FR2840605A1 - Manufacture of alkanes used as fuel, involves contacting alkane starting material with metal catalyst comprising metal(s) and specific metal bonded to hydrogen atom(s) and/or hydrocarbon radical(s) - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention concerne un procédé de fabrication d'alcanes mettant en #uvre notamment des réactions catalytiques d'homologation d'alcanes. The present invention relates to a process for the manufacture of alkanes using, in particular, catalytic reactions for the homologation of alkanes.
Les alcanes sont des produits généralement difficiles à mettre en #uvre dans des réactions en raison de leur grande inertie chimique, et sont essentiellement utilisés comme carburants et matières énergétiques. Alkanes are generally difficult to implement in reactions because of their high chemical inertness, and are mainly used as fuels and energetic materials.
De nombreuses études ont été développées dans le but de transformer des alcanes en leurs homologues inférieurs, notamment par des réactions d'hydrogénolyse, c'est-à-dire des réactions de scission de liaison carbone-carbone et d'addition d'hydrogène sur chaque portion. Ces réactions sont réalisées par mise en contact d'alcanes avec de l'hydrogène en présence d'un catalyseur d'hydrogénolyse choisi généralement parmi des catalyseurs à base de métaux de transition, se présentant notamment sous forme massique, ou sous forme de films ou de particules métalliques, en particulier supportées sur des oxydes. Numerous studies have been developed for the purpose of converting alkanes to their lower homologs, in particular by hydrogenolysis reactions, that is to say carbon-carbon bond cleavage and hydrogen addition reactions. each portion. These reactions are carried out by contacting alkanes with hydrogen in the presence of a hydrogenolysis catalyst generally chosen from transition metal catalysts, in particular in the form of a mass, or in the form of films or metal particles, in particular supported on oxides.
Plus récemment, un besoin s'est fait sentir de transformer des alcanes en leurs homologues supérieurs, notamment dans le but de valoriser les alcanes légers et notamment le méthane. De telles transformations peuvent être obtenues par des réactions d'homologation permettant de transformer des alcanes légers en alcanes plus lourds, notamment grâce à des catalyseurs métalliques susceptibles de réaliser des réactions de scission et de recombinaison de liaison carbone-carbone et éventuellement de liaisons carbone-métal et carbone-hydrogène . Divers procédés sont proposés pour réaliser de telles réactions. En particulier, on peut réaliser la métathèse des alcanes en homologues supérieurs et inférieurs, selon le procédé décrit dans la demande de brevet internationale WO 98/02244. On peut aussi réaliser la métathèse croisée d'alcane en présence d'un composé organométallique, selon le procédé décrit dans la demande de brevet internationale WO 00/27781. On peut également réaliser l'incorporation du méthane dans des alcanes, selon le procédé décrit dans la demande de brevet internationale WO 01/0477. On a remarqué que l'activité catalytique de ces réactions More recently, there has been a need to transform alkanes into their higher homologues, in particular with the aim of upgrading light alkanes, especially methane. Such transformations can be obtained by homologation reactions making it possible to convert light alkanes into heavier alkanes, in particular by means of metal catalysts capable of carrying out carbon-carbon and carbon-carbon linkage scission and recombination reactions and possibly carbon-carbon bonds. metal and carbon-hydrogen. Various methods are provided for carrying out such reactions. In particular, the metathesis of alkanes can be carried out in higher and lower homologues, according to the process described in international patent application WO 98/02244. Cross metathesis of alkane can also be carried out in the presence of an organometallic compound, according to the process described in international patent application WO 00/27781. It is also possible to incorporate methane into alkanes, according to the process described in international patent application WO 01/0477. It has been noted that the catalytic activity of these reactions
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d'homologation diminuaient progressivement au cours du temps, vraisemblablement par un effet de vieillissement des catalyseurs utilisés. of approval decreased gradually over time, presumably by an aging effect of the catalysts used.
Le brevet américain US 5,414,176 décrit un procédé de conversion du méthane en hydrocarbures supérieurs, notamment en alcanes de C2 à C5, en présence d'un catalyseur connu comme catalyseur d'hydrogénolyse et comprenant notamment un métal de transition dispersé sur un support à base d'oxyde réfractaire. Le procédé est basé sur un cycle élémentaire d'opérations qui sont répétées continuellement et régulièrement selon un temps de cycle extrêmement court, allant de 12 à 480 secondes. US Pat. No. 5,414,176 describes a process for converting methane to higher hydrocarbons, especially C2 to C5 alkanes, in the presence of a catalyst known as a hydrogenolysis catalyst and comprising, in particular, a transition metal dispersed on a diene-based support. refractory oxide. The process is based on a basic cycle of operations that are repeated continuously and regularly with an extremely short cycle time ranging from 12 to 480 seconds.
Le cycle élémentaire comprend les mises en contact successives du catalyseur avec un courant de méthane, puis un courant d'hydrogène. Les mises en contact du catalyseur avec ces deux courants permettent de réaliser l'adsorption et la conversion du méthane, puis la désorption des produits obtenus. Il est précisé que tous les alcanes qui sont ainsi produits, sont adsorbés sous forme d'oléfines, et que le courant d'hydrogène permet de convertir les oléfines en alcanes. Ainsi, l'hydrogène utilisé dans ce procédé intervient comme réactif dans la fabrication des hydrocarbures supérieurs. Il n'est nullement mentionné que ce procédé répond à un besoin d'activation du catalyseur qui subirait progressivement un vieillissement au cours du temps. The elementary cycle comprises successive contacting of the catalyst with a stream of methane and then a stream of hydrogen. The contacting of the catalyst with these two streams makes it possible to carry out the adsorption and the conversion of the methane, and then the desorption of the products obtained. It is specified that all the alkanes which are thus produced are adsorbed as olefins, and that the hydrogen stream makes it possible to convert the olefins to alkanes. Thus, the hydrogen used in this process acts as a reagent in the manufacture of higher hydrocarbons. It is not mentioned that this process meets a need for activation of the catalyst which would progressively undergo aging over time.
Il a été maintenant trouvé un procédé de fabrication d'alcanes amélioré et notamment plus performant. Il permet d'utiliser d'une façon plus efficace des catalyseurs métalliques susceptibles notamment de réaliser des réactions de scission et de recombinaison de liaison carbone-carbone et éventuellement de liaisons carbonemétal et carbone-hydrogène, en particulier des catalyseurs de métathèse, de métathèse croisée et/ou de méthane-olyse d'un ou plusieurs alcanes. Ce procédé permet de réduire ou de ralentir le vieillissement de ces catalyseurs pendant la fabrication d'alcanes, ou notamment de régénérer ou d'activer ces catalyseurs, ou en particulier de maintenir l'activité de ces catalyseurs dans des réactions de métathèse, de métathèse croisée et/ou de méthane-olyse d'alcanes, à des niveaux notamment supérieurs à ceux normalement attendus dans de telles réactions en l'absence de tout traitement de ces catalyseurs. It has now been found an improved alkane manufacturing process and especially more efficient. It makes it possible to use metal catalysts more efficiently, in particular able to perform carbon-carbon bond scission and recombination reactions and possibly carbon-metal and carbon-hydrogen bonds, in particular metathesis and cross-metathesis catalysts. and / or methane-olysis of one or more alkanes. This process makes it possible to reduce or slow the aging of these catalysts during the manufacture of alkanes, or in particular to regenerate or activate these catalysts, or in particular to maintain the activity of these catalysts in metathesis and metathesis reactions. cross-talk and / or methane-olysis of alkanes, at levels especially higher than those normally expected in such reactions in the absence of any treatment of these catalysts.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'alcanes comprenant une mise en contact d'au moins un alcane initial avec un catalyseur métallique contenant The subject of the invention is a process for the manufacture of alkanes comprising contacting at least one initial alkane with a metal catalyst containing
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au moins un métal, Me, lié à au moins un atome d'hydrogène et/ou à au moins un radical hydrocarboné, caractérisé en ce que pendant la fabrication d'alcanes, le catalyseur est mis en contact avec de l'hydrogène. at least one metal, Me, bonded to at least one hydrogen atom and / or at least one hydrocarbon radical, characterized in that during the production of alkanes, the catalyst is brought into contact with hydrogen.
L'invention a également pour objet un procédé d'activation d'un catalyseur métallique destiné à fabriquer des alcanes et contenant au moins un métal, Me, lié à au moins un atome d'hydrogène et/ou à au moins un radical hydrocarboné, procédé caractérisé en ce que pendant la fabrication d'alcanes réalisée par mise en contact du catalyseur avec au moins un alcane initial, le catalyseur est mis en contact avec de l'hydrogène. The subject of the invention is also a process for activating a metal catalyst intended to manufacture alkanes and containing at least one metal, Me, bonded to at least one hydrogen atom and / or at least one hydrocarbon radical, characterized in that during the production of alkanes by contacting the catalyst with at least one initial alkane, the catalyst is contacted with hydrogen.
Par activation d'un catalyseur, on peut aussi généralement comprendre, selon la présente invention, une régénération du catalyseur, ou encore le maintien de l'activité du catalyseur dans des réactions de métathèse, de métathèse croisée et/ou de méthane-olyse d'alcanes à des niveaux supérieurs à ceux attendus dans de telles réactions en l'absence de tout traitement du catalyseur. By activation of a catalyst, it is also generally possible to understand, according to the present invention, catalyst regeneration, or maintenance of catalyst activity in metathesis, cross-metathesis and / or methanolysis reactions. alkanes at levels higher than expected in such reactions in the absence of any catalyst treatment.
Dans le procédé selon la présente invention, on peut éventuellement utiliser l'hydrogène conjointement avec un agent formant in situ de l'hydrogène, tel que décrit ultérieurement. In the process according to the present invention, hydrogen may optionally be used together with an in situ hydrogen forming agent, as described later.
La Figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif permettant de mettre en #uvre le procédé selon l'invention dans lequel la fabrication d'alcanes et l'activation du catalyseur par de l'hydrogène se déroulent simultanément et de préférence en continu dans une zone unique. FIG. 1 is a schematic representation of a device making it possible to implement the process according to the invention in which the production of alkanes and the activation of the catalyst by hydrogen take place simultaneously and preferably continuously in a single zone.
La Figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif amélioré par rapport à celui illustré à la Figure 1, permettant de mettre en #uvre le procédé selon l'invention et comprenant notamment une zone unique en phase gazeuse. Figure 2 is a schematic representation of an improved device compared to that illustrated in Figure 1, for implementing the method according to the invention and including a single zone in the gas phase.
La Figure 3 est une représentation schématique d'un dispositif permettant de mettre en #uvre le procédé selon l'invention dans lequel la fabrication d'alcanes et l'activation du catalyseur par de l'hydrogène se déroulent simultanément et de préférence en continu dans deux zones distinctes. FIG. 3 is a schematic representation of a device making it possible to implement the process according to the invention in which the production of alkanes and the activation of the catalyst by hydrogen take place simultaneously and preferably continuously in two separate areas.
La Figure 4 est une représentation schématique d'un dispositif amélioré par rapport à celui illustré à la Figure 3, permettant de mettre en #uvre le procédé selon FIG. 4 is a schematic representation of an improved device compared to that illustrated in FIG. 3, making it possible to implement the method according to
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l'invention dans lequel la fabrication d'alcanes et l'activation du catalyseur sont réalisées dans deux phases gazeuses distinctes. the invention in which the manufacture of alkanes and the activation of the catalyst are carried out in two distinct gaseous phases.
Selon la présente invention, la fabrication d'alcanes comprend la mise en contact d'au moins un alcane initial avec un catalyseur. Le ou les alcanes initiaux peuvent être choisis parmi les alcanes linéaires et les alcanes ramifiés, par exemple parmi les alcanes linéaires de C2 à C80, de préférence de C2 à C30, notamment de C2 à C20, en particulier de C2 à C17, parmi les alcanes linéaires de C18 à C80, de préférence de C21 à C80, notamment de C31 à C80, parmi les alcanes ramifiés de C4 à C80, de préférence de C4 à C30, notamment de C4 à C20, en particulier de C4 à C 17, et parmi les alcanes ramifiés de Cig à C80, de préférence de C21 à C80, notamment de C31 à C80. Les alcanes linéaires ou ramifiés de C18 à C80, de préférence de C21 à Cgo, notamment de C31 à C80, constituent généralement ce qu'on appelle les cires, en particulier les cires de pétrole, telles que les cires de paraffine linéaire ou branchée (ou cires macrocristallines linéaires ou branchées) ou les cires microcristallines linéaires ou branchées, et les cires de synthèse, telles que les cires Fisher-Tropsch et les cires de polyoléfine, par exemple les cires de polyéthylène, les cires de polypropylène, les cires de poly-alpha-oléfine et les cires de poly-alpha-oléfine lourde. Les alcanes linéaires ou ramifiés répondent généralement à la formule générale
CnH2n + (1) dans laquelle n est un nombre allant de 2 à 80, de préférence de 2 à 30, notamment de 2 à 20, en particulier de 2 à 17, ou de 18 à 80, de préférence de 21 à 80, notamment de 31 à 80, ou encore de 4 à 80, de préférence de 4 à 30, notamment de 4 à 20, en particulier de 4 à 17. According to the present invention, the manufacture of alkanes comprises contacting at least one initial alkane with a catalyst. The initial alkane (s) may be chosen from linear alkanes and branched alkanes, for example from linear C2 to C80 alkanes, preferably from C2 to C30, in particular from C2 to C20, in particular from C2 to C17, from linear alkanes of C18 to C80, preferably C21 to C80, especially C31 to C80, from branched C4 to C80 alkanes, preferably C4 to C30, especially C4 to C20, in particular C4 to C17, and from branched alkanes of C18 to C80, preferably C21 to C80, especially C31 to C80. The linear or branched C18 to C80 alkanes, preferably C21 to C80, especially C31 to C80, generally constitute the so-called waxes, in particular petroleum waxes, such as linear or branched paraffin waxes ( or linear or branched macrocrystalline waxes) or linear or branched microcrystalline waxes, and synthetic waxes, such as Fisher-Tropsch waxes and polyolefin waxes, for example polyethylene waxes, polypropylene waxes, poly waxes alpha-olefin and heavy poly-alpha-olefin waxes. The linear or branched alkanes generally correspond to the general formula
CnH2n + (1) wherein n is a number ranging from 2 to 80, preferably from 2 to 30, especially from 2 to 20, in particular from 2 to 17, or from 18 to 80, preferably from 21 to 80, in particular from 31 to 80, or from 4 to 80, preferably from 4 to 30, especially from 4 to 20, in particular from 4 to 17.
Le ou les alcanes initiaux peuvent être aussi choisis parmi les cycloalcanes substitués par au moins une chaîne alcane linéaire ou ramifiée, par exemple parmi lesdits cycoalcanes substitués de C4 à C80, de préférence de C4 à C60, ou parmi lesdits cycloalcanes substitués de C4 à C30 , de préférence de C4 à C20, en particulier de C4 à Ci?, et parmi lesdits cycloalcanes substitués de Cig à C80, de préférence de C21 à C80, notamment de C31 à C80. Par cycloalcanes, on entend généralement les cycloparaffines ou les hydrocarbures cyclaniques, ou encore les alcanes cycliques, en particulier les The initial alkane or alkanes may also be chosen from cycloalkanes substituted with at least one linear or branched alkane chain, for example from said substituted C4 to C80, preferably C4 to C60, cyanoalkanes, or from said substituted C4 to C30 cycloalkanes. preferably from C4 to C20, in particular from C4 to C14, and from said substituted C5 to C80 cycloalkanes, preferably from C21 to C80, especially from C31 to C80. By cycloalkanes is generally meant cycloparaffins or cyclanic hydrocarbons, or cyclic alkanes, especially
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alcanes mono-, ou bi- ou poly-cycliques. Parmi les cycloalcanes substitués, on peut notamment utiliser ceux ayant au moins une chaîne alcane linéaire ou ramifiée possédant de 1 à 12, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone. Les cycloalcanes substitués et en particulier les alcanes monocycliques substitués peuvent répondre à la formule générale
CmH2m (2) dans laquelle m est un nombre allant de 4 à 80, de préférence de 4 à 60, notamment de 4 à 30, en particulier de 4 à 20 ou de 4 à 17, ou encore de 18 à 80, de préférence de 21 à 80, notamment de 31 à 80. mono-, or bi- or poly-cyclic alkanes. Among the substituted cycloalkanes, it is especially possible to use those having at least one linear or branched alkane chain having from 1 to 12, preferably from 1 to 6 carbon atoms. The substituted cycloalkanes and in particular the substituted monocyclic alkanes may correspond to the general formula
CmH2m (2) in which m is a number ranging from 4 to 80, preferably from 4 to 60, in particular from 4 to 30, in particular from 4 to 20 or from 4 to 17, or from 18 to 80, preferably from 21 to 80, especially from 31 to 80.
Les cycloalcanes substitués et en particulier les alcanes monocycliques substitués peuvent aussi répondre à la formule générale
dans laquelle x est un nombre égal ou supérieur à 2, de préférence allant de 2 à 20, et y est un nombre égal ou supérieur à 0, de préférence allant de 0 à 58, notamment de 0 à 28. The substituted cycloalkanes and in particular the substituted monocyclic alkanes may also correspond to the general formula
wherein x is a number equal to or greater than 2, preferably from 2 to 20, and y is a number equal to or greater than 0, preferably from 0 to 58, especially from 0 to 28.
Parmi les cycloalcanes substitués, on peut utiliser le méthylcycohexane, l'éthylcycohexane, le n-propylcyclohexane, l'isopropylcyclohexane, le nbutylcyclohexane, l'isobutylcyclohexane, ainsi que les dérivés du décahydronaphtalène substitués par au moins une chaîne alcane linéaire ou ramifiée, ladite chaîne pouvant posséder de 1 à 12, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone. Among the substituted cycloalkanes, it is possible to use methylcycohexane, ethylcycohexane, n-propylcyclohexane, isopropylcyclohexane, n-butylcyclohexane and isobutylcyclohexane, as well as derivatives of decahydronaphthalene substituted with at least one linear or branched alkane chain, said chain which may have from 1 to 12, preferably from 1 to 6 carbon atoms.
Le ou les alcanes initiaux peuvent être également choisis parmi le méthane et des mélanges du méthane avec l'un au moins des autres alcanes initiaux cités cidessus, en particulier un ou plusieurs autres alcanes choisis parmi les alcanes linéaires, les alcanes ramifiés ou les cycloalcanes substitués, tels que ceux cités précédemment. The initial alkane (s) may also be selected from methane and mixtures of methane with at least one of the other initial alkanes mentioned above, in particular one or more other alkanes selected from linear alkanes, branched alkanes or substituted cycloalkanes. , such as those mentioned above.
Le ou les alcanes initiaux peuvent être, de préférence, choisis parmi l'éthane, le propane, le n-butane, l'isobutane, le n-pentane, l'isopentane, le n-hexane, l'isohexane, le méthyl-2-pentane, le méthyl-3-pentane, le diméthyl-2,3-butane, le nheptane, l'isoheptàne, le n-octane et l'isooctane, et parmi le méthane et des mélanges du méthane avec l'un au moins des alcanes initiaux cités précédemment. The initial alkane (s) may be, preferably, selected from ethane, propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, n-hexane, isohexane, methyl- 2-pentane, methyl-3-pentane, dimethyl-2,3-butane, nheptane, isoheptane, n-octane and isooctane, and methane and mixtures of methane with less initial alkanes mentioned above.
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Le ou les alcanes initiaux peuvent être, de préférence, choisis parmi les gaz de pétrole liquéfiés ou GPL (des mélanges de propane et de butanes, connus sous le terme anglais : liquefied petroleum gas ou LPG), le gaz naturel (un mélange contenant essentiellement du méthane), le gaz humide ou le gaz naturel humide (un mélange de méthane et d'homologues supérieurs du méthane, tels que des alcanes de C2 à C5 ou de C3 à C4, en particulier un mélange de méthane et de propane, connu sous le terme anglais wet gas ou wet natural gas ), les liquides de gaz naturel ou LGN (des mélanges d'éthane, de propane, de butanes, de pentanes, d'essence naturelle et de condensats, connus sous le terme anglais natural-gas liquids ou NGL), et le brut de synthèse (un mélange d'alcanes en C5 et plus, en particulier un mélange d'alcanes en C5, connu sous le terme anglais syncrude ). The initial alkane or alkanes may preferably be chosen from liquefied petroleum gases or LPG (mixtures of propane and butanes, known by the term: liquefied petroleum gas or LPG), natural gas (a mixture containing essentially methane), wet gas or wet natural gas (a mixture of methane and higher homologues of methane, such as C2 to C5 or C3 to C4 alkanes, especially a mixture of methane and propane, known under the term wet gas or wet natural gas), natural gas liquids or NGLs (mixtures of ethane, propane, butanes, pentanes, natural gasoline and condensates, known as natural- gas liquids or NGL), and the synthesis crude (a mixture of C5 and higher alkanes, in particular a mixture of C5 alkanes, known as syncrude).
Dans une variante du procédé selon l'invention, la fabrication d'alcanes qui résulte de la mise en contact d'au moins un alcane initial avec le catalyseur, peut être réalisée en soumettant, à titre d'étape principale, le ou les alcanes initiaux, tels que les alcanes linéaires ou ramifiés ou les cycloalcanes substitués cités précédemment, à une réaction de métathèse de liaisons carbone-carbone, en présence du catalyseur et éventuellement d'au moins un autre alcane initial, en particulier selon le procédé décrit dans la demande de brevet internationale WO 98/02244 . En particulier, il peut s'agir de faire réagir l'alcane linéaire ou ramifié ou le cycloalcane substitué par réaction de métathèse sur lui-même pour obtenir les alcanes homologues supérieurs et inférieurs. Il peut s'agir également de faire réagir entre eux au moins deux alcanes initiaux différents et choisis parmi les alcanes linéaires ou ramifiés ou les cycloalcanes substitués, de façon à obtenir les alcanes homologues supérieurs et inférieurs issus de réactions de métathèse de liaisons carbone-carbone. Dans ce cas, on réalise la réaction de métathèse avec un mélange d'au moins deux alcanes initiaux différents. Dans les réactions de métathèse d'un ou plusieurs alcanes initiaux, on préfère utiliser un catalyseur contenant au moins un métal, Me, lié en particulier à au moins un atome d'hydrogène. La réaction de métathèse peut être réalisée à une température allant de 25 à 300 C, de préférence de 100 à 200 C, et notamment sous une pression absolue allant de 10-3 à 10 MPa. Elle est, de préférence, réalisée en continu. In a variant of the process according to the invention, the production of alkanes which results from the bringing into contact of at least one initial alkane with the catalyst can be carried out by subjecting, as principal step, the alkane (s). initial, such as linear or branched alkanes or substituted cycloalkanes mentioned above, to a metathesis reaction of carbon-carbon bonds, in the presence of the catalyst and optionally at least one other initial alkane, in particular according to the process described in International Patent Application WO 98/02244. In particular, it may be to react the linear or branched alkane or the substituted cycloalkane by metathesis reaction on itself to obtain the higher and lower homologous alkanes. It may also be to react between them at least two different initial alkanes and selected from linear or branched alkanes or substituted cycloalkanes, so as to obtain the higher and lower homologous alkanes resulting from metathesis reactions of carbon-carbon bonds . In this case, the metathesis reaction is carried out with a mixture of at least two different initial alkanes. In the metathesis reactions of one or more initial alkanes, it is preferred to use a catalyst containing at least one metal, Me, bonded in particular to at least one hydrogen atom. The metathesis reaction can be carried out at a temperature ranging from 25 to 300 ° C., preferably from 100 ° to 200 ° C., and in particular under an absolute pressure ranging from 10 3 to 10 MPa. It is preferably carried out continuously.
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Dans une autre variante du procédé selon l'invention, la fabrication d'alcanes peut être réalisée en soumettant, à titre d'étape principale, le ou les alcanes initiaux, tels que les alcanes linéaires ou ramifiés ou les cycloalcanes substitués cités précédemment, à une réaction de métathèse croisée comprenant la mise en contact du ou des alcanes initiaux avec le catalyseur contenant au moins un métal, Me, lié à au moins un radical hydrocarboné, de façon notamment à obtenir au moins un alcane final, homologue supérieur ou inférieur de l'alcane initial. La réaction de métathèse croisée peut être réalisée selon le procédé décrit dans la demande de brevet internationale WO 00/27781. Généralement, la réaction de métathèse croisée est obtenue notamment par scission du radical hydrocarboné du catalyseur et recombinaison dudit radical avec au moins un autre radical provenant d'une scission de l'alcane initial. La réaction de métathèse croisée peut être réalisée à une température allant de 20 à 400 C, de préférence de 100 à 300 C, et notamment sous une pression absolue allant de 10-3 à 10 MPa. Elle est, de préférence, réalisée en continu. In another variant of the process according to the invention, the production of alkanes can be carried out by subjecting, as main step, the initial alkane (s), such as the linear or branched alkanes or the substituted cycloalkanes mentioned above, to a cross-metathesis reaction comprising contacting the initial alkane (s) with the catalyst containing at least one metal, Me, linked to at least one hydrocarbon radical, in particular to obtain at least one final alkane, higher or lower homolog of the initial alkane. The cross-metathesis reaction can be carried out according to the process described in international patent application WO 00/27781. Generally, the cross metathesis reaction is obtained in particular by cleavage of the hydrocarbon radical of the catalyst and recombination of said radical with at least one other radical resulting from a cleavage of the initial alkane. The cross metathesis reaction can be carried out at a temperature ranging from 20 to 400 ° C., preferably from 100 ° to 300 ° C., and in particular under an absolute pressure ranging from 10 3 to 10 MPa. It is preferably carried out continuously.
