FR2780305A1 - Bifunctional hydrocracking catalyst composition based on a non-globally dealuminized zeolite and a mixed sulfide phase - Google Patents
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Abstract
Description
l 2780305 La présente invention concerne un catalyseur d'hydrocraquage deThe present invention relates to a hydrocracking catalyst for
charges hydrocarbonées, ledit catalyseur comprenant au moins une zéolithe Y non globalement désaluminée, au moins une matrice choisie dans le groupe formé par les matrices minérales, de préférence de type oxyde, de préférence amorphe ou mal cristallisée et généralement poreuse, au moins un phase sulfure mixte comprenant du soufre et au moins un élément du groupe VB de la classification périodique des éléments (groupe 5 selon la nouvelle notation de la table périodique des éléments, Handbook of Chemistry and Physics, 76ème édition, 1995-1996, intérieur 1ère page de couverture), tels que le tantale, le niobium et le vanadium, de préférence le niobium ainsi qu'au moins un élément du groupe VIB de ladite classification (groupe 6), tels que le chrome, le molybdène ou le tungstène, de préférence le molybdène et le tungstène, de façon encore plus préférée le molybdène. Ledit catalyseur peut comprendre en outre éventuellement au moins un métal du groupe VIII de ladite classification (groupes 8, 9 et 10), tels que le fer, le cobalt, le nickel, le ruthénium, lI'osmium, le rhodium, I'iridium, le palladium, le platine, et éventuellement au moins un élément choisi dans le groupe formé par le silicium, le bore ou le phosphore, et éventuellement au moins un élément du groupe VIIA de ladite classification (groupe hydrocarbon feedstocks, said catalyst comprising at least one zeolite Y which is not globally dealuminated, at least one matrix chosen from the group formed by mineral matrices, preferably of the oxide type, preferably amorphous or poorly crystallized and generally porous, at least one sulphide phase mixed comprising sulfur and at least one element from group VB of the periodic table of elements (group 5 according to the new notation of the periodic table of elements, Handbook of Chemistry and Physics, 76th edition, 1995-1996, inside 1st cover page ), such as tantalum, niobium and vanadium, preferably niobium as well as at least one element of group VIB of the said classification (group 6), such as chromium, molybdenum or tungsten, preferably molybdenum and tungsten, more preferably molybdenum. Said catalyst can also optionally comprise at least one metal from group VIII of said classification (groups 8, 9 and 10), such as iron, cobalt, nickel, ruthenium, osmium, rhodium, iridium , palladium, platinum, and optionally at least one element chosen from the group formed by silicon, boron or phosphorus, and optionally at least one element from group VIIA of the said classification (group
17), tel que le fluor, le chlore, le brome, ou l'iode, de préférence le fluor. 17), such as fluorine, chlorine, bromine, or iodine, preferably fluorine.
La présente invention concerne également les procédés de préparation dudit catalyseur, ainsi que son utilisation pour l'hydrocraquage de charges hydrocarbonées telles que les coupes pétrolières, les coupes issues du charbon contenant des composés aromatiques, et/ou oléfiniques, et/ou naphténiques, et/ou paraffiniques, les dites charges contenant éventuellement des métaux, et/ou de l'azote, et/ou de The present invention also relates to the processes for preparing said catalyst, as well as its use for hydrocracking hydrocarbon feedstocks such as petroleum cuts, cuts derived from coal containing aromatic, and / or olefinic, and / or naphthenic compounds, and / or paraffinic, the said fillers optionally containing metals, and / or nitrogen, and / or
lI'oxygène et/ou du soufre.oxygen and / or sulfur.
L'hydrocraquage de coupes pétrolières lourdes est un procédé très important du raffinage qui permet de produire, à partir de charges lourdes excédentaires et peu valorisables, les fractions plus légères telles que essences, carburéacteurs et gazoles légers que recherche le raffineur pour adapter sa production à la structure de la demande. Certains procédés d'hydrocraquage permettent d'obtenir également un résidu fortement purifié pouvant constituer d'excellentes bases pour huiles. Par rapport au craquage catalytique, I'intérêt de l'hydrocraquage catalytique est de fournir des distillats moyens, carburéacteurs et gazoles, de très bonne qualité. L'essence produite présente un indice d'octane beaucoup plus faible que celle issue du Hydrocracking of heavy petroleum fractions is a very important refining process which makes it possible to produce, from excess heavy and little recoverable charges, the lighter fractions such as gasolines, jet fuels and light gas oils that the refiner seeks to adapt its production to the structure of demand. Certain hydrocracking processes also make it possible to obtain a highly purified residue which can constitute excellent bases for oils. Compared with catalytic cracking, the advantage of catalytic hydrocracking is to provide middle distillates, jet fuels and diesel oils, of very good quality. The gasoline produced has a much lower octane number than that from
craquage catalytique.catalytic cracking.
9 27803059 2780305
Les catalyseurs utilisés en hydrocraquage sont tous du type bifonctionnel associant une fonction acide à une fonction hydrogénante. La fonction acide est apportée par des supports de grandes surfaces (150 à 800 m2.g'1 généralement) présentant une acidité superficielle, telles que les alumines halogénées (chlorées ou fluorées notamment), les combinaisons d'oxydes de bore et d'aluminium, les silice-alumines amorphes et les argiles. La fonction hydrogénante est apportée soit par un ou plusieurs métaux du groupe VIII de la classification périodique des éléments, tels que fer, cobalt, nickel, ruthénium, rhodium, palladium, osmium, iridium et platine, soit par une association d'au moins un métal du groupe VI de la classification périodique tels The catalysts used in hydrocracking are all of the bifunctional type combining an acid function with a hydrogenating function. The acid function is provided by supports of large surfaces (150 to 800 m2.g'1 generally) having a surface acidity, such as halogenated aluminas (chlorinated or fluorinated in particular), combinations of boron and aluminum oxides , amorphous silica-aluminas and clays. The hydrogenating function is provided either by one or more metals from group VIII of the periodic table of elements, such as iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum, or by a combination of at least one metal of group VI of the periodic table such
que molybdène et tungstène et au moins un métal du groupe VIII. as molybdenum and tungsten and at least one group VIII metal.
L'équilibre entre les deux fonctions acide et hydrogénante est le paramètre fondamental qui régit l'activité et la sélectivité du catalyseur. Une fonction acide faible et une fonction hydrogénante forte donnent des catalyseurs peu actifs, travaillant à température en général élevée (supérieure ou égale à 390 OC), et à vitesse spatiale d'alimentation faible (la VVH exprimée en volume de charge à traiter par unité de volume de catalyseur et par heure est généralement inférieure ou égale à 2) mais dotés d'une très bonne sélectivité en distillats moyens. Inversement, une fonction acide forte et une fonction hydrogénante faible donnent des catalyseurs actifs mais présentant de moins bonnes sélectivités en distillats moyens. La recherche d'un catalyseur convenable sera donc centrée sur un choix judicieux de chacune des The balance between the two acid and hydrogenating functions is the fundamental parameter which governs the activity and the selectivity of the catalyst. A weak acid function and a strong hydrogenating function give catalysts that are not very active, working at a generally high temperature (greater than or equal to 390 ° C.), and at a low spatial feeding speed (the VVH expressed in volume of charge to be treated per unit. catalyst volume and per hour is generally less than or equal to 2) but with very good selectivity for middle distillates. Conversely, a strong acid function and a weak hydrogenating function give active catalysts but having poorer selectivities for middle distillates. The search for a suitable catalyst will therefore focus on a judicious choice of each of the
fonctions pour ajuster le couple activité/sélectivité du catalyseur. functions to adjust the activity / selectivity couple of the catalyst.
Ainsi, c'est un des grands intérêts de l'hydrocraquage de présenter une grande flexibilité à divers niveaux: flexibilité au niveau des catalyseurs utilisés, qui amène une flexibilité des charges à traiter et au niveau des produits obtenus. Un paramètre Thus, it is one of the great advantages of hydrocracking to present great flexibility at various levels: flexibility at the level of the catalysts used, which brings flexibility of the feeds to be treated and at the level of the products obtained. A parameter
aisé à maîtriser est l'acidité du support du catalyseur. easy to control is the acidity of the catalyst support.
Les catalyseurs conventionnels de l'hydrocraquage catalytique sont, pour leur grande majorité, constitués de supports faiblement acides, tels les silice-alumines amorphes par exemple. Ces systèmes sont plus particulièrement utilisés pour produire des distillats moyens de très bonne qualité, et encore, lorsque leur acidité est très faible, The conventional catalysts for catalytic hydrocracking are, for the most part, made up of weakly acidic supports, such as amorphous silica-aluminas for example. These systems are more particularly used to produce very good quality middle distillates, and again, when their acidity is very low,
des bases huiles.oil bases.
Dans les supports peu acides, on trouve la famille des silice-alumines amorphes. In weakly acidic supports, we find the family of amorphous silica-aluminas.
Beaucoup de catalyseurs du marché de l'hydrocraquage sont à base de silice-alumine associée, soit à un métal du groupe VIII soit, de préférence quand les teneurs en poisons hétéroatomiques de la charge à traiter dépassent 0,5 % en poids, à une Many catalysts on the hydrocracking market are based on silica-alumina associated either with a group VIII metal or, preferably when the contents of heteroatomic poisons in the charge to be treated exceed 0.5% by weight, with a
3 27803053 2780305
association de sulfures des métaux des groupes VIB et VIII. Ces systèmes ont une très bonne sélectivité en distillats moyens, et les produits formés sont de bonne qualité. Ces catalyseurs, pour les moins acides d'entre eux, peuvent également produire des bases lubrifiantes. L'inconvénient de tous ces systèmes catalytiques à base de support amorphe est, comme on l'a dit, leur faible activité. D'autre part, des sulfures simples d'éléments du groupe VB ont été décrits en tant que constituants de catalyseurs d'hydroraffinage de charges hydrocarbonées, comme par exemple le trisulfure de niobium dans le brevet US-A-5.294.333. Des mélanges de sulfures simples comprenant au moins un élément du groupe VB et un élément du groupe VIB ou du groupe VIII ont également été testés comme constituants de catalyseurs d'hydroraffinage de charges hydrocarbonées, comme par association of sulfides of metals from groups VIB and VIII. These systems have very good selectivity for middle distillates, and the products formed are of good quality. These catalysts, for the least acidic of them, can also produce lubricating bases. The drawback of all these catalytic systems based on amorphous support is, as has been said, their low activity. On the other hand, simple sulfides of elements from group VB have been described as constituents of hydrorefining catalysts for hydrocarbon feedstocks, such as, for example, niobium trisulfide in US Pat. No. 5,294,333. Mixtures of simple sulphides comprising at least one element from group VB and one element from group VIB or group VIII have also been tested as constituents of hydrorefining catalysts for hydrocarbon feedstocks, as for example
exemple dans le brevet US-A-4.871.445, le brevet US-A-4.910.181 ou le brevet US- example in patent US-A-4,871,445, patent US-A-4,910,181 or patent US-
A-5.275.994.A-5.275.994.
Les travaux de recherche effectués par le demandeur sur les zéolithes et les phases actives hydrogénantes, I'ont conduit à découvrir que, de façon surprenante, un catalyseur d'hydrocraquage de charges hydrocarbonées comprenant au moins une matrice choisie dans le groupe formé par les matrices minérales, de préférence de type oxyde, de préférence amorphe ou mal cristallisée et généralement poreuse telle que l'alumine, au moins une zéolithe Y, non globalement désaluminée, et au moins une phase sulfure mixte. Ce catalyseur peut également éventuellement renfermer au moins un élément du groupe VIII, éventuellement un élément choisi dans le groupe formé par le silicium, le phosphore et le bore, éventuellement au moins un élément The research carried out by the applicant on zeolites and the hydrogenating active phases, led him to discover that, surprisingly, a hydrocracking catalyst for hydrocarbon feedstocks comprising at least one matrix chosen from the group formed by the matrices inorganic, preferably of the oxide type, preferably amorphous or poorly crystallized and generally porous such as alumina, at least one zeolite Y, not globally dealuminated, and at least one mixed sulfide phase. This catalyst can also optionally contain at least one element from group VIII, optionally an element chosen from the group formed by silicon, phosphorus and boron, optionally at least one element
choisi dans le groupe VIIA.chosen from the VIIA group.
Le phase sulfure mixte présente dans le catalyseur selon l'invention est caractérisée par la formule générale approchée suivante Ax B1-x Sy o: x est un nombre compris entre 0,001 et 0,999, de préférence entre 0,005 et 0,995, de manière plus préférée entre 0,05 et 0,95, y est un nombre compris entre 0,1 et 8, et de préférence entre 0,1 et 6, et de façon encore plus préférée entre 0,5 et 4, The mixed sulphide phase present in the catalyst according to the invention is characterized by the following approximate general formula Ax B1-x Sy o: x is a number between 0.001 and 0.999, preferably between 0.005 and 0.995, more preferably between 0 , 05 and 0.95, y is a number between 0.1 and 8, and preferably between 0.1 and 6, and even more preferably between 0.5 and 4,
4 27803054 2780305
A est un élément du groupe VB, tel que le tantale, le niobium ou le vanadium, de préférence le niobium, B est un élément choisi dans le groupe VIB, tel que le chrome, le molybdène ou le tungstène, de préférence le molybdène ou le tungstène, de façon encore plus préférée le molybdène. Le catalyseur selon l'invention est sous forme supportée, c'est-à-dire qu'il comprend au moins un support constitué par au moins une matrice, par exemple de type oxyde, A is an element from group VB, such as tantalum, niobium or vanadium, preferably niobium, B is an element chosen from group VIB, such as chromium, molybdenum or tungsten, preferably molybdenum or tungsten, even more preferably molybdenum. The catalyst according to the invention is in supported form, that is to say that it comprises at least one support constituted by at least one matrix, for example of the oxide type,
par exemple l'alumine, et au moins une zéoltithe Y non globalement désaluminée. for example alumina, and at least one zeoltith Y which is not globally dealuminated.
Le catalyseur selon la présente invention renferme généralement en % poids par rapport à la masse totale du catalyseur: - 0,1 à 99,9 % de préférence 1 à 99,5 % et de manière encore plus préférée 5 à 99,0 % d'au moins une matrice, de préférence de type oxyde, de préférence amorphe ou The catalyst according to the present invention generally contains in% by weight relative to the total mass of the catalyst: - 0.1 to 99.9% preferably 1 to 99.5% and even more preferably 5 to 99.0% d '' at least one matrix, preferably of the oxide type, preferably amorphous or
mal cristallisée et généralement poreuse. poorly crystallized and generally porous.
- 0,1 à 99,8%, de préférence 0,1 à 90% et de manière encore plus préférée 0,1 à 80% et de manière très préférée 0,1 à 70% d'au moins une zéolithe Y non globalement désaluminée, présentant un paramètre de maille (ou paramètre cristallin) supérieur à 2,438 nm, de préférence supérieur à 2,442 nm, et de manière très préférée supérieur à 2,455 nm, et un rapport SiO2/AI203 global inférieur à 8, de - 0.1 to 99.8%, preferably 0.1 to 90% and even more preferably 0.1 to 80% and very preferably 0.1 to 70% of at least one zeolite Y not generally dealuminated, having a lattice parameter (or crystalline parameter) greater than 2,438 nm, preferably greater than 2,442 nm, and very preferably greater than 2,455 nm, and an overall SiO2 / AI203 ratio less than 8, of
préférence inférieur à 7,5, de manière très préférée inférieur à 7. preferably less than 7.5, very preferably less than 7.
