Genèse d’une acidité modérée au sein des catalyseurs destinés au prétraitement des procédés de craquage catalytique (FCC) et d’hydrocraquage (HCK)

par Karolina Bouadjadja-Rohan (Rohan)

Thèse de doctorat en Molécules et Matière Condensée


  • Résumé

    L’utilisation de procédés de conversion comme le craquage catalytique (FCC) et l’hydrocraquage (HCK), permettant de maximiser la production de coupes légères, est indispensable. Les charges à convertir contiennent une quantité importante de soufre et d’azote et doivent être prétraitées, c’est-à-dire hydrotraitées, afin de diminuer la teneur en soufre et en produits azotés pour éviter l’empoisonnement des catalyseurs acides des procédés de FCC et HCK. Les catalyseurs actuellement utilisés possèdent uniquement une fonction hydro-deshydrogénante amenée par les sulfures métalliques. Ce travail propose d’introduire une acidité modérée dans des catalyseurs de prétraitement de type NiW supportés sur alumine. L’acidité modérée peut promouvoir l’isomérisation des composés soufrés réfractaires (comme le 4,6-DMDBT) en facilitant ainsi leur hydrodésulfuration. Pour l’HDN, les sites acides peuvent faciliter la coupure des liaisons C– N, sur des molécules totalement ou partiellement hydrogénées. Cette acidité est introduite par le biais du niobium, du silicium et du bore. Pour contrôler la dispersion des sites acides au voisinage des sites hydro-déshydrogénants, les éléments Nb/Si/B et W sont initialement introduits au sein de la même entité moléculaire de type hétéropolyanion. Plusieurs HPA contenant le niobium, le silicium, le bore et le tungstène ont été synthétisés et caractérisés. Les catalyseurs sont préparés par imprégnation avec des solutions des précurseurs et caractérisés à l’état oxyde et sulfure. Les catalyseurs ont été testés en hydrogénation du toluène en présence de soufre (sans et avec aniline) et en isomérisation du cyclohexane et comparés avec des catalyseurs de référence préparés avec des précurseurs conventionnels. Les catalyseurs, promus par le nickel, préparés à partir d’acides silicotungstique ou borotungstique se sont révélés performants en isomérisation tout en maintenant une activité hydrogénante élevée ; l’utilisation d’HPA a également permis une dispersion homogène des sites acides et hydrogénants ce qui en fait de bons candidats pour l’HDS et HDN de molécules réfractaires, et donc des potentiels catalyseurs de prétraitement.

  • Titre traduit

    Genesis of moderate acidity in catalysts for pretreatment of Fluid Catalytic Cracking (FCC) and Hydrocracking (HCK) processes


  • Résumé

    The use of conversion processes such as catalytic cracking (FCC) and hydrocracking (HCK) is essential for maximizing the production of light petroleum fractions. The feeds, containing significant amount of sulfur and nitrogen, and must be pretreated, that is to say hydrotreated, in order to reduce the content of sulfur and nitrogen compounds and avoid poisoning of the acid catalysts used in FCC and HCK. The catalysts currently used have only one hydro-dehydrogenating function introduced by metal sulfides.This work proposes to introduce a moderate acidity in NiW supported on alumina pretreatment catalysts. The moderate acidity can promote the isomerization of refractory sulfur compounds (such as 4,6-DMDBT) thereby facilitating their hydrodesulfurization. For HDN the acid sites can facilitate the cleavage of the C-N, on molecules completely or partially hydrogenated. This acidity is introduced through the niobium, silicon and boron. To control the dispersion of the acid sites in the vicinity of the site hydro-dehydrogenating, the elements Nb/Si/B and W initially introduced within the same heteropolyanionic molecular entity.Several heteropolycompounds containing niobium, silicon, boron and tungsten have been synthesized and characterized. The catalysts were prepared by impregnation with solutions of precursors and characterized in the oxide and sulfided state. The catalysts were tested in the hydrogenation of toluene in the presence of sulfur (with and without aniline) and isomerization of cyclohexane and compared with reference catalysts prepared with conventional precursors. Catalysts promoted by nickel, prepared from silicotungstic or borotungstic acids, were efficient in isomerization while maintaining a high hydrogenating activity; furthermore the use of HPA let a homogeneous dispersion of the acid sites and hydrogenating sites making HPA-based catalysts good candidates for HDS and HDN of refractory molecules, and therefore potential pretreatment catalysts.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (296 p.)
  • Annexes : Bibliogr. à la fin des chapitres. 284 réf.

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