FR2999569A1 - NON-OXIDIZING DESYDROGENATION PROCESS USING A MANGANESE OXIDE CATALYST ON AN ALUMINUM SUPPORT - Google Patents
NON-OXIDIZING DESYDROGENATION PROCESS USING A MANGANESE OXIDE CATALYST ON AN ALUMINUM SUPPORT Download PDFInfo
- Publication number
- FR2999569A1 FR2999569A1 FR1203490A FR1203490A FR2999569A1 FR 2999569 A1 FR2999569 A1 FR 2999569A1 FR 1203490 A FR1203490 A FR 1203490A FR 1203490 A FR1203490 A FR 1203490A FR 2999569 A1 FR2999569 A1 FR 2999569A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- catalyst
- manganese
- active phase
- process according
- relative
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 28
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 238000005839 oxidative dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 11
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 6
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 8
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 10
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 9
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 4
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical compound CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 4
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 4
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N Propene Chemical compound CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N chromium trinitrate Chemical compound [Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 2
- 235000006748 manganese carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 239000011656 manganese carbonate Substances 0.000 description 2
- 229940093474 manganese carbonate Drugs 0.000 description 2
- 229910000016 manganese(II) carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L manganese(ii) carbonate Chemical compound [Mn+2].[O-]C([O-])=O XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- HYZQBNDRDQEWAN-LNTINUHCSA-N (z)-4-hydroxypent-3-en-2-one;manganese(3+) Chemical compound [Mn+3].C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O HYZQBNDRDQEWAN-LNTINUHCSA-N 0.000 description 1
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021569 Manganese fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 description 1
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 235000013844 butane Nutrition 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 150000005323 carbonate salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Cr+3].[Cr+3] UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GVHCUJZTWMCYJM-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);trinitrate;nonahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GVHCUJZTWMCYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- RJYMRRJVDRJMJW-UHFFFAOYSA-L dibromomanganese Chemical compound Br[Mn]Br RJYMRRJVDRJMJW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- CTNMMTCXUUFYAP-UHFFFAOYSA-L difluoromanganese Chemical compound F[Mn]F CTNMMTCXUUFYAP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000686 essence Substances 0.000 description 1
- 238000011066 ex-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940071125 manganese acetate Drugs 0.000 description 1
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 description 1
- 229940099607 manganese chloride Drugs 0.000 description 1
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 description 1
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 1
- OMDOGLCKDKIIQU-UHFFFAOYSA-J manganese(2+) tetraiodide Chemical compound [Mn+2].[Mn+2].[I-].[I-].[I-].[I-] OMDOGLCKDKIIQU-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate Chemical compound [Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BHVPEUGTPDJECS-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diformate Chemical compound [Mn+2].[O-]C=O.[O-]C=O BHVPEUGTPDJECS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ALIMWUQMDCBYFM-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ALIMWUQMDCBYFM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 125000004817 pentamethylene group Chemical class [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004230 steam cracking Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/34—Manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
- C07C5/32—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
- C07C5/327—Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
- C07C5/333—Catalytic processes
- C07C5/3332—Catalytic processes with metal oxides or metal sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2523/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
- C07C2523/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- C07C2523/32—Manganese, technetium or rhenium
- C07C2523/34—Manganese
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
L'invention concerne un procédé de déshydrogénation non-oxydante de composés aliphatiques, naphténiques ou oléfiniques mettant en œuvre un catalyseur comprenant une phase active comprenant un oxyde de manganèse et un support d'alumine, la surface spécifique BET dudit catalyseur étant comprise entre 1 et 300 m2/g, le volume poreux total dudit support étant compris entre 0,1 et 2 mL/g, l'élément manganèse de ladite phase active se trouvant à un degré d'oxydation supérieur à zéro, la teneur massique de la phase active, rapportée au manganèse métallique, par rapport à la masse totale du catalyseur supporté final étant comprise entre 2% et 20% poids, ledit procédé opérant à une température comprise entre 0°C et 750°C, une pression comprise entre 0,1 et 10 bar absolu et une vitesse volumique horaire (V.V.H.) pour la charge en hydrocarbure à déshydrogéner comprise entre 1 et 1 000 h-1, en phase gaz et en présence ou non de vapeur d'eau.The invention relates to a process for the non-oxidative dehydrogenation of aliphatic, naphthenic or olefinic compounds employing a catalyst comprising an active phase comprising a manganese oxide and an alumina support, the BET specific surface area of said catalyst being between 1 and 300 m 2 / g, the total pore volume of said support being between 0.1 and 2 ml / g, the manganese element of said active phase being at a degree of oxidation greater than zero, the mass content of the active phase. , relative to the metallic manganese, relative to the total mass of the final supported catalyst being between 2% and 20% by weight, said process operating at a temperature of between 0 ° C. and 750 ° C., a pressure of between 0.1 and 10 bar absolute and hourly volume velocity (VVH) for the hydrocarbon feedstock to be dehydrogenated between 1 and 1000 h-1, in the gas phase and in the presence or absence of water vapor.
Description
Le procédé de déshydrogénation permet de transformer les composés saturés ou monoinsaturés des coupes pétrolières vers les alcènes ou composés polyinsaturés correspondants en évitant les réactions parasites telles que le craquage ou l'isomérisation squelettