FR3119555A1 - METHOD FOR PREPARING A FISCHER-TROPSCH CATALYST FROM MOLTEN SALTS AND AN ORGANIC COMPOUND - Google Patents
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Abstract
Procédé de préparation d’un catalyseur comprenant les étapes suivantes :a) mise en contact du support poreux avec un composé organique comportant au moins de l’oxygène et/ou de l’azote; b) séchage du précurseur de catalyseur à une température inférieure ou égale à 200°C ;c) mise en contact du précurseur de catalyseur séché avec un sel métallique comprenant un métal du groupe VIII dont la température de fusion dudit sel métallique est comprise entre 30°C et 150°C; d) chauffage sous agitation sous pression atmosphérique du mélange solide à une température comprise entre la température du fusion dudit sel métallique et 200°; e) séchage du solide à une température inférieure ou égale à 200°C pendant une durée supérieure à 4 heures;f) calcination du solide séché à une température supérieure à 200°C et inférieure ou égale à 1100°C sous flux de gaz inerte et/ou de gaz oxydant.Process for the preparation of a catalyst comprising the following steps: a) bringing the porous support into contact with an organic compound comprising at least oxygen and/or nitrogen; b) drying the catalyst precursor at a temperature less than or equal to 200°C; c) bringing the dried catalyst precursor into contact with a metal salt comprising a group VIII metal whose melting point of said metal salt is between 30 °C and 150°C; d) heating with stirring under atmospheric pressure of the solid mixture to a temperature between the melting temperature of said metal salt and 200°; e) drying the solid at a temperature less than or equal to 200°C for a period greater than 4 hours;f) calcining the dried solid at a temperature greater than 200°C and less than or equal to 1100°C under a flow of inert gas and/or oxidizing gas.
Description
La présente invention concerne le domaine des réactions de synthèse d'hydrocarbures à partir d'un mélange de gaz comprenant du monoxyde de carbone et de l'hydrogène, généralement appelée synthèse Fischer-Tropsch. Plus particulièrement, la présente invention concerne le domaine de la préparation de catalyseurs utilisés dans les synthèses Fischer-Tropsch.The present invention relates to the field of hydrocarbon synthesis reactions from a mixture of gases comprising carbon monoxide and hydrogen, generally called Fischer-Tropsch synthesis. More particularly, the present invention relates to the field of the preparation of catalysts used in Fischer-Tropsch syntheses.
Etat de la techniqueState of the art
Les procédés de synthèse Fischer-Tropsch permettent d'obtenir une large gamme de coupes hydrocarbonées à partir du mélange CO + H2, communément appelé gaz de synthèse. L'équation globale de la synthèse Fischer-Tropsch peut s'écrire de la manière suivante :The Fischer-Tropsch synthesis processes make it possible to obtain a wide range of hydrocarbon cuts from the CO + H 2 mixture, commonly called synthesis gas. The global equation of the Fischer-Tropsch synthesis can be written as follows:
La synthèse Fischer-Tropsch est au cœur des procédés de conversion du gaz naturel, du charbon ou de la biomasse en carburants ou en intermédiaires pour l'industrie chimique. Ces procédés sont appelés GTL («Gas to Liquids» selon la terminologie anglo-saxonne) dans le cas de l'utilisation de gaz naturel comme charge initiale, CTL(« Coal to Liquids» selon la terminologie anglo-saxonne) pour le charbon, et BTL («Biomass to Liquids» selon la terminologie anglo-saxonne) pour la biomasse.Fischer-Tropsch synthesis is at the heart of processes for converting natural gas, coal or biomass into fuels or intermediates for the chemical industry. These processes are called GTL (“ Gas to Liquids ” according to the Anglo-Saxon terminology) in the case of the use of natural gas as initial charge, CTL (“Coal to Liquids ” according to the Anglo-Saxon terminology) for coal, and BTL (“ Biomass to Liquids ” according to the Anglo-Saxon terminology) for biomass.
Dans chacun de ces cas, la charge initiale est tout d'abord gazéifiée en un gaz de synthèse qui comprend un mélange de monoxyde de carbone et de dihydrogène. Le gaz de synthèse est ensuite transformé majoritairement en paraffines grâce à la synthèse Fischer-Tropsch, et ces paraffines peuvent ensuite être transformées en carburants par un procédé d'hydroisomérisation-hydrocraquage. Par exemple, des procédés de transformation tels que l'hydrocraquage, le déparaffinage, et l'hydroisomérisation des coupes lourdes (C16+) permettent de produire différents types de carburants dans la gamme des distillats moyens: gazole (coupe 180-370°C) et kérosène (coupe 140-300°C). Les fractions plus légères C5-C15 peuvent être distillées et utilisées comme solvants.In each of these cases, the initial charge is first gasified into a synthesis gas which comprises a mixture of carbon monoxide and dihydrogen. The synthesis gas is then transformed mainly into paraffins thanks to the Fischer-Tropsch synthesis, and these paraffins can then be transformed into fuels by a hydroisomerization-hydrocracking process. For example, transformation processes such as hydrocracking, dewaxing, and hydroisomerization of heavy cuts (C16+) make it possible to produce different types of fuels in the middle distillate range: diesel (180-370°C cut) and kerosene (cut 140-300°C). The lighter C5-C15 fractions can be distilled and used as solvents.
La réaction de synthèse Fischer-Tropsch peut être réalisée dans différents types de réacteurs (lit fixe, mobile, ou triphasique (gaz, liquide, solide) par exemple de type autoclave parfaitement agité, ou colonne à bulles), et les produits de la réaction présentent notamment la caractéristique d'être exempts de composés soufrés, azotés ou de type aromatique.The Fischer-Tropsch synthesis reaction can be carried out in different types of reactors (fixed, moving bed, or three-phase (gas, liquid, solid) for example of the perfectly stirred autoclave type, or bubble column), and the reaction products in particular have the characteristic of being free of sulphur-containing, nitrogen-containing or aromatic-type compounds.
Dans une mise en œuvre dans un réacteur de type colonne à bulles (ou "slurry bubble column" selon la terminologie anglaise, ou encore "slurry" dans une expression simplifiée), qui met en œuvre un catalyseur divisé à l'état de poudre très fines, typiquement de l'ordre de quelques dizaines de micromètres, cette poudre formant une suspension avec le milieu réactionnel.In an implementation in a reactor of the bubble column type (or " slurry bubble column " according to the English terminology, or even " slurry " in a simplified expression), which implements a catalyst divided in the powder state very fine, typically of the order of a few tens of micrometers, this powder forming a suspension with the reaction medium.
La réaction Fischer-Tropsch se déroule de manière classique entre 1 et 4 MPa (10 et 40 bars), à des températures comprises traditionnellement entre 200°C et 350°C. La réaction est globalement exothermique, ce qui nécessite une attention particulière à la mise en œuvre du catalyseur.The Fischer-Tropsch reaction takes place in a conventional manner between 1 and 4 MPa (10 and 40 bars), at temperatures traditionally comprised between 200°C and 350°C. The reaction is globally exothermic, which requires special attention to the implementation of the catalyst.
Les catalyseurs employés pour la synthèse Fischer-Tropsch sont essentiellement des catalyseurs à base de cobalt ou de fer, même si d'autres métaux peuvent être utilisés. Néanmoins, le cobalt et le fer offrent un bon compromis performances/prix par rapport aux autres métaux.The catalysts used for the Fischer-Tropsch synthesis are essentially cobalt- or iron-based catalysts, although other metals can be used. Nevertheless, cobalt and iron offer a good performance/price compromise compared to other metals.
L'ajout d'un composé organique sur les catalyseurs Fischer-Tropsch pour améliorer leur activité a été préconisé par l'Homme du métier. De nombreux documents décrivent l'utilisation de différentes gammes de composés organiques en tant qu’additifs, tels que des composés organiques contenant de l’azote et/ou des composés organiques contenant de l’oxygène. Par exemple, le document FR3050659 divulgue un catalyseur contenant une phase active de cobalt, déposée sur un support comprenant de l'alumine, de la silice ou de la silice-alumine, ledit support contenant une phase d'oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel, ledit catalyseur ayant été préparé en introduisant au moins un composé organique comportant au moins une fonction ester lors de sa préparation. Le précurseur de la phase active et le composé organique sont introduits sur le support par la technique d’imprégnation à sec.The addition of an organic compound to Fischer-Tropsch catalysts to improve their activity has been recommended by those skilled in the art. Many documents describe the use of different ranges of organic compounds as additives, such as nitrogen-containing organic compounds and/or oxygen-containing organic compounds. For example, document FR3050659 discloses a catalyst containing an active phase of cobalt, deposited on a support comprising alumina, silica or silica-alumina, said support containing a mixed oxide phase containing cobalt and/or or nickel, said catalyst having been prepared by introducing at least one organic compound comprising at least one ester function during its preparation. The precursor of the active phase and the organic compound are introduced onto the support by the dry impregnation technique.
Ainsi, les méthodes conventionnelles de préparation des catalyseurs métalliques supportés utilisés pour la synthèse Fischer-Tropsch consistent à déposer un sel métallique solubilisé dans une solution aqueuse sur un support poreux, puis à réaliser un ou plusieurs traitement(s) thermique(s) réalisé(s) sous air, suivi d’un traitement réducteur effectué ex-situ ou in-situ.Thus, the conventional methods for preparing the supported metal catalysts used for the Fischer-Tropsch synthesis consist in depositing a metal salt dissolved in an aqueous solution on a porous support, then in carrying out one or more heat treatment(s) carried out( s) in air, followed by a reduction treatment carried out ex-situ or in-situ.
Cependant, d’autres méthodes de synthèse de catalyseur Fischer-Tropsch sont connus de l’art antérieur afin d’améliorer la réductibilité de la phase métallique ou encore pour contrôler les tailles de particules. Parmi ces méthodes, l’utilisation de sels fondus en tant que précurseurs est connue de la littérature.However, other Fischer-Tropsch catalyst synthesis methods are known from the prior art in order to improve the reducibility of the metallic phase or to control the particle sizes. Among these methods, the use of molten salts as precursors is known from the literature.
Ainsi, il est connu du brevet US 5,036,032 de proposer une méthode de préparation de catalyseur supporté à base de cobalt par la mise en contact rapide (de l’ordre de quelques dizaines de secondes) d’un support dans un bain de sel fondu de nitrate de cobalt, suivi d’une étape de séchage et de réduction sans calcination intermédiaire. Cette méthode permet la localisation préférentielle de la phase cobalt en périphérie du support. Néanmoins, la méthode ne permet pas un contrôle précis de la quantité de cobalt déposée en raison du temps de contact très court, et d’autre part le type de catalyseur obtenu n’est pas adapté à une mise en œuvre du catalyseur de type slurry en raison de la perte de métal par attrition trop importante. Enfin, cette méthode nécessite de manipuler de grandes quantités de nitrate de cobalt (toxique) sous forme liquide et en température, avec des ratio d’environ 4 grammes de précurseur de cobalt pour 1 gramme de support.Thus, it is known from US patent 5,036,032 to propose a method for preparing a supported cobalt-based catalyst by bringing a support into rapid contact (of the order of a few tens of seconds) in a bath of molten salt of cobalt nitrate, followed by a stage of drying and reduction without intermediate calcination. This method allows the preferential localization of the cobalt phase at the periphery of the support. However, the method does not allow precise control of the amount of cobalt deposited due to the very short contact time, and on the other hand the type of catalyst obtained is not suitable for implementation of the slurry type catalyst. due to too much metal loss through attrition. Finally, this method requires handling large quantities of cobalt nitrate (toxic) in liquid form and at temperature, with ratios of approximately 4 grams of cobalt precursor for 1 gram of support.
La demande FR3085382 divulgue un procédé Fischer-Tropsch en présence d’un catalyseur préparé par la voie sels fondus, lequel procédé comprend la mise en contact du support poreux avec un sel métallique de cobalt pour former un mélange solide pendant une durée comprise entre 5 minutes et 5 heures, une étape de chauffage sous agitation du mélange solide au-dessus de la température de fusion dudit sel métallique et 200°C, éventuellement une étape de séchage à une température inférieure à 200°C, et une étape de calcination à une température comprise entre 200°C et 1100°C. Lorsque l’étape de séchage est réalisée, celle-ci est effectuée pendant une durée maximale de 4 heures.Application FR3085382 discloses a Fischer-Tropsch process in the presence of a catalyst prepared by the molten salt route, which process comprises bringing the porous support into contact with a cobalt metal salt to form a solid mixture for a period of between 5 minutes and 5 hours, a step of heating the solid mixture with stirring above the melting point of said metal salt and 200°C, optionally a step of drying at a temperature below 200°C, and a step of calcining at a temperature between 200°C and 1100°C. When the drying step is completed, it is carried out for a maximum of 4 hours.
