieure à 50%, ou mieux à 60%. Il peut même s'avérer avantageux d'avoir des conversions d'au moins 80% poids.Thus, generally speaking, on the first catalyst, the conversion by pass to products with boiling points greater than or equal to 150 ° C. in products with boiling points below 150 ° C. is less than 50% by weight, of preferably less than 30% by weight. These conditions allow the individual to adjust the ratio kerosene / diesel produced and the cold properties of middle distillates, and more particularly kerosene. Also generally, on the second catalyst, when the residual fraction is treated, the pass conversion into products with a boiling point greater than or equal to 370 ° C. in products with a boiling point of less than 37 ° C., is superior. 40% by weight, preferably greater than 50%, more preferably 60%. It can even be advantageous to have conversions of at least 80% weight.
Lorsque une partie du kérosène et/ou une partie du gazole est(sont) traitée(s) sur le second catalyseur, la conversion par passe en produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 150°C en des produits à points d'ébullition inférieurs à 1500C est inférieure à 50% en poids, de préférence inférieure à 30%.When a part of the kerosene and / or a part of the gas oil is (are) treated on the second catalyst, the pass conversion into products with boiling points greater than or equal to 150 ° C in products with boiling points below 150 0 C is less than 50% by weight, preferably less than 30%.
De façon générale les conditions opératoires appliquées dans les réacteurs (8) et (16) peuvent être différentes ou identiques. De façon préférée les conditions opératoires utilisées dans les deux réacteurs d'hydroisomérisation et hydrocraquage sont choisies différentes en termes de pression opératoire, température, vitesse volumique horaire et rapport H2/charge.In general, the operating conditions applied in the reactors (8) and (16) may be different or identical. Preferably, the operating conditions used in the two hydroisomerization and hydrocracking reactors are chosen to be different in terms of operating pressure, temperature, hourly space velocity and H 2 / feed ratio.
Ce mode de réalisation permet à l'exploitant d'ajuster les qualités et/ou rendements en kérosène et gazole.This embodiment allows the operator to adjust the qualities and / or yields of kerosene and diesel.
L'effluent issu du réacteur (16) est ensuite envoyé via la ligne (17) dans le train distillation de manière à séparer les produits de conversion, essence, kérosène et gazole.The effluent from the reactor (16) is then sent via line (17) in the distillation train so as to separate the conversion products, gasoline, kerosene and diesel.
Sur la figure 4, il est représenté un mode de réalisation avec la fraction résiduelle (conduiteIn FIG. 4, there is shown an embodiment with the residual fraction (driving
14) passant dans la zone (16) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage (étape f), l'effluent obtenu étant envoyé (conduite 17) dans la zone (9) de séparation.14) passing in the zone (16) of hydroisomerization and hydrocracking (step f), the resulting effluent being sent (line 17) in the zone (9) of separation.
Avantageusement, dans le même temps, le kérosène et/ou le gazole peut(peuvent) être en partie recyclé(s) (conduite 18) dans la zone (8) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquageAdvantageously, at the same time, the kerosene and / or the diesel fuel may be partially recycled (line 18) in the hydroisomerization and hydrocracking zone (8).
(étape d) sur le premier catalyseur.(step d) on the first catalyst.
Sur la figure 5, une partie du kérosène et/ou une partie du gazole produit(s) passe(nt) dans la zone (16) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage (étape f), l'effluent obtenu étant envoyé (conduite 17) dans la zone (9) de séparation. Dans le même temps, la fraction résiduelle (conduite 14) est recyclée dans la zone (8) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage (étape d) sur le premier catalyseur.In FIG. 5, a part of the kerosene and / or a part of the product gas oil passes into the hydroisomerization and hydrocracking zone (16) (step f), the effluent obtained being sent (conducting 17) in the separation zone (9). At the same time, the residual fraction (line 14) is recycled to the hydroisomerization and hydrocracking zone (8) (step d) on the first catalyst.
On a pu constater qu'il est avantageux de recycler une partie du kérosène sur un catalyseur d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation pour améliorer ses propriétés à froid.It has been found that it is advantageous to recycle a portion of the kerosene on a hydrocracking and hydroisomerization catalyst to improve its cold properties.
Sur les figures 4 et 5, on a représenté seulement le recyclage du kérosène. Il va sans dire qu'on peut aussi bien recycler une partie du gazole (séparément ou avec le kérosène) et de préférence sur le même catalyseur que le kérosène.Figures 4 and 5 show only the recycling of kerosene. It goes without saying that one can also recycle a portion of the gas oil (separately or with kerosene) and preferably on the same catalyst as kerosene.
L'invention n'est pas limitée à ces quatre modes de réalisation.The invention is not limited to these four embodiments.