- 0,1 à 99,5 % de préférence 0,5 à 99 % et de manière encore plus préférée 1 à 90 % d'au moins une phase sulfure mixte d'au moins un élément du groupe VB et d'au - 0.1 to 99.5% preferably 0.5 to 99% and even more preferably 1 to 90% of at least one mixed sulphide phase of at least one element of the VB group and of
moins un élément du groupe VIB.minus one item from group VIB.
le catalyseur pouvant renfermer en outre - de 0 à 30 %, de préférence 0 à 25 % et de manière encore plus préférée 0,1 à 20 % d'au moins un métal du groupe VIII, - de 0 à 20 %, de préférence 0 à 15 %, et de manière plus préférée de 0,1 à 15% d'au moins un élément choisi dans le groupe formé par le bore, le phosphore et le silicium, et - de 0 à 15 %, de préférence 0,1 à 15 % et de manière plus préférée de 0,1 à 10% the catalyst being able to contain in addition - from 0 to 30%, preferably 0 to 25% and even more preferably 0.1 to 20% of at least one metal of group VIII, - from 0 to 20%, preferably 0 to 15%, and more preferably from 0.1 to 15% of at least one element chosen from the group formed by boron, phosphorus and silicon, and - from 0 to 15%, preferably 0, 1 to 15% and more preferably 0.1 to 10%
d'au moins un élément choisi dans le groupe VIIA, de préférence le fluor. at least one element chosen from group VIIA, preferably fluorine.
La matrice est de préférence choisi dans le groupe formé par les matrices minérales, The matrix is preferably chosen from the group formed by mineral matrices,
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de préférence les matrices minérales poreuses, de préférence amorphe ou mal preferably porous mineral matrices, preferably amorphous or poorly
cristallisée, et de préférence de type oxyde. crystallized, and preferably of the oxide type.
L'identification de la phase sulfure mixte se fait généralement à partir du diagramme de diffraction des rayons X. Elle peut se faire également à partir de la détermination de la distance métal-métal mesurée par la technique d'absorption des rayons X ou "Extended X-ray Absorption Fine Structure" (EXAFS). Par exemple, dans le cas d'un sulfure mixte de molybdène et de niobium, I'identification par la méthode EXAFS se fait par détermination des distances niobium-niobium ou niobium-molybdène si I'analyse EXAFS est réalisée au seuil K du niobium. Elle peut se faire également par la détermination des distances molybdène-molybdène et molybdène-niobium si The identification of the mixed sulfide phase is generally done from the X-ray diffraction diagram. It can also be done from the determination of the metal-metal distance measured by the X-ray absorption technique or "Extended X-ray Absorption Fine Structure "(EXAFS). For example, in the case of a mixed molybdenum and niobium sulfide, the identification by the EXAFS method is done by determining the niobium-niobium or niobium-molybdenum distances if the EXAFS analysis is carried out at the threshold K of niobium. It can also be done by determining the molybdenum-molybdenum and molybdenum-niobium distances if
l'analyse EXAFS est réalisée au seuil K du molybdène. EXAFS analysis is carried out at the K threshold of molybdenum.
Le diagramme de diffraction X est obtenu à l'aide d'un diffractomètre INEL à multidétecteur courbe en utilisant la méthode classique des poudres avec le rayonnement monochromatique K alpha 1 du cuivre. A partir de la position des pics de diffraction représentée par l'angle 2 thêta, on calcule, par la relation de Bragg, les distances réticulaires dhkl caractéristiques de l'échantillon et les paramètres de maille de la phase mixte a et c en À (1 À = 1 Angstrôm = 10'10m). Le paramètre de maille " a, représente la distance moyenne métal-métal entre deux ions voisins et est caractéristique de l'existence d'une phase mixte. On peut également déterminer le type de structure par diffraction. Ainsi, par exemple, dans le cas d'un sulfure mixte de molybdène et de niobium, les sulfures simples de Mo et Nb, MoS2 et NbS2, existent tous les deux sous la forme de deux types de structure la forme hexagonale 2s et la forme rhomboédrique 3s. Pour les échantillons riches en molybdène (x < 0, 5) la phase mixte tend à cristalliser dans le type de structure hexagonale 2s et les paramètres de maille varient linéairement en fonction de la proportion en niobium de la phase mixte comme le montre le tableau 1. Pour les échantillons riches en niobium (x ≥ 0,5), la phase mixte tend à cristalliser dans la structure rhomboédrique 3s et les paramètres de mailles varient également linéairement en fonction de la composition The X-ray diffraction diagram is obtained using an INEL diffractometer with curved multidetector using the conventional powder method with the monochromatic radiation K alpha 1 of copper. From the position of the diffraction peaks represented by the angle 2 theta, we calculate, by the Bragg relation, the reticular distances dhkl characteristic of the sample and the lattice parameters of the mixed phase a and c in À ( 1 TO = 1 Angstrom = 10'10m). The mesh parameter "a, represents the average metal-metal distance between two neighboring ions and is characteristic of the existence of a mixed phase. One can also determine the type of structure by diffraction. Thus, for example, in the case of a mixed molybdenum and niobium sulphide, the simple sulphides of Mo and Nb, MoS2 and NbS2, both exist in the form of two types of structure, the hexagonal form 2s and the rhombohedral form 3s. molybdenum (x <0, 5) the mixed phase tends to crystallize in the type of hexagonal structure 2s and the lattice parameters vary linearly according to the proportion of niobium in the mixed phase as shown in Table 1. For rich samples in niobium (x ≥ 0.5), the mixed phase tends to crystallize in the rhombohedral structure 3s and the mesh parameters also vary linearly depending on the composition
en niobium comme le montre le tableau 2. in niobium as shown in Table 2.
L'estimation de l'erreur de mesure Delta(dhkl) sur dhkl se calcule, en fonction de l'erreur absolue affectée à la mesure de l'angle 2 thêta, par la relation de Bragg. Une erreur absolue Delta(2 thêta) égale à + 0,05 est communément admise. L'intensité Irel affectée à chaque valeur de dhkl est mesurée d'après la surface du pic de The estimate of the Delta measurement error (dhkl) over dhkl is calculated, as a function of the absolute error assigned to the measurement of the angle 2 theta, by the Bragg relation. An absolute Delta error (2 theta) equal to + 0.05 is commonly accepted. The intensity Irel assigned to each value of dhkl is measured according to the area of the peak of
diffraction correspondant.corresponding diffraction.
6 27803056 2780305
TABLEAU 1TABLE 1
Phase a () c (A) MoS2-2s 3,16 12,29 Nbo,2Mo0,8S2 3,20 12,05 Nb0,3Mo0,5S2 3,22 12,02 Nb0,4Mo0,6S2 3,25 12,00 NbS2-2s 3,31 11,89 Phase a () c (A) MoS2-2s 3.16 12.29 Nbo, 2Mo0.8S2 3.20 12.05 Nb0.3Mo0.5S2 3.22 12.02 Nb0.4Mo0.6S2 3.25 12.00 NbS2-2s 3.31 11.89
TABLEAU 2TABLE 2
Phase a(A) c(A) MoS2-3s 3,16 18,37 Nbo,6Moo0,4S2 3,25 18,00 Nbo,7Mo0,3S2 3,27 17,98 Nbo,8Mo0,2S2 3,30 17,97 NbS2-3s 3,33 17,81 Le dépouillement du diagramme de diffraction des rayons X sous la forme des paramètres de maille présentés dans les tableaux 1 et 2 permet d'identifier le sulfure Phase a (A) c (A) MoS2-3s 3.16 18.37 Nbo, 6Moo0.4S2 3.25 18.00 Nbo, 7Mo0.3S2 3.27 17.98 Nbo, 8Mo0.2S2 3.30 17, 97 NbS2-3s 3.33 17.81 Analysis of the X-ray diffraction diagram in the form of the mesh parameters presented in Tables 1 and 2 makes it possible to identify the sulfide
mixte de niobium et de molybdène.mixed niobium and molybdenum.
L'analyse par la technique EXAFS est réalisée au seuil K du niobium à l'aide du rayonnement synchrotron entre 18850 et 19800 eV en mesurant l'intensité absorbée par un échantillon de poudre déposé sur une bande adhésive. Le spectre d'absorption est analysé selon une procédure établie (F.W. Lyttle, D.E. Sayers and E.A. Stern, Physical Review B, vol 11, page 4825, 1975 et E.A. Stern, D.E. Sayers and F.W. Lyttle, Physical Review B, vol 11, page 4836) qui permet de déterminer les Analysis by the EXAFS technique is carried out at the threshold K of niobium using synchrotron radiation between 18850 and 19800 eV by measuring the intensity absorbed by a powder sample deposited on an adhesive strip. The absorption spectrum is analyzed according to an established procedure (FW Lyttle, DE Sayers and EA Stern, Physical Review B, vol 11, page 4825, 1975 and EA Stern, DE Sayers and FW Lyttle, Physical Review B, vol 11, page 4836) which makes it possible to determine the
distances interatomiques.interatomic distances.
Le dépouillement du spectre d'adsorption des rayons X permet de déduire une fonction de distribution radiale. Cette distribution radiale montre un premier pic relatif à l'environnement soufré du niobium et dont la position du maximum donne la distance niobium-soufre ou R1 en général de 2,45 à 2,48 À typique de NbS2. On observe ensuite sur cette distribution radiale un deuxième pic correspondant à la seconde sphère de coordination du niobium composée d'atomes de niobium ou de molybdène que l'on ne peut distinguer du fait de leurs nombres atomiques très voisins et dont la position du maximum donne la distance moyenne R2 métal-métal Analysis of the X-ray adsorption spectrum makes it possible to deduce a radial distribution function. This radial distribution shows a first peak relating to the sulfur environment of niobium and whose position of the maximum gives the niobium-sulfur distance or R1 in general from 2.45 to 2.48 Å typical of NbS2. We then observe on this radial distribution a second peak corresponding to the second coordination sphere of niobium composed of niobium or molybdenum atoms which cannot be distinguished because of their very close atomic numbers and whose position of the maximum gives the average distance R2 metal-metal
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(niobium-niobium ou niobium-molybdène) dont la valeur varie en fonction de la composition de la phase mixte comme le montre le tableau 3; ladite valeur se situe entre les valeurs de la distance niobium-niobium dans NbS2 (3,33 À) et la distance molybdène-molybdène dans MoS2 (3,16 A), et elle est généralement en moyenne de 3,20 à 3,35 À. Cette distance est en accord avec les distances a déterminées par diffraction X et varie avec la composition de la phase mixte. Les distances reportees dans le tableau 3 sont corrigées du décalage de phase et peuvent donc être comparées aux données obtenues par diffraction X. La détermination des distances interatomiques métal-métal par la technique EXAFS est très précise puisque 1o l'estimation de l'erreur absolue sur la distance est égale à + 0,02 A. (niobium-niobium or niobium-molybdenum), the value of which varies according to the composition of the mixed phase as shown in Table 3; said value lies between the values of the niobium-niobium distance in NbS2 (3.33 A) and the molybdenum-molybdenum distance in MoS2 (3.16 A), and it is generally on average from 3.20 to 3.35 AT. This distance is in agreement with the distances a determined by X-ray diffraction and varies with the composition of the mixed phase. The distances reported in Table 3 are corrected for phase shift and can therefore be compared with data obtained by X-ray diffraction. The determination of metal-to-metal interatomic distances by the EXAFS technique is very precise since 1o the estimation of the absolute error over the distance is equal to + 0.02 A.
TABLEAU 3TABLE 3
Phase R1 (À) R2 (A) Nb0,2Mo0,8S2 2,46 3,20 Nb0,3Mo0,7S2 2,45 3,22 NbO,4Mo0,6S2 2,48 3,27 Nbo,6Mo0,4S2 2,47 3,28 Nb0,7Mo0, 3S2 2,47 3,30 Nb0,8Mo0,2S2 2,48 3,31 NbS2 2,48 3,33 Le catalyseur selon l'invention peut être préparé soit en préparant dans un premier temps une phase sulfure mixte massique et en la déposant ensuite sur un support, soit en générant directement un précurseur du catalyseur consistant en une phase sulfure mixte supportée. Les éléments optionnels éventuellement présents (éléments du groupe VIII, éléments choisi dans le groupe formé par le silicium, le phosphore et le bore, éléments du groupe VIIA) peuvent être introduit à toute étape de la préparation, par exemple lors de la préparation de la phase sulfure mixte massique Phase R1 (À) R2 (A) Nb0.2Mo0.8S2 2.46 3.20 Nb0.3Mo0.7S2 2.45 3.22 NbO, 4Mo0.6S2 2.48 3.27 Nbo, 6Mo0.4S2 2.47 3.28 Nb0.7Mo0, 3S2 2.47 3.30 Nb0.8Mo0.2S2 2.48 3.31 NbS2 2.48 3.33 The catalyst according to the invention can be prepared either by first preparing a phase mixed mass sulfide and then depositing it on a support, either by directly generating a catalyst precursor consisting of a supported mixed sulfide phase. The optional elements which may be present (elements from group VIII, elements chosen from the group formed by silicon, phosphorus and boron, elements from group VIIA) can be introduced at any stage of the preparation, for example during the preparation of the mass mixed sulphide phase
ou supportée, ou bien sur le support seul. or supported, or on the support alone.
Un procédé préféré de préparation de la phase sulfure mixte massique comprise dans le catalyseur selon la présente invention comprend les étapes suivantes: a) on forme un mélange réactionnel qui renferme au moins les composés suivants au moins une source d'élément du groupe VB, au moins une source d'élément du A preferred process for preparing the mass mixed sulphide phase included in the catalyst according to the present invention comprises the following steps: a) a reaction mixture is formed which contains at least the following compounds at least one source of element of group VB, least one element source of the
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groupe VIB, éventuellement de l'eau, éventuellement au moins une source d'un élément choisi dans le groupe formé par les éléments du groupe VIII, éventuellement au moins une source d'un élément choisi dans le groupe formé par le silicium, le group VIB, possibly water, optionally at least one source of an element chosen from the group formed by the elements of group VIII, optionally at least one source of an element chosen from the group formed by silicon, the
phosphore et le bore, éventuellement un élément choisi parmi les halogènes, c'est-à- phosphorus and boron, optionally an element chosen from halogens, that is to say
dire les éléments du groupe VIIA, de préférence le fluor, b) on maintient ledit mélange à une température de chauffage généralement supérieure à environ 40 C, à une pression au moins égale à la pression atmosphérique et en présence d'un composé du soufre jusqu'à ce que l'on obtienne say the elements of group VIIA, preferably fluorine, b) said mixture is maintained at a heating temperature generally greater than about 40 ° C., at a pressure at least equal to atmospheric pressure and in the presence of a sulfur compound up to 'what we get
ladite phase sulfure mixte.said mixed sulfide phase.