La Demanderesse a découvert de manière surprenante qu’il est possible d’améliorer les performances catalytiques dans un procédé de type Fischer-Tropsch, et plus particulièrement d’augmenter de manière significative l’activité dudit catalyseur tout en conservant une bonne sélectivité en utilisant un catalyseur préparé selon un procédé de préparation spécifique faisant recours à l’utilisation de sels fondus et d’un composé organique selon des étapes bien spécifiques.The Applicant has surprisingly discovered that it is possible to improve the catalytic performance in a process of the Fischer-Tropsch type, and more particularly to significantly increase the activity of said catalyst while maintaining good selectivity by using a catalyst prepared according to a specific preparation process involving the use of molten salts and an organic compound according to very specific steps.
Objets de l’inventionObjects of the invention
La présente invention a pour objet un procédé de préparation d’un catalyseur contenant une phase active à base d’au moins un métal du groupe VIII et un support poreux à base d’alumine, de silice, ou de silice-alumine, ledit catalyseur étant préparé par au moins les étapes suivantes :The subject of the present invention is a process for the preparation of a catalyst containing an active phase based on at least one group VIII metal and a porous support based on alumina, silica, or silica-alumina, said catalyst being prepared by at least the following steps:
a) on met en contact ledit support poreux avec au moins un composé organique comportant au moins de l’oxygène et/ou de l’azote pour obtenir un précurseur de catalyseur ;a) said porous support is brought into contact with at least one organic compound comprising at least oxygen and/or nitrogen to obtain a catalyst precursor;
b) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape a) à une température inférieure ou égale à 200°C pour obtenir un précurseur de catalyseur séché ;b) the catalyst precursor obtained at the end of step a) is dried at a temperature less than or equal to 200° C. to obtain a dried catalyst precursor;
c) on met en contact ledit précurseur de catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape b) avec un sel métallique comprenant au moins un métal du groupe VIII dont la température de fusion dudit sel métallique est comprise entre 30°C et 150°C pour former un mélange solide pendant une durée comprise entre 5 minutes à 5 heures, le rapport massique entre ledit sel métallique et ledit support poreux étant compris entre 0,1 et 1,5 ;c) said dried catalyst precursor obtained at the end of step b) is brought into contact with a metal salt comprising at least one group VIII metal whose melting point of said metal salt is between 30° C. and 150 ° C to form a solid mixture for a period of between 5 minutes to 5 hours, the mass ratio between said metal salt and said porous support being between 0.1 and 1.5;
d) on chauffe sous agitation sous pression atmosphérique le mélange solide obtenu à l’issue de l’étape c) à une température comprise entre la température du fusion dudit sel métallique et 200°C pendant une durée comprise entre 5 minutes et 12 heures ;d) the solid mixture obtained at the end of step c) is heated with stirring under atmospheric pressure to a temperature between the melting temperature of said metal salt and 200° C. for a period of between 5 minutes and 12 hours;
e) on sèche le solide obtenu à l’issue de l’étape d) à une température inférieure ou égale à 200°C pendant une durée supérieure à 4 heures pour obtenir un solide séché ;e) the solid obtained at the end of step d) is dried at a temperature less than or equal to 200° C. for a period greater than 4 hours to obtain a dried solid;
f) on calcine le solide séché obtenu à l’issue de l’étape e) à une température supérieure à 200°C et inférieure ou égale à 1100°C sous flux de gaz inerte et/ou de gaz oxydant, étant entendue que la vitesse dudit flux gazeux, définie comme le débit massique dudit flux gazeux par volume de catalyseur par heure, est supérieure à 1 litre par gramme de catalyseur et par heure.f) the dried solid obtained at the end of step e) is calcined at a temperature greater than 200° C. and less than or equal to 1100° C. under a flow of inert gas and/or oxidizing gas, it being understood that the speed of said gas stream, defined as the mass flow rate of said gas stream per volume of catalyst per hour, is greater than 1 liter per gram of catalyst and per hour.
La Demanderesse a découvert de manière surprenante que le séchage du précurseur de catalyseur après introduction du composé organique et du précurseur de la phase active au-delà de 4 heures suivie d’une étape de calcination spécifique permet d’augmenter de manière significative l’activité catalytique du catalyseur tout en conservant une bonne sélectivité. Sans vouloir être lié par une quelconque théorie, la réalisation d’une étape de séchage du précurseur de catalyseur après introduction du composé organique et du précurseur de la phase active au-delà de 4 heures permet d’obtenir une distribution de tailles de particules étroite et comprise dans un intervalle compris entre 5 et 25 nm, c’est à dire que plus de 99% de la population des particules de la phase active ont une taille comprise entre 5 et 25 nm. En effet, il est généralement admis que le catalyseur est d’autant plus actif que la taille des particules métalliques est petite. De plus, il est important d’obtenir une répartition des tailles de particules centrée sur la valeur optimale ainsi qu’une répartition autour de cette valeur. Le procédé de préparation selon l’invention permet d’obtenir un tel catalyseur avec une activité catalytique accrue tout en conservant une bonne sélectivité. Par ailleurs, la réalisation d’une étape de calcination du précurseur de catalyseur présence d’un flux gazeux à une vitesse relativement élevée permet d’éliminer plus rapidement la chaleur de la réaction exothermique de combustion du composé organique.The Applicant has surprisingly discovered that the drying of the catalyst precursor after introduction of the organic compound and the precursor of the active phase beyond 4 hours followed by a specific calcination step makes it possible to significantly increase the activity catalysis of the catalyst while maintaining good selectivity. Without wishing to be bound by any theory, carrying out a step of drying the catalyst precursor after introduction of the organic compound and the precursor of the active phase beyond 4 hours makes it possible to obtain a narrow particle size distribution. and comprised in an interval comprised between 5 and 25 nm, that is to say that more than 99% of the population of the particles of the active phase have a size comprised between 5 and 25 nm. Indeed, it is generally accepted that the catalyst is all the more active as the size of the metal particles is small. In addition, it is important to obtain a particle size distribution centered on the optimal value as well as a distribution around this value. The preparation process according to the invention makes it possible to obtain such a catalyst with increased catalytic activity while maintaining good selectivity. Furthermore, performing a step of calcining the catalyst precursor in the presence of a gas stream at a relatively high speed makes it possible to more quickly eliminate the heat of the exothermic combustion reaction of the organic compound.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’étape e) est réalisée pendant une durée comprise entre 5 et 20 heures.According to one or more embodiments, step e) is carried out for a period of between 5 and 20 hours.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le rapport massique entre le sel métallique comprenant au moins métal du groupe VIII et le support poreux est compris entre 0,3 et 0,9.According to one or more embodiments, the mass ratio between the metal salt comprising at least the group VIII metal and the porous support is between 0.3 and 0.9.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’étape e) est réalisée sous agitation.According to one or more embodiments, step e) is carried out with stirring.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en métal du groupe VIII est comprise entre 1 et 60% en poids en élément du groupe VIII par rapport au poids total du catalyseur.According to one or more embodiments, the group VIII metal content is between 1 and 60% by weight of group VIII element relative to the total weight of the catalyst.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le métal du groupe VIII est le cobalt.In one or more embodiments, the Group VIII metal is cobalt.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la vitesse du flux gazeux à l’étape f) est comprise entre 1,5 et 5 litres par gramme de catalyseur et par heure.According to one or more embodiments, the speed of the gas flow in step f) is between 1.5 and 5 liters per gram of catalyst and per hour.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit composé organique est choisi parmi un composé comportant une ou plusieurs fonctions chimiques choisies parmi une fonction carboxylique, alcool, ester, amine, amide, éther, dilactone, carboxyanhydride, aldéhyde, cétone, nitrile, imide, oxime, urée.According to one or more embodiments, said organic compound is chosen from a compound comprising one or more chemical functions chosen from a carboxylic, alcohol, ester, amine, amide, ether, dilactone, carboxyanhydride, aldehyde, ketone, nitrile, imide, oxime, urea.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit composé organique comporte au moins une fonction carboxylique choisi parmi l’acide éthanedioïque (acide oxalique), l’acide propanedioïque (acide malonique), l’acide butanedioïque (acide succinique), l’acide 4-oxopentanoïque (acide lévulinique) et l’acide 3-carboxy-3-hydroxypentanedioïque (acide citrique).According to one or more embodiments, said organic compound comprises at least one carboxylic function chosen from ethanedioic acid (oxalic acid), propanedioic acid (malonic acid), butanedioic acid (succinic acid), 4 -oxopentanoic acid (levulinic acid) and 3-carboxy-3-hydroxypentanedioic acid (citric acid).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit composé organique comporte au moins une fonction alcool choisi parmi le méthanol, l’éthanol, le phénol, l’éthylène glycol, le propane-1,3-diol, le glycérol, le sorbitol, le diéthylène glycol, les polyéthylène glycol ayant une masse molaire moyenne inférieure à 600 g/mol, le glucose, le fructose et le sucrose sous l’une quelconque de leurs formes isomères.According to one or more embodiments, said organic compound comprises at least one alcohol function chosen from methanol, ethanol, phenol, ethylene glycol, propane-1,3-diol, glycerol, sorbitol, diethylene glycol, polyethylene glycols having an average molar mass of less than 600 g/mol, glucose, fructose and sucrose in any of their isomeric forms.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit composé organique comporte au moins une fonction ester choisi parmi une γ-lactone ou une δ-lactone contenant entre 4 et 8 atomes de carbone, la γ-butyrolactone, la g-valérolactone, le laurate de méthyle, le malonate de diméthyle, le succinate de diméthyle et le carbonate de propylène.According to one or more embodiments, said organic compound comprises at least one ester function chosen from a γ-lactone or a δ-lactone containing between 4 and 8 carbon atoms, γ-butyrolactone, g-valerolactone, laurate of methyl, dimethyl malonate, dimethyl succinate and propylene carbonate.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit composé organique comporte au moins une fonction amine choisi parmi l’aniline, l’éthylènediamine, le diaminohexane, la tétraméthylènediamine, l’hexaméthylènediamine, la tétraméthyléthylènediamine, la tétraéthyléthylènediamine, la diéthylènetriamine et la triéthylènetétramine.According to one or more embodiments, said organic compound comprises at least one amine function chosen from aniline, ethylenediamine, diaminohexane, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, tetramethylethylenediamine, tetraethylethylenediamine, diethylenetriamine and triethylenetetramine.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit composé organique comporte au moins une fonction amide choisi parmi la formamide, la N-méthylformamide, la N,N-diméthylformamide, la 2-pyrrolidone, la N-méthyl-2-pyrrolidone, la gamma-valérolactame et la N,N′-diméthylurée.According to one or more embodiments, said organic compound comprises at least one amide function chosen from formamide, N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, gamma -valerolactam and N,N′-dimethylurea.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit composé organique comporte au moins une fonction carboxyanhydride choisi dans le groupe des O-carboxyanhydrides constitué par la 5-méthyl-1,3-dioxolane-2,4-dione et l’acide 2,5-dioxo-1,3-dioxolane-4-propanoïque, ou dans le groupe des N-carboxyanhydrides constitué par la 2,5-oxazolidinedione et la 3,4-diméthyl-2,5-oxazolidinedione.According to one or more embodiments, said organic compound comprises at least one carboxyanhydride function chosen from the group of O-carboxyanhydrides consisting of 5-methyl-1,3-dioxolane-2,4-dione and acid 2,5 -dioxo-1,3-dioxolane-4-propanoic, or from the group of N-carboxyanhydrides consisting of 2,5-oxazolidinedione and 3,4-dimethyl-2,5-oxazolidinedione.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit composé organique comporte au moins une fonction dilactone choisi dans le groupe des dilactones cycliques de 4 chaînons constitué par la 1,2-dioxétanedione, ou dans le groupe des dilactones cycliques de 5 chaînons constitué par la 1,3-dioxolane-4,5-dione, la 1,5-dioxolane-2,4-dione, et la 2,2-dibutyl-1,5-dioxolane-2,4-dione, ou dans le groupe des dilactones cycliques de 6 chaînons constitué par la 1,3-dioxane-4,6-dione, la 2,2-diméthyl-1,3-dioxane-4,6-dione, la 2,2,5-triméthyl-1,3-dioxane-4,6-dione, la 1,4-dioxane-2,5-dione, la 3,6-diméthyl-1,4-dioxane-2,5-dione, la 3,6-diisopropyl-1,4-dioxane-2,5-dione, et la 3,3-ditoluyl-6,6-diphényl-1,4-dioxane-2,5-dione, ou dans le groupe des dilactones cycliques de 7 chaînons constitué par la 1,2-dioxépane-3,7-dione, la 1,4-dioxépane-5,7-dione, la 1,3-dioxépane-4,7-dione et la 5-hydroxy-2,2-diméthyl-1,3-dioxépane-4,7-dione.According to one or more embodiments, said organic compound comprises at least one dilactone function chosen from the group of 4-membered cyclic dilactones consisting of 1,2-dioxetanedione, or from the group of 5-membered cyclic dilactones consisting of 1 ,3-dioxolane-4,5-dione, 1,5-dioxolane-2,4-dione, and 2,2-dibutyl-1,5-dioxolane-2,4-dione, or from the dilactone group 6-membered rings consisting of 1,3-dioxane-4,6-dione, 2,2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione, 2,2,5-trimethyl-1,3 -dioxane-4,6-dione, 1,4-dioxane-2,5-dione, 3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5-dione, 3,6-diisopropyl-1, 4-dioxane-2,5-dione, and 3,3-ditoluyl-6,6-diphenyl-1,4-dioxane-2,5-dione, or from the group of 7-membered cyclic dilactones consisting of 1 ,2-dioxepane-3,7-dione, 1,4-dioxepane-5,7-dione, 1,3-dioxepane-4,7-dione and 5-hydroxy-2,2-dimethyl-1, 3-dioxepane-4,7-dione.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit composé organique comporte au moins une fonction éther comportant au maximum deux fonctions éthers, et ne comportant pas de groupe hydroxyle, choisi dans le groupe des éthers linéaires constitué par le diéthyl éther, le dipropyl éther, le dibutyl éther, le methyl tert-butyl éther, le diisopropyl éther, le di-tert-butyl éther, le méthoxybenzène, le phényl vinyl éther, l’isopropyl vinyl éther et l’isobutyl vinyl éther, ou dans le groupe des éthers cycliques constitué par le tétrahydrofurane, 1,4-dioxane et la morpholine.According to one or more embodiments, said organic compound comprises at least one ether function comprising a maximum of two ether functions, and not comprising a hydroxyl group, chosen from the group of linear ethers consisting of diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, methyl tert-butyl ether, diisopropyl ether, di-tert-butyl ether, methoxybenzene, phenyl vinyl ether, isopropyl vinyl ether and isobutyl vinyl ether, or from the group of cyclic ethers consisting by tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and morpholine.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le rapport molaire de composé organique comportant introduit lors de l’étape a) par rapport à l’élément de métal du groupe VIII introduit à l’étape c) est compris entre 0,01 et 2,0 mol/mol.According to one or more embodiments, the molar ratio of organic compound comprising introduced during step a) relative to the group VIII metal element introduced in step c) is between 0.01 and 2, 0 mol/mol.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit procédé comprend une étape a0) dans laquelle on met en contact ledit support poreux avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de cobalt et/ou de nickel, puis on sèche et on calcine à une température entre 700°C et 1200°C, de manière à obtenir une phase d’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel dans le support.According to one or more embodiments, said method comprises a step a0) in which said porous support is brought into contact with at least one solution containing at least one cobalt and/or nickel precursor, then dried and calcined to a temperature between 700° C. and 1200° C., so as to obtain a mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel in the support.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température de l’étape de séchage e) est au moins supérieure de 10°C par rapport à la température de l’étape de chauffage de l’étape d).According to one or more embodiments, the temperature of the drying step e) is at least 10° C. higher than the temperature of the heating step of step d).