Les produits obtenus Le(s) gazole(s) obtenu(s) présente(nt) un point d'écoulement d'au plus 0°C, généralement inférieur à -1O0C et souvent inférieur à -15°C. L'indice de cétane est supérieur à 60, généralement supérieur à 65, souvent supérieur à 70.The products obtained The obtained gas oil (s) has a pour point of at most 0 ° C, generally below -1O 0 C and often below -15 ° C. The cetane number is greater than 60, generally greater than 65, often greater than 70.
Le(s) kérosène(s) obtenu(s) présente(nt) un point de congélation d'au plus -35°C, généralement inférieur à -400C. Le point de fumée est supérieur à 25 mm, généralement supérieur à 30 mm. Dans ce procédé, la production d'essence (non recherchée) est la plus faible possible. Le rendement en essence sera toujours inférieur à 50% en poids, de préférence inférieur à 40% en poids, avantageusement inférieur à 30% en poids ou encore à 20% en poids ou même à 15% en poids.The kerosene (s) obtained have a freezing point of not more than -35 ° C, generally less than -40 ° C. The smoke point is greater than 25 mm, generally greater than 30 mm. In this process, gasoline production (not sought) is the most low possible. The gasoline yield will always be less than 50% by weight, preferably less than 40% by weight, advantageously less than 30% by weight or even 20% by weight or even 15% by weight.
Les exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée.The following examples illustrate the present invention without, however, limiting its scope.
Exemple 1 : préparation du catalyseur d'hydrotraitement (C1)Example 1 Preparation of the Hydrotreatment Catalyst (C1)
Le catalyseur est un catalyseur industriel à base de métal noble de type palladium sur alumine avec une teneur en palladium de 0,3% poids par rapport au poids total du catalyseur fini, fourni par la société AXENS.The catalyst is an industrial catalyst based on palladium on alumina noble metal with a palladium content of 0.3% by weight relative to the total weight of the finished catalyst, supplied by AXENS.
Exemple 2: préparation d'un catalyseur d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage conforme à l'invention (C4)Example 2 Preparation of a Hydroisomerization and Hydrocracking Catalyst According to the Invention (C4)
a) Synthèse d'un matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organiséea) Synthesis of an amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon
Dans la préparation décrite ci-dessous, on calcule le rapport VinorganiqueA/Organique du mélange iSSU de l'étape b). Ce rapport est défini COmme SUit : V inorganiqueA/organique = (minorg * Porg)/ (mOrgIn the preparation described below, is calculated the ratio V inor ganiqueA / O rg an ic from the mixture of step b). This ratio is defined as follows: Inorganic V / organic = (m inor g * Porg) / (m O rg
* Pinorg) où min0rg est la masse finale de la fraction inorganique sous forme d'oxyde(s) condensé(s), à savoir SiO2 et AIO2, dans la particule élémentaire solide obtenue par atomisation, morg est la masse totale de la faction organique non volatile se retrouvant dans la particule élémentaire solide obtenue par atomisation, à savoir le tensioactif et l'agent structurant, porg et pinorg sont les densités respectivement associées aux fractions organique non volatile et inorganique. Dans les exemples qui suivent, on considère que porg = 1 et pinorg * Pinorg) where m in0r g is the final mass of the inorganic fraction in the form of condensed oxide (s), namely SiO 2 and AlO 2 , in the solid elementary particle obtained by atomization, m org is the mass total of the non-volatile organic fraction found in the solid elemental particle obtained by atomization, namely the surfactant and the structuring agent, p org and p inorg are the densities respectively associated with the nonvolatile and inorganic organic fractions. In the following examples, we consider that p org = 1 and p inorg
= 2. AuSSi le rapport Viπorganique/Vorganique βSt Calculé COmmβ étant égal à Vino,ganique/Vorganique = (mSio2 + rnAιo2) / [2*(magent structurant + nitensioactif)]- L'éthanol, la soude, l'eau n'entrent pas en compte dans le calcul dudit rapport VjnorganiqueA/organique-= 2. Also the report Viπorganique / Vorganique β St Calculated COMM β being equal to V in o ganic / Vorganique = (m + rn If o2 ιo2 A) / [2 * (m + nt structuring age nitensioactif)] - L ' ethanol, soda, water does not count in the calculation of that report nor ganiqueA vj / organic-
La préparation du matériau (C2) à porosité hiérarchisée dans les domaines de la microporosité et de la mésoporosité et organisée dans le domaine de la mésoporosité dont les parois amorphes microporeuses sont constituées d'entités proto-zéolithiques aluminosilicates de type ZSM-5 (MFI) telles que le rapport molaire Si/Ai = 12 est effectuée de la manière suivante.The preparation of the hierarchically porous material (C2) in the domains of microporosity and mesoporosity and organized in the mesoporosity domain whose microporous amorphous walls consist of ZSM-5 aluminosilicate protozeolites (MFI) such that the molar ratio Si / Al = 12 is carried out as follows.