Le mélange réalisé à l'étape a) ci-dessus peut être réalisé simultanément ou successivement, I'ordre important peu, dans le même espace physique ou séparément. L'étape b) se révèle être très difficile par la plupart des méthodes classiques de The mixing carried out in step a) above can be carried out simultaneously or successively, the order little important, in the same physical space or separately. Step b) turns out to be very difficult by most conventional methods of
sulfuration connues de l'homme du métier. sulfurization known to those skilled in the art.
En effet, la sulfuration des solides contenant au moins un élément du groupe VB sous forme oxyde se révèle être très difficile par la plupart des méthodes classiques de sulfuration connues de l'homme du métier. Les catalyseurs contenant au moins un élément du groupe VB supporté sur une matrice du type alumine sont connus In fact, the sulfurization of solids containing at least one element of the VB group in oxide form proves to be very difficult by most of the conventional sulfurization methods known to those skilled in the art. Catalysts containing at least one element of group VB supported on an alumina-type matrix are known
pour être très difficiles à sulfurer, une fois que l'association élément du groupe VB- to be very difficult to sulfurize, once the element association of the group VB-
matrice a été calcinée à une température supérieure à 200 C. matrix has been calcined at a temperature above 200 C.
Une méthode préférée selon l'invention, consiste à ne pas calciner le catalyseur et à procéder à la sulfuration par un composé gazeux comprenant le soufre tel que CS2 en autoclave sous pression. Ainsi, une méthode préférée selon l'invention consiste à procéder à la sulfuration du mélange, généralement sous forme de solides en poudre, à une température comprise entre 40 et 700 C, de préférence entre -60 et 500 C, sous pression autogène et en présence d'un composé gazeux du soufre tel A preferred method according to the invention consists in not calcining the catalyst and in carrying out the sulfurization with a gaseous compound comprising sulfur such as CS2 in an autoclave under pressure. Thus, a preferred method according to the invention consists in carrying out the sulfurization of the mixture, generally in the form of powdered solids, at a temperature between 40 and 700 ° C., preferably between -60 and 500 ° C., under autogenous pressure and in presence of a gaseous sulfur compound such
que de préférence le CS2.preferably CS2.
On utilise de préférence un autoclave intérieurement revêtu d'un matériau polymère, en général du polytétrafluoroéthylène, à une température supérieure à 100 C. La durée du chauffage du mélange réactionnel nécessaire à la sulfuration dépend de la composition du mélange réactionnel et de la température de réaction. Une telle It is preferable to use an autoclave internally coated with a polymer material, generally polytetrafluoroethylene, at a temperature above 100 C. The duration of the heating of the reaction mixture necessary for sulfurization depends on the composition of the reaction mixture and on the temperature of reaction. Such a
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méthode, décrite dans la littérature pour la synthèse d'un catalyseur comprenant du sulfure de niobium sur alumine (Journal of Catalysis, vol. 156, pages 279-289 (1995)) et dans le brevet EP-A-440.516 pour la synthèse d'un composé binaire du soufre, c'est-à-dire d'un sulfure simple comprenant du soufre et un autre élément, métal de transition ou terre rare, a été trouvée applicable pour la synthèse des sulfures mixtes method, described in the literature for the synthesis of a catalyst comprising niobium sulfide on alumina (Journal of Catalysis, vol. 156, pages 279-289 (1995)) and in patent EP-A-440,516 for the synthesis of a binary compound of sulfur, i.e. a simple sulfide comprising sulfur and another element, transition metal or rare earth, has been found applicable for the synthesis of mixed sulfides
selon la présente invention.according to the present invention.
Les catalyseurs supportés de la présente invention peuvent être préparés par toute méthode connue de l'homme du métier. Quelques unes des méthodes de The supported catalysts of the present invention can be prepared by any method known to those skilled in the art. Some of the methods of
préparation possibles sont décrites ci-après. Possible preparations are described below.
En général, il est possible de mélanger mécaniquement la zéolithe Y non globalement désaluminée et la matrice généralement sous forme de poudre avec tout précurseur de la phase sulfure mixte, puis de procéder à la sulfuration, ainsi qu'il est décrit plus en détail ci-après. Il est également possible de réaliser un mélange mécanique comprenant d'une part de la poudre du sulfure mixte, synthétisé selon l'une des méthodes décrites précédemment, et d'autre part du support (c'est-à-dire un mélange de matrice et de zéolithe) également sous forme de poudre, puis In general, it is possible to mechanically mix the zeolite Y which is not globally dealuminated and the matrix generally in the form of powder with any precursor of the mixed sulphide phase, and then to carry out the sulphurization, as described in more detail below. after. It is also possible to produce a mechanical mixture comprising on the one hand a powder of mixed sulfide, synthesized according to one of the methods described above, and on the other hand of the support (that is to say a mixture of matrix and zeolite) also in powder form, then
éventuellement de procéder à une mise en forme. possibly formatting.
Dans tous les cas il est a priori possible d'ajouter les éléments éventuels présents sur le catalyseur supporté selon l'invention à toute étape de la préparation, selon les In all cases it is a priori possible to add any elements present on the supported catalyst according to the invention at any stage of the preparation, according to the
méthodes connues de l'homme du métier. methods known to those skilled in the art.
Un des procédés préféré de préparation de la phase sulfure mixte supportée comprise dans le catalyseur selon l'invention comprend les étapes suivantes: a) on forme un mélange réactionnel qui renferme au moins les composés suivants au moins une matrice choisie dans le groupe formé par les matrices minérales, de préférence de type oxyde, de préférence amorphe ou mal cristallisée et généralement poreuse, au moins une zéolithe Y, non globalement désaluminée, présentant un paramètre de maille (ou paramètre cristallin) supérieur à 2,438 nm, de préférence supérieur à 2,442 nm, et de manière très préférée supérieur à 2,455 nm, et un rapport SiO2/AI203 global inférieur à 8, de préférence inférieur à 7,5, de manière très préférée inférieur à 7, au moins une source d'élément du groupe VB, au moins une source d'élément du groupe VIB, éventuellement de l'eau, éventuellement au moins un élément choisi dans le groupe formé par les éléments du groupe VIII, One of the preferred processes for preparing the supported mixed sulfide phase included in the catalyst according to the invention comprises the following steps: a) a reaction mixture is formed which contains at least the following compounds at least one matrix chosen from the group formed by the mineral matrices, preferably of the oxide type, preferably amorphous or poorly crystallized and generally porous, at least one zeolite Y, not globally dealuminated, having a lattice parameter (or crystalline parameter) greater than 2,438 nm, preferably greater than 2,442 nm , and very preferably greater than 2.455 nm, and an overall SiO2 / AI203 ratio less than 8, preferably less than 7.5, very preferably less than 7, at least one element source from the group VB, at at least one source of element from group VIB, possibly water, possibly at least one element chosen from the group formed by the elements s of group VIII,
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éventuellement au moins une source d'un élément choisi dans le groupe formé par le silicium, le phosphore et le bore, éventuellement au moins une source d'un élément choisi parmi les halogènes, c'est-à-dire les éléments du groupe VIIA, de préférence le fluor, b) on maintient ledit mélange à une température de chauffage généralement supérieure à environ 40 C en présence d'un composé du soufre jusqu'à ce que l'on obtienne un solide contenant au moins une matrice, au moins une zéolithe Y non optionally at least one source of an element chosen from the group formed by silicon, phosphorus and boron, optionally at least one source of an element chosen from halogens, that is to say elements from group VIIA , preferably fluorine, b) said mixture is maintained at a heating temperature generally above about 40 ° C. in the presence of a sulfur compound until a solid containing at least one matrix is obtained, at least a Y zeolite no
globalement désaluminée et au moins une phase sulfure mixte. globally dealuminated and at least one mixed sulfide phase.
De préférence l'étape a) est une étape d'imprégnation du support. Preferably step a) is a step of impregnating the support.
Ainsi, par exemple dans le cas préféré o le métal du groupe VB est le niobium et o le métal du groupe VIB est le molybdène, il est possible d'imprégner le support (comprenant la matrice et la zéolithe) ou la matrice seule, par exemple de l'alumine, par de l'heptamolybdate d'ammonium, de procéder à un séchage à 80 C, puis d'imprégner par de l'oxalate de niobium, de procéder à un séchage à 80 C, et de procéder à une sulfuration par exemple et de façon préférée par CS2 en autoclave sous pression autogène, ainsi que décrit pour la préparation de la phase sulfure Thus, for example in the preferred case where the metal of group VB is niobium and where the metal of group VIB is molybdenum, it is possible to impregnate the support (comprising the matrix and the zeolite) or the matrix alone, by example of alumina, with ammonium heptamolybdate, to carry out a drying at 80 ° C., then to impregnate with niobium oxalate, to carry out a drying at 80 ° C., and to carry out a sulfurization for example and preferably by CS2 in autoclave under autogenous pressure, as described for the preparation of the sulphide phase
mixte massique, par exemple à 400 C pendant 10 heures. mixed mass, for example at 400 C for 10 hours.
Il est encore possible de réaliser le mélange de poudres comprenant la source d'élément du groupe VB, la source d'élément du groupe VIB, éventuellement de l'eau, éventuellement la source de l'élément choisi parmi le silicium, le phosphore et le bore, éventuellement la source de l'élément du groupe VIIA et éventuellement la source de soufre et d'imprégner le support. Il est également possible d'imprégner la matrice seule et d'ajouter la zéolithe Y par la suite, par tout moyen connu de l'homme It is also possible to produce the mixture of powders comprising the source of element of group VB, the source of element of group VIB, optionally water, optionally the source of the element chosen from silicon, phosphorus and boron, possibly the source of the group VIIA element and possibly the source of sulfur and permeate the support. It is also possible to impregnate the matrix alone and to add the Y zeolite thereafter, by any means known to man.
du métier, par exemple par mélange mécanique. of the trade, for example by mechanical mixing.
Lorsque la matrice est imprégnée, l'imprégnation de la matrice est de préférence effectuée par la méthode d'imprégnation dite "à sec" bien connue de l'hommre du métier. L'imprégnation peut être effectuée en une seule étape par une solution When the matrix is impregnated, the impregnation of the matrix is preferably carried out by the so-called "dry" impregnation method well known to those skilled in the art. Impregnation can be carried out in one step with a solution
contenant l'ensemble des éléments constitutifs du catalyseur final. containing all the constituent elements of the final catalyst.
La mise en forme du support ou du catalyseur supporté selon l'invention peut être une extrusion, un pastillage, la méthode de la goutte d'huile (oil-drop), une granulation au plateau tournant ou toute autre méthode bien connue de l'homme du The shaping of the support or of the supported catalyst according to the invention may be an extrusion, a pelletizing, the oil drop method, a granulation on a turntable or any other well-known method of man of
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métier. Le support préformé est éventuellement calciné sous air, usuellement à une job. The preformed support is optionally calcined in air, usually at a
température d'au moins 300 C, couramment d'environ 350 à 1000 C. temperature of at least 300 C, usually around 350 to 1000 C.
Le phase sulfure mixte, de même que l'élément du groupe VIII, de même que I'élément choisi dans le groupe formé par P, B et Si et l'élément choisi dans le groupe VIIA des halogénures, de préférence le fluor, peuvent être introduits dans le The mixed sulphide phase, as well as the element from group VIII, as well as the element chosen from the group formed by P, B and Si and the element chosen from group VIIA, halides, preferably fluorine, may be introduced in the
catalyseur à divers niveaux de la préparation et de diverses manières. catalyst at various levels of preparation and in various ways.
La phase sulfure mixte peut être introduite en partie seulement (cas par exemple de l'association d'au moins un métal du groupe VB et/ou du groupe VIB et d'au moins un métal du groupe VIII) ou en totalité au moment du malaxage de la matrice The mixed sulphide phase can be introduced in part only (case for example of the association of at least one metal of group VB and / or of group VIB and of at least one metal of group VIII) or in whole at the time of kneading of the matrix
poreuse, éventuellement avec tout ou partie de la zéolithe. porous, possibly with all or part of the zeolite.
Le métal du groupe VIII de même que l'élément choisi dans le groupe formé par P, B, Si et l'élément choisi parmi les halogénures du groupe VIIA, peuvent être introduits par une ou plusieurs opérations d'échange ionique sur la matrice calcinée constituée du sulfure mixte dispersé dans le support choisi, à l'aide d'une solution contenant au moins un sel précurseur de métal du groupe VIII. Elle peut être introduite par au moins une opération d'imprégnation du support mis en forme et calciné, par une solution de précurseur d'au moins un métal du groupe VIII (notamment le cobalt et/ou le nickel), tout précurseur de métal du groupe VIII étant de préférence introduit en The metal of group VIII as well as the element chosen from the group formed by P, B, Si and the element chosen from halides from group VIIA, can be introduced by one or more ion exchange operations on the calcined matrix consisting of mixed sulfide dispersed in the chosen support, using a solution containing at least one group VIII metal precursor salt. It can be introduced by at least one impregnation operation of the shaped and calcined support, with a precursor solution of at least one group VIII metal (in particular cobalt and / or nickel), any metal precursor of the group VIII preferably being introduced in
même temps ou après tout précurseur de métal du groupe VB et VIB. same time or after any metal precursor of the VB and VIB group.
Dans le cas o les métaux sont introduits en plusieurs imprégnations, des sels précurseurs correspondants, une étape de séchage intermédiaire du catalyseur est généralement effectuée à une température généralement comprise entre 60 et C. La matrice minérale poreuse, habituellement amorphe ou mal cristallisée, est en général constituée d'au moins un oxyde réfractaire sous forme amorphe ou mal cristallisé. Ladite matrice est habituellement choisie dans le groupe formé par l'alumine, la silice, la silice-alumine, ou un mélange de aux moins deux des oxydes cités ci dessus. On peut choisir également les aluminates. On préfère utiliser des matrices contenant de l'alumine, sous toutes ces formes connues de l'homme du In the case where the metals are introduced in several impregnations, corresponding precursor salts, an intermediate drying step of the catalyst is generally carried out at a temperature generally between 60 and C. The porous mineral matrix, usually amorphous or poorly crystallized, is in general consisting of at least one refractory oxide in amorphous or poorly crystallized form. Said matrix is usually chosen from the group formed by alumina, silica, silica-alumina, or a mixture of at least two of the oxides mentioned above. We can also choose aluminates. It is preferred to use matrices containing alumina, in all these forms known to those skilled in the art.
métier, par exemple l'alumine gamma. loom, for example gamma alumina.
Parmi les zéolithes Y on préfère habituellement employer des zéolithes Y dont le rapport exprimé en atome de charpente silicium/aluminium (Si/AI) est supérieur à Among the Y zeolites, it is usually preferred to use Y zeolites whose ratio expressed in atom of silicon / aluminum framework (Si / AI) is greater than
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environ 3:1. On emploi avantageusement des zéolithes de structure faujasite et en particulier les zéolithes Y stabilisées et ultrastabilisées USY, soit sous forme hydrogène, soit sous forme partiellement échangée avec des cations métalliques, par exemple des cations des métaux alcalins ou alcalino-terreux et/ou des cations de métaux de terres rares de numéro atomique 57 à 71 inclus (Zéolithe Molecular about 3: 1. Advantageously, zeolites with a faujasite structure are used, and in particular stabilized and ultra-stabilized YY zeolites YY, either in hydrogen form or in partially exchanged form with metal cations, for example cations of alkali or alkaline earth metals and / or cations of rare earth metals with atomic number 57 to 71 inclusive (Molecular Zeolite
Sieves Structure, Chemistry and Uses, D.W. BRECK, J. WILLEY and Sons, 1973). Sieves Structure, Chemistry and Uses, D.W. BRECK, J. WILLEY and Sons, 1973).
La zéolithe Y non désaluminée est caractérisée par un paramètre de maille supérieur à 2,438 nm, de préférence supérieur à 2,442 nm, et de manière très préférée o10 supérieur à 2,455 nm, et un rapport Si02/AI203 global inférieur à 8, de préférence The non dealuminated Y zeolite is characterized by a lattice parameter greater than 2.438 nm, preferably greater than 2.442 nm, and very preferably o10 greater than 2.455 nm, and an overall SiO2 / AI203 ratio less than 8, preferably
inférieur à 7,5, de manière très préférée inférieur à 7. less than 7.5, very preferably less than 7.
De manière préférée, on utilise une zéolithe Y non globalement désaluminée présentant en outre les propriétés suivantes: - un rapport molaire SiO2/AI203 de charpente supérieur au rapport molaire SiO2/AI203 global, et inférieur à environ 21 [Ecalculé d'après la corrélation dite de Preferably, a non-globally dealuminated Y zeolite is used which also has the following properties: - a SiO2 / AI203 molar ratio of framework greater than the overall SiO2 / AI203 molar ratio, and less than about 21 [Calculated from the so-called correlation of
Fichtner-Schmittler (dans Cryst. Res. Tech. 1984, 19, K1)]. Fichtner-Schmittler (in Cryst. Res. Tech. 1984, 19, K1)].
- une teneur en métaux alcalino-terreux ou alcalins inférieure à 0,2% poids - a content of alkaline earth or alkali metals of less than 0.2% by weight
déterminée sur la zéolithe calcinée à 1100 C. determined on the zeolite calcined at 1100 C.
- une surface spécifique déterminée par la méthode B.E.T. supérieure à environ 400 m2/g, et de préférence supérieure à 600 m2/g Les sources d'élément du groupe VB qui peuvent être utilisées sont bien connues del'homme du métier. Par exemple, parmi les sources de niobium, on peut utiliser les oxydes, tel que le pentaoxyde de diniobium Nb2Os5, I'acide niobique Nb2O5.H2O, les hydroxydes de niobium et les polyoxoniobates, les alkoxydes de niobium de formule Nb(OR1)3 o R1 est un radical alkyle, I'oxalate de niobium NbO(HC204)5, le niobate d'ammonium. On utilise de préférence l'oxalate de niobium ou le niobate d'ammonium. Les sources d'éléments du groupe VIB qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, parmi les sources de molybdène et de tungstène, on peut utiliser les oxydes et hydroxydes, les acides molybdiques et tungstiques et leurs sels en particulier les sels d'ammonium tels que le molybdate d'ammonium, I'heptamolybdate d'ammonium, le tungstate d'ammonium, I'acide phosphomolybdique, I'acide phosphotungstique et leurs sels, I'acide silicomolybdique, I'acide silicotungstique et leurs sels. On utilise de préférence les oxydes et les sels d'ammonium tels que le molybdate d'ammonium, I'heptamolybdate - a specific surface determined by the B.E.T. greater than about 400 m2 / g, and preferably greater than 600 m2 / g The sources of element of group VB which can be used are well known to those skilled in the art. For example, among the sources of niobium, it is possible to use oxides, such as diniobium pentaoxide Nb2Os5, niobic acid Nb2O5.H2O, niobium hydroxides and polyoxoniobates, niobium alkoxides of formula Nb (OR1) 3 o R1 is an alkyl radical, niobium oxalate NbO (HC204) 5, ammonium niobate. Preferably niobium oxalate or ammonium niobate is used. The sources of elements of group VIB which can be used are well known to those skilled in the art. For example, among the sources of molybdenum and tungsten, it is possible to use oxides and hydroxides, molybdic and tungstic acids and their salts, in particular ammonium salts such as ammonium molybdate, ammonium heptamolybdate, ammonium tungstate, phosphomolybdic acid, phosphotungstic acid and their salts, silicomolybdic acid, silicotungstic acid and their salts. Oxides and ammonium salts such as ammonium molybdate, heptamolybdate are preferably used
d'ammonium et le tungstate d'ammonium. ammonium and ammonium tungstate.
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La source de soufre peut être le soufre élémentaire, le sulfure de carbone, l'hydrogène sulfuré, les hydrocarbures soufrés tels que le diméthyl sulfure, le diméthyl disulfure, les mercaptans, les composés du thiophène, les thiols, les polysulfures tels que par exemple le ditertiononylpolysulfure ou TPS-37 de la société ATOCHEM, les coupes pétrolières riches en soufre telles que l'essence, le kérosène, le gazole, seuls ou en mélanges avec un des composés soufrés cité ci-dessus. La The sulfur source can be elemental sulfur, carbon sulfide, hydrogen sulfide, sulfur hydrocarbons such as dimethyl sulfide, dimethyl disulfide, mercaptans, thiophene compounds, thiols, polysulfides such as for example ditertiononylpolysulfide or TPS-37 from the company ATOCHEM, petroleum cuts rich in sulfur such as petrol, kerosene, diesel, alone or in mixtures with one of the sulfur compounds cited above. The
source de soufre préférée est le sulfure de carbone ou l'hydrogène sulfuré. preferred sulfur source is carbon sulfide or hydrogen sulfide.
La source de phosphore préférée est l'acide phosphorique H3PO4, mais ses sels et esters comme les phosphates alcalins, phosphates d'ammonium, les phosphates de gallium ou les phosphates d'alkyles conviennent également. Le phosphore peut par exemple être introduit sous la forme d'un mélange d'acide phosphorique et un composé organique basique contenant de l'azote tels que l'ammoniaque, les amines primaires et secondaires, les amines cycliques, les composés de la famille de la The preferred phosphorus source is phosphoric acid H3PO4, but its salts and esters such as alkaline phosphates, ammonium phosphates, gallium phosphates or alkyl phosphates are also suitable. The phosphorus can for example be introduced in the form of a mixture of phosphoric acid and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, compounds of the family of the
pyridine et des quinoléines et les composés de la famille du pyrrole. pyridine and quinolines and compounds of the pyrrole family.
De nombreuses sources de silicium peuvent être employées. Ainsi, on peut utiliser l'orthosilicate d'éthyle Si(OEt)4, les siloxanes, les polysiloxanes, les silicones, les émulsions de silicones, les silicates d'halogénures comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2SiF6 ou le fluorosilicate de sodium Na2SiF6. L'acide silicomolybdique et ses sels, I'acide silicotungstique et ses sels peuvent également être avantageusement employés. Le silicium peut être ajouté par exemple par imprégnation de silicate d'éthyle en solution dans un mélange eau/alcool. Le silicium peut également être ajouté par exemple par imprégnation d'un composé du silicium Many sources of silicon can be used. Thus, it is possible to use ethyl orthosilicate Si (OEt) 4, siloxanes, polysiloxanes, silicones, silicone emulsions, halide silicates such as ammonium fluorosilicate (NH4) 2SiF6 or fluorosilicate of sodium Na2SiF6. Silicomolybdic acid and its salts, silicotungstic acid and its salts can also be advantageously used. Silicon can be added, for example, by impregnating ethyl silicate in solution in a water / alcohol mixture. Silicon can also be added for example by impregnation of a silicon compound
de type silicone mis en suspension dans l'eau. silicone type suspended in water.
La source de bore peut être l'acide borique, de préférence l'acide orthoborique H3BO3, le biborate ou le pentaborate d'ammonium, I'oxyde de bore, les esters boriques. Le bore peut par exemple être introduit sous la forme d'un mélange d'acide borique, d'eau oxygénée et un composé organique basique contenant de l'azote tels que l'ammoniaque, les amines primaires et secondaires, les amines cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la famille du pyrrole. Le bore peut être introduit par exemple au moyen d'une solution d'acide The boron source can be boric acid, preferably orthoboric acid H3BO3, ammonium biborate or pentaborate, boron oxide, boric esters. Boron can for example be introduced in the form of a mixture of boric acid, hydrogen peroxide and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, compounds of the pyridine and quinoline family and compounds of the pyrrole family. Boron can be introduced for example by means of an acid solution
borique dans un mélange eau/alcool. boric in a water / alcohol mixture.
Les sources d'éléments du groupe VIIA qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, les anions fluorures peuvent être introduits sous forme d'acide fluorhydrique ou de ses sels. Ces sels sont formés avec des métaux The sources of elements of the VIIA group which can be used are well known to those skilled in the art. For example, the fluoride anions can be introduced in the form of hydrofluoric acid or its salts. These salts are formed with metals
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alcalins, I'ammonium ou un composé organique. Dans ce dernier cas, le sel est avantageusement formé dans le mélange réactionnel par réaction entre le composé organique et l'acide fluorhydrique. Il est également possible d'utiliser des composes hydrolysables pouvant libérer des anions fluorures dans l'eau, comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2SiF6, le tétrafluorure de silicium SiF4 ou de sodium Na2SiF6. Le fluor peut être introduit par exemple par imprégnation d'une solution alkali, ammonium or an organic compound. In the latter case, the salt is advantageously formed in the reaction mixture by reaction between the organic compound and hydrofluoric acid. It is also possible to use hydrolysable compounds which can release fluoride anions in water, such as ammonium fluorosilicate (NH4) 2SiF6, silicon tetrafluoride SiF4 or sodium Na2SiF6. Fluorine can be introduced for example by impregnation of a solution
aqueuse d'acide fluorhydrique ou de fluorure d'ammonium. aqueous hydrofluoric acid or ammonium fluoride.
Le catalyseur de la présente invention peut renfermer un élément du groupe VIII tel The catalyst of the present invention may contain a group VIII element such as
que fer, cobalt, nickel, ruthénium, rhodium, palladium, osmium, iridium ou platine. as iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium or platinum.
Parmi les métaux du groupe VIII on préfère employer un métal choisi dans le groupe formé par le fer, le cobalt, le nickel et le ruthénium. D'une manière avantageuse on Among the metals of group VIII, it is preferred to use a metal chosen from the group formed by iron, cobalt, nickel and ruthenium. Advantageously we
utilise les associations de métaux suivantes: nickel-niobium-molybdène, cobalt- uses the following combinations of metals: nickel-niobium-molybdenum, cobalt-
niobium-molybdène, fer-niobium-molybdène, nickel-niobium-tungstène, cobalt- niobium-molybdenum, iron-niobium-molybdenum, nickel-niobium-tungsten, cobalt-
niobium-tungstène, fer-niobium-tungstène, les associations préférés étant: nickel- niobium-tungsten, iron-niobium-tungsten, the preferred associations being: nickel-
niobium-molybdène, cobalt-niobium-molybdène. Il est également possible d'utiliser niobium-molybdenum, cobalt-niobium-molybdenum. It is also possible to use
des associations de quatre métaux par exemple nickel-cobalt-niobiummolybdène. combinations of four metals, for example nickel-cobalt-niobiummolybdenum.
On peut également utiliser des associations contenant un métal noble tel que It is also possible to use combinations containing a noble metal such as
ruthénium-niobium-molybdène, ou encore ruthénium-nickel-niobiummolybdène. ruthenium-niobium-molybdenum, or alternatively ruthenium-nickel-niobiummolybdenum.
L'imprégnation du molybdène peut être facilitée par ajout d'acide phosphorique dans les solutions de paramolybdate d'ammonium, ce qui permet d'introduire aussi le phosphore de façon à promouvoir l'activité catalytique. D'autres composés du The impregnation of molybdenum can be facilitated by adding phosphoric acid to the ammonium paramolybdate solutions, which also makes it possible to introduce phosphorus so as to promote catalytic activity. Other compounds of
phosphore peuvent être utilisés comme il est bien connu de l'homme du métier. phosphorus can be used as is well known to those skilled in the art.
Les catalyseurs obtenus par la présente invention sont mis en forme, sous la forme de grains de différentes forme et dimensions. Ils sont utilisés en général sous la forme d'extrudés cylindriques ou polylobés tels que bilobés, trilobés, polylobés de forme droite ou torsadée, mais peuvent éventuellement être fabriqués et employés sous la forme de poudre concassées, de tablettes, d'anneaux, de billes, de roues. Ils présentent une surface spécifique mesurée par adsorption d'azote selon la mthode BET (Brunauer, Emmett, Teller, J. Am. Chem. Soc., vol. 60, 309- 316 (1938)) comprise entre environ 50 et environ 600 m2/g, un volume poreux mesuré par porosimétrie au mercure compris entre environ 0,2 et environ 1,5 cm3/g et une distribution en taille de The catalysts obtained by the present invention are shaped, in the form of grains of different shape and dimensions. They are generally used in the form of cylindrical or multi-lobed extrudates such as two-lobed, three-lobed, multi-lobed in straight or twisted shape, but can optionally be manufactured and used in the form of crushed powder, tablets, rings, balls , wheels. They have a specific surface area measured by nitrogen adsorption according to the BET method (Brunauer, Emmett, Teller, J. Am. Chem. Soc., Vol. 60, 309- 316 (1938)) of between approximately 50 and approximately 600 m2 / g, a pore volume measured by mercury porosimetry of between approximately 0.2 and approximately 1.5 cm3 / g and a size distribution of
pores pouvant être monomodale, bimodale ou polymodale. pores can be monomodal, bimodal or polymodal.
Les catalyseurs obtenus par la présente invention sont utilisés pour l'hydrocraquage de charges hydrocarbonées telles que les coupes pétrolières. Les charges The catalysts obtained by the present invention are used for hydrocracking hydrocarbon feedstocks such as petroleum fractions. The charges
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employées dans le procédé sont des essences, des kérosènes, des gas-oils, des gas-oils sous vide, des résidus atmosphériques, des résidus sous vide, des distillats atmosphériques, des distillats sous vide, des fuels lourds, des huiles, des cires et des paraffines, des huiles usagées, des résidus ou des bruts désasphaltés, des charges provenant des procédés de conversions thermiques ou catalytiques et leurs mélanges. Elles contiennent des hétéroatomes tels que soufre, oxygène et azote et used in the process are gasolines, kerosene, gas oils, vacuum gas oils, atmospheric residues, vacuum residues, atmospheric distillates, vacuum distillates, heavy fuels, oils, waxes and paraffins, used oils, deasphalted residues or crudes, fillers from thermal or catalytic conversion processes and their mixtures. They contain heteroatoms such as sulfur, oxygen and nitrogen and
éventuellement des métaux.possibly metals.