Un autre objet selon l’invention concerne un procédé Fischer-Tropsch de synthèse d'hydrocarbures comprenant la mise en contact d'une charge comprenant du gaz de synthèse avec au moins un catalyseur obtenu par le procédé de préparation selon l’invention sous une pression totale comprise entre 0,1 et 15 MPa, sous une température comprise entre 150°C et 350°C, et à une vitesse volumique horaire comprise entre 100 et 20000 volumes de gaz de synthèse par volume de catalyseur et par heure avec un rapport molaire H2/CO du gaz de synthèse entre 0,5 et 4.Another object according to the invention relates to a Fischer-Tropsch process for the synthesis of hydrocarbons comprising bringing a charge comprising synthesis gas into contact with at least one catalyst obtained by the preparation process according to the invention under a pressure total between 0.1 and 15 MPa, under a temperature between 150°C and 350°C, and at an hourly volume rate between 100 and 20,000 volumes of synthesis gas per volume of catalyst and per hour with a molar ratio H 2 /CO of syngas between 0.5 and 4.
DéfinitionsDefinitions
Dans la description suivante, les groupes d'éléments chimiques sont donnés selon la classification CAS (CRC Handbook of Chemistry and Physics, éditeur CRC press, rédacteur en chef D.R. Lide, 81ème édition, 2000-2001). Par exemple, le groupe VIIIB selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 8, 9 et 10 selon la nouvelle classification IUPAC.In the following description, the groups of chemical elements are given according to the CAS classification (CRC Handbook of Chemistry and Physics, publisher CRC press, editor-in-chief D.R. Lide, 81st edition, 2000-2001). For example, group VIIIB according to the CAS classification corresponds to the metals of columns 8, 9 and 10 according to the new IUPAC classification.
Les propriétés texturales et structurales du support et du catalyseur décrits ci-après sont déterminées par les méthodes de caractérisation connues de l'homme du métier. Le volume poreux total et la distribution poreuse sont déterminés dans la présente invention par porosimétrie au mercure (cf. Rouquerol F.; Rouquerol J.; Singh K. « Adsorption by Powders & Porous Solids: Principle, methodology and applications », Academic Press, 1999). Plus particulièrement, le volume poreux total est mesuré par porosimétrie au mercure selon la norme ASTM D4284-92 avec un angle de mouillage de 140°, par exemple au moyen d'un appareil modèle Autopore III™ de la marque Micromeritics™. La surface spécifique est déterminée dans la présente invention par la méthode B.E.T, méthode décrite dans le même ouvrage de référence que la porosimétrie au mercure, et plus particulièrement selon la norme ASTM D3663-03.The textural and structural properties of the support and of the catalyst described below are determined by characterization methods known to those skilled in the art. The total pore volume and the pore distribution are determined in the present invention by mercury porosimetry (cf. Rouquerol F.; Rouquerol J.; Singh K. "Adsorption by Powders & Porous Solids: Principle, methodology and applications", Academic Press, 1999). More particularly, the total porous volume is measured by mercury porosimetry according to standard ASTM D4284-92 with a wetting angle of 140°, for example by means of an Autopore III™ model device from the Micromeritics™ brand. The specific surface is determined in the present invention by the B.E.T method, a method described in the same reference work as mercury porosimetry, and more particularly according to the ASTM D3663-03 standard.
Les teneurs en métal du groupe VIII sont mesurées par fluorescence X.Group VIII metal contents are measured by X-ray fluorescence.
La distribution de tailles de particules est déterminée par Diffusion anormale des rayons X sous petits angles (ASAXS ou «Anomalous small-angle scattering of X-rays» selon la terminologie anglo-saxonne) Ces mesures ont été menées sur la ligne SWING® du synchrotron SOLEIL®. Les intensités de diffusion ont été mesurées à trois différentes énergies, précisément 7440, 7647 et 7694 eV, valeurs juste inférieures aux valeurs d’absorption du seuil K («K-edge» selon la terminologie anglo-saxonne) du cobalt. Les mesures sont réalisées sur les catalyseurs usés après 150 heures de synthèse Fischer-Tropsch dans les conditions opératoires telles que décrites dans l’exemple 3.The particle size distribution is determined by Abnormal small-angle X-ray scattering (ASAXS or “ Anomalous small-angle scattering of X-rays ” according to English terminology). SUN®. The scattering intensities were measured at three different energies, precisely 7440, 7647 and 7694 eV, values just below the K-edge absorption values of cobalt. The measurements are carried out on the spent catalysts after 150 hours of Fischer-Tropsch synthesis under the operating conditions as described in Example 3.
Procédé de préparation du catalyseurCatalyst Preparation Process
Un premier objet selon l’invention concerne un procédé de préparation d’un catalyseur contenant une phase active à base d’au moins un métal du groupe VIII et un support poreux à base d’alumine, de silice, ou de silice-alumine, ledit catalyseur étant préparé par au moins les étapes suivantes :A first object according to the invention relates to a method for preparing a catalyst containing an active phase based on at least one group VIII metal and a porous support based on alumina, silica, or silica-alumina, said catalyst being prepared by at least the following steps:
a) on met en contact ledit support poreux avec au moins un composé organique comportant au moins de l’oxygène et/ou de l’azote pour obtenir un précurseur de catalyseur ;a) said porous support is brought into contact with at least one organic compound comprising at least oxygen and/or nitrogen to obtain a catalyst precursor;
b) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape a) à une température inférieure ou égale à 200°C pour obtenir un précurseur de catalyseur séché ;b) the catalyst precursor obtained at the end of step a) is dried at a temperature less than or equal to 200° C. to obtain a dried catalyst precursor;
c) on met en contact ledit précurseur de catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape b) avec un sel métallique comprenant au moins un métal du groupe VIII dont la température de fusion dudit sel métallique est comprise entre 30°C et 150°C pour former un mélange solide pendant une durée comprise entre 5 minutes à 5 heures, le rapport massique entre ledit sel métallique et ledit support poreux étant compris entre 0,1 et 1,5 ;c) said dried catalyst precursor obtained at the end of step b) is brought into contact with a metal salt comprising at least one group VIII metal whose melting point of said metal salt is between 30° C. and 150 ° C to form a solid mixture for a period of between 5 minutes to 5 hours, the mass ratio between said metal salt and said porous support being between 0.1 and 1.5;
d) on chauffe sous agitation sous pression atmosphérique le mélange solide obtenu à l’issue de l’étape c) à une température comprise entre la température du fusion dudit sel métallique et 200°C pendant une durée comprise entre 5 minutes et 12 heures ;d) the solid mixture obtained at the end of step c) is heated with stirring under atmospheric pressure to a temperature between the melting temperature of said metal salt and 200° C. for a period of between 5 minutes and 12 hours;
e) on sèche le solide obtenu à l’issue de l’étape d) à une température inférieure ou égale à 200°C pendant une durée supérieure à 4 heures pour obtenir un solide séché ;e) the solid obtained at the end of step d) is dried at a temperature less than or equal to 200° C. for a period greater than 4 hours to obtain a dried solid;
f) on calcine le solide séché obtenu à l’issue de l’étape e) à une température supérieure à 200°C et inférieure ou égale à 1100°C sous flux de gaz inerte et/ou de gaz oxydant, étant entendue que la vitesse dudit flux gazeux, définie comme le débit massique dudit flux gazeux par volume de catalyseur par heure, est supérieure à 1 litre par gramme de catalyseur et par heure.f) the dried solid obtained at the end of step e) is calcined at a temperature greater than 200° C. and less than or equal to 1100° C. under a flow of inert gas and/or oxidizing gas, it being understood that the speed of said gas stream, defined as the mass flow rate of said gas stream per volume of catalyst per hour, is greater than 1 liter per gram of catalyst and per hour.
Les étapes du procédé de préparation du catalyseur utilisé dans la synthèse Fischer-Tropsch selon l’invention sont décrites en détail ci-après.The stages of the process for preparing the catalyst used in the Fischer-Tropsch synthesis according to the invention are described in detail below.
Etape a0) Formation de la phase d’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel (optionnelle)Step a0) Formation of the mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel (optional)
Dans un mode de réalisation selon l’invention, le procédé de préparation comprend en outre une étape de formation de la phase s’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel dans le support comprenant de l’alumine, de la silice ou de la silice-alumine par la mise en contact d’une solution contenant au moins un précurseur de cobalt et/ou de nickel, suivie d’un séchage et d’une calcination à haute température.In one embodiment according to the invention, the preparation process further comprises a step of forming the mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel in the support comprising alumina, silica or silica-alumina by bringing a solution containing at least one precursor of cobalt and/or nickel into contact, followed by drying and calcination at high temperature.
Il est connu que la présence d’une phase d’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel dans un support de type alumine, silice ou silice-alumine permet d’améliorer la résistance au phénomène d'attrition chimique et mécanique dans un procédé Fischer-Tropsch, et donc de stabiliser le support.It is known that the presence of a mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel in a support of the alumina, silica or silica-alumina type makes it possible to improve the resistance to the phenomenon of chemical and mechanical attrition in a Fischer-Tropsch process, and therefore to stabilize the support.
