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FR3132646A1 - CATALYST COMPRISING AN ACTIVE PHASE OF PALLADIUM AND COPPER - Google Patents

CATALYST COMPRISING AN ACTIVE PHASE OF PALLADIUM AND COPPER Download PDF

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FR3132646A1
FR3132646A1 FR2201290A FR2201290A FR3132646A1 FR 3132646 A1 FR3132646 A1 FR 3132646A1 FR 2201290 A FR2201290 A FR 2201290A FR 2201290 A FR2201290 A FR 2201290A FR 3132646 A1 FR3132646 A1 FR 3132646A1
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FR
France
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catalyst
copper
palladium
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precursor
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Withdrawn
Application number
FR2201290A
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French (fr)
Inventor
Malika Boualleg
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Publication of FR3132646A1 publication Critical patent/FR3132646A1/en
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Abstract

Catalyseur comprenant une phase active constituée de palladium et de cuivre et d’un support poreux d’alumine, dans lequel la teneur en palladium est comprise entre 0,02% et 0,2% poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur, la teneur en cuivre est comprise entre 0,1% et 15% en poids en élément cuivre par rapport au poids total du catalyseur, au moins 80 % poids du palladium est réparti dans une croûte à la périphérie dudit support, l'épaisseur de ladite croûte étant comprise entre 20 et 300 µm, caractérisé en ce que :- le cuivre est réparti de manière homogène à travers le support poreux ;- le ratio massique entre le cuivre et le palladium est compris entre 20 et 1000 poids/poids ;- ledit support poreux d’alumine comprend une surface spécifique comprise entre 55 et 150 m²/g.Catalyst comprising an active phase consisting of palladium and copper and a porous alumina support, in which the palladium content is between 0.02% and 0.2% by weight of palladium element relative to the total weight of the catalyst , the copper content is between 0.1% and 15% by weight of copper element relative to the total weight of the catalyst, at least 80% by weight of the palladium is distributed in a crust at the periphery of said support, the thickness of said crust being between 20 and 300 µm, characterized in that:- the copper is distributed homogeneously through the porous support;- the mass ratio between the copper and the palladium is between 20 and 1000 weight/weight;- said porous alumina support comprises a specific surface of between 55 and 150 m²/g.

Description

CATALYSEUR COMPRENANT UNE PHASE ACTIVE DE PALLADIUM ET DE CUIVRECATALYST COMPRISING AN ACTIVE PHASE OF PALLADIUM AND COPPER

La présente invention concerne un catalyseur métallique supporté à base de palladium et de cuivre destiné particulièrement à l’hydrogénation des hydrocarbures insaturés, et plus particulièrement, d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés ou d’hydrogénation des aromatiques.The present invention relates to a supported metal catalyst based on palladium and copper intended particularly for the hydrogenation of unsaturated hydrocarbons, and more particularly, for the selective hydrogenation of polyunsaturated compounds or the hydrogenation of aromatics.

Etat de la techniqueState of the art

Les composés organiques mono-insaturés tels que par exemple l’éthylène et le propylène, sont à la source de la fabrication de polymères, de matières plastiques et d'autres produits chimiques à valeur ajoutée. Ces composés sont obtenus à partir du gaz naturel, du naphta ou du gazole qui ont été traités par des procédés de vapocraquage ou de craquage catalytique. Ces procédés sont opérés à haute température et produisent, en plus des composés mono-insaturés recherchés, des composés organiques polyinsaturés tels que l'acétylène, le propadiène et le méthylacétylène (ou propyne), le 1-2-butadiène et le 1-3-butadiène, le vinylacétylène et l'éthylacétylène, et d’autres composés polyinsaturés dont le point d’ébullition correspond à la fraction essence C5+ (essences contenant des composés hydrocarbonés ayant 5 atomes de carbone ou plus), en particulier des composés styréniques ou indéniques. Ces composés polyinsaturés sont très réactifs et conduisent à des réactions parasites dans les unités de polymérisation. Il est donc nécessaire de les éliminer avant de valoriser ces coupes.Monounsaturated organic compounds, such as ethylene and propylene, are the source of the manufacturing of polymers, plastics and other value-added chemicals. These compounds are obtained from natural gas, naphtha or diesel which have been treated by steam cracking or catalytic cracking processes. These processes are operated at high temperature and produce, in addition to the desired monounsaturated compounds, polyunsaturated organic compounds such as acetylene, propadiene and methylacetylene (or propyne), 1-2-butadiene and 1-3 -butadiene, vinylacetylene and ethylacetylene, and other polyunsaturated compounds whose boiling point corresponds to the C5+ gasoline fraction (gasolines containing hydrocarbon compounds having 5 or more carbon atoms), in particular styrenic or indenic compounds . These polyunsaturated compounds are very reactive and lead to parasitic reactions in the polymerization units. It is therefore necessary to eliminate them before valorizing these cuts.

L'hydrogénation sélective est le principal traitement développé pour éliminer spécifiquement les composés polyinsaturés indésirables de ces charges d'hydrocarbures. Elle permet la conversion des composés polyinsaturés vers les alcènes ou aromatiques correspondants en évitant leur saturation totale et donc la formation des alcanes ou naphtènes correspondants.Selective hydrogenation is the primary treatment developed to specifically remove unwanted polyunsaturated compounds from these hydrocarbon feedstocks. It allows the conversion of polyunsaturated compounds to the corresponding alkenes or aromatics while avoiding their total saturation and therefore the formation of the corresponding alkanes or naphthenes.

Les catalyseurs d'hydrogénation sélective sont généralement à base de métaux du groupe VIII du tableau périodique, de préférence le palladium ou le nickel. Le métal se présente sous la forme de particules métalliques déposées sur un support. La teneur en métal, la taille des particules de métal et la répartition de la phase active dans le support font partie des critères qui ont une importance sur l'activité et la sélectivité des catalyseurs.Selective hydrogenation catalysts are generally based on metals from group VIII of the periodic table, preferably palladium or nickel. The metal is in the form of metallic particles deposited on a support. The metal content, the size of the metal particles and the distribution of the active phase in the support are among the criteria which have an importance on the activity and selectivity of the catalysts.

La répartition macroscopique des particules métalliques dans le support constitue un critère important, principalement dans le cadre de réactions rapides et consécutives telles que les hydrogénations sélectives. Il est généralement souhaitable que ces éléments se situent dans une croûte à la périphérie du support afin d’éviter les problèmes de transfert de matière intragranulaire pouvant conduire à des défauts d’activité et une perte de sélectivité. De tels catalyseurs sont aussi appelé catalyseurs "eggshell" selon la terminologie anglo-saxonne.The macroscopic distribution of metal particles in the support constitutes an important criterion, mainly in the context of rapid and consecutive reactions such as selective hydrogenations. It is generally desirable that these elements be located in a crust at the periphery of the support in order to avoid intragranular material transfer problems which could lead to activity defects and a loss of selectivity. Such catalysts are also called "eggshell" catalysts according to Anglo-Saxon terminology.

De tels catalyseurs sont largement connus dans le cas des catalyseurs d'hydrogénation sélective à base de palladium. En effet, grâce à la faible teneur en palladium (généralement inférieure à 1 % en poids (1 % pds) de palladium par rapport au catalyseur) et des procédés de préparation adaptés, une croûte fine de palladium à la périphérie des grains de support peut être obtenue (FR2922784, US2010/217052).Such catalysts are widely known in the case of palladium-based selective hydrogenation catalysts. Indeed, thanks to the low palladium content (generally less than 1% by weight (1% by weight) of palladium relative to the catalyst) and suitable preparation processes, a thin crust of palladium at the periphery of the support grains can be obtained (FR2922784, US2010/217052).

Les catalyseurs à base de palladium sont largement utilisés dans les réactions d’hydrogénation sélective de coupes légères C2-C4. Typiquement, le palladium est réparti dans une croute en périphérie du catalyseur (catalyseur egg-shell selon la terminologie anglo-saxonne). Ces dernières années ont vu l'apparition de catalyseurs bimétalliques qui permettant un gain notable en activité, mais surtout en sélectivité dans l'hydrogénation des acétyléniques et des dioléfines. Typiquement, l'élément ajouté au palladium est l'argent ou l'or.Palladium-based catalysts are widely used in selective hydrogenation reactions of light C2-C4 cuts. Typically, the palladium is distributed in a crust on the periphery of the catalyst (egg-shell catalyst according to Anglo-Saxon terminology). Recent years have seen the appearance of bimetallic catalysts which allow a notable gain in activity, but especially in selectivity in the hydrogenation of acetylenes and diolefins. Typically, the element added to palladium is silver or gold.

Le document US2006/025302 divulgue un catalyseur pour l’hydrogénation sélective de l’acétylène et de dioléfines, comprenant du palladium, avec une teneur comprise entre 0,01 et 0,1% poids par rapport au poids total du catalyseur, et un métal du groupe IB, de préférence l’argent, avec une teneur comprise entre 0,005 et 0,6% en poids par rapport au poids total du catalyseur. Le palladium est réparti de telle façon que 90% du palladium introduit dans le catalyseur est compris dans une croute inférieure à 250 μm. Le support utilisé comprend une surface spécifique comprise entre 2 et 20 m²/g.Document US2006/025302 discloses a catalyst for the selective hydrogenation of acetylene and diolefins, comprising palladium, with a content of between 0.01 and 0.1% by weight relative to the total weight of the catalyst, and a metal from group IB, preferably silver, with a content of between 0.005 and 0.6% by weight relative to the total weight of the catalyst. The palladium is distributed in such a way that 90% of the palladium introduced into the catalyst is included in a crust of less than 250 μm. The support used has a specific surface area of between 2 and 20 m²/g.

De manière surprenante, la Demanderesse a mis au point un nouveau catalyseur constitué d’une phase active comprenant du cuivre et une faible teneur en palladium, et un support en alumine comprenant une surface spécifique déterminée, le palladium étant réparti en croûte en périphérie du support d’alumine et le cuivre étant réparti de manière homogène dans toute la section du support du catalyseur. Un tel catalyseur permet d’améliorer de manière significative l’activité du catalyseur dans les réactions d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés, tout en utilisant une quantité de phase de palladium inférieure à celle utilisée typiquement dans l’état de la technique.Surprisingly, the Applicant has developed a new catalyst consisting of an active phase comprising copper and a low palladium content, and an alumina support comprising a determined specific surface area, the palladium being distributed in a crust around the periphery of the support. alumina and the copper being distributed homogeneously throughout the section of the catalyst support. Such a catalyst makes it possible to significantly improve the activity of the catalyst in selective hydrogenation reactions of polyunsaturated compounds, while using a quantity of palladium phase lower than that typically used in the state of the art.

Objets de l’inventionObjects of the invention

La présente invention concerne un catalyseur comprenant une phase active constituée de palladium et de cuivre et d’un support poreux d’alumine, dans lequel la teneur en palladium est comprise entre 0,02% et 0,2% poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur, la teneur en cuivre est comprise entre 0,1% et 15% en poids en élément cuivre par rapport au poids total du catalyseur, au moins 80 % poids du palladium est réparti dans une croûte à la périphérie dudit support, l'épaisseur de ladite croûte étant comprise entre 20 et 300 µm, caractérisé en ce que :The present invention relates to a catalyst comprising an active phase consisting of palladium and copper and a porous alumina support, in which the palladium content is between 0.02% and 0.2% by weight of palladium element relative to to the total weight of the catalyst, the copper content is between 0.1% and 15% by weight of copper element relative to the total weight of the catalyst, at least 80% by weight of the palladium is distributed in a crust at the periphery of said support , the thickness of said crust being between 20 and 300 µm, characterized in that:

- le cuivre est réparti de manière homogène à travers le support poreux ;- the copper is distributed homogeneously across the porous support;

- le ratio massique entre le cuivre et le palladium est compris entre 20 et 1000 poids/poids ;- the mass ratio between copper and palladium is between 20 and 1000 weight/weight;

- ledit support poreux d’alumine comprend une surface spécifique comprise entre 55 et 150 m²/g.- said porous alumina support has a specific surface area of between 55 and 150 m²/g.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le ratio massique entre le cuivre et le palladium est compris entre 50 et 500 poids/poids.According to one or more embodiments, the mass ratio between copper and palladium is between 50 and 500 weight/weight.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en cuivre est comprise entre 0,5 et 13% poids en élément cuivre par rapport au poids total du catalyseur.According to one or more embodiments, the copper content is between 0.5 and 13% by weight of copper element relative to the total weight of the catalyst.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en palladium est comprise entre 0,03 et 0,1% poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur.According to one or more embodiments, the palladium content is between 0.03 and 0.1% by weight of palladium element relative to the total weight of the catalyst.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit support poreux comprend une surface spécifique comprise entre 60 et 140 m²/g.According to one or more embodiments, said porous support comprises a specific surface area of between 60 and 140 m²/g.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit support poreux se présente sous la forme d’un extrudé comprenant quatre lobes.According to one or more embodiments, said porous support is in the form of an extrusion comprising four lobes.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit support poreux se présente sous la forme d’une bille.According to one or more embodiments, said porous support is in the form of a ball.

Un autre objet selon l’invention concerne un procédé de préparation d’un catalyseur selon l’invention comprenant les étapes suivantes :Another object according to the invention relates to a process for preparing a catalyst according to the invention comprising the following steps:

a) on imprègne une solution aqueuse comprenant au moins un sel précurseur du palladium sur le support poreux ;a) an aqueous solution comprising at least one palladium precursor salt is impregnated onto the porous support;

b) on mature le support imprégné obtenu à l’issue de l’étape a) à l’état humide pendant 0,5 heure à 40 heures pour obtenir un précurseur de catalyseur ;b) the impregnated support obtained at the end of step a) is matured in the wet state for 0.5 hour to 40 hours to obtain a catalyst precursor;

c) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape b) à une température inférieure à 250°C pour obtenir un précurseur de catalyseur séché ;c) the catalyst precursor obtained at the end of step b) is dried at a temperature below 250°C to obtain a dried catalyst precursor;

d) on imprègne une solution aqueuse comprenant au moins un sel précurseur du cuivre sur le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’étape c) ;d) an aqueous solution comprising at least one copper precursor salt is impregnated on the dried catalyst precursor obtained in step c);

e) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape d) à une température inférieure à 250°C pour obtenir un catalyseur séché ;e) the catalyst precursor obtained at the end of step d) is dried at a temperature below 250°C to obtain a dried catalyst;

f) on calcine le catalyseur séché obtenu à l’étape e) à une température comprise entre 250°C et 900°C.f) the dried catalyst obtained in step e) is calcined at a temperature between 250°C and 900°C.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, dans lequel à l'étape a), le précurseur du palladium est sélectionné dans le groupe constitué par le chloropalladate de sodium, le nitrate de palladium et le sulfate de palladium.According to one or more embodiments, in which in step a), the palladium precursor is selected from the group consisting of sodium chloropalladate, palladium nitrate and palladium sulfate.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, dans lequel le précurseur de cuivre est choisi parmi l’acétate de cuivre, l’acétylacétonate de cuivre, le nitrate de cuivre, le sulfate de cuivre, le chlorure de cuivre, le bromure de cuivre, l’iodure de cuivre ou le fluorure de cuivre.According to one or more embodiments, in which the copper precursor is chosen from copper acetate, copper acetylacetonate, copper nitrate, copper sulfate, copper chloride, copper bromide, copper iodide or copper fluoride.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, dans lequel on réalise en outre une étape g) de traitement hydrothermal sous air du catalyseur calciné obtenu à l’étape, comprenant entre 150 et 5000 grammes d'eau par kg d'air, à une température comprise entre 500°C et 900°C.According to one or more embodiments, in which a step g) of hydrothermal treatment in air of the calcined catalyst obtained in the step is further carried out, comprising between 150 and 5000 grams of water per kg of air, at a temperature between 500°C and 900°C.

