L’hydrogénation catalytique du benzène en interface solide-gaz

Résumé du document

L'hydrogénation catalytique des hydrocarbures aromatiques fait l'objet d'études depuis plusieurs années du fait de son importance dans les opérations industrielles de purification des carburants automobiles. La raison en est les réglementations européennes limitant leurs quantités dans les carburants à usage routier (effets nocifs sur le corps humain). Les molécules aromatiques sont présentes en grandes quantités dans le pétrole brut. Lors de la fabrication des carburants, l'hydrogénation des hydrocarbures aromatiques en hydrocarbures saturés n'est pas totale, d'où la nécessité d'une étape ultérieure de purification. Ce document propose d'étudier expérimentalement l'hydrogénation catalytique du benzène.

Extraits

[...] Notre projet porte sur l'hydrogénation catalytique du benzène en cyclohexane en milieu interface solide-gaz dans un réacteur dynamique. Les catalyseurs étudiés actuellement au laboratoire sont à base de nickel supporté sur charbon actif. Ces catalyseurs sont préparés soit par calcination sous air à 623 K d'un sel métallique puis réduction par l'hydrogène à 573 K (catalyseurs classiques soit par réduction d'un sel métallique par l'hydrazine aqueuse à 383 K puis traitement sous hydrogène à 573 K (catalyseurs non classiques Nous avons étudié l'effet du débit d'hydrogène lors de la réduction du catalyseur classique 5Ni/AC-N à 573 K sur son activité à différentes températures et comparé cette activité à celle d'autres catalyseurs du laboratoire. [...]

[...] Ces résultats montrent aussi que l'activité catalytique augmente avec la température de réaction jusqu'à un maximum. L'étude bibliographique et des résultats expérimentaux du laboratoire d'accueil montrent que ce maximum dépend de la méthode de préparation des catalyseurs. Cette dernière influe sur le degré de réduction du nickel et, probablement aussi, sur la taille et la forme des particules métalliques de nickel. Des études sont en cours au laboratoire pour mettre au point de nouvelles méthodes de préparation de catalyseurs pour améliorer leurs performances. [...]

[...] L. Lepage, Catalyse de Contact Editions Technip pages 2. Molina R., Poncelet G., J. Catal (2001) R. Wojcieszak, M. Zieliński, S. Monteverdi and M.M. Bettahar, J. Colloid Interface Sci accepté. [...]

[...] Un mélange de gaz contenant le benzène et l'hydrogène ( en volume de benzène) est préparé par le passage d'un flux de H2 (50 cm3 min-1) à travers le benzène placé dans un saturateur (maintenu à environ et une pression de 36,39 mm Hg afin de faire évaporer de benzène) et est transporté ensuite à travers le réacteur. L'essai catalytique a été effectué à diverses températures sur le même catalyseur. Le benzène et les produits de réaction ont été analysés toutes les 6 minutes à l'aide d'un chromatographe en phase gazeuse (5730A Hewlett Packard). Le catalyseur est noté 5Ni/AC-N(100) ou 5Ni/AC-N(200) selon que le débit est 100 ou 200 cm3 min-1. Figure 1. Schéma simplifié du montage. [...]

[...] On trouvera en Annexe les résultats détaillés de la méthode de calcul. Résultats et discussion Le catalyseur convertit sélectivement le benzène en cyclohexane, à toutes les températures étudiées. L'effet de la température et du débit d'hydrogène de réduction sur l'activité du catalyseur est rapporté dans le Tableau 1 et la Figure 2. Comme première observation nous pouvons constater que dès 105°C nous atteignons une conversion en benzène proche de 100% (Tableau 1). Cette conversion optimale reste stable sur une gamme de température (105°C - 205°C) puis tend à diminuer. [...]