La formation de la phase d’oxyde mixte dans le support, souvent appelé étape de stabilisation du support, peut être effectuée par toute méthode connue de l'Homme du métier. Elle est généralement effectuée en introduisant le cobalt et/ou le nickel sous forme d'un précurseur de sel par exemple de type nitrate sur le support initial contenant l'alumine, la silice ou la silice-alumine. Par calcination à très haute température, la phase d’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel, est formée et stabilise l'ensemble du support. Le cobalt et/ou le nickel contenu dans la phase d’oxyde mixte n’est pas réductible lors de l’activation finale du catalyseur Fischer-Tropsch (réduction). Le cobalt et/ou le nickel contenu dans la phase d’oxyde mixte ne constitue donc pas la phase active du catalyseur.The formation of the mixed oxide phase in the support, often called the support stabilization step, can be carried out by any method known to those skilled in the art. It is generally carried out by introducing the cobalt and/or the nickel in the form of a salt precursor, for example of the nitrate type, onto the initial support containing the alumina, silica or silica-alumina. By calcination at very high temperature, the mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel is formed and stabilizes the entire support. The cobalt and/or nickel contained in the mixed oxide phase is not reducible during the final activation of the Fischer-Tropsch catalyst (reduction). The cobalt and/or nickel contained in the mixed oxide phase therefore does not constitute the active phase of the catalyst.
Selon l’étape a0) on effectue une étape de mise en contact d’un support comprenant de l’alumine, de la silice ou de la silice-alumine avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de cobalt et/ou de nickel, puis on sèche et on calcine à une température entre 700 et 1200°C, de manière à obtenir une phase d’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel dans le support.According to step a0), a step of bringing a support comprising alumina, silica or silica-alumina into contact with at least one solution containing at least one cobalt and/or nickel precursor is carried out , then dried and calcined at a temperature between 700 and 1200° C., so as to obtain a mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel in the support.
Plus particulièrement, l’étape a0) de mise en contact peut être effectuée par imprégnation, de préférence à sec, d’un support comprenant de l’alumine, de la silice ou de la silice-alumine, préformé ou en poudre, avec au moins une solution aqueuse contenant le précurseur de cobalt et/ou de nickel, suivie d’un séchage et d’une calcination à une température comprise entre 700 et 1200°C.More particularly, step a0) of bringing into contact can be carried out by impregnation, preferably dry, of a support comprising alumina, silica or silica-alumina, preformed or in powder form, with at least an aqueous solution containing the cobalt and/or nickel precursor, followed by drying and calcination at a temperature between 700 and 1200°C.
Le cobalt est mis au contact du support par l'intermédiaire de tout précurseur de cobalt soluble en phase aqueuse. De manière préférée, le précurseur de cobalt est introduit en solution aqueuse, de préférence sous forme de nitrate, de carbonate, d'acétate, de chlorure, de complexes formés avec les acétylacétonates, ou de tout autre dérivé inorganique soluble en solution aqueuse, laquelle est mise en contact avec ledit support. Le précurseur de cobalt avantageusement utilisé est le nitrate de cobalt ou l'acétate de cobalt.The cobalt is brought into contact with the support via any soluble cobalt precursor in the aqueous phase. Preferably, the cobalt precursor is introduced in aqueous solution, preferably in the form of nitrate, carbonate, acetate, chloride, complexes formed with acetylacetonates, or any other inorganic derivative soluble in aqueous solution, which is brought into contact with said support. The cobalt precursor advantageously used is cobalt nitrate or cobalt acetate.
Le nickel est mis au contact du support par l'intermédiaire de tout précurseur de nickel soluble en phase aqueuse. De manière préférée, ledit précurseur de nickel est introduit en solution aqueuse, par exemple sous forme de nitrate, de carbonate, d'acétate, de chlorure, d’hydroxyde, d’hydroxycarbonate, d'oxalate, de complexes formés avec les acétylacétonates, ou de tout autre dérivé inorganique soluble en solution aqueuse, laquelle est mise en contact avec ledit support. Le précurseur de nickel avantageusement utilisé est le nitrate de nickel, le chlorure de nickel, l'acétate de nickel ou le hydroxycarbonate de nickel.The nickel is brought into contact with the support via any nickel precursor that is soluble in the aqueous phase. Preferably, said nickel precursor is introduced in aqueous solution, for example in the form of nitrate, carbonate, acetate, chloride, hydroxide, hydroxycarbonate, oxalate, complexes formed with acetylacetonates, or any other inorganic derivative soluble in aqueous solution, which is brought into contact with said support. The nickel precursor advantageously used is nickel nitrate, nickel chloride, nickel acetate or nickel hydroxycarbonate.
La teneur totale en cobalt et/ou en nickel, exprimée en élément métallique, est avantageusement comprise entre 1 et 20 % poids et de préférence entre 2 et 10 % poids par rapport au poids du support final.The total cobalt and/or nickel content, expressed as a metallic element, is advantageously between 1 and 20% by weight and preferably between 2 and 10% by weight relative to the weight of the final support.
Le séchage est avantageusement effectué à une température comprise entre 60°C et 200°C, de préférence pendant une durée allant de 30 minutes à trois heures.The drying is advantageously carried out at a temperature of between 60° C. and 200° C., preferably for a period ranging from 30 minutes to three hours.
La calcination est effectuée à une température comprise entre 700 et 1200°C, de préférence comprise entre 850 et 1200°C, et de manière préférée comprise entre 850 et 900°C, généralement pendant une durée comprise entre une heure et 24 heures et de préférence comprise entre 2 heures et 5 heures. La calcination est généralement effectuée sous atmosphère oxydante, par exemple sous air, ou sous air appauvri en oxygène ; elle peut également être effectuée au moins en partie sous azote. Elle permet de transformer les précurseurs de cobalt et/ou de nickel et l’alumine et/ou la silice en phase d’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel.The calcination is carried out at a temperature comprised between 700 and 1200° C., preferably comprised between 850 and 1200° C., and more preferably comprised between 850 and 900° C., generally for a period comprised between one hour and 24 hours and for preferably between 2 hours and 5 hours. The calcination is generally carried out under an oxidizing atmosphere, for example under air, or under oxygen-depleted air; it can also be carried out at least partly under nitrogen. It makes it possible to transform cobalt and/or nickel precursors and alumina and/or silica into a mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel.
Selon une variante, la calcination peut également être effectuée en deux étapes, ladite calcination est avantageusement réalisée à une température comprise entre 300°C et 600°C sous air pendant une durée comprise entre une demi-heure et trois heures, puis à une température comprise entre 700°C et 1200°C, de préférence comprise entre 850 et 1200°C et de manière préférée entre 850 et 900°C, généralement pendant une durée comprise entre une heure et 24 heures, et de préférence comprise entre 2 heures et 5 heures.According to a variant, the calcination can also be carried out in two stages, said calcination is advantageously carried out at a temperature of between 300° C. and 600° C. in air for a period of between half an hour and three hours, then at a temperature between 700°C and 1200°C, preferably between 850 and 1200°C and preferably between 850 and 900°C, generally for a period of between one hour and 24 hours, and preferably between 2 hours and 5 hours.
Ainsi, à l'issue de ladite étape a0), ledit support comprenant de l’alumine, de la silice ou de la silice-alumine comprend en outre une phase d’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel.Thus, at the end of said step a0), said support comprising alumina, silica or silica-alumina further comprises a mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel.
Etape a)Step a)
La mise en contact du composé organique employé pour la mise en œuvre de ladite étape a) avec ledit support est réalisée par imprégnation, notamment par imprégnation à sec ou imprégnation en excès, préférentiellement par imprégnation à sec. Ledit composé organique est préférentiellement imprégné sur ledit support après solubilisation en solution, de préférence aqueuse.The bringing into contact of the organic compound used for implementing said step a) with said support is carried out by impregnation, in particular by dry impregnation or excess impregnation, preferably by dry impregnation. Said organic compound is preferentially impregnated on said support after solubilization in solution, preferably aqueous.
On entend ici par un composé organique contenant au moins de l’oxygène et/ou de l’azote un composé ne comportant pas d’autre hétéroatome.Here, an organic compound containing at least oxygen and/or nitrogen is understood to mean a compound not comprising any other heteroatom.
De préférence, ledit composé organique est choisi parmi un composé comportant une ou plusieurs fonctions chimiques choisies parmi une fonction carboxylique, alcool, ester, lactone, amine, amide, éther, dilactone, carboxyanhydride, carbonate, aldéhyde, cétone, nitrile, imide, oxime, urée.Preferably, said organic compound is chosen from a compound comprising one or more chemical functions chosen from a carboxylic function, alcohol, ester, lactone, amine, amide, ether, dilactone, carboxyanhydride, carbonate, aldehyde, ketone, nitrile, imide, oxime , urea.
Lorsque ledit composé organique comporte au moins une ou plusieurs fonctions carboxyliques, ledit composé organique peut être choisi parmi l’acide éthanedioïque (acide oxalique), l’acide propanedioïque (acide malonique), l’acide butanedioïque (acide succinique), l’acide 4-oxopentanoïque (acide lévulinique) et l’acide 3-carboxy-3-hydroxypentanedioïque (acide citrique).When said organic compound comprises at least one or more carboxylic functions, said organic compound can be chosen from ethanedioic acid (oxalic acid), propanedioic acid (malonic acid), butanedioic acid (succinic acid), 4-oxopentanoic acid (levulinic acid) and 3-carboxy-3-hydroxypentanedioic acid (citric acid).
Lorsque ledit composé organique comporte au moins une ou plusieurs fonctions alcools, ledit composé organique peut être choisi parmi le méthanol, l’éthanol, le phénol, l’éthylène glycol, le propane-1,3-diol, le glycérol, le sorbitol, le diéthylène glycol, les polyéthylène glycol ayant une masse molaire moyenne inférieure à 600 g/mol, le glucose, le fructose et le sucrose sous l’une quelconque de leurs formes isomères.When said organic compound comprises at least one or more alcohol functions, said organic compound can be chosen from methanol, ethanol, phenol, ethylene glycol, propane-1,3-diol, glycerol, sorbitol, diethylene glycol, polyethylene glycols having an average molar mass of less than 600 g/mol, glucose, fructose and sucrose in any of their isomeric forms.
Lorsque ledit composé organique comporte au moins une ou plusieurs fonctions esters, ledit composé organique peut être choisi parmi un ester, un diester, une γ-lactone, une δ-lactone ou un carbonate contenant entre 4 et 8 atomes de carbone, la γ-butyrolactone, la g-valérolactone, le laurate de méthyle, le malonate de diméthyle, le succinate de diméthyle et le carbonate de propylène.When said organic compound comprises at least one or more ester functions, said organic compound can be chosen from an ester, a diester, a γ-lactone, a δ-lactone or a carbonate containing between 4 and 8 carbon atoms, the γ- butyrolactone, g-valerolactone, methyl laurate, dimethyl malonate, dimethyl succinate and propylene carbonate.
Lorsque le composé organique comporte au moins une ou plusieurs fonction amine, ledit composé organique peut être choisi parmi l’aniline, l’éthylènediamine, le diaminohexane, la tétraméthylènediamine, l’hexaméthylènediamine, la tétraméthyléthylènediamine, la tétraéthyléthylènediamine, la diéthylènetriamine et la triéthylènetétramine.When the organic compound comprises at least one or more amine function, said organic compound can be chosen from aniline, ethylenediamine, diaminohexane, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, tetramethylethylenediamine, tetraethylethylenediamine, diethylenetriamine and triethylenetetramine.
Lorsque le composé organique comporte au moins une ou plusieurs fonctions amides, ledit composé organique peut être choisi parmi la formamide, la N-méthylformamide, la N,N-diméthylformamide, la 2-pyrrolidone, la N-méthyl-2-pyrrolidone, la gamma-valérolactame et la N,N′-diméthylurée.When the organic compound comprises at least one or more amide functions, said organic compound can be chosen from formamide, N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, gamma-valerolactam and N,N′-dimethylurea.