Dans une autre variante du procédé selon l'invention, la fabrication d'alcanes peut résulter, à titre d'étape principale, d'une mise en contact du méthane et d'un ou plusieurs autres alcanes initiaux, tels que les alcanes linéaires ou ramifiés ou les cycloalcanes substitués cités précédemment, et notamment possédant au moins 3 atomes de carbone avec le catalyseur. Dans ce cas, les alcanes initiaux mis en #uvre dans la fabrication d'alcanes sont constitués par le méthane et l'un au moins des autres alcanes initiaux tels que ceux décrits précédemment. La mise en contact peut être réalisée, en particulier, en mettant en #uvre un mélange de méthane avec l'un au moins des autres alcanes initiaux, tels que ceux décrits précédemment et notamment les alcanes de C2 à C6, ou de C2 à C5, ou de C2 à C4, ou de C3 à C6, ou de C3 à C5, ou de C3 à C4, ou de C4 à C6, ou de C4 à C5, ou de C5 à C6, ou en C5, par exemple un mélange tel que le gaz naturel, le gaz humide ou le gaz naturel humide, ou un mélange du gaz naturel avec les GPL, les LNG ou le brut de synthèse. La mise en contact peut ensuite comprendre la mise en contact de ce mélange avec le catalyseur. La mise en contact peut être réalisée de façon à former au moins un alcane final ayant un nombre d'atomes de carbone égal ou supérieur à 2, en particulier selon le procédé décrit dans la demande de brevet In another variant of the process according to the invention, the production of alkanes may result, as a main step, in contacting the methane with one or more other initial alkanes, such as linear alkanes or branched or substituted cycloalkanes mentioned above, and especially having at least 3 carbon atoms with the catalyst. In this case, the initial alkanes used in the manufacture of alkanes consist of methane and at least one of the other initial alkanes such as those described above. The contacting can be carried out, in particular, by using a mixture of methane with at least one of the other initial alkanes, such as those described above and in particular alkanes C2 to C6, or C2 to C5 or C2 to C4, or C3 to C6, or C3 to C5, or C3 to C4, or C4 to C6, or C4 to C5, or C5 to C6, or C5, for example a a mixture such as natural gas, wet gas or wet natural gas, or a mixture of natural gas with LPG, LNG or synthetic crude. The contacting can then comprise contacting this mixture with the catalyst. The contacting can be carried out so as to form at least one final alkane having a number of carbon atoms equal to or greater than 2, in particular according to the method described in the patent application.
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internationale WO 01/0477. La réaction qui résulte, selon ce procédé, de la mise en contact du méthane avec au moins un autre alcane initial et de l'incorporation du méthane dans l'autre alcane initial est généralement appelée réaction de méthaneolyse . La mise en contact peut être effectuée à une température allant de-30 à +400 C, de préférence de 0 à 300 C, notamment de 20 à 200 C, et notamment sous une pression absolue allant de 10-3 à 30 MPa, de préférence de 10-1 à 20 MPa, en particulier de 10-1 à 10 MPa. La fabrication d'alcanes résultant de la réaction de méthane-olyse est particulièrement avantageuse, lorsque la mise en contact est réalisée sous une pression partielle en méthane égale ou supérieure à 0,1 MPa, de préférence choisie dans une gamme allant de 0,1à 100 MPa, notamment de 0,1à 50 MPa, en particulier de 0,1à 30 MPa ou de 0,2 à 20 MPa. On peut utiliser un catalyseur susceptible de catalyser une réaction de scission et/ou de recombinaison de liaison carbone-carbone et/ou de liaison carbone-hydrogène et/ou de liaison carbone-métal. La fabrication d'alcanes est, de préférence, réalisée en continu. International patent WO 01/0477. The reaction which results, according to this method, from bringing methane into contact with at least one other initial alkane and incorporating methane into the other initial alkane is generally referred to as a methaneolysis reaction. The contacting may be carried out at a temperature ranging from -30 to +400 ° C., preferably from 0 ° to 300 ° C., in particular from 20 ° C. to 200 ° C., and in particular under an absolute pressure ranging from 10 -3 to 30 MPa, preferably from 10-1 to 20 MPa, in particular from 10-1 to 10 MPa. The production of alkanes resulting from the methane-olysis reaction is particularly advantageous when the bringing into contact is carried out under a methane partial pressure equal to or greater than 0.1 MPa, preferably chosen in a range from 0.1 to 100 MPa, especially 0.1 to 50 MPa, in particular 0.1 to 30 MPa or 0.2 to 20 MPa. A catalyst capable of catalyzing a cleavage reaction and / or carbon-carbon bond recombination and / or carbon-hydrogen bonding and / or carbon-metal bonding may be used. The production of alkanes is preferably carried out continuously.
Dans une autre variante du procédé selon l'invention, la fabrication d'alcanes peut résulter, à titre d'étape principale, de la mise en contact du méthane avec le catalyseur, de préférence contenant au moins un métal, Me, choisi parmi les métaux de transition, les lanthanides et les actinides. Dans ce cas, l'alcane initial est constitué par le méthane. De cette mise en contact, il résulte que le méthane réagit essentiellement avec lui-même par une réaction de couplage du méthane. La mise en contact est, de préférence, réalisée de façon à former de l'éthane, avec notamment une sélectivité en éthane d'au moins 65 % en poids par rapport aux produits carbonés formés pendant la fabrication d'alcanes. Elle peut être réalisée à une température allant de-30 à +800 C, de préférence de 0 à 600 C, notamment de 20 à 500 C et en particulier de 50 à moins de 450 C, par exemple de 50 à 400 C ou de 50 à 350 C, et notamment sous une pression totale absolue allant de 10-3 à 100 MPa, de préférence de 0,1à 50 MPa, notamment de 0,1 à 30 MPa ou de 0,1 à 20 MPa, en particulier de 0,1 à 10 MPa. Elle est, de préférence, réalisée en continu. In another variant of the process according to the invention, the production of alkanes may result, as a main step, in bringing the methane into contact with the catalyst, preferably containing at least one metal, Me, chosen from transition metals, lanthanides and actinides. In this case, the initial alkane is constituted by methane. From this contact, it follows that the methane reacts essentially with itself by a coupling reaction of methane. The contacting is preferably carried out so as to form ethane, with in particular an ethane selectivity of at least 65% by weight relative to the carbonaceous products formed during the manufacture of alkanes. It may be carried out at a temperature ranging from -30 to +800 ° C., preferably from 0 ° to 600 ° C., in particular from 20 ° to 500 ° C. and in particular from 50 ° to less than 450 ° C., for example from 50 ° to 400 ° C. or 50 to 350 ° C., and in particular under an absolute total pressure ranging from 10 3 to 100 MPa, preferably from 0.1 to 50 MPa, in particular from 0.1 to 30 MPa or from 0.1 to 20 MPa, in particular from 0.1 to 10 MPa. It is preferably carried out continuously.
La fabrication d'alcanes telle que décrite dans l'une des variantes précédentes peut être réalisée en présence d'un ou plusieurs agents inertes, notamment The manufacture of alkanes as described in one of the preceding embodiments may be carried out in the presence of one or more inert agents, in particular
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liquides ou gazeux, en particulier en présence d'un ou plusieurs gaz inertes tels que l'azote, l'hélium ou l'argon. Elle peut être, par ailleurs, réalisée en discontinu ou, de préférence, en continu. liquid or gaseous, especially in the presence of one or more inert gases such as nitrogen, helium or argon. It can also be carried out batchwise or, preferably, continuously.
Le Tableau de la Classification Périodique des Eléments cité ci-après est celui proposé par l'IUPAC en 1991 et que l'on trouve, par exemple, dans CRC Handbook of Chemistry and Physics , 76th Edition (1995-1996), de David R. Lide, publié par CRC Press, Inc. (USA). The Periodic Table of Elements listed below is the one proposed by IUPAC in 1991 and found, for example, in David R's CRC Handbook of Chemistry and Physics, 76th Edition (1995-1996). Lide, published by CRC Press, Inc. (USA).
Selon la présente invention, le catalyseur est mis en contact avec de l'hydrogène pendant la fabrication d'alcanes. On a notamment observé qu'une telle mise en contact a pour effet de ralentir ou de réduire le vieillissement du catalyseur au cours du temps, et par conséquent de maintenir l'activité du catalyseur pendant la fabrication d'alcanes à des niveaux supérieurs à ceux attendus en l'absence de tout traitement du catalyseur. According to the present invention, the catalyst is contacted with hydrogen during the manufacture of alkanes. In particular, it has been observed that such contacting has the effect of slowing down or reducing the aging of the catalyst over time, and consequently of maintaining the activity of the catalyst during the manufacture of alkanes at levels higher than those expected in the absence of any catalyst treatment.
La mise en contact du catalyseur avec l'hydrogène peut être réalisée de diverses façons. Elle peut être, tout d'abord, réalisée par addition d'hydrogène au catalyseur et éventuellement par formation in situ d'hydrogène notamment en présence du catalyseur. En particulier, la formation in situ d'hydrogène peut être réalisée à l'aide d'un agent formant in situ de l'hydrogène. L'agent peut être, de préférence, choisi parmi des agents susceptibles de libérer de l'hydrogène, notamment par une action physique telle qu'une désorption, et parmi des agents susceptibles de former (ou de produire) par réaction chimique de l'hydrogène, notamment en présence du catalyseur. La formation in situ d'hydrogène peut être réalisée par mise en contact de l'agent avec le catalyseur. En pratique, la mise en contact du catalyseur avec l'hydrogène et éventuellement avec l'agent peut être réalisée par addition d'hydrogène et éventuellement de l'agent au catalyseur, ou l'inverse, c'est-à-dire par addition du catalyseur à de l'hydrogène et éventuellement à l'agent, ou encore par additions simultanées du catalyseur, de l'hydrogène et éventuellement de l'agent. The contacting of the catalyst with the hydrogen can be carried out in various ways. It can be, first of all, carried out by adding hydrogen to the catalyst and optionally by in situ formation of hydrogen, especially in the presence of the catalyst. In particular, the in situ formation of hydrogen can be carried out using an in situ hydrogen forming agent. The agent may preferably be chosen from agents capable of releasing hydrogen, in particular by a physical action such as desorption, and from agents capable of forming (or producing) by chemical reaction of the hydrogen, especially in the presence of the catalyst. In situ formation of hydrogen can be achieved by contacting the agent with the catalyst. In practice, the contacting of the catalyst with hydrogen and optionally with the agent can be carried out by adding hydrogen and optionally the agent to the catalyst, or the opposite, that is to say by addition from the catalyst to hydrogen and optionally to the agent, or else by simultaneous additions of the catalyst, hydrogen and optionally the agent.
Parmi les agents formant in situ de l'hydrogène, on peut utiliser des agents susceptibles de libérer de l'hydrogène, notamment par une action physique telle qu'une désorption. Ces agents peuvent être des solides contenant notamment de Among the in situ forming agents of hydrogen, it is possible to use agents capable of releasing hydrogen, in particular by a physical action such as desorption. These agents may be solids containing in particular
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l'hydrogène absorbé ou adsorbé en eux. Ils peuvent être choisis parmi des métaux et des alliages de métaux capables d'accumuler d'une façon réversible de l'hydrogène (et donc notamment de restituer au moins une partie de l'hydrogène accumulé), de préférence parmi des hydrures métalliques et en particulier parmi des hydrures d'alliages de métaux, notamment sous forme massique (en particulier sous forme non-supportée ou non-dispersée sur un support solide). Les métaux impliqués notamment dans les hydrures métalliques et en particulier dans les hydrures d'alliages de métaux peuvent être choisis parmi les lanthanides, les actinides et les métaux des Groupes 2 à 12, de préférence 2 à 11du Tableau de la Classification Périodique des Eléments, en particulier les métaux de transition des Groupes 3 à 11, de préférence 3 à 10, notamment 3 à 6 dudit Tableau. Plus particulièrement, les hydrures métalliques peuvent être choisis parmi des hydrures binaires, notamment parmi des hydrures de lanthanides, des hydrures d'actinides et des hydrures de métaux de transition, tels que les hydrures de titane ou les hydrures de lanthane. Les hydrures métalliques peuvent aussi être choisis parmi des hydrures dits intermétalliques ou d'alliages de métaux, en particulier des hydrures d'alliages de métaux de transition des Groupes 3 à 11 avec éventuellement d'autres métaux des Groupes 2, 12 et 13 du Tableau de la Classification Périodique des Eléments, tels que des hydrures de fer/titane ou de lanthane/nickel. La formation in situ d'hydrogène peut être ainsi réalisée en soumettant l'un de ces agents susceptibles de libérer de l'hydrogène à une température et/ou une pression telles que l'agent libère de l'hydrogène, en particulier en présence du catalyseur. the hydrogen absorbed or adsorbed in them. They can be chosen from metals and alloys of metals capable of reversibly accumulating hydrogen (and thus in particular to restore at least a portion of the accumulated hydrogen), preferably from metal hydrides and particularly from hydrides of metal alloys, especially in bulk form (in particular in non-supported or non-dispersed form on a solid support). The metals involved in particular in the metal hydrides and in particular in the hydrides of metal alloys can be chosen from lanthanides, actinides and metals of Groups 2 to 12, preferably 2 to 11 of the Table of the Periodic Table of Elements, in particular the transition metals of groups 3 to 11, preferably 3 to 10, especially 3 to 6 of said Table. More particularly, the metal hydrides may be chosen from binary hydrides, in particular from lanthanide hydrides, actinide hydrides and transition metal hydrides, such as titanium hydrides or lanthanum hydrides. The metal hydrides may also be chosen from hydrides known as intermetallic hydrides or metal alloys, in particular hydrides of transition metal alloys of Groups 3 to 11 with possibly other metals from Groups 2, 12 and 13 of the Table. of the Periodic Table of Elements, such as iron / titanium or lanthanum / nickel hydrides. The in situ formation of hydrogen can thus be carried out by subjecting one of these agents capable of releasing hydrogen at a temperature and / or a pressure such that the agent releases hydrogen, in particular in the presence of hydrogen. catalyst.
Parmi les agents formant in situ de l'hydrogène, on peut aussi utiliser des agents ou des réactifs susceptibles de former de l'hydrogène par réaction chimique, notamment par une réaction chimique spontanée en présence du catalyseur. L'un de ces agents préférés est le méthane, notamment lorsqu'il est utilisé en présence du catalyseur. Among the in situ forming agents of hydrogen, it is also possible to use agents or reagents capable of forming hydrogen by chemical reaction, in particular by a spontaneous chemical reaction in the presence of the catalyst. One of these preferred agents is methane, especially when used in the presence of the catalyst.
En particulier, on a observé que le méthane mis en contact avec le catalyseur peut former in situ de l'hydrogène et de l'éthane, par une réaction de couplage, de préférence non-oxydante, du méthane. In particular, it has been observed that the methane put in contact with the catalyst can form in situ hydrogen and ethane, by a coupling reaction, preferably non-oxidizing methane.
La quantité d'hydrogène et éventuellement d'agent formant in situ de l'hydrogène, tel que le méthane, mise en oeuvre avec le catalyseur est choisie de telle The quantity of hydrogen and optionally in situ forming agent of hydrogen, such as methane, used with the catalyst is chosen from
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sorte qu'elle soit suffisante pour activer le catalyseur, ou en particulier pour réduire ou ralentir la perte d'activité du catalyseur au cours de la fabrication d'alcanes, ou plus particulièrement pour maintenir l'activité du catalyseur dans la fabrication d'alcanes à un niveau supérieur à celui attendu en l'absence de tout traitement du catalyseur. La mise en contact peut être réalisée sous une pression partielle d'hydrogène allant de 10-3 à 102MPa, de préférence de 0,1 à 50 MPa. Lorsque l'hydrogène est utilisé en présence du ou des alcanes initiaux, la quantité d'hydrogène peut être telle que le rapport molaire entre l'hydrogène et le ou les alcanes initiaux est de 10-6/1 à 10-1/1, notamment de 10-5/1 à 10-2/1. La quantité éventuelle d'agent formant in situ de l'hydrogène ou notamment de méthane, utilisée en plus de l'hydrogène, peut être telle que le rapport molaire entre l'agent ou le méthane et le ou les autres alcanes initiaux est de 10-1/1 à 106/1, de préférence de 102/1 à 10511, notamment de plus de 5.102/1 à 5.104/1, en particulier de 103/1 à 104/1. so that it is sufficient to activate the catalyst, or in particular to reduce or slow down the loss of catalyst activity during the manufacture of alkanes, or more particularly to maintain the activity of the catalyst in the manufacture of alkanes at a higher level than expected in the absence of any catalyst treatment. The contacting can be carried out under a hydrogen partial pressure ranging from 10-3 to 102 MPa, preferably from 0.1 to 50 MPa. When hydrogen is used in the presence of the initial alkane (s), the amount of hydrogen may be such that the molar ratio of hydrogen to the initial alkane (s) is 10-6 / 1 to 10-1 / 1, especially from 10-5 / 1 to 10-2 / 1. The possible amount of in situ forming agent of hydrogen or in particular of methane, used in addition to hydrogen, may be such that the molar ratio between the agent or the methane and the other alkane or initial alkanes is 10 -1/1 to 106/1, preferably from 102/1 to 10511, in particular from more than 5.102 / 1 to 5.104 / 1, in particular from 103/1 to 104/1.
La mise en contact ( ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène peut être effectuée à une température allant de - 30 à 800 C, de préférence de 0 à 600 C, notamment de 20 à 500 C, en particulier 20 à 400 C. La pression totale absolue lors de la mise en contact peut être de 10-3à 102 MPa, de préférence de 0,1à 50 MPa. La durée de la mise en contact dépend notamment de la température et de la pression d'hydrogène exercée pendant cette mise en contact, et éventuellement de la nature de l'agent formant in situ de l'hydrogène. La durée de la mise en contact peut être d'au moins 1 minute, de préférence d'au moins 10 minutes, notamment d'au moins 30 minutes et peut aller jusqu'à 72 heures, de préférence jusqu'à 48 heures, et notamment peut être au plus égale à la durée de la fabrication d'alcanes, en particulier lorsque cette mise en contact est réalisée en présence du ou des alcanes initiaux. Cette mise en contact peut en moyenne durer dans les temps cités ci-dessus, lorsqu'elle est réalisée en continu. The placing in contact (or activation) of the catalyst with hydrogen may be carried out at a temperature ranging from -30 to 800 ° C., preferably from 0 ° to 600 ° C., in particular from 20 ° to 500 ° C., in particular 20 to 400 ° C. C. The absolute total pressure upon contacting may be from 10-3 to 102 MPa, preferably from 0.1 to 50 MPa. The duration of the contacting depends in particular on the temperature and the hydrogen pressure exerted during this contacting, and possibly on the nature of the in situ hydrogen forming agent. The duration of the contacting may be at least 1 minute, preferably at least 10 minutes, especially at least 30 minutes and may be up to 72 hours, preferably up to 48 hours, and in particular may be at most equal to the duration of the manufacture of alkanes, in particular when this bringing into contact is carried out in the presence of the initial alkane (s). This contacting can on average last in the times mentioned above, when it is carried out continuously.
La mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent formant in situ de l'hydrogène) peut être réalisée en présence ou en l'absence du ou des alcanes initiaux, engagés notamment dans la fabrication d'alcanes. Par alcane (s) (ou initiaux), on entend en particulier le méthane et/ou le ou les alcanes initiaux, tels que les alcanes linéaires ou ramifiés ou les The placing in contact (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally with the in situ forming agent of hydrogen) can be carried out in the presence or in the absence of the initial alkane or alkanes, particularly involved in the manufacture of alkanes. By alkane (s) (or initial) is meant in particular the methane and / or the initial alkane or alkanes, such as linear or branched alkanes or
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cycloalcanes précédemment décrits et engagés notamment dans la fabrication d'alcanes selon l'invention. La mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent) peut être, par ailleurs, réalisée en discontinu ou de préférence en continu. Elle peut également être réalisée en présence d'un ou plusieurs agents inertes, notamment liquides ou gazeux, en particulier d'un ou plusieurs gaz inertes tels que l'azote, l'hélium ou l'argon. cycloalkanes previously described and engaged in particular in the manufacture of alkanes according to the invention. The placing in contact (or activation) of the catalyst with the hydrogen (and optionally with the agent) may also be carried out batchwise or preferably continuously. It can also be carried out in the presence of one or more inert agents, in particular liquid or gaseous, in particular of one or more inert gases such as nitrogen, helium or argon.
La mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent) peut être avantageusement réalisée en présence de ou des alcanes initiaux, engagés notamment dans la fabrication d'alcanes. Cela signifie que le catalyseur est mis en contact simultanément avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent) et avec le ou les alcanes initiaux. Cela signifie aussi que la mise en contact du catalyseur est réalisée de telle sorte que la fabrication d'alcanes et l'activation du catalyseur par l'hydrogène (et éventuellement l'agent) sont réalisées ensemble et simultanément, et que la zone de mise en contact (ou d'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent) correspond à, ou se confond avec la zone réactionnelle de la fabrication d'alcanes. En pratique, le procédé de l'invention peut comprendre les additions de ou des alcanes initiaux et de l'hydrogène (et éventuellement de l'agent) au catalyseur. Ces additions peuvent être, de préférence, réalisées simultanément et/ou en continu. The placing in contact (or activation) of the catalyst with the hydrogen (and optionally the agent) can advantageously be carried out in the presence of or initial alkanes, engaged in particular in the manufacture of alkanes. This means that the catalyst is contacted simultaneously with the hydrogen (and optionally the agent) and with the initial alkane (s). This also means that the catalyst is brought into contact so that the production of alkanes and the activation of the catalyst by hydrogen (and optionally the agent) are carried out together and simultaneously, and that the setting zone in contact (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally the agent) corresponds to or merges with the reaction zone of the manufacture of alkanes. In practice, the process of the invention may comprise the additions of or initial alkanes and hydrogen (and optionally the agent) to the catalyst. These additions may preferably be carried out simultaneously and / or continuously.
Lorsque dans une fabrication discontinue d'alcanes, la mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent formant in situ de l'hydrogène)est réalisée en présence du ou des alcanes initiaux, elle peut être alors effectuée en discontinu. Dans ce cas, la fabrication d'alcanes et l'activation du catalyseur sont réalisées ensemble et simultanément, et en discontinu dans la même zone. On peut aussi, à l'inverse, réaliser en continu la mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent). Dans ce dernier cas, on peut réaliser des additions discontinues ou séquentielles de ou des alcanes initiaux au catalyseur, pendant que simultanément on ajoute en continu audit catalyseur l'hydrogène (et éventuellement l'agent). When in a discontinuous production of alkanes, the bringing into contact (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally with the in situ forming agent of hydrogen) is carried out in the presence of the initial alkane (s), it can then be carried out discontinuously. In this case, the production of alkanes and the activation of the catalyst are carried out together and simultaneously and discontinuously in the same zone. It is also possible, conversely, to continuously carry out the contact (or activation) of the catalyst with the hydrogen (and optionally the agent). In the latter case, discontinuous or sequential additions of or initial alkanes to the catalyst can be achieved while hydrogen (and optionally the agent) is continuously added to said catalyst.
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Toutefois, on préfère fabriquer les alcanes en continu. Ainsi, lorsque dans une fabrication continue d'alcanes, la mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène)est réalisée en présence de ou des alcanes initiaux, elle peut être alors effectuée en continu. However, it is preferred to make the alkanes continuously. Thus, when in a continuous production of alkanes, the bringing into contact (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally the in situ forming agent of hydrogen) is carried out in the presence of or initial alkanes it can then be carried out continuously.
En pratique, dans ce cas, on peut effectuer des additions continues et simultanées de ou des alcanes initiaux et d'hydrogène (et éventuellement de l'agent) au catalyseur. A l'inverse, lorsque dans une fabrication continue d'alcanes, la mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent) est réalisée en présence de ou des alcanes initiaux, elle peut être alors effectuée en discontinu. En pratique, dans ce dernier cas, on peut réaliser des additions discontinues ou séquentielles d'hydrogène (et éventuellement de l'agent) au catalyseur, pendant que simultanément le ou les alcanes initiaux son ajoutés en continu audit catalyseur. De telles additions discontinues ou séquentielles peuvent être réalisées de façon régulière au cours du temps, ou de telle sorte que l'activité du catalyseur pendant la fabrication continue d'alcanes est maintenue à un niveau prédéterminé et notamment supérieur à celui attendu en l'absence de tout traitement du catalyseur. In practice, in this case, it is possible to carry out continuous and simultaneous additions of or initial alkanes and hydrogen (and possibly the agent) to the catalyst. Conversely, when in a continuous manufacture of alkanes, the bringing into contact (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally the agent) is carried out in the presence of or initial alkanes, it can be then carried out discontinuously. In practice, in the latter case, discontinuous or sequential additions of hydrogen (and optionally of the agent) can be made to the catalyst, while at the same time the initial alkane (s) are continuously added thereto. Such discontinuous or sequential additions can be carried out regularly over time, or in such a way that the activity of the catalyst during the continuous manufacture of alkanes is maintained at a predetermined level and in particular greater than that expected in the absence any catalyst treatment.