Les catalyseurs ainsi obtenus sont utilisés avantageusement pour l'hydrocraquage en particulier de coupes hydrocarbonées lourdes de type distillats sous vide, résidus désasphaltés ou hydrotraités ou équivalents. Les coupes lourdes sont de préférence constituées d'au moins de 80% en volume de composés dont les points d'ébullition sont d'au moins 350 C et de préférence compris entre 350 et 580 C (c'est-à- dire The catalysts thus obtained are advantageously used for hydrocracking in particular heavy hydrocarbon cuts of the vacuum distillate type, deasphalted or hydrotreated residues or the like. Heavy cuts are preferably made up of at least 80% by volume of compounds whose boiling points are at least 350 C and preferably between 350 and 580 C (i.e.
correspondant à des composés contenant au moins 15 à 20 atomes de carbone). corresponding to compounds containing at least 15 to 20 carbon atoms).
Elles contiennent généralement des hétéroatomes tels que soufre et azote. La teneur en azote est usuellement comprise entre 1 et 5000 ppm poids et la teneur en soufre They generally contain heteroatoms such as sulfur and nitrogen. The nitrogen content is usually between 1 and 5000 ppm by weight and the sulfur content
entre 0,01 et 5% poids.between 0.01 and 5% by weight.
Les conditions de l'hydrocraquage telles que température, pression, taux de recyclage d'hydrogène, vitesse volumique horaire, pourront être très variables en fonction de la nature de la charge, de la qualité des produits désirés et des installations dont dispose le raffineur. La température est en général supérieure à C et préférentiellement comprise entre 250 C et 480 C. La pression est supérieure à 0,1 MPa et préférentiellement supérieure à 1 MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 50 et souvent compris entre 80 et 5000 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. La vitesse volumique horaire est comprise en The hydrocracking conditions such as temperature, pressure, hydrogen recycling rate, hourly volume speed, may be very variable depending on the nature of the feed, the quality of the desired products and the facilities available to the refiner. The temperature is generally greater than C and preferably between 250 C and 480 C. The pressure is greater than 0.1 MPa and preferably greater than 1 MPa. The quantity of hydrogen is at least 50 and often between 80 and 5000 normal liters of hydrogen per liter of charge. The hourly space velocity is included in
général entre 0,1 et 20 volume de charge par volume de catalyseur et par heure. generally between 0.1 and 20 volume of feed per volume of catalyst and per hour.
Les catalyseurs de la présente invention sont éventuellement soumis à un traitement de sulfuration complémentaire avant d'être employé dans la réaction d'hydrocraquage. Ce traitement permet de transformer, au moins en partie, les espèces métalliques résiduelles en sulfure avant leur mise en contact avec la cbarge à traiter. Ce traitement d'activation par sulfuration est bien connu de l'Homme du The catalysts of the present invention are optionally subjected to a complementary sulfurization treatment before being used in the hydrocracking reaction. This treatment makes it possible to transform, at least in part, the residual metallic species into sulphide before they are brought into contact with the barb to be treated. This sulfurization activation treatment is well known to those skilled in the art.
métier et peut être effectué par toute méthode déjà décrite dans la littérature soit in- profession and can be carried out by any method already described in the literature either
situ, c'est-à-dire dans le réacteur d'hydrocraquage, soit ex-situ. situ, that is to say in the hydrocracking reactor, or ex-situ.
Une méthode de sulfuration classique bien connue de l'homme du métier consiste à chauffer en présence d'hydrogène sulfuré à une température comprise entre 150 et A conventional sulfurization method well known to those skilled in the art consists in heating in the presence of hydrogen sulphide at a temperature between 150 and
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800 C, de préférence entre 250 et 600 C, généralement dans une zone réactionnelle 800 C, preferably between 250 and 600 C, generally in a reaction zone
à lit traversé.with crossed bed.
Le catalyseur de la présente invention peut être avantageusement employé pour I'hydrocraquage de coupes de type distillats sous vide fortement chargée en soufre et azote plus particulièrement par exemple, les coupes à teneur en soufre supérieure à The catalyst of the present invention can advantageously be used for the hydrocracking of sections of the distillate type under vacuum highly charged with sulfur and nitrogen, more particularly for example, sections with a sulfur content greater than
0,1% poids et à teneur en azote supérieure à 10 ppm. 0.1% by weight and with a nitrogen content greater than 10 ppm.
Dans un premier mode de réalisation ou d'hydrocraquage partiel encore appelé hydrocraquage doux, le niveau de conversion est inférieur à 55%. Le catalyseur selon l'invention est alors employé à une température en général supérieure ou égale à 230 C, de préférence comprise entre 300 C et 480 C, et de manière plus préférée comprise entre 350 C et 450 C. La pression préférentiellement supérieure à 2MPa, de manière plus préférée 3MPa, et préférentiellement inférieure à 12MPa, de manière plus préférée inférieure à 10MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 100 normaux litre d'hydrogène par litre de charge, et préférentiellement comprise entre et 3000 normaux litre d'hydrogène par litre de charge. La vitesse volumique horaire est préférentiellement comprise entre 0,15 et 10 volume de charge par volume de catalyseur et par heure. Dans ces conditions, les catalyseurs de la présente invention présentent une meilleure activité en conversion, en hydrodésulfuration et en In a first embodiment or partial hydrocracking also called mild hydrocracking, the conversion level is less than 55%. The catalyst according to the invention is then used at a temperature generally greater than or equal to 230 C, preferably between 300 C and 480 C, and more preferably between 350 C and 450 C. The pressure preferably greater than 2 MPa , more preferably 3MPa, and preferably less than 12MPa, more preferably less than 10MPa. The amount of hydrogen is at least 100 normal liters of hydrogen per liter of charge, and preferably between and 3000 normal liters of hydrogen per liter of charge. The hourly volume speed is preferably between 0.15 and 10 volume of feed per volume of catalyst and per hour. Under these conditions, the catalysts of the present invention exhibit better activity in conversion, in hydrodesulfurization and in
hydrodéazotation que les catalyseurs commerciaux. hydrodenitrogenation than commercial catalysts.
Dans un deuxième mode de réalisation, le catalyseur de la présente invention peut être employé pour l'hydrocraquage partiel, avantageusement dans des conditions de pression d'hydrogène modérée, de coupes par exemple de type distillats sous vide fortement chargées en soufre et azote qui ont été préalablement hydrotraitées. Dans ce mode d'hydrocraquage le niveau de conversion est inférieur à 55%. Dans ce cas le procédé de conversion de coupe pétrolière se déroule en deux étapes, les catalyseurs selon l'invention étant utilisés dans la deuxième étape. Le catalyseur de la première étape a une fonction d'hydrotraitement et comprend une matrice de préférence à base d'alumine, et de préférence ne contenant pas de zéolithe,_et au moins un métal ayant une fonction hydrogénante. Ladite matrice est une matrice minérale poreuse amorphe ou mal cristallisée de type oxyde. On peut citer à titre d'exemple non limitatif les alumines, les silices, les silice-alumines. On peut choisir également les aluminates. On préfère utiliser des matrices contenant de l'alumine, sous toutes ces formes connues de l'Homme du métier, et de manière encore plus préférée les alumines, par exemple l'alumine gamma. La fonction d'hydrotraitement est assurée par au moins un métal ou composé de métal du groupe VIII tels que le In a second embodiment, the catalyst of the present invention can be used for partial hydrocracking, advantageously under conditions of moderate hydrogen pressure, of sections, for example of the vacuum distillate type highly charged with sulfur and nitrogen which have been previously hydrotreated. In this hydrocracking mode the conversion level is less than 55%. In this case, the petroleum cut conversion process takes place in two stages, the catalysts according to the invention being used in the second stage. The catalyst of the first stage has a hydrotreatment function and comprises a matrix preferably based on alumina, and preferably not containing a zeolite, and at least one metal having a hydrogenating function. Said matrix is an porous amorphous or poorly crystallized oxide-type mineral matrix. Mention may be made, by way of nonlimiting example, of aluminas, silicas, silica-aluminas. We can also choose aluminates. It is preferred to use matrices containing alumina, in all of these forms known to a person skilled in the art, and even more preferably alumina, for example gamma alumina. The hydrotreatment function is provided by at least one metal or group VIII metal compound such as
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nickel et le cobalt notamment. On peut utiliser une combinaison d'au moins un métal ou composé de métal du groupe VIB (par exemple le molybdène ou le tungstène) et d'au moins un métal ou composé de métal du groupe VIII (par exemple le cobalt ou le nickel) de la classification périodique des éléments. La concentration totale en oxydes de métaux des groupes VIB et VIII est préférentiellement comprise entre 5 et 40 % en poids et de manière plus préférée entre 7 et 30 % en poids et le rapport pondéral exprimé en oxyde du métal (des métaux) du groupe VIB sur oxyde du métal (des métaux) du groupe VIII est préférentiellement compris entre 1,25 et 20, et de manière plus préférée entre 2 et 10. De plus, ce catalyseur peut contenir du phosphore. La o0 teneur en phosphore, exprimée en concentration en pentaoxyde de diphosphore P205 sera préférentiellement d'au plus 15%, de manière plus préférée comprise entre 0,1 et 15 % en poids et de manière très préférée comprise entre 0, 15 et 10% en poids. Il peut également contenir du bore dans un rapport B/P préférentiellement compris entre 1,05 et 2 (atomique), la somme des teneurs en bore (B) et phosphore nickel and cobalt in particular. It is possible to use a combination of at least one metal or compound of group VIB metal (for example molybdenum or tungsten) and of at least one metal or compound of group VIII metal (for example cobalt or nickel) of the Periodic Table of the Elements. The total concentration of metal oxides of groups VIB and VIII is preferably between 5 and 40% by weight and more preferably between 7 and 30% by weight and the weight ratio expressed as metal oxide (of metals) of group VIB on metal oxide (of metals) of group VIII is preferably between 1.25 and 20, and more preferably between 2 and 10. In addition, this catalyst may contain phosphorus. The phosphorus content, expressed as the concentration of diphosphorus pentoxide P205, will preferably be at most 15%, more preferably between 0.1 and 15% by weight and very preferably between 0, 15 and 10% in weight. It can also contain boron in a B / P ratio preferably between 1.05 and 2 (atomic), the sum of the contents of boron (B) and phosphorus
i5 (P) exprimée en oxydes étant préférentiellement comprise entre 5 et 15 % poids. i5 (P) expressed as oxides being preferably between 5 and 15% by weight.
La première étape se déroule généralement à une température comprise entre 350 et 460 C, de préférence entre 360 et 450 C, une pression totale d'au moins 2MPa, de préférence au moins 3 MPa, une vitesse volumique horaire comprise entre de 0,1 et 5 volume de charge par volume de catalyseur et par heure, de préférence entre 0,2 et 2 volume de charge par volume de catalyseur et par heure et avec une quantité d'hydrogène d'au moins 100 normaux litres par litre de charge, et de préférence The first step generally takes place at a temperature between 350 and 460 C, preferably between 360 and 450 C, a total pressure of at least 2 MPa, preferably at least 3 MPa, an hourly volume speed of between 0.1 and 5 volume of charge per volume of catalyst and per hour, preferably between 0.2 and 2 volume of charge per volume of catalyst and per hour and with a quantity of hydrogen of at least 100 normal liters per liter of charge, and preferably
comprise entre 260 et 3000 normaux litres par litre de charge. between 260 and 3000 normal liters per liter of charge.
Pour l'étape de conversion avec le catalyseur selon l'invention (ou seconde étape), les températures sont en général supérieures ou égales à 230 C et souvent comprises entre 300 C et 480 C et de manière préférée entre 300 et 450 C. La pression est en général d'au moins 2MPa et de préférence d'au moins 3MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 100 litres d'hydrogène par litre de charge et For the conversion step with the catalyst according to the invention (or second step), the temperatures are generally greater than or equal to 230 C and often between 300 C and 480 C and preferably between 300 and 450 C. The pressure is generally at least 2MPa and preferably at least 3MPa. The quantity of hydrogen is at least 100 liters of hydrogen per liter of charge and
préférentiellement comprise entre 200 et 3000 litres d'hydrogène par litre de charge. preferably between 200 and 3000 liters of hydrogen per liter of charge.
La vitesse volumique horaire est préférentiellement comprise entre 0,15 et 10 volume de charge par volume de catalyseur et par heure. Dans ces conditions, les catalyseurs de la présente invention présentent une meilleure activité en conversion, en hydrodésulfuration, en hydrodéazotation et une meilleure sélectivité en distillats moyens que les catalyseurs commerciaux. La durée de vie des catalyseurs est The hourly volume speed is preferably between 0.15 and 10 volume of feed per volume of catalyst and per hour. Under these conditions, the catalysts of the present invention exhibit better activity in conversion, in hydrodesulfurization, in hydrodenitrogenation and better selectivity in middle distillates than the commercial catalysts. The service life of the catalysts is
également améliorée dans la plage de pression modérée. also improved in the moderate pressure range.
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Dans un autre mode de réalisation, le catalyseur de la présente invention peut être employé pour l'hydrocraquage dans des conditions de pression d'hydrogène élevées, en général d'au moins 5 MPa. Les coupes traitées sont par exemple de type distillats sous vide fortement chargée en soufre et azote qui ont été préalablement hydrotraitées. Dans ce mode d'hydrocraquage le niveau de conversion est supérieur à %. Dans ce cas, le procédé de conversion de coupe pétrolière se déroule en deux In another embodiment, the catalyst of the present invention can be used for hydrocracking under high hydrogen pressure conditions, generally at least 5 MPa. The treated sections are, for example, of the vacuum distillates type highly charged with sulfur and nitrogen which have been hydrotreated beforehand. In this hydrocracking mode the conversion level is greater than%. In this case, the oil cut conversion process takes place in two
étapes, le catalyseur selon l'invention étant utilisé dans la deuxième étape. stages, the catalyst according to the invention being used in the second stage.