6,86 g d'une solution d'hydroxyde de tétrapropylammonium (TPAOH 40% en masse dans une solution aqueuse) sont ajoutés à 1,71 g de sec-butoxyde d'aluminium (AI(OSC4H9)3). Après 30 min sous vive agitation à température ambiante, 27 g d'eau déminéralisée et 17,66 g de tétraéthylorthosilicate (TEOS) sont ajoutés. Le tout est laissé sous vive agitation à température ambiante pendant 4 jours de manière à obtenir une solution limpide. A cette solution est alors ajoutée une solution contenant 66,61 g d'éthanol, 61 ,24 g d'eau et 5,73 g de tensioactif F127 (pH du mélange = 12). Le rapport V iπorganique/Vorganique du mélange est égal à 0,32 et est calculé comme décrit ci-dessus. Le tout est laissé sous agitation pendant 10 minutes. L'ensemble est envoyé dans la chambre d'atomisation du générateur d'aérosol tel qu'il a été décrit dans la description ci-dessus et la solution est pulvérisée sous la forme de fines gouttelettes sous l'action du gaz vecteur (air sec) introduit sous pression (P = 1,5 bar). Les gouttelettes sont séchées selon le protocole décrit dans l'exposé de l'invention ci- dessus : elles sont acheminées via un mélange O2/N2 dans des tubes en PVC. Elles sont ensuite introduites dans un four réglé à une température de séchage fixée à 3500C. La poudre récoltée est alors séchée 18 heures à l'étuve à 95°C. La poudre est alors calcinée sous air pendant 5 h à 5500C. Le solide est caractérisé par DRX aux bas angles, par volumétrie à l'azote, par MET, par MEB, par FX. L'analyse MET montre que le matériau final présente une mésoporosité organisée caractérisée par une structure vermiculaire. L'analyse par Volumétrie à l'azote combinée à l'analyse par la méthode O3 conduit à une valeur du volume microporeux Vmicro (N2) de 0,03 ml/g, une valeur du volume mésoporeux Vméso (N2) de 0,45 ml/g et une surface spécifique du matériau final de S = 595 m2/g. Le diamètre mésoporeux φ caractéristique de la matrice mésostructurée est de 5 nm. L'analyse DRX aux petits angles conduit à la visualisation d'un pic de corrélation à l'angle 2Θ = 0,98°. La relation de Bragg 2 d * sin (θ) = 1 ,5406 permet de calculer la distance d de corrélation entre les mésopores organisés du matériau, soit d = 9 nm. L'épaisseur des parois du matériau mésostructuré définie par e = d - φ est donc de e = 4 nm. Le rapport molaire Si/Ai obtenu par FX est de 12. Un cliché MEB des particules élémentaires sphériques ainsi obtenues indique que ces particules ont une taille caractérisée par un diamètre variant de 50 à 3000 nm, la distribution en taille de ces particules étant centrée autour de 300 nm.6.86 g of a solution of tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH 40% by mass in an aqueous solution) are added to 1.71 g of aluminum sec-butoxide (Al (O S C 4 H 9) 3) . After 30 min with vigorous stirring at room temperature, 27 g of demineralized water and 17.66 g of tetraethylorthosilicate (TEOS) are added. Everything is left under lively agitation at room temperature for 4 days to obtain a clear solution. To this solution is then added a solution containing 66.61 g of ethanol, 61.24 g of water and 5.73 g of surfactant F127 (pH of the mixture = 12). Iπorganique the ratio V / Vo r ga n ic of the mixture is equal to 0.32 and is calculated as described above. The whole is left stirring for 10 minutes. The assembly is sent into the atomization chamber of the aerosol generator as described in the description above and the solution is sprayed in the form of fine droplets under the action of the carrier gas (dry air ) introduced under pressure (P = 1.5 bar). The droplets are dried according to the protocol described in the description of the invention above: they are conveyed via an O 2 / N 2 mixture in PVC tubes. They are then introduced into an oven set at a drying temperature set at 350 ° C. The harvested powder is then dried for 18 hours in an oven at 95 ° C. The powder is then calcined under air for 5 hours at 550 ° C. The solid is characterized by XRD at low angles, by nitrogen volumetric analysis, by TEM, by SEM, by FX. The TEM analysis shows that the final material has an organized mesoporosity characterized by a vermicular structure. The nitrogen volumetric analysis combined with the O 3 method analysis leads to a microporous V micro (N 2 ) volume value of 0.03 ml / g, a mesoporous V meso (N 2) volume value. ) of 0.45 ml / g and a specific surface of the final material of S = 595 m 2 / g. The mesoporous diameter φ characteristic of the mesostructured matrix is 5 nm. The small angle XRD analysis leads to the visualization of a correlation peak at the angle 2Θ = 0.98 °. The Bragg relation 2 d * sin (θ) = 1, 5406 makes it possible to calculate the correlation distance d between the organized mesopores of the material, namely d = 9 nm. The thickness of the walls of the mesostructured material defined by e = d - φ is therefore e = 4 nm. The Si / Al molar ratio obtained by FX is 12. An SEM image of the spherical elementary particles thus obtained indicates that these particles have a size characterized by a diameter ranging from 50 to 3000 nm, the size distribution of these particles being centered around 300 nm.
b) Préparation du support "C2/liant" selon l'invention (C3)b) Preparation of the "C2 / Binder" Support According to the Invention (C3)
Un support "C2/liant" selon l'invention (appelé C3) est fabriqué de la façon suivante : 2 grammes du solide C2 sont mélangés à 48 grammes d'une matrice composée de boehmite tabulaire ultrafine ou gel d'alumine commercialisée sous le nom SB3 par la société Condéa Chemie Gmbh. Ce mélange de poudre a été ensuite mélangé à une solution aqueuse contenant de l'acide nitrique à 66% en poids (7% en poids d'acide par gramme de gel sec) puis malaxé pendant 15 minutes. La pâte malaxée est ensuite extrudée à travers une filière de diamètre 1 ,2 mm. Les extrudés sont ensuite calcinés à 5000C (rampe de montée de 5°C/min) durant 2 heures en lit traversé sous air sec (1 I air/h/gramme de solide). On obtient ainsi le solide C3.A "C2 / binder" support according to the invention (called C3) is manufactured in the following manner: 2 grams of solid C2 are mixed with 48 grams of a matrix composed of ultrafine tabular boehmite or alumina gel marketed under the name SB3 by Condéa Chemie Gmbh. This powder mixture was then mixed with an aqueous solution containing 66% by weight nitric acid (7% by weight of acid per gram of dry gel) and then kneaded for 15 minutes. The kneaded paste is then extruded through a die 1, 2 mm in diameter. The extrudates are then calcined at 500 ° C. (rising ramp of 5 ° C / min) for 2 hours in a traversed bed in dry air (1 I air / h / gram of solid). This gives the solid C3.
c) Dépôt de la fonction hydro-déshydrogénante (C4) Le catalyseur final (appelé C4) est obtenu après dépôt de la fonction hydrogénante sur le support C3.c) Deposition of the hydro-dehydrogenating function (C4) The final catalyst (called C4) is obtained after deposition of the hydrogenating function on the support C3.
Les extrudés du support C3 sont soumis à une étape d'imprégnation à sec par une solution aqueuse d'acide hexachloroplatinique H2PtCI6, laissés à maturer en maturateur à eau durant 24 heures à température ambiante puis calcinés à 5000C (rampe de montée de 5°C/min) durant deux heures en lit traversé sous air sec (2 I air/h/gramme de solide). La teneur pondérale en platine du catalyseur fini après calcination est de 0,89%. Sa dispersion mesurée par titration H2/O2 est de 88% et le coefficient de répartition du platine mesuré par microsonde de Castaing est égal à 0,85.The extrudates of the support C3 are subjected to a step of dry impregnation with an aqueous solution of hexachloroplatinic acid H 2 PtCl 6 , left to mature in a water-based maturator for 24 hours at room temperature and then calcined at 500 ° C. (ramp of rise of 5 ° C / min) for two hours in bed traversed in dry air (2 I air / h / gram of solid). The weight content of platinum of the finished catalyst after calcination is 0.89%. Its dispersion measured by H 2 / O 2 titration is 88% and the platinum distribution coefficient measured by a Castaing microprobe is equal to 0.85.
Exemple 3 : traitement d'une charge issue du Fischer-Tropsch conformément au procédé selon l'inventionExample 3 Treatment of a Fischer-Tropsch Filler According to the Process According to the Invention
Une charge issue de la synthèse Fischer-Tropsch sur un catalyseur au cobalt est séparée en deux fractions, la fraction la plus lourde présentant les caractéristiques fournies dans le tableau 1. Cette fraction lourde est traitée en lit traversé à hydrogène perdu sur le catalyseur d'hydrotraitement C1 dans des conditions opératoires qui permettent l'élimination des composés oléfiniques et oxygénés ainsi que des traces d'azote. Les conditions opératoires sélectionnées sont les suivantes :A feedstock from the Fischer-Tropsch synthesis on a cobalt catalyst is separated into two fractions, the heavier fraction having the characteristics given in Table 1. This heavy fraction is treated in a hydrogen-traversed bed lost on the catalyst. C1 hydrotreatment under operating conditions that allow the removal of olefinic and oxygen compounds and traces of nitrogen. The operating conditions selected are the following:
WH (volume de charge/volume de catalyseur/heure) = 2 h"1, - pression totale de travail : 50 bar, rapport hydrogène/charge : 200 normaux litres / litre, température : 270°C.WH (load volume / volume of catalyst / hour) = 2 h -1 , - total working pressure: 50 bar, hydrogen / feed ratio: 200 normal liters / liter, temperature: 270 ° C.
Tableau 1 : caractéristiques de la fraction lourde.Table 1: Characteristics of the heavy fraction.