On peut aussi, à l'inverse, réaliser en l'absence de ou des alcanes initiaux la mise en contact du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène). Cela signifie que le catalyseur mis en contact avec le ou les alcanes initiaux dans la fabrication d'alcanes est séparé des alcanes, en particulier de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi et des alcanes produits, avant sa mise en contact avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent). La zone de mise en contact (ou d'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent) peut être identique ou, plus généralement, différente de la zone réactionnelle où les alcanes sont fabriqués. Si toutefois la zone est identique, cela signifie que la même zone peut fonctionner alternativement pour fabriquer des alcanes et activer le catalyseur. On peut aussi, selon une variante, mettre en #uvre au moins deux zones distinctes contenant le catalyseur et fonctionnant en parallèle et d'une façon alternative et décalée dans le temps entre fabrication d'alcanes et activation du catalyseur. Ainsi, par exemple, dans le cas où chaque zone fonctionne en parallèle et alternativement en fabrication d'alcanes et Alternatively, in the absence of or from the initial alkanes, it is possible to bring the catalyst into contact with the hydrogen (and optionally the in situ hydrogen forming agent). This means that the catalyst contacted with the initial alkane (s) in the production of alkanes is separated from the alkanes, in particular from the unreacted initial alkanes and the alkanes produced, before it is brought into contact with the alkane. hydrogen (and possibly with the agent). The zone of contacting (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally the agent) may be identical or, more generally, different from the reaction zone where the alkanes are manufactured. If, however, the zone is identical, it means that the same zone can work alternately to make alkanes and activate the catalyst. It is also possible alternatively to use at least two separate zones containing the catalyst and operating in parallel and alternately and time-shifted between the production of alkanes and activation of the catalyst. Thus, for example, in the case where each zone operates in parallel and alternatively in the manufacture of alkanes and
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en activation du catalyseur, par mise en contact du catalyseur respectivement avec le ou les alcanes initiaux et avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent), la première zone peut fonctionner en fabrication d'alcanes pendant que simultanément la seconde zone fonctionne en activation du catalyseur, puis vice-versa lorsque chaque zone alterne entre fabrication et activation. Un tel procédé est particulièrement intéressant lorsqu'il est réalisé en continu. in catalyst activation, by contacting the catalyst respectively with the initial alkane (s) and with hydrogen (and optionally with the agent), the first zone can operate in the manufacture of alkanes while simultaneously the second zone operates in activation of the catalyst, then vice versa when each zone alternates between manufacture and activation. Such a method is particularly advantageous when it is carried out continuously.
Lorsque dans un procédé de fabrication discontinue d'alcanes, la mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène) est réalisée en l'absence de ou des alcanes initiaux, elle peut être effectuée aussi bien en discontinu qu'en continu. Dans le cas d'une mise en contact (ou d'une activation) discontinue du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent), le procédé peut comprendre les étapes successives suivantes, réalisées notamment d'une façon répétitive : (a) récupérer le catalyseur mis en contact avec le ou les alcanes initiaux à la fin d'une fabrication discontinue d'alcanes, (b) séparer le catalyseur ainsi récupéré, des alcanes et notamment de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi et des alcanes produits, (c) mettre en contact ou activer en discontinu le catalyseur ainsi séparé avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène), (d) séparer éventuellement de ce ou ces derniers le catalyseur ainsi activé, à la fin de la mise en contact ou de l'activation discontinue, et (e) remettre en contact le catalyseur avec le ou les alcanes initiaux dans une autre fabrication discontinue d'alcanes. When in a discontinuous production process of alkanes, the bringing into contact (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally the in situ forming agent of hydrogen) is carried out in the absence of or initial alkanes, it can be carried out both discontinuously and continuously. In the case of discontinuous contact (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally with the agent), the process may comprise the following successive steps, in particular carried out in a repetitive manner: a) recovering the catalyst contacted with the initial alkane (s) at the end of a discontinuous production of alkanes, (b) separating the catalyst thus recovered from the alkanes and in particular from the initial alkanes which have not reacted and alkanes produced, (c) contacting or activating the catalyst thus separated with the hydrogen (and optionally the in situ hydrogen forming agent), (d) optionally separating the catalyst (s) activated, at the end of the discontinuous contacting or activation, and (e) bringing the catalyst back into contact with the initial alkane (s) in another discontinuous production of alkanes.
A l'inverse, lorsque dans un procédé de fabrication discontinue d'alcanes, la mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène) est réalisée en l'absence de ou des alcanes initiaux, elle peut être alors effectuée en continu. Dans ce cas, le procédé peut comprendre les étapes successives suivantes, réalisées notamment d'une façon répétitive : (a) récupérer le catalyseur mis en contact avec le ou les alcanes initiaux à la fin d'une fabrication discontinue d'alcanes, (b) séparer le catalyseur ainsi récupéré, des alcanes et notamment de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi et des alcanes produits, (c) ajouter et mélanger le catalyseur ainsi séparé à une partie du catalyseur en contact (ou Conversely, when in a discontinuous production process of alkanes, the contacting (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally the in situ hydrogen forming agent) is carried out in the following manner: absence of or initial alkanes, it can then be carried out continuously. In this case, the process may comprise the following successive steps, carried out in particular in a repetitive manner: (a) recovering the catalyst put in contact with the initial alkane or alkanes at the end of a discontinuous production of alkanes, (b ) separating the catalyst thus recovered, alkanes and in particular the unreacted initial alkanes and alkanes produced, (c) adding and mixing the thus separated catalyst to a part of the catalyst in contact (or
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activé) en continu avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène), de façon notamment à activer le catalyseur, (d) prélever et récupérer une portion du catalyseur ainsi mis en contact (ou activé) en continu, (e) séparer éventuellement la portion du catalyseur ainsi prélevée et récupérée, de l'hydrogène (et éventuellement de l'agent formant in situ de l'hydrogène), et (f) mettre en contact la portion du catalyseur avec le ou les alcanes initiaux dans une autre fabrication discontinue d'alcanes. activated) continuously with hydrogen (and optionally the in situ forming agent of hydrogen), in particular to activate the catalyst, (d) take and recover a portion of the catalyst thus brought into contact (or activated) with continuously, (e) optionally separating the portion of the catalyst thus collected and recovered, hydrogen (and optionally the in situ hydrogen forming agent), and (f) contacting the portion of the catalyst with the or the initial alkanes in another batch production of alkanes.
On préfère généralement fabriquer les alcanes en continu. Ainsi, lorsque dans un procédé de fabrication en continu d'alcanes, la mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène) est réalisée en l'absence de ou des alcanes initiaux, elle peut être effectuée en discontinu ou, de préférence, en continu. Dans le cas d'une mise en contact (ou l'activation) discontinue du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent), le procédé peut comprendre les étapes successives suivantes, réalisées notamment d'une façon répétitive : prélever et récupérer une portion du catalyseur mis en contact avec le ou les alcanes initiaux dans une fabrication continue d'alcanes, (b) séparer la portion du catalyseur ainsi prélevée et récupérée, des alcanes et notamment de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi et des alcanes produits, (c) mettre en contact (ou activer) en discontinu la portion du catalyseur ainsi séparée avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène), (d) séparer éventuellement de ce ou ces derniers la portion du catalyseur ainsi mis en contact ou activé, à la fin de la mise en contact (ou de l'activation) discontinue, et (e) remettre en contact la portion du catalyseur avec le ou les alcanes initiaux dans la fabrication continue d'alcanes. It is generally preferred to make the alkanes continuously. Thus, when in a process for the continuous production of alkanes, the bringing into contact (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally the in situ forming agent of hydrogen) is carried out in the absence of or initial alkanes, it may be carried out batchwise or, preferably, continuously. In the case of discontinuous contact (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally with the agent), the process may comprise the following successive stages, carried out in particular in a repetitive manner: recovering a portion of the catalyst contacted with the initial alkane or alkanes in a continuous production of alkanes, (b) separating the portion of the catalyst thus collected and recovered, alkanes and in particular or initial alkanes that have not reacted and alkanes produced, (c) contacting (or activating), in a discontinuous manner, the portion of the catalyst thus separated with hydrogen (and optionally the in situ forming agent of hydrogen), (d) optionally separating from this or these the portion of the catalyst thus contacted or activated, at the end of discontinuous contact (or activation), and (e) bringing the portion of the catalyst back into contact with the initial alkane (s) in the process. continuous operation of alkanes.
A l'inverse, lorsque dans un procédé de fabrication continue d'alcanes, la mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent formant in situ de l'hydrogène) est réalisée en l'absence du ou des alcanes initiaux, elle peut être alors effectuée en continu. Dans ce cas, le procédé peut comprendre les étapes successives suivantes, réalisées notamment d'une façon répétitive : (a) prélever et récupérer une portion du catalyseur mis en contact avec le ou les alcanes Conversely, when in a process for the continuous production of alkanes, the contacting (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally with the in situ forming agent for hydrogen) is carried out in the absence of the initial alkane (s), it can then be carried out continuously. In this case, the process may comprise the following successive steps, carried out in particular in a repetitive manner: (a) taking and recovering a portion of the catalyst put in contact with the alkane (s)
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initiaux dans une fabrication continue d'alcanes, (b) séparer la portion du catalyseur ainsi prélevée et récupérée, des alcanes et notamment de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi et des alcanes produits, (c) ajouter et mélanger la portion du catalyseur ainsi séparée à une partie du catalyseur en contact (ou activé) en continu avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène), de façon notamment à activer le catalyseur, (d) prélever et récupérer une portion du catalyseur ainsi mis en contact (ou activé) en continu, (e) séparer éventuellement la portion du catalyseur ainsi prélevée et récupérée, de l'hydrogène (et éventuellement de l'agent formant in situ de l'hydrogène), et (f) mettre en contact la portion du catalyseur avec le ou les alcanes initiaux dans la fabrication continue d'alcanes. initial steps in a continuous manufacture of alkanes, (b) separating the portion of the catalyst so withdrawn and recovered, alkanes and in particular the initial or unreacted alkanes and alkanes produced, (c) adding and mixing the portion of the catalyst thus separated at a portion of the catalyst in contact (or activated) continuously with hydrogen (and optionally the in situ forming agent of hydrogen), in particular to activate the catalyst, (d) take and recover a portion of the catalyst thus brought into contact (or activated) continuously, (e) optionally separating the portion of the catalyst thus collected and recovered, hydrogen (and optionally the in situ forming agent of hydrogen), and f) contacting the portion of the catalyst with the initial alkane (s) in the continuous production of alkanes.
La mise en pratique de la présente invention peut être réalisée de diverses façons et dépend beaucoup de la façon dont la mise en contact du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent) est réalisée, notamment si elle est réalisée en présence ou en l'absence du ou des alcanes initiaux, notamment engagés dans la fabrication d'alcanes. The practice of the present invention can be carried out in a variety of ways and is highly dependent on how the catalyst is brought into contact with the hydrogen (and optionally with the agent), especially if it is carried out in the presence or in the absence of the initial alkane or alkanes, in particular involved in the manufacture of alkanes.
Plus particulièrement, lorsque la mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent formant in situ de l'hydrogène) est réalisée en l'absence de ou des alcanes initiaux, engagés notamment dans la fabrication d'alcanes, elle est alors réalisée séparément de la mise en contact du catalyseur avec le ou les alcanes initiaux. Dans ce cas, les deux mises en contact du catalyseur peuvent être réalisées dans au moins deux zones distinctes : en particulier une zone réactionnelle où l'on réalise la fabrication d'alcanes notamment par mise en contact du catalyseur essentiellement avec le ou les alcanes initiaux, et une zone d'activation où notamment le catalyseur est mis en contact essentiellement avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent). Ces deux zones distinctes peuvent être reliées entre elles par une ou plusieurs zones de transfert, capables en particulier de transférer au moins une partie du catalyseur d'une zone dans l'autre. More particularly, when the bringing into contact (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally with the in situ forming agent of hydrogen) is carried out in the absence of or initial alkanes, engaged in particular in the manufacture of alkanes, it is then performed separately from contacting the catalyst with the initial alkane or alkanes. In this case, the two catalyst contacts can be carried out in at least two distinct zones: in particular a reaction zone where the manufacture of alkanes is carried out, in particular by contacting the catalyst essentially with the initial alkane (s). and an activation zone where in particular the catalyst is brought into contact essentially with hydrogen (and optionally with the agent). These two distinct zones may be interconnected by one or more transfer zones, capable in particular of transferring at least a portion of the catalyst from one zone to the other.
Ainsi, la fabrication d'alcanes et l'activation du catalyseur peuvent être effectivement réalisées séparément dans deux zones distinctes, et le procédé selon l'invention peut être alors mis en oeuvre en discontinu ou de préférence en continu. Par Thus, the production of alkanes and the activation of the catalyst can effectively be carried out separately in two distinct zones, and the process according to the invention can then be carried out batchwise or, preferably, continuously. By
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ailleurs, les deux zones distinctes peuvent être en particulier reliées entre elles par une première zone de transfert du catalyseur reliant la zone de mise en contact (ou d'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent) à la zone réactionnelle de fabrication d'alcanes, et par une seconde zone de transfert du catalyseur reliant la zone réactionnelle de fabrication d'alcanes à la zone de mise en contact (ou d'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent). L'une des deux zones de transfert ou de préférence les deux zones de transfert peuvent être mises en #uvre en discontinu ou de préférence en continu, notamment lorsque les deux zones distinctes du procédé sont elles-mêmes mises en #uvre en continu. L'une au moins des deux zones de transfert peut comprendre une conduite ou un élévateur, choisis notamment parmi les conduites et les élévateurs mécaniques, hydrauliques (à l'aide d'un liquide non-aqueux, notamment hydrocarboné, tel qu'un alcane) ou de préférence pneumatiques. Le transfert du catalyseur dans une conduite ou un élévateur, hydraulique ou de préférence pneumatique, peut être réalisé grâce à un fluide porteur, notamment un liquide porteur ou de préférence un gaz porteur, choisis en particulier parmi l'un au moins des constituants liquides ou gazeux présents dans la zone où est dirigé le transfert. Une telle méthode a l'avantage de faciliter le transfert du catalyseur et d'améliorer la fiabilité et la régularité du procédé. L'une au moins des deux zones de transfert peut être précédée d'une zone séparant partiellement ou totalement le catalyseur du ou des autres constituants liquides ou gazeux, entraînés avec le catalyseur hors de la zone d'où le catalyseur provient. Le ou les autres constituants ainsi entraînés et séparés du catalyseur sont de préférence retournés dans la zone d'où le catalyseur provient. Cette méthode présente l'avantage de pouvoir réaliser d'une façon indépendante la fabrication des alcanes et l'activation du catalyseur, sans créer notamment des perturbations dans l'une ou l'autre des deux zones. Elle permet en outre d'accroître le rendement du procédé. elsewhere, the two distinct zones may in particular be connected to each other by a first catalyst transfer zone connecting the zone of contacting (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally with the agent) at the reaction zone for producing alkanes, and by a second catalyst transfer zone connecting the alkane production reaction zone to the zone of contacting (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally with 'agent). One of the two transfer zones or preferably the two transfer zones can be implemented batchwise or preferably continuously, especially when the two separate areas of the process are themselves implemented continuously. At least one of the two transfer zones may comprise a pipe or an elevator chosen in particular from mechanical hydraulic pipes and risers (with the aid of a non-aqueous liquid, in particular a hydrocarbon liquid, such as an alkane). ) or preferably tires. The transfer of the catalyst in a pipe or elevator, hydraulic or preferably pneumatic, can be achieved by means of a carrier fluid, in particular a carrier liquid or preferably a carrier gas, chosen in particular from at least one of the liquid constituents or gas present in the area where the transfer is directed. Such a method has the advantage of facilitating the transfer of the catalyst and improving the reliability and regularity of the process. At least one of the two transfer zones may be preceded by a zone separating partially or totally the catalyst from the other liquid or gaseous constituents, entrained with the catalyst outside the zone from which the catalyst originates. The other component (s) thus entrained and separated from the catalyst are preferably returned to the zone from which the catalyst originates. This method has the advantage of being able to independently produce the production of alkanes and the activation of the catalyst, without notably creating disturbances in one or the other of the two zones. It also makes it possible to increase the yield of the process.
On peut aussi mettre en #uvre les deux zones distinctes de fabrication d'alcanes et d'activation du catalyseur selon d'autres variantes, notamment lorsque celles-ci sont reliées entre elles par deux zones de transfert telles que celles décrites précédemment. Ainsi selon une variante, on peut réaliser dans une première zone la It is also possible to use the two distinct alkane production and catalyst activation zones according to other variants, especially when they are interconnected by two transfer zones such as those described above. Thus according to a variant, it is possible to realize in a first zone the
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fabrication d'alcanes en l'absence d'hydrogène (et d'agent formant in situ de l'hydrogène, tel que le méthane), notamment par mise en contact du catalyseur avec un ou plusieurs alcanes initiaux contenant en particulier au moins deux atomes de carbone, pendant que dans une seconde zone distincte, on réalise la mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent, tel que le méthane) en présence éventuellement d'un ou plusieurs alcanes initiaux, identiques ou différents de ceux utilisés dans la première zone et contenant notamment au moins un atome de carbone, et que simultanément au moins une partie du catalyseur est transférée d'une zone dans l'autre. Selon une autre variante, dans une première zone on peut réaliser en l'absence d'alcane la mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent formant in situ de l'hydrogène, choisi notamment autre que le méthane), pendant que dans une seconde zone distincte, on réalise la fabrication d'alcanes en présence d'hydrogène (et éventuellement de l'agent, tel que le méthane), par mise en contact du catalyseur avec un ou plusieurs alcanes initiaux contenant notamment au moins un atome de carbone, et que simultanément au moins une partie du catalyseur est transférée d'une zone dans l'autre. L'une ou l'autre de ces variantes peuvent être avantageusement réalisées en continu. manufacture of alkanes in the absence of hydrogen (and of in situ hydrogen forming agent, such as methane), in particular by bringing the catalyst into contact with one or more initial alkanes containing in particular at least two atoms while in a second distinct zone, the catalyst is brought into contact (or activated) with hydrogen (and optionally with the agent, such as methane) in the presence, if any, of one or more initial alkanes, identical or different from those used in the first zone and containing in particular at least one carbon atom, and that simultaneously at least a portion of the catalyst is transferred from one zone to the other. According to another variant, in a first zone it is possible to carry out, in the absence of alkane, contacting (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally with the agent forming in situ hydrogen, chosen in particular other than methane), while in a second distinct zone, the manufacture of alkanes in the presence of hydrogen (and optionally of the agent, such as methane) is carried out by contacting the catalyst with a catalyst. or several initial alkanes containing in particular at least one carbon atom, and simultaneously at least a portion of the catalyst is transferred from one zone to the other. One or the other of these variants can advantageously be carried out continuously.
Les deux zones distinctes du procédé peuvent être mises en #uvre de diverses façons. En particulier, la fabrication d'alcanes, réalisée par mise en contact du catalyseur avec le ou les alcanes initiaux, peut être effectuée dans une zone réactionnelle en phase liquide ou en phase gazeuse. Dans le premier cas, la zone réactionnelle en phase liquide peut comprendre une phase liquide constituée essentiellement par le ou les alcanes initiaux notamment à l'état liquide dans les conditions de la mise en contact, et/ou par un ou plusieurs agents inertes liquides. La phase liquide peut être de préférence une suspension liquide contenant des particules solides, en particulier constituées essentiellement par le catalyseur sous une forme solide, de préférence sous une forme pulvérulente ou de granulés. La zone réactionnelle en phase liquide peut comprendre un réacteur ou une boucle en phase liquide, notamment un réacteur ou une boucle pour suspension en phase liquide, muni de préférence d'un ou plusieurs moyens choisis parmi les moyens d'agitation notamment pour suspension, les moyens d'échange de The two distinct areas of the process can be implemented in a variety of ways. In particular, the manufacture of alkanes, carried out by bringing the catalyst into contact with the initial alkane or alkanes, can be carried out in a reaction zone in the liquid phase or in the gas phase. In the first case, the reaction zone in the liquid phase may comprise a liquid phase consisting essentially of the initial alkane (s), in particular in the liquid state under the contacting conditions, and / or with one or more liquid inert agents. The liquid phase may preferably be a liquid suspension containing solid particles, in particular essentially consisting of the catalyst in a solid form, preferably in a powder form or granules. The reaction zone in the liquid phase may comprise a reactor or a loop in the liquid phase, in particular a reactor or a loop for suspension in the liquid phase, preferably provided with one or more means chosen from stirring means, in particular for suspension, means of exchange of
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chaleur, de chauffage et/ou de refroidissement, d'auto-réfrigération, de condensation, de circulation, de recyclage et de séparation des produits engagés et/ou fabriqués, notamment gazeux, liquides et solides, et d'isolation et de récupération des produits fabriqués. heat, heating and / or cooling, self-cooling, condensing, circulation, recycling and separation of the products engaged and / or manufactured, in particular gaseous, liquid and solid, and insulation and recovery of manufactured products.
La fabrication d'alcanes peut aussi être réalisée dans une zone réactionnelle en phase gazeuse comprenant notamment une phase gazeuse constituée essentiellement par le ou les alcanes initiaux, notamment à l'état gazeux dans les conditions de la mise en contact avec le catalyseur, et éventuellement par un ou plusieurs gaz inertes tels que l'azote, l'hélium ou l'argon. Dans ce cas, la zone réactionnelle en phase gazeuse peut comprendre un réacteur ou une boucle en phase gazeuse, choisis notamment parmi les réacteurs à lit fluidisé et/ou agité mécaniquement, les réacteurs à lit fixe et les réacteurs à lit circulant, le lit pouvant être essentiellement constitué par le catalyseur, en particulier sous une forme solide, de préférence sous une forme pulvérulente ou de granulés. Le réacteur en phase gazeuse peut être muni d'un ou plusieurs moyens choisis parmi les moyens d'échange de chaleur, de chauffage et/ou de refroidissement, de condensation, d'agitation, de circulation, de recyclage et de séparation des produits engagés et/ou fabriqués, notamment gazeux, solides et éventuellement liquides, et d'isolation et de récupération des produits fabriqués. The manufacture of alkanes may also be carried out in a reaction zone in the gaseous phase comprising in particular a gaseous phase consisting essentially of the initial alkane (s), in particular in the gaseous state under the conditions of contacting with the catalyst, and optionally by one or more inert gases such as nitrogen, helium or argon. In this case, the gas phase reaction zone can comprise a reactor or a gas-phase loop, chosen in particular from fluidized bed and / or mechanically stirred reactors, fixed-bed reactors and circulating-bed reactors, the bed being able to essentially consist of the catalyst, in particular in a solid form, preferably in a powder form or granules. The gas phase reactor may be provided with one or more means chosen from means for heat exchange, heating and / or cooling, condensation, stirring, circulation, recycling and separation of the engaged products. and / or manufactured, especially gaseous, solid and possibly liquid, and insulation and recovery of manufactured products.
Ainsi, la fabrication d'alcanes peut être réalisée dans une zone réactionnelle, notamment en phase liquide ou de préférence en phase gazeuse, telle que décrite précédemment. Dans ce cas, le procédé selon l'invention peut comprendre les étapes suivantes, réalisées notamment en continu : (a) introduire le ou les alcanes initiaux dans la zone réactionnelle, (b) mettre en contact le ou les alcanes initiaux avec le catalyseur, notamment présent ou introduit dans ladite zone, (c) soutirer hors de ladite zone une partie des alcanes produits, entraînant avec eux une partie de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi, (d) séparer partiellement ou totalement la partie des alcanes produits, de la partie de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi, et (e) retourner de préférence dans ladite zone la partie ainsi séparée de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi, partie qui est ainsi notamment remise en contact avec le catalyseur. Thus, the production of alkanes can be carried out in a reaction zone, in particular in the liquid phase or preferably in the gas phase, as described above. In this case, the process according to the invention may comprise the following steps, carried out in particular continuously: (a) introducing the initial alkane (s) into the reaction zone, (b) bringing the initial alkane (s) into contact with the catalyst, present or introduced into said zone, (c) withdrawing from said zone a portion of the alkanes produced, bringing with them a portion of the initial alkanes or unreacted, (d) partially or completely separate the portion of alkanes produced of the portion of initial or unreacted alkanes, and (e) return preferably to said zone the part thus separated from or from the initial unreacted alkanes, which part is thus in particular brought into contact with the catalyst.
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La mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène) peut être effectuée dans une zone d'activation en phase liquide ou, de préférence, en phase gazeuse. Dans le cas d'une zone d'activation en phase liquide, celle-ci peut comprendre une phase liquide qui peut être constituée essentiellement par au moins un agent inerte liquide. La phase liquide peut être de préférence une suspension contenant des particules solides, en particulier constituées essentiellement par le catalyseur sous une forme solide, de préférence sous une forme pulvérulente ou de granulés. La zone d'activation en phase liquide peut comprendre un réacteur ou une boucle en phase liquide, notamment un réacteur ou une boucle pour suspension en phase liquide, munis en particulier d'un ou plusieurs moyens choisis parmi les moyens d'agitation notamment pour suspension, les moyens de chauffage et/ou de refroidissement, d'auto-réfrigération, de condensation, de circulation, de recyclage et de séparation des produits engagés, fabriqués et/ou activés, notamment gazeux, liquides et solides, et d'isolation et de récupération des produits fabriqués et/ou activés. The placing in contact (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally the in situ forming agent of hydrogen) can be carried out in an activation zone in the liquid phase or, preferably, in the gas phase. . In the case of an activation zone in the liquid phase, this may comprise a liquid phase which may consist essentially of at least one liquid inert agent. The liquid phase may preferably be a suspension containing solid particles, in particular essentially consisting of the catalyst in a solid form, preferably in a powder form or granules. The activation zone in the liquid phase may comprise a reactor or a loop in the liquid phase, in particular a reactor or a loop for suspension in the liquid phase, provided in particular with one or more means chosen from stirring means, in particular for suspension , the heating and / or cooling, self-cooling, condensing, circulation, recycling and separation means of the engaged, manufactured and / or activated products, in particular gaseous, liquid and solid, and insulation and recovery of manufactured and / or activated products.
