Transformation des xylènes sur zéolithe H-MWW : localisation des réactions dans les divers systèmes poreux

par Sébastien Laforge

Thèse de doctorat en Chimie organique, minérale, industrielle

Sous la direction de Patrick Magnoux et de Dominique Martin.

Soutenue en 2003

à Poitiers , dans le cadre de École doctorale Ingénierie chimique, biologique et géologique (Poitiers ; 2000-2008) , en partenariat avec Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées (autre partenaire) .

mots clés

• Réactions chimiques -- Mécanismes
• Réactions chimiques -- Localisation
• Catalyseurs -- Empoisonnement

Résumé

L'objectif de ce travail a été de déterminer précisément le rôle joué par chacun des trois systèmes poreux de la zéolithe MCM-22 lors de la transformation des xylènes à 350ʿC. Dans les larges supercages, le réactif peut s'isomériser mais également se dismuter pour former du toluène et des triméthylbenzènes. Ces derniers, piégés dans les cages, subissent alors de nombreuses transformations secondaires, conduisant à la désactivation complète de ce système poreux après 24 h de réaction. Le rôle des coupes externes a pu être évalué après empoisonnement par la 2,4-diméthylquinoléine. L'importance relative de ce système poreux dépend largement de la nature du réactif mais également des propriétés physicochimiques du catalyseur, et peut être responsable de plus de 30 % de l'activité initiale de la zéolithe MCM-22. Enfin, dans les canaux sinusoi͏̈daux, seule l'isomérisation entre le m-xylène et le p-xylène peut s'effectuer du fait du diamètre très réduit de ces canaux.

Titre traduit

Transformation of xylenes over H-MWW zeolite : location of the reactions in the different pore systems

Résumé

The aim of this work was to determine precisely the role played by each of the three pore systems of the MCM-22 zeolite during xylenes transformation at 350ʿC. In the large supercages, the reactant can isomerise but also disproportionate, giving toluene and trimethylbenzenes. The latter, trapped inside the cages, undergo several secondary transformations, leading to the complete deactivation of this pore system after 24 hours of reaction. The role played by the external cups has been determined after poisoning with 2,4-dimethylquinoline. The relative significance of this pore system depend largely on the nature of the reactant but also on the physicochemical properties of the catalyst, and can be responsible for more than 30 % of the initial activity of MCM-22 zeolite. Finally, in the sinusoidal channels, only isomerization between m-xylene and p-xylene can occur, due to the small diameter of these channels.