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Article

1 - CONTEXTE

2 - MÉTHODES D'ÉTUDE DE LA DÉSACTIVATION

3 - MÉCANISMES DE DÉSACTIVATION

4 - PRÉVENTION DE LA DÉSACTIVATION ET RÉGÉNÉRATION

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : J1265 v1

Mécanismes de désactivation
Catalyse hétérogène : désactivation et régénération des catalyseurs

Auteur(s) : Michel GUISNET, Ludovic PINARD

Date de publication : 10 mars 2014

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RÉSUMÉ

La désactivation des catalyseurs solides est généralement inévitable. Toutefois, sa vitesse dépend beaucoup du procédé considéré, augmentant fortement avec la complexité des charges traitées, la sévérité des conditions opératoires, etc. Après avoir présenté les méthodes de caractérisation des catalyseurs désactivés, de la désactivation et des espèces qui la provoquent, cet article décrit les principaux mécanismes de désactivation : empoisonnement, formation et dépôt de coke, dégradations des catalyseurs et montre comment le choix et l'optimisation du catalyseur, du réacteur et des conditions permettent de limiter la désactivation.

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ABSTRACT

Heterogeneous Catalysis: Catalyst Deactivation and Regeneration

Deactivation of solid catalysts is usually inevitable. However, its rate depends very much on the catalytic process, greatly increasing with the complexity of the feed, the severity of operating conditions, etc. After presenting the methods of characterization of deactivated catalysts, of deactivation and of the species that provoke it, the main mechanisms: poisoning, coke formation and catalyst degradations are described and the rules developed to limit and cure their effect are shown on selected examples

Auteur(s)

  • Michel GUISNET : Professeur des universités - Catalyse en chimie organique, Poitiers - Centre for biological and chemical engineering, Lisbon

  • Ludovic PINARD : Maître de conférences, - Institut de chimie des milieux et des matériaux de Poitiers (IC2MP) UMR CNRS 7285, Université de Poitiers

INTRODUCTION

Un catalyseur étant par définition une substance (gaz, liquide ou solide) qui augmente la vitesse et la sélectivité d"une réaction chimique sans être consommée par celle-ci, on pourrait imaginer ces effets positifs comme éternels. Il n'en est rien ; comme tout matériau inerte ou vivant, les catalyseurs subissent des altérations mécaniques, physiques et/ou chimiques qui engendrent une diminution plus ou moins rapide de leur activité, et fréquemment, de leur sélectivité. Cette dégradation des propriétés catalytiques, appelée désactivation se produit aussi bien en catalyse homogène qu'en catalyse hétérogène, mais ce thème d'importance industrielle cruciale fait naturellement l'objet de plus d'attention en catalyse hétérogène. La diversité et la complexité des phénomènes impliqués dans ce vaste domaine de la désactivation nous ont conduits à nous limiter à la catalyse hétérogène, les exemples présentés étant de plus choisis dans deux grandes classes de catalyseurs : les métaux supportés et les zéolithes acides.

Cet article est structuré en trois parties. La première, consacrée aux méthodes d'étude de la désactivation des catalyseurs solides, comprend trois volets complémentaires, le premier très bref portant sur la simulation et la modélisation cinétique de la désactivation, le second sur la caractérisation des espèces désactivantes, l'accent étant porté sur les produits secondaires lourds formés au cours des transformations de composés organiques (coke), le troisième sur les méthodes spécifiques de caractérisation des catalyseurs désactivés. La seconde partie décrit les divers mécanismes de désactivation : par empoisonnement, par encrassement, dépôt de carbone ou de coke et par dégradation chimique, physique ou mécanique. Très naturellement, la troisième partie est focalisée sur les solutions développées industriellement pour prévenir ou limiter la désactivation des catalyseurs et les régénérer. Si les exemples choisis ne concernent que les métaux supportés et les zéolithes acides, les méthodes utilisées et les principales conclusions sont aisément extrapolables aux autres catalyseurs solides.

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KEYWORDS

reactions kinetics   |   reactions mechanism

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j1265


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3. Mécanismes de désactivation

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Les mécanismes de désactivation des catalyseurs solides peuvent être classés en trois grandes catégories (figure 1) :

  • empoisonnement ;

  • dépôt...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - KARGE (H.G.) -   *  -  Stud. Surf. Sci. Catal., 137, p. 707 (2001).

  • (2) - BAUER (F.), KARGE (H.G.) -   Molecular sieves.  -  Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 5, p. 249 (2006).

  • (3) - GUISNET (M.) -   Desactivação e regeneração de catalisadores.  -  Calouste Gulbenkian, Lisboa, chap. 3-4, p. 27-77 (2008).

  • (4) - Guisnet (M.) -   Deactivation and regeneration zeolite catalysts.  -  Imperial College Press, London, chap. 4-5, p. 51-97 (2011).

  • (5) - CHUPIN (J.), GNEP (N.S.), LACOMBE (S.), Guisnet (M.) -   *  -  Appl. Catal. A, 206, p. 43 (2001).

  • (6) - BIRTILL (J.J.) -   Catalyst d'activation,  -  Stud. Surf. Sci. Catal., 126, p. 43 (1999).

  • ...

1 Événements

Catalyst Deactivation (série de 10 Symposiums intitulés 1980-2006), initiée par B. Delmon et G.F. Froment. Publication des actes dans « Studies Surface Science and Catalysis », Elsevier : Vol. 6 (1980), 34 (1987), 68 (1991), 88 (1994), 111 (1997), 126 (1999), 131 (2001).

EUROPACAT (European Congress on Catalysis), session dédiée à la désactivation des catalyseurs. Derniers Colloques (n 9, 10 et 11) : Salamanque (2009), Glasgow (2011), Lyon (2013).

Applied Catalyst Deactivation Symposium, Billingham (2011).

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2 Annuaire

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2.1 Documentation (périodique)

Applied Catalysis-A : General, B, Environmental, Elsevier

Catalysis Communications, Elsevier

Catalysis Letters, Kluwer

Catalysis Today, Elsevier

Industrial Engineering Chemistry Research, American Chemical Society

Journal of Catalysis, Academic Press

Journal of Molecular Catalysis A, Chemical, B : Enzymatic,Elsevier

Kinetics and Catalysis, Kluwer

Microporous and Mesoporous Materials, Elsevier

Oil and Gas Journal, Technip

Reaction Kinetics and Catalysis Letters, Kluwer

Topics in Catalysis, Kluwer

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