On préfère réaliser l'activation du catalyseur dans une zone d'activation en phase gazeuse qui peut comprendre une phase gazeuse essentiellement constituée par de l'hydrogène, éventuellement par l'agent formant in situ de l'hydrogène, tel que le méthane, et éventuellement par un ou plusieurs gaz inertes tels que l'azote, l'hélium ou l'argon. La zone d'activation en phase gazeuse peut comprendre notamment un réacteur ou une boucle en phase gazeuse, choisis en particulier parmi les réacteurs à lit fluidisé et/ou agité mécaniquement, les réacteurs à lit fixe et les réacteurs à lit circulant, le lit pouvant être essentiellement constitué par le catalyseur, notamment sous une forme solide, de préférence sous une forme pulvérulente ou de granulés. Le réacteur en phase gazeuse peut être muni d'un ou plusieurs moyens choisis parmi les moyens d'échange de chaleur, de chauffage et/ou de refroidissement, de condensation, de circulation, de recyclage et de séparation des produits engagés, fabriqués et/ou activés, notamment gazeux, solides et éventuellement liquides, et d'isolation et de récupération des produits fabriqués et/ou activés. It is preferred to carry out the activation of the catalyst in a gas phase activation zone which may comprise a gaseous phase consisting essentially of hydrogen, optionally by the in situ forming agent of hydrogen, such as methane, and optionally with one or more inert gases such as nitrogen, helium or argon. The gas phase activation zone can comprise in particular a reactor or a gas-phase loop, chosen in particular from fluidized bed and / or mechanically stirred reactors, fixed bed reactors and circulating bed reactors, the bed being able to essentially consist of the catalyst, especially in a solid form, preferably in a powder form or granules. The gas phase reactor may be provided with one or more means chosen from means for heat exchange, heating and / or cooling, condensation, circulation, recycling and separation of the products engaged, manufactured and / or or activated, in particular gaseous, solid and possibly liquid, and isolation and recovery of products manufactured and / or activated.
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Ainsi, l'activation peut être avantageusement réalisée dans une zone d'activation en phase gazeuse, telle que décrite précédemment, et notamment en continu. Dans ce cas, le procédé selon l'invention peut comprendre les étapes suivantes, réalisées de préférence en continu : (a) introduire le catalyseur dans une zone d'activation en phase gazeuse traversée par un courant d'hydrogène (et éventuellement de l'agent formant in situ de l'hydrogène, tel que le méthane), de façon notamment à mettre en contact et à activer le catalyseur avec l'hydrogène, le courant étant de préférence recyclé dans ladite zone, et le catalyseur ainsi introduit formant notamment un lit en particulier fluidisé et traversé par ledit courant, (b) soutirer et récupérer hors de ladite zone une portion du catalyseur ainsi activé, entraînant avec lui une partie de l'hydrogène et éventuellement de l'agent, (c) éventuellement séparer partiellement ou totalement la portion ainsi soutirée et récupérée du catalyseur, de la partie de l'hydrogène et éventuellement de l'agent ainsi entraînée, soutirée et récupéré, et (d) retourner de préférence dans ladite zone la partie de l'hydrogène et éventuellement de l'agent ainsi séparée, partie qui est ainsi notamment remise en contact avec le catalyseur. Thus, the activation may advantageously be carried out in an activation zone in the gaseous phase, as described above, and especially continuously. In this case, the process according to the invention may comprise the following steps, preferably carried out continuously: (a) introducing the catalyst into an activation zone in the gas phase traversed by a stream of hydrogen (and possibly in situ forming agent for hydrogen, such as methane), in particular so as to bring the catalyst into contact with and activate with hydrogen, the stream preferably being recycled in said zone, and the catalyst thus introduced forming, in particular, a in particular fluidized bed and traversed by said stream, (b) withdrawing and recovering from said zone a portion of the catalyst thus activated, carrying with it a portion of the hydrogen and optionally the agent, (c) optionally partially separate or totally the portion thus withdrawn and recovered from the catalyst, from the part of the hydrogen and possibly from the agent thus entrained, withdrawn and recovered, and (d) return from ference in said zone the portion of the hydrogen and optionally the thus separated Agent, which is thus particularly recontacting with the catalyst.
A l'inverse, lorsque la mise en contact (ou l'activation) du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent formant in situ de l'hydrogène) est réalisée en présence de ou des alcanes initiaux, engagés notamment dans la fabrication d'alcanes, les mises en contact du catalyseur avec l'hydrogène (et éventuellement avec l'agent) et avec le ou les alcanes peuvent être alors réalisées dans une zone unique. Conversely, when the placing in contact (or activation) of the catalyst with hydrogen (and optionally with the in situ forming agent of hydrogen) is carried out in the presence of or initial alkanes, engaged in particular in the production of alkanes, the contacting of the catalyst with hydrogen (and optionally with the agent) and with the alkane (s) can then be carried out in a single zone.
Ainsi, la fabrication d'alcanes et l'activation du catalyseur peuvent être effectuées ensemble et simultanément dans une zone unique, et de préférence en continu. La zone unique peut être une zone en phase liquide ou, de préférence, une zone en phase gazeuse. Thus, the manufacture of alkanes and the activation of the catalyst can be carried out together and simultaneously in a single zone, and preferably continuously. The single zone may be a liquid phase zone or, preferably, a gas phase zone.
Dans le cas d'une zone unique en phase liquide, celle-ci peut comprendre une phase liquide essentiellement constituée par le ou les alcanes initiaux et éventuellement par un ou plusieurs agents inertes liquides. La phase liquide peut de préférence être une suspension contenant des particules solides, en particulier constituées essentiellement par le catalyseur notamment sous une forme solide, de In the case of a single zone in the liquid phase, it may comprise a liquid phase consisting essentially of the initial alkane (s) and possibly one or more liquid inert agents. The liquid phase may preferably be a suspension containing solid particles, in particular consisting essentially of the catalyst, especially in solid form, of
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préférence sous une forme pulvérulente ou de granulés. La zone unique en phase liquide peut comprendre un réacteur ou une boucle en phase liquide, de préférence un réacteur ou une boucle pour suspension en phase liquide, tels que décrits précédemment, et éventuellement munis d'un ou plusieurs moyens choisis parmi les moyens d'agitation notamment pour suspension, les moyens d'échange de chaleur, de chauffage et/ou de refroidissement, d'auto-réfrigération, de condensation, de circulation, de recyclage et de séparation des produits engagés, fabriqués et/ou activés, notamment gazeux, liquides et solides, et d'isolation et de récupération des produits fabriqués et/ou activés. preferably in a powder form or granules. The single zone in the liquid phase may comprise a reactor or a loop in the liquid phase, preferably a reactor or a loop for suspension in the liquid phase, as described above, and possibly provided with one or more means chosen from the means for stirring in particular for suspension, means for heat exchange, heating and / or cooling, self-cooling, condensation, circulation, recycling and separation of the products engaged, manufactured and / or activated, in particular gaseous , liquids and solids, and insulation and recovery products manufactured and / or activated.
Dans le cas d'une zone unique en phase gazeuse, celle-ci peut comprendre une phase gazeuse essentiellement constituée par le ou les alcanes initiaux, par l'hydrogène, éventuellement par l'agent formant in situ de l'hydrogène) et éventuellement par un ou plusieurs gaz inertes, tels que l'azote, l'hélium ou l'argon. La zone unique en phase gazeuse peut comprendre un réacteur ou une boucle en phase gazeuse, choisis de préférence parmi les réacteurs à lit fluidisé et/ou agité mécaniquement, les réacteurs à lit fixe et les réacteurs à lit circulant, le lit étant de préférence constitué essentiellement par le catalyseur notamment sous une forme solide, de préférence sous une forme pulvérulente ou de granulés. Le réacteur en phase gazeuse est de préférence muni d'un ou plusieurs moyens choisis parmi les moyens d'échange de chaleur, de chauffage et/ou de refroidissement, d'auto-réfrigération, de condensation, de circulation, de recyclage et de séparation des produits engagés, fabriqués et/ou activés, notamment gazeux, liquides et solides, et d'isolation et de récupération des produits fabriqués et/ou activés. In the case of a single zone in the gaseous phase, this may comprise a gaseous phase consisting essentially of the initial alkane (s), hydrogen, optionally by the in situ hydrogen forming agent) and optionally by one or more inert gases, such as nitrogen, helium or argon. The single zone in the gas phase may comprise a reactor or a gas-phase loop, preferably chosen from fluidized bed and / or mechanically stirred reactors, fixed-bed reactors and circulating-bed reactors, the bed preferably consisting of essentially by the catalyst especially in a solid form, preferably in a powder form or granules. The gas phase reactor is preferably provided with one or more means chosen from heat exchange, heating and / or cooling, self-cooling, condensation, circulation, recycling and separation means. engaged, manufactured and / or activated products, especially gaseous, liquid and solid, and insulation and recovery products manufactured and / or activated.
Ainsi, le procédé peut être avantageusement réalisé dans une zone unique en phase gazeuse, telle que décrite précédemment. Il peut comprendre les étapes suivantes, réalisées de préférence en continu : (a) introduire le ou les alcanes initiaux, l'hydrogène, éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène et éventuellement un ou plusieurs gaz inertes dans une zone unique en phase gazeuse contenant le catalyseur, de préférence sous une forme solide et susceptible de constituer notamment un lit en particulier fluidisé, de façon à former un courant essentiellement gazeux traversant ladite zone, le courant étant de préférence recyclé dans ladite zone, (b) soutirer hors de Thus, the process can be advantageously carried out in a single zone in the gas phase, as described above. It may comprise the following steps, preferably carried out continuously: (a) introducing the initial alkane (s), hydrogen, optionally the in situ hydrogen forming agent and optionally one or more inert gases in a single zone; a gaseous phase containing the catalyst, preferably in a solid form and capable of constituting in particular a particularly fluidized bed, so as to form a substantially gaseous stream passing through said zone, the stream preferably being recycled in said zone, (b) drawing off of
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ladite zone une partie du courant ayant traversé ladite zone et contenant les alcanes produits, (c) séparer partiellement ou totalement les alcanes produits, de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi, de l'hydrogène, éventuellement de l'agent formant in situ de l'hydrogène, et éventuellement du ou des gaz inertes, et (d) retourner éventuellement dans ladite zone ces derniers ainsi séparés des alcanes produits et qui sont ainsi notamment remis en contact avec le catalyseur. said zone a portion of the stream having passed through said zone and containing the alkanes produced, (c) partially or completely separating the alkanes produced from or unreacted initial alkanes, hydrogen, or optionally hydrogen, and optionally the inert gas (s), and (d) possibly return to said zone, thus separated from the alkanes produced and which are thus in particular brought into contact with the catalyst.
La Figure 1 représente schématiquement un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention dans lequel la fabrication d'alcanes et l'activation du catalyseur par l'hydrogène sont réalisées simultanément et de préférence en continu dans une zone unique (1), en phase liquide ou de préférence en phase gazeuse, contenant le catalyseur (2) notamment sous une forme pulvérulente ou de granulés. La zone unique (1) peut comprendre un réacteur en phase liquide, notamment un réacteur pour suspension en phase liquide, tel que décrit précédemment et muni notamment de moyens d'agitation mécanique et d'échange de chaleur. De préférence, la zone unique (1) peut comprendre un réacteur en phase gazeuse, notamment un réacteur à lit fluidisé et/ou agité mécaniquement, ou un réacteur à lit fixe ou à lit circulant, tel que décrit précédemment, et muni notamment de moyens d'échange de chaleur et de circulation et/ou de recyclage des produits engagés et/ou fabriqués dans la zone (1). Le dispositif peut comprendre deux lignes d'alimentation (3) et (4) de la zone (1) respectivement en alcane(s) initial (ou initiaux) et en hydrogène (et éventuellement en agent formant in situ de l'hydrogène, tel que le méthane) qui débouchent directement ou indirectement dans la zone (1), notamment par l'intermédiaire d'une ligne de recyclage (11). Ces lignes d'alimentation alimentent de préférence en continu la zone (1). Le dispositif peut comprendre éventuellement une ligne d'appoint (5) en catalyseur frais et une ligne d'appoint (6) en agent(s) inerte (s), liquide (s) ou gazeux, notamment en un ou plusieurs gaz inertes tels que l'azote, l'hélium ou l'argon. Les deux lignes d'appoint (5) et (6) peuvent déboucher dans la zone (1) de façon à alimenter, de préférence, en continu cette zone respectivement en catalyseur frais et en agent (s) Le dispositif peut également comprendre une ligne d'évacuation (7) en catalyseur qui sort de la zone (1) de façon à évacuer, de préférence en continu, hors de la zone une partie du catalyseur, FIG. 1 schematically represents a device making it possible to implement the process according to the invention in which the production of alkanes and the activation of the catalyst by hydrogen are carried out simultaneously and preferably continuously in a single zone (1) , in the liquid phase or preferably in the gas phase, containing the catalyst (2) in particular in a powder form or granules. The single zone (1) may comprise a reactor in the liquid phase, in particular a reactor for suspension in the liquid phase, as described above and equipped in particular with means for mechanical stirring and heat exchange. Preferably, the single zone (1) may comprise a gas phase reactor, in particular a fluidized bed reactor and / or mechanically stirred, or a fixed bed reactor or circulating bed, as described above, and provided in particular with means heat exchange and circulation and / or recycling products engaged and / or manufactured in the area (1). The device may comprise two feed lines (3) and (4) of the zone (1) respectively with initial (or initial) alkane (s) and with hydrogen (and optionally with in situ hydrogen forming agent). methane) which flow directly or indirectly into the zone (1), in particular via a recycling line (11). These feed lines preferably feed the zone (1) continuously. The device may optionally comprise a make-up line (5) made of fresh catalyst and a make-up line (6) of inert agent (s), which may be liquid or gaseous, in particular one or more inert gases such as than nitrogen, helium or argon. The two extra lines (5) and (6) can open into the zone (1) so as to supply, preferably continuously, this zone respectively with fresh catalyst and agent (s). The device can also comprise a line catalyst discharge (7) which exits the zone (1) so as to discharge, preferably continuously, out of the zone a portion of the catalyst,
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notamment en excès, ou éventuellement usé ou vieilli. Une ligne de soutirage (8) peut quitter la zone (1) de façon à soutirer, de préférence, en continu hors de cette zone un mélange contenant au moins une partie des alcanes produits, de l'hydrogène (et éventuellement de l'agent formant in situ de l'hydrogène), de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi et éventuellement de ou des agents inertes. La ligne de soutirage (8) peut déboucher directement ou indirectement dans une zone de séparation (9) de façon à séparer partiellement ou totalement et de préférence en continu au moins l'un des constituants du mélange soutiré, notamment les alcanes produits, en les séparant en particulier de l'hydrogène (et éventuellement de l'agent formant in situ de l'hydrogène), de ou des alcanes initiaux et éventuellement de ou des agents inertes. Les alcanes produits et ainsi séparés peuvent être récupérés, notamment en continu, hors de la zone de séparation (9) par une ligne de récupération (10) sortant de cette zone, tandis que les autres produits séparés dans cette zone, notamment l'hydrogène (et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène), le ou les alcanes initiaux et éventuellement le ou les agents inertes, peuvent être avantageusement retournés au moins en partie et notamment en continu dans la zone (1) par une ligne de recyclage (11). La zone de séparation (9) peut comprendre notamment un ou plusieurs moyens de fractionnement et/ou de condensation. especially in excess, or possibly worn or aged. A withdrawal line (8) can leave the zone (1) so as to withdraw, preferably, continuously from this zone a mixture containing at least a portion of the alkanes produced, hydrogen (and optionally in situ formation of hydrogen), or unreacted initial alkanes and optionally inert agents. The withdrawal line (8) can lead directly or indirectly into a separation zone (9) so as to partially or completely and preferably continuously remove at least one of the constituents of the mixture withdrawn, in particular the alkanes produced, in them. separating in particular hydrogen (and optionally hydrogen-forming agent), or initial alkanes and optionally inert agents. The alkanes produced and thus separated can be recovered, in particular continuously, outside the separation zone (9) by a recovery line (10) leaving this zone, while the other products separated in this zone, in particular hydrogen (and optionally the in situ forming agent for hydrogen), the initial alkane (s) and optionally the inert agent (s) may be advantageously returned at least in part and in particular continuously in zone (1) by a line of recycling (11). The separation zone (9) can comprise in particular one or more means of fractionation and / or condensation.
La Figure 2 représente schématiquement un dispositif amélioré par rapport à celui illustré à la Figure 1, permettant de mettre en #uvre le procédé selon l'invention, réalisé de préférence en continu et comprenant notamment une zone unique en phase gazeuse. Les éléments du dispositif selon la Figure 2 qui sont identiques à ceux du dispositif selon la Figure 1, sont repris avec les mêmes repaires numériques. Le dispositif possède une zone unique (1) en phase gazeuse qui comprend un réacteur en phase gazeuse (1') contenant un lit (2') de préférence fluidisé et constitué essentiellement par le catalyseur. Le réacteur (1') est muni notamment d'une grille de fluidisation (12) et d'une boucle de recyclage (13) d'un courant essentiellement gazeux comprenant le ou les alcanes initiaux, les alcanes produits, l'hydrogène, éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène, tel que le méthane et éventuellement un ou plusieurs gaz inertes tels que l'azote, l'hélium ou l'argon. La boucle de recyclage (13) FIG. 2 diagrammatically represents an improved device with respect to that illustrated in FIG. 1, making it possible to implement the method according to the invention, preferably carried out continuously and comprising in particular a single zone in the gas phase. The elements of the device according to Figure 2 which are identical to those of the device according to Figure 1, are taken with the same digital dens. The device has a single zone (1) in the gas phase which comprises a gas phase reactor (1 ') containing a bed (2') preferably fluidized and consisting essentially of the catalyst. The reactor (1 ') is provided in particular with a fluidization grid (12) and a recycle loop (13) of a substantially gaseous stream comprising the initial alkane (s), the alkanes produced, and optionally hydrogen. the in situ hydrogen forming agent, such as methane and optionally one or more inert gases such as nitrogen, helium or argon. The recycling loop (13)
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peut quitter le sommet du réacteur (1') et revenir à la base de ce dernier. Elle peut comprendre un compresseur (14) destiné en particulier à faire circuler, de préférence en continu, le courant gazeux dans la boucle (13) et à travers le réacteur (1') selon un courant notamment ascendant, afin de maintenir notamment le lit (2') à l'état fluidisé, et un échangeur de chaleur (15) destiné notamment à contrôler et à maintenir la température du réacteur (1'), en particulier la température du lit (2'), à une valeur prédéterminée. Le dispositif peut comprendre deux lignes d'alimentation (3) et (4) du réacteur (1') respectivement en alcane (s) (ou initiaux) et en hydrogène et éventuellement en agent formant in situ de l'hydrogène, et éventuellement une ligne d'appoint (6) en un ou plusieurs gaz inertes. Ces lignes d'alimentation peuvent déboucher dans la boucle de recyclage (13) du réacteur (1') et alimenter de préférence en continu le réacteur (1'). Le réacteur (1') peut être muni d'une ligne d'appoint (5) en catalyseur frais qui peut déboucher dans le réacteur (1'), et d'une ligne d'évacuation (7) en catalyseur, notamment en excès ou éventuellement usé ou vieilli, qui sort du réacteur (1'). Une ligne de soutirage (8) peut quitter la boucle de recyclage (13) de façon à soutirer, notamment en continu, hors du réacteur (1') et de la boucle (13) une partie du courant gazeux sous la forme d'un mélange contenant les alcanes produits, l'hydrogène, le ou les alcanes initiaux n'ayant pas réagi, éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène et éventuellement le ou les gaz inertes. La ligne de soutirage (8) peut déboucher directement ou indirectement dans une zone de séparation (9), telle que citée précédemment, de façon à séparer partiellement ou totalement et de préférence en continu au moins l'un des constituants du mélange soutiré, notamment les alcanes produits, en les séparant en particulier de ou des alcanes initiaux, de l'hydrogène, éventuellement de l'agent formant in situ de l'hydrogène et éventuellement de ou des gaz inertes. Les alcanes produits et ainsi séparés peuvent être récupérés, notamment en continu, hors de la zone de séparation (9) par une ligne de récupération (10) sortant de cette zone, tandis que les autres produits séparés peuvent être retournés au moins en partie et de préférence en continu dans la boucle de recyclage (13) par une ligne de recyclage (11). can leave the top of the reactor (1 ') and return to the base of the latter. It may comprise a compressor (14) intended in particular to circulate, preferably continuously, the gaseous stream in the loop (13) and through the reactor (1 ') according to a particularly rising current, in order to maintain in particular the bed (2 ') in the fluidized state, and a heat exchanger (15) intended in particular for controlling and maintaining the temperature of the reactor (1'), in particular the temperature of the bed (2 '), to a predetermined value. The device may comprise two supply lines (3) and (4) of the reactor (1 ') respectively in alkane (s) (or initial) and in hydrogen and optionally in situ forming agent for hydrogen, and optionally a booster line (6) in one or more inert gases. These feed lines can lead into the recycle loop (13) of the reactor (1 ') and preferably feed the reactor (1') continuously. The reactor (1 ') can be provided with a fresh catalyst booster line (5) which can open into the reactor (1'), and a catalyst exhaust line (7), in particular in excess or possibly used or aged, which leaves the reactor (1 '). A withdrawal line (8) can leave the recycling loop (13) so as to withdraw, in particular continuously, out of the reactor (1 ') and the loop (13) a portion of the gas stream in the form of a mixture containing the product alkanes, hydrogen, the initial or unreacted alkanes, optionally the in situ hydrogen forming agent and optionally the inert gas (s). The withdrawal line (8) can lead directly or indirectly into a separation zone (9), as mentioned above, so as to partially or completely and preferably continuously remove at least one of the constituents of the mixture withdrawn, in particular the alkanes produced, in particular separating them from or from the initial alkanes, hydrogen, optionally the agent forming in situ hydrogen and optionally inert gas or gases. The alkanes produced and thus separated can be recovered, in particular continuously, out of the separation zone (9) by a recovery line (10) leaving this zone, while the other separated products can be returned at least in part and preferably continuously in the recycling loop (13) by a recycling line (11).
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La Figure 3 représente schématiquement un dispositif permettant de mettre en #uvre le procédé de l'invention dans lequel la fabrication d'alcanes et l'activation du catalyseur par l'hydrogène se déroulent simultanément et de préférence en continu dans deux zones distinctes. Le dispositif comprend une zone réactionnelle (1), en phase liquide ou de préférence en phase gazeuse, contenant notamment le catalyseur (2) de préférence sous une forme pulvérulente ou de granulés, et fonctionnant de préférence en continu. La zone réactionnelle (1) peut comprendre un réacteur en phase liquide ou un réacteur en phase gazeuse, tel que décrit précédemment, et muni éventuellement de moyens d'échange de chaleur, d'agitation, de circulation ou de recyclage des produits engagés et/ou fabriqués dans la zone (1), tels que ceux décrits précédemment. Le dispositif peut comprendre une ligne d'alimentation (3) de la zone (1) en alcane(s) initial (ou initiaux) et éventuellement une ligne d'appoint (6) en agent (s) liquide (s) gazeux, notamment en gaz inerte(s), tel (s) que l'azote, l'hélium ou l'argon. Figure 3 shows schematically a device for carrying out the method of the invention wherein the manufacture of alkanes and the activation of the catalyst with hydrogen take place simultaneously and preferably continuously in two distinct areas. The device comprises a reaction zone (1), in the liquid phase or preferably in the gas phase, containing in particular the catalyst (2), preferably in a powdered or granular form, and preferably operating continuously. The reaction zone (1) may comprise a liquid phase reactor or a gas phase reactor, as described above, and possibly equipped with means for heat exchange, agitation, circulation or recycling of the products engaged and / or manufactured in zone (1), such as those described above. The device may comprise a feed line (3) of the zone (1) of initial (or initial) alkane (s) and possibly a make-up line (6) of gaseous liquid agent (s), in particular inert gas (s), such as nitrogen, helium or argon.
