Hydrogénation des espèces carbonées adsorbées sur des catalyseurs Ru - Al2O3 au cours de la réaction CO - H2

Hydrogénation des espèces carbonées adsorbées sur des catalyseurs Ru - Al2O3 au cours de la réaction CO - H2 PDF Author: Mostafa Nawdali
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Pages : 167

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Hydrogénation des espèces carbonées adsorbées sur des catalyseurs Ru - Al2O3 au cours de la réaction CO - H2

Hydrogénation des espèces carbonées adsorbées sur des catalyseurs Ru - Al2O3 au cours de la réaction CO - H2 PDF Author: Mostafa Nawdali
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Design of Metal Catalysts for Carbon Monoxide Hydrogenation with High Activity, Selectivity and Stability

Design of Metal Catalysts for Carbon Monoxide Hydrogenation with High Activity, Selectivity and Stability PDF Author: Bang Gu
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La synthèse de Fischer-Tropsch (FT) est l'un des moyens les plus pratiques de convertir les ressources carbonées alternatives, telles que le charbon, la biomasse, le gaz naturel et le gaz de schiste, en carburants et en produits chimiques à haute valeur ajoutée via le gaz de synthèse. Les hydrocarbures issus de la synthèse FT suivent une distribution large Anderson-Schulz-Flory (ASF). C'est donc un grand défi d'améliorer la sélectivité en hydrocarbures spécifiques. En plus de la sélectivité, la stabilité insuffisante des catalyseurs restreint une large implémentation de la synthèse FT dans l'industrie.Les effets dus à la promotion des catalyseurs au fer supporté par des nanotubes de carbone au bismuth et au plomb sur la synthèse directe d'oléfines légères à partir de gaz de synthèse ont été étudiés dans le chapitre 3. Par rapport aux catalyseurs au fer non promus, une vitesse de réaction de Fischer-Tropsch deux fois plus importante et une sélectivité considérablement plus élevée ont été observées. Une migration remarquable des promoteurs lors de l'activation du catalyseur et une décoration des nanoparticules de carbure de fer par les promoteurs ont été mis en évidence.Dans le chapitre 4, en utilisant un large éventail de techniques ex situ et in situ, nous avons découvert, plusieurs effets synergiques majeurs issus du nanoconfinement du fer dans les nanotubes de carbone et de sa promotion au bismuth et au plomb sur la structure et les performances catalytiques. Le nanoconfinement du fer dans les nanotubes de carbone, associé à la promotion au Bi ou au Pb, permet d'obtenir un rendement en oléfines légères dix fois plus élevé. Le nanoconfinement conduit principalement à des meilleures dispersion et stabilité, tandis que l'activité intrinsèque du fer (TOF) reste inchangée. La promotion au Bi et au Pb entraîne une augmentation majeure du TOF dans les catalyseurs confinés et non confinés. Apres l'optimisation, la synthèse Fischer-Tropsch se produit sous pression atmosphérique avec une conversion élevée et une sélectivité accrue en oléfines légères sur les catalyseurs promus et confinés.Dans le chapitre 5, nous avons examiné l'effet de la taille des particules de fer dans les catalyseurs confinés sur la conversion du gaz de synthèse en oléfines Nous avons démontré d'un part, que le TOF augmente lors que la taille des nanoparticules de fer confinés promues ou non-promues augmente de 2.5 à 12 nm. D'autre part, la sélectivité en olefines légères dépend fortement de la promotion. Dans les catalyseurs non-promus, la taille des particules de fer encapsulées dans les nanotubes de carbone ne produit aucun effet notable sur la sélectivité en oléfines légères, tandis que dans les catalyseurs promus au Bi et au Pb, la sélectivité en oléfines légères était supérieure sur les petites nanoparticules de fer et diminuait avec l'augmentation de la taille de nanoparticules.Dans le chapitre 6, nous avons élaboré une nouvelle approche pour la synthèse d'oléfines alpha linéaires lors de la synthèse de FT à basse température sur les catalyseurs à base de Co. Nous avons constaté que la co-alimentation du syngas en acides carboxyliques induisait une modification de la sélectivité et son déplacement vers les oléfines alpha. La sélectivité en olefines alpha atteint 39 % en présence des acides.En fin, nous avons proposé une nouvelle stratégie pour améliorer considérablement la stabilité des catalyseurs Co et Ni pour l'hydrogénation du CO via leur promotion au bismuth. Les catalyseurs promus ont démontré une stabilité exceptionnelle lors de la réaction. Les expériences menées ont révélé l'auto-régénération continue du catalyseur au cours de la réaction via l'oxydation du carbone déposé par l'oxygène généré lors de la dissociation du CO à l'interface de nanoparticules métalliques et du promoteur de bismuth. La formation d'une couche de bismuth protégeait également les nanoparticules métalliques du frittage.