Le catalyseur de la première étape a une fonction d'hydrotraitement et comprend une matrice de préférence à base d'alumine, et de préférence ne contenant pas de zéolithe, et au moins un métal ayant une fonction hydrogénante. Ladite matrice peut également être constituée de, ou renfermer, de la silice, de la silice-alumine, de l'oxyde de bore, de la magnésie, de la zircone, de l'oxyde de titane ou une combinaison de ces oxydes. La fonction hydro-deshydrogénante est assurée par au moins un métal ou composé de métal du groupe VIII tels que le nickel et le cobalt notamment. On peut utiliser une combinaison d'au moins un métal ou composé de métal du groupe VIB (par exemple le molybdène ou le tungstène) et d'au moins un métal ou composé de métal du groupe VIII (par exemple le cobalt ou le nickel) de la classification périodique des éléments. La concentration totale en oxydes de métaux des groupes VIB et VIII est préférentiellement comprise entre 5 et 40 % en poids et de manière plus préférée entre 7 et 30 % en poids et le rapport pondéral exprimé en oxyde métallique en métal (ou métaux) du groupe VIB sur métal (ou métaux) du groupe VIII est préférentiellement compris entre 1,25 et 20 et de manière plus préférée entre 2 et 10. De plus, ce catalyseur peut éventuellement contenir du phosphore. La teneur en phosphore, exprimée en concentration en pentaoxyde de diphosphore P205 sera préférentiellement d'au plus 15% de manière plus préférée comprise entre 0,1 et 15 % en poids et de manière très préférée comprise entre 0,15 et 10% en poids. Il peut également contenir du bore dans un rapport B/P préférentiellement compris entre 1,02 et 2 (atomique), la somme des teneurs en bore (B) et en phosphore (P) exprimée en oxydes étant préférentiellement comprise entre et 15 % poids. La première étape se déroule généralement à une température comprise entre 350 et 460 C, de préférence entre 360 et 450 C, une pression d'au moins 2MPa, de préférence d'au moins 3MPa, une vitesse volumique horaire comprise entre 0,1 et 5 volume de charge par volume de catalyseur et par heure, de préférence entre 0,2 et 2 volume de charge par volume de catalyseur et par heure et avec une quantité d'hydrogène d'au moins 100 normaux litres d'hydrogène par litre de charge, et de The catalyst of the first stage has a hydrotreatment function and comprises a matrix preferably based on alumina, and preferably not containing a zeolite, and at least one metal having a hydrogenating function. Said matrix can also consist of, or contain, silica, silica-alumina, boron oxide, magnesia, zirconia, titanium oxide or a combination of these oxides. The hydro-dehydrogenating function is provided by at least one metal or compound of group VIII metal such as nickel and cobalt in particular. It is possible to use a combination of at least one metal or compound of group VIB metal (for example molybdenum or tungsten) and of at least one metal or compound of group VIII metal (for example cobalt or nickel) of the Periodic Table of the Elements. The total concentration of metal oxides of groups VIB and VIII is preferably between 5 and 40% by weight and more preferably between 7 and 30% by weight and the weight ratio expressed as metal oxide to metal (or metals) of the group VIB on group VIII metal (or metals) is preferably between 1.25 and 20 and more preferably between 2 and 10. In addition, this catalyst may optionally contain phosphorus. The phosphorus content, expressed as a concentration of diphosphorus pentoxide P205, will preferably be at most 15%, more preferably between 0.1 and 15% by weight and very preferably between 0.15 and 10% by weight. . It can also contain boron in a B / P ratio preferably between 1.02 and 2 (atomic), the sum of the contents of boron (B) and phosphorus (P) expressed in oxides being preferably between and 15% by weight . The first step generally takes place at a temperature between 350 and 460 C, preferably between 360 and 450 C, a pressure of at least 2MPa, preferably at least 3MPa, an hourly volume speed between 0.1 and 5 volume of feed per volume of catalyst per hour, preferably between 0.2 and 2 volume of feed per volume of catalyst per hour and with a quantity of hydrogen of at least 100 normal liters of hydrogen per liter of charge, and
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préférence comprise entre 260 et 3000 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. Pour l'étape de conversion avec le catalyseur selon l'invention (ou seconde étape), les températures sont en général supérieures ou égales à 230 C, souvent comprises entre 300 C et 480 C, et de manière préférée entre 330 C et 440 C. La pression est en général supérieure à 5MPa et de préférence supérieure à 7MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 100 litres d'hydrogène par litre de charge et preferably between 260 and 3000 normal liters of hydrogen per liter of charge. For the conversion step with the catalyst according to the invention (or second step), the temperatures are generally greater than or equal to 230 C, often between 300 C and 480 C, and preferably between 330 C and 440 C The pressure is generally greater than 5MPa and preferably greater than 7MPa. The quantity of hydrogen is at least 100 liters of hydrogen per liter of charge and
préférentiellement comprise entre 200 et 3000 litres d'hydrogène par litre de charge. preferably between 200 and 3000 liters of hydrogen per liter of charge.
La vitesse volumique horaire est préférentiellement comprise entre 0,15 et 10 volume The hourly volume speed is preferably between 0.15 and 10 volume
de charge par volume de catalyseur et par heure. load per volume of catalyst and per hour.
Dans ces conditions, les catalyseurs de la présente invention présentent une Under these conditions, the catalysts of the present invention exhibit a
meilleure activité en conversion que les catalyseurs commerciaux. better conversion activity than commercial catalysts.
Les exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée. The following examples illustrate the present invention without, however, limiting its scope.
Exemple 1Example 1
Préparation de supports contenant une zéolithe Y non désaluminée Un support de catalyseur d'hydrocraquage contenant une zéolithe Y non globalement désaluminée a été fabriqué en grande quantité de façon à pouvoir préparer différents catalyseurs à base du même support. Pour cela on utilise 19,7 % poids d'une zéolithe Y non désaluminée de paramètre cristallin égal à 2,453 nm et de rapport SiO2/AI203 global de 6,6 et de rapport SiO2/AI203 de charpente de 8,6, que l'on mélange à 80, 3 % poids d'une matrice composée de boehmite tabulaire ultrafine ou gel d'alumine commercialisée sous le nom SB3 par la société Condéa Chemie Gmbh. Ce mélange de poudre a été ensuite mélangé à une solution aqueuse contenant de l'acide nitrique à 66% ( 7% poids d'acide par gramme de gel sec) puis malaxé pendant 15 minutes. A l'issue de ce malaxage, la pâte obtenue est passée à travers une filière ayant des orifices cylindriques de diamètre égal à 1,4 mm. Les extrudés sont ensuite séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air humide contenant 7,5% volume d'eau. On obtient ainsi le support Z3 sous la forme d'extrudés cylindriques de 1,2 mm de diamètre, ayant une surface spécifique de 351 m2/g, un volume poreux de 0,58 cm3/g et une distribution en taille de pore monomodale centrée sur 10 nm. L'analyse de la matrice par la diffraction des rayons X révèle que Preparation of supports containing a non dealuminated Y zeolite A hydrocracking catalyst support containing a non overall dealuminized Y zeolite was manufactured in large quantities so as to be able to prepare different catalysts based on the same support. For this, 19.7% by weight of a non-dealuminated Y zeolite with a crystalline parameter equal to 2.453 nm and an overall SiO2 / AI203 ratio of 6.6 and a SiO2 / AI203 structural framework ratio of 8.6 is used, that the 80.3% by weight of a matrix composed of ultrafine tabular boehmite or alumina gel sold under the name SB3 by the company Condéa Chemie Gmbh is mixed. This powder mixture was then mixed with an aqueous solution containing 66% nitric acid (7% weight of acid per gram of dry gel) and then kneaded for 15 minutes. At the end of this kneading, the dough obtained is passed through a die having cylindrical orifices with a diameter equal to 1.4 mm. The extrudates are then dried overnight at 120 ° C. and then calcined at 550 ° C. for 2 hours under humid air containing 7.5% volume of water. Support Z3 is thus obtained in the form of cylindrical extrudates of 1.2 mm in diameter, having a specific surface of 351 m2 / g, a pore volume of 0.58 cm3 / g and a distribution of centered single-pore size. over 10 nm. Analysis of the matrix by X-ray diffraction reveals that
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celle ci est composée d'alumine gamma cubique de faible cristallinité et de zéolithe Y de paramètre de maille 2,444 nm et de rapport SiO2/AI203 global de 6,7 et de this is composed of cubic gamma alumina of low crystallinity and of zeolite Y with a mesh parameter of 2,444 nm and an overall SiO2 / AI203 ratio of 6.7 and
rapport SiO2/AI203 de charpente de 13,9. structural SiO2 / AI203 ratio of 13.9.
De la même manière, un support de catalyseur d'hydrocraquage contenant une faible quantité de zéolithe Y non globalement désaluminée a été fabriqué en grande Similarly, a hydrocracking catalyst support containing a small amount of non-globally dealuminated Y zeolite was produced in large quantities.
quantité de façon à pouvoir préparer différents catalyseurs à base du même support. quantity so as to be able to prepare different catalysts based on the same support.
Pour cela on utilise 8,6 % poids de la zéolithe Y décrite ci-dessus que l'on mélange à 91,4 % poids d'une matrice composée de boehmite tabulaire ultrafine ou gel 1O d'alumine commercialisée sous le nom SB3 par la société Condéa Chemie Gmbh. Ce mélange de poudre a été ensuite mélangé à une solution aqueuse contenant de l'acide nitrique à 66% ( 7% poids d'acide par gramme de gel sec) puis malaxé pendant 15 minutes. A l'issue de ce malaxage, la pâte obtenue est passée à travers une filière ayant des orifices cylindriques de diamètre égal à 1,4 mm. Les extrudés sont ensuite séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air humide contenant 7,5% volume d'eau. On obtient ainsi le support Z5 sous la forme d'extrudés cylindriques de 1,2 mm de diamètre, ayant une surface spécifique de 259 m2/g, un volume poreux de 0,57 cm3/g et une distribution en taille de pore monomodale centrée sur 10 nm. L'analyse de la matrice par la diffraction des rayons X révèle que celle ci est composée d'alumine gamma cubique de faible cristallinité et de zéolithe Y de paramètre de maille 2,444 nm et de rapport For this, 8.6% by weight of the zeolite Y described above is used, which is mixed with 91.4% by weight of a matrix composed of ultrafine tabular boehmite or 1O alumina gel marketed under the name SB3 by Condéa Chemie Gmbh. This powder mixture was then mixed with an aqueous solution containing 66% nitric acid (7% weight of acid per gram of dry gel) and then kneaded for 15 minutes. At the end of this kneading, the dough obtained is passed through a die having cylindrical orifices with a diameter equal to 1.4 mm. The extrudates are then dried overnight at 120 ° C. and then calcined at 550 ° C. for 2 hours under humid air containing 7.5% volume of water. Support Z5 is thus obtained in the form of cylindrical extrudates of 1.2 mm in diameter, having a specific surface of 259 m2 / g, a pore volume of 0.57 cm3 / g and a distribution of centered single-pore size. over 10 nm. Analysis of the matrix by X-ray diffraction reveals that it is composed of cubic gamma alumina of low crystallinity and of zeolite Y with a mesh parameter of 2,444 nm and a ratio
SiO2/AI203 global de 6,7 et de rapport SiO2/AI203 de charpente de 14,1. Overall SiO2 / AI203 of 6.7 and structural SiO2 / AI203 of 14.1.
Exemple 2Example 2
Préparation de catalyseurs d'hydrocraquaqe contenant une zéolithe Y non désaluminée (non conforme à l'invention) Les extrudés de support Z3 contenant une zéolithe Y non désaluminée de paramètre cristallin égal à 2,444 nm et rapport SiO2/AI203 global de 6,7 et de rapport SiO2/AI203 de charpente de 13,9 de l'exemple 1 sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium et de nitrate de -nickel, séchés une nuit à 1200C sous air et enfin calcinés sous air à 550 C. Les teneurs pondérales en oxydes du catalyseur A obtenus sont indiquées dans le tableau 1. Le catalyseur A final contient en particulier 16,6 % poids de zéolithe Y. L'analyse de la matrice par la diffraction des rayons X révèle que celle ci est composée d'alumine gamma cubique de faible cristallinité et de zéolithe Y de paramètre de maille 2,444 Preparation of hydrocracking catalysts containing a non dealuminated Y zeolite (not in accordance with the invention) The Z3 support extrudates containing a non dealuminated Y zeolite with a crystalline parameter equal to 2.444 nm and overall SiO2 / AI203 ratio of 6.7 and structural SiO2 / AI203 ratio of 13.9 of Example 1 are impregnated to dryness with an aqueous solution of a mixture of ammonium heptamolybdate and -nickel nitrate, dried overnight at 1200C in air and finally calcined in air at 550 C. The weight contents of oxides of catalyst A obtained are shown in table 1. The final catalyst A contains in particular 16.6% by weight of zeolite Y. Analysis of the matrix by X-ray diffraction reveals that it is composed of cubic gamma alumina of low crystallinity and of zeolite Y with a mesh parameter of 2.444
21 278030521 2780305
nm et de rapport SiO2/AI203 global de 6,6 et de rapport SiO2/AI203 de charpente de 14,2. Les extrudés de catalyseur A sont imprégnés par une solution aqueuse d'oxalate de niobium Nb(HC204)5, d'acide oxalique et d'oxalate d'ammonium. La solution aqueuse contenant le niobium est préparée à partir de 1330 ml d'eau dans laquelle on dissous 33g d'acide oxalique, 37,2 g d'oxalate d'ammonium et 92,3 g d'oxalate de niobium. Pour préparer la solution, on dissous dans un premier temps le mélange acide oxalique et oxalate d'ammonium et lorsque la solution est limpide on chauffe la dite solution à 55 C et on ajoute l'oxalate de niobium. On complète ensuite en eau pour obtenir 1330 ml de solution. Le catalyseur A ci-dessus est imprégné par la méthode dite avec excès de solution. Les 1330 ml de solution sont mis en contact avec 380 g de catalyseur. Ceci permet de déposer environ 5% poids de Nb sur le catalyseur. Au bout de deux heures on récupère les extrudés. Ceux-ci sont ensuite séchés une nuit à 120 C sous un courant d'air sec, on obtient ainsi le catalyseur B. Les teneurs pondérales en oxydes des catalyseurs ainsi obtenus sont indiquées nm and overall SiO2 / AI203 ratio of 6.6 and structural SiO2 / AI203 ratio of 14.2. The extrudates of catalyst A are impregnated with an aqueous solution of niobium oxalate Nb (HC 2 O 4) 5, oxalic acid and ammonium oxalate. The aqueous solution containing niobium is prepared from 1330 ml of water in which 33 g of oxalic acid, 37.2 g of ammonium oxalate and 92.3 g of niobium oxalate are dissolved. To prepare the solution, the oxalic acid and ammonium oxalate mixture is first dissolved and when the solution is clear, said solution is heated to 55 ° C. and the niobium oxalate is added. It is then made up with water to obtain 1330 ml of solution. Catalyst A above is impregnated by the so-called excess solution method. The 1330 ml of solution are brought into contact with 380 g of catalyst. This makes it possible to deposit approximately 5% by weight of Nb on the catalyst. After two hours, the extrudates are recovered. These are then dried overnight at 120 ° C. under a stream of dry air, catalyst B is thus obtained. The oxide contents by weight of the catalysts thus obtained are indicated
dans le tableau 1.in table 1.
Tableau 1: Caractéristiques des catalyseurs (après calcination 2 heures à 500 C sous air sec) Catalyseur A B C1 D Nb205 (% pds) 0 5,1 5,0 5,0 MoO3 (% pds) 13,1 10,9 12,9 11,9 NiO (% pds) 2,84 2,8 2,9 2,6 B203 (% pds) 0 0 0 2,2 SiO2 total (% pds) 13,6 13,6 13,8 15,1 A1203 total (% pds) 67,5 67,6 65,4 63,1 Y (%pds) 16,6 16,4 16,7 15,0 Les extrudés de support Z5 contenant une faible quantité de zéolithe Y non désaluminée de paramètre cristallin égal à 2,444 nm et rapport SiO2/AI203 global de 6,7 et de rapport SiO2/AI203 de charpente de 14,1 de l'exemple 3 sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium et de Table 1: Characteristics of the catalysts (after calcination for 2 hours at 500 ° C. in dry air) Catalyst AB C1 D Nb205 (% wt) 0 5.1 5.0 5.0 MoO3 (% wt) 13.1 10.9 12, 9 11.9 NiO (% wt) 2.84 2.8 2.9 2.6 B203 (% wt) 0 0 0 2.2 Total SiO2 (% wt) 13.6 13.6 13.8 15.1 A1203 total (% wt) 67.5 67.6 65.4 63.1 Y (% wt) 16.6 16.4 16.7 15.0 Z5 support extrudates containing a small amount of non-dealuminated Y zeolite crystalline parameter equal to 2.444 nm and overall SiO2 / AI203 ratio of 6.7 and SiO2 / AI203 framework ratio of 14.1 in Example 3 are dry impregnated with an aqueous solution of a mixture of heptamolybdate ammonium and
nitrate de nickel, séchés une nuit à 120 C sous air et enfin calcinés sous air à 550 C. nickel nitrate, dried overnight at 120 C in air and finally calcined in air at 550 C.