Lorsque le composé organique comporte au moins une ou plusieurs fonctions éthers, ledit composé organique peut être choisi parmi les composés organiques comprenant au maximum deux fonctions éthers et ne comportant pas de groupe hydroxyle, choisi dans le groupe des éthers linéaires constitué par le diéthyl éther, le dipropyl éther, le dibutyl éther, le methyl tert-butyl éther, le diisopropyl éther, le di-tert-butyl éther, le méthoxybenzène, le phényl vinyl éther, l’isopropyl vinyl éther et l’isobutyl vinyl éther, ou dans le groupe des éthers cycliques constitué par le tétrahydrofurane, 1,4-dioxane et la morpholineWhen the organic compound comprises at least one or more ether functions, said organic compound may be chosen from organic compounds comprising a maximum of two ether functions and not comprising a hydroxyl group, chosen from the group of linear ethers consisting of diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, methyl tert-butyl ether, diisopropyl ether, di-tert-butyl ether, methoxybenzene, phenyl vinyl ether, isopropyl vinyl ether and isobutyl vinyl ether, or in the group of cyclic ethers consisting of tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and morpholine
Lorsque le composé organique comporte une fonction dilactone, ledit composé organique peut être choisi dans le groupe des dilactones cycliques de 4 chaînons constitué par la 1,2-dioxétanedione, ou dans le groupe des dilactones cycliques de 5 chaînons constitué par la 1,3-dioxolane-4,5-dione, la 1,5-dioxolane-2,4-dione, et la 2,2-dibutyl-1,5-dioxolane-2,4-dione, ou dans le groupe des dilactones cycliques de 6 chaînons constitué par la 1,3-dioxane-4,6-dione, la 2,2-diméthyl-1,3-dioxane-4,6-dione, la 2,2,5-triméthyl-1,3-dioxane-4,6-dione, la 1,4-dioxane-2,5-dione, la 3,6-diméthyl-1,4-dioxane-2,5-dione, la 3,6-diisopropyl-1,4-dioxane-2,5-dione, et la 3,3-ditoluyl-6,6-diphényl-1,4-dioxane-2,5-dione, ou dans le groupe des dilactones cycliques de 7 chaînons constitué par la 1,2-dioxépane-3,7-dione, la 1,4-dioxépane-5,7-dione, la 1,3-dioxépane-4,7-dione et la 5-hydroxy-2,2-diméthyl-1,3-dioxépane-4,7-dione.When the organic compound comprises a dilactone function, said organic compound may be chosen from the group of 4-membered cyclic dilactones consisting of 1,2-dioxetanedione, or from the group of 5-membered cyclic dilactones consisting of 1,3- dioxolane-4,5-dione, 1,5-dioxolane-2,4-dione, and 2,2-dibutyl-1,5-dioxolane-2,4-dione, or from the cyclic dilactone group of 6 links consisting of 1,3-dioxane-4,6-dione, 2,2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione, 2,2,5-trimethyl-1,3-dioxane- 4,6-dione, 1,4-dioxane-2,5-dione, 3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5-dione, 3,6-diisopropyl-1,4-dioxane -2,5-dione, and 3,3-ditoluyl-6,6-diphenyl-1,4-dioxane-2,5-dione, or from the group of 7-membered cyclic dilactones consisting of 1,2- dioxepane-3,7-dione, 1,4-dioxepane-5,7-dione, 1,3-dioxepane-4,7-dione and 5-hydroxy-2,2-dimethyl-1,3-dioxepane -4,7-dione.
Lorsque le composé organique comporte une fonction carboxyanhydride, ledit composé organique peut être choisi dans le groupe des O-carboxyanhydrides constitué par la 5-méthyl-1,3-dioxolane-2,4-dione et l’acide 2,5-dioxo-1,3-dioxolane-4-propanoïque, ou dans le groupe des N-carboxyanhydrides constitué par la 2,5-oxazolidinedione et la 3,4-diméthyl-2,5-oxazolidinedione. On entend par carboxyanhydride un composé organique cyclique comportant une fonction carboxyanhydride, c’est-à-dire un enchaînement –CO-O-CO-X- ou –X-CO-O-CO- au sein du cycle avec -CO- correspondant à une fonction carbonyle et X pouvant être un atome d’oxygène ou d’azote. Pour X = O on parle d’O-carboxyanhydride et quand X = N on parle deN-carboxyanhydride.When the organic compound comprises a carboxyanhydride function, said organic compound can be chosen from the group of O-carboxyanhydrides consisting of 5-methyl-1,3-dioxolane-2,4-dione and 2,5-dioxo-acid. 1,3-dioxolane-4-propanoic, or from the group of N-carboxyanhydrides consisting of 2,5-oxazolidinedione and 3,4-dimethyl-2,5-oxazolidinedione. By carboxyanhydride is meant a cyclic organic compound comprising a carboxyanhydride function, that is to say a sequence –CO-O-CO-X- or –X-CO-O-CO- within the cycle with -CO- corresponding to a carbonyl function and X possibly being an oxygen or nitrogen atom. For X=O we speak of O -carboxyanhydride and when X=N we speak of N -carboxyanhydride.
Le rapport molaire de composé organique introduit lors de l’étape a) par rapport à l’élément métallique du groupe VIII introduit à l’étape c) est avantageusement compris entre 0,01 et 2,0 mol/mol, de préférence compris entre 0,05 et 1,5 mol/mol.The molar ratio of organic compound introduced during step a) relative to the metallic element from group VIII introduced in step c) is advantageously between 0.01 and 2.0 mol/mol, preferably between 0.05 and 1.5 mol/mol.
Etape b)Step b)
Conformément à l’étape de séchage b) de la mise en œuvre pour la préparation du catalyseur, le séchage est réalisé à une température inférieure ou égale à 200°C, avantageusement comprise entre 50°C et 180°C, de préférence entre 70°C et 150°C, de manière très préférée entre 75°C et 130°C. L’étape de séchage est préférentiellement réalisée pendant une durée comprise entre 1 et 4 heures, de préférence sous une atmosphère inerte ou sous une atmosphère contenant de l’oxygène.In accordance with the drying step b) of the implementation for the preparation of the catalyst, the drying is carried out at a temperature less than or equal to 200° C., advantageously between 50° C. and 180° C., preferably between 70 °C and 150°C, very preferably between 75°C and 130°C. The drying step is preferably carried out for a period of between 1 and 4 hours, preferably under an inert atmosphere or under an atmosphere containing oxygen.
L’étape de séchage peut être effectuée par toute technique connue de l’Homme du métier. Elle est avantageusement effectuée à pression atmosphérique ou à pression réduite. De manière préférée, cette étape est réalisée à pression atmosphérique. Elle est avantageusement effectuée en lit traversé en utilisant de l'air ou tout autre gaz chaud. De manière préférée, lorsque le séchage est effectué en lit fixe, le gaz utilisé est soit l'air, soit un gaz inerte comme l'argon ou l'azote. De manière très préférée, le séchage est réalisé en lit traversé en présence d'azote et/ou d’air. De préférence, l’étape de séchage a une durée courte comprise entre 5 minutes et 4 heures, de préférence entre 30 minutes et 4 heures et de manière très préférée entre 1 heure et 3 heures.The drying step can be carried out by any technique known to those skilled in the art. It is advantageously carried out at atmospheric pressure or at reduced pressure. Preferably, this step is carried out at atmospheric pressure. It is advantageously carried out in a traversed bed using air or any other hot gas. Preferably, when the drying is carried out in a fixed bed, the gas used is either air or an inert gas such as argon or nitrogen. Very preferably, the drying is carried out in a traversed bed in the presence of nitrogen and/or air. Preferably, the drying step has a short duration of between 5 minutes and 4 hours, preferably between 30 minutes and 4 hours and very preferably between 1 hour and 3 hours.
Selon une première variante, le séchage est conduit de manière à conserver de préférence au moins 30 % du composé organique comportant introduit lors de l’étape b) du procédé de préparation, de préférence cette quantité est supérieure à 50% et de manière encore plus préférée, supérieure à 70%, calculée sur la base du carbone restant sur le catalyseur.According to a first variant, the drying is carried out so as to preferably retain at least 30% of the organic compound comprising introduced during step b) of the preparation process, preferably this quantity is greater than 50% and even more preferred, greater than 70%, calculated on the basis of the carbon remaining on the catalyst.
A l’issue de l’étape de séchage b), on obtient alors un précurseur de catalyseur séché.At the end of the drying step b), a dried catalyst precursor is then obtained.
Etape c)Step c)
Selon l’étape c), on met en contact le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape b) avec un sel métallique comprenant au moins métal du groupe VIII dont la température de fusion dudit sel métallique est comprise entre 30°C et 150°C pour former un mélange solide, le rapport massique entre ledit sel métallique et ledit support poreux étant compris entre 0,1 et 1,5.According to step c), the dried catalyst precursor obtained at the end of step b) is brought into contact with a metal salt comprising at least a group VIII metal whose melting point of said metal salt is between 30 °C and 150°C to form a solid mixture, the mass ratio between said metal salt and said porous support being between 0.1 and 1.5.
Selon l’étape c), on fournit un sel métallique comprenant au moins un métal du groupe VIII solide tel que sa température de fusion soit comprise entre 30°C et 150°C. Dans l’étape c), le sel métallique est sous forme solide, c’est-à-dire que la mise en contact entre ledit support poreux et ledit sel métallique est réalisée à une température inférieure à la température de fusion dudit sel métallique.According to step c), a metal salt is provided comprising at least one solid group VIII metal such that its melting point is between 30°C and 150°C. In step c), the metal salt is in solid form, that is to say that the bringing into contact between said porous support and said metal salt is carried out at a temperature below the melting temperature of said metal salt.
Lorsque le métal du groupe VIII est le cobalt, ledit sel métallique de cobalt est de préférence un sel métallique hydraté. De manière préférée, le sel métallique de cobalt est le nitrate de cobalt hexahydraté ou l’acétate de cobalt tetrahydraté. De manière très préférée, le sel métallique de cobalt est le nitrate de cobalt hexahydraté. Le sel métallique utilisé dans le cadre du procédé de préparation selon l’invention peut se présenter sous la forme de poudre de granulométrie variable et/ou de particules de taille millimétrique.When the Group VIII metal is cobalt, said cobalt metal salt is preferably a hydrated metal salt. Preferably, the cobalt metal salt is cobalt nitrate hexahydrate or cobalt acetate tetrahydrate. Very preferably, the cobalt metal salt is cobalt nitrate hexahydrate. The metal salt used in the context of the preparation process according to the invention may be in the form of powder of variable particle size and/or particles of millimetric size.
Le rapport massique entre le sel métallique comprenant au moins un métal du groupe VIII et le support poreux est compris entre 0,1 et 1,5 de manière préférée entre 0,3 et 1,0. Le procédé de préparation permet un contrôle optimisé de la quantité de métal déposé sur le catalyseur ainsi qu’une dangerosité et un coût maitrisé par la minimisation de la quantité de précurseur métallique employée ne dépassant pas 1,5 grammes de précurseur métallique pour 1 gramme de support.The mass ratio between the metal salt comprising at least one group VIII metal and the porous support is between 0.1 and 1.5, preferably between 0.3 and 1.0. The preparation process allows an optimized control of the quantity of metal deposited on the catalyst as well as a dangerousness and a cost controlled by the minimization of the quantity of metallic precursor used not exceeding 1.5 grams of metallic precursor for 1 gram of support.
Selon l’étape c), la mise en contact dudit support poreux et dudit sel métallique peut se faire par toute méthode connue de l’Homme du métier. De manière préférée, on réalise la mise en contact dudit support poreux et du sel métallique avec des moyens de contact choisis parmi les mélangeur convectifs, les mélangeurs à tambour ou les mélangeurs statiques.According to step c), the bringing into contact of said porous support and of said metal salt can be done by any method known to those skilled in the art. Preferably, said porous support and the metal salt are brought into contact with contact means chosen from convective mixers, drum mixers or static mixers.
L’étape c) est réalisée pendant une durée comprise entre 5 minutes à 5 heures selon le type de mélangeur utilisé, de préférence entre 10 minutes et 4 heures, et encore plus préférentiellement entre 15 minutes et 3 heures.Step c) is carried out for a period of between 5 minutes to 5 hours depending on the type of mixer used, preferably between 10 minutes and 4 hours, and even more preferably between 15 minutes and 3 hours.
Selon une variante de l’étape c), tout autre composé solide organique ou inorganique sous forme de poudre de granulométrie variable peut-être ajouté au mélange. S’il s’agit d’un composé inorganique, il peut contenir au moins un élément choisi parmi les groupes VIIB, VIII, IB, IIB, IA (élément alcalin), IIA (élément alcalino-terreux), IIIA, seul ou en mélange. Lorsqu’un autre composé organique ou inorganique est ajouté au mélange, le rapport massique entre le précurseur métallique de cobalt et ledit composé est compris entre 10 et 50000, de manière préférée entre 50 et 20000.According to a variant of step c), any other organic or inorganic solid compound in the form of powder of variable particle size may be added to the mixture. If it is an inorganic compound, it may contain at least one element chosen from groups VIIB, VIII, IB, IIB, IA (alkaline element), IIA (alkaline-earth element), IIIA, alone or in blend. When another organic or inorganic compound is added to the mixture, the mass ratio between the cobalt metal precursor and said compound is between 10 and 50,000, preferably between 50 and 20,000.
Etape d)Step d)
Selon l’étape d), le mélange obtenu à l’issue de l’étape c) est chauffé sous agitation à pression atmosphérique à une température comprise entre la température de fusion du sel métallique comprenant au moins un métal du groupe VIII et 200°C. Dans le cas très préféré où le sel métallique est le nitrate de cobalt hexahydraté, la température de l’étape d) est comprise entre 55°C et 150°C, de manière préférée entre 65°C et 130°C. Le temps de séjour est compris entre 5 minutes et 12 heures, de manière préférée entre 5 minutes et 4 heures.According to step d), the mixture obtained at the end of step c) is heated with stirring at atmospheric pressure to a temperature between the melting point of the metal salt comprising at least one group VIII metal and 200° vs. In the highly preferred case where the metal salt is cobalt nitrate hexahydrate, the temperature of step d) is between 55°C and 150°C, preferably between 65°C and 130°C. The residence time is between 5 minutes and 12 hours, preferably between 5 minutes and 4 hours.