Un autre objet selon l’invention concerne un procédé de préparation d’un catalyseur selon l’invention comprenant les étapes suivantes :Another object according to the invention relates to a process for preparing a catalyst according to the invention comprising the following steps:

a1) on imprègne une suspension colloïdale d'oxyde de palladium ou d'hydroxyde de palladium en phase aqueuse par mélange d’une solution aqueuse (I) comprenant au moins un hydroxyde sélectionné dans le groupe constitué par les hydroxydes d’alcalins et les hydroxydes d’alcalino-terreux et d’une solution aqueuse (II) comprenant au moins un précurseur de palladium sur le support poreux ;a1) a colloidal suspension of palladium oxide or palladium hydroxide is impregnated in the aqueous phase by mixing an aqueous solution (I) comprising at least one hydroxide selected from the group consisting of alkali hydroxides and hydroxides alkaline earth metal and an aqueous solution (II) comprising at least one palladium precursor on the porous support;

b1) on soumet le support poreux imprégné obtenu à l’étape a1) à une maturation afin d’obtenir un précurseur de catalyseur ;b1) the impregnated porous support obtained in step a1) is subjected to maturation in order to obtain a catalyst precursor;

c1) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l'étape b1) à une température inférieure à 250°C ;c1) the catalyst precursor obtained in step b1) is dried at a temperature below 250°C;

d1) on imprègne sur le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape c1) une suspension colloïdale d'oxyde de cuivre ou d'hydroxyde de cuivre en phase aqueuse par mélange d’une solution aqueuse (III) comprenant au moins un hydroxyde sélectionné dans le groupe constitué par les hydroxydes d’alcalins et les hydroxydes d’alcalino-terreux et d’une solution aqueuse (IV) comprenant au moins un précurseur de cuivre ;d1) a colloidal suspension of copper oxide or copper hydroxide in the aqueous phase is impregnated on the dried catalyst precursor obtained at the end of step c1) by mixing an aqueous solution (III) comprising at at least one hydroxide selected from the group consisting of alkali hydroxides and alkaline earth hydroxides and an aqueous solution (IV) comprising at least one copper precursor;

e1) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l'étape d1) à une température inférieure à 250°C ;e1) the catalyst precursor obtained in step d1) is dried at a temperature below 250°C;

f1) on calcine le catalyseur séché obtenu à l’étape e1) à une température comprise entre 250°C et 900°C.f1) the dried catalyst obtained in step e1) is calcined at a temperature between 250°C and 900°C.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit sel précurseur du palladium est choisi parmi le chlorure de palladium, le nitrate de palladium et le sulfate de palladium.According to one or more embodiments, said palladium precursor salt is chosen from palladium chloride, palladium nitrate and palladium sulfate.

Un autre objet selon l’invention concerne un procédé d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés contenant au moins 2 atomes de carbone par molécule contenus dans une charge d’hydrocarbures ayant un point d'ébullition final inférieur ou égal à 300°C, lequel procédé étant réalisé à une température comprise entre 0 et 300°C, à une pression comprise entre 0,1 et 10 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire comprise entre 0,1 et 200 h-1lorsque le procédé est réalisé en phase liquide, ou à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,5 et 1000 et à une vitesse volumique horaire entre 100 et 40000 h-1lorsque le procédé est réalisé en phase gazeuse, en présence d’un catalyseur selon l’invention.Another object according to the invention relates to a process for the selective hydrogenation of polyunsaturated compounds containing at least 2 carbon atoms per molecule contained in a hydrocarbon feed having a final boiling point less than or equal to 300°C, which process being carried out at a temperature between 0 and 300°C, at a pressure between 0.1 and 10 MPa, at a hydrogen/(polyunsaturated compounds to be hydrogenated) molar ratio between 0.1 and 10 and at an hourly volume rate between 0.1 and 200 h -1 when the process is carried out in the liquid phase, or at a hydrogen/(polyunsaturated compounds to be hydrogenated) molar ratio of between 0.5 and 1000 and at an hourly volume rate between 100 and 40,000 h -1 when the process is carried out in the gas phase, in the presence of a catalyst according to the invention.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge d’hydrocarbures est une essence de vapocraquage.According to one or more embodiments, the hydrocarbon feed is a steam cracking gasoline.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention DéfinitionsDefinitions

Dans la suite, les groupes d'éléments chimiques sont donnés selon la classification CAS (CRC Handbook of Chemistry and Physics, éditeur CRC press, rédacteur en chef D.R. Lide, 81ème édition, 2000-2001). Par exemple, le groupe IB selon la classification CAS correspond aux métaux de la colonne 11 selon la nouvelle classification IUPAC.In the following, the groups of chemical elements are given according to the CAS classification (CRC Handbook of Chemistry and Physics, publisher CRC press, editor-in-chief D.R. Lide, 81st edition, 2000-2001). For example, group IB according to the CAS classification corresponds to the metals of column 11 according to the new IUPAC classification.

La surface spécifique BET est mesurée par physisorption à l'azote. La surface spécifique BET est mesurée par physisorption à l'azote selon la norme ASTM D3663-03 tel que décrit dans Rouquerol F.; Rouquerol J.; Singh K. « Adsorption by Powders & Porous Solids: Principle, methodology and applications », Academic Press, 1999.The BET specific surface area is measured by nitrogen physisorption. The BET specific surface area is measured by nitrogen physisorption according to standard ASTM D3663-03 as described in Rouquerol F.; Rouquerol J.; Singh K. “Adsorption by Powders & Porous Solids: Principle, methodology and applications”, Academic Press, 1999.

Le volume poreux total est mesuré par porosimétrie au mercure selon la norme ASTM D4284-92 avec un angle de mouillage de 140°, par exemple au moyen d'un appareil modèle Autopore® III de la marque Microméritics®.The total pore volume is measured by mercury porosimetry according to standard ASTM D4284-92 with a wetting angle of 140°, for example using an Autopore® III model device from the Microméritics® brand.

Les teneurs en palladium et en cuivre sont mesurées par fluorescence X.The palladium and copper contents are measured by X-ray fluorescence.

Epaisseur de croûte de palladium : Afin d'analyser la répartition de la phase métallique sur le support, on mesure une épaisseur de croûte par microsonde de Castaing (ou microanalyse par microsonde électronique). L'appareil utilisé est un CAMECA XS100, équipé de quatre cristaux monochromateurs permettant l'analyse simultanée de quatre éléments. La technique d'analyse par microsonde de Castaing consiste en la détection de rayonnement X émis par un solide après excitation de ses éléments par un faisceau d'électrons de hautes énergies. Pour les besoins de cette caractérisation, les grains de catalyseur sont enrobés dans des plots de résine époxy. Ces plots sont polis jusqu'à atteindre la coupe au diamètre des billes ou extrudés puis métallisés par dépôt de carbone en évaporateur métallique. La sonde électronique est balayée le long du diamètre de cinq billes ou extrudés pour obtenir le profil de répartition moyen des éléments constitutifs des solides. Cette méthode, bien connue de l’Homme du métier, est définie dans la publication de L. Sorbieret al.Measurement of palladium crust thickness on catalyst by EPMA”Materials Science and Engineering 32 (2012). Elle permet d’établir le profil de répartition d’un élément donné, ici le palladium, au sein du grain. Par ailleurs, la concentration en palladium est définie pour chaque mesure et donc pour chaque pas d’analyse. La densité de palladium au sein du grain est donc définie comme la concentration de palladium par mm3.Palladium crust thickness: In order to analyze the distribution of the metallic phase on the support, a crust thickness is measured by Castaing microprobe (or microanalysis by electron microprobe). The device used is a CAMECA XS100, equipped with four monochromator crystals allowing the simultaneous analysis of four elements. The Castaing microprobe analysis technique consists of the detection of X-ray radiation emitted by a solid after excitation of its elements by a high-energy electron beam. For the purposes of this characterization, the catalyst grains are coated in epoxy resin pads. These pads are polished until they reach the cut to the diameter of the balls or extruded then metallized by carbon deposition in a metal evaporator. The electronic probe is scanned along the diameter of five balls or extrusions to obtain the average distribution profile of the constituent elements of the solids. This method, well known to those skilled in the art, is defined in the publication by L. Sorbier et al.Measurement of palladium crust thickness on catalyst by EPMA” Materials Science and Engineering 32 (2012). It makes it possible to establish the distribution profile of a given element, here palladium, within the grain. Furthermore, the palladium concentration is defined for each measurement and therefore for each analysis step. The density of palladium within the grain is therefore defined as the concentration of palladium per mm 3 .

Définition du coefficient RDefinition of the R coefficient

Les profils de répartition des éléments au sein des grains de catalyseurs sont obtenus par microsonde de Castaing. Au moins 30 points d'analyses sont effectués le long du diamètre de la bille ou de l'extrudé à raison d'une dizaine de points sur la croûte d’un élément actif (ici l’or) et d'une dizaine de point au centre du grain. Il est ainsi obtenu le profil de répartitionc(x)pourx∈ [-r ;+r] avec c la concentration locale de l'élément, r le rayon de la bille ou de l'extrudé et x la position du point d'analyse le long du diamètre du grain par rapport au centre de ce grain.The distribution profiles of the elements within the catalyst grains are obtained by Castaing microprobe. At least 30 analysis points are carried out along the diameter of the ball or the extrusion at the rate of around ten points on the crust of an active element (here gold) and around ten points in the center of the grain. The distribution profile c(x) is thus obtained for x ∈ [ -r ;+r ] with c the local concentration of the element, r the radius of the ball or the extrusion and x the position of the point d analysis along the diameter of the grain relative to the center of this grain.

La répartition des éléments est caractérisée par un coefficient R adimensionnel pondérant la concentration locale par un poids croissant en fonction de la position sur le diamètre. Par définition :The distribution of the elements is characterized by a dimensionless coefficient R weighting the local concentration by an increasing weight as a function of the position on the diameter. By definition :

Ainsi un élément dont la concentration est uniforme (c’est-à-dire un élément réparti de manière homogène dans toute la section du support) présente un coefficient R égal à 1, un élément déposé en dôme (concentration au cœur plus importante que la concentration aux bords du support) présente un coefficient supérieur à 1 et un élément réparti en croûte (concentration aux bords plus importante que la concentration au cœur du support) présente un coefficient inférieur à 1. L'analyse par microsonde de Castaing donne les valeurs des concentrations en un nombre fini de valeurs de x, R est ainsi évalué numériquement par des méthodes d'intégration bien connues de l'homme du métier. De préférence, R est déterminé par la méthode des trapèzes. La répartition du cuivre est définie comme homogène lorsque le coefficient de répartition R défini ci-dessus est compris entre 0,8 et 1,2.Thus an element whose concentration is uniform (that is to say an element distributed homogeneously throughout the section of the support) has a coefficient R equal to 1, an element deposited in a dome (concentration at the core greater than the concentration at the edges of the support) has a coefficient greater than 1 and an element distributed in the crust (concentration at the edges greater than the concentration at the heart of the support) presents a coefficient less than 1. Analysis by Castaing microprobe gives the values of the concentrations in a finite number of values of x, R is thus evaluated numerically by integration methods well known to those skilled in the art. Preferably, R is determined by the trapezoid method. The distribution of copper is defined as homogeneous when the distribution coefficient R defined above is between 0.8 and 1.2.

CatalyseurCatalyst

L’invention concerne un catalyseur comprenant une phase active constituée de palladium et de cuivre, et d’un support poreux d’alumine, dans lequel la teneur en palladium est comprise entre 0,02% et 0,2% poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur, la teneur en cuivre est comprise entre 0,1% et 15% en poids en élément cuivre par rapport au poids total du catalyseur, au moins 80 % poids du palladium est réparti dans une croûte à la périphérie dudit support, l'épaisseur de ladite croûte étant comprise entre 20 et 300 µm, caractérisé en ce que :The invention relates to a catalyst comprising an active phase consisting of palladium and copper, and a porous alumina support, in which the palladium content is between 0.02% and 0.2% by weight of palladium element per relative to the total weight of the catalyst, the copper content is between 0.1% and 15% by weight of copper element relative to the total weight of the catalyst, at least 80% by weight of the palladium is distributed in a crust at the periphery of said support, the thickness of said crust being between 20 and 300 µm, characterized in that:

- le cuivre est réparti de manière homogène à travers le support poreux ;- the copper is distributed homogeneously across the porous support;

- le ratio massique entre le cuivre et le palladium est compris entre 20 et 1000 poids/poids ;- the mass ratio between copper and palladium is between 20 and 1000 weight/weight;

- ledit support poreux d’alumine comprend une surface spécifique comprise entre 55 et 150 m²/g.- said porous alumina support has a specific surface area of between 55 and 150 m²/g.

La teneur en palladium dans le catalyseur est comprise entre 0,02% et 0,2% en poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur, de préférence entre 0,03% et 0,1% en poids, et encore plus préférentiellement entre 0,04% et 0,08% en poids.The palladium content in the catalyst is between 0.02% and 0.2% by weight of palladium element relative to the total weight of the catalyst, preferably between 0.03% and 0.1% by weight, and even more preferably between 0.04% and 0.08% by weight.

La teneur en cuivre dans le catalyseur est comprise entre 0,1% et 15% en poids en élément cuivre par rapport au poids total du catalyseur, de préférence entre 0,5% et 13% en poids, et encore plus préférentiellement entre 0,8% et 11% en poids.The copper content in the catalyst is between 0.1% and 15% by weight of copper element relative to the total weight of the catalyst, preferably between 0.5% and 13% by weight, and even more preferably between 0. 8% and 11% by weight.

Selon une caractéristique essentielle de l’invention, le ratio massique entre le cuivre et le palladium est compris entre 20 et 100 poids/poids, de préférence entre 50 et 500 poids/poids, et plus préférentiellement entre 70 et 300 poids/poids, et encore plus particulièrement entre 80 et 200 poids/poids.According to an essential characteristic of the invention, the mass ratio between copper and palladium is between 20 and 100 weight/weight, preferably between 50 and 500 weight/weight, and more preferably between 70 and 300 weight/weight, and even more particularly between 80 and 200 weight/weight.