Cinétique d'hydrogénation des espèces carbonées absorbées sur les catalyseurs Fe/Al2O3 et Ru/Al2O3 après absorption de CO et réaction CO/H2

Cinétique d'hydrogénation des espèces carbonées absorbées sur les catalyseurs Fe/Al2O3 et Ru/Al2O3 après absorption de CO et réaction CO/H2 PDF Author: Hammou AHLAFI
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Pages : 210

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HYDROGENATION D'ESPECES CARBONEES, ADSORBEES SUR UN CATALYSEUR AU FER

HYDROGENATION D'ESPECES CARBONEES, ADSORBEES SUR UN CATALYSEUR AU FER PDF Author: Hammou Ahlafi
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Pages : 155

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LE PRESENT TRAVAIL PORTE SUR LA CARACTERISATION DES ESPECES CARBONEES ADSORBEES FORMEES PAR CONTACT SOUS CO/HE ET CO/H#2 SUR LA SURFACE D'UN CATALYSEUR AU FER 10% FE/AL#2O#3 REDUIT A 713 K, PAR LEUR HYDROGENATION EN METHANE, SOIT ISOTHERME, SOIT A TEMPERATURE PROGRAMMEE. UN MODELE CINETIQUE BASE SUR UNE HYDROGENATION PAR ETAPES SUCCESSIVES DES ESPECES ADSORBEES EST PRESENTE, PUIS CONFRONTE AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX. IL EST MONTRE QUE L'ESPECE ADSORBEE FORMEE PAR CONTACT AVEC CO/HE S'HYDROGENE PAR UN MECANISME AVEC UNE ETAPE LIMITANTE. PAR CONTRE, DEUX ESPECES FORMEES PAR CONTACT AVEC CO/H#2 S'HYDROGENENT PAR UN MECANISME DANS LEQUEL DEUX OU PLUSIEURS ETAPES ONT UNE MEME CONSTANTE DE VITESSE. UNE SERIE D'EXPERIENCES COMPLEMENTAIRES EST PRESENTEE A L'APPUI DE CES CONCLUSIONS. LES ENERGIES D'ACTIVATION DES DIFFERENTES ESPECES SONT DETERMINEES A PARTIR DU FORMALISME MATHEMATIQUE LIE AU MODELE CINETIQUE, PUIS COMPARE A LA LITTERATURE. L'INFLUENCE DES SITES HYDROGENANTS SUR LES RESULTATS DES HYDROGENATIONS ISOTHERMES EST ENSUITE EXAMINEE. ENFIN, DIFFERENTS RESULTATS EXPERIMENTAUX METTANT EN JEU L'EVOLUTION DE LA SURFACE DU SOLIDE PAR DIFFERENTS TRAITEMENTS SONT INTERPRETES DANS LE CADRE DES MODELES CINETIQUES PRESENTES

Mesoporous catalysts for aerobic epoxidation of limonene

Mesoporous catalysts for aerobic epoxidation of limonene PDF Author: Sara Madadi
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Pages : 235