Les lignes d'alimentation (3) et d'appoint (6) peuvent déboucher directement ou indirectement dans la zone (1), par exemple par l'intermédiaire d'une ligne de recyclage (11), et peuvent alimenter de préférence en continu la zone (1) ou encore faire l'appoint de cette zone en ces constituants. Le dispositif peut comprendre en outre une ligne de soutirage (8) qui peut quitter la zone (1), de façon à soutirer, notamment en continu, hors de la zone (1) un mélange contenant une partie de ou des alcanes produits, de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi et éventuellement de ou des agents inertes. La ligne de soutirage (8) peut déboucher directement ou indirectement dans une zone de séparation (9) comprenant notamment les moyens de séparation tels que ceux cités précédemment. La zone de séparation (9) peut fonctionner de façon à séparer partiellement ou totalement et de préférence en continu au moins l'un des constituants du mélange soutiré, notamment les alcanes produits, en les séparant en particulier de ou des alcanes initiaux et éventuellement de ou des agents inertes. Les alcanes produits et ainsi séparés peuvent être récupérés, notamment en continu, hors de la zone de séparation (9) par une ligne de récupération (10) sortant de cette zone, tandis que les autres produits séparés dans cette zone, notamment le ou les alcanes initiaux n'ayant pas réagi et éventuellement le ou les agents inertes, peuvent être retournés au moins en The supply lines (3) and auxiliary lines (6) can lead directly or indirectly into the zone (1), for example via a recycling line (11), and can feed preferably continuously zone (1) or to make up this zone with these constituents. The device may further comprise a withdrawal line (8) which can leave the zone (1), so as to withdraw, in particular continuously, from the zone (1) a mixture containing a part of or alkanes produced, or unreacted initial alkanes and optionally inert agents. The withdrawal line (8) can lead directly or indirectly into a separation zone (9) including separation means such as those mentioned above. The separation zone (9) can operate in such a manner as to partially or completely and preferably continuously remove at least one of the constituents of the mixture withdrawn, in particular the alkanes produced, by separating them in particular from or from the initial alkanes and optionally from or inert agents. The alkanes produced and thus separated can be recovered, in particular continuously, outside the separation zone (9) by a recovery line (10) leaving this zone, while the other products separated in this zone, in particular the one or more initial alkanes which have not reacted and optionally the inert agent (s) may be returned at least
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partie et de préférence en continu, directement ou indirectement, dans la zone (1) par une ligne de recyclage (11). part and preferably continuously, directly or indirectly, in the area (1) by a recycling line (11).
De la zone réactionnelle (1) peut sortir une ligne d'évacuation (16) d'un mélange contenant au moins une partie du catalyseur, de préférence sous une forme pulvérulente ou de granulés, entraînant avec lui une partie des alcanes produits, de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi et éventuellement de ou des agents inertes. La ligne d'évacuation (16) peut être une conduite de transport mécanique ou pneumatique, ou en particulier un élévateur mécanique ou pneumatique. La conduite ou l'élévateur sont notamment destinés à transporter d'un point à un autre le catalyseur sous forme de particules. La ligne d'évacuation (16) peut de préférence fonctionner en continu et déboucher dans une zone de séparation (17) du catalyseur. La zone de séparation (17) peut être en particulier un séparateur de phase, tel qu'un séparateur solide/gaz, solide/liquide ou solide/liquide/gaz, un séparateur à cyclone ou un séparateur par décantation. La zone de séparation (17) peut fonctionner de façon à séparer partiellement ou totalement et de préférence en continu le catalyseur d'au moins l'un des constituants du mélange évacué par la ligne d'évacuation (16), en particulier les alcanes produits, le ou les alcanes initiaux n'ayant pas réagi et éventuellement le ou les agents inertes. De la zone de séparation (17) peuvent sortir une ligne de transfert (18) du catalyseur ainsi séparé et une ligne de renvoi (19) du ou des autres produits séparés. La ligne de renvoi (19) peut de préférence fonctionner en continu et déboucher directement ou indirectement dans la zone réactionnelle (1), notamment par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation (3). La ligne de transfert (18) peut être une conduite de transport mécanique, hydraulique ou pneumatique, ou en particulier un élévateur mécanique, hydraulique ou pneumatique, et peut de préférence fonctionner en continu. From the reaction zone (1) a discharge line (16) can be discharged from a mixture containing at least a part of the catalyst, preferably in a powder form or granules, with which part of the alkanes produced, from which initial unreacted alkanes and optionally inert agents. The evacuation line (16) may be a mechanical or pneumatic transport line, or in particular a mechanical or pneumatic lift. The pipe or the elevator are in particular intended to transport from one point to another the catalyst in the form of particles. The evacuation line (16) can preferably operate continuously and open into a separation zone (17) of the catalyst. The separation zone (17) can be in particular a phase separator, such as a solid / liquid, solid or liquid / solid / liquid / gas separator, a cyclone separator or a settling separator. The separation zone (17) can operate in such a way as to partially or totally and preferably continuously separate the catalyst from at least one of the constituents of the mixture discharged through the evacuation line (16), in particular the alkanes produced the initial alkane (s) unreacted and optionally the inert agent (s). From the separation zone (17) a transfer line (18) of the thus separated catalyst and a return line (19) of the other separated product (s) can be withdrawn. The return line (19) can preferably operate continuously and directly or indirectly lead into the reaction zone (1), in particular via the feed line (3). The transfer line (18) may be a mechanical, hydraulic or pneumatic transport line, or in particular a mechanical, hydraulic or pneumatic lift, and may preferably operate continuously.
La ligne de transfert (18) peut communiquer avec une zone d'activation (20) du catalyseur, en particulier une zone d'activation en phase liquide ou de préférence en phase gazeuse, fonctionnant de préférence en continu. La zone d'activation (20) peut comprendre un réacteur en phase liquide ou de préférence en phase gazeuse, tel que décrit précédemment, muni éventuellement de moyens d'échange de chaleur, d'agitation, de circulation ou de recyclage des produits engagés et/ou fabriqués dans The transfer line (18) can communicate with an activation zone (20) of the catalyst, in particular an activation zone in the liquid phase or preferably in the gas phase, preferably operating continuously. The activation zone (20) may comprise a reactor in the liquid phase or preferably in the gas phase, as described above, optionally provided with means for heat exchange, agitation, circulation or recycling of the products involved and / or made in
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cette zone, tels que les moyens cités précédemment. Une ligne d'alimentation (4) en hydrogène (et éventuellement en agent formant in situ de l'hydrogène, tel que le méthane) peut déboucher dans la zone d'activation (20) et alimenter de préférence en continu la zone (20). Une ligne d'appoint (6') en agent (s) peut éventuellement déboucher directement ou indirectement dans la zone d'activation (20), par exemple par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation (4), et peut fonctionner en continu. Le ou les agents inertes alimentant la zone d'activation (20) peuvent être identiques ou différents de ceux introduits dans la zone réactionnelle (1). this area, such as the means mentioned above. A hydrogen feed line (4) (and optionally an in situ hydrogen forming agent, such as methane) may open into the activation zone (20) and preferably feed the zone (20) continuously. . A back-up line (6 ') of agent (s) can optionally lead directly or indirectly into the activation zone (20), for example via the feed line (4), and can operate in continued. The inert agent (s) supplying the activation zone (20) may be identical to or different from those introduced into the reaction zone (1).
De la zone d'activation (20) peut sortir éventuellement une ligne de récupération (21) d'un mélange contenant notamment au moins un alcane, tel que l'éthane et/ou ses homologues supérieurs, résultant de la réaction d'activation du catalyseur par l'agent éventuel formant in situ de l'hydrogène, tel que le méthane. La ligne de récupération (21) peut de préférence fonctionner en continu et déboucher dans une zone de séparation (22), notamment une séparation par fractionnement, condensation ou décantation. La zone de séparation (22) peut fonctionner de façon à séparer et à récupérer, de préférence en continu, le ou les alcanes du mélange, en particulier l'éthane et/ou ses homologues supérieurs, et à le ou les renvoyer par une ligne de renvoi (23) directement ou indirectement et de préférence en continu dans la zone réactionnelle (1), par exemple par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation (3). Le ou les autres produits séparés dans la zone de séparation (22), tels que l'hydrogène et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène, peuvent être avantageusement retournés au moins en partie et de préférence en continu, directement ou indirectement par une ligne (24) dans la zone d'activation (20), par exemple par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation (4), l'autre partie pouvant être évacuée à l'extérieur par une ligne (25). De la zone d'activation (20) peut sortir une ligne de soutirage (26) d'un mélange contenant au moins une partie du catalyseur activé, de l'hydrogène, éventuellement de l'agent formant in situ de l'hydrogène et éventuellement de ou des agents inertes. La ligne de soutirage (26) peut être une conduite de transport mécanique ou pneumatique, ou en particulier un élévateur mécanique ou pneumatique, et peut notamment fonctionner en continu. From the activation zone (20) may optionally exit a recovery line (21) of a mixture containing in particular at least one alkane, such as ethane and / or its higher homologues, resulting from the activation reaction of the catalyst by the optional agent forming in situ hydrogen, such as methane. The recovery line (21) may preferably operate continuously and open into a separation zone (22), in particular separation by fractionation, condensation or decantation. The separation zone (22) is operable to separate and recover, preferably continuously, the alkane (s) from the mixture, particularly ethane and / or its higher homologues, and to return it via a line (23) directly or indirectly and preferably continuously in the reaction zone (1), for example via the feed line (3). The other product or products separated in the separation zone (22), such as hydrogen and optionally the in situ forming agent of hydrogen, can be advantageously returned at least in part and preferably continuously, directly or indirectly. by a line (24) in the activation zone (20), for example via the feed line (4), the other part being discharged to the outside by a line (25). From the activation zone (20) may exit a withdrawal line (26) a mixture containing at least a portion of the activated catalyst, hydrogen, optionally the in situ hydrogen forming agent and optionally of or inert agents. The withdrawal line (26) may be a mechanical or pneumatic transport line, or in particular a mechanical or pneumatic lift, and may in particular operate continuously.
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La ligne de soutirage (26) peut déboucher dans une zone de séparation (27), qui peut être un séparateur de phase, tel qu'un séparateur solide/gaz, solide/liquide ou solide/liquide/gaz, en particulier un séparateur à cyclone ou un séparateur par décantation. La zone de séparation (27) peut fonctionner de façon à séparer partiellement ou totalement et de préférence en continu le catalyseur activé du mélange soutiré de la zone d'activation (20), et à retourner notamment en continu le catalyseur activé et ainsi séparé, dans la zone réactionnelle (1) grâce à une ligne de recyclage (28) qui peut être une conduite de transport mécanique, hydraulique ou pneumatique, ou en particulier un élévateur mécanique, hydraulique ou pneumatique. De la zone de séparation (27) peut sortir une ligne de renvoi (29) du ou des autres produits séparés qui peuvent être retournés directement ou indirectement et de préférence en continu dans la zone d'activation (20), par exemple par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation (4). La zone réactionnelle (1) peut être éventuellement munie d'une ligne d'appoint (5) en catalyseur frais qui peut déboucher directement ou indirectement dans la zone (1), notamment par l'intermédiaire de la ligne de recyclage (28), et d'une ligne d'évacuation (7) en catalyseur, notamment excès ou éventuellement usé ou vieilli, qui peut quitter la zone réactionnelle (1). The withdrawal line (26) can open into a separation zone (27), which can be a phase separator, such as a solid / liquid, solid or liquid / solid / liquid / gas separator, in particular a separator. cyclone or separator by settling. The separation zone (27) can operate in such a manner as to partially or completely and preferably continuously separate the activated catalyst from the mixture withdrawn from the activation zone (20), and to return the activated catalyst in particular continuously and thus separated, in the reaction zone (1) through a recycling line (28) which can be a mechanical, hydraulic or pneumatic transport line, or in particular a mechanical, hydraulic or pneumatic lift. From the separation zone (27) there may be a return line (29) of the one or more separate products which can be returned directly or indirectly and preferably continuously in the activation zone (20), for example by the intermediate of the feed line (4). The reaction zone (1) can optionally be provided with a fresh catalyst booster line (5) which can flow directly or indirectly into the zone (1), in particular via the recycling line (28), and a catalyst evacuation line (7), in particular excess or possibly spent or aged, which can leave the reaction zone (1).
Un dispositif tel qu'illustré à la Figure 3 présente l'avantage de mettre en #uvre une zone (1) de fabrication d'alcanes et une zone (20) d'activation du catalyseur qui peuvent fonctionner simultanément avec un rendement élevé et d'une façon indépendante l'une vis-à-vis de l'autre, notamment sans que la phase liquide ou gazeuse de l'une des zones soit perturbée ou contaminée par celle de l'autre. A device as illustrated in FIG. 3 has the advantage of implementing an alkane production zone (1) and a catalyst activation zone (20) which can operate simultaneously with a high efficiency and independently of one another, in particular without the liquid or gaseous phase of one of the zones being disturbed or contaminated by that of the other.
La Figure 4 représente schématiquement un dispositif amélioré par rapport à celui illustré à la Figure 3, permettant de mettre en #uvre le procédé selon l'invention, réalisé de préférence en continu et comprenant notamment deux zones distinctes en phase gazeuse, destinées l'une à fabriquer des alcanes et l'autre à activer le catalyseur, fonctionnant en particulier d'une façon indépendante l'une vis-à-vis de l'autre. Les éléments du dispositif selon la Figure 4 qui sont identiques à ceux du dispositif selon la Figure 3, sont repris avec les mêmes repaires numériques. Le dispositif possède une zone réactionnelle (1) en phase gazeuse qui peut comprendre un réacteur en phase FIG. 4 diagrammatically represents an improved device compared to that illustrated in FIG. 3, making it possible to implement the method according to the invention, preferably carried out continuously and comprising in particular two distinct zones in the gas phase, intended for one to manufacture alkanes and the other to activate the catalyst, operating in particular independently of one another. The elements of the device according to Figure 4 which are identical to those of the device according to Figure 3, are taken with the same digital dens. The device has a gas phase reaction zone (1) which may comprise a reactor in phase
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gazeuse (1') fonctionnant de préférence en continu et contenant un lit de préférence fluidisé et constitué essentiellement par le catalyseur (2). Le réacteur (1') est muni notamment d'une grille de fluidisation (12) et d'une boucle de recyclage (13) d'un courant essentiellement gazeux comprenant le ou les alcanes initiaux, les alcanes produits et éventuellement un ou plusieurs gaz inertes, tels que l'azote, l'hélium ou l'argon. La boucle de recyclage (13) peut quitter le sommet du réacteur (1') et revenir à la base de ce dernier. Elle peut comprendre un compresseur (14) destiné en particulier à faire circuler, notamment en continu, le courant gazeux dans la boucle (13) et à travers le réacteur (1') selon un courant notamment ascendant afin de maintenir notamment le lit à l'état fluidisé, et un échangeur de chaleur (15) destiné notamment à contrôler et à maintenir la température du réacteur, en particulier la température du lit, à une valeur prédéterminée. Le dispositif peut comprendre une ligne d'alimentation (3) du réacteur (1') en alcane (s) (ou initiaux) et éventuellement une ligne d'alimentation (6) du réacteur (1') en un ou plusieurs gaz inertes. Ces lignes d'alimentation peuvent notamment fonctionner en continu et déboucher dans la boucle de recyclage (13) du réacteur (1'). Le réacteur (1') peut être muni d'une ligne d'appoint (5) en catalyseur frais qui peut déboucher directement ou indirectement dans le réacteur (1'), et d'une ligne d'évacuation (7) en catalyseur métallique, notamment en excès ou éventuellement usé ou vieilli, qui peut sortir du réacteur (1'). Une ligne de soutirage (8) peut quitter la boucle de recyclage (13) de façon à soutirer hors du réacteur (1') et de la boucle (13), notamment en continu, une partie du courant gazeux sous la forme d'un mélange contenant les alcanes produits, le ou les alcanes initiaux n'ayant pas réagi et éventuellement le ou les gaz inertes. La ligne de soutirage (8) peut déboucher directement ou indirectement dans une zone de séparation (9) telle que citée précédemment, de façon à séparer partiellement ou totalement et de préférence en continu au moins l'un des constituants du mélange soutiré, notamment les alcanes produits, en les séparant en particulier de ou des alcanes initiaux et éventuellement de ou des gaz inertes. Les alcanes produits et ainsi séparés peuvent être récupérés hors de la zone de séparation (9), notamment en continu, par une ligne de récupération (10) sortant de cette zone, tandis que les autres produits séparés peuvent être avantageusement gaseous (1 ') preferably operating continuously and containing a bed preferably fluidized and consisting essentially of the catalyst (2). The reactor (1 ') is provided in particular with a fluidization grid (12) and a recycling loop (13) of a substantially gaseous stream comprising the initial alkane (s), the alkanes produced and optionally one or more gases. inerts, such as nitrogen, helium or argon. The recycling loop (13) can leave the top of the reactor (1 ') and return to the base of the latter. It may comprise a compressor (14) intended in particular to circulate, in particular continuously, the gaseous stream in the loop (13) and through the reactor (1 ') in a particularly upward flow in order to maintain in particular the bed to the fluidized state, and a heat exchanger (15) intended in particular for controlling and maintaining the temperature of the reactor, in particular the temperature of the bed, at a predetermined value. The device may comprise a feed line (3) of the reactor (1 ') alkane (s) (or initial) and optionally a feed line (6) of the reactor (1') in one or more inert gases. These supply lines can in particular operate continuously and lead into the recycling loop (13) of the reactor (1 '). The reactor (1 ') can be provided with a fresh catalyst booster line (5) which can lead directly or indirectly into the reactor (1'), and a metallic catalyst evacuation line (7). , in particular in excess or possibly used or aged, which can leave the reactor (1 '). A withdrawal line (8) can leave the recycling loop (13) so as to extract a portion of the gaseous stream in the form of a gas stream from the reactor (1 ') and the loop (13), in particular continuously. mixture containing the alkanes produced, the initial alkane (s) unreacted and optionally the inert gas (s). The withdrawal line (8) can lead directly or indirectly into a separation zone (9) as mentioned above, so as to partially or completely and preferably continuously remove at least one of the constituents of the mixture withdrawn, in particular the alkanes produced, separating them in particular from or from the initial alkanes and optionally from or inert gases. The alkanes produced and thus separated can be recovered outside the separation zone (9), in particular continuously, by a recovery line (10) leaving this zone, whereas the other separated products can be advantageously
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retournés au moins en partie et de préférence en continu dans la boucle de recyclage (13) par une ligne de recyclage (11). returned at least in part and preferably continuously in the recycling loop (13) by a recycling line (11).
Du réacteur (1') peut sortir une ligne d'évacuation (16) d'un mélange essentiellement solide/gaz contenant au moins une partie du catalyseur notamment sous une forme pulvérulente ou de granulés, entraînant avec lui une partie des alcanes produits, de ou des alcanes initiaux n'ayant pas réagi et éventuellement du ou des gaz inertes. La ligne d'évacuation (16) peut être une conduite de transport mécanique ou un élévateur mécanique, ou de préférence une conduite de transport pneumatique ou un élévateur pneumatique, et peut fonctionner de préférence en continu. Elle peut déboucher dans une zone de séparation (17) du catalyseur qui peut être un séparateur de phase, tel qu'un séparateur solide/gaz, solide/liquide ou solide/liquide/gaz, un séparateur à cyclone ou un séparateur par décantation. La zone de séparation (17) peut fonctionner de façon à séparer partiellement ou totalement et de préférence en continu le catalyseur d'au moins l'un des constituants du mélange évacué par la ligne d'évacuation (16), en particulier des constituants gazeux ou éventuellement liquides de ce mélange tels que les alcanes produits, le ou les alcanes initiaux n'ayant pas réagi et éventuellement le ou les gaz inertes. De la zone de séparation (17) peuvent sortir une ligne de transfert (18) du catalyseur ainsi séparé et une ligne de renvoi (19) du ou des autres produits séparés dans cette zone, notamment d'un mélange comprenant les alcanes produits, le ou les alcanes initiaux n'ayant pas réagi et éventuellement le ou les gaz inertes. La ligne de renvoi (19) peut fonctionner de préférence en continu et déboucher directement ou indirectement dans le réacteur (1'), notamment par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation (3) et/ou de la boucle de recyclage (13). La ligne de transfert (18) peut être une conduite de transport mécanique ou un élévateur mécanique, ou de préférence une conduite de transport pneumatique ou un élévateur pneumatique, et peut fonctionner de préférence en continu. From the reactor (1 ') can exit an evacuation line (16) of a substantially solid / gas mixture containing at least a part of the catalyst, especially in a powdered form or granules, taking with it a portion of the alkanes produced, or unreacted initial alkanes and optionally inert gas (s). The discharge line (16) may be a mechanical transport line or a mechanical lift, or preferably a pneumatic conveying line or a pneumatic lift, and may preferably operate continuously. It can lead into a separation zone (17) of the catalyst which can be a phase separator, such as a solid / gas, solid / liquid or solid / liquid / gas separator, a cyclone separator or a separator by decantation. The separation zone (17) can operate in such a way as to partially or completely and preferably continuously remove the catalyst from at least one of the constituents of the mixture discharged through the evacuation line (16), in particular gaseous constituents. or optionally liquids of this mixture, such as the alkanes produced, the initial alkane (s) unreacted and optionally the inert gas (s). From the separation zone (17), a transfer line (18) can exit from the catalyst thus separated and a return line (19) from the other product or products separated in this zone, in particular from a mixture comprising the alkanes produced, the or the initial alkanes which have not reacted and optionally the inert gas or gases. The return line (19) can preferably operate continuously and lead directly or indirectly into the reactor (1 '), in particular via the feed line (3) and / or the recycling loop (13). ). The transfer line (18) may be a mechanical transport line or a mechanical lift, or preferably a pneumatic conveying line or a pneumatic lift, and may preferably operate continuously.
La ligne de transfert (18) peut communiquer avec une zone d'activation (20) du catalyseur, de préférence une zone d'activation en phase gazeuse et fonctionnant notamment en continu. La zone d'activation (20) peut comprendre un réacteur en phase gazeuse (20') contenant un lit (30) de préférence fluidisé et constitué essentiellement par The transfer line (18) can communicate with an activation zone (20) of the catalyst, preferably an activation zone in the gas phase and operating particularly continuously. The activation zone (20) may comprise a gas phase reactor (20 ') containing a bed (30) preferably fluidized and consisting essentially of
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le catalyseur sous une forme solide. Le réacteur en phase gazeuse (20') peut être muni notamment d'une grille de fluidisation (31) et d'une boucle de recyclage (32) d'un courant gazeux comprenant essentiellement l'hydrogène, éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène, tel que le méthane, et éventuellement un ou plusieurs gaz inertes, tels que l'azote, l'hélium ou l'argon. La boucle de recyclage (32) peut quitter le sommet du réacteur (20') et revenir à la base de ce dernier. Elle peut comprendre un compresseur (33) destiné en particulier à faire circuler, de préférence en continu, le courant gazeux dans la boucle (32) et à travers le réacteur (20') selon un courant notamment ascendant, afin de maintenir notamment le lit (30) à l'état fluidisé, et un échangeur de chaleur (34) destiné notamment à contrôler et à maintenir la température du réacteur (20'), en particulier la température du lit (30), à une valeur prédéterminée. Une ligne d'alimentation (4) en hydrogène (et éventuellement en agent formant in situ de l'hydrogène, tel que le méthane) peut fonctionner de préférence en continu et déboucher directement ou indirectement dans le réacteur (20'), notamment par l'intermédiaire de la boucle de recyclage (32). Une ligne d'alimentation (6') en gaz inerte(s) peut éventuellement fonctionner notamment en continu et déboucher directement ou indirectement dans le réacteur (20'), notamment par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation (4) et/ou de la boucle de recyclage (32). Le ou les gaz inertes alimentant le réacteur (20') peuvent être identiques ou différents de ceux introduits dans le réacteur (1'). the catalyst in a solid form. The gas phase reactor (20 ') may be provided in particular with a fluidization grid (31) and a recycle loop (32) of a gas stream essentially comprising hydrogen, optionally the in situ forming agent. hydrogen, such as methane, and optionally one or more inert gases, such as nitrogen, helium or argon. The recycling loop (32) can leave the top of the reactor (20 ') and return to the base of the latter. It may comprise a compressor (33) intended in particular to circulate, preferably continuously, the gaseous stream in the loop (32) and through the reactor (20 ') according to a particularly rising current, in order to maintain in particular the bed (30) in the fluidized state, and a heat exchanger (34) especially for controlling and maintaining the temperature of the reactor (20 '), in particular the temperature of the bed (30), to a predetermined value. A hydrogen feed line (4) (and optionally an in situ hydrogen forming agent, such as methane) can preferably operate continuously and directly or indirectly to the reactor (20 '), in particular via intermediate of the recycling loop (32). A feed line (6 ') made of inert gas (s) may optionally operate in particular continuously and lead directly or indirectly into the reactor (20'), in particular via the feed line (4) and / or the recycling loop (32). The inert gas (s) supplying the reactor (20 ') may be identical to or different from those introduced into the reactor (1').
De la boucle de recyclage (32) peut avantageusement sortir une ligne de dérivation (35) du courant gazeux circulant à travers le réacteur (20') et la boucle (32). From the recycle loop (32) can advantageously exit a bypass line (35) of the gas stream flowing through the reactor (20 ') and the loop (32).
La ligne de dérivation (35) peut fonctionner de préférence en continu et déboucher dans la ligne de transfert (18), afin notamment de faciliter le transport du catalyseur soutiré de la zone de séparation (17) et son introduction dans le réacteur (20'). L'avantage d'une telle méthode résulte dans l'utilisation d'un gaz porteur dans la ligne de transfert (18) sous la forme d'un courant gazeux qui est identique à celui circulant à travers le réacteur (20'). Ceci permet d'améliorer le fonctionnement de la ligne de transfert (18) et en même temps le fonctionnement du réacteur (20'). The bypass line (35) can preferably operate continuously and open into the transfer line (18), in particular to facilitate the transport of the catalyst withdrawn from the separation zone (17) and its introduction into the reactor (20 ' ). The advantage of such a method results in the use of a carrier gas in the transfer line (18) in the form of a gaseous stream which is identical to that flowing through the reactor (20 '). This improves the operation of the transfer line (18) and at the same time the operation of the reactor (20 ').