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Après cet hydrotraitement, les teneurs en oléfines, composés oxygénés et composés azotés de l'effluent tombent en dessous des seuils de détection, alors que la conversion de la fraction 3700C+ en fraction 3700C" est négligeable (inférieure à 5% poids); voire tableau 2. Le monoxyde de carbone et/ou dioxyde de carbone et/ou l'eau et/ou l'ammoniac formés lors de l'hydrotraitement sont éliminés par une étape de flash et de décantation.After the hydrotreating, olefins content, oxygen compounds and nitrogen compounds from the effluent falls below a detection threshold, while the conversion of the fraction 370 0 C. + fraction 370 0 C "is negligible (less than 5% weight), see Table 2. The carbon monoxide and / or carbon dioxide and / or water and / or ammonia formed during the hydrotreatment are removed by a flash and decant step.
Tableau 2 : caractéristi ues de la fraction lourde a rès h drotraitement.Table 2: Characteristics of the heavy fraction after processing.
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L'effluent hydrotraité constitue la charge d'hydrocraquage envoyée sur le catalyseur d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage C4 conforme à l'invention.The hydrotreated effluent constitutes the hydrocracking feedstock sent to the hydroisomerization and hydrocracking catalyst C4 according to the invention.
Avant test, le catalyseur C4 subit une étape de réduction dans les conditions opératoires suivantes :Before testing, the catalyst C4 undergoes a reduction step under the following operating conditions:
- débit d'hydrogène : 1600 normaux litres par heure et par litre de catalyseur, - montée de la température ambiante à 1200C : 10°C/min,hydrogen flow rate: 1600 normal liters per hour and per liter of catalyst; rise in ambient temperature at 120 ° C. at 10 ° C./min;
- palier d'une heure à 120°C,- one-hour stage at 120 ° C,
- montée de 120°C à 450°C à 5°C/min,- rise from 120 ° C to 450 ° C at 5 ° C / min,
- palier de deux heures à 450°C,- two hour stage at 450 ° C,
- pression : 1 bar Après réduction, le test catalytique s'effectue dans les conditions suivantes :- pressure: 1 bar After reduction, the catalytic test is carried out under the following conditions:
- pression totale de 40 bar,- total pressure of 40 bar,
- rapport H2 sur charge de 1200 normaux litres/litre, - vitesse volumique horaire (WH) égale à 1 h"1 - H 2 ratio over load of 1200 normal liters / liter, - hourly volume velocity (WH) equal to 1 hr "1
La conversion de la fraction 3700C+ est prise égale à :The conversion of the fraction 370 0 C + is taken equal to:
C(370°C+) = [ (% de 370oC" effiueπts) - (% de 370°σcharge) ] / [ 100 - (% de 3700C ^e)] avecC (370 ° C + ) = [(% of 370 o C " ef fiu e πts) - (% of 370 ° σ loaded )] / [100 - (% of 370 0 C ^ e)] with
% de 370°C"effluents = teneur massique en composés ayant des points d'ébullition inférieurs à% of 370 ° C " efflue n ts = mass content of compounds with boiling points below
3700C dans les effluents et370 0 C in the effluents and
% de 370oC' charge = teneur massique en composés ayant des points d'ébullition inférieurs à% 370 o C 'ch arge = weight content of compounds having lower boiling points
3700C dans la charge d'hydrocraquage.370 0 C in the hydrocracking feedstock.
La température de réaction est ajustée de manière à obtenir un niveau de conversion de la fraction 3700C+ égal à 75% en poids. Les analyses par chromatographie en phase gazeuse permettent d'obtenir la distribution des différentes coupes dans l'effluent hydrocraqué (tableau 3) :The reaction temperature is adjusted so as to obtain a conversion level of the fraction 370 0 C + equal to 75% by weight. The gas chromatographic analyzes make it possible to obtain the distribution of the different cuts in the hydrocracked effluent (Table 3):
- coupe C1-C4 : hydrocarbures de 1 à 4 atomes de carbone inclus,- C 1 -C 4 cut: hydrocarbons with 1 to 4 carbon atoms inclusive,
- coupe C5-C9 : hydrocarbures de 5 à 9 atomes de carbone inclus (coupe naphta),- C 5 -C 9 cut: hydrocarbons of 5 to 9 carbon atoms inclusive (naphtha cut),
- coupe C10-Cu : hydrocarbures de 10 à 14 atomes de carbone inclus (coupe kérosène),- C 10 -Cu cut: hydrocarbons of 10 to 14 carbon atoms inclusive (kerosene cut),
- coupe C15-C22 : hydrocarbures de 15 à 22 atomes de carbone inclus (coupe gazole),C 15 -C 22 fraction: hydrocarbons of 15 to 22 carbon atoms inclusive (gasoil fraction),
- coupes C22 + : hydrocarbures à plus de 22 atomes de carbone inclus (coupe 3700C+).- C 22 + cuts: hydrocarbons with more than 22 carbon atoms included (cut 370 0 C + ).