Avantageusement, au moins 80% poids du palladium est réparti dans une croûte à la périphérie du support poreux, l’épaisseur de ladite croûte étant comprise entre 20 et 300 µm, de préférence entre 25 et 280 µm, plus préférentiellement entre 30 et 250 µm, et encore plus préférentiellement entre 30 et 200 µm.Advantageously, at least 80% by weight of the palladium is distributed in a crust at the periphery of the porous support, the thickness of said crust being between 20 and 300 µm, preferably between 25 and 280 µm, more preferably between 30 and 250 µm , and even more preferably between 30 and 200 µm.

Selon l’invention, le cuivre est réparti de manière homogène dans le support poreux. Avantageusement, le cuivre est réparti de manière homogène dans le support poreux avec un coefficient de répartition R, mesuré par microsonde de Castaing, compris entre 0,8 et 1,2, de préférence entre 0,85 et 1,1, et plus préférentiellement compris entre 0,9 et 1,1.According to the invention, the copper is distributed homogeneously in the porous support. Advantageously, the copper is distributed homogeneously in the porous support with a distribution coefficient R, measured by Castaing microprobe, of between 0.8 and 1.2, preferably between 0.85 and 1.1, and more preferably between 0.9 and 1.1.

La taille moyenne des particules (en taille) de palladium est avantageusement comprise entre 0,5 à 10 nm, de préférence entre 1 et 6 nm. La taille moyenne des cristallites est déduite des mesures de dispersion métallique des particules (D), en appliquant les relations dispersion-taille de particules connues de l'homme du métier et décrites dans "Analyse physico-chimique des catalyseurs industriels, Chapitre I, Éditions Technip, Paris 2001".The average particle size (in size) of palladium is advantageously between 0.5 to 10 nm, preferably between 1 and 6 nm. The average size of the crystallites is deduced from the measurements of metallic dispersion of the particles (D), by applying the dispersion-particle size relationships known to those skilled in the art and described in “Physico-chemical analysis of industrial catalysts, Chapter I, Editions Technip, Paris 2001.

La surface spécifique du catalyseur est comprise entre 55 m²/g et 150 m²/g, de manière préférée entre 60 m²/g et 140 m²/g, de manière encore plus préférée entre 65 m²/g et 135 m²/g, et plus préférentiellement entre 65 m²/g et 130 m²/g.The specific surface area of the catalyst is between 55 m²/g and 150 m²/g, preferably between 60 m²/g and 140 m²/g, even more preferably between 65 m²/g and 135 m²/g, and more preferably between 65 m²/g and 130 m²/g.

Le volume poreux total (VPT) du catalyseur est compris avantageusement entre 0,1 et 1,5 cm3/g, de préférence compris entre 0,2 et 1,4 cm3/g, et encore plus préférentiellement compris entre 0,25 et 1,3 cm3/g.The total pore volume (VPT) of the catalyst is advantageously between 0.1 and 1.5 cm 3 /g, preferably between 0.2 and 1.4 cm 3 /g, and even more preferably between 0.25 and 1.3 cm 3 /g.

SupportSupport

Le support poreux selon l’invention est de l’alumine, c'est-à-dire que le support comporte au moins 95%, de préférence au moins 98%, et de manière particulièrement préférée au moins 99% poids d'alumine par rapport au poids du support. L’alumine présente généralement une structure cristallographique du type alumine delta, gamma ou thêta, seule ou en mélange.The porous support according to the invention is alumina, that is to say that the support comprises at least 95%, preferably at least 98%, and particularly preferably at least 99% by weight of alumina per in relation to the weight of the support. Alumina generally has a crystallographic structure of the delta, gamma or theta alumina type, alone or in a mixture.

Selon l'invention, le support d’alumine, peut comprendre des impuretés telles que les oxydes de métaux des groupes IIA, IIIB, IVB, IIB, IIIA, IVA selon la classification CAS, de préférence la silice, le dioxyde de titane, le dioxyde de zirconium, l'oxyde de zinc, l'oxyde de magnésium et l'oxyde de calcium, ou encore des métaux alcalins, de préférence le lithium, le sodium ou le potassium, et/ou les alcalino-terreux, de préférence le magnésium, le calcium, le strontium ou le baryum ou encore du soufre.According to the invention, the alumina support may comprise impurities such as metal oxides of groups IIA, IIIB, IVB, IIB, IIIA, IVA according to the CAS classification, preferably silica, titanium dioxide, zirconium dioxide, zinc oxide, magnesium oxide and calcium oxide, or even alkali metals, preferably lithium, sodium or potassium, and/or alkaline earth metals, preferably magnesium, calcium, strontium or barium or even sulfur.

La surface spécifique du support poreux est comprise entre 55 m²/g et 150 m²/g, de manière préférée entre 60 m²/g et 140 m²/g, de manière encore plus préférée entre 65 m²/g et 135 m²/g, et plus préférentiellement entre 65 m²/g et 130 m²/g.The specific surface area of the porous support is between 55 m²/g and 150 m²/g, preferably between 60 m²/g and 140 m²/g, even more preferably between 65 m²/g and 135 m²/g, and more preferably between 65 m²/g and 130 m²/g.

Le volume poreux total (VPT) du support poreux est avantageusement compris entre 0,1 et 1,5 cm3/g, de préférence compris entre 0,2 et 1,4 cm3/g, et encore plus préférentiellement compris entre 0,25 et 1,3 cm3/g.The total pore volume (VPT) of the porous support is advantageously between 0.1 and 1.5 cm 3 /g, preferably between 0.2 and 1.4 cm 3 /g, and even more preferably between 0. 25 and 1.3 cm 3 /g.

Avantageusement, le support poreux se présente soit sous la forme de billes, soit sous la forme d’extrudé de forme quadrilobe. Lorsque le support se présente sous la forme de billes, le diamètre des billes est compris généralement entre 1 mm et 10 mm, de préférence entre 2 et 8 mm, et encore plus préférentiellement entre 2 et 6 mm. Lorsque le support se présente sous la forme d’un extrudé de type quadrilobe, la longueur de l’extrudé est généralement comprise entre 2 et 10 mm, de préférence entre 2 et 8 mm, et plus préférentiellement entre préférence entre 3 et 6 mm. Lorsque le support se présente sous la forme d’un extrudé de type quadrilobe, les extrudés ont un diamètre généralement compris 0,5 et 10 mm, de préférence entre 0,8 et 3,2 mm et de manière très préférée entre 1,0 et 2,5 mm et de longueur comprise entre 0,5 et 2,0 mm.Advantageously, the porous support is in the form of beads or in the form of a quadrilobe-shaped extrusion. When the support is in the form of balls, the diameter of the balls is generally between 1 mm and 10 mm, preferably between 2 and 8 mm, and even more preferably between 2 and 6 mm. When the support is in the form of a quadrilobe type extrusion, the length of the extrusion is generally between 2 and 10 mm, preferably between 2 and 8 mm, and more preferably between 3 and 6 mm. When the support is in the form of a quadrilobe type extrudate, the extrudates have a diameter generally between 0.5 and 10 mm, preferably between 0.8 and 3.2 mm and very preferably between 1.0 and 2.5 mm and of length between 0.5 and 2.0 mm.

Préparation du catalyseurPreparation of the catalyst

Le dépôt de la phase active de palladium et de cuivre sur le support peut être réalisé selon toutes les techniques connues de l’homme du métier.The deposition of the active phase of palladium and copper on the support can be carried out using all the techniques known to those skilled in the art.

De préférence, la solution de palladium est déposée par méthode d’imprégnation à sec ou par voie colloïdale.Preferably, the palladium solution is deposited by dry impregnation method or by colloidal method.

Imprégnation à secDry impregnation

Dans un mode de réalisation selon l’invention, les solutions de palladium et de cuivre sont déposées par méthode d’imprégnation à sec. Selon l’invention, la solution de palladium et la solution de cuivre sont imprégnées de manière distincte sur le support et selon un ordre bien particulier. On imprègne d’abord la solution aqueuse contenant le précurseur de la phase active de palladium sur le support avant d’imprégner la solution aqueuse contenant le précurseur de la phase active de cuivre.In one embodiment according to the invention, the palladium and copper solutions are deposited by dry impregnation method. According to the invention, the palladium solution and the copper solution are impregnated separately on the support and in a very particular order. The aqueous solution containing the precursor of the active phase of palladium is first impregnated on the support before impregnating the aqueous solution containing the precursor of the active phase of copper.

Plus particulièrement, le procédé de préparation du catalyseur comprend les étapes suivantes :More particularly, the process for preparing the catalyst comprises the following steps:

a) on imprègne une solution aqueuse comprenant au moins un sel précurseur du palladium sur le support poreux ;a) an aqueous solution comprising at least one palladium precursor salt is impregnated onto the porous support;

b) on mature le support imprégné obtenu à l’issue de l’étape a) à l’état humide pendant 0,5 heure à 40 heures pour obtenir un précurseur de catalyseur ;b) the impregnated support obtained at the end of step a) is matured in the wet state for 0.5 hour to 40 hours to obtain a catalyst precursor;

c) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape b) à une température inférieure à 250°C pour obtenir un précurseur de catalyseur séché ;c) the catalyst precursor obtained at the end of step b) is dried at a temperature below 250°C to obtain a dried catalyst precursor;

d) on imprègne une solution aqueuse comprenant au moins un sel précurseur du cuivre sur le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’étape c) ;d) an aqueous solution comprising at least one copper precursor salt is impregnated on the dried catalyst precursor obtained in step c);

e) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape d) à une température inférieure à 250°C pour obtenir un catalyseur séché ;e) the catalyst precursor obtained at the end of step d) is dried at a temperature below 250°C to obtain a dried catalyst;

f) on calcine le catalyseur séché obtenu à l’étape e) à une température comprise entre 250°C et 900°C ;f) the dried catalyst obtained in step e) is calcined at a temperature between 250°C and 900°C;

g) optionnellement, on réalise un traitement hydrothermal sous air, comprenant entre 150 et 5000 grammes d'eau par kg d'air, à une température comprise entre 500°C et 900°C ;g) optionally, a hydrothermal treatment is carried out in air, comprising between 150 and 5000 grams of water per kg of air, at a temperature between 500°C and 900°C;

h) optionnellement, on réalise un traitement réducteur par mise en contact avec un gaz réducteur.h) optionally, a reducing treatment is carried out by contact with a reducing gas.

Les différentes étapes sont explicitées en détail ci-après.The different stages are explained in detail below.

a) Imprégnation du supporta) Impregnation of the support

Lors de l’étape a), on prépare une solution aqueuse comprenant au moins un sel précurseur du palladium. Le sel précurseur du palladium est de préférence sélectionné parmi le chloropalladate de sodium, le nitrate de palladium et le sulfate de palladium.During step a), an aqueous solution is prepared comprising at least one palladium precursor salt. The palladium precursor salt is preferably selected from sodium chloropalladate, palladium nitrate and palladium sulfate.

Le dépôt du palladium sur le support poreux est réalisé par imprégnation à sec de la solution aqueuse comprenant au moins un sel précurseur du palladium sur le support poreux, le volume de ladite solution aqueuse étant généralement compris entre 0,9 et 1,1 fois le volume poreux du support.The deposition of palladium on the porous support is carried out by dry impregnation of the aqueous solution comprising at least one palladium precursor salt on the porous support, the volume of said aqueous solution generally being between 0.9 and 1.1 times the porous volume of the support.

b) maturation du support imprégnéb) maturation of the impregnated support

Après imprégnation, le support imprégné est maturé à l'état humide pendant 0,5 heure à 40 heures, de manière préférée pendant 1 à 30 heures. Des durées plus longues ne sont pas exclues, mais n’apportent pas nécessairement d’amélioration.After impregnation, the impregnated support is matured in the wet state for 0.5 hour to 40 hours, preferably for 1 to 30 hours. Longer durations are not excluded, but do not necessarily bring improvement.

c) séchagec) drying

Le précurseur du catalyseur est séché afin d'éliminer toute ou une partie de l'eau introduite lors de l'imprégnation à une température inférieure à 250°C, de manière préférée entre 70°C et 200°C. La durée du séchage est de préférence comprise entre 0,5 h et 20 h. Des durées plus longues ne sont pas exclues, mais n’apportent pas nécessairement d’amélioration.The catalyst precursor is dried in order to eliminate all or part of the water introduced during impregnation at a temperature below 250°C, preferably between 70°C and 200°C. The drying time is preferably between 0.5 h and 20 h. Longer durations are not excluded, but do not necessarily bring improvement.

Le séchage est généralement effectué sous air de combustion d'un hydrocarbure, de préférence du méthane, ou sous air chauffé comprenant entre 0 et 80 grammes d'eau par kilogramme d'air de combustion, un taux d'oxygène compris entre 5% et 25% volume et un taux de dioxyde de carbone compris entre 0% et 10% volume.Drying is generally carried out under combustion air of a hydrocarbon, preferably methane, or under heated air comprising between 0 and 80 grams of water per kilogram of combustion air, an oxygen level of between 5% and 25% volume and a carbon dioxide level of between 0% and 10% volume.

d) Imprégnation du supportd) Impregnation of the support

Lors de l’étape d), on prépare une solution aqueuse comprenant au moins un sel précurseur du cuivre. Le sel précurseur de cuivre est de préférence sélectionné parmi l’acétate de cuivre, l’acétylacétonate de cuivre, le nitrate de cuivre, le sulfate de cuivre, le chlorure de cuivre, le bromure de cuivre, l’iodure de cuivre ou le fluorure de cuivre.During step d), an aqueous solution is prepared comprising at least one copper precursor salt. The copper precursor salt is preferably selected from copper acetate, copper acetylacetonate, copper nitrate, copper sulfate, copper chloride, copper bromide, copper iodide or fluoride of copper.

Le dépôt du cuivre sur le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape c) est réalisé par imprégnation à sec de la solution aqueuse comprenant au moins un sel précurseur de cuivre sur le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape c), le volume de ladite solution aqueuse étant généralement compris entre 0,9 et 1,1 fois le volume poreux du support. La concentration en cuivre en solution est approvisionnée de manière à ce que le ratio massique entre le cuivre et le palladium est compris entre 20 et 1000 poids/poids, de préférence entre 50 et 500 poids/poids, et plus préférentiellement entre 70 et 300 poids/poids, et encore plus particulièrement entre 80 et 200 poids/poids.The deposition of copper on the catalyst precursor obtained at the end of step c) is carried out by dry impregnation of the aqueous solution comprising at least one copper precursor salt on the catalyst precursor obtained at the end of step c). step c), the volume of said aqueous solution generally being between 0.9 and 1.1 times the pore volume of the support. The concentration of copper in solution is supplied so that the mass ratio between copper and palladium is between 20 and 1000 w/w, preferably between 50 and 500 w/w, and more preferably between 70 and 300 wt. /weight, and even more particularly between 80 and 200 weight/weight.

e) séchagee) drying

Le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape d) est séché afin d'éliminer toute ou une partie de l'eau introduite lors de l'imprégnation à une température inférieure à 250°C, de manière préférée entre 70°C et 200°C. La durée du séchage est de préférence comprise entre 0,5 h et 20 h. Des durées plus longues ne sont pas exclues, mais n’apportent pas nécessairement d’amélioration.The catalyst precursor obtained at the end of step d) is dried in order to eliminate all or part of the water introduced during impregnation at a temperature below 250°C, preferably between 70°C. C and 200°C. The drying time is preferably between 0.5 h and 20 h. Longer durations are not excluded, but do not necessarily bring improvement.