Selon l’étape d), l’homogénéisation mécanique du mélange peut se faire par toute méthode connue de l’homme du métier. De manière préférée, on pourra employer des mélangeurs convectifs, des mélangeurs à tambour ou des mélangeurs statiques.According to step d), the mechanical homogenization of the mixture can be done by any method known to those skilled in the art. Preferably, convective mixers, drum mixers or static mixers can be used.
Etape e)Step e)
Selon un aspect essentiel de l’invention, le solide obtenu à l’issue de l’étape d) est ensuite séché à une température inférieure ou égale à 200°C, avantageusement comprise entre 50°C et 180°C, de préférence entre 70°C et 150°C, de manière très préférée entre 75°C et 130°C, et pendant une durée supérieure à 4 heures, de préférence comprise entre 5 heures et 20 heures et de préférence entre 6 heures et 12 heures.According to an essential aspect of the invention, the solid obtained at the end of step d) is then dried at a temperature less than or equal to 200° C., advantageously between 50° C. and 180° C., preferably between 70° C. and 150° C., very preferably between 75° C. and 130° C., and for a duration greater than 4 hours, preferably between 5 hours and 20 hours and preferably between 6 hours and 12 hours.
L’étape de séchage est réalisée de préférence sous une atmosphère inerte ou sous une atmosphère contenant de l’oxygène. L’étape de séchage peut être effectuée par toute technique connue de l’Homme du métier. Elle est avantageusement effectuée à pression atmosphérique ou à pression réduite. De manière préférée, cette étape est réalisée à pression atmosphérique. Elle est avantageusement effectuée en utilisant de l'air ou tout autre gaz chaud. De manière préférée, le gaz utilisé est soit l'air, soit un gaz inerte comme l'argon ou l'azote. De manière très préférée, le séchage est réalisé en présence d'azote et/ou d’air.The drying step is preferably carried out under an inert atmosphere or under an atmosphere containing oxygen. The drying step can be carried out by any technique known to those skilled in the art. It is advantageously carried out at atmospheric pressure or at reduced pressure. Preferably, this step is carried out at atmospheric pressure. It is advantageously carried out using air or any other hot gas. Preferably, the gas used is either air or an inert gas such as argon or nitrogen. Very preferably, the drying is carried out in the presence of nitrogen and/or air.
De manière préférée, l’étape e) de séchage est réalisée sous agitation, par toute méthode connue de l’homme du métier. De manière préférée, on pourra employer des mélangeurs convectifs, des mélangeurs à tambour, des mélangeurs statiques ou encore une vis sans fin. Plus préférentiellement, l’étape e) est réalisée sous agitation au moyen d’un mélangeur à tambour.Preferably, step e) of drying is carried out with stirring, by any method known to those skilled in the art. Preferably, convective mixers, drum mixers, static mixers or even an endless screw may be used. More preferably, step e) is carried out with stirring using a drum mixer.
De manière préférée, la température de l’étape de séchage e) est plus élevée que la température de chauffage de l’étape d). Plus préférentiellement, la température de l’étape de séchage e) est au moins supérieure de 10°C par rapport à la température de l’étape de chauffage de l’étape d).Preferably, the temperature of the drying step e) is higher than the heating temperature of step d). More preferably, the temperature of the drying step e) is at least 10° C. higher than the temperature of the heating step of step d).
Etape f)Step f)
Selon un aspect essentiel du procédé de préparation selon l’invention, à l’issue de l’étape e) de séchage, on effectue une étape de calcination f) à une température supérieure à 200°C et inférieure ou égale à 1100°C, de préférence à une température comprise entre 250°C et 600°C, sous flux de gaz inerte et/ou de gaz oxydant, de préférence sous flux de gaz oxydant (de préférence l’air), étant entendue que la vitesse dudit flux gazeux, définie comme le débit massique dudit flux gazeux par volume de catalyseur par heure, est supérieure à 1 litre par gramme de catalyseur et par heure, et est de préférence compris entre 1,5 et 5 litres par gramme de catalyseur et par heure.According to an essential aspect of the preparation process according to the invention, at the end of step e) of drying, a calcination step f) is carried out at a temperature greater than 200° C. and less than or equal to 1100° C. , preferably at a temperature between 250°C and 600°C, under a flow of inert gas and/or of oxidizing gas, preferably under a flow of oxidizing gas (preferably air), it being understood that the speed of said flow gas flow, defined as the mass flow rate of said gas flow per volume of catalyst per hour, is greater than 1 liter per gram of catalyst and per hour, and is preferably between 1.5 and 5 liters per gram of catalyst and per hour.
Sans vouloir être lié par une quelconque théorie, la réalisation d’une étape de calcination du solide séché obtenu à l’issue de l’étape e) en présence d’un flux gazeux à une vitesse relativement élevée permet d’éliminer plus rapidement la chaleur de la réaction exothermique de combustion du composé organique.Without wishing to be bound by any theory, carrying out a step of calcining the dried solid obtained at the end of step e) in the presence of a gas stream at a relatively high speed makes it possible to eliminate the heat of the exothermic combustion reaction of the organic compound.
La durée de ce traitement thermique est généralement comprise entre 0,5 heures et 16 heures, de préférence entre 1 heure et 5 heures. Après ce traitement, le métal du groupe VIII de la phase active se trouve ainsi sous forme oxyde et le catalyseur ne contient plus ou très peu de composé organique introduit lors de sa synthèse. Cependant l’introduction du composé organique lors de sa préparation a laissé une empreinte sur le support du catalyseur.The duration of this heat treatment is generally between 0.5 hours and 16 hours, preferably between 1 hour and 5 hours. After this treatment, the group VIII metal of the active phase is thus in oxide form and the catalyst no longer contains or contains very little organic compound introduced during its synthesis. However, the introduction of the organic compound during its preparation left an imprint on the catalyst support.
L’étape f) est avantageusement effectuée en lit traversé ou en lit fluidisé, de préférence en lit traversé, en utilisant de l'air en tant que flux gazeux.Step f) is advantageously carried out in a traversed bed or in a fluidized bed, preferably in a traversed bed, using air as the gas stream.
Préalablement à son utilisation dans le réacteur catalytique de synthèse Fischer-Tropsch, le catalyseur obtenu à l’issue de l’étape f) subit généralement un traitement réducteur, par exemple sous hydrogène pur ou dilué, à haute température, destiné à activer le catalyseur et à former des particules de métal à l’état zéro valent (sous forme métallique). Ce traitement peut être effectuéin-situ(dans le même réacteur que celui où est opéré la synthèse Fischer-Tropsch), ouex-situavant d’être chargé dans le réacteur. La température de ce traitement réducteur est préférentiellement comprise entre 200°C et 500°C et sa durée est généralement comprise entre 2 et 20 heures.Prior to its use in the Fischer-Tropsch synthesis catalytic reactor, the catalyst obtained at the end of step f) generally undergoes a reducing treatment, for example under pure or dilute hydrogen, at high temperature, intended to activate the catalyst. and forming metal particles in the zero valent state (in metallic form). This treatment can be carried out in-situ (in the same reactor as that in which the Fischer-Tropsch synthesis is carried out), or ex-situ before being loaded into the reactor. The temperature of this reducing treatment is preferably between 200° C. and 500° C. and its duration is generally between 2 and 20 hours.
CatalyseurCatalyst
Le catalyseur obtenu par le procédé de préparation décrit ci-avant comprend, de préférence est constitué de, une phase active comprenant, de préférence constitué de, au moins un métal du groupe VIII et un support poreux à base d’alumine, de silice, ou de silice-alumine, et éventuellement une phase d’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel.The catalyst obtained by the preparation process described above comprises, preferably consists of, an active phase comprising, preferably consists of, at least one group VIII metal and a porous support based on alumina, silica, or silica-alumina, and optionally a mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel.
La teneur en métal du groupe VIII est avantageusement comprise entre 1 et 60% poids, de préférence entre 5 et 30% poids, et de manière très préférée entre 10 et 30% poids en élément du métal du groupe VIII par rapport au poids total du catalyseur.The content of metal from group VIII is advantageously between 1 and 60% by weight, preferably between 5 and 30% by weight, and very preferably between 10 and 30% by weight of element of the metal from group VIII relative to the total weight of the metal. catalyst.
De manière préférée, le métal du groupe VIII est le cobalt.Preferably, the Group VIII metal is cobalt.
La surface spécifique du catalyseur est généralement comprise entre 50 m²/g et 500 m²/g, de préférence entre 80 m²/g et 250 m²/g, de façon plus préférée entre 90 m²/g et 150 m²/g. Le volume poreux dudit catalyseur est généralement compris entre 0,2 ml/g et 1 ml/g, et de préférence compris entre 0,25 ml/g et 0,8 ml/g.The specific surface of the catalyst is generally between 50 m²/g and 500 m²/g, preferably between 80 m²/g and 250 m²/g, more preferably between 90 m²/g and 150 m²/g. The pore volume of said catalyst is generally between 0.2 ml/g and 1 ml/g, and preferably between 0.25 ml/g and 0.8 ml/g.
De préférence, la phase active du métal du groupe VIII est répartie de manière homogène dans le support, i.e. que la phase active n’est pas répartie en croûte à la surface dudit support.Preferably, the active phase of the group VIII metal is distributed homogeneously in the support, i.e. the active phase is not distributed in a crust on the surface of said support.
SupportSupport
Le support du catalyseur préparé selon le procédé selon l’invention est à base d’alumine, de silice, ou de silice-alumine, et éventuellement d’une phase d’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel.The catalyst support prepared according to the process according to the invention is based on alumina, silica, or silica-alumina, and optionally a mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel.
Lorsque que le support est une silice-alumine, la teneur en silice (SiO2) peut varier de 0,5% poids à 30% poids par rapport au poids du support, de préférence comprise entre 0,6 et 15% poids.When the support is a silica-alumina, the silica (SiO 2 ) content can vary from 0.5% by weight to 30% by weight relative to the weight of the support, preferably between 0.6 and 15% by weight.
Selon une variante, ledit support poreux contient en outre une phase d’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel. Selon cette variante, la teneur de la phase d’oxyde mixte dans le support est comprise entre 0,1 et 50% poids par rapport au poids du support.According to a variant, said porous support also contains a mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel. According to this variant, the content of the mixed oxide phase in the support is between 0.1 and 50% by weight relative to the weight of the support.
De préférence, la phase d’oxyde mixte comprend un aluminate de formule CoAl2O4ou NiAl2O4dans le cas d’un support à base d’alumine ou de silice-alumine, ou un silicate de formule Co2SiO4ou Ni2SiO4dans le cas d’un support à base de silice ou de silice-alumine. On entend par phase d’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel, une phase dans laquelle des cations de cobalt et/ou du nickel sont combinés avec les ions oxydes O2-du support d’alumine et/ou de silice formant ainsi une phase mixte contenant des aluminates et/ou des silicates contenant du cobalt et/ou du nickel.Preferably, the mixed oxide phase comprises an aluminate of formula CoAl 2 O 4 or NiAl 2 O 4 in the case of a support based on alumina or silica-alumina, or a silicate of formula Co 2 SiO 4 or Ni 2 SiO 4 in the case of a support based on silica or silica-alumina. The term “mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel” means a phase in which cobalt and/or nickel cations are combined with the O 2- oxide ions of the alumina and/or silica support forming thus a mixed phase containing aluminates and/or silicates containing cobalt and/or nickel.
La phase d’oxyde mixte peut être sous forme amorphe ou sous forme cristallisée. Lorsque le support est à base d’alumine, la phase d’oxyde mixte peut comprendre un aluminate de formule CoAl2O4ou NiAl2O4, sous forme amorphe ou cristallisée, par exemple sous forme spinelle. Lorsque le support est à base de silice, la phase d’oxyde mixte peut comprendre un silicate de formule Co2SiO4ou Ni2SiO4(cobalt- ou nickelorthosilicate), sous forme amorphe ou cristallisée. Lorsque le support est à base de silice-alumine, la phase d’oxyde mixte peut comprendre un aluminate de formule CoAl2O4ou NiAl2O4sous forme amorphe ou cristallisée, par exemple sous forme spinelle, et/ou un silicate de formule Co2SiO4ou Ni2SiO4, sous forme amorphe ou cristallisée.The mixed oxide phase can be in amorphous form or in crystallized form. When the support is based on alumina, the mixed oxide phase may comprise an aluminate of formula CoAl 2 O 4 or NiAl 2 O 4 , in amorphous or crystallized form, for example in spinel form. When the support is based on silica, the mixed oxide phase may comprise a silicate of formula Co 2 SiO 4 or Ni 2 SiO 4 (cobalt- or nickelorthosilicate), in amorphous or crystallized form. When the support is based on silica-alumina, the mixed oxide phase may comprise an aluminate of formula CoAl 2 O 4 or NiAl 2 O 4 in amorphous or crystalline form, for example in spinel form, and/or a silicate of formula Co 2 SiO 4 or Ni 2 SiO 4 , in amorphous or crystalline form.