Tableau 3 : ré artition ar cou es de l'effluent h drocra ué anal se GC)Table 3: Arficial re artition of the hydrolytic effluent (GC)
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Ces résultats montrent (tableau 3) que l'utilisation d'un catalyseur d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage selon l'invention et dans un procédé selon l'invention permet par hydrocraquage et hydroisomérisation d'une charge paraffinique issue du procédé de synthèse Fischer-Tropsch de produire des distillais moyens (kérosène et gazole). These results show (Table 3) that the use of a hydroisomerization and hydrocracking catalyst according to the invention and in a process according to the invention allows by hydrocracking and hydroisomerization of a paraffinic filler resulting from the Fischer synthesis process. -Tropsch to produce middle distillates (kerosene and diesel).

Claims

Revendications claims
1. Procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch, mettant en œuvre un catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation comprenant au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique et un support formé d'au moins un matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée, constitué d'au moins deux particules sphériques élémentaires, chacune desdites particules comprenant une matrice à base d'oxyde de silicium, mésostructurée, ayant un diamètre de mésopores compris entre 1 ,5 et 30 nm et présentant des parois amorphes et microporeuses d'épaisseur comprise entre 1 ,5 et 50 nm, lesdites particules sphériques élémentaires ayant un diamètre maximal de 200 microns.1. Process for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis, using a hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating metal chosen from the group formed by the metals of the group VIB and Group VIII of the Periodic Table and a support formed of at least one amorphous material comprising structured hierarchical porosity silicon, consisting of at least two elementary spherical particles, each of said particles comprising an oxide-based matrix mesostructured silicon, having a mesopore diameter of between 1.5 and 30 nm and having amorphous and microporous walls with a thickness of between 1.5 and 50 nm, said elementary spherical particles having a maximum diameter of 200 microns.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ledit procédé opère à une température comprise entre 270 et 400°C, à une pression comprise entre 1 et 9 MPa, à une vitesse spatiale comprise entre 0,5 et 5 h*1 et à un débit d'hydrogène ajusté pour obtenir un rapport de 400 à 1500 normaux litres d'hydrogène par litre de charge.2. The method of claim 1 wherein said method operates at a temperature between 270 and 400 ° C, at a pressure of between 1 and 9 MPa, at a space velocity between 0.5 and 5 h * 1 and at a Hydrogen flow rate adjusted to obtain a ratio of 400 to 1500 normal liters of hydrogen per liter of charge.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel ledit catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation comprend :3. Method according to one of claims 1 or 2 wherein said hydrocracking / hydroisomerization catalyst comprises:
- 0,1 à 60% d'au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII, - de 40 à 99,9% d'un support comprenant :0.1 to 60% of at least one hydro-dehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIB and Group VIII metals, from 40 to 99.9% of a support comprising:
- 0 à 99% d'au moins un liant minéral poreux amorphe ou mal cristallisé de type oxyde,0 to 99% of at least one amorphous or poorly crystallized porous inorganic binder of the oxide type,
- 0,01 à 60% d'un matériau amorphe comprenant du silicium à porosité hiérarchisée et organisée, les pourcentages étant exprimés en pourcentage poids par rapport à la masse totale du catalyseur.- 0.01 to 60% of an amorphous material comprising silicon hierarchized and organized porosity, the percentages being expressed as a weight percentage relative to the total mass of the catalyst.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel les éléments du groupe VIII sont choisis parmi le fer, le cobalt, le nickel, le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'osmium, l'iridium ou le platine, pris seuls ou en mélange. 4. Method according to one of claims 1 to 3 wherein the elements of group VIII are selected from iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium or platinum , taken alone or mixed.
5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel les éléments du groupe VIII sont les métaux nobles choisis parmi le platine et le palladium.5. The method of claim 4 wherein the group VIII elements are the noble metals selected from platinum and palladium.
6. Procédé selon la revendication 4 dans lequel les éléments du groupe VIII sont les métaux non nobles choisis parmi le fer, le cobalt et le nickel.6. The method of claim 4 wherein the group VIII elements are non-noble metals selected from iron, cobalt and nickel.
7. Procédé selon la revendication 4 dans lequel les éléments du groupe VIB sont choisis parmi le tungstène et le molybdène.7. The method of claim 4 wherein the group VIB elements are selected from tungsten and molybdenum.
8. Procédé selon l'une des revendications 3 à 7 dans lequel la teneur en élément hydro- déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII non noble est comprise entre 0,1 et 60% poids par rapport à la masse totale dudit catalyseur.8. Process according to one of Claims 3 to 7, in which the content of the hydro-dehydrogenating element chosen from the group formed by the metals of group VIB and of the non-noble group VIII is between 0.1 and 60% by weight relative to to the total mass of said catalyst.