Le séchage est généralement effectué sous air de combustion d'un hydrocarbure, de préférence du méthane, ou sous air chauffé comprenant entre 0 et 80 grammes d'eau par kilogramme d'air de combustion, un taux d'oxygène compris entre 5% et 25% volume et un taux de dioxyde de carbone compris entre 0% et 10% volume.Drying is generally carried out under combustion air of a hydrocarbon, preferably methane, or under heated air comprising between 0 and 80 grams of water per kilogram of combustion air, an oxygen level of between 5% and 25% volume and a carbon dioxide level of between 0% and 10% volume.

f) calcination du catalyseur séché obtenu à l'étape e)f) calcination of the dried catalyst obtained in step e)

Après séchage, le catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape e) est calciné sous air, de préférence de combustion, et plus préférentiellement un air de combustion du méthane, comprenant entre 40 et 80 grammes d'eau par kg d'air, un taux d'oxygène compris entre 5% et 15% volume et un taux de CO2compris entre 4% et 10% volume. La température de calcination est généralement comprise entre 250°C et 900°C, de préférence comprise entre environ 300°C et environ 700°C. La durée de calcination est généralement comprise entre 0,5 h et 5 h. La vitesse volumétrique horaire (V.V.H) est généralement comprise entre 150 et 3000, de préférence entre 300 et 1500 litres d’air de combustion par heure et par litre de catalyseur.After drying, the dried catalyst obtained at the end of step e) is calcined in air, preferably combustion air, and more preferably methane combustion air, comprising between 40 and 80 grams of water per kg of air, an oxygen level of between 5% and 15% volume and a CO 2 level of between 4% and 10% volume. The calcination temperature is generally between 250°C and 900°C, preferably between approximately 300°C and approximately 700°C. The calcination time is generally between 0.5 h and 5 h. The hourly volumetric speed (VVH) is generally between 150 and 3000, preferably between 300 and 1500 liters of combustion air per hour and per liter of catalyst.

g) traitement hydrothermal du catalyseur calciné obtenu à l’étape f) (optionnelle)g) hydrothermal treatment of the calcined catalyst obtained in step f) (optional)

Après l’étape f) de calcination, le catalyseur peut subir un traitement hydrothermal sous air, de préférence sous air de combustion, comprenant entre 150 et 5000 grammes d'eau par kg d'air, de préférence entre 300 et 4500, et encore plus préférentiellement entre 500 et 4000 grammes d'eau par kg d'air.After calcination step f), the catalyst can undergo a hydrothermal treatment under air, preferably under combustion air, comprising between 150 and 5000 grams of water per kg of air, preferably between 300 and 4500, and again more preferably between 500 and 4000 grams of water per kg of air.

La température du traitement hydrothermal est comprise entre 500°C et 900°C, de préférence comprise entre 600°C et 700°C.The temperature of the hydrothermal treatment is between 500°C and 900°C, preferably between 600°C and 700°C.

La durée du traitement hydrothermal est généralement comprise entre 0,5 et 5 heures.The duration of the hydrothermal treatment is generally between 0.5 and 5 hours.

h) réduction (étape optionnelle)h) reduction (optional step)

Le catalyseur est généralement réduit. Cette étape est de préférence réalisée en présence d'un gaz réducteur, soitin situ, c'est-à-dire dans le réacteur où est réalisée la transformation catalytique, soitex situ. De manière préférée, cette étape est effectuée à une température comprise entre 80°C et 180°C, de manière encore plus préférée entre 100°C et 160°C.The catalyst is generally reduced. This step is preferably carried out in the presence of a reducing gas, either in situ , that is to say in the reactor where the catalytic transformation is carried out, or ex situ . Preferably, this step is carried out at a temperature between 80°C and 180°C, even more preferably between 100°C and 160°C.

La réduction est réalisée en présence d'un gaz réducteur comprenant entre 25 vol% et 100 vol% de dihydrogène, de préférence 100% volume de dihydrogène. Le dihydrogène est éventuellement complété par un gaz inerte pour la réduction, de préférence de l'argon, du diazote ou du méthane.The reduction is carried out in the presence of a reducing gas comprising between 25 vol% and 100 vol% of dihydrogen, preferably 100 vol% of dihydrogen. The dihydrogen is optionally supplemented by an inert gas for reduction, preferably argon, dinitrogen or methane.

La réduction comprend généralement une phase de montée en température puis un palier.The reduction generally includes a temperature rise phase then a plateau.

La durée du palier de réduction est généralement comprise entre 1 et 10 heures, de préférence entre 2 et 8 heures.The duration of the reduction stage is generally between 1 and 10 hours, preferably between 2 and 8 hours.

La Vitesse Volumétrique Horaire (V.V.H) est généralement comprise entre 150 et 3000, de préférence entre 300 et 1500 litres de gaz réducteur par heure et par litre de catalyseur.The Volumetric Hourly Speed (V.V.H) is generally between 150 and 3000, preferably between 300 and 1500 liters of reducing gas per hour and per liter of catalyst.

Imprégnation par voie colloïdaleColloidal impregnation

Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, les solutions de palladium et de cuivre sont déposées par méthode colloïdale. Selon l’invention, la suspension de palladium et la suspension de cuivre sont imprégnées de manière distincte sur le support et selon un ordre bien particulier. On imprègne d’abord la suspension contenant le précurseur de la phase active de palladium sur le support avant d’imprégner la suspension contenant le précurseur de la phase active de cuivre.In another embodiment according to the invention, the solutions of palladium and copper are deposited by colloidal method. According to the invention, the palladium suspension and the copper suspension are impregnated separately on the support and in a very particular order. The suspension containing the precursor of the active phase of palladium is first impregnated on the support before impregnating the suspension containing the precursor of the active phase of copper.

Plus particulièrement, le procédé de préparation du catalyseur comprend les étapes suivantes :More particularly, the process for preparing the catalyst comprises the following steps:

a1) on imprègne une suspension colloïdale d'oxyde de palladium ou d'hydroxyde de palladium en phase aqueuse par mélange d’une solution aqueuse (I) comprenant au moins un hydroxyde sélectionné dans le groupe constitué par les hydroxydes d’alcalins et les hydroxydes d’alcalino-terreux et d’une solution aqueuse (II) comprenant au moins un précurseur de palladium sur le support poreux ;a1) a colloidal suspension of palladium oxide or palladium hydroxide is impregnated in the aqueous phase by mixing an aqueous solution (I) comprising at least one hydroxide selected from the group consisting of alkali hydroxides and hydroxides alkaline earth metal and an aqueous solution (II) comprising at least one palladium precursor on the porous support;

b1) on soumet le support poreux imprégné obtenu à l’étape a1) à une maturation afin d’obtenir un précurseur de catalyseur ;b1) the impregnated porous support obtained in step a1) is subjected to maturation in order to obtain a catalyst precursor;

c1) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l'étape b1) à une température inférieure à 250°C ;c1) the catalyst precursor obtained in step b1) is dried at a temperature below 250°C;

d1) on imprègne sur le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape c1) une suspension colloïdale d'oxyde de cuivre ou d'hydroxyde de cuivre en phase aqueuse par mélange d’une solution aqueuse (III) comprenant au moins un hydroxyde sélectionné dans le groupe constitué par les hydroxydes d’alcalins et les hydroxydes d’alcalino-terreux et d’une solution aqueuse (IV) comprenant au moins un précurseur de cuivre ;d1) a colloidal suspension of copper oxide or copper hydroxide in the aqueous phase is impregnated on the dried catalyst precursor obtained at the end of step c1) by mixing an aqueous solution (III) comprising at at least one hydroxide selected from the group consisting of alkali hydroxides and alkaline earth hydroxides and an aqueous solution (IV) comprising at least one copper precursor;

e1) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l'étape d1) à une température inférieure à 250°C ;e1) the catalyst precursor obtained in step d1) is dried at a temperature below 250°C;

f1) on calcine le catalyseur séché obtenu à l’étape e1) à une température comprise entre 250°C et 900°C ;f1) the dried catalyst obtained in step e1) is calcined at a temperature between 250°C and 900°C;

g1) optionnellement, on réalise un traitement hydrothermal du catalyseur calciné obtenu à l’étape f1) à une température comprise entre 500°C et 900°C, sous air, comprenant entre 150 et 5000 grammes d'eau par kg d'air ;g1) optionally, a hydrothermal treatment of the calcined catalyst obtained in step f1) is carried out at a temperature between 500°C and 900°C, in air, comprising between 150 and 5000 grams of water per kg of air;

h1) optionnellement, on réalise un traitement réducteur par mise en contact avec un gaz réducteur.h1) optionally, a reducing treatment is carried out by contact with a reducing gas.

Les différentes étapes sont explicitées en détail ci-après.The different stages are explained in detail below.

a1) Imprégnation d'une suspension colloïdale d'oxyde de palladium ou d'hydroxyde de palladium en phase aqueusea1) Impregnation of a colloidal suspension of palladium oxide or palladium hydroxide in aqueous phase

La suspension colloïdale est généralement obtenue par hydrolyse du cation palladium en milieu aqueux, ce qui conduit à la formation de particules d'oxyde ou d'hydroxyde de palladium en suspension.The colloidal suspension is generally obtained by hydrolysis of the palladium cation in an aqueous medium, which leads to the formation of palladium oxide or hydroxide particles in suspension.

La solution aqueuse d'hydroxyde d'alcalins ou d'hydroxyde alcalino-terreux est généralement sélectionnée dans le groupe constitué par les solutions aqueuses d’hydroxyde de sodium, les solutions aqueuses d'hydroxyde de magnésium. De manière préférée, de préférence la solution aqueuse est une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium.The aqueous solution of alkali hydroxide or alkaline earth hydroxide is generally selected from the group consisting of aqueous solutions of sodium hydroxide, aqueous solutions of magnesium hydroxide. Preferably, preferably the aqueous solution is an aqueous solution of sodium hydroxide.

Le sel précurseur du palladium est généralement sélectionné dans le groupe constitué par le chlorure de palladium, le nitrate de palladium et le sulfate de palladium. De manière très préférée, le sel précurseur du palladium est le nitrate de palladium.The palladium precursor salt is generally selected from the group consisting of palladium chloride, palladium nitrate and palladium sulfate. Very preferably, the palladium precursor salt is palladium nitrate.

Typiquement, on approvisionne dans un appareillage adapté la solution aqueuse comprenant au moins un sel précurseur du palladium [appelée aussi ici solution (II)] puis la solution aqueuse comprenant au moins un hydroxyde d'alcalins ou d'alcalino-terreux [appelée aussi ici solution (I)]. Alternativement, les solutions (I) et (II) peuvent être versées simultanément dans l'appareillage. De préférence, la solution aqueuse (II) puis la solution aqueuse (I) est versée dans l'appareillage.Typically, the aqueous solution comprising at least one precursor salt of palladium [also called here solution (II)] is supplied to suitable equipment, then the aqueous solution comprising at least one alkaline or alkaline earth hydroxide [also called here solution (I)]. Alternatively, solutions (I) and (II) can be poured simultaneously into the apparatus. Preferably, the aqueous solution (II) then the aqueous solution (I) is poured into the apparatus.

La suspension colloïdale reste généralement dans l'appareillage pendant un temps de séjour compris entre 0 et 20 heures.The colloidal suspension generally remains in the apparatus for a residence time of between 0 and 20 hours.

Les concentrations de la solution (I) et (II) sont généralement choisies afin d'obtenir un pH de la suspension colloïdale compris entre 1,0 et 3,5. Ainsi, le pH de la suspension colloïdale peut être modifié pendant ce temps de séjour par ajout de quantités d'acide ou de base compatibles avec la stabilité de la suspension colloïdale.The concentrations of the solution (I) and (II) are generally chosen in order to obtain a pH of the colloidal suspension between 1.0 and 3.5. Thus, the pH of the colloidal suspension can be modified during this residence time by adding quantities of acid or base compatible with the stability of the colloidal suspension.

En général, la température de préparation est comprise entre 5°C et 40°C et de manière préférée entre 15°C et 35°C.In general, the preparation temperature is between 5°C and 40°C and preferably between 15°C and 35°C.

La concentration en palladium est de préférence comprise entre 5 et 150 millimoles par litre (mmol/L), de manière plus préférée entre 8 et 80 millimoles par litre.The palladium concentration is preferably between 5 and 150 millimoles per liter (mmol/L), more preferably between 8 and 80 millimoles per liter.

Une fois la suspension colloïdale préparée, ladite suspension est imprégnée sur le support poreux.Once the colloidal suspension has been prepared, said suspension is impregnated onto the porous support.

La suspension colloïdale est de préférence versée sur ledit support. De préférence, le volume de la suspension colloïdale imprégné sur le support est compris entre 0,9 et 1,1 fois le volume poreux du support.The colloidal suspension is preferably poured onto said support. Preferably, the volume of the colloidal suspension impregnated on the support is between 0.9 and 1.1 times the pore volume of the support.

b1) maturation du support imprégné lors de l'étape a1) pendant une durée comprise entre 0,5 et 40 heuresb1) maturation of the impregnated support during step a1) for a period of between 0.5 and 40 hours

Après imprégnation, le support imprégné peut être maturé à l'état humide pendant 0,5 heure à 40 heures, de manière préférée pendant 1 heure à 30 heures. Des durées plus longues ne sont pas exclues, mais n’apportent pas nécessairement d’amélioration.After impregnation, the impregnated support can be matured in the wet state for 0.5 hour to 40 hours, preferably for 1 hour to 30 hours. Longer durations are not excluded, but do not necessarily bring improvement.

c1) séchage du précurseur de catalyseur obtenu à l'étape b1)c1) drying of the catalyst precursor obtained in step b1)

Le précurseur du catalyseur est séché afin d'éliminer toute ou une partie de l'eau introduite lors de l'imprégnation à une température inférieure à 250°C, de manière préférée entre 70°C et 200°C. La durée du séchage est comprise généralement entre 0,5 h et 20 h. Des durées plus longues ne sont pas exclues, mais n’apportent pas nécessairement d’amélioration.The catalyst precursor is dried in order to eliminate all or part of the water introduced during impregnation at a temperature below 250°C, preferably between 70°C and 200°C. The drying time is generally between 0.5 h and 20 h. Longer durations are not excluded, but do not necessarily bring improvement.

