Propriétés catalytiques et versatilité des catalyseurs à base de cobalt lors du procédé Fischer-Tropsch

par Héline Karaca

Thèse de doctorat en Molécules et matière condensée

Sous la direction de Andreï Khodakov.

Soutenue le 09-07-2010

à Lille 1 .


  • Résumé

    Cette thèse porte sur l’étude des différents phénomènes qui se produisent au cours de l’activation des catalyseurs industriels à base de cobalt pour la synthèse Fischer-Tropsch et lors de la réaction dans des conditions opératoires réalistes. Une première approche a consisté à étudier l’impact de différents paramètres qu’ils soient opératoires ou structuraux sur les performances catalytiques. Diverses techniques de caractérisations ex-situ combinées à des tests catalytiques ont permis d’établir des corrélations entre la structure de catalyseur et les conditions opératoires. Néanmoins, en raison de limitations de la caractérisation ex-situ, il subsistait un manque d’informations sur la structure du catalyseur au cours de la réaction.De fait, une étude operando innovante de l'évolution de la structure de catalyseur en conditions de réaction Fischer-Tropsch, représentant un défi expérimental significatif en raison des conditions de réaction sévères (haute température, haute pression, milieu multiphasique…), a permis de combler ce manque d’informations.Ces travaux ont finalement mis en évidence la versatilité notable des solides étudiés lors du procédé Fischer-Tropsch, et permis d’apporter des réponses quant aux phénomènes de l’activation et la désactivation des catalyseurs tels que la réduction et l’oxydation du cobalt, le frittage ou encore la carburisation de la phase métallique parfois suggérés dans la littérature.

  • Titre traduit

    Catalytic properties and versatility of cobalt catalysts during the fischer-tropsch synthesis


  • Résumé

    This PhD thesis focuses on the investigation of different phenomena which occur during activation of the industrial catalysts for Fischer-Tropsch synthesis and during the reaction under realistic conditions. The first approach was to study the impact of different operational and structural parameters on the catalytic performances. Various ex-situ characterization techniques combined with catalytic tests uncovered a few correlations between the catalyst structure and operating conditions. Nevertheless, because of limitations of ex-situ characterization, there remained a lack of information on the evolution of catalyst structure during the reaction. Then, an innovative operando study of the evolution of catalyst structure under reaction conditions in the Fischer-Tropsch process, which represents a significant experimental challenge due to the severe reaction conditions (high temperature, high pressure, multiphase environment ...), has fill this information gap.This work has finally revealed the significant versatility of studied solids in the Fischer-Tropsch process, and provided new insights into understanding catalyst activation and deactivation phenomena such as cobalt reduction/oxidation, sintering or carbidization of the metallic phase often discussed in the literature.


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