9. Procédé selon l'une des revendications 3 à 7 dans lequel la teneur en élément hydro- déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux noble du groupe VIII est comprise entre 0,05 et 10% poids par rapport à la masse totale dudit catalyseur.9. Method according to one of claims 3 to 7 wherein the content of hydro-dehydrogenating element selected from the group formed by the noble metals of group VIII is between 0.05 and 10% by weight relative to the total mass of said catalyst.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel lesdites parois sont entièrement constituées d'entités proto-zéolithiques.10. Method according to one of claims 1 to 9 wherein said walls consist entirely of proto-zeolitic entities.
11. Procédé selon la revendication 10 dans lequel les entités proto-zéolithiques sont des espèces pour l'amorce d'au moins une zéolithe choisie parmi les aluminosilicates ZSM-5, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30, ElM 1 EU-2, EU-11 , Bêta, zéolithe A, Y, USY, VUSY, SDUSY, mordénite, NU-87, NU-88, NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IZM-2 et Ferriérite et/ou au moins un solide apparenté choisi parmi les silicoaluminophosphates SAPO-11 et SAPO-34.11. The method of claim 10 wherein the proto-zeolitic entities are species for the primer of at least one zeolite selected from aluminosilicates ZSM-5, ZSM-48, ZSM-22, ZSM-23, ZBM-30. , ElM 1 EU-2, EU-11, Beta, zeolite A, Y, USY, VUSY, SDUSY, mordenite, NU-87, NU-88, NU-86, NU-85, IM-5, IM-12, IZM-2 and Ferrierite and / or at least one related solid selected from SAPO-11 and SAPO-34 silicoaluminophosphates.
12. Procédé selon la revendication 11 dans lequel les entités proto-zéolithiques sont des espèces pour l'amorce d'au moins une zéolithe choisie parmi les aluminosilicates de type structural MFI, BEA, FAU, LTA et/ou au moins un solide apparenté choisie parmi les silicoaluminophosphates de type structural AEL, CHA.12. Process according to claim 11, in which the proto-zeolitic entities are species for the primer of at least one zeolite chosen from aluminosilicates of structural type MFI, BEA, FAU, LTA and / or at least one related solid chosen from among silicoaluminophosphates of structural type AEL, CHA.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11 dans lequel ledit procédé comprend les étapes suivantes : a) séparation d'une seule fraction dite lourde à point d'ébullition initial compris entre 120- 2000C1 b) hydrotraitement d'une partie au moins de ladite fraction lourde, c) fractionnement en au moins 3 fractions : - au moins une fraction intermédiaire ayant un point d'ébullition initial T1 compris entre13. Method according to one of claims 1 to 11 wherein said method comprises the following steps: a) separation of a single so-called heavy fraction with initial boiling point between 120-200 0 C 1 b) hydrotreatment of at least a part of said heavy fraction, c) fractionation into at least 3 fractions: - at least an intermediate fraction having an initial boiling point T1 between
120 et 2000C, et un point d'ébullition final T2 supérieur à 3000C et inférieur à 410°C,120 and 200 ° C., and a final boiling point T 2 greater than 300 ° C. and less than 410 ° C.,
- au moins une fraction légère bouillant au-dessous de la fraction intermédiaire,at least one light fraction boiling below the intermediate fraction,
- au moins une fraction lourde bouillant au-dessus de la fraction intermédiaire, d) passage d'une partie au moins de ladite fraction intermédiaire sur un catalyseur hydroisomérisant, e) passage d'une partie au moins de ladite fraction lourde sur le catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation selon l'invention, f) distillation des fractions hydrocraquées/hydroisomérisées pour obtenir des distillais moyens, et recyclage de la fraction résiduelle bouillant au-dessus desdits distillats moyens dans l'étape (e).at least one heavy fraction boiling above the intermediate fraction, d) passing at least a portion of said intermediate fraction over a hydroisomerizing catalyst, e) passing at least a portion of said heavy fraction over the catalyst, hydrocracking / hydroisomerization according to the invention, f) distillation of the hydrocracked / hydroisomerized fractions to obtain middle distillates, and recycling of the residual fraction boiling above said middle distillates in step (e).
14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11 dans lequel ledit procédé comprend les étapes suivantes : a) séparation d'au moins une fraction légère de la charge de façon à obtenir une seule fraction dite lourde à point d'ébullition initial compris entre 120-200°C, b) éventuel hydrotraitement de ladite fraction lourde, éventuellement suivi d'une étape c) d'enlèvement d'au moins une partie de l'eau et éventuellement CO, CO2, NH3, H2S, d) passage sur le catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation selon l'invention d'une partie au moins de ladite fraction éventuellement hydrotraitée, la conversion sur le catalyseur selon l'invention ci-dessus décrit des produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 3700C en produits à points d'ébullition inférieurs à 3700C est supérieure à 40% poids, e) distillation de la fraction hydrocraquée/hydroisomérisée pour obtenir des distillats moyens, et recyclage dans l'étape d) de la fraction résiduelle bouillant au-dessus desdits distillats moyens.14. Method according to one of claims 1 to 11 wherein said method comprises the following steps: a) separation of at least a light fraction of the feed so as to obtain a single so-called heavy fraction with initial boiling point included between 120-200 ° C, b) optional hydrotreatment of said heavy fraction, optionally followed by a step c) removal of at least a portion of the water and optionally CO, CO 2 , NH 3 , H 2 S d) passing through the hydrocracking / hydroisomerization catalyst according to the invention of at least a portion of said optionally hydrotreated fraction, conversion to the catalyst according to the invention described above for products with higher boiling points or equal to 370 0 C in products with boiling points below 370 0 C is greater than 40% by weight, e) distillation of the hydrocracked / hydroisomerized fraction to obtain middle distillates, and recycling in step d) of the fraction residue it boils above said middle distillates.