Le séchage est généralement effectué sous air de combustion d'un hydrocarbure, de préférence du méthane, ou sous air chauffé comprenant entre 0 et 80 grammes d'eau par kilogramme d'air de combustion, un taux d'oxygène compris entre 5% et 25% volume et un taux de dioxyde de carbone compris entre 0% et 10% volume.Drying is generally carried out under combustion air of a hydrocarbon, preferably methane, or under heated air comprising between 0 and 80 grams of water per kilogram of combustion air, an oxygen level of between 5% and 25% volume and a carbon dioxide level of between 0% and 10% volume.

d1) Imprégnation d'une suspension colloïdale d'oxyde de palladium ou d'hydroxyde de palladium en phase aqueused1) Impregnation of a colloidal suspension of palladium oxide or palladium hydroxide in aqueous phase

Selon l’étape d1), on imprègne sur le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape c1) une suspension colloïdale d'oxyde de cuivre ou d'hydroxyde de cuivre en phase aqueuse par mélange d’une solution aqueuse (III) comprenant au moins un hydroxyde sélectionné dans le groupe constitué par les hydroxydes d’alcalins et les hydroxydes d’alcalino-terreux et d’une solution aqueuse (IV) comprenant au moins un précurseur de cuivre.According to step d1), the dried catalyst precursor obtained at the end of step c1) is impregnated with a colloidal suspension of copper oxide or copper hydroxide in an aqueous phase by mixing an aqueous solution. (III) comprising at least one hydroxide selected from the group consisting of alkali hydroxides and alkaline earth hydroxides and an aqueous solution (IV) comprising at least one copper precursor.

Cette étape peut être réalisée dans les mêmes conditions opératoires que l’étape a1).This step can be carried out under the same operating conditions as step a1).

Le sel précurseur du cuivre est généralement sélectionné dans le groupe constitué par l’acétate de cuivre, l’acétylacétonate de cuivre, le nitrate de cuivre, le sulfate de cuivre, le chlorure de cuivre, le bromure de cuivre, l’iodure de cuivre ou le fluorure de cuivre. De manière très préférée, le sel précurseur du cuivre est le nitrate de cuivre.The copper precursor salt is generally selected from the group consisting of copper acetate, copper acetylacetonate, copper nitrate, copper sulfate, copper chloride, copper bromide, copper iodide or copper fluoride. Very preferably, the copper precursor salt is copper nitrate.

La concentration en cuivre en solution est approvisionnée de manière à ce que le ratio massique entre le cuivre et le palladium est compris entre 20 et 1000 poids/poids, de préférence entre 50 et 500 poids/poids, et plus préférentiellement entre 70 et 300 poids/poids, et encore plus particulièrement entre 80 et 200 poids/poids.The concentration of copper in solution is supplied so that the mass ratio between copper and palladium is between 20 and 1000 w/w, preferably between 50 and 500 w/w, and more preferably between 70 and 300 wt. /weight, and even more particularly between 80 and 200 weight/weight.

e1) séchage du précurseur de catalyseur obtenu à l'étape d1)e1) drying of the catalyst precursor obtained in step d1)

Le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape d1) est séché afin d'éliminer toute ou une partie de l'eau introduite lors de l'imprégnation à une température inférieure à 250°C, de manière préférée entre 70°C et 200°C. La durée du séchage est comprise généralement entre 0,5 h et 20 h. Des durées plus longues ne sont pas exclues, mais n’apportent pas nécessairement d’amélioration.The catalyst precursor obtained at the end of step d1) is dried in order to eliminate all or part of the water introduced during impregnation at a temperature below 250°C, preferably between 70°C. C and 200°C. The drying time is generally between 0.5 h and 20 h. Longer durations are not excluded, but do not necessarily bring improvement.

Le séchage est généralement effectué sous air de combustion d'un hydrocarbure, de préférence du méthane, ou sous air chauffé comprenant entre 0 et 80 grammes d'eau par kilogramme d'air de combustion, un taux d'oxygène compris entre 5% et 25% volume et un taux de dioxyde de carbone compris entre 0% et 10% volume.Drying is generally carried out under combustion air of a hydrocarbon, preferably methane, or under heated air comprising between 0 and 80 grams of water per kilogram of combustion air, an oxygen level of between 5% and 25% volume and a carbon dioxide level of between 0% and 10% volume.

f1) calcination du catalyseur séché obtenu à l'étape e1)f1) calcination of the dried catalyst obtained in step e1)

Après séchage, le catalyseur est calciné sous air, de préférence de combustion, et plus préférentiellement un air de combustion du méthane, comprenant entre 40 et 80 grammes d'eau par kg d'air, un taux d'oxygène compris entre 5% et 15% volume et un taux de CO2compris entre 4% et 10% volume. La température de calcination est généralement comprise entre 250°C et 900°C, de préférence comprise entre environ 300°C et environ 500°C. La durée de calcination est généralement comprise entre 0,5 h et 5 h. La vitesse volumétrique horaire (V.V.H) est généralement comprise entre 150 et 3000, de préférence entre 300 et 1500 litres d’air de combustion par heure et par litre de catalyseur.After drying, the catalyst is calcined in air, preferably combustion air, and more preferably methane combustion air, comprising between 40 and 80 grams of water per kg of air, an oxygen level of between 5% and 15% volume and a CO 2 level of between 4% and 10% volume. The calcination temperature is generally between 250°C and 900°C, preferably between approximately 300°C and approximately 500°C. The calcination time is generally between 0.5 h and 5 h. The hourly volumetric speed (VVH) is generally between 150 and 3000, preferably between 300 and 1500 liters of combustion air per hour and per liter of catalyst.

g1) traitement hydrothermal du catalyseur calciné obtenu à l’étape f1)g1) hydrothermal treatment of the calcined catalyst obtained in step f1)

Après l’étape f1) de calcination, le catalyseur peut subir un traitement hydrothermal sous air, de préférence sous air de combustion, comprenant entre 150 et 5000 grammes d'eau par kg d'air, de préférence entre 300 et 4500, et encore plus préférentiellement entre 500 et 4000 grammes d'eau par kg d'air.After step f1) of calcination, the catalyst can undergo a hydrothermal treatment under air, preferably under combustion air, comprising between 150 and 5000 grams of water per kg of air, preferably between 300 and 4500, and again more preferably between 500 and 4000 grams of water per kg of air.

La température du traitement hydrothermal est comprise entre 500°C et 900°C, de préférence comprise entre 600°C et 700°C.The temperature of the hydrothermal treatment is between 500°C and 900°C, preferably between 600°C and 700°C.

La durée du traitement hydrothermal est généralement comprise entre 0,5 et 5 heures.The duration of the hydrothermal treatment is generally between 0.5 and 5 hours.

h1) réduction (étape optionnelle)h1) reduction (optional step)

Le catalyseur est généralement réduit. Cette étape est de préférence réalisée en présence d'un gaz réducteur, soit in-situ, c'est-à-dire dans le réacteur où est réalisée la transformation catalytique, soit ex-situ. De manière préférée, cette étape est effectuée à une température comprise entre 80°C et 180°C, de manière encore plus préférée entre 100°C et 160°C.The catalyst is generally reduced. This step is preferably carried out in the presence of a reducing gas, either in-situ, that is to say in the reactor where the catalytic transformation is carried out, or ex-situ. Preferably, this step is carried out at a temperature between 80°C and 180°C, even more preferably between 100°C and 160°C.

La réduction est réalisée en présence d'un gaz réducteur comprenant entreThe reduction is carried out in the presence of a reducing gas comprising between

25 vol% et 100 vol% d'hydrogène, de préférence 100% volume d'hydrogène. L'hydrogène est éventuellement complété par un gaz inerte pour la réduction, de préférence de l'argon, de l'azote ou du méthane.25 vol% and 100 vol% hydrogen, preferably 100 vol% hydrogen. The hydrogen is optionally supplemented by an inert gas for reduction, preferably argon, nitrogen or methane.

La réduction comprend généralement une phase de montée en température puis un palier.The reduction generally includes a temperature rise phase then a plateau.

La durée du palier de réduction est généralement comprise entre 1 et 10 heures, de préférence entre 2 et 8 heures.The duration of the reduction stage is generally between 1 and 10 hours, preferably between 2 and 8 hours.

La Vitesse Volumétrique Horaire (V.V.H) est généralement comprise entre 150 et 3000, de préférence entre 300 et 1500 litres de gaz réducteur par heure et par litre de catalyseur.The Volumetric Hourly Speed (V.V.H) is generally between 150 and 3000, preferably between 300 and 1500 liters of reducing gas per hour and per liter of catalyst.

Procédé d’hydrogénation sélectiveSelective hydrogenation process

La présente invention a également pour objet un procédé d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés contenant au moins 2 atomes de carbone par molécule, tels que les dioléfines et/ou les acétyléniques et/ou les alcénylaromatiques, aussi appelés styréniques, contenus dans une charge d’hydrocarbures ayant un point d'ébullition final inférieur ou égal à 300°C, lequel procédé étant réalisé à une température comprise entre 0 et 300°C, à une pression comprise entre 0,1 et 10 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire comprise entre 0,1 et 200 h-1lorsque le procédé est réalisé en phase liquide, ou à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,5 et 1000 et à une vitesse volumique horaire entre 100 et 40000 h-1lorsque le procédé est réalisé en phase gazeuse, en présence d’un catalyseur selon l’invention tel que décrit ci-avant dans la description.The present invention also relates to a process for the selective hydrogenation of polyunsaturated compounds containing at least 2 carbon atoms per molecule, such as diolefins and/or acetylenics and/or alkenylaromatics, also called styrenics, contained in a charge of hydrocarbons having a final boiling point less than or equal to 300°C, which process being carried out at a temperature between 0 and 300°C, at a pressure between 0.1 and 10 MPa, at a hydrogen/molar ratio (polyunsaturated compounds to be hydrogenated) of between 0.1 and 10 and at an hourly volume rate of between 0.1 and 200 h -1 when the process is carried out in the liquid phase, or at a molar ratio of hydrogen/(polyunsaturated compounds to be hydrogenated ) between 0.5 and 1000 and at an hourly volume speed between 100 and 40,000 h -1 when the process is carried out in the gas phase, in the presence of a catalyst according to the invention as described above in the description.

Les composés organiques mono-insaturés tels que par exemple l’éthylène et le propylène, sont à la source de la fabrication de polymères, de matières plastiques et d'autres produits chimiques à valeur ajoutée. Ces composés sont obtenus à partir du gaz naturel, du naphta ou du gazole qui ont été traités par des procédés de vapocraquage ou de craquage catalytique. Ces procédés sont opérés à haute température et produisent, en plus des composés mono-insaturés recherchés, des composés organiques polyinsaturés tels que l'acétylène, le propadiène et le méthylacétylène (ou propyne), le 1-2-butadiène et le 1-3-butadiène, le vinylacétylène et l'éthylacétylène, et d’autres composés polyinsaturés dont le point d’ébullition correspond à la coupe C5+ (composés hydrocarbonés ayant au moins 5 atomes de carbone), en particulier des composés dioléfiniques ou styréniques ou indéniques. Ces composés polyinsaturés sont très réactifs et conduisent à des réactions parasites dans les unités de polymérisation. Il est donc nécessaire de les éliminer avant de valoriser ces coupes.Monounsaturated organic compounds, such as ethylene and propylene, are the source of the manufacturing of polymers, plastics and other value-added chemicals. These compounds are obtained from natural gas, naphtha or diesel which have been treated by steam cracking or catalytic cracking processes. These processes are operated at high temperature and produce, in addition to the desired monounsaturated compounds, polyunsaturated organic compounds such as acetylene, propadiene and methylacetylene (or propyne), 1-2-butadiene and 1-3 -butadiene, vinylacetylene and ethylacetylene, and other polyunsaturated compounds whose boiling point corresponds to the C5+ cut (hydrocarbon compounds having at least 5 carbon atoms), in particular diolefinic or styrenic or indenic compounds. These polyunsaturated compounds are very reactive and lead to parasitic reactions in the polymerization units. It is therefore necessary to eliminate them before valorizing these cuts.

L'hydrogénation sélective est le principal traitement développé pour éliminer spécifiquement les composés polyinsaturés indésirables de ces charges d'hydrocarbures. Elle permet la conversion des composés polyinsaturés vers les alcènes ou aromatiques correspondants en évitant leur saturation totale et donc la formation des alcanes ou naphtènes correspondants. Dans le cas d'essences de vapocraquage utilisées comme charge, l'hydrogénation sélective permet également d'hydrogéner sélectivement les alcénylaromatiques en aromatiques en évitant l’hydrogénation des noyaux aromatiques.Selective hydrogenation is the primary treatment developed to specifically remove unwanted polyunsaturated compounds from these hydrocarbon feedstocks. It allows the conversion of polyunsaturated compounds to the corresponding alkenes or aromatics while avoiding their total saturation and therefore the formation of the corresponding alkanes or naphthenes. In the case of steam cracking gasolines used as feedstock, selective hydrogenation also makes it possible to selectively hydrogenate the alkenyl aromatics into aromatics while avoiding the hydrogenation of the aromatic nuclei.

La charge d'hydrocarbures traitée dans le procédé d’hydrogénation sélective a un point d'ébullition final inférieur ou égal à 300°C et contient au moins 2 atomes de carbone par molécule et comprend au moins un composé polyinsaturé. On entend par « composés polyinsaturés » des composés comportant au moins une fonction acétylénique et/ou au moins une fonction diénique et/ou au moins une fonction alcénylaromatique.The hydrocarbon feedstock treated in the selective hydrogenation process has a final boiling point less than or equal to 300°C and contains at least 2 carbon atoms per molecule and includes at least one polyunsaturated compound. The term “polyunsaturated compounds” means compounds comprising at least one acetylenic function and/or at least one diene function and/or at least one alkenyl aromatic function.

Plus particulièrement, la charge utilisée est une essence de vapocraquage encore appelée essence de pyrolyse ou coupe C5+.More particularly, the feed used is a steam cracking gasoline also called pyrolysis gasoline or C5+ cut.

L'essence de vapocraquage ou essence de pyrolyse, avantageusement utilisée pour la mise en œuvre du procédé d'hydrogénation sélective selon l'invention, correspond à une coupe hydrocarbonée dont la température d'ébullition est généralement comprise entre 0 et 300°C, de préférence entre 10 et 250°C. Les hydrocarbures polyinsaturés à hydrogéner présents dans ladite essence de vapocraquage sont en particulier des composés dioléfiniques (butadiène, isoprène, cyclopentadiène...), des composés styréniques (styrène, alpha-méthylstyrène...) et des composés indéniques (indène...). L'essence de vapocraquage comprend généralement la coupe C5-C12 avec des traces de C3, C4, C13, C14, C15 (par exemple entre 0,1 et 3% poids pour chacune de ces coupes). Par exemple, une charge formée d'essence de pyrolyse a généralement une composition suivante : 5 à 30 % poids de composés saturés (paraffines et naphtènes), 40 à 80 % poids de composés aromatiques, 5 à 20 % poids de mono-oléfines, 5 à 40 % poids de dioléfines, 1 à 20 % poids de composés alcénylaromatiques, l'ensemble des composés formant 100 %. Elle contient également de 0 à 1000 ppm poids de soufre, de préférence de 0 à 500 ppm poids de soufre.The steam cracking gasoline or pyrolysis gasoline, advantageously used for the implementation of the selective hydrogenation process according to the invention, corresponds to a hydrocarbon cut whose boiling temperature is generally between 0 and 300 ° C, of preferably between 10 and 250°C. The polyunsaturated hydrocarbons to be hydrogenated present in said steam cracking gasoline are in particular diolefinic compounds (butadiene, isoprene, cyclopentadiene, etc.), styrenic compounds (styrene, alpha-methylstyrene, etc.) and indene compounds (indene, etc.). ). Steam cracked gasoline generally includes the C5-C12 cut with traces of C3, C4, C13, C14, C15 (for example between 0.1 and 3% by weight for each of these cuts). For example, a charge formed from pyrolysis gasoline generally has the following composition: 5 to 30% by weight of saturated compounds (paraffins and naphthenes), 40 to 80% by weight of aromatic compounds, 5 to 20% by weight of mono-olefins, 5 to 40% by weight of diolefins, 1 to 20% by weight of alkenyl aromatic compounds, all of the compounds forming 100%. It also contains from 0 to 1000 ppm by weight of sulfur, preferably from 0 to 500 ppm by weight of sulfur.