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De la boucle de recyclage (32) peut éventuellement sortir une ligne de récupération (21) d'un mélange essentiellement gazeux contenant au moins un alcane, tel que l'éthane et/ou ses homologues supérieurs, résultant de la réaction d'activation du catalyseur par l'agent éventuel formant in situ de l'hydrogène, tel que le méthane. La ligne de récupération (21) peut fonctionner de préférence en continu et déboucher dans une zone de séparation (22), notamment une séparation par fractionnement, condensation ou décantation. La zone de séparation (22) peut fonctionner de façon à séparer et à récupérer, de préférence en continu, le ou les alcanes du mélange, notamment l'éthane et/ou ses homologues supérieurs, et à le ou les renvoyer, de préférence en continu, par une ligne de renvoi (23) directement ou indirectement dans le réacteur (1'), notamment par l'intermédiaire de la ligne d'alimentation (3) et/ou de la boucle de recyclage (13). Le ou les autres produits séparés dans la zone de séparation (22), tels que l'hydrogène et éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène, peuvent être avantageusement retournés au moins en partie, directement ou indirectement et de préférence en continu, par une ligne (24) dans le réacteur (20'), notamment par l'intermédiaire de la boucle de recyclage (32), une autre partie pouvant être évacuée à l'extérieur par une ligne (25). Une telle méthode permet d'améliorer le rendement du procédé. From the recycle loop (32) may optionally exit a recovery line (21) of a substantially gaseous mixture containing at least one alkane, such as ethane and / or its higher homologues, resulting from the activation reaction of the catalyst by the optional agent forming in situ hydrogen, such as methane. The recovery line (21) can preferably operate continuously and open into a separation zone (22), in particular separation by fractionation, condensation or decantation. The separation zone (22) can be operated so as to separate and recover, preferably continuously, the alkane (s) from the mixture, in particular ethane and / or its higher homologues, and to return it, preferably to continuous, by a return line (23) directly or indirectly in the reactor (1 '), in particular via the feed line (3) and / or the recycling loop (13). The other product or products separated in the separation zone (22), such as hydrogen and optionally the in situ forming agent of hydrogen, can be advantageously returned at least partly, directly or indirectly, and preferably continuously. by a line (24) in the reactor (20 '), in particular via the recycling loop (32), another part being able to be evacuated to the outside via a line (25). Such a method makes it possible to improve the efficiency of the process.
Du réacteur (20') peut sortir une ligne de soutirage (26) d'un mélange essentiellement solide/gaz contenant une partie du catalyseur activé, entraînant avec lui l'hydrogène, éventuellement l'agent formant in situ de l'hydrogène et éventuellement le ou les gaz inertes. La ligne de soutirage peut être une conduite de transport mécanique ou un élévateur mécanique, ou de préférence une conduite de transport pneumatique ou un élévateur pneumatique, et peut fonctionner notamment en continu. From the reactor (20 ') a withdrawal line (26) can be discharged from a substantially solid / gas mixture containing a part of the activated catalyst, carrying with it hydrogen, optionally the in situ hydrogen forming agent and optionally the inert gas or gases. The withdrawal line can be a mechanical transport line or a mechanical lift, or preferably a pneumatic conveying line or a pneumatic lift, and can operate in particular continuously.
La ligne de soutirage (26) peut déboucher dans une zone de séparation (27) qui peut être un séparateur de phase, tel qu'un séparateur solide/gaz, un séparateur à cyclone ou un séparateur par décantation. La zone de séparation (27) peut fonctionner de façon à séparer partiellement ou totalement et de préférence en continu le catalyseur activé du mélange soutiré du réacteur (20'), et à retourner le catalyseur ainsi activé et The withdrawal line (26) may open into a separation zone (27) which may be a phase separator, such as a solid / gas separator, a cyclone separator or a settling separator. The separation zone (27) can operate in such a way as to partially or completely and preferably continuously separate the activated catalyst from the mixture withdrawn from the reactor (20 '), and to turn over the catalyst thus activated and
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séparé, de préférence en continu, dans le réacteur (1') grâce à une ligne de recyclage (28). La ligne (28) peut être une conduite de transport mécanique ou un élévateur mécanique, ou de préférence une conduite de transport pneumatique ou un élévateur pneumatique. Ainsi, le catalyseur activé par l'hydrogène dans le réacteur (20') peut être transporté et recyclé en continu dans le réacteur (1') où l'on fabrique les alcanes. Afin de faciliter le transport du catalyseur activé vers le réacteur (1') et améliorer le fonctionnement de ce réacteur, une ligne de dérivation (36) du courant gazeux circulant à travers le réacteur (1') peut quitter la boucle de recyclage (13), déboucher dans la ligne de recyclage (28), et fonctionner de préférence en continu. Cette méthode permet avantageusement d'utiliser un gaz porteur dans la ligne de recyclage (28) sous la forme d'un courant gazeux identique à celui circulant dans le réacteur (1'), et ainsi de pouvoir fabriquer les alcanes et activer le catalyseur d'une façon totalement indépendante. Par ailleurs, la ligne d'appoint (5) en catalyseur frais peut déboucher indirectement dans le réacteur (1') par l'intermédiaire de la ligne de recyclage (28), notamment lorsque la ligne de dérivation (36) débouche dans la ligne (28). separated, preferably continuously, in the reactor (1 ') through a recycling line (28). The line (28) may be a mechanical transport line or a mechanical lift, or preferably a pneumatic conveying line or a pneumatic lifting line. Thus, the hydrogen-activated catalyst in the reactor (20 ') can be continuously transported and recycled to the reactor (1') where the alkanes are made. In order to facilitate the transport of the activated catalyst to the reactor (1 ') and improve the operation of this reactor, a bypass line (36) of the gas stream flowing through the reactor (1') can leave the recycling loop (13). ), exit into the recycling line (28), and preferably operate continuously. This method advantageously makes it possible to use a carrier gas in the recycle line (28) in the form of a gaseous flow identical to that circulating in the reactor (1 '), and thus to be able to manufacture the alkanes and to activate the catalyst. a completely independent way. Moreover, the fresh catalyst booster line (5) can lead indirectly into the reactor (1 ') via the recycling line (28), especially when the branch line (36) opens into the line (28).
De la zone de séparation (27) peut sortir une ligne de renvoi (29) du ou des autres produits séparés dans cette zone, notamment de l'hydrogène, éventuellement de l'agent formant in situ de l'hydrogène et éventuellement du ou des gaz inertes, qui peuvent être retournés directement ou indirectement et de préférence en continu dans le réacteur (20'), notamment par l'intermédiaire de la boucle de recyclage (32). Une telle méthode permet d'améliorer le rendement de l'activation du catalyseur. From the separation zone (27) can exit a return line (29) of the other products or products separated in this zone, in particular hydrogen, optionally hydrogen-forming agent in situ and optionally inert gases, which can be returned directly or indirectly and preferably continuously in the reactor (20 '), in particular via the recycling loop (32). Such a method makes it possible to improve the efficiency of the activation of the catalyst.
Le catalyseur utilisé selon la présente invention contient au moins un métal, Me, lié à au moins un atome d'hydrogène et/ou à au moins un radical hydrocarboné. Il est, de préférence, choisi parmi les catalyseurs métalliques supportés et notamment greffés sur un support solide. The catalyst used according to the present invention contains at least one metal, Me, bonded to at least one hydrogen atom and / or at least one hydrocarbon radical. It is preferably chosen from supported metal catalysts and in particular grafted onto a solid support.
Par catalyseur métallique supporté et greffé sur un support solide, on entend généralement un catalyseur ou composé métallique comprenant un support solide et au moins un métal, Me, qui est fixé (chimiquement) au support, notamment par au moins une liaison simple ou multiple, et en particulier qui est lié directement à au moins l'un des éléments (ou constituants) essentiels du support solide. The supported metal catalyst and grafted on a solid support generally means a catalyst or metal compound comprising a solid support and at least one metal, Me, which is (chemically) fixed to the support, in particular by at least one single or multiple bond, and in particular that is directly related to at least one of the essential elements (or constituents) of the solid support.
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Le métal, Me, présent dans le catalyseur peut être au moins un métal choisi parmi les lanthanides, les actinides et les métaux des Groupes 2 à 12, de préférence des Groupes 3 à 12, notamment parmi les métaux de transition des Groupes 3 à 11, en particulier des Groupes 3 à 10 du Tableau de la Classification Périodique des Eléments. The metal Me, present in the catalyst may be at least one metal chosen from lanthanides, actinides and metals of groups 2 to 12, preferably groups 3 to 12, especially from the transition metals of Groups 3 to 11 , especially Groups 3 to 10 of the Periodic Table of Elements.
Le métal, Me, peut être en particulier au moins un métal choisi parmi le scandium, l'yttrium, le lanthane, le titane, le zirconium, l'hafnium, le vanadium, le niobium, le tantale, le chrome, le molybdène, le tungstène, le rhénium, le fer, le ruthénium, le cobalt, le rhodium, l'iridium, le nickel, le palladium, le platine, le cérium et le néodyme. De préférence, il peut être choisi parmi l'yttrium, le titane, le zirconium, l'hafnium, le vanadium, le niobium, le tantale, le chrome, le molybdène, le tungstène, le ruthénium, le rhodium et le platine, et plus particulièrement parmi l'yttrium, le vanadium, le niobium, le tantale, le chrome, le molybdène, le tungstène, le ruthénium, le rhodium et le platine. The metal, Me, can be in particular at least one metal selected from scandium, yttrium, lanthanum, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, rhenium, iron, ruthenium, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, cerium and neodymium. Preferably, it may be chosen from among yttrium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, ruthenium, rhodium and platinum, and more particularly among yttrium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, ruthenium, rhodium and platinum.
Le catalyseurpeut être choisi parmi les catalyseurs ou composés métalliques supportés et greffés sur un support solide, comprenant un support solide et un ou plusieurs métaux, Me, identiques ou différents, et en particulier fixés (chimiquement) au support notamment par des liaisons simples ou multiples. Dans le cas où le métal, Me, greffé sur un support est lié à au moins un atome d'hydrogène, le catalyseur peut être choisi parmi les catalyseurs ou composés métalliques supportés et greffés comprenant un support solide sur lequel est greffé au moins un hydrure métallique, notamment un hydrure du métal Me. The catalyst may be chosen from catalysts or metal compounds supported and grafted onto a solid support, comprising a solid support and one or more metals, Me, which are identical or different, and in particular (chemically) fixed to the support, in particular by single or multiple bonds. . In the case where the metal, Me, grafted onto a support is bonded to at least one hydrogen atom, the catalyst may be chosen from supported and grafted metal catalysts or compounds comprising a solid support on which is grafted at least one hydride metal, especially a metal hydride Me.
Dans le cas où le métal, Me, greffé sur un support est lié à au moins un radical hydrocarboné, le catalyseur peut être choisi parmi les catalyseurs ou composés métalliques supportés et greffés comprenant un support solide sur lequel est greffé au moins un composé organométallique, notamment un composé organométallique du métal Me. In the case where the metal, Me, grafted onto a support is bonded to at least one hydrocarbon radical, the catalyst may be chosen from supported and grafted metal catalysts or compounds comprising a solid support on which is grafted at least one organometallic compound, in particular an organometallic compound of the metal Me.
Le catalyseur peut être avantageusement choisi parmi les hydrures métalliques et les composés organométalliques du métal Me, de préférence supportés et greffés sur un support solide. The catalyst may advantageously be chosen from metal hydrides and organometallic compounds of metal Me, preferably supported and grafted onto a solid support.
Le catalyseur peut être aussi avantageusement choisi parmi les catalyseurs ou composés métalliques supportés et greffés comprenant un support solide sur lequel The catalyst may also be advantageously chosen from supported and grafted metal catalysts or compounds comprising a solid support on which
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sont greffés au moins deux types de métal Me, l'un sous une forme (A) d'un composé métallique où le métal, Me, est lié à au moins un atome d'hydrogène et/ou à au moins un radical hydrocarboné, et l'autre sous une forme (B) d'un composé métallique où le métal, Me, est uniquement lié au support et éventuellement à au moins un autre élément qui n'est ni un atome d'hydrogène, ni un radical hydrocarboné. Dans chacune des formes (A) et (B), le catalyseur peut comprendre un ou plusieurs métaux différents, Me. are grafted at least two types of metal Me, one in a form (A) of a metal compound where the metal, Me, is bonded to at least one hydrogen atom and / or at least one hydrocarbon radical, and the other in a form (B) of a metal compound where the metal, Me, is only bonded to the support and optionally to at least one other element which is neither a hydrogen atom nor a hydrocarbon radical. In each of the (A) and (B) forms, the catalyst may comprise one or more different metals, Me.
Le métal Me présent sous la forme (A) peut être identique ou différent de celui présent sous la forme (B). Lorsque les formes (A) et (B) coexistent dans le catalyseur, le degré d'oxydation des métaux Me présents sous la forme (A) peut être identique ou différent de celui des métaux Me présents sous la forme (B). The metal Me present in the form (A) may be identical or different from that present in the form (B). When forms (A) and (B) coexist in the catalyst, the degree of oxidation of the metals Me present in the form (A) may be identical or different from that of the metals Me present in the form (B).
Le support solide peut être tout support solide, en particulier comprenant essentiellement des atomes M et X, différents entre eux, et généralement liés les uns aux autres par des liaisons simples ou multiples, de façon à former notamment la structure moléculaire du support solide. Par support comprenant essentiellement des atomes M et X, on entend généralement un support qui comprend comme constituants majoritaires les atomes M et X et qui peut comprendre, en outre, un ou plusieurs autres atomes susceptibles de modifier la structure du support. The solid support may be any solid support, in particular essentially comprising M and X atoms, which are different from one another and generally bonded to each other by single or multiple bonds, so as to form in particular the molecular structure of the solid support. By support essentially comprising M and X atoms, is generally meant a support which comprises as major constituents the M and X atoms and which may comprise, in addition, one or more other atoms capable of modifying the structure of the support.
L'atome M du support peut être au moins un des éléments choisis parmi les lanthanides, les actinides et les éléments des Groupes 2 à 15 du Tableau de la Classification Périodique des Eléments. L'atome M du support peut être identique ou différent du métal, Me. L'atome M peut être au moins un des éléments choisis en particulier parmi le magnésium, le titane, le zirconium, le cérium, le vanadium, le niobium, le tantale, le chrome, le molybdène, le tungstène, le bore, l'aluminium, le gallium, le silicium, le germanium, le phosphore et le bismuth. L'atome M du support est de préférence au moins un des éléments choisis parmi les lanthanides, les actinides et les éléments des Groupes 2 à 6 et des Groupes 13 à 15 du Tableau de la Classification Périodique des Eléments, notamment parmi le silicium, l'aluminium et le phosphore. The atom M of the support can be at least one of the elements chosen from lanthanides, actinides and elements of Groups 2 to 15 of the Table of the Periodic Table of Elements. The atom M of the support may be identical to or different from the metal, Me. The atom M may be at least one of the elements chosen in particular from magnesium, titanium, zirconium, cerium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, boron, aluminum, gallium, silicon, germanium, phosphorus and bismuth. The atom M of the support is preferably at least one of the elements chosen from lanthanides, actinides and elements of Groups 2 to 6 and Groups 13 to 15 of the Periodic Table of Elements, in particular from silicon, aluminum and phosphorus.
L'atome X du support, différent de l'atome M, peut être choisi parmi au moins un des éléments des Groupes 15 et 16 du Tableau de la Classification Périodique des Eléments, l'élément pouvant être seul ou lui-même éventuellement lié à un autre The atom X of the support, which is different from the atom M, can be chosen from at least one of the elements of Groups 15 and 16 of the Periodic Table of Elements, the element possibly being alone or possibly itself linked to another
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atome ou à un groupement d'atomes. Dans le cas où l'atome X du support est choisi notamment parmi au moins un des éléments du Groupe 15, il peut être éventuellement lié à un autre atome ou à un groupement d'atomes choisi, par exemple, parmi un atome d'hydrogène, un atome d'halogène, notamment un atome de fluor, de chlore ou de brome, un radical hydrocarboné, saturé ou non, un groupement hydroxyle de formule (OH-), un groupement hydrogénosulfure de formule (SH-), des groupements alcoolate, des groupements thiolate, des groupement silylés (ou silane) ou organosilylés (ou organosilane). De préférence, l'atome X du support est au moins un des éléments choisis parmi l'oxygène, le soufre et l'azote, et plus particulièrement parmi l'oxygène et le soufre. atom or a group of atoms. In the case where the X atom of the support is chosen in particular from at least one of Group 15 elements, it may optionally be bonded to another atom or to a group of atoms chosen, for example, from a hydrogen atom a halogen atom, in particular a fluorine, chlorine or bromine atom, a hydrocarbon radical, saturated or unsaturated, a hydroxyl group of formula (OH-), a hydrogenosulphide group of formula (SH-), alcoholate groups; thiolate groups, silyl (or silane) or organosilyl (or organosilane) groups. Preferably, the X atom of the support is at least one of the elements selected from oxygen, sulfur and nitrogen, and more particularly from oxygen and sulfur.
Les atomes M et X qui représentent généralement les éléments essentiels du support solide, peuvent être notamment liés entre eux par des liaisons simples ou doubles. Dans une variantes préférée, le support solide peut être choisi parmi les oxydes, les sulfures et les azotures notamment de M, et les mélanges de deux ou trois des oxydes, sulfures et/ou azotures. Plus particulièrement, le support peut être un oxyde notamment de M, et être choisi parmi des oxydes simples ou mixtes notamment de M, ou des mélanges d'oxydes notamment de M. Le support peut être, par exemple, choisi parmi des oxydes métalliques, des oxydes réfractaires et des tamis moléculaires, notamment parmi la silice, l'alumine, les aluminates de silicium, les silicates d'aluminium simples ou modifiés par d'autres métaux, les zéolithes, les argiles, l'oxyde de titane, l'oxyde de cérium, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de niobium, l'oxyde de tantale et l'oxyde de zirconium. Le support peut être aussi un oxyde métallique ou réfractaire, éventuellement modifié par un acide, et peut éventuellement comprendre notamment un atome M lié à au moins deux atomes X différents entre eux, par exemple l'atome d'oxygène et l'atome de soufre. Ainsi, le support solide peut être choisi parmi des oxydes métalliques ou réfractaires sulfatés, par exemple une alumine sulfatée ou une zircone sulfatée. Le support peut aussi être choisi parmi les sulfures et les oxydes métalliques ou réfractaires, sulfurés, par exemple un sulfure de molybdène, un sulfure de tungstène ou une alumine sulfurée. Le support peut aussi être choisi parmi les azotures notamment de bore. The M and X atoms, which generally represent the essential elements of the solid support, may in particular be linked together by single or double bonds. In a preferred variant, the solid support may be chosen from oxides, sulphides and azides, in particular M, and mixtures of two or three of the oxides, sulphides and / or azides. More particularly, the support may be an oxide, in particular M, and may be chosen from simple or mixed oxides, in particular M, or mixtures of oxides, in particular M.sub.2. The support may be, for example, chosen from metal oxides, refractory oxides and molecular sieves, in particular from silica, alumina, silicon aluminates, aluminum silicates which are simple or modified with other metals, zeolites, clays, titanium oxide, cerium oxide, magnesium oxide, niobium oxide, tantalum oxide and zirconium oxide. The support may also be a metal oxide or refractory, optionally modified with an acid, and may optionally comprise in particular an atom M bonded to at least two atoms X different from each other, for example the oxygen atom and the sulfur atom . Thus, the solid support can be chosen from sulphated metal or refractory oxides, for example a sulphated alumina or a sulphated zirconia. The support may also be chosen from sulphides and metal or refractory oxides, sulphides, for example a molybdenum sulphide, a tungsten sulphide or a sulphurated alumina. The support may also be chosen from azides, in particular boron.
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Les constituants essentiels du support solide sont de préférence les atomes M et X décrits ci-dessus. En outre, le support solide a l'avantage généralement de présenter en surface des atomes X susceptibles de faire partie de la sphère de coordination du métal, Me, du catalyseur, notamment lorsque le catalyseur est choisi parmi les composés métalliques supportés et greffés sur un support solide. Ainsi, en surface du support, l'atome X qui est lié à au moins un atome métallique, Me, peut avantageusement être, en outre, lié à au moins un atome M. Les liaisons entre X et M et celles entre X et Me peuvent être des liaisons simples ou doubles. The essential constituents of the solid support are preferably the M and X atoms described above. In addition, the solid support has the advantage generally of having on the surface X atoms likely to be part of the coordination sphere of the metal, Me, of the catalyst, especially when the catalyst is chosen from the metal compounds supported and grafted on a solid support. Thus, at the surface of the support, the atom X which is bonded to at least one metal atom, Me, may advantageously also be bonded to at least one M. The bonds between X and M and those between X and Me can be single or double bonds.
Dans le cas d'un catalyseur métallique supporté et greffé sur un support, le métal, Me, présent en particulier sous la forme (A), peut être lié d'une part au support, notamment à au moins un atome constituant le support, de préférence l'atome X du support tel que décrit précédemment, en particulier par une liaison simple ou double, et d'autre part à au moins un atome d'hydrogène et/ou à au moins un radical hydrocarboné, notamment par une liaison carbone-métal simple, double ou triple. In the case of a supported and grafted metal catalyst on a support, the metal, Me, present in particular in the form (A), can be bonded on the one hand to the support, in particular to at least one atom constituting the support, preferably the X atom of the support as described above, in particular by a single or double bond, and on the other hand to at least one hydrogen atom and / or at least one hydrocarbon radical, in particular via a carbon bond -Metal single, double or triple.
Le catalyseur, par exemple sous la forme (A) décrite précédemment, peut contenir au moins un métal, Me, lié à au moins un radical hydrocarboné, R, qui peut être saturé ou non, avoir de 1 à 20, de préférence de 1 à 10 atomes de carbone, et être choisi parmi les radicaux alkyle, alkylidène ou alkylidyne, notamment de Ci à CIO, les radicaux aryle, notamment de C6 à C10, et les radicaux aralkyle, aralkylidène ou aralkylidyne, notamment de C7 à C14. Le métal, Me, peut être lié au radical hydrocarboné, R, par une ou plusieurs liaisons carbone-métal simples, doubles ou triples. Il peut s'agir d'une liaison carbone-métal simple, notamment du type #: dans ce cas, le radical hydrocarboné, R, peut être un radical alkyle, notamment linéaire ou ramifié, par exemple de CI à C10, de préférence en Ci, ou un radical aryle, par exemple le radical phényle, ou un radical aralkyle, par exemple le radical benzyle. Par radical alkyle, on entend généralement un radical monovalent aliphatique provenant de l'enlèvement d'un atome d'hydrogène dans la molécule d'un alcane, ou d'un alcène, ou d'un alcyne, par exemple le radical méthyle, éthyle, propyle, néopentyle, allyle ou éthinyle. On préfère le radical méthyle. The catalyst, for example in the form (A) described above, may contain at least one metal, Me, bonded to at least one hydrocarbon radical, R, which may be saturated or unsaturated, have from 1 to 20, preferably from 1 at 10 carbon atoms, and be chosen from alkyl, alkylidene or alkylidyne radicals, especially from C 1 to C 10, aryl radicals, especially C 6 to C 10 radicals, and aralkyl, aralkylidene or aralkylidyne radicals, especially C 7 to C 14 radicals. The metal, Me, can be bonded to the hydrocarbon radical, R, by one or more single, double or triple carbon-metal bonds. It can be a simple carbon-metal bond, in particular of the type #: in this case, the hydrocarbon radical, R, can be an alkyl radical, in particular a linear or branched radical, for example from C 1 to C 10, preferably Ci, or an aryl radical, for example the phenyl radical, or an aralkyl radical, for example the benzyl radical. Alkyl radical generally means a monovalent aliphatic radical originating from the removal of a hydrogen atom in the molecule of an alkane, or an alkene, or an alkyne, for example the methyl or ethyl radical. , propyl, neopentyl, allyl or ethinyl. The methyl radical is preferred.
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Il peut s'agir aussi d'une liaison carbone-métal double, notamment du type #: dans ce cas, le radical hydrocarboné, R, peut être un radical alkylidène, notamment linéaire ou ramifié, par exemple de Ci à C10, de préférence en Ci, ou un radical aralkylidène, par exemple de C7 à C14. Par radical alkylidène, on entend généralement un radical bivalent aliphatique provenant de l'enlèvement de deux atomes d'hydrogène sur un même carbone de la molécule d'un alcane, ou d'un alcène, ou d'un alcyne, par exemple le radical méthylidène, éthylidène, propylidène, néopentylidène ou allylidène. It may also be a carbon-metal double bond, in particular of # type: in this case, the hydrocarbon radical, R, may be an alkylidene radical, in particular linear or branched, for example from C 1 to C 10, preferably Ci, or an aralkylidene radical, for example C7 to C14. By alkylidene radical is generally meant a divalent aliphatic radical derived from the removal of two hydrogen atoms on the same carbon of the molecule of an alkane, or an alkene, or an alkyne, for example the radical methylidene, ethylidene, propylidene, neopentylidene or allylidene.
On préfère le radical méthylidène. Par radical aralkylidène, on entend généralement un radical bivalent aliphatique provenant de l'enlèvement de deux atomes d'hydrogène sur un même carbone d'un branchement alkyle, alcényle ou alcynyle d'un hydrocarbure aromatique. The methylidene radical is preferred. By aralkylidene radical is generally meant a divalent aliphatic radical derived from the removal of two hydrogen atoms on the same carbon of an alkyl, alkenyl or alkynyl branch of an aromatic hydrocarbon.
Il peut s'agir également d'une liaison carbone-métal triple : dans ce cas, le radical hydrocarboné, R, peut être un radical alkylidyne, notamment linéaire ou ramifié, par exemple de Ci à CIO, de préférence en Ci, ou un radical aralkylidyne, par exemple de C7 à C14. Par radical alkylidyne, on entend généralement un radical trivalent aliphatique provenant de l'enlèvement de trois atomes d'hydrogène sur un même carbone de la molécule d'un alcane, ou d'un alcène, ou d'un alcyne, par exemple le radical méthylidyne, éthylidyne, propylidyne, néopentylidyne ou allylidyne. On préfère le radical méthylidyne. Par radical aralkylidyne, on entend généralement un radical trivalent aliphatique provenant de l'enlèvement de trois atomes d'hydrogène sur un même carbone d'un branchement alkyle, alcényle ou alcynyle d'un hydrocarbure aromatique. It may also be a carbon-metal triple bond: in this case, the hydrocarbon radical, R, may be an alkylidyne radical, in particular linear or branched, for example from C 1 to C 10, preferably C 1, or aralkylidyne radical, for example from C7 to C14. By alkylidyne radical is generally meant a trivalent aliphatic radical originating from the removal of three hydrogen atoms on the same carbon of the molecule of an alkane, or an alkene, or an alkyne, for example the radical methylidyne, ethylidyne, propylidyne, neopentylidyne or allylidyne. The methylidyne radical is preferred. By aralkylidyne radical is generally meant a trivalent aliphatic radical derived from the removal of three hydrogen atoms on the same carbon of an alkyl, alkenyl or alkynyl branch of an aromatic hydrocarbon.
Le catalyseur peut être avantageusement choisi parmi les catalyseurs ou composés métalliques supportés et greffés sur un support solide, comprenant le métal, Me, présent sous les deux formes (A) et (B). Un tel catalyseur a l'avantage de présenter une activité catalytique très élevée dans la fabrication d'alcanes. La forme (A) du catalyseur est celle décrite précédemment. Dans la forme (B), le métal, Me, est lié de préférence uniquement au support, notamment à un ou plusieurs atomes constituant les éléments essentiels du support, en particulier à un ou plusieurs atomes X du support tels que décrits précédemment, par exemple par des liaisons simples ou doubles. The catalyst may advantageously be selected from supported or grafted metal catalysts or compounds on a solid support, comprising the metal, Me, present in both forms (A) and (B). Such a catalyst has the advantage of having a very high catalytic activity in the manufacture of alkanes. The form (A) of the catalyst is that described above. In the form (B), the metal, Me, is preferably bonded only to the support, in particular to one or more atoms constituting the essential elements of the support, in particular to one or more X atoms of the support as described above, for example by single or double bonds.
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Dans la forme (B), le métal, Me, peut être éventuellement lié, en plus du support, à au moins un autre élément qui n'est ni un atome d'hydrogène, ni un radical hydrocarboné. L'autre élément lié au métal Me peut être, par exemple, au moins un des éléments des Groupes 15 à 17 du Tableau de la Classification Périodique des Eléments, élément qui peut être seul ou lui-même lié à au moins un atome d'hydrogène et/ou à au moins un radical hydrocarboné et/ou à au moins un groupement silylé (ou silane) ou organosilylé (ou organosilane). En particulier, le métal, Me, présent sous la forme (B) peut être éventuellement lié, en plus du support, à au moins un atome des éléments choisis parmi l'oxygène, le soufre, l'azote et les halogènes, notamment le fluor, le chlore ou le brome. Ainsi, par exemple, le métal, Me, peut être lié, par une liaison simple, à un ou plusieurs atomes d'halogène, notamment le fluor, le chlore ou le brome. Il peut être aussi lié, par une liaison double, à un ou plusieurs atomes d'oxygène ou de soufre, notamment sous la forme d'un oxyde ou d'un sulfure métallique. Il peut être également lié, par une liaison simple, à au moins un atome d'oxygène ou de soufre lui-même lié à un atome d'hydrogène ou à un radical hydrocarboné, saturé ou non, notamment de CI à C20, de préférence de Ci à C10, par exemple sous la forme d'un hydroxyde, d'un hydrogénosulfure, d'un alcoolate ou d'un thiolate. Il peut être encore lié, par une liaison simple, à un groupement silylé ou organosilylé. Il peut être aussi lié, par une liaison simple, à un groupement amido (ou amide), par exemple de formules (NH2 - ), (NHR - ) ou (NRR' - ) dans lesquelles R et R' étant identiques ou différents représentent des radicaux hydrocarbonés, saturés ou non, notamment de Ci à C20, de préférence de Ci à C10 ou des groupements silylés ou organosilylés, ou bien être lié, par une liaison double, à un groupement imido (ou imide), par exemple de formule (NH =), ou encore, par une liaison triple, à un groupement nitrido (ou azoture), par exemple de formule (N=). In the form (B), the metal, Me, may optionally be bonded, in addition to the support, to at least one other element which is neither a hydrogen atom nor a hydrocarbon radical. The other element linked to the metal Me may be, for example, at least one of the elements of Groups 15 to 17 of the Periodic Table of Elements, which element may be alone or itself linked to at least one atom of hydrogen and / or at least one hydrocarbon radical and / or at least one silylated (or silane) or organosilyl (or organosilane) group. In particular, the metal, Me, present in the form (B) may optionally be bonded, in addition to the support, to at least one atom of the elements chosen from oxygen, sulfur, nitrogen and halogens, especially the fluorine, chlorine or bromine. Thus, for example, the metal, Me, may be linked, by a single bond, to one or more halogen atoms, especially fluorine, chlorine or bromine. It can also be linked, by a double bond, to one or more oxygen or sulfur atoms, especially in the form of an oxide or a metal sulphide. It may also be linked, by a single bond, to at least one oxygen or sulfur atom, itself linked to a hydrogen atom or to a saturated or unsaturated hydrocarbon radical, in particular from C 1 to C 20, preferably from C 1 to C 10, for example in the form of a hydroxide, a hydrogen sulfide, an alcoholate or a thiolate. It can be further bound, by a single bond, to a silyl or organosilyl group. It can also be linked, by a single bond, to an amido (or amide) group, for example of formulas (NH 2 -), (NHR -) or (NRR '-) in which R and R' being identical or different represent saturated or unsaturated hydrocarbon radicals, especially of C 1 to C 20, preferably of C 1 to C 10, or silyl or organosilyl groups, or be bonded, by a double bond, to an imido (or imide) group, for example of the formula (NH =) or, by a triple bond, to a nitrido (or azide) group, for example of formula (N =).
On préfère utiliser les catalyseurs métalliques supportés et greffés sur un support solide, dans lesquels le métal, Me, greffé sur le support se présente à la fois sous les deux formes (A) et (B), car ces catalyseurs présentent avantageusement une activité catalytique très élevée dans la fabrication d'alcanes. Ceci est notamment le cas lorsque pour 100 moles du métal Me greffées sur le support, le catalyseur comprend : It is preferred to use the supported and grafted metal catalysts on a solid support, in which the metal, Me, grafted onto the support is present in both forms (A) and (B), since these catalysts advantageously have a catalytic activity. very high in the manufacture of alkanes. This is particularly the case when, for 100 moles of metal Me grafted onto the support, the catalyst comprises:
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(a) de 5 à 95 moles, de préférence de 10 à 90 moles, notamment de 20 à 90 moles, en particulier de 25 à 90 moles, ou plus particulièrement de 30 à 90 moles du métal Me sous la forme (A), et (b) de 95 à 5 moles, de préférence de 90 à 10 moles, notamment de 80 à 10 moles, en particulier de 75 à 10 moles, ou plus particulièrement de 70 à 10 moles du métal Me sous la forme (B). (a) from 5 to 95 moles, preferably from 10 to 90 moles, especially from 20 to 90 moles, in particular from 25 to 90 moles, or more particularly from 30 to 90 moles of the metal Me in the form (A), and (b) from 95 to 5 moles, preferably from 90 to 10 moles, especially from 80 to 10 moles, in particular from 75 to 10 moles, or more preferably from 70 to 10 moles of the Me metal in the form (B). .
Les catalyseurs décrits précédemment peuvent être préparés de diverses façons. Un premier procédé de préparation d'un catalyseur métallique supporté et greffé sur un support solide peut comprendre les étapes suivantes : (a) greffer un précurseur organométallique (P) comportant le métal Me lié à au moins un ligand hydrocarboné sur le support solide, et (b) traiter le produit solide résultant de l'étape (a) avec de l'hydrogène ou un agent réducteur susceptible de former une liaison métal Me-hydrogène, de préférence par hydrogénolyse des ligands hydrocarbonés, à une température notamment au plus égale à la température Tl à laquelle le catalyseur se forme uniquement sous la forme (A) telle que définie précédemment . The catalysts described above can be prepared in various ways. A first method for preparing a supported and grafted metal catalyst on a solid support can comprise the following steps: (a) grafting an organometallic precursor (P) comprising the metal Me bonded to at least one hydrocarbon ligand on the solid support, and (b) treating the solid product resulting from step (a) with hydrogen or a reducing agent capable of forming a Me-hydrogen metal bond, preferably by hydrogenolysis of the hydrocarbon ligands, at a temperature in particular at most equal to the temperature T1 at which the catalyst is formed only in the form (A) as defined above.
La température de l'étape (b) est choisie notamment de façon à ce qu'elle soit au plus égale à la température Tl où seule la forme (A) du catalyseur se forme, c'est-à-dire où seule l'hydrure métallique se forme. La température de l'étape (b) peut en particulier être choisie dans une gamme allant de 50 à 160 C, de préférence de 100 à 150 C. L'étape (b) peut se dérouler sous une pression absolue de 10-3 à 10 MPa et pendant une durée pouvant aller de 1 à 24 heures, de préférence de 5 à 20 heures. The temperature of step (b) is chosen in particular so that it is at most equal to the temperature Tl where only the form (A) of the catalyst is formed, that is to say where only the metal hydride is formed. The temperature of stage (b) may in particular be chosen in a range from 50 to 160.degree. C., preferably from 100 to 150.degree. C. Stage (b) may take place under an absolute pressure of 10-3 at 10 MPa and for a duration ranging from 1 to 24 hours, preferably from 5 to 20 hours.
Un deuxième procédé de préparation d'un catalyseur peut comprendre les étapes suivantes : A second method of preparing a catalyst may comprise the following steps:
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(a) greffer un précurseur organométallique (P) comportant le métal Me lié à au moins un ligand hydrocarboné sur le support solide, et (b) traiter le produit solide résultant de l'étape (a) avec de l'hydrogène ou un agent réducteur susceptible de former une liaison métal Me-hydrogène, de préférence par hydrogénolyse des ligands hydrocarbonés, à une température supérieure à la température Tl à laquelle le catalyseur se forme uniquement sous la forme (A), et inférieure à la température T2 à laquelle le catalyseur se forme uniquement sous la forme (B), les formes (A) et (B) étant celles décrites précédemment. (a) grafting an organometallic precursor (P) comprising the metal Me bonded to at least one hydrocarbon ligand on the solid support, and (b) treating the solid product resulting from step (a) with hydrogen or an agent reducing agent capable of forming a Me-hydrogen metal bond, preferably by hydrogenolysis of the hydrocarbon ligands, at a temperature above the temperature Tl at which the catalyst is formed only in the form (A), and below the temperature T2 at which the catalyst is formed only in the form (B), the forms (A) and (B) being those described above.
La température de l'étape (b) est choisie notamment de façon à ce qu'elle soit supérieure à la température Tl où seule la forme (A) se forme. Elle peut en particulier être d'au moins 10 C, de préférence d'au moins 20 C, notamment d'au moins 30 C ou même d'au moins 50 C supérieure à la température Tl. Elle est en outre choisie notamment de façon à ce qu'elle soit inférieure à la température T2 où seule la forme (B) se forme. Elle peut en particulier être d'au moins 10 C, de préférence d'au moins 20 C, notamment d'au moins 30 C ou même d'au moins 50 C inférieure à la température T2. La température de l'étape (b) peut par exemple être choisie dans une gamme allant de 165 C à 450 C, de préférence de 170 à 430 C, notamment de 180 à 390 C, en particulier de 190 à 350 C ou de 200 à 320 C. L'étape (b) peut se dérouler sous une pression absolue de 10-3 à 10 MPa, et pendant une durée pouvant aller de 1 à 24 heures, de préférence de 5 à 20 heures. The temperature of step (b) is chosen in particular so that it is greater than the temperature T1 where only the shape (A) is formed. It may in particular be at least 10 C, preferably at least 20 C, in particular at least 30 C or even at least 50 C higher than the temperature T1. it is lower than the temperature T2 where only the form (B) is formed. It may in particular be at least 10 C, preferably at least 20 C, especially at least 30 C or even at least 50 C below the temperature T2. The temperature of step (b) may, for example, be chosen in a range from 165 ° C. to 450 ° C., preferably from 170 ° to 430 ° C., in particular from 180 ° to 390 ° C., in particular from 190 ° to 350 ° C. or 200 ° C. at 320 ° C. Step (b) can be carried out under an absolute pressure of 10-3 to 10 MPa, and for a duration ranging from 1 to 24 hours, preferably from 5 to 20 hours.
Un troisième procédé de préparation d'un catalyseur peut comprendre les étapes suivantes : (a) greffer un précurseur organométallique (P) comportant le métal Me lié à au moins un ligand hydrocarboné sur le support solide, puis A third method for preparing a catalyst may comprise the following steps: (a) grafting an organometallic precursor (P) comprising the metal Me bonded to at least one hydrocarbon ligand on the solid support, and then
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(b) traiter le produit solide résultant de l'étape (a) avec de l'hydrogène ou un agent réducteur susceptible de former une liaison métal Me-hydrogène, de préférence par hydrogénolyse complète des ligands hydrocarbonés, à une température notamment au plus égale à la température Tl à laquelle le catalyseur se forme uniquement sous la forme (A) telle que définie précédemment, de façon à former un hydrure métallique sous la forme (A), et (c) traiter thermiquement le produit solide résultant de l'étape (b), de préférence en présence d'hydrogène ou d'un agent réducteur, à une température supérieure à la température de l'étape (b) et inférieure à la température T2 à laquelle le catalyseur se forme uniquement sous la forme (B) telle que définie précédemment. (b) treating the solid product resulting from step (a) with hydrogen or a reducing agent capable of forming a Me-hydrogen metal bond, preferably by complete hydrogenolysis of the hydrocarbon ligands, at a temperature at most equal to at the temperature Tl at which the catalyst is formed only in the form (A) as defined above, so as to form a metal hydride in the form (A), and (c) heat-treating the solid product resulting from the step (b), preferably in the presence of hydrogen or a reducing agent, at a temperature above the temperature of step (b) and below the temperature T2 at which the catalyst is formed only in the form (B) ) as defined above.
L'étape (b) du procédé peut être réalisée dans les mêmes conditions, notamment de température, que celles de l'étape (b) du premier procédé de préparation. Step (b) of the process can be carried out under the same conditions, in particular temperature, as those of step (b) of the first preparation process.
L'étape (c) peut être réalisée à une température, sous une pression et pendant une durée équivalentes à celles décrites dans l'étape (b) du deuxième procédé de préparation. Step (c) can be carried out at a temperature, under a pressure and for a duration equivalent to those described in step (b) of the second preparation process.
Un quatrième procédé de préparation d'un catalyseur peut comprendre les étapes suivantes : (a) greffer un précurseur organométallique (P) comportant le métal Me lié à au moins un ligand hydrocarboné sur le support solide comprenant des groupes fonctionnels susceptibles de greffer le précurseur (P), par mise en contact du précurseur (P) avec le support solide de façon à greffer le précurseur (P) sur le support par réaction de (P) avec une partie des groupes fonctionnels du support, de préférence de
5 à 95% des groupes fonctionnels du support, puis (b) traiter thermiquement le produit solide résultant de l'étape (a), de préférence en présence d'hydrogène ou d'un agent A fourth process for preparing a catalyst may comprise the following steps: (a) grafting an organometallic precursor (P) comprising the metal Me bonded to at least one hydrocarbon ligand to the solid support comprising functional groups capable of grafting the precursor ( P), by contacting the precursor (P) with the solid support so as to graft the precursor (P) onto the support by reaction of (P) with a part of the functional groups of the support, preferably of
5 to 95% of the functional groups of the support, then (b) heat-treating the solid product resulting from step (a), preferably in the presence of hydrogen or an agent
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réducteur, à une température égale ou supérieure à la température T2 à laquelle le catalyseur se forme uniquement sous la forme (B) telle que définie précédemment, puis (c) greffer sur le produit solide résultant de l'étape (b) un précurseur organométallique (P'), identique ou différent de (P), comportant le métal Me lié à au moins un ligand hydrocarboné, le métal Me et le ligand étant identiques ou différents de ceux de (P), par mise en contact du précurseur (P') avec le produit solide résultant de l'étape (b) de façon à greffer le précurseur (P') sur le support par réaction de (P') avec les groupes fonctionnels restant dans le support, et éventuellement (d) traiter le produit solide résultant de l'étape (c) avec de l'hydrogène ou un agent réducteur susceptible de former des liaisons métal Me-hydrogène, de préférence par hydrogénolyse complète des ligands hydrocarbonés du précurseur (P') greffé, à une température notamment au plus égale à la température Tl à laquelle le catalyseur se forme uniquement sous la forme (A) telle que définie précédemment. reducing agent, at a temperature equal to or greater than the temperature T2 at which the catalyst is formed only in the form (B) as defined above, and then (c) grafting on the solid product resulting from step (b) an organometallic precursor (P '), identical or different from (P), comprising the metal Me bonded to at least one hydrocarbon ligand, the metal Me and the ligand being identical or different from those of (P), by contacting the precursor (P) ') with the solid product resulting from step (b) so as to graft the precursor (P') onto the support by reacting (P ') with the functional groups remaining in the support, and optionally (d) treating the solid product resulting from step (c) with hydrogen or a reducing agent capable of forming Me-hydrogen metal bonds, preferably by complete hydrogenolysis of the hydrocarbon ligands of the grafted precursor (P '), at a temperature in particular at more equal the temperature T at which the catalyst is formed solely in the form (A) as defined above.
L'étape (b) du procédé peut être réalisée à une température telle que la majeure partie, de préférence la totalité du précurseur (P) greffé sur le support soit transformée en composé métallique sous le forme (B). La température pendant l'étape (b) peut être choisie dans une gamme allant de 460 C, de préférence de 480 C, notamment de 500 C jusqu' à une température inférieure à la température de frittage du support. L'étape (d) est facultative et peut être réalisée à une température équivalente à celle de l'étape (b) du premier procédé de préparation. Step (b) of the process may be carried out at a temperature such that most, preferably all, of the precursor (P) grafted onto the support is converted into a metal compound in the form (B). The temperature during step (b) may be chosen in a range from 460 C, preferably 480 C, especially 500 C to a temperature below the sintering temperature of the support. Step (d) is optional and can be performed at a temperature equivalent to that of step (b) of the first preparation process.
Un cinquième procédé de préparation d'un catalyseur peut comprendre les étapes suivantes : A fifth method of preparing a catalyst may comprise the following steps:
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(a) greffer un précurseur organométallique sur le support solide dans les mêmes conditions qu'à l'étape (a) du procédé de préparation précédent, puis (b) traiter le produit solide résultant de l'étape (a) dans les mêmes conditions qu'à l'étape (b) du procédé de préparation précédent, puis (c) mettre en contact le produit solide résultant de l'étape (b) avec au moins un composé Y susceptible de réagir avec le métal Me de la forme (A) et/ou (B) préparée précédemment, la mise en contact étant de préférence suivie d'une élimination du composé Y n'ayant pas réagi et/ou d'un traitement thermique à une température inférieure à la température de frittage du support, puis (d) greffer sur le produit solide résultant de l'étape (c) un précurseur organométallique (P'), identique ou différent de (P), comportant le métal Me lié à au moins un ligand hydrocarboné, le métal Me et le ligand étant identiques ou différents de ceux de (P), par mise en contact du précurseur (P') avec le produit résultant de l'étape (c) de façon à greffer le précurseur (P') sur le support par réaction de (P') avec les groupes fonctionnels restant dans le support, et éventuellement (e) traiter le produit solide résultant de l'étape (d) avec de l'hydrogène ou un agent réducteur susceptible de former des liaisons métal Me-hydrogène, de préférence par hydrogénolyse complète des ligands hydrocarbonés du précurseur (P') greffé, à une température notamment au plus égale à la température Tl à laquelle le catalyseur se forme uniquement sous la forme (A) telle que définie précédemment. (a) grafting an organometallic precursor onto the solid support under the same conditions as in step (a) of the preceding preparation method, then (b) treating the solid product resulting from step (a) under the same conditions than in step (b) of the preceding preparation process, and then (c) bringing the solid product resulting from step (b) into contact with at least one compound Y that is capable of reacting with the metal Me of the form ( A) and / or (B) prepared above, the contacting being preferably followed by a removal of the unreacted compound Y and / or a heat treatment at a temperature below the sintering temperature of the support and then (d) grafting onto the solid product resulting from step (c) an organometallic precursor (P '), identical to or different from (P), comprising the metal Me bonded to at least one hydrocarbon ligand, the metal Me and the ligand being identical or different from those of (P), by setting into con tact of the precursor (P ') with the product resulting from step (c) so as to graft the precursor (P') on the support by reaction of (P ') with the functional groups remaining in the support, and optionally ( e) treating the solid product resulting from step (d) with hydrogen or a reducing agent capable of forming Me-hydrogen metal bonds, preferably by complete hydrogenolysis of the hydrocarbon ligands of the grafted precursor (P '), a temperature in particular at most equal to the temperature Tl at which the catalyst is formed only in the form (A) as defined above.
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L'étape (b) du procédé peut être réalisée à une température équivalente à celle de l'étape (b) du quatrième procédé de préparation. Dans l'étape (c), le composé Y peut être choisi parmi l'oxygène moléculaire, l'eau, le sulfure d'hydrogène, l'ammoniac, un alcool notamment de Ci à C20, de préférence de Ci à CIO, un thiol notamment de Ci à C20, de préférence de Ci à C10, une amine primaire ou secondaire de Ci à C20, de préférence de Ci à C10, un halogène moléculaire, notamment le fluor, le chlore ou le brome moléculaire, et un halogénure d'hydrogène, par exemple de formule HF, HC1 ou HBr. Le traitement thermique éventuellement réalisé à la fin de l'étape (c) peut être effectué à une température allant de 25 à 500 C. L'étape (e) est facultative et peut être réalisée à une température équivalente à celle de l'étape (b) du premier procédé de préparation. Step (b) of the process may be carried out at a temperature equivalent to that of step (b) of the fourth preparation process. In step (c), the compound Y may be chosen from molecular oxygen, water, hydrogen sulphide, ammonia, an alcohol, especially of C 1 to C 20, preferably of C 1 to C 10, thiol, especially of C 1 to C 20, preferably of C 1 to C 10, a primary or secondary amine of C 1 to C 20, preferably of C 1 to C 10, a molecular halogen, in particular fluorine, chlorine or molecular bromine, and a halide of hydrogen, for example of formula HF, HC1 or HBr. The heat treatment possibly performed at the end of step (c) can be carried out at a temperature ranging from 25 to 500 C. Step (e) is optional and can be carried out at a temperature equivalent to that of step (b) the first preparation process.
Dans les procédés de préparation d'un catalyseur métallique supporté et greffé tels que décrits précédemment, l'opération de greffage sur un support solide met en #uvre au moins un précurseur organométallique (P) ou (P') comportant le métal Me lié à au moins un ligand hydrocarboné. Le précurseur peut répondre à la formule générale :
Me R'a (4) dans laquelle Me a la même définition que précédemment, R' représente un ou plusieurs ligands hydrocarbonés, identiques ou différents, saturés ou non, notamment aliphatiques ou alicycliques, notamment de Ci à C20, de préférence de Ci à CI(), ayant par exemple la même définition que celle donnée précédemment pour le radical hydrocarboné, R, du catalyseur métallique, et a est un nombre entier, égal au degré d'oxydation du métal Me. In the processes for preparing a supported and grafted metal catalyst as described above, the grafting operation on a solid support uses at least one organometallic precursor (P) or (P ') comprising the metal Me bonded to at least one hydrocarbon ligand. The precursor can answer the general formula:
Me R'a (4) in which Me has the same definition as above, R 'represents one or more hydrocarbon ligands, identical or different, saturated or non saturated, in particular aliphatic or alicyclic, in particular of Ci to C20, preferably of Ci to CI (), having for example the same definition as that given above for the hydrocarbon radical, R, of the metal catalyst, and a is an integer, equal to the degree of oxidation of the metal Me.
Le radical R' peut être choisi parmi les radicaux alkyle, alkylidène, alkylidyne, aryle, aralkyle, aralkylidène et aralkylidyne. Le métal Me peut être lié à un ou plusieurs carbones des ligands hydrocarbonés, R', notamment par des liaisons carbone-métal simples, doubles ou triples, telles que celles reliant le métal Me au radical hydrocarboné, R, dans le catalyseur. The radical R 'can be chosen from alkyl, alkylidene, alkylidyne, aryl, aralkyl, aralkylidene and aralkylidyne radicals. The metal Me may be bonded to one or more carbons of the hydrocarbon ligands, R ', in particular by single, double or triple carbon-metal bonds, such as those connecting the metal Me to the hydrocarbon radical, R, in the catalyst.