15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11 dans lequel ledit procédé comprend les étapes suivantes : a) fractionnement de la charge en au moins trois fractions : - au moins une fraction intermédiaire ayant un point d'ébullition initial T1 compris entre15. Method according to one of claims 1 to 11 wherein said method comprises the following steps: a) fractionation of the feedstock in at least three fractions: at least one intermediate fraction having an initial boiling point T1 between
120 et 200°C, et un point d'ébullition final T2 supérieur à 3000C et inférieur à 4100C, - au moins une fraction légère bouillant au-dessous de la fraction intermédiaire,120 and 200 ° C., and a final boiling point T 2 greater than 300 ° C. and less than 410 ° C., at least one light fraction boiling below the intermediate fraction,
- au moins une fraction lourde bouillant au-dessus de la fraction intermédiaire, b) hydrotraitement d'au moins une partie de ladite fraction intermédiaire, puis passage dans un procédé de traitement d'au moins une partie de la fraction hydrotraitée sur unat least one heavy fraction boiling above the intermediate fraction, b) hydrotreatment of at least a portion of said intermediate fraction, then passage into a process for treating at least a portion of the hydrotreated fraction on a
5 catalyseur hydroisomérisant, c) élimination d'au moins une partie de l'eau produite lors des réactions d'hydrotraitement et éventuellement CO, CO2, NH3, H2S, d) passage sur le catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation selon l'invention d'une partie au moins de ladite fraction lourde avec une conversion des produits supérieurs àHydroisomerizing catalyst, c) removal of at least a portion of the water produced during the hydrotreatment reactions and optionally CO, CO 2 , NH 3 , H 2 S, d) passing over the hydrocracking / hydroisomerization catalyst according to the invention of at least part of said heavy fraction with a conversion of products greater than
10 points d'ébullition supérieurs ou égaux à 3700C en produits à points d'ébullition inférieurs à 3700C supérieure à 40% poids, e) et f) distillation d'au moins une partie des fractions hydrocraquées/hydroisomérisées pour obtenir des distillats moyens.Boiling points greater than or equal to 370 ° C. in products with boiling points below 370 ° C. above 40% by weight, e) and f) distillation of at least a portion of the hydrocracked / hydroisomerized fractions in order to obtain middle distillates.
15 16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11 dans lequel ledit procédé comprend les étapes suivantes : a) éventuel fractionnement de la charge en au moins une fraction lourde à point d'ébullition initial compris entre 120 et 200°C, et au moins une fraction légère bouillant en-dessous de ladite fraction lourde, 20 b) éventuel hydrotraitement d'une partie au moins de la charge ou de la fraction lourde, éventuellement suivi de c) l'élimination d'au moins une partie de l'eau, d) passage d'une partie au moins de l'effluent ou de la fraction éventuellement hydrotraitée sur un premier catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation selon16. The method according to one of claims 1 to 11 wherein said process comprises the following steps: a) optionally fractionation of the feedstock into at least one heavy fraction with an initial boiling point of between 120 and 200 ° C, and at least one light fraction boiling below said heavy fraction, b) optionally hydrotreating at least part of the feedstock or heavy fraction, optionally followed by c) removal of at least a portion of the feedstock or heavy fraction; water, d) passage of at least a portion of the effluent or the optionally hydrotreated fraction to a first hydrocracking / hydroisomerization catalyst according to
25 l'invention, e) distillation de l'effluent hydroisomérisé et hydrocraqué pour obtenir des distillats moyens et une fraction résiduelle bouillant au-dessus des distillats moyens, f) passage d'au moins une partie de ladite fraction lourde résiduelle et/ou d'une partie desdits distillats moyens sur un deuxième catalyseurThe invention, e) distillation of the hydroisomerized and hydrocracked effluent to obtain middle distillates and a residual fraction boiling over middle distillates, f) passage of at least a portion of said residual heavy fraction and / or a portion of said middle distillates on a second catalyst
30. d'hydrocraquage/hydroisomérisation selon l'invention, et distillation de l'effluent résultant pour obtenir des distillats moyens.30 . hydrocracking / hydroisomerization according to the invention, and distillation of the resulting effluent to obtain middle distillates.
35 35
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