Comportement catalytique du palladium associé à des supports acides : Utilisation de la montmorillonite pontée à l'aluminium et au zirconium comme supports

Abstract

Dans cette étude, nous nous proposons de déterminer les propriétés catalytiques du palladium associé à différents supports présentant des propriétés différentes (acide, neutre, réductible, "super-acide"). Parmi ces supports, nous avons sélectionné: - Des oxydes classiques neutre tels la y-alumine, la silice et l'oxyde de zirconium, - Un oxyde réductible: l'oxyde de tungstène, - Des argiles à piliers pontées à l'aluminium et au zirconium, - Enfin des "super-acides" obtenus par sulfatation de la zircone et de l'argile pontée au zirconium. L'activité catalytique de ces catalyseurs sera étudié dans l'isomérisation des hexanes. Comme nous allons étudier le comportement catalytique de divers systèmes variant par la nature du support utilisé: oxydes réfractaires classiques neutres (silice, alumine, oxyde de zirconium), oxyde réductible dont l'acidité varie en fonction de l'état de réductibilité (oxyde de tungstène), solides récents présentant des superacidités (zircone sulfatée) ou encore les argiles pontées dont l'acidité dépend de l'agent pontant et des conditions d'intercalation, nous exposerons dans un premier chapitre un aperçu bibliographiques sur respectivement: - Les principaux mécanismes réactionnels proposés en catalyse métallique et en catalyse acide pour le réarrangement des alcanes, - La zircone sulfatée et ses propriétés catalytiques, - Les argiles et en particulier les argiles pontées ainsi que leur utilisation en catalyse, - Les propriétés catalytiques de l'oxyde de tungstène. Le deuxième chapitre aura trait aux manipulations réalisées, ainsi qu'aux analyses effectuées. Il comprend deux parties: la première partie propose une description complète des protocoles expérimentaux mis en oeuvre lors de la préparation et de l'activation réactionnelle des catalyseurs étudiés. Les méthodes de calcul des grandeurs caractéristiques y sont également expliqués. La deuxième partie rend compte des caractérisations physiques et chimiques entreprises pour l'identification de nos matériaux catalytiques. L'ensemble des techniques utilisées est décrit, puis les résultats des caractérisations de nos systèmes y sont présentés à la suite et discutés. Le troisième chapitre concerne une étude détaillée de l'influence des conditions opératoires (température de réaction, flux d'hydrocarbure, pressions partielles de l'hydrogène et de l'hydrocarbure) sur la réactivité catalytique des systèmes utilisés dans les réactions d'isomérisation des hexanes. Ce chapitre est également divisé en deux parties selon les systèmes étudiés: - La première partie est réservée aux systèmes Pd supporté respectivement sur y-alumine, silice et oxyde de zirconium, - La deuxième partie est réservée aux systèmes Pd supporté sur oxyde de tungstène et oxyde de zirconium sulfatée. Dans le chapitre IV, la même étude est menée, mais cette fois-ci, sur les systèmes Pd/argiles pontées. Les argiles pontées étudiés sont: la montmorillonite sodique pontée avec des piliers d'aluminium (notation AIMNa), la montmorillonite acidifiée au préalable puis pontée avec des piliers d'aluminium (notation: AIMH) et enfin la montmorillonite pontée avec des piliers de zirconium et sulfatée (notation ZrMS). Une approche cinétique est développée sur le système PdZrMS. Une application pratique est également réalisée sur ce catalyseur en étudiant l'hydroisomérisation d'une charge pétrolière réelle issue d'un condensat algérien.