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L'intérêt pour le développement de ressources bio-renouvelables pour la production de polymères a excessivement augmenté récemment. Le limonène époxydé est une source très prometteuse de bio-monomères. Son abondance et le faible coût de sa matière première les rendent appropriés comme alternatives à leurs homologues pétroliers conventionnels. L'oxyde de 1,2 limonène et le dioxyde de limonène, les dérivés de l'époxydation du limonène, sont en effet utilisés pour la synthèse de matériaux durables tels que les polycarbonates de limonène verts et les polyuréthanes sans isocyanates. Par conséquent, l'étude des moyens efficaces et économiques d'époxydation du limonène est d'un grand intérêt. L'activation de l'oxygène moléculaire en tant qu'oxydant dans l'époxydation sélective d'alcènes est une cible tentante en raison de son faible coût et de la nature écologique de cet oxydant. Cependant, l'oxygène moléculaire est inactif et il n'est activé qu'en présence de catalyseurs à base de métaux de transition réactifs et hautement sélectifs. Dans ce travail de recherche, une technique de post-greffage a d'abord été utilisée pour la substitution du cobalt dans la SBA-16 mésoporeuse comme support en utilisant directement l'acétylacétonate de cobalt comme précurseur. La silice mésoporeuse ordonnée, spécifiquement SBA-16 avec une surface spécifique élevée, un grand volume de pores et des tailles de pores uniformes s'est avérée efficace pour fournir des sites actifs haute mentdispersés pour l'époxydation de molécules d'alcène volumineuses comme le limonène. En utilisant cette méthode, une charge élevée de cobalt finement dispersé sur de la silice SBA16 a été obtenue. Les catalyseurs Co / SBA-16 (Co / Si = 4.5%) ont présenté une conversion et une sélectivité élevées dans l'époxydation aérobie Mukaiyama du limonène avec de l'oxygène moléculaire, l’oxydant le plus souhaitable, et de l'isobutyraldéhyde comme coréducteur dans des conditions très douces en présence du solvant vert l’acétate d'éthyle. Pour optimiser le rendement de la formation d'époxyde, un plan expérimental statistique a été appliqué pour une étude systématique des conditions de réaction par Central Composite Design (CCD) et le modèle Response Surface Methodology (RSM). 99% de conversion de limonène, 50% d'oxyde de 1,2 limonène et 32% de dioxyde de limonène ont été obtenus en200 minutes de temps de réaction dans les conditions de réaction optimisées : concentration d'isobutyraldéhyde de 1 mmol / ml (rapport IBA / limonène = 3.3) et 14.3 mg / ml de ivcatalyseur à 28 °C et 10 ml/min de débit d'O2. Pour améliorer davantage l'activité du catalyseur, l'incorporation de Co2+ à faible coordination dans la structure de la silice mésoporeuse SBA-16 a été réalisée par une méthode facile et verte « d’ajustement du pH »et le résultat a été comparé par rapport à notre méthode de post-greffage précédente. Ce catalyseur avec Co/Si = 1.1%, a montré une réactivité bien plus élevée pour l'époxydation aérobie du limonène avec des rendements d'époxyde plus élevés (~ 100%) (1,2 et 8,9-oxydede limonène et dioxyde de limonène) sous une pression d'oxygène de 44 psi. Une analyse cinétique approfondie de l'époxydation aérobie du limonène a été effectuée pour permettre de proposer un schéma réactionnel. Un nouveau mécanisme, dans lequel une réaction de surface entre un intermédiaire Co3+ OOperoxo et le limonène s'est avérée impliquée dans la formation du limonène époxydé. Malgré l'excellent résultat obtenu dans la première partie de cette étude pour l'époxydation aérobie du limonène en présence d'un aldéhyde comme coréducteur et de l'acétate d'éthylecomme solvant, la mise au point d'un procédé catalytique sans solvant ni réducteur est vraiment intéressante en termes de chimie verte. L'activité et la sélectivité des catalyseurs au ruthénium supportés sur divers charbons actifs ont été étudiées dans l'époxydation aérobie du limonène dans des conditions de réaction sans solvant / réducteur et sans initiateur. Le catalyseur préparé par échange de cations en utilisant le charbo activé Darco G60, avec la plus grande surface de mésopore et le plus grand volume de pores et la plus petite taille de particule de Ru (1.8 nm), s'est avéré donner la meilleure combinaison de conversion de limonène de 35% et de sélectivité d'époxyde de 57% (1,2 et 8,9-oxyde de limonène et dioxydede limonène) à 80 °C et 3 bars de pression d'oxygène.