Le cobalt et/ou le nickel contenu dans la phase d'oxyde mixte n'est pas réductible lors de l'activation finale du catalyseur Fischer- Tropsch (réduction). Le cobalt et/ou le nickel contenu dans la phase d'oxyde mixte ne constitue donc pas la phase active du catalyseur.The cobalt and/or the nickel contained in the mixed oxide phase is not reducible during the final activation of the Fischer-Tropsch catalyst (reduction). The cobalt and/or the nickel contained in the mixed oxide phase therefore does not constitute the active phase of the catalyst.
La présence de phase d’oxyde mixte dans le catalyseur selon l’invention se mesure par réduction en température programmée RTP (ou TPR pour "temperature programmed reduction" selon la terminologie anglo-saxonne) tel que par exemple décrit dans Oil & Gas Science and Technology, Rev. IFP, Vol. 64 (2009), No. 1, pp. 11-12. Selon cette technique, le catalyseur est chauffé sous flux d’un réducteur, par exemple sous flux de dihydrogène. La mesure du dihydrogène consommé en fonction de la température donne des informations quantitatives sur la réductibilité des espèces présentes. La présence d’une phase d’oxyde mixte dans le catalyseur se manifeste ainsi par une consommation de dihydrogène à une température supérieure à environ 800°C.The presence of mixed oxide phase in the catalyst according to the invention is measured by temperature programmed reduction RTP (or TPR for "temperature programmed reduction" according to the English terminology) as for example described in Oil & Gas Science and Technology, Rev. IFP, Vol. 64 (2009), No. 1, p. 11-12. According to this technique, the catalyst is heated under a flow of a reducing agent, for example under a flow of dihydrogen. The measurement of the dihydrogen consumed as a function of the temperature gives quantitative information on the reducibility of the species present. The presence of a mixed oxide phase in the catalyst is thus manifested by a consumption of dihydrogen at a temperature above approximately 800°C.
Dans un mode de réalisation selon l’invention, le support est constitué d’une silice-alumine et d’une phase d’oxyde mixte contenant du cobalt et/ou du nickel, de préférence contenant du cobalt.In one embodiment according to the invention, the support consists of a silica-alumina and a mixed oxide phase containing cobalt and/or nickel, preferably containing cobalt.
La surface spécifique du support est généralement comprise entre 50 m²/g et 500 m²/g, de préférence entre 100 m²/g et 300 m²/g, de façon plus préférée entre 150 m²/g et 250m²/g.The specific surface of the support is generally between 50 m²/g and 500 m²/g, preferably between 100 m²/g and 300 m²/g, more preferably between 150 m²/g and 250 m²/g.
Le volume poreux dudit support est généralement compris entre 0,3 ml/g et 1,2 ml/g, et de préférence compris entre 0,4 ml/g et 1 ml/g.The pore volume of said support is generally between 0.3 ml/g and 1.2 ml/g, and preferably between 0.4 ml/g and 1 ml/g.
La distribution poreuse des pores du support poreux peut être de type monomodale, bimodale ou plurimodale. De préférence, elle est de type monomodale. La taille de pores est de l’ordre de 2 à 50 nm, avec une taille moyenne des pores entre 5 et 25 nm, de préférence entre 8 et 20 nm.The porous distribution of the pores of the porous support can be of the monomodal, bimodal or plurimodal type. Preferably, it is of the monomodal type. The pore size is of the order of 2 to 50 nm, with an average pore size between 5 and 25 nm, preferably between 8 and 20 nm.
Le support peut présenter une morphologie sous forme de billes, d'extrudés (par exemple de forme trilobes ou quadrilobes) ou de pastilles, notamment lorsque ledit catalyseur est mis en œuvre dans un réacteur fonctionnant en lit fixe, ou présenter une morphologie sous forme de poudre de granulométrie variable, notamment lorsque ledit catalyseur est mis en œuvre dans un réacteur de type colonne à bulles. De manière préférée, le support se présente sous la forme de poudre de granulométrie comprise entre 10 et 500 µm.The support may have a morphology in the form of beads, extrudates (for example of trilobe or quadrilobe form) or pellets, in particular when said catalyst is implemented in a reactor operating in a fixed bed, or have a morphology in the form of powder of variable particle size, in particular when said catalyst is implemented in a bubble column type reactor. Preferably, the support is in the form of a powder with a particle size between 10 and 500 μm.
Le support peut-être fourni par tout moyen connu de l’Homme du métier.The support can be provided by any means known to those skilled in the art.
Procédé Fischer-TropschFischer-Tropsch process
Un autre objet selon l’invention concerne un procédé de Fischer-Tropsch en présence d’un catalyseur préparé selon le procédé de préparation selon l’invention. Ce procédé de Fischer-Tropsch conduit à la production d'hydrocarbures essentiellement linéaires et saturés C5 +(ayant au moins 5 atomes de carbone par molécule). Les hydrocarbures produits par le procédé de l'invention sont ainsi des hydrocarbures essentiellement paraffiniques, dont la fraction présentant les points d'ébullition les plus élevés peut être convertie avec un rendement élevé en distillats moyens (coupes gasoil et kérosène) par un procédé d'hydroconversion tel que l'hydrocraquage et/ou l'hydroisomérisation catalytique(s).Another object according to the invention relates to a Fischer-Tropsch process in the presence of a catalyst prepared according to the preparation process according to the invention. This Fischer-Tropsch process leads to the production of essentially linear and saturated C 5 + hydrocarbons (having at least 5 carbon atoms per molecule). The hydrocarbons produced by the process of the invention are thus essentially paraffinic hydrocarbons, the fraction of which having the highest boiling points can be converted with a high yield into middle distillates (diesel and kerosene cuts) by a process of hydroconversion such as hydrocracking and/or catalytic hydroisomerization(s).
La charge employée pour la mise en œuvre du procédé de l'invention comprend du gaz de synthèse. Le gaz de synthèse est un mélange comprenant notamment du monoxyde de carbone et d’hydrogène présentant des rapports molaires H2/CO pouvant varier dans un rapport de 0,5 à 4 en fonction du procédé par lequel il a été obtenu. Le rapport molaire H2/CO du gaz de synthèse est généralement voisin de 3 lorsque le gaz de synthèse est obtenu à partir du procédé de vaporeformage d’hydrocarbures ou d’alcool. Le rapport molaire H2/CO du gaz de synthèse est de l'ordre de 1,5 à 2 lorsque le gaz de synthèse est obtenu à partir d'un procédé d'oxydation partielle. Le rapport molaire H2/CO du gaz de synthèse est généralement voisin de 2,5 lorsqu'il est obtenu à partir d'un procédé de reformage thermique. Le rapport molaire H2/CO du gaz de synthèse est généralement voisin de 1 lorsqu'il est obtenu à partir d'un procédé de gazéification et de reformage du CO2.The feed used for implementing the method of the invention comprises synthesis gas. The synthesis gas is a mixture comprising in particular carbon monoxide and hydrogen having H 2 /CO molar ratios which can vary in a ratio of 0.5 to 4 depending on the process by which it was obtained. The H 2 /CO molar ratio of the synthesis gas is generally close to 3 when the synthesis gas is obtained from the hydrocarbon or alcohol steam reforming process. The H 2 /CO molar ratio of the synthesis gas is of the order of 1.5 to 2 when the synthesis gas is obtained from a partial oxidation process. The H 2 /CO molar ratio of the synthesis gas is generally close to 2.5 when it is obtained from a thermal reforming process. The H 2 /CO molar ratio of the synthesis gas is generally close to 1 when it is obtained from a CO 2 gasification and reforming process.
Le catalyseur utilisé dans le procédé de synthèse d'hydrocarbures selon l'invention est de manière préférée mis en œuvre dans des réacteurs en lit bouillonnant ou encore en lit fluidisé triphasique. La mise en œuvre du catalyseur en suspension dans un réacteur fluidisé triphasique, préférentiellement de type colonne à bulle, est préférée. Dans cette mise en œuvre préférée du catalyseur, ledit catalyseur forme une suspension avec le milieu réactionnel. Cette technologie est également connue sous la terminologie de procédé "slurry" par l'homme du métier.The catalyst used in the process for the synthesis of hydrocarbons according to the invention is preferably implemented in reactors in an ebullated bed or else in a three-phase fluidized bed. The implementation of the catalyst in suspension in a three-phase fluidized reactor, preferably of the bubble column type, is preferred. In this preferred implementation of the catalyst, said catalyst forms a suspension with the reaction medium. This technology is also known by the term "slurry" process by those skilled in the art.
Le procédé de synthèse d'hydrocarbures selon l'invention est opéré sous une pression totale comprise entre 0,1 MPa et 15 MPa, de préférence entre 0,5 MPa et 10 MPa, sous une température comprise entre 150°C et 350°C, de préférence entre 180°C et 270°C. La vitesse volumique horaire est avantageusement comprise entre 100 et 20000 volumes de gaz de synthèse par volume de catalyseur et par heure (100 à 20000 h-1) et de préférence entre 400 et 10000 volumes de gaz de synthèse par volume de catalyseur et par heure (400 à 10000 h-1).The hydrocarbon synthesis process according to the invention is operated under a total pressure of between 0.1 MPa and 15 MPa, preferably between 0.5 MPa and 10 MPa, at a temperature of between 150° C. and 350° C. , preferably between 180°C and 270°C. The hourly volume rate is advantageously between 100 and 20,000 volumes of synthesis gas per volume of catalyst and per hour (100 to 20,000 h -1 ) and preferably between 400 and 10,000 volumes of synthesis gas per volume of catalyst and per hour (400 to 10000 h -1 ).
Pour illustrer l’invention et pour permettre à l’Homme du métier de l’exécuter, nous présentons ci-après différents modes de réalisation du procédé de préparation de catalyseurs supportés à base de cobalt et leur utilisation en synthèse Fischer-Tropsch ; cependant cela ne saurait limiter la portée de l’invention.To illustrate the invention and to enable those skilled in the art to carry it out, we present below various embodiments of the process for preparing supported cobalt-based catalysts and their use in Fischer-Tropsch synthesis; however, this does not limit the scope of the invention.
ExemplesExamples
Exemple 1 (comparatif) : Catalyseur A de formule Co / CoAlExample 1 (comparative): Catalyst A with formula Co / CoAl 22 OO 44 -Al-Al 22 OO 33 .SiO.SiO 22 contenant de la γ-valérolactone, calciné avec une vitesse d’air de 0,7 litres d’air par gramme de catalyseur et par heure et non séché après dépôt du cobalt par sel fonducontaining γ-valerolactone, calcined with an air velocity of 0.7 liters of air per gram of catalyst and per hour and not dried after deposition of cobalt by molten salt
Le spinelle présente dans le support du catalyseur A est un spinelle simple formé d'aluminate de cobalt, lequel est inclus dans une silice-alumine contenant 5% poids de SiO2, de granulométrie moyenne égale à 80 µm, et présentant une surface spécifique de 180 m2/g et un volume poreux de 0,55 ml/g. La préparation du spinelle inclus dans la silice-alumine est effectuée par imprégnation à sec d'une solution aqueuse de nitrate de cobalt (Orrion Chemicals Metalchem, ~13% pds Co) de manière à introduire 5% poids de cobalt dans ladite silice-alumine. Après séchage à 120°C pendant 3 heures, le solide est calciné à 850°C pendant 4 heures sous air. Le support du catalyseur A est formé de 5% poids de cobalt sous forme d'aluminate de cobalt dans la silice-alumine.The spinel present in the support of catalyst A is a simple spinel formed from cobalt aluminate, which is included in a silica-alumina containing 5% by weight of SiO 2 , with an average particle size equal to 80 μm, and having a specific surface area of 180 m 2 /g and a pore volume of 0.55 ml/g. The preparation of the spinel included in the silica-alumina is carried out by dry impregnation with an aqueous solution of cobalt nitrate (Orrion Chemicals Metalchem, ~13% by weight Co) so as to introduce 5% by weight of cobalt into said silica-alumina . After drying at 120° C. for 3 hours, the solid is calcined at 850° C. for 4 hours in air. The support for catalyst A is formed from 5% by weight of cobalt in the form of cobalt aluminate in silica-alumina.
