Synthèse et performance catalytique du Nickel-Tungstène hydrodésulfuration catalyseurs supporté sur Zéolites hiérarchique

Synthesis and catalytic performance of hierarchical Zeolites supported Nickel-Tungsten hydrodesulfurization catalysts

• Auteur / Autrice : Yi Wang
• Direction : Alain Rives, Yinyong Sun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Molécules et matière condensée
• Date : Soutenance le 23/11/2015
• Etablissement(s) : Lille 1 en cotutelle avec Harbin Institute of Technology (Chine)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UCCS - Unité de Catalyse et Chimie du Solide

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mordénite

Catalyseurs -- Empoisonnement

Catalyseurs à base de métaux de transition

Hydrotraitement

Zéolites

Catalyse hétérogène

Mots clés libres

Porosité hiérarchisée

Résumé

Des règles environnementales de plus en plus strictes imposent une concentration en soufre dans les carburants en-dessous de 10 à 15 ppm. Donc, des catalyseurs plus efficaces doivent être développés. Dans ce travail, des catalyseurs nickel-tungsten supportés sur zéolites Beta et Mordenite hiérarchisées ont été préparés et évaluées en hydrodésulfuration (HDS).Tout d'abord, des zéolites Beta hiérarchisées ont été obtenues par post-traitement et caractérisées par DRX, N2-sorption, SEM, TEM et RMN. En conséquence, la zéolite Beta hiérarchisée préparée par post-traitement base-acide présente une excellente activité dans les réactions en catalyse acide, en particulier pour la conversion de grosses molécules.Des catalyseurs NiW supportés sur Al2O3 (NiW/Al2O3), zéolite Beta commerciale et hierarchisée (NiW/HB et NiW/HB-M), zéolite Mordenite commerciale et hierarchisée (NiW/HM et NiW/HM-M) ont été préparés et caractérisés par XRD, N2-sorption, IR, TEM et XPS. L'activité en HDS du 4,6-DMDBT sur NiW/HM-M et NiW/HB-M est plus du double de celle du catalyseur à base d’alumine NiW/Al2O3. La désactivation de catalyseurs supportés sur zéolite Beta a été étudiée dans la réaction d’HDS du thiophène. Les résultats indiquent que le mélange des solides NiW/HB ou NiW/HB-M avec NiW/Al2O3 et l'utilisation de zéolite Beta après échange avec des ions Na+ comme support (NiW/NaB-M) améliorent remarquablement la capacité anti-désactivation des catalyseurs. En conséquence, les catalyseurs NiW/NaB-M et catalyseur mélangé conduisent à une activité catalytique supérieure à celle de NiW/HB-M et NiW/Al2O3.

More and more strict regulations were drawn up in many countries to limit the concentration of sulfur below 10 ppm or 15 ppm in transportation fuel oil. Therefore, more efficient catalysts have to be developed. In this work, hierarchical Beta and Mordenite zeolite supported nickel-tungsten catalysts were prepared and evaluated in hydrodesulfurization (HDS) reactions.Firstly, hierarchical Beta zeolite was prepared by post-treatment and characterized by XRD, N2-sorption, SEM/TEM and NMR techniques. As a result, hierarchical zeolite Beta prepared by base-acid treatment exhibited excellent catalytic activity in acid-catalytic reactions, especially towards large molecules. NiW catalysts supported on Al2O3, commercial Beta and Mordenite zeolites (HB and HM), and hierarchical Beta and Mordenite prepared by post treatment (HB-M and HM-M) were characterized by XRD, N2 sorption, IR, TEM and XPS. Zeolite supported catalysts exhibited higher catalytic performance in the HDS of 4,6-DMDBT, due to the strong acidity of the zeolitic support that supplied an additional isomerization reaction route. The use of hierarchical zeolite could further improve the isomerization ability of catalyst. As a result, the HDS activity of 4,6-DMDBT over NiW/HM-M and NiW/HB-M was more than twice as that of NiW/Al2O3. The deactivation of hierarchical Beta zeolite supported catalysts was studied in the HDS of thiophene. Interestingly, mixing NiW/HB or NiW/HB-M with NiW/Al2O3 and the utilization of Na+-exchanged Beta as support (NiW/NaB) improved remarkably the anti-deactivation ability of the catalysts. As a result, NiW/NaB-M and mixture catalyst gave superior catalytic activity than NiW/HB-M and NiW/Al2O3.