Dans les procédés de préparation d'un catalyseur métallique supporté et greffé tels que décrits précédemment, le support solide est, de préférence, préalablement soumis à un traitement thermique de déshydratation et/ou de déshydroxylation, In the processes for preparing a supported and grafted metal catalyst as described above, the solid support is preferably previously subjected to a heat treatment of dehydration and / or dehydroxylation,
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notamment à une température inférieure à la température de frittage du support, de préférence à une température allant de 200 à 1000 C, de préférence de 300 à 800 C, pendant une durée qui peut aller de 1 à 48 heures, de préférence de 5 à 24 heures. La température et la durée peuvent être choisies de façon à créer et/ou à laisser subsister dans le support et à des concentrations prédéterminées, des groupes fonctionnels susceptibles de greffer par réaction le précurseur (P) ou (P'). Parmi les groupes fonctionnels connus pour les supports, on peut citer des groupes de formules XH dans laquelle H représente un atome d'hydrogène et X répond à la même définition que donnée précédemment pour le support, et notamment peut représenter un atome choisi parmi l'oxygène, le soufre et l'azote. Le groupe fonctionnel le plus connu est le groupe hydroxyle. in particular at a temperature below the sintering temperature of the support, preferably at a temperature ranging from 200 to 1000 ° C., preferably from 300 ° to 800 ° C., for a period which can range from 1 to 48 hours, preferably from 5 to 24 hours. The temperature and the duration can be chosen so as to create and / or leave in the support and at predetermined concentrations, functional groups capable of grafting by reaction the precursor (P) or (P '). Among the known functional groups for the supports, there may be mentioned groups of formulas XH in which H represents a hydrogen atom and X corresponds to the same definition as given previously for the support, and in particular may represent an atom chosen from oxygen, sulfur and nitrogen. The most well-known functional group is the hydroxyl group.
L'opération de greffage en général peut être réalisée par sublimation ou par mise en contact du précurseur en milieu liquide ou en solution. Dans le cas d'une sublimation, le précurseur utilisé à l'état solide peut être chauffé sous vide et dans des conditions de température et de pression assurant sa sublimation et sa migration à l'état vapeur sur le support. La sublimation peut être réalisée à une température allant de 20 à 300 C, notamment de 50 à 150 C, sous vide. The grafting operation in general may be carried out by sublimation or by contacting the precursor in a liquid medium or in solution. In the case of sublimation, the precursor used in the solid state can be heated under vacuum and under conditions of temperature and pressure ensuring its sublimation and its migration in the vapor state on the support. Sublimation can be carried out at a temperature ranging from 20 to 300 ° C., in particular from 50 to 150 ° C., under vacuum.
On peut aussi réaliser un greffage par mise en contact en milieu liquide ou en solution. Dans ce cas, le précurseur peut être mis en solution dans un solvant organique tel que le pentane ou l'éther éthylique, de façon à former une solution homogène, et le support peut être mis ensuite en suspension dans la solution contenant le précurseur ou par toute autre méthode assurant un contact entre le support et le précurseur. La mise en contact peut être conduite à la température ambiante (20 C), ou plus généralement à une température allant de -80 C à +150 C, sous une atmosphère inerte, telle que l'azote. Si une partie seulement du précurseur s'est fixée sur le support, on peut éliminer l'excès par lavage ou sublimation inverse. It is also possible to carry out grafting by contacting it in a liquid medium or in solution. In this case, the precursor can be dissolved in an organic solvent such as pentane or ethyl ether, so as to form a homogeneous solution, and the support can then be suspended in the solution containing the precursor or by any other method ensuring contact between the support and the precursor. The contacting can be carried out at room temperature (20 ° C.), or more generally at a temperature ranging from -80 ° C. to 150 ° C. under an inert atmosphere, such as nitrogen. If only a portion of the precursor is attached to the support, the excess can be removed by washing or reverse sublimation.
Les exemples suivants illustrent la présente invention . The following examples illustrate the present invention.
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d'être réutilisé dans la réaction suivante de métathèse du propane. Dans chaque réaction de métathèse du propane, on mesure la vitesse instantanée de réaction du propane, exprimée par le nombre de moles de propane ayant réagi par mole de tantale et par heure, en particulier la vitesse initiale (à l'instant t = 0 minute) et la vitesse finale après une durée de réaction de 8000 minutes. On peut notamment comparer la vitesse initiale de la réaction de métathèse après chaque opération d'activation du catalyseur à la vitesse finale de la réaction de métathèse précédente, et montrer ainsi que le catalyseur a été effectivement réactivé après chaque opération d'activation du catalyseur. to be reused in the following metathesis reaction of propane. In each propane metathesis reaction, the instantaneous propane reaction rate, expressed as the number of moles of propane reacted per mole of tantalum per hour, in particular the initial velocity (at time t = 0 minutes), is measured. ) and the final speed after a reaction time of 8000 minutes. In particular, the initial rate of the metathesis reaction can be compared after each catalyst activation operation at the final rate of the preceding metathesis reaction, and thus show that the catalyst has been effectively reactivated after each catalyst activation operation.
La réaction de métathèse du propane peut s'écrire essentiellement selon l'équation suivante :
2 C3H8 # C2H6 + C4H10 (8)
Chaque réaction de métathèse du propane est réalisée dans les conditions suivantes. Un réacteur contient 0,52 g du catalyseur de tantale (contenant 5,33 % en poids de tantale) sous une atmosphère d'argon et à la température ambiante (25 C). Le réacteur est rempli de propane à la pression atmosphérique, puis est chauffé à 150 C sous un courant continu de propane à un débit constant de 1 ml/min (mesuré dans les conditions normales) à la pression atmosphérique. Ce courant continu est maintenu dans ces conditions, à 150 C et sous la pression atmosphérique, pendant une durée de 8000 minutes. The metathesis reaction of propane can be written essentially according to the following equation:
2 C3H8 # C2H6 + C4H10 (8)
Each metathesis reaction of propane is carried out under the following conditions. One reactor contains 0.52 g of tantalum catalyst (containing 5.33% by weight of tantalum) under an argon atmosphere and at room temperature (25 ° C). The reactor is filled with propane at atmospheric pressure and is then heated to 150 ° C under a continuous stream of propane at a constant rate of 1 ml / min (measured under normal conditions) at atmospheric pressure. This direct current is maintained under these conditions, at 150 ° C. and under atmospheric pressure, for a period of 8000 minutes.
Chaque opération d'activation du catalyseur est réalisée dans les conditions suivantes. Le catalyseur de tantale est récupéré dans le réacteur à la fin d'une réaction précédente de métathèse, après avoir refroidi le réacteur à la température ambiante et rempli ensuite le réacteur d'hydrogène à la pression atmosphérique. Le réacteur contenant ainsi le catalyseur est traversé par un courant continu d'hydrogène à un débit constant de 1 ml/min (mesuré dans les conditions normales), à la pression atmosphérique. Pendant ce temps-là, la température du réacteur est élevée régulièrement de 25 C à 150 C à une vitesse constante de 40 C/h, puis est maintenu constante à 150 C pendant 15 h. A la fin de cette période, le réacteur est refroidi à la température ambiante, puis est mis sous vide et rempli d'argon, de sorte que le catalyseur ainsi activé est prêt pour une nouvelle réaction de métathèse. Each activation operation of the catalyst is carried out under the following conditions. The tantalum catalyst is recovered in the reactor at the end of a previous metathesis reaction, after cooling the reactor to room temperature and then filling the reactor with hydrogen at atmospheric pressure. The reactor thus containing the catalyst is traversed by a continuous stream of hydrogen at a constant flow rate of 1 ml / min (measured under normal conditions), at atmospheric pressure. Meanwhile, the temperature of the reactor is regularly raised from 25.degree. C. to 150.degree. C. at a constant speed of 40.degree. C./h, and is then kept constant at 150.degree. C. for 15 hours. At the end of this period, the reactor is cooled to room temperature, then evacuated and filled with argon, so that the catalyst thus activated is ready for a new metathesis reaction.
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On observe que la réaction de métathèse du propane ainsi réalisée produit à chaque fois essentiellement de l'éthane et du butane, et de faibles quantités de méthane et d'homologues en C5. A chaque réaction de métathèse, on mesure la vitesse initiale et la vitesse finale de réaction du propane. Ces mesures sont effectuées au cours d'une première réaction de métathèse, puis d'une seconde réaction de métathèse précédée par une première activation, et d'une troisième réaction de métathèse, elle-même précédée par une seconde activation. Les résultats de ces mesures sont rassemblés dans le Tableau 1. It is observed that the metathesis reaction of the propane thus produced produces in each case essentially ethane and butane, and small amounts of methane and C5 homologues. At each metathesis reaction, the initial and final reaction rates of the propane are measured. These measurements are made during a first metathesis reaction, then a second metathesis reaction preceded by a first activation, and a third metathesis reaction, itself preceded by a second activation. The results of these measurements are summarized in Table 1.
Tableau 1
Table 1
<tb>
<tb> Essais <SEP> Vitesse <SEP> initiale <SEP> (*) <SEP> (à <SEP> Vitesse <SEP> finale <SEP> (*) <SEP> (à
<tb> l'instant <SEP> t <SEP> = <SEP> 0 <SEP> min) <SEP> l'instant <SEP> t <SEP> = <SEP> 8000 <SEP> min)
<tb> Première <SEP> réaction <SEP> de
<tb> métathèse <SEP> 1,46 <SEP> 0,18
<tb> Seconde <SEP> réaction <SEP> de
<tb> métathèse <SEP> (après <SEP> une <SEP> 0,95 <SEP> 0,11
<tb> première <SEP> activation)
<tb> Troisième <SEP> réaction <SEP> de
<tb> métathèse <SEP> (après <SEP> une <SEP> 0,76 <SEP> 0,07
<tb> seconde <SEP> activation)
<tb>
(*) exprimée en nombre de moles de propane ayant réagi par mole de tantale du catalyseur et par heure. <Tb>
<tb> Tests <SEP> Speed <SEP> initial <SEP> (*) <SEP> (at <SEP> Speed <SEP> final <SEP> (*) <SEP> (at
<tb> the instant <SEP> t <SEP> = <SEP> 0 <SEP> min) <SEP> the instant <SEP> t <SEP> = <SEP> 8000 <SEP> min)
<tb> First <SEP> reaction <SEP> of
<tb> metathesis <SEP> 1.46 <SEP> 0.18
<tb> Second <SEP> reaction <SEP> of
<tb> metathesis <SEP> (after <SEP> one <SEP> 0.95 <SEP> 0.11
<tb> first <SEP> activation)
<tb> Third <SEP> reaction <SEP> of
<tb> metathesis <SEP> (after <SEP> one <SEP> 0.76 <SEP> 0.07
<tb> second <SEP> activation)
<Tb>
(*) expressed as the number of moles of propane reacted per mole of tantalum catalyst and per hour.
Le Tableau 1 montre que le catalyseur de tantale est réactivé (ou régénéré) dans la réaction de métathèse du propane après chaque opération d' activation du catalyseur par l'hydrogène. Table 1 shows that the tantalum catalyst is reactivated (or regenerated) in the metathesis reaction of propane after each catalyst activation operation with hydrogen.
Exemple 3 : réaction de métathèse du propane en présence d'un catalyseur de tantale et activation séparée du catalyseur par de l'hydrogène. Example 3: metathesis reaction of propane in the presence of a tantalum catalyst and separate activation of the catalyst with hydrogen.
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On réalise les mêmes réactions successives de métathèse du propane et les mêmes opérations d'activation du catalyseur par l'hydrogène qu'à l'Exemple 2, excepté le fait que dans chaque opération d'activation du catalyseur, au lieu de maintenir pendant 15 heures la température du réacteur à 150 C, celle-ci est maintenue pendant 36 heures à 150 C. The same successive metathesis reactions of propane and the same catalyst activation operations with hydrogen as in Example 2 are carried out, except that in each catalyst activation operation, instead of maintaining for 15 hours the temperature of the reactor at 150 C, it is maintained for 36 hours at 150 C.
Dans ces conditions, on constate que la vitesse initiale de la seconde réaction de métathèse du propane (après la première activation) est non seulement supérieure à la vitesse finale de la première réaction de métathèse, mais proche ou presque équivalente à la vitesse initiale de la première réaction de métathèse. Il en est de même pour la troisième réaction de métathèse du propane (après la seconde activation) : la vitesse initiale de la troisième réaction de métathèse est proche ou presque équivalente à la vitesse initiale de la seconde réaction de métathèse, de sorte que l'on peut dire que grâce à l'opération d'activation du catalyseur par l'hydrogène, l'activité catalytique est pour ainsi dire totalement restaurée au moment de la réaction de métathèse qui suit l'opération d'activation. Under these conditions, it is found that the initial speed of the second metathesis reaction of propane (after the first activation) is not only higher than the final speed of the first metathesis reaction, but close to or almost equivalent to the initial speed of the metathesis. first metathesis reaction. The same is true for the third metathesis reaction of propane (after the second activation): the initial speed of the third metathesis reaction is close to or almost equivalent to the initial speed of the second metathesis reaction, so that the it can be said that, thanks to the operation of activating the catalyst with hydrogen, the catalytic activity is almost completely restored at the moment of the metathesis reaction following the activation operation.
Exemple 4 : préparation d'un catalyseur de tungstène. Example 4 Preparation of a Tungsten Catalyst
On prépare un catalyseur de tungstène supporté et greffé sur de la silice, exactement comme à l'Exemple 1, excepté le fait que dans la première étape, au lieu d'utiliser une solution de tris(néopentyl)néopentylidène de tantale dans le n-pentane, on utilise une solution de tris(néopentyl)néopentylidyne de tungstène dans le n-pentane, répondant à la formule générale :
W [ - CH2 - C(CH3)3]3 [ # C- C(CH3)3] (9) et que dans la seconde étape, au lieu d'effectuer l'hydrogénolyse à 250 C, on la réalise à 150 C. On obtient ainsi un catalyseur de tungstène supporté sur de la silice, essentiellement sous la forme (A) d'un hydrure de tungstène. A supported and grafted tungsten catalyst on silica is prepared exactly as in Example 1, except that in the first step, instead of using a solution of tantalum tris (neopentyl) neopentylidene in n- pentane, a solution of tris (neopentyl) neopentylidyne of tungsten in n-pentane, corresponding to the general formula:
W [- CH 2 -C (CH 3) 3] 3 [# C-C (CH 3) 3] (9) and that in the second step, instead of carrying out hydrogenolysis at 250 ° C., it is carried out at 150 ° C. This gives a tungsten catalyst supported on silica, essentially in the form (A) of a tungsten hydride.
Exemple 5 : réaction de métathèse du propane en présence d'un catalyseur de tungstène et activation séparée du catalyseur par de l'hydrogène. Example 5 Propane metathesis reaction in the presence of a tungsten catalyst and separate activation of the catalyst with hydrogen.
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On réalise les mêmes réactions successives de métathèse du propane et les mêmes opérations d'activation du catalyseur par l'hydrogène qu'à l'Exemple 2, excepté le fait qu'au lieu d'utiliser le catalyseur de tantale, on utilise le catalyseur de tungstène préparé à l'Exemple 4. The same successive reactions of metathesis of propane and the same operations of activation of the catalyst by hydrogen as in Example 2, except that instead of using the tantalum catalyst, the catalyst is used. tungsten prepared in Example 4.
Dans ces conditions, on observe que le catalyseur de tungstène est réactivé dans la réaction de métathèse du propane après chaque opération d'activation du catalyseur par l'hydrogène. Under these conditions, it is observed that the tungsten catalyst is reactivated in the metathesis reaction of propane after each activation operation of the catalyst with hydrogen.
Exemple 6 : réaction de métathèse du propane en présence d'un catalyseur de tantale avec activation simultanée du catalyseur par de l'hydrogène. Example 6: metathesis reaction of propane in the presence of a tantalum catalyst with simultaneous activation of the catalyst with hydrogen.
La réaction de métathèse du propane est réalisée dans les conditions suivantes. Dans un réacteur, on introduit 0,52 g du catalyseur de tantale préparé à l'Exemple 1 (contenant 5,33 % en poids de tantale) à la température ambiante (25 C) sous une atmosphère d'argon. Le réacteur est rempli d'un mélange de propane et d'hydrogène dans un rapport molaire entre le propane et l'hydrogène égal à 9/1, à la pression atmosphérique. Le réacteur est ensuite chauffé à 150 C sous un courant continu du mélange de propane et d'hydrogène à un débit constant de 1 ml/min (mesuré dans les conditions normales) à la pression atmosphérique. Ce courant continu est maintenu dans ces conditions, à 150 C sous la pression atmosphérique, pendant 8000 minutes. The metathesis reaction of propane is carried out under the following conditions. In a reactor, 0.52 g of the tantalum catalyst prepared in Example 1 (containing 5.33% by weight of tantalum) is introduced at ambient temperature (25 ° C.) under an argon atmosphere. The reactor is filled with a mixture of propane and hydrogen in a molar ratio between propane and hydrogen equal to 9/1, at atmospheric pressure. The reactor is then heated to 150 ° C. under a continuous stream of the mixture of propane and hydrogen at a constant flow rate of 1 ml / min (measured under normal conditions) at atmospheric pressure. This direct current is maintained under these conditions, at 150 ° C. under atmospheric pressure, for 8000 minutes.
On observe que dans ces conditions, la réaction de métathèse du propane produisant notamment de l'éthane et du butane se déroule simultanément avec une réaction d'activation du catalyseur de tantale dont l'activité dans la réaction de métathèse est particulièrement soutenue au cours du temps. It is observed that under these conditions, the metathesis reaction of propane producing in particular ethane and butane proceeds simultaneously with an activation reaction of the tantalum catalyst whose activity in the metathesis reaction is particularly sustained during the course of the reaction. time.
Exemple 7 : réaction de métathèse du propane en présence d'un catalyseur de tantale avec activation simultanée du catalyseur par de l'hydrogène. Example 7 Propane metathesis reaction in the presence of a tantalum catalyst with simultaneous activation of the catalyst with hydrogen.
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On réalise une réaction de métathèse du propane exactement comme à l'Exemple 6, excepté le fait qu'au lieu de remplir le réacteur avec le mélange de propane et d'hydrogène, on le remplit avec un mélange de propane, d'argon et d'hydrogène dans un rapport molaire entre propane, argon et hydrogène égal respectivement à 90/10/1. Ce mélange est ensuite utilisé dans les mêmes conditions que celui de l'Exemple 6. A metathesis reaction of propane is carried out exactly as in Example 6, except that instead of filling the reactor with the mixture of propane and hydrogen, it is filled with a mixture of propane, argon and of hydrogen in a molar ratio between propane, argon and hydrogen equal to 90/10/1 respectively. This mixture is then used under the same conditions as that of Example 6.
On observe que dans ces conditions, la réaction de métathèse du propane produisant essentiellement de l'éthane et du butane se déroule simultanément avec une réaction d'activation du catalyseur de tantale dont l'activité dans la réaction de métathèse est particulièrement soutenue au cours du temps. It is observed that under these conditions, the metathesis reaction of propane producing essentially ethane and butane proceeds simultaneously with an activation reaction of the tantalum catalyst whose activity in the metathesis reaction is particularly sustained during the course of the reaction. time.
Exemple 8 : réaction de méthane-olyse du propane en présence d'un catalyseur de tantale avec activation simultanée du catalyseur par de l'hydrogène. Example 8: methane-propane reaction of propane in the presence of a tantalum catalyst with simultaneous activation of the catalyst with hydrogen.
On prépare un catalyseur de tantale supporté et greffé exactement comme à l'Exemple 1, excepté le fait que dans la seconde étape, au lieu de réaliser l'hydrogénolyse à 150 C, on la réalise à 250 C. On obtient ainsi un catalyseur de tantale supporté sur de la silice dont 72 % du tantale se trouvent sous la forme d'un hydrure de tantale répondant à la formule générale (7) telle que citée précédemment. A tantalum supported and grafted catalyst is prepared exactly as in Example 1, except that in the second step, instead of carrying out the hydrogenolysis at 150 ° C., it is carried out at 250 ° C. A catalyst is thus obtained. tantalum supported on silica, of which 72% of tantalum is in the form of a tantalum hydride corresponding to the general formula (7) as mentioned above.
A travers un réacteur chauffé à 250 C et contenant 0,3 g du catalyseur de tantale ainsi préparé, on fait passer en continu, selon un débit constant de 1,5 ml/min (mesuré dans les conditions normales) un mélange de méthane, de propane et d'hydrogène dans un rapport molaire entre méthane, propane et hydrogène égal respectivement à 106/7x102/1,5x102 , sous une pression partielle en méthane de 5 MPa. Through a reactor heated to 250 ° C. and containing 0.3 g of the tantalum catalyst thus prepared, a mixture of methane is passed continuously at a constant flow rate of 1.5 ml / min (measured under normal conditions). propane and hydrogen in a molar ratio of methane, propane and hydrogen respectively equal to 106 / 7x102 / 1.5x102 at a methane partial pressure of 5 MPa.
On observe que dans ces conditions, la réaction de méthane-olyse du propane produisant essentiellement de l'éthane se déroule simultanément avec une réaction d'activation du catalyseur de tantale dont l'activité dans la réaction de méthaneolyse est particulièrement soutenue au cours du temps. It is observed that under these conditions, the methane-olysis reaction of propane producing essentially ethane proceeds simultaneously with an activation reaction of the tantalum catalyst whose activity in the methaneolysis reaction is particularly sustained over time. .
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Exemple 9 : réaction de méthane-olyse du propane en présence d'un catalyseur de tantale et activation séparée du catalyseur par de l'hydrogène. Example 9: methane-propane reaction of propane in the presence of a tantalum catalyst and separate activation of the catalyst with hydrogen.
On réalise plusieurs réactions successives de méthane-olyse du propane réalisées dans les mêmes conditions et en présence du catalyseur de tantale préparé à l'Exemple 8, excepté le fait qu'à la fin de chaque réaction de méthane-olyse, le catalyseur est récupéré, puis est soumis à chaque fois à une opération d'activation à l'aide d'hydrogène réalisée exactement comme à l'Exemple 2, avant d'être réutilisé dans la réaction suivante de méthane-olyse du propane. Dans chaque réaction de méthane-olyse du propane, on mesure la vitesse initiale (à l'instant t = 0 minute) et la vitesse finale (à l'instant t = 8000 minutes) de la réaction du propane, de façon à pouvoir comparer la vitesse initiale de la réaction de méthane-olyse après chaque opération d'activation du catalyseur à la vitesse finale de la réaction précédente de méthane-olyse. Several successive reactions of propane methane-olysis are carried out under the same conditions and in the presence of the tantalum catalyst prepared in Example 8, except that at the end of each methane-olysis reaction, the catalyst is recovered. and is each time subjected to an activation operation using hydrogen carried out exactly as in Example 2, before being reused in the following methane-propane propane reaction. In each propane methane-olysis reaction, the initial velocity (at time t = 0 minutes) and the final velocity (at time t = 8000 minutes) of the propane reaction are measured so as to be able to compare the initial rate of the methane-olysis reaction after each catalyst activation operation at the final rate of the previous methane-olysis reaction.
Chaque réaction de méthane-olyse du propane est réalisée dans les conditions suivantes. Un réacteur contient 0,52 g du catalyseur de tantale préparé à l'Exemple 8, sous une atmosphère d'argon et à la température ambiante (25 C). Le réacteur est rempli d'un mélange de méthane et de propane dans un rapport molaire entre le méthane et le propane égal à 106/7x102, sous une pression partielle en méthane de 5 MPa, et ensuite est chauffé à 250 C sous un courant continu de ce mélange à un débit constant de 1,5 ml/min (mesuré dans les conditions normales) sous une pression partielle en méthane de 5 MPa, pendant une durée de 8000 minutes. Each propane methane-olysis reaction is carried out under the following conditions. A reactor contains 0.52 g of the tantalum catalyst prepared in Example 8 under an argon atmosphere and at room temperature (25 ° C). The reactor is filled with a mixture of methane and propane in a molar ratio between methane and propane equal to 106 / 7x102, under a methane partial pressure of 5 MPa, and then is heated to 250 C under a direct current of this mixture at a constant flow rate of 1.5 ml / min (measured under normal conditions) under a methane partial pressure of 5 MPa for a period of 8000 minutes.
Chaque opération d'activation du catalyseur est réalisée comme à l'Exemple 2, excepté le fait qu'au lieu de récupérer le catalyseur à la fin de chaque réaction de métathèse du propane, on le récupère à la fin de chaque réaction de méthane-olyse du propane telle que décrite dans le présent Exemple. Each catalyst activation operation is carried out as in Example 2 except that instead of recovering the catalyst at the end of each propane metathesis reaction, it is recovered at the end of each methane reaction. propane olysis as described in this Example.
On observe que dans ces conditions, le catalyseur de tantale est réactivé (ou régénéré) dans la réaction de méthane-olyse du propane après chaque opération d'activation du catalyseur par l'hydrogène. It is observed that under these conditions, the tantalum catalyst is reactivated (or regenerated) in the propane methane-olysis reaction after each activation operation of the catalyst with hydrogen.
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