Les teneurs pondérales en oxydes du catalyseur E obtenus sont indiquées dans le The weight contents of oxides of catalyst E obtained are indicated in the
22^ 278030522 ^ 2780305
tableau 2. Le catalyseur E final contient en particulier 7,1 % poids de zéolithe Y de paramètre de maille 2,443nm et de rapport SiO2/AI203 global de 6,8 et de rapport Table 2. The final catalyst E contains in particular 7.1% by weight of zeolite Y with a mesh parameter of 2,443nm and an overall SiO2 / AI203 ratio of 6.8 and a ratio
SiO2/AI203 de charpente de 14,9.14.9 frame SiO2 / AI203.
Les extrudés de support Z5 contenant une faible quantité de zéolithe Y non désaluminée de paramètre cristallin égal à 2,444 nm et rapport SiO2/AI203 global de 6,7 et de rapport SiO2/AI203 de charpente de 14,1 de l'exemple 3 sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium, de nitrate de nickel et d'acide phosphorique, séchés une nuit à 120 C sous air et enfin calcinés sous air à 550 C. Les teneurs pondérales en oxydes du catalyseur F obtenus The Z5 support extrudates containing a small quantity of non dealuminated Y zeolite with a crystalline parameter equal to 2.444 nm and an overall SiO2 / AI203 ratio of 6.7 and of a SiO2 / AI203 framework ratio of 14.1 in Example 3 are impregnated dry with an aqueous solution of a mixture of ammonium heptamolybdate, nickel nitrate and phosphoric acid, dried overnight at 120 ° C. in air and finally calcined in air at 550 ° C. The contents by weight of oxides of the catalyst F obtained
sont indiquées dans le tableau 2.are shown in Table 2.
Les extrudés de catalyseur E et F sont imprégnés par une solution aqueuse d'oxalate de niobium Nb(HC204)5, d'acide oxalique et d'oxalate d'ammonium comme indiqué ci-dessus. Après imprégnation, Ceux-ci sont ensuite séchés une nuit à 120 C sous un courant d'air sec, on obtient ainsi les catalyseurs G et H dont les The extrudates of catalyst E and F are impregnated with an aqueous solution of niobium oxalate Nb (HC 2 O 4) 5, oxalic acid and ammonium oxalate as indicated above. After impregnation, these are then dried overnight at 120 ° C. under a stream of dry air, thus obtaining the catalysts G and H, the
caractéristiques sont reportées dans le tableau 2. characteristics are given in table 2.
Tableau 2: Caractéristiques des catalyseurs (après calcination 2 heures à 500 C sous air sec) Catalyseur E G C2 F H Nb205 (% pds) 0 5,2 5,0 4,7 5, 1 MoO3 (% pds) 15,2 13,4 14,8 13,4 12,8 NiO(%pds) 2,8 2,6 2,7 2,5 2,5 P205 (% pds) 0 0 0 5,3 5,1 SiO2 total (% 6,1 5,8 5,9 5,3 5,6 pds) Al203 total(% 74,9 73,0 71,6 68,8 69,6 pds) Y (%pds) 7,1 6,9 6,8 6,4 6,6 Les catalyseurs B et G préparés ci-dessus ont été sulfurés dans un autoclave sous pression autogène en présence de CS2. Pour 100 g de catalyseur on ajoute 20 ml de CS2 dans l'autoclave, on ferme et on chauffe à 400 C pendant 10 heures. La Table 2: Characteristics of the catalysts (after calcination for 2 hours at 500 ° C. in dry air) Catalyst EG C2 FH Nb205 (% wt) 0 5.2 5.0 4.7 5, 1 MoO3 (% wt) 15.2 13, 4 14.8 13.4 12.8 NiO (% wt) 2.8 2.6 2.7 2.5 2.5 P205 (% wt) 0 0 0 5.3 5.1 Total SiO2 (% 6, 1 5.8 5.9 5.3 5.6 wt) Al203 total (% 74.9 73.0 71.6 68.8 69.6 wt) Y (% wt) 7.1 6.9 6.8 6.4 6.6 Catalysts B and G prepared above were sulfurized in an autoclave under autogenous pressure in the presence of CS2. For 100 g of catalyst, 20 ml of CS2 are added to the autoclave, closed and heated at 400 ° C. for 10 hours. The
pression interne est alors d'environ 4 MPa. Cette sulfuration est dénommée Sl. internal pressure is then about 4 MPa. This sulphurization is called Sl.
23 278030523 2780305
D'autres aliquots des catalyseurs B et G préparés ci-dessus ont été sulfurés dans un réacteur à lit fixe de catalyseur balayé par un courant de gaz contenant 15% d'H2S dans l'azote à pression atmosphérique. Pour 5 g de catalyseur on fait passer 2 litres par heure du mélange et on chauffe le catalyseur à une température de 600 C pendant 6 heures. Cette sulfuration est dénommée S2. On procède ensuite à l'analyse par la technique EXAFS au seuil K du niobium à l'aide du rayonnement synchrotron entre 18850 et 19800 eV en mesurant l'intensité absorbée par un échantillon de poudre déposé sur une bande adhésive. Elle permet I0 de déterminer les distances interatomiques. Les distances R2 mesurées par EXAFS pour les échantillons de catalyseurs B et G sulfurés respectivement par la méthode Other aliquots of catalysts B and G prepared above were sulfurized in a fixed-bed catalyst reactor swept by a stream of gas containing 15% H 2 S in nitrogen at atmospheric pressure. For 5 g of catalyst, 2 liters per hour of the mixture are passed through and the catalyst is heated to a temperature of 600 ° C. for 6 hours. This sulfurization is called S2. Analysis is then carried out by the EXAFS technique at the threshold K of niobium using synchrotron radiation between 18850 and 19800 eV by measuring the intensity absorbed by a powder sample deposited on an adhesive strip. It allows I0 to determine the interatomic distances. The R2 distances measured by EXAFS for the samples of catalysts B and G sulfurized respectively by the method
S1 et par la méthode S2 sont reportées dans le tableau 3. S1 and by the S2 method are reported in Table 3.
Tableau 3Table 3
Catalyseur Catalyseur sulfuré par R2 (A) sulfuré par R2 (À) méthode S1 méthode S2 Catalyst Catalyst sulfurized by R2 (A) sulfurized by R2 (A) method S1 method S2
B-S1 3,20 B-S2 3,19 | G-Si 3,21 G-S2 3,20 C1 -Si 3, 33 C1 -S2 3,33B-S1 3.20 B-S2 3.19 | G-Si 3.21 G-S2 3.20 C1 -Si 3.33 C1 -S2 3.33
C2-S1 J 3,32 C2-S2 3,33C2-S1 J 3.32 C2-S2 3.33
Exemple 3: Préparation de catalyseurs d'hydrocraquagqe contenant une zéolithe Y et un élément du groupe VB (non conforme à l'invention) Deux catalyseurs d'hydrocraquage contenant une zéolithe Y et du niobium a été synthétisé, cette préparation est réalisée en comalaxant un mélange de boehmite tabulaire ultrafine ou gel d'alumine commercialisée sous le nom SB3 par la société Condéa Chemie Gmbh, d'une zéolithe Y non désaluminée de paramètre cristallin égal à 2,444 nm et rapport SiO2/AI203 global de 6,7 et de rapport SiO2/AI203 de charpente de 14,1[calculé d'après la corrélation dite de Fichtner-Schmittler (dans Cryst. Res. Tech. 1984, 19, K1)], de nitrate de nickel, de pentoxyde de niobium et d'heptamolybdate d'ammonium. Pour préparer le catalyseur C1, on forme une pate avec ces sources de manière à obtenir un catalyseur contenant 16 % poids de zéolithe Y, 63% poids d'alumine, 13% poids d'oxyde de molybdène, 3% poids d'oxyde de nickel, et 5% poids d'oxyde de niobium. Pour préparer le catalyseur C2, on forme une pâte avec ces sources de manière à obtenir un catalyseur contenant 7 EXAMPLE 3 Preparation of Hydrocracking Catalysts Containing a Y Zeolite and an Element from the VB Group (Not in Accordance with the Invention) Two hydrocracking catalysts containing a Y zeolite and niobium were synthesized, this preparation is carried out by co-mixing a mixture of ultrafine tabular boehmite or alumina gel sold under the name SB3 by the company Condéa Chemie Gmbh, of a non-dealuminated Y zeolite with a crystalline parameter equal to 2.444 nm and an overall SiO2 / AI203 ratio of 6.7 and SiO2 ratio / AI203 of framework of 14.1 [calculated according to the so-called Fichtner-Schmittler correlation (in Cryst. Res. Tech. 1984, 19, K1)], nickel nitrate, niobium pentoxide and heptamolybdate d 'ammonium. To prepare catalyst C1, a paste is formed with these sources so as to obtain a catalyst containing 16% by weight of zeolite Y, 63% by weight of alumina, 13% by weight of molybdenum oxide, 3% by weight of nickel, and 5% by weight of niobium oxide. To prepare catalyst C2, a paste is formed with these sources so as to obtain a catalyst containing 7
24 278030524 2780305
% poids de zéolithe Y, 60% poids d'alumine, 15% poids d'oxyde de molybdène, 2,8% % by weight of zeolite Y, 60% by weight of alumina, 15% by weight of molybdenum oxide, 2.8%
poids d'oxyde de nickel, et 5% poids d'oxyde de niobium. weight of nickel oxide, and 5% weight of niobium oxide.
A l'issue du malaxage, la pâte obtenue est passée à travers une filière ayant des orifices cylindriques de diamètre égal à 1,4 mm. Les extrudés sont ensuite séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air humide contenant 7,5% volume d'eau. On obtient ainsi les catalyseurs C1 et C2 sous la forme d'extrudés cylindriques de 1,2 mm de diamètre dont les teneurs sont indiquées After mixing, the paste obtained is passed through a die having cylindrical orifices with a diameter equal to 1.4 mm. The extrudates are then dried overnight at 120 ° C. and then calcined at 550 ° C. for 2 hours under humid air containing 7.5% volume of water. Catalysts C1 and C2 are thus obtained in the form of cylindrical extrudates of 1.2 mm in diameter, the contents of which are indicated.
dans le tableau 1 et 2 respectivement. in Table 1 and 2 respectively.
Les catalyseurs Cl et C2 préparés ci-dessus sont ensuite sulfurés selon la méthode S1 de l'exemple 2 dans un autoclave sous pression autogène en présence de CS2 et selon la méthode S2 de l'exemple 2 dans un réacteur à lit fixe de catalyseur balayé The catalysts C1 and C2 prepared above are then sulfurized according to the method S1 of example 2 in an autoclave under autogenous pressure in the presence of CS2 and according to the method S2 of example 2 in a reactor with a fixed bed of swept catalyst
par un courant de gaz contenant 15% d'H2S dans l'azote à pression atmosphérique. by a gas stream containing 15% H2S in nitrogen at atmospheric pressure.
On procède ensuite à l'analyse de ces catalyseurs sulfurés par la technique EXAFS comme indiqué dans l'exemple 1. Les distances R2 mesurées par EXAFS pour les échantillons C-S1 et C-S2 sulfurés respectivement par la méthode S1 et par la These sulfurized catalysts are then analyzed by the EXAFS technique as indicated in Example 1. The distances R2 measured by EXAFS for the samples C-S1 and C-S2 sulfurized respectively by the method S1 and by the
méthode S2 sont reportées dans le tableau 3. S2 method are reported in Table 3.
Quelle que soit la méthode de sulfuration, on constate nettement dans le tableau 3 que les catalyseurs contenant à la fois du niobium et du molybdène préparé selon l'invention (B et G) ont une distance métal- métal R2 de la phase sulfure inférieure à celle des catalyseurs C1 ou C2. La valeur de R2 de 3,33 A pour les catalyseurs C1 et C2 indique que dans ces catalyseurs le niobium est sous la forme d'une phase NbS2 identique à celle d'un catalyseur qui ne contiendrait que du niobium seul. La distance métal-métal R2 de 3,19 à 3,20 À intermédiaire entre la valeur de NbS2 et MoS2, indique la présence d'une phase mixte de niobium et de molybdène dans les catalyseurs B et G. Whatever the sulfurization method, it is clearly seen in Table 3 that the catalysts containing both niobium and molybdenum prepared according to the invention (B and G) have a metal-metal distance R2 of the sulphide phase less than that of catalysts C1 or C2. The R2 value of 3.33 A for the catalysts C1 and C2 indicates that in these catalysts the niobium is in the form of an NbS2 phase identical to that of a catalyst which would contain only niobium alone. The metal-to-metal distance R2 from 3.19 to 3.20 A intermediate between the value of NbS2 and MoS2, indicates the presence of a mixed phase of niobium and molybdenum in catalysts B and G.
*Exemple 4* Example 4
Préparation de catalyseurs d'hvdrocraquaqe contenant une zéolithe Y- non désaluminée une phase mixte et un promoteur (conforme à l'invention) Le catalyseur A est ensuite imprégné par une solution aqueuse renfermant une émulsion de silicone Rhodorsil EP1 (Rhone-Poulenc) et du biborate d'ammonium et de manière à déposer environ 2% de B203 et 2% de SiO2. Les extrudés imprégnés sont alors séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures Preparation of hydrocracking catalysts containing a non-dealuminated Y- zeolite, a mixed phase and a promoter (in accordance with the invention) Catalyst A is then impregnated with an aqueous solution containing an emulsion of Rhodorsil EP1 silicone (Rhone-Poulenc) and ammonium biborate and so as to deposit approximately 2% of B203 and 2% of SiO2. The impregnated extrudates are then dried overnight at 120 ° C. and then calcined at 550 ° C. for 2 hours.
sous air sec. On obtient le catalyseur A1. under dry air. Catalyst A1 is obtained.