La γ-valérolactone est déposée sur le support décrit ci-dessus par imprégnation à sec d’une solution de γ-valérolactone, à une concentration telle que le ratio molaire γ-valérolactone / Co soit de 1,0 mol/mol. Après l’imprégnation à sec, le solide subit une maturation en atmosphère saturée en eau pendant 9 heures à température ambiante, puis est séché en étuve à 120°C pendant 3 heures. 5 grammes de ce solide et 4 grammes de nitrate de cobalt hexahydraté (Aldrich, >98%) sont ensuite introduits dans un mélangeur à tambour incliné à 45° et muni de contre-pâles pour assurer un mouvement en cascade lors du mélange des poudres. Le mélangeur est mis sous agitation à 60 tours par minute pendant 1 heure à température et pression ambiante. Après cette étape d’homogénéisation, le mélangeur est laissé sous agitation à pression ambiante, et la température est augmentée à 5°C/min jusqu’à 85°C et maintenue à 85°C pendant 1 heure.The γ-valerolactone is deposited on the support described above by dry impregnation with a solution of γ-valerolactone, at a concentration such that the γ-valerolactone/Co molar ratio is 1.0 mol/mol. After dry impregnation, the solid undergoes maturation in a water-saturated atmosphere for 9 hours at room temperature, then is dried in an oven at 120°C for 3 hours. 5 grams of this solid and 4 grams of cobalt nitrate hexahydrate (Aldrich, >98%) are then introduced into a drum mixer inclined at 45° and equipped with counter-blades to ensure a cascading movement during the mixing of the powders. The mixer is stirred at 60 revolutions per minute for 1 hour at ambient temperature and pressure. After this homogenization step, the mixer is left stirring at ambient pressure, and the temperature is increased at 5°C/min up to 85°C and maintained at 85°C for 1 hour.
Le solide non séché est ensuite calciné sous air à 400°C pendant 4 heures en lit traversé avec une vitesse d’air de 0,7 litre d’air/gramme de catalyseur et par heure (l/g.h) afin d’obtenir le catalyseur A.The undried solid is then calcined in air at 400° C. for 4 hours in a traversed bed with an air speed of 0.7 liter of air/gram of catalyst and per hour (l/g.h) in order to obtain the catalyst a.
Exemple 2 (selon l’invention) : Catalyseur B de formule Co / CoAlExample 2 (according to the invention): Catalyst B of formula Co/CoAl 22 OO 44 -Al-Al 22 OO 33 .SiO.SiO 22 contenant de la γ-valérolactone, calciné avec une vitesse d’air de 4 litres d’air par gramme de catalyseur et par heure et séché pendant 9 heures après dépôt du cobalt par sel fonducontaining γ-valerolactone, calcined with an air velocity of 4 liters of air per gram of catalyst and per hour and dried for 9 hours after deposition of the cobalt by molten salt
Le spinelle présente dans le support du catalyseur B est un spinelle simple formé d'aluminate de cobalt, lequel est inclus dans une silice-alumine contenant 5% poids de SiO2, de granulométrie moyenne égale à 80 µm, et présentant une surface spécifique de 180 m2/g et un volume poreux de 0,55 ml/g. La préparation du spinelle inclus dans la silice-alumine est effectuée par imprégnation à sec d'une solution aqueuse de nitrate de cobalt (Orrion Chemicals Metalchem, ~13% pds Co) de manière à introduire 5% poids de cobalt dans ladite silice-alumine. Après séchage à 120°C pendant 3 heures, le solide est calciné à 850°C pendant 4 heures sous air. Le support du catalyseur B est formé de 5% poids de cobalt sous forme d'aluminate de cobalt dans la silice-alumine.The spinel present in the support of catalyst B is a simple spinel formed from cobalt aluminate, which is included in a silica-alumina containing 5% by weight of SiO 2 , with an average particle size equal to 80 μm, and having a specific surface area of 180 m 2 /g and a pore volume of 0.55 ml/g. The preparation of the spinel included in the silica-alumina is carried out by dry impregnation with an aqueous solution of cobalt nitrate (Orrion Chemicals Metalchem, ~13% by weight Co) so as to introduce 5% by weight of cobalt into said silica-alumina . After drying at 120° C. for 3 hours, the solid is calcined at 850° C. for 4 hours in air. The support for catalyst B is formed from 5% by weight of cobalt in the form of cobalt aluminate in silica-alumina.
La γ-valérolactone est déposée sur le support décrit ci-dessus par imprégnation à sec d’une solution de γ-valérolactone, à une concentration telle que le ratio molaire γ-valérolactone / Co soit de 1,0 mol/mol. Après l’imprégnation à sec, le solide subit une maturation en atmosphère saturée en eau pendant 9 heures à température ambiante, puis est séché en étuve à 120°C pendant 3 heures. 5 grammes de ce solide et 4 grammes de nitrate de cobalt hexahydraté (Aldrich, >98%) sont ensuite introduits dans un mélangeur à tambour incliné à 45° et muni de contre-pâles pour assurer un mouvement en cascade lors du mélange des poudres. Le mélangeur est mis sous agitation à 60 tours par minute pendant 1 heure à température et pression ambiante. Après cette étape d’homogénéisation, le mélangeur est laissé sous agitation à pression ambiante, et la température est augmentée à 5°C/min jusqu’à 85°C et maintenue à 85°C pendant 1 heure. La température est ensuite augmentée à 5°C/min jusqu’à 100°C et maintenue à 100°C pendant 9 heures pour l’étape de séchage. Le solide séché est ensuite calciné sous air à 400°C pendant 4 heures en lit traversé avec une vitesse d’air de 4 litres d’air/gramme de catalyseur et par heure (l/g.h) afin d’obtenir le catalyseur B.The γ-valerolactone is deposited on the support described above by dry impregnation with a solution of γ-valerolactone, at a concentration such that the γ-valerolactone/Co molar ratio is 1.0 mol/mol. After dry impregnation, the solid undergoes maturation in a water-saturated atmosphere for 9 hours at room temperature, then is dried in an oven at 120°C for 3 hours. 5 grams of this solid and 4 grams of cobalt nitrate hexahydrate (Aldrich, >98%) are then introduced into a drum mixer inclined at 45° and equipped with counter-blades to ensure a cascading movement during the mixing of the powders. The mixer is stirred at 60 revolutions per minute for 1 hour at ambient temperature and pressure. After this homogenization step, the mixer is left stirring at ambient pressure, and the temperature is increased at 5°C/min up to 85°C and maintained at 85°C for 1 hour. The temperature is then increased at 5°C/min to 100°C and maintained at 100°C for 9 hours for the drying step. The dried solid is then calcined in air at 400°C for 4 hours in a traversed bed with an air speed of 4 liters of air/gram of catalyst and per hour (l/g.h) in order to obtain catalyst B.
Exemple 3 : Mise en œuvre des catalyseurs A à B en synthèse Fischer-TropschExample 3: Implementation of catalysts A to B in Fischer-Tropsch synthesis
Les catalyseurs A et B, avant d'être successivement testés en conversion du gaz de synthèse, sont réduits ex situ sous un flux d'hydrogène pur à 400°C pendant 16 heures en réacteur tubulaire. Une fois le catalyseur réduit, il est déchargé sous atmosphère d'argon et enrobé dans de la cire Sasolwax® pour être stocké à l'abri de l'air avant test. La réaction de synthèse Fischer-Tropsch est opérée dans un réacteur triphasique (aussi appelé technologie "slurry" selon la terminologie anglaise) fonctionnant en continu et opérant avec une concentration de 10% (vol) de catalyseur en phase dispersée. Les conditions de test sont les suivantes : température = 220°C ; pression totale = 2 MPa ; rapport molaire H2/CO=2. La conversion du CO est maintenue à 60% pendant toute la durée du test. Les conditions de test sont ajustées de façon à être à iso conversion de CO quelle que soit l'activité du catalyseur. Les résultats, en terme d’activité, ont été calculés après 150 heures de test pour les catalyseurs A et B par rapport au catalyseur A servant de référence et figurent dans le tableau 1 ci-après. Les sélectivités en formation de méthane sont également données.Catalysts A and B, before being successively tested in synthesis gas conversion, are reduced ex situ under a flow of pure hydrogen at 400° C. for 16 hours in a tubular reactor. Once the catalyst has been reduced, it is unloaded under an argon atmosphere and coated in Sasolwax® wax to be stored away from the air before testing. The Fischer-Tropsch synthesis reaction is carried out in a three-phase reactor (also called “slurry” technology according to English terminology) operating continuously and operating with a concentration of 10% (vol) of catalyst in the dispersed phase. The test conditions are as follows: temperature=220° C.; total pressure = 2 MPa; H 2 /CO=2 molar ratio. The CO conversion is maintained at 60% for the duration of the test. The test conditions are adjusted so as to be at iso conversion of CO whatever the activity of the catalyst. The results, in terms of activity, were calculated after 150 hours of testing for catalysts A and B with respect to catalyst A serving as reference and appear in Table 1 below. Methane formation selectivities are also given.
Tableau 1 : Performances catalytiques des catalyseurs A et BTable 1: Catalytic performances of catalysts A and B
Les résultats du tableau 1 ci-avant montrent les performances catalytiques des catalyseurs A et B tant en terme d'activité et de sélectivité. Il apparaît que le catalyseur préparé par le procédé selon l’invention avec une durée de séchage supérieure à 4 heures après dépôt du cobalt par sel fondu et une vitesse d’air de calcination supérieure à 1 litre d’air/gramme catalyseur et par heure présente après 150 heures de test une activité relative améliorée par rapport au catalyseur A de l’exemple 1 dont la durée de séchage après dépôt du cobalt par sel fondu est inférieure à 4 heures et dont la vitesse d’air de calcination est inférieure à 1 litre d’air/gramme catalyseur et par heure, tout en conservant une bonne sélectivité.The results in Table 1 above show the catalytic performances of catalysts A and B both in terms of activity and selectivity. It appears that the catalyst prepared by the process according to the invention with a drying time greater than 4 hours after deposition of the cobalt by molten salt and a calcination air speed greater than 1 liter of air/gram catalyst and per hour has, after 150 hours of testing, an improved relative activity compared to catalyst A of example 1 whose drying time after deposition of cobalt by molten salt is less than 4 hours and whose calcining air velocity is less than 1 liter of air/gram of catalyst and per hour, while maintaining good selectivity.
Claims (20)
a) on met en contact ledit support poreux avec au moins un composé organique comportant au moins de l’oxygène et/ou de l’azote pour obtenir un précurseur de catalyseur ;
b) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape a) à une température inférieure ou égale à 200°C pour obtenir un précurseur de catalyseur séché ;
c) on met en contact ledit précurseur de catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape b) avec un sel métallique comprenant au moins un métal du groupe VIII dont la température de fusion dudit sel métallique est comprise entre 30°C et 150°C pour former un mélange solide pendant une durée comprise entre 5 minutes à 5 heures, le rapport massique entre ledit sel métallique et ledit support poreux étant compris entre 0,1 et 1,5 ;
d) on chauffe sous agitation sous pression atmosphérique le mélange solide obtenu à l’issue de l’étape c) à une température comprise entre la température du fusion dudit sel métallique et 200°C pendant une durée comprise entre 5 minutes et 12 heures ;
e) on sèche le solide obtenu à l’issue de l’étape d) à une température inférieure ou égale à 200°C pendant une durée supérieure à 4 heures pour obtenir un solide séché ;
f) on calcine le solide séché obtenu à l’issue de l’étape e) à une température supérieure à 200°C et inférieure ou égale à 1100°C sous flux de gaz inerte et/ou de gaz oxydant, étant entendue que la vitesse dudit flux gazeux, définie comme le débit massique dudit flux gazeux par volume de catalyseur par heure, est supérieure à 1 litre par gramme de catalyseur et par heure.Process for preparing a catalyst containing an active phase based on at least one group VIII metal and a porous support based on alumina, silica, or silica-alumina, said catalyst being prepared by at least the steps following:
a) said porous support is brought into contact with at least one organic compound comprising at least oxygen and/or nitrogen to obtain a catalyst precursor;
b) the catalyst precursor obtained at the end of step a) is dried at a temperature less than or equal to 200° C. to obtain a dried catalyst precursor;
c) said dried catalyst precursor obtained at the end of step b) is brought into contact with a metal salt comprising at least one group VIII metal whose melting point of said metal salt is between 30° C. and 150 ° C to form a solid mixture for a period of between 5 minutes to 5 hours, the mass ratio between said metal salt and said porous support being between 0.1 and 1.5;
d) the solid mixture obtained at the end of step c) is heated with stirring under atmospheric pressure to a temperature between the melting point of said metal salt and 200° C. for a period of between 5 minutes and 12 hours;
e) the solid obtained at the end of step d) is dried at a temperature less than or equal to 200° C. for a period greater than 4 hours to obtain a dried solid;
f) the dried solid obtained at the end of step e) is calcined at a temperature greater than 200° C. and less than or equal to 1100° C. under a flow of inert gas and/or oxidizing gas, it being understood that the speed of said gas stream, defined as the mass flow rate of said gas stream per volume of catalyst per hour, is greater than 1 liter per gram of catalyst and per hour.
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