La mise en œuvre technologique du procédé d’hydrogénation sélective est par exemple réalisée par injection, en courant ascendant ou descendant, de la charge d'hydrocarbures polyinsaturés et de l’hydrogène dans au moins un réacteur à lit fixe. Ledit réacteur peut être de type isotherme ou de type adiabatique. Un réacteur adiabatique est préféré. La charge d'hydrocarbures polyinsaturés peut avantageusement être diluée par une ou plusieurs ré-injection(s) de l'effluent, issu dudit réacteur où se produit la réaction d'hydrogénation sélective, en divers points du réacteur, situés entre l'entrée et la sortie du réacteur afin de limiter le gradient de température dans le réacteur. La mise en œuvre technologique du procédé d’hydrogénation sélective selon l'invention peut également être avantageusement réalisée par l'implantation d’au moins dudit catalyseur supporté dans une colonne de distillation réactive ou dans des réacteurs – échangeurs ou dans un réacteur de type slurry. Le flux d'hydrogène peut être introduit en même temps que la charge à hydrogéner et/ou en un ou plusieurs points différents du réacteur.The technological implementation of the selective hydrogenation process is for example carried out by injection, in ascending or descending current, of the polyunsaturated hydrocarbon feed and hydrogen into at least one fixed bed reactor. Said reactor can be of the isothermal type or of the adiabatic type. An adiabatic reactor is preferred. The polyunsaturated hydrocarbon feed can advantageously be diluted by one or more re-injection(s) of the effluent, coming from said reactor where the selective hydrogenation reaction occurs, at various points of the reactor, located between the inlet and the reactor outlet in order to limit the temperature gradient in the reactor. The technological implementation of the selective hydrogenation process according to the invention can also be advantageously carried out by the implantation of at least said supported catalyst in a reactive distillation column or in reactors – exchangers or in a slurry type reactor . The hydrogen flow can be introduced at the same time as the feed to be hydrogenated and/or at one or more different points in the reactor.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, lorsqu’on effectue un procédé d'hydrogénation sélective dans lequel la charge est une essence de vapocraquage comportant des composés polyinsaturés, le ratio molaire (hydrogène)/(composés polyinsaturés à hydrogéner) est généralement compris entre 0,5 et 10, de préférence entre 0,7 et 5,0 et de manière encore plus préférée entre 1,0 et 2,0, la température est comprise entre 0 et 200°C, de préférence entre 20 et 200 °C et de manière encore plus préférée entre 30 et 180°C, la vitesse volumique horaire (V.V.H.) est comprise généralement entre 0,5 et 100 h-1, de préférence entre 1 et 50 h-1et la pression est généralement comprise entre 0,3 et 8,0 MPa, de préférence entre 1,0 et 7,0 MPa et de manière encore plus préférée entre 1,5 et 4,0 MPa.In one embodiment according to the invention, when carrying out a selective hydrogenation process in which the feedstock is a steam cracking gasoline comprising polyunsaturated compounds, the molar ratio (hydrogen)/(polyunsaturated compounds to be hydrogenated) is generally understood between 0.5 and 10, preferably between 0.7 and 5.0 and even more preferably between 1.0 and 2.0, the temperature is between 0 and 200°C, preferably between 20 and 200° C and even more preferably between 30 and 180°C, the hourly volume velocity (VVH) is generally between 0.5 and 100 h -1 , preferably between 1 and 50 h -1 and the pressure is generally between 0.3 and 8.0 MPa, preferably between 1.0 and 7.0 MPa and even more preferably between 1.5 and 4.0 MPa.

Plus préférentiellement, on effectue un procédé d’hydrogénation sélective dans lequel la charge est une essence de vapocraquage comportant des composés polyinsaturés, le ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) est compris entre 0,7 et 5,0, la température est comprise entre 20 et 200 °C, la vitesse volumique horaire (V.V.H.) est comprise généralement entre 1 et 50 h-1et la pression est comprise entre 1,0 et 7,0 MPa.More preferably, a selective hydrogenation process is carried out in which the feedstock is a steam cracking gasoline comprising polyunsaturated compounds, the hydrogen/(polyunsaturated compounds to be hydrogenated) molar ratio is between 0.7 and 5.0, the temperature is between 20 and 200 °C, the hourly volume velocity (VVH) is generally between 1 and 50 h -1 and the pressure is between 1.0 and 7.0 MPa.

Encore plus préférentiellement, on effectue un procédé d’hydrogénation sélective dans lequel la charge est une essence de vapocraquage comportant des composés polyinsaturés, le ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) est compris entre 1,0 et 2,0, la température est comprise entre 30 et 180°C, la vitesse volumique horaire (V.V.H.) est comprise généralement entre 1 et 50 h-1et la pression est comprise entre 1,5 et 4,0 MPa.Even more preferably, a selective hydrogenation process is carried out in which the feedstock is a steam cracking gasoline comprising polyunsaturated compounds, the hydrogen/(polyunsaturated compounds to be hydrogenated) molar ratio is between 1.0 and 2.0, the temperature is between 30 and 180°C, the hourly volume velocity (VVH) is generally between 1 and 50 h -1 and the pressure is between 1.5 and 4.0 MPa.

Le débit d’hydrogène est ajusté afin d’en disposer en quantité suffisante pour hydrogéner théoriquement l’ensemble des composés polyinsaturés et de maintenir un excès d’hydrogène en sortie de réacteur.The hydrogen flow rate is adjusted in order to have a sufficient quantity to theoretically hydrogenate all the polyunsaturated compounds and to maintain an excess of hydrogen at the reactor outlet.

L’invention va maintenant être illustré via les exemples ci-après qui ne sont nullement limitatifs.The invention will now be illustrated via the examples below which are in no way limiting.

ExemplesExamples

Exemple 1 : Imprégnation à sec de palladium seul 0,3% poids (non conforme)Example 1: Dry impregnation of palladium alone 0.3% by weight (non-compliant)

Une solution aqueuse de nitrate de palladium est préparée à 25°C par dilution de 78,6 mg nitrate de palladium de Pd(NO3).2H2O (MERK®, CAS 32916-07-7) dissous dans 8,9 g d’eau déminéralisé.An aqueous solution of palladium nitrate is prepared at 25°C by dilution of 78.6 mg palladium nitrate of Pd(NO 3 ).2H 2 O (MERK®, CAS 32916-07-7) dissolved in 8.9 g demineralized water.

Cette solution est ensuite imprégnée (par la méthode d’imprégnation à sec) sur 10 grammes d'une alumine dont la SBETest de 70 m²/g. Cette alumine est sous forme d’extrudés quadrilobés dont le diamètre moyen est de 1,6 mm.This solution is then impregnated (by the dry impregnation method) on 10 grams of an alumina whose S BET is 70 m²/g. This alumina is in the form of quadrilobed extrudates with an average diameter of 1.6 mm.

Une étape de maturation du support imprégné avant séchage d'une durée de 20 heures est effectuée sous air en milieu confiné et humide.A maturation stage of the impregnated support before drying lasting 20 hours is carried out under air in a confined and humid environment.

Le catalyseur A obtenu est séché pendant 2 heures sous air à 120°C, puis est calciné pendant 2 heures à 650°C sous un flux d'air de combustion avec une V.V.H. de 3000 litres d'air de combustion par litre de catalyseur et par heure. L'air de combustion contient environ 60 g d'eau par kg d'air sec.The catalyst A obtained is dried for 2 hours in air at 120°C, then is calcined for 2 hours at 650°C under a flow of combustion air with a V.V.H. of 3000 liters of combustion air per liter of catalyst per hour. Combustion air contains approximately 60 g of water per kg of dry air.

La teneur finale en Pd du catalyseur A est de 0,3% poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur. La caractérisation du catalyseur A par microsonde de Castaing montre que 80% du Pd est réparti sur une croûte d'épaisseur environ 222 µm.The final Pd content of catalyst A is 0.3% by weight of palladium element relative to the total weight of the catalyst. The characterization of catalyst A by Castaing microprobe shows that 80% of the Pd is distributed over a crust approximately 222 µm thick.

Exemple 2 : Imprégnations de Cu et Pd dans un ratio massique Cu/Pd < 20 (non conforme)Example 2: Impregnations of Cu and Pd in a Cu/Pd mass ratio < 20 (non-compliant)

Une solution aqueuse de nitrate de palladium est préparée à 25°C par dilution de 78,6 mg nitrate de palladium de Pd(NO3).2H2O (MERK®, CAS 32916-07-7) dissous dans 8,9 g d’eau déminéralisé.An aqueous solution of palladium nitrate is prepared at 25°C by dilution of 78.6 mg palladium nitrate of Pd(NO 3 ).2H 2 O (MERK®, CAS 32916-07-7) dissolved in 8.9 g demineralized water.

Cette solution est ensuite imprégnée (par la méthode d’imprégnation à sec) sur 10 grammes d'une alumine dont la SBETest de 70 m²/g. Cette alumine est sous forme d’extrudés quadrilobés dont le diamètre moyen est de 1,6 mm.This solution is then impregnated (by the dry impregnation method) on 10 grams of an alumina whose S BET is 70 m²/g. This alumina is in the form of quadrilobed extrudates with an average diameter of 1.6 mm.

Une étape de maturation du support imprégné avant séchage d'une durée de 20 heures est effectuée sous air en milieu confiné et humide. Le solide obtenu est séché sous air pendant 2 heures à 120°C.A maturation stage of the impregnated support before drying lasting 20 hours is carried out under air in a confined and humid environment. The solid obtained is dried in air for 2 hours at 120°C.

1,92 g de Cu(NO3).3H2O (Merk® CAS 10031-43-3) dissous dans 8,3 g d’eau sont ensuite imprégnés à sec sur Pd/Al2O3.1.92 g of Cu(NO 3 ).3H 2 O (Merk® CAS 10031-43-3) dissolved in 8.3 g of water are then dry impregnated on Pd/Al 2 O 3 .

Le catalyseur B obtenu est séché sous air pendant 2 heures à 120°C, puis est calciné pendant 2 heures à 650°C sous un flux d'air de combustion avec une V.V.H. de 3000 litres d'air de combustion par litre de catalyseur et par heure. L'air de combustion contient environ 60 g d'eau par kg d'air sec.The catalyst B obtained is dried under air for 2 hours at 120°C, then is calcined for 2 hours at 650°C under a flow of combustion air with a V.V.H. of 3000 liters of combustion air per liter of catalyst per hour. Combustion air contains approximately 60 g of water per kg of dry air.

Le catalyseur B comprend une teneur en élément palladium de 0,3% en poids et une teneur en élément cuivre de 5% en poids. La caractérisation du catalyseur B par microsonde de Castaing montre que 80% du Pd est réparti sur une croûte d'épaisseur environ 222 µm. Le coefficient de répartition du cuivre est de 1, la répartition du cuivre est homogène dans le grain.Catalyst B comprises a palladium element content of 0.3% by weight and a copper element content of 5% by weight. The characterization of catalyst B by Castaing microprobe shows that 80% of the Pd is distributed over a crust approximately 222 µm thick. The copper distribution coefficient is 1, the copper distribution is homogeneous in the grain.

Exemple 3 : Support quadrilobe (conforme)Example 3: Quatrefoil support (compliant)

Une solution aqueuse de nitrate de palladium est préparée à 25°C par dilution de 13,1 mg nitrate de palladium de Pd(NO3).2H2O (MERK®, CAS 32916-07-7) dissous dans 8.9 g d’eau déminéralisé.An aqueous solution of palladium nitrate is prepared at 25°C by dilution of 13.1 mg palladium nitrate of Pd(NO 3 ).2H 2 O (MERK®, CAS 32916-07-7) dissolved in 8.9 g of demineralized water.

Cette solution est ensuite imprégnée (par la méthode d’imprégnation à sec) sur 10 grammes d'une alumine dont la SBETest de 70 m²/g. Cette alumine est sous forme d’extrudés quadrilobés dont le diamètre moyen est de 1,6 mm.This solution is then impregnated (by the dry impregnation method) on 10 grams of an alumina whose S BET is 70 m²/g. This alumina is in the form of quadrilobed extrudates with an average diameter of 1.6 mm.

Une étape de maturation du support imprégné avant séchage d'une durée de 20 h est effectuée sous air en milieu confiné et humide. Le solide obtenu est séché sous air pendant 2 h à 120°C.A maturation step of the impregnated support before drying lasting 20 hours is carried out under air in a confined and humid environment. The solid obtained is dried in air for 2 h at 120°C.

1,92 g de Cu(NO3).3H2O (Merk® CAS 10031-43-3) dissous dans 8,3 g d’eau sont ensuite imprégnés à sec sur Pd/Al2O3.1.92 g of Cu(NO 3 ).3H 2 O (Merk® CAS 10031-43-3) dissolved in 8.3 g of water are then dry impregnated on Pd/Al2O3.

Le catalyseur C obtenu est séché sous pendant 2 heures air à 120°C, puis est calciné pendant 2 heures à 650°C sous un flux d'air de combustion avec une V.V.H. de 3000 litres d'air de combustion par litre de catalyseur et par heure. L'air de combustion contient environ 60 g d'eau par kg d'air sec.The catalyst C obtained is dried under air for 2 hours at 120°C, then is calcined for 2 hours at 650°C under a flow of combustion air with a V.V.H. of 3000 liters of combustion air per liter of catalyst per hour. Combustion air contains approximately 60 g of water per kg of dry air.

Le catalyseur C comprend une teneur en élément palladium de 0,05% en poids et une teneur en élément cuivre de 5% en poids. La caractérisation du catalyseur C par microsonde de Castaing montre que 80% du Pd est réparti sur une croûte d'épaisseur environ 50 µm. Le coefficient de répartition du cuivre est de 1, la répartition du cuivre est homogène dans le grain.Catalyst C comprises a palladium element content of 0.05% by weight and a copper element content of 5% by weight. The characterization of catalyst C by Castaing microprobe shows that 80% of the Pd is distributed over a crust approximately 50 µm thick. The copper distribution coefficient is 1, the copper distribution is homogeneous in the grain.