Étude et modélisation d'un réacteur de production d'hydrogène par décomposition catalytique du méthane

Étude et modélisation d'un réacteur de production d'hydrogène par décomposition catalytique du méthane PDF Author: Hector Osuna Sanchez
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Pages : 143

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L'objectif de ce travail est l'étude de la faisabilité d'un procédé de production d'hydrogène sans monoxyde de carbone par craquage catalytique du méthane en mode de fonctionnement périodique. Le catalyseur (Pt/CeO2/Al2O3) est disposé dans un lit fixe à l'intérieur d'un réacteur tubulaire. Trois catalyseurs ont été testées et comparées. Le fonctionnement périodique se compose de deux étapes. La première étape consiste à injecter du méthane produisant de l'hydrogène et accumulant des espèces carbonées dans le support par un phénomène de transfert entre le platine et la cérine (CeO2). Cette étape entraîne une désactivation du catalyseur. La deuxième étape consiste à régénérer le catalyseur par élimination des espèces carbonées adsorbées au moyen d'une oxydation sous air. Le montage a permis de réaliser des tests avec environ 25 g de catalyseur (hauteur de lit, 25 cm; diamètre interne du tube, 1 cm). Les débits de gaz sont de l'ordre de 1 NL/min. Les produits gazeux observés sont H2, H2O, CO2 et CO. La taille de grains de catalyseur (300-400 μm) induit une faible perte de charge. Les paramètres influençant la conversion du méthane et le rendement en hydrogène sont: la température de travail, la durée des cycles et le rapport entre les quantités de méthane et d'oxygène injectés. La température du tube et du catalyseur ont été aussi mesurées afin de connaître les gradients thermiques radiaux en vue d'un dimensionnement de réacteur. Les pics de températures observés lors de l'étape de régénération (T ≈ 80 K) déconseillent des diamètres supérieures au centimètre. La production en hydrogène obtenue est faible est les teneurs maximales en CO sont élevées lors de l'étape de craquage, ce qui semble condamner à court terme de procédé. Avec les données obtenues, un modèle cinétique représentant les résultats expérimentaux a été proposé

Étude et mise en oeuvre des catalyseurs Co et Co+Ru/Al2O3 pour la synthèse de carburants diesel

Étude et mise en oeuvre des catalyseurs Co et Co+Ru/Al2O3 pour la synthèse de carburants diesel PDF Author: David Balloy
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Pages : 220

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La synthèse de Fischer-Tropsch est une voie intéressante pour l'obtention de carburants diesel propres. En effet, l'hydrogénation du monoxyde de carbone sur des catalyseurs à base de cobalt peut produire des alcanes de longue chaine carbonée. Le but de ce travail a été de comprendre le fonctionnement de cette réaction afin de pouvoir orienter la sélectivité des catalyseurs Co/Al#2O#3 vers la coupe souhaitée (C#1#0-C#2#0). Les principaux paramètres étudiés ont été les conditions opératoires, la teneur en cobalt, la texture du support et l'ajout d'un promoteur : le ruthénium. Les catalyseurs Co/Al#2O#3 plusieurs séries de catalyseurs Co/Al#2O#3, contenant entre 8 et 30% de cobalt, ont été préparées par l'imprégnation d'alumines de textures différentes. Avant d'être soumis au test catalytique de la synthèse de Fischer-Tropsch, ces solides ont fait l'objet de caractérisations physico-chimiques, à différents stades de la préparation, au moyen d'un grand nombre de techniques d'analyses (mesure d'aire spécifique, porosimétrie, thermogravimétrie, ATD, DRX, SPX, UV, MEB, magnétisme). La texture des supports influence la répartition et la réductibilité de la phase active du catalyseur. Une relation linéaire entre le degré de réduction et le coefficient de propagation de chaine () a pu être mise en évidence. De plus, il semble qu'en absence de réactions secondaires la sélectivité soit limitée à une valeur maximale. Dans le but d'optimiser la production de carburant diesel, il est donc important de contrôler les réactions secondaires, afin de favoriser la réinsertion des oléfines tout en limitant l'effet néfaste de l'hydrogénolyse. Les catalyseurs Co+Ru/Al#2O#3 il ressort de l'étude des catalyseurs bimétalliques Co+Ru que le choix des précurseurs est très important. En effet, la présence résiduelle de chlore provenant de l'emploi du chlorure de ruthénium est néfaste à l'activité et la sélectivité en produits lourds des catalyseurs bimétalliques. Par contre, les catalyseurs à base de cobalt dopes avec du ruthénium ex-nitrosyle nitrate voient leurs performances s'améliorer. En effet, la chimisorption de l'hydrogène est grande sur Ru ; elle facilite l'obtention et la régénération des sites catalytiques qui restent principalement les atomes de cobalt métallique.

