Thèse soutenue

Etude de l'empoisonnement par le soufre d'un catalyseur d'amorçage destiné à protéger un piège à NOx : recherche d'une stratégie de régénération
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Auteur / Autrice : Lionel Limousy
Direction : Gilles Prado
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le but de ce travail est de comprendre les mécanismes d'empoisonnement de catalyseurs par le dioxyde de soufre, et de proposer une solution pour y remédier. La capacité de stockage d'un catalyseur dit «d'amorçage» a été évaluée en fonction de la température et du vieillissement, puis à 600°C, en fonction de sa composition, de la concentration en SO2 et de la concentration en oxygène. Les caractérisations effectuées par TPD, FTIR, TG, XPS et MET confirment la formation de sulfates d'aluminium, de cérium et de baryum. Ces derniers sont les plus stables ce qui peut s'expliquer par le caractère basique du baryum. Le cérium joue le rôle de réservoir à oxygène et permet l'adsorption massive de SO2 sous la forme de sulfates en absence d'oxygène. Le vieillissement du catalyseur provoque une diminution de sa surface spécifique et donc de la quantité de SO2 adsorbable. Plus le catalyseur contient de cérium, plus il est sensible aux variations de températures. L'ensemble de ces résultats donne une idée de la stabilité et de la spécificité des espèces formées ainsi que sur le comportement à long terme des catalyseurs. Pour comprendre par quel(s) mécanisme(s) les sulfates sont réduits en milieu riche, et pour déterminer le meilleur réducteur (CO, H2, CO/H2), l'étude de la réduction des sulfates a été menée en faisant varier différents paramètres : présence de l'eau, température, nature et concentration des réducteurs, vieillissement du catalyseur, présence de 500 ppm de NO pendant la phase d'empoisonnement. Il en ressort que c'est la présence de l'eau qui permet la réduction des sulfates. Lors de la phase riche, les sulfates sont essentiellement réduits sous la forme de H2S, COS étant minoritaire lorsque CO est utilisé comme réducteur. On observe également l'émission de SO2 lors de la régénération du catalyseur vieilli. L'utilisation d'un catalyseur modèle (Pd/BaO/Al2O3) a permis de mettre en évidence la mobilité des sulfates lors de la réduction, et a conduit à la proposition d'un mécanisme de formation de H2S et COS.