Exemple 4 : Support bille (conforme)Example 4: Ball support (compliant)

Une solution aqueuse de nitrate de palladium est préparée à 25°C par dilution de 13,1 mg nitrate de palladium Pd(NO3).2H2O (MERK®, CAS 32916-07-7) dissous dans 8,9 g d’eau déminéralisé.An aqueous solution of palladium nitrate is prepared at 25°C by dilution of 13.1 mg palladium nitrate Pd(NO 3 ).2H 2 O (MERK®, CAS 32916-07-7) dissolved in 8.9 g of 'demineralized water.

Cette solution est ensuite imprégnée (par la méthode d’imprégnation à sec) sur 10 grammes d'une alumine dont la SBETest de 70 m²/g. Cette alumine est sous forme de billes de granulométrie centrée sur 3 mm de diamètre.This solution is then impregnated (by the dry impregnation method) on 10 grams of an alumina whose S BET is 70 m²/g. This alumina is in the form of beads with a grain size centered on 3 mm in diameter.

Une étape de maturation du support imprégné avant séchage d'une durée de 20 heures est effectuée sous air en milieu confiné et humide. Le solide obtenu est séché sous air pendant 2 h à 120°C.A maturation stage of the impregnated support before drying lasting 20 hours is carried out under air in a confined and humid environment. The solid obtained is dried in air for 2 h at 120°C.

1,92 g de Cu(NO3).3H2O (Merk® CAS 10031-43-3) dissous dans 8,3 g d’eau sont ensuite imprégnés à sec sur Pd/Al2O3.1.92 g of Cu(NO 3 ).3H 2 O (Merk® CAS 10031-43-3) dissolved in 8.3 g of water are then dry impregnated on Pd/Al2O3.

Le catalyseur D obtenu est séché pendant 2 heures sous air à 120°C, puis est calciné pendant 2 heures à 650°C sous un flux d'air de combustion avec une V.V.H. de 3000 litres d'air de combustion par litre de catalyseur et par heure. L'air de combustion contient environ 60 g d'eau par kg d'air sec.The catalyst D obtained is dried for 2 hours in air at 120°C, then is calcined for 2 hours at 650°C under a flow of combustion air with a V.V.H. of 3000 liters of combustion air per liter of catalyst per hour. Combustion air contains approximately 60 g of water per kg of dry air.

Le catalyseur D comprend une teneur en élément palladium de 0,05% en poids et une teneur en élément cuivre de 5% en poids. La caractérisation du catalyseur D par microsonde de Castaing montre que 80% du Pd est réparti sur une croûte d'épaisseur environ 70 µm. Le coefficient de répartition du cuivre est de 1, la répartition du cuivre est homogène dans le grain.Catalyst D comprises a palladium element content of 0.05% by weight and a copper element content of 5% by weight. The characterization of catalyst D by Castaing microprobe shows that 80% of the Pd is distributed over a crust approximately 70 µm thick. The copper distribution coefficient is 1, the copper distribution is homogeneous in the grain.

Exemple 5 : Imprégnations de Pd et Cu dans un ratio Cu/Pd = 1 (non conforme)Example 5: Impregnations of Pd and Cu in a Cu/Pd ratio = 1 (non-compliant)

Une solution aqueuse de nitrate de palladium est préparée à 25°C par dilution de 13,1 mg nitrate de palladium de Pd(NO3).2H2O (MERK®, CAS 32916-07-7 dissous dans 8,9 g d’eau déminéralisé.An aqueous solution of palladium nitrate is prepared at 25°C by dilution of 13.1 mg palladium nitrate of Pd(NO 3 ).2H 2 O (MERK®, CAS 32916-07-7 dissolved in 8.9 g of 'demineralized water.

Cette solution est ensuite imprégnée (par la méthode d’imprégnation à sec) sur 10 grammes d'une alumine dont la SBETest de 70 m²/g. Cette alumine est sous forme d’extrudés quadrilobés dont le diamètre moyen est de 1,6 mm.This solution is then impregnated (by the dry impregnation method) on 10 grams of an alumina whose S BET is 70 m²/g. This alumina is in the form of quadrilobed extrudates with an average diameter of 1.6 mm.

Une étape de maturation du support imprégné avant séchage d'une durée de 20 heures est effectuée sous air en milieu confiné et humide. Le solide obtenu est séché sous air pendant 2 h à 120°C.A maturation stage of the impregnated support before drying lasting 20 hours is carried out under air in a confined and humid environment. The solid obtained is dried in air for 2 h at 120°C.

19,2 mg de Cu(NO3).3H2O (Merk® CAS 10031-43-3) dissous dans 8,3 g d’eau sont ensuite imprégnés à sec sur Pd/Al2O3.19.2 mg of Cu(NO 3 ).3H 2 O (Merk® CAS 10031-43-3) dissolved in 8.3 g of water are then dry impregnated on Pd/Al2O3.

Le catalyseur E obtenu est séché pendant 2 heures sous air à 120°C, puis est calciné pendant 2 heures à 650°C sous un flux d'air de combustion avec une V.V.H. de 3000 litres d'air de combustion par litre de catalyseur et par heure. L'air de combustion contient environ 60 g d'eau par kg d'air sec.The catalyst E obtained is dried for 2 hours in air at 120°C, then is calcined for 2 hours at 650°C under a flow of combustion air with a V.V.H. of 3000 liters of combustion air per liter of catalyst per hour. Combustion air contains approximately 60 g of water per kg of dry air.

Le catalyseur E comprend une teneur en élément palladium de 0,05% en poids et une teneur en élément cuivre de 0,05% en poids. La caractérisation du catalyseur E par microsonde de Castaing montre que 80% du Pd est réparti sur une croûte d'épaisseur environ 20 µm. Le coefficient de répartition du cuivre est de 0,4, le cuivre est en croute avec une épaisseur de croute de 80 µm.Catalyst E comprises a palladium element content of 0.05% by weight and a copper element content of 0.05% by weight. The characterization of catalyst E by Castaing microprobe shows that 80% of the Pd is distributed over a crust approximately 20 µm thick. The copper distribution coefficient is 0.4, the copper is crusted with a crust thickness of 80 µm.

Exemple 6 : Support avec surface spécifique trop basse en dehors de plage revendiquée (non conforme)Example 6: Support with specific surface area too low outside the claimed range (non-compliant)

Une solution aqueuse de nitrate de palladium est préparée à 25°C par dilution de 13,1 mg nitrate de palladium de Pd(NO3).2H2O (MERK®, CAS 32916-07-7) dissous dans 8.9 g d’eau déminéralisé.An aqueous solution of palladium nitrate is prepared at 25°C by dilution of 13.1 mg palladium nitrate of Pd(NO 3 ).2H 2 O (MERK®, CAS 32916-07-7) dissolved in 8.9 g of demineralized water.

Cette solution est ensuite imprégnée (par la méthode d’imprégnation à sec) sur 10 grammes d'une alumine dont la SBETest de 30 m²/g. Cette alumine est sous forme d’extrudés quadrilobés dont le diamètre moyen est de 1,6 mm.This solution is then impregnated (by the dry impregnation method) on 10 grams of an alumina whose S BET is 30 m²/g. This alumina is in the form of quadrilobed extrudates with an average diameter of 1.6 mm.

Une étape de maturation du support imprégné avant séchage d'une durée de 20 h est effectuée sous air en milieu confiné et humide. Le solide obtenu est séché sous air pendant 2 h à 120°C.A maturation step of the impregnated support before drying lasting 20 hours is carried out under air in a confined and humid environment. The solid obtained is dried in air for 2 h at 120°C.

1,92 g de Cu(NO3).3H2O (Merk® CAS 10031-43-3) dissous dans 8,3 g d’eau sont ensuite imprégnés à sec sur Pd/Al2O3.1.92 g of Cu(NO 3 ).3H 2 O (Merk® CAS 10031-43-3) dissolved in 8.3 g of water are then dry impregnated on Pd/Al2O3.

Le catalyseur F obtenu est séché sous air pendant 2 heures à 120°C, puis est calciné pendant 2 heures à 650°C sous un flux d'air de combustion avec une V.V.H. de 3000 litres d'air de combustion par litre de catalyseur et par heure. L'air de combustion contient environ 60 g d'eau par kg d'air sec.The catalyst F obtained is dried under air for 2 hours at 120°C, then is calcined for 2 hours at 650°C under a flow of combustion air with a V.V.H. of 3000 liters of combustion air per liter of catalyst per hour. Combustion air contains approximately 60 g of water per kg of dry air.

Le catalyseur F comprend une teneur en élément palladium de 0,05% en poids et une teneur en élément cuivre de 5% en poids. La caractérisation du catalyseur E par microsonde de Castaing montre que 80% du Pd est réparti sur une croûte d'épaisseur environ 300 µm. Le coefficient de répartition du cuivre est de 1, la répartition du cuivre est homogène dans le grain.Catalyst F comprises a palladium element content of 0.05% by weight and a copper element content of 5% by weight. The characterization of catalyst E by Castaing microprobe shows that 80% of the Pd is distributed over a crust approximately 300 µm thick. The copper distribution coefficient is 1, the copper distribution is homogeneous in the grain.

Exemple 7 : Support avec surface spécifique trop élevée en dehors de plage revendiquée (non conforme)Example 7: Support with specific surface area too high outside the claimed range (non-compliant)

Une solution aqueuse de nitrate de palladium est préparée à 25°C par dilution de 13,1 mg nitrate de palladium de Pd(NO3).2H2O (MERK®, CAS 32916-07-7) dissous dans 8.9 g d’eau déminéralisé.An aqueous solution of palladium nitrate is prepared at 25°C by dilution of 13.1 mg palladium nitrate of Pd(NO 3 ).2H 2 O (MERK®, CAS 32916-07-7) dissolved in 8.9 g of demineralized water.

Cette solution est ensuite imprégnée (par la méthode d’imprégnation à sec) sur 10 grammes d'une alumine dont la SBETest de 270 m²/g. Cette alumine est sous forme d’extrudés quadrilobés dont le diamètre moyen est de 1,6 mm.This solution is then impregnated (by the dry impregnation method) on 10 grams of an alumina whose S BET is 270 m²/g. This alumina is in the form of quadrilobed extrudates with an average diameter of 1.6 mm.

Une étape de maturation du support imprégné avant séchage d'une durée de 20 h est effectuée sous air en milieu confiné et humide. Le solide obtenu est séché sous air pendant 2 h à 120°C.A maturation step of the impregnated support before drying lasting 20 hours is carried out under air in a confined and humid environment. The solid obtained is dried in air for 2 h at 120°C.

1,92 g de Cu(NO3).3H2O (Merk® CAS 10031-43-3) dissous dans 8,3 g d’eau sont ensuite imprégnés à sec sur Pd/Al2O3.1.92 g of Cu(NO 3 ).3H 2 O (Merk® CAS 10031-43-3) dissolved in 8.3 g of water are then dry impregnated on Pd/Al2O3.

Le catalyseur G obtenu est séché sous air pendant 2 heures à 120°C, puis est calciné pendant 2 heures à 650°C sous un flux d'air de combustion avec une V.V.H. de 3000 litres d'air de combustion par litre de catalyseur et par heure. L'air de combustion contient environ 60 g d'eau par kg d'air sec.The catalyst G obtained is dried under air for 2 hours at 120°C, then is calcined for 2 hours at 650°C under a flow of combustion air with a V.V.H. of 3000 liters of combustion air per liter of catalyst per hour. Combustion air contains approximately 60 g of water per kg of dry air.

Le catalyseur G comprend une teneur en élément palladium de 0,05% en poids et une teneur en élément cuivre de 5% en poids. La caractérisation du catalyseur G par microsonde de Castaing montre que 80% du Pd est réparti sur une croûte d'épaisseur environ 20 µm. Le coefficient de répartition du cuivre est de 0,9, la répartition du cuivre est homogène dans le grain.Catalyst G comprises a palladium element content of 0.05% by weight and a copper element content of 5% by weight. The characterization of catalyst G by Castaing microprobe shows that 80% of the Pd is distributed over a crust approximately 20 µm thick. The copper distribution coefficient is 0.9, the copper distribution is homogeneous in the grain.

Exemple 8 : Tests catalytiques : performances en hydrogénation sélective d'un mélange contenant du styrène et de l'isoprèneExample 8: Catalytic tests: performance in selective hydrogenation of a mixture containing styrene and isoprene

Les catalyseurs A à G décrits dans les exemples ci-dessus sont testés vis-à-vis de la réaction d'hydrogénation sélective d'un mélange contenant du styrène et de l’isoprène.Catalysts A to G described in the examples above are tested with respect to the selective hydrogenation reaction of a mixture containing styrene and isoprene.

La composition de la charge à hydrogéner sélectivement est la suivante : 8 % pds styrène (fournisseur Sigma Aldrich®, pureté 99%), 8 % pds isoprène (fournisseur Sigma Aldrich®, pureté 99%), 84 % pds n-heptane (solvant) (fournisseur VWR®, pureté > 99% chromanorm HPLC). Cette charge contient également des composés soufrés en très faible teneur : 10 ppm pds de soufre introduits sous forme de pentanethiol (fournisseur Fluka®, pureté > 97%) et 100 ppm pds de soufre introduits sous forme de thiophène (fournisseur Merck®, pureté 99%). Cette composition correspond à la composition initiale du mélange réactionnel. Ce mélange de molécules modèles est représentatif d’une essence de pyrolyse.The composition of the feed to be selectively hydrogenated is as follows: 8% by weight styrene (supplier Sigma Aldrich®, purity 99%), 8% by weight isoprene (supplier Sigma Aldrich®, purity 99%), 84% by weight n-heptane (solvent ) (VWR® supplier, purity > 99% HPLC chromanorm). This charge also contains very low levels of sulfur compounds: 10 ppm by weight of sulfur introduced in the form of pentanethiol (supplier Fluka®, purity > 97%) and 100 ppm by weight of sulfur introduced in the form of thiophene (supplier Merck®, purity 99 %). This composition corresponds to the initial composition of the reaction mixture. This mixture of model molecules is representative of a pyrolysis essence.

La réaction d'hydrogénation sélective est opérée dans un autoclave de 500 mL en acier inoxydable, muni d’une agitation mécanique à entraînement magnétique et pouvant fonctionner sous une pression maximale de 100 bar (10 MPa) et des températures comprises entre 5°C et 200°C.The selective hydrogenation reaction is carried out in a 500 mL stainless steel autoclave, equipped with mechanical stirring with magnetic drive and capable of operating under a maximum pressure of 100 bar (10 MPa) and temperatures between 5°C and 200°C.