ANALYSE ET MODELISATION DE LA DESACTIVATION DE CATALYSEURS A BASE DE NICKEL EN REACTION D'HYDROGENATION DU CO

ANALYSE ET MODELISATION DE LA DESACTIVATION DE CATALYSEURS A BASE DE NICKEL EN REACTION D'HYDROGENATION DU CO PDF Author: MIRIAM.. AGNELLI
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LA DESACTIVATION D'UN CATALYSEUR NI/SIO#2 A ETE ETUDIE DANS LES CONDITIONS DE LA REACTION DE METHANATION (200-500#C). A HAUTE TEMPERATURE, C'EST LE DEPOT D'UN CARBONE ENCAPSULANT QUI EST A L'ORIGINE DE LA DESACTIVATION. NEANMOINS, LA PERTE D'ACTIVITE QUI EN RESULTE RESTE LIMITEE ET REVERSIBLE. A BASSE TEMPERATURE, LA DESACTIVATION GLOBALE S'EST AVEREE BEAUCOUP PLUS SEVERE ET IRREVERSIBLE. L'ETUDE DE L'EVOLUTION DE LA NATURE PHYSICO-CHIMIQUE DE LA SURFACE CATALYTIQUE A PERMIS DE PRECISER QUE: 1) LA REACTION CO/H#2 INDUIT UNE RESTRUCTURATION PROFONDE DU NICKEL AVEC PRINCIPALEMENT FRITTAGE ET FACETTAGE (DEVELOPPEMENT SELECTIF DE PLANS DENSES 111. 2) CETTE RESTRUCTURATION PROVOQUE UN CHANGEMENT IMPORTANT DANS LA NATURE ET CONCENTRATION DES ESPECES ADSORBEES ET CONDUIT A UNE CARBURATION DE LA SURFACE. LA RESTRUCTURATION EST DUE A UN PROCESSUS DE TYPE CHIMIQUE: LE TRANSPORT DE MATIERE SE FAIT PAR FORMATION D'ESPECES SUBCARBONYLS PENDANT LA REACTION. LE CATALYSEUR, INITIALEMENT CONSTITUE DES PETITES PARTICULES PRESENTANT UNE DISTRIBUTION DE TAILLE MONOMODALE, EVOLUE EN COURS DE REACTION VERS UN SYSTEME BIMODAL COMPOSE DE PETITES PARTICULES ET DE GROS CRISTAUX FACETTES. UN MODELE THEORIQUE IMPLIQUANT LA COEXISTENCE DE TROIS PHASES DISTINCTES DU NICKEL EST PROPOSE POUR RENDRE COMPTE DE CETTE EVOLUTION. LA DESACTIVATION GLOBALE OBSERVEE S'AVERE DONC RESULTER DE PLUSIEURS PHENOMENES CONCOMITANTS ET INTERDEPENDANTS: 1) LE FRITTAGE, 2) LA RESTRUCTURATION ET LE LISSAGE DE LA SURFACE, 3) LA CARBURATION DE LA SURFACE. EN VUE DE LIMITER LA DESACTIVATION, LE CATALYSEUR A ETE MODIFIE PAR ALLIAGE AVEC DU CUIVRE. A BASSE TEMPERATURE, L'ADDITION DE CUIVRE A DES FAIBLES TENEURS PROVOQUE UN RALENTISSEMENT DU FRITTAGE EN INHIBANT LA PRODUCTION DES ESPECES SUBCARBONYLES DE NICKEL SANS PENALISER LA CONVERSION. A HAUTE TEMPERATURE, L'ADDITION DE CUIVRE INDUIT LA FORMATION DE CARBURE DE NICKEL MASSIQUE. DES TENEURS EN CUIVRE ELEVEES SONT NECESSAIRES POUR LIMITER L'ACCUMULATION DES PRODUITS CARBONES MAIS AU DETRIMENT DE LA CONVERSION