27803052780305
On imprègne ensuite le catalyseur A1 par la méthode dite avec excès de solution avec une solution aqueuse d'oxalate de niobium Nb(HC204)5, d'acide oxalique et d'oxalate d'ammonium. La solution aqueuse contenant le niobium est préparée à partir de 1330 ml d'eau dans laquelle on dissous 33g d'acide oxalique, 37,2 g d'oxalate d'ammonium et 92,3 g d'oxalate de niobium. Pour préparer la solution, on dissous dans un premier temps le mélange acide oxalique et oxalate d'ammonium et lorsque la solution est limpide on chauffe la dite solution à 55 C et on ajoute l'oxalate de niobium. On complète ensuite en eau pour obtenir 1330 ml de solution. Les 1330 ml de solution sont mis en contact avec 380 g de catalyseur. Ceci permet de déposer environ 5% poids de Nb sur le catalyseur. Au bout de deux heures on récupère les extrudés. Ceux-ci sont ensuite séchés une nuit à 120 C sous un courant d'air sec, on obtient ainsi le catalyseur D. The catalyst A1 is then impregnated by the so-called excess solution method with an aqueous solution of niobium oxalate Nb (HC204) 5, oxalic acid and ammonium oxalate. The aqueous solution containing niobium is prepared from 1330 ml of water in which 33 g of oxalic acid, 37.2 g of ammonium oxalate and 92.3 g of niobium oxalate are dissolved. To prepare the solution, the oxalic acid and ammonium oxalate mixture is first dissolved and when the solution is clear, said solution is heated to 55 ° C. and the niobium oxalate is added. It is then made up with water to obtain 1330 ml of solution. The 1330 ml of solution are brought into contact with 380 g of catalyst. This makes it possible to deposit approximately 5% by weight of Nb on the catalyst. After two hours, the extrudates are recovered. These are then dried overnight at 120 ° C. under a stream of dry air, thus obtaining catalyst D.
Exemple 5:Example 5:
Comparaison des catalyseurs en hvdrocraauaqe d'un gazole sous vide à basse pression. Les catalyseurs dont les préparations sont décrites dans les exemples précédents sont utilisés dans les conditions de l'hydrocraquage à pression modérée sur une charge pétrolière dont les principales caractéristiques sont les suivantes point initial 365 C point 10 % 430 C point 50 % 472 C point 90 % 504 C point final 539 C point d'écoulement + 39 C densité (20/4) 0,921 Soufre (% poids) 2,46 Azote (ppm poids) 1130 L'unité de test catalytique comprend deux réacteurs en lit fixe, à circulation ascendante de la charge ("up-flow"). Dans chacun des réacteurs, on introduit 40 ml de catalyseur. Dans le premier réacteur, celui dans lequel la charge passe en premier, on introduit le catalyseur de première étape d'hydrotraitement HTH548 vendu par la société Procatalyse comprenant un élément du groupe VI et un élément du groupe VIII déposés sur alumine. Dans le second réacteur, celui dans lequel la charge passe en dernier, on introduit le catalyseur d'hydrocraquage (série NiMo5). Les deux catalyseurs subissent une étape de sulfuration in-situ avant réaction. Une fois la sulfuration réalisée, la charge décrite ci-dessus peut être transformée. La pression totale est de 8,5 MPa, le débit d'hydrogène est de 500 litres d'hydrogène gazeux par litre de charge injectée, la vitesse volumique horaire est de 0,8 h-1. Les deux Comparison of hvdrocraauaqe catalysts of low pressure vacuum diesel. The catalysts, the preparations of which are described in the preceding examples, are used under the conditions of hydrocracking at moderate pressure on an oil charge, the main characteristics of which are as follows initial point 365 C point 10% 430 C point 50% 472 C point 90 % 504 C end point 539 C pour point + 39 C density (20/4) 0.921 Sulfur (% by weight) 2.46 Nitrogen (ppm by weight) 1130 The catalytic test unit includes two reactors in a fixed, circulating bed upward flow of the load. 40 ml of catalyst are introduced into each of the reactors. In the first reactor, that in which the charge passes first, the catalyst for the first hydrotreatment stage HTH548 sold by the company Procatalyse is introduced comprising an element from group VI and an element from group VIII deposited on alumina. In the second reactor, that in which the charge passes last, the hydrocracking catalyst (NiMo5 series) is introduced. The two catalysts undergo an in-situ sulfurization step before reaction. Once the sulfurization has been carried out, the charge described above can be transformed. The total pressure is 8.5 MPa, the hydrogen flow rate is 500 liters of gaseous hydrogen per liter of charge injected, the hourly volume speed is 0.8 h-1. Both
réacteurs fonctionnement à la même température. reactors operating at the same temperature.
Les performances catalytiques sont exprimées par la conversion brute à 400 C (CB), par la sélectivité brute en distillats moyens (coupe 150380 C) (SB) et par les conversions en hydrodésulfuration (HDS) et en hydrodéazotation (HDN). Ces performances catalytiques sont mesurées sur le catalyseur après qu'une période de The catalytic performances are expressed by the gross conversion at 400 C (CB), by the gross selectivity in middle distillates (cut 150 380 C) (SB) and by the conversions in hydrodesulfurization (HDS) and in hydrodenitrogenation (HDN). These catalytic performances are measured on the catalyst after a period of
stabilisation, généralement au moins 48 heures, ait été respectée. stabilization, generally at least 48 hours, has been observed.
La conversion brute CB est prise égale à: CB = % pds de 380m ins de l'effluent The gross conversion CB is taken equal to: CB =% wt of 380m ins of the effluent
La fraction 380m o de l'effluent signifiant la partie de l'effluent bouillant au- The fraction 380m o of the effluent signifying the part of the effluent boiling above
dessous de 380 C.below 380 C.
La sélectivité brute SB est prise égale à: SB = 100*poids de la fraction (150 C-380 C)/poids de la fraction 380 moins de l'effluent La conversion en hydrodésulfuration HDS est prise égale à: HDS = (Sinitial - Seffluent) / Sinitial * 100 = (24600 - Seffluent) /24600 * 100 La conversion en hydrodéazotation HDN est prise égale à: HDN = (Ninitial - Neffluent) / Ninitial * 100 = (1130 - Neffluent) / 1130 * 100 Dans le tableau 4 suivant, nous avons reporté la conversion brute CB à 400 C, la sélectivité brute SB, la conversion en hydrodésulfuration HDS et la conversion en The gross selectivity SB is taken equal to: SB = 100 * weight of the fraction (150 C-380 C) / weight of the fraction 380 minus the effluent The conversion to hydrodesulfurization HDS is taken equal to: HDS = (Sinitial - Seffluent) / Sinitial * 100 = (24600 - Seffluent) / 24600 * 100 The conversion to HDN hydrodenitrogenation is taken equal to: HDN = (Ninitial - Neffluent) / Ninitial * 100 = (1130 - Neffluent) / 1130 * 100 In the table 4 next, we postponed the gross conversion CB to 400 C, the gross selectivity SB, the conversion to hydrodesulfurization HDS and the conversion to
hydrodéazotation HDN pour les catalyseurs de l'invention qui ont été testé. HDN hydrodenitrogenation for the catalysts of the invention which have been tested.
Tableau 4: Activités catalytiques des catalyseurs en hydrocraquage partiel à 400 C Table 4: Catalytic activities of catalysts in partial hydrocracking at 400 C
CB SB (%) HDS (%) HDN (%)CB SB (%) HDS (%) HDN (%)
(% pds) _ A NiMo/Y 50,9 74,9 97,2 95,6 B NbNiMo/Y 51,2 76,6 97,7 96,7 C1 comparatif NbNiMo/Y 51,2 74,6 96,6 95,7 D NbNiMoBSi/Y 53,1 77,3 98,1 97,4 (% wt) _ A NiMo / Y 50.9 74.9 97.2 95.6 B NbNiMo / Y 51.2 76.6 97.7 96.7 C1 comparative NbNiMo / Y 51.2 74.6 96, 6 95.7 D NbNiMoBSi / Y 53.1 77.3 98.1 97.4
27 278030527 2780305
Les résultats du tableau 4 montrent que la présence d'une phase sulfure mixte de molybdène-niobium apporte une amélioration des performances du catalyseur en HDS, HDN. Ceci est due à la meilleure activité de la phase sulfure mixte comparée à celle du catalyseur C1 ne contenant pas cette phase. La performance en conversion est équivalente et la sélectivité brute en distillats moyen est un peu améliorée. On observe également que en ajoutant du Si et du B dans le catalyseur contenant la phase sulfure mixte, on conserve l'amélioration de l'actvité en HDS, HDN, tout en The results of Table 4 show that the presence of a mixed sulphide phase of molybdenum-niobium brings an improvement in the performance of the catalyst in HDS, HDN. This is due to the better activity of the mixed sulfide phase compared to that of the catalyst C1 not containing this phase. The conversion performance is equivalent and the gross selectivity for middle distillates is slightly improved. It is also observed that by adding Si and B to the catalyst containing the mixed sulfide phase, the improvement in activity in HDS, HDN is retained, while
augmentant l'activité en conversion et la sélectivité. increasing conversion activity and selectivity.
Les catalyseurs à base de zéolithe Y désaluminée de l'invention contenant une phase sulfure mixte contenant au moins un élément du groupe VB et au moins un élément du groupe VIB sont donc particulièrement intéressants pour l'hydrocraquage partiel de charge de type distillats sous vide contenant de l'azote à une pression The catalysts based on dealuminated Y zeolite of the invention containing a mixed sulphide phase containing at least one element of group VB and at least one element of group VIB are therefore particularly advantageous for the partial hydrocracking of charge of distillate type under vacuum containing nitrogen at a pressure
d'hydrogène modérée.moderate hydrogen.
Exemple 6:Example 6:
Comparaison des catalyseurs en hydrocraguaqe d'un gazole sous vide à pression plus élevée Les catalyseurs dont les préparations sont décrites dans les exemples 3 et 4 précédents sont utilisés dans les conditions de l'hydrocraquage à pression élevée (12 MPa) sur une charge pétrolière dont les principales caractéristiques sont les suivantes: point initial 277 C point 10 % 381 C point 50 % 482 C point 90 % 531 C point final 545 C point d'écoulement + 39 C densité (20/4) 0.919 Soufre (% poids) 2. 46 Azote (ppm poids) 930 L'unité de test catalytique comprend deux réacteurs en lit fixe, à circulation ascendante de la charge ("up-flow"). Dans chacun des réacteurs, on introduit 40ml de catalyseur. Dans le premier réacteur, celui dans lequel la charge passe en premier, on Comparison of the catalysts in hydrocragging of a gas oil under vacuum at higher pressure The catalysts whose preparations are described in examples 3 and 4 above are used under the conditions of hydrocracking at high pressure (12 MPa) on an oil charge the main characteristics are as follows: initial point 277 C point 10% 381 C point 50% 482 C point 90% 531 C end point 545 C pour point + 39 C density (20/4) 0.919 Sulfur (% weight) 2 46 Nitrogen (ppm weight) 930 The catalytic test unit comprises two reactors in a fixed bed, with upward flow of charge ("up-flow"). 40 ml of catalyst are introduced into each of the reactors. In the first reactor, the one in which the charge goes first, we
28 278030528 2780305
introduit le catalyseur de première étape d'hydrotraitement HR360 vendu par la société Procatalyse comprenant un élément du groupe VI et un élément du groupe VIII déposés sur alumine. Dans le second réacteur, celui dans lequel la charge passe en dernier, on introduit le catalyseur de deuxième étape c'est-à-dire le catalyseur d'hydroconversion. Les deux catalyseurs subissent une étape de sulfuration in-situ avant réaction.. Une fois la sulfuration réalisée, la charge décrite ci-dessus peut être transformée. La pression totale est de 12 MPa, le débit d'hydrogène est de 1000 litres d'hydrogène gazeux par litre de charge injectée, la vitesse volumique horaire est de O,9h-1. Les performances catalytiques sont exprimées par la température qui permet d'atteindre un niveau de conversion brute de 70 % et par la sélectivité brute en distillats moyen (coupe 150 C-380 C). Ces performances catalytiques sont mesurées sur le catalyseur après qu'une période de stabilisation, généralement au moins 48 introduced the HR360 first hydrotreatment catalyst sold by the company Procatalyse comprising an element from group VI and an element from group VIII deposited on alumina. In the second reactor, the one in which the charge passes last, the second stage catalyst, that is to say the hydroconversion catalyst, is introduced. The two catalysts undergo an in-situ sulfurization step before reaction. Once the sulfurization has been carried out, the charge described above can be transformed. The total pressure is 12 MPa, the hydrogen flow rate is 1000 liters of gaseous hydrogen per liter of charge injected, the hourly volume speed is 0.9 h -1. The catalytic performances are expressed by the temperature which makes it possible to reach a gross conversion level of 70% and by the gross selectivity in middle distillates (cut 150 C-380 C). These catalytic performances are measured on the catalyst after a stabilization period, generally at least 48
heures, ait été respectée.hours, was respected.
La conversion brute CB est prise égale à: CB = % pds de 380 moins de l'effluent La sélectivité brute SB est prise égale a: SB = 100*poids de la fraction (150 C-380 C)/poids de la fraction 380 moins de l'effluent La température de réaction est fixée de façon à atteindre une conversion brute CB égale à 70% poids. Dans le tableau 5 suivant, nous avons reporté la température de The gross conversion CB is taken equal to: CB =% wt of 380 minus the effluent The gross selectivity SB is taken equal to: SB = 100 * weight of the fraction (150 C-380 C) / weight of the fraction 380 less of the effluent The reaction temperature is fixed so as to reach a gross conversion CB equal to 70% by weight. In the following table 5, we have reported the temperature of
réaction et la sélectivité brute pour les catalyseurs de la série NiMo5. reaction and raw selectivity for the NiMo5 series catalysts.
Tableau 5: Activités catalytiques des catalyseurs NiMo en hydrocraquage Table 5: Catalytic activities of NiMo catalysts in hydrocracking
T ( C) SB (%)T (C) SB (%)
E NiMo/Y 393 68,3 G NbNiMo/Y 392 69,7 C2 comparatif NbNiMo/Y 394 68,9 H NbNiMoP/Y 390 70.3 Par comparaison avec le catalyseur C2, la présence d'une phase mixte sulfure de molybdène-niobium dans le catalyseur contenant la zéolithe Y désaluminée de I'invention permet d'améliorer sensiblement l'activité et la sélectivité brute grâce à la meilleure qualité de la fonction hydro-déshydrogénante constituée par la phase E NiMo / Y 393 68.3 G NbNiMo / Y 392 69.7 Comparative C2 NbNiMo / Y 394 68.9 H NbNiMoP / Y 390 70.3 By comparison with catalyst C2, the presence of a mixed molybdenum-niobium sulfide phase in the catalyst containing the dealuminated zeolite Y of the invention makes it possible to appreciably improve the activity and the raw selectivity thanks to the better quality of the hydro-dehydrogenating function constituted by the phase
sulfure mixte.mixed sulfide.
29 278030529 2780305
On observe également l'effet bénéfique du phosphore sur l'activité et la sélectivité. We also observe the beneficial effect of phosphorus on activity and selectivity.
Les catalyseurs de l'invention contenant une phase sulfure mixte comprenant au moins un élément du groupe VB et au moins un élément du groupe VB sont donc particulièrement intéressants pour l'hydrocraquage à haute conversion de charge de type distillats sous vide. The catalysts of the invention containing a mixed sulphide phase comprising at least one element from the VB group and at least one element from the VB group are therefore particularly advantageous for hydrocracking with high charge conversion of distillate type under vacuum.
27803052780305
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1998
- 1998-06-25 FR FR9808051A patent/FR2780305B1/en not_active Expired - Fee Related
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DATABASE WPI Section Ch Week 9040, Derwent World Patents Index; Class H04, AN 90-302274, XP002093202 * |
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