Préalablement à son introduction dans l’autoclave, une quantité de 3 mL de catalyseur est réduiteex situsous un flux d'hydrogène de 1 L/h/g de catalyseur, à 400 °C pendant 16 heures (rampe de montée en température de 1 °C/min), puis elle est transvasée dans l’autoclave, à l'abri de l'air. Après ajout de 214 mL de n-heptane (fournisseur VWR®, pureté > 99% chromanorm HPLC), l’autoclave est fermé, purgé, puis pressurisé sous 35 bar (3,5 MPa) d’hydrogène, et porté à la température du test égale à 30°C. Au temps t=0, environ 30 g d'un mélange contenant du styrène, de l’isoprène, du n-heptane, du pentanethiol et du thiophène sont introduits dans l’autoclave. Le mélange réactionnel a alors la composition décrite ci-dessus et l’agitation est mise en route à 1600 tr/min. La pression est maintenue constante à 35 bar (3,5 MPa) dans l’autoclave à l’aide d’une bouteille réservoir située en amont du réacteur.Prior to its introduction into the autoclave, a quantity of 3 mL of catalyst is reducedex situunder a flow of hydrogen of 1 L/h/g of catalyst, at 400°C for 16 hours (temperature rise ramp of 1°C/min), then it is transferred into the autoclave, protected air. After adding 214 mL of n-heptane (VWR® supplier, purity > 99% chromanorm HPLC), the autoclave is closed, purged, then pressurized under 35 bar (3.5 MPa) of hydrogen, and brought to temperature of the test equal to 30°C. At time t=0, approximately 30 g of a mixture containing styrene, isoprene, n-heptane, pentanethiol and thiophene are introduced into the autoclave. The reaction mixture then has the composition described above and stirring is started at 1600 rpm. The pressure is kept constant at 35 bar (3.5 MPa) in the autoclave using a reservoir bottle located upstream of the reactor.

L’avancement de la réaction est suivi par prélèvement d’échantillons du milieu réactionnel à intervalles de temps réguliers : le styrène est hydrogéné en éthylbenzène, sans hydrogénation du cycle aromatique, et l’isoprène est hydrogéné en méthyl-butènes. Si la réaction est prolongée plus longtemps que nécessaire, les méthyl-butènes sont à leur tour hydrogénés en isopentane. La consommation d'hydrogène est également suivie au cours du temps par la diminution de pression dans une bouteille réservoir située en amont du réacteur. L’activité catalytique est exprimée en moles de H2consommées par minute et par gramme de Ni.The progress of the reaction is monitored by taking samples of the reaction medium at regular time intervals: styrene is hydrogenated to ethylbenzene, without hydrogenation of the aromatic ring, and isoprene is hydrogenated to methyl-butenes. If the reaction is continued longer than necessary, the methyl-butenes are in turn hydrogenated to isopentane. Hydrogen consumption is also monitored over time by the reduction in pressure in a reservoir bottle located upstream of the reactor. The catalytic activity is expressed in moles of H 2 consumed per minute and per gram of Ni.

Les activités catalytiques mesurées pour les catalyseurs A à G sont reportées dans le tableau 1 ci-après. Elles sont rapportées à l’activité catalytique par gramme catalyseur (AHYDcata) et par gramme de Pd (AHYDPd) mesurée pour le catalyseur B.The catalytic activities measured for catalysts A to G are reported in Table 1 below. They are related to the catalytic activity per gram of catalyst (A HYDcata ) and per gram of Pd (A HYDPd ) measured for catalyst B.

CatalyseurCatalyst Teneur en Pd (%pds)Pd content (%wt) Teneur en Cu (%pds)Cu content (%wt) Cu/Pd (pds/pds)Cu/Pd (wt/wt) SupportSupport SBETSupport
(m²/g)
S BET Support
(m²/g)
Epaisseur croûte Pd (µm)Crust thickness Pd (µm) RCu R Cu AHYDcata(%)A HYDcata (%) AHYDPd(%)A HYDPd (%)
A (non conforme)A (non-compliant) 0,30.3 -- -- extrudésextruded 7070 222222 -- 8080 8080 B (non conforme)B (non-compliant) 0,30.3 55 16,716.7 extrudésextruded 7070 222222 11 100100 100100 C (conforme)C (compliant) 0,050.05 55 100100 extrudésextruded 7070 5050 11 100100 400400 D (conforme)D (compliant) 0,050.05 55 100100 billesmarbles 7070 7070 11 100100 360360 E (non conforme)E (non-compliant) 0,050.05 0,050.05 11 extrudésextruded 7070 2020 0,40.4 2020 2020 F (non conforme)F (non-compliant) 0,050.05 55 100100 extrudésextruded 30 m²/g30 m²/g 300300 11 8080 150150 G (non conforme)G (non-compliant) 0,050.05 55 100100 extrudésextruded 270 m²/g270 m²/g 2020 0,90.9 100100 150150

Tableau 1 : Comparaison des performances des catalyseurs A à G en hydrogénation sélective d'un mélange contenant du styrène et de l'isoprène par gramme de catalyseur (AHYDcata) et par gramme de Pd (AHYDPd)Table 1: Comparison of the performances of catalysts A to G in selective hydrogenation of a mixture containing styrene and isoprene per gram of catalyst (A HYDcata ) and per gram of Pd (A HYDPd )

Ceci montre bien les performances améliorées des catalyseurs C et D selon l’invention, par rapport aux catalyseurs A, B, E, F et G non conformes. Ceci s'explique par un effet synergique entre le choix de la phase active constituée de cuivre et de palladium (dans un ratio massique bien spécifique) et de la surface spécifique du support utilisé. L’ensemble de ces caractéristiques permet de diminuer drastiquement la teneur en palladium tout en maintenant une activité meilleure que le même catalyseur sans cuivre mais avec six fois plus de palladium (catalyseur A).This clearly shows the improved performance of catalysts C and D according to the invention, compared to non-compliant catalysts A, B, E, F and G. This is explained by a synergistic effect between the choice of the active phase consisting of copper and palladium (in a very specific mass ratio) and the specific surface area of the support used. All of these characteristics make it possible to drastically reduce the palladium content while maintaining better activity than the same catalyst without copper but with six times more palladium (catalyst A).

Claims (15)

Catalyseur comprenant une phase active constituée de palladium et de cuivre et d’un support poreux d’alumine, dans lequel la teneur en palladium est comprise entre 0,02% et 0,2% poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur, la teneur en cuivre est comprise entre 0,1% et 15% en poids en élément cuivre par rapport au poids total du catalyseur, au moins 80 % poids du palladium est réparti dans une croûte à la périphérie dudit support, l'épaisseur de ladite croûte étant comprise entre 20 et 300 µm, caractérisé en ce que :
- le cuivre est réparti de manière homogène à travers le support poreux ;
- le ratio massique entre le cuivre et le palladium est compris entre 20 et 1000 poids/poids ;
- ledit support poreux d’alumine comprend une surface spécifique comprise entre 55 et 150 m²/g.
Catalyst comprising an active phase consisting of palladium and copper and a porous alumina support, in which the palladium content is between 0.02% and 0.2% by weight of palladium element relative to the total weight of the catalyst , the copper content is between 0.1% and 15% by weight of copper element relative to the total weight of the catalyst, at least 80% by weight of the palladium is distributed in a crust at the periphery of said support, the thickness of said crust being between 20 and 300 µm, characterized in that:
- the copper is distributed homogeneously across the porous support;
- the mass ratio between copper and palladium is between 20 and 1000 weight/weight;
- said porous alumina support comprises a specific surface area of between 55 and 150 m²/g.
Catalyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ratio massique entre le cuivre et le palladium est compris entre 50 et 500 poids/poids.Catalyst according to claim 1, characterized in that the mass ratio between copper and palladium is between 50 and 500 weight/weight. Catalyseur selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la teneur en cuivre est comprise entre 0,5 et 13% poids en élément cuivre par rapport au poids total du catalyseur.Catalyst according to one of claims 1 or 2, characterized in that the copper content is between 0.5 and 13% by weight of copper element relative to the total weight of the catalyst. Catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la teneur en palladium est comprise entre 0,03 et 0,1% poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur.Catalyst according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the palladium content is between 0.03 and 0.1% by weight of palladium element relative to the total weight of the catalyst. Catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit support poreux comprend une surface spécifique comprise entre 60 et 140 m²/g.Catalyst according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said porous support comprises a specific surface area of between 60 and 140 m²/g. Catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit support poreux se présente sous la forme d’un extrudé comprenant quatre lobes.Catalyst according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said porous support is in the form of an extrusion comprising four lobes. Catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit support poreux se présente sous la forme d’une bille.Catalyst according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said porous support is in the form of a ball. Procédé de préparation d’un catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 comprenant les étapes suivantes :
a) on imprègne une solution aqueuse comprenant au moins un sel précurseur du palladium sur le support poreux ;
b) on mature le support imprégné obtenu à l’issue de l’étape a) à l’état humide pendant 0,5 heure à 40 heures pour obtenir un précurseur de catalyseur ;
c) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape b) à une température inférieure à 250°C pour obtenir un précurseur de catalyseur séché ;
d) on imprègne une solution aqueuse comprenant au moins un sel précurseur du cuivre sur le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’étape c) ;
e) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape d) à une température inférieure à 250°C pour obtenir un catalyseur séché ;
f) on calcine le catalyseur séché obtenu à l’étape e) à une température comprise entre 250°C et 900°C.
Process for preparing a catalyst according to any one of claims 1 to 7 comprising the following steps:
a) an aqueous solution comprising at least one palladium precursor salt is impregnated onto the porous support;
b) the impregnated support obtained at the end of step a) is matured in the wet state for 0.5 hour to 40 hours to obtain a catalyst precursor;
c) the catalyst precursor obtained at the end of step b) is dried at a temperature below 250°C to obtain a dried catalyst precursor;
d) an aqueous solution comprising at least one copper precursor salt is impregnated on the dried catalyst precursor obtained in step c);
e) the catalyst precursor obtained at the end of step d) is dried at a temperature below 250°C to obtain a dried catalyst;
f) the dried catalyst obtained in step e) is calcined at a temperature between 250°C and 900°C.
Procédé de préparation selon la revendication 8, dans lequel à l'étape a), le précurseur du palladium est sélectionné dans le groupe constitué par le chloropalladate de sodium, le nitrate de palladium et le sulfate de palladium.Preparation process according to claim 8, wherein in step a), the palladium precursor is selected from the group consisting of sodium chloropalladate, palladium nitrate and palladium sulfate. Procédé de préparation selon l’une des revendications 8 ou 9, dans lequel le précurseur de cuivre est choisi parmi l’acétate de cuivre, l’acétylacétonate de cuivre, le nitrate de cuivre, le sulfate de cuivre, le chlorure de cuivre, le bromure de cuivre, l’iodure de cuivre ou le fluorure de cuivre.Preparation process according to one of claims 8 or 9, in which the copper precursor is chosen from copper acetate, copper acetylacetonate, copper nitrate, copper sulfate, copper chloride, copper bromide, copper iodide or copper fluoride. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 ou 10, dans lequel on réalise en outre une étape g) de traitement hydrothermal sous air du catalyseur calciné obtenu à l’étape, comprenant entre 150 et 5000 grammes d'eau par kg d'air, à une température comprise entre 500°C et 900°C.Process according to any one of claims 9 or 10, in which a step g) of hydrothermal treatment in air of the calcined catalyst obtained in the step is further carried out, comprising between 150 and 5000 grams of water per kg of air , at a temperature between 500°C and 900°C. Procédé de préparation d’un catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 comprenant les étapes suivantes :
a1) on imprègne une suspension colloïdale d'oxyde de palladium ou d'hydroxyde de palladium en phase aqueuse par mélange d’une solution aqueuse (I) comprenant au moins un hydroxyde sélectionné dans le groupe constitué par les hydroxydes d’alcalins et les hydroxydes d’alcalino-terreux et d’une solution aqueuse (II) comprenant au moins un précurseur de palladium sur le support poreux ;
b1) on soumet le support poreux imprégné obtenu à l’étape a1) à une maturation afin d’obtenir un précurseur de catalyseur ;
c1) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l'étape b1) à une température inférieure à 250°C ;
d1) on imprègne sur le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape c1) une suspension colloïdale d'oxyde de cuivre ou d'hydroxyde de cuivre en phase aqueuse par mélange d’une solution aqueuse (III) comprenant au moins un hydroxyde sélectionné dans le groupe constitué par les hydroxydes d’alcalins et les hydroxydes d’alcalino-terreux et d’une solution aqueuse (IV) comprenant au moins un précurseur de cuivre ;
e1) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l'étape d1) à une température inférieure à 250°C ;
f1) on calcine le catalyseur séché obtenu à l’étape e1) à une température comprise entre 250°C et 900°C.
Process for preparing a catalyst according to any one of claims 1 to 7 comprising the following steps:
a1) a colloidal suspension of palladium oxide or palladium hydroxide is impregnated in the aqueous phase by mixing an aqueous solution (I) comprising at least one hydroxide selected from the group consisting of alkali hydroxides and hydroxides alkaline earth metal and an aqueous solution (II) comprising at least one palladium precursor on the porous support;
b1) the impregnated porous support obtained in step a1) is subjected to maturation in order to obtain a catalyst precursor;
c1) the catalyst precursor obtained in step b1) is dried at a temperature below 250°C;
d1) a colloidal suspension of copper oxide or copper hydroxide in the aqueous phase is impregnated on the dried catalyst precursor obtained at the end of step c1) by mixing an aqueous solution (III) comprising at at least one hydroxide selected from the group consisting of alkali hydroxides and alkaline earth hydroxides and an aqueous solution (IV) comprising at least one copper precursor;
e1) the catalyst precursor obtained in step d1) is dried at a temperature below 250°C;
f1) the dried catalyst obtained in step e1) is calcined at a temperature between 250°C and 900°C.
Procédé selon la revendication 12, dans lequel ledit sel précurseur du palladium est choisi parmi le chlorure de palladium, le nitrate de palladium et le sulfate de palladium.A method according to claim 12, wherein said palladium precursor salt is chosen from palladium chloride, palladium nitrate and palladium sulfate. Procédé d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés contenant au moins 2 atomes de carbone par molécule contenus dans une charge d’hydrocarbures ayant un point d'ébullition final inférieur ou égal à 300°C, lequel procédé étant réalisé à une température comprise entre 0 et 300°C, à une pression comprise entre 0,1 et 10 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire comprise entre 0,1 et 200 h-1lorsque le procédé est réalisé en phase liquide, ou à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,5 et 1000 et à une vitesse volumique horaire entre 100 et 40000 h-1lorsque le procédé est réalisé en phase gazeuse, en présence d’un catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.Process for the selective hydrogenation of polyunsaturated compounds containing at least 2 carbon atoms per molecule contained in a hydrocarbon feed having a final boiling point less than or equal to 300°C, which process being carried out at a temperature between 0 and 300°C, at a pressure of between 0.1 and 10 MPa, at a hydrogen/(polyunsaturated compounds to be hydrogenated) molar ratio of between 0.1 and 10 and at an hourly volume rate of between 0.1 and 200 h - 1 when the process is carried out in the liquid phase, or at a hydrogen/(polyunsaturated compounds to be hydrogenated) molar ratio of between 0.5 and 1000 and at an hourly volume rate between 100 and 40,000 h -1 when the process is carried out in phase gaseous, in the presence of a catalyst according to any one of claims 1 to 7. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la charge d’hydrocarbures est une essence de vapocraquage.Process according to claim 14, characterized in that the hydrocarbon feedstock is a steam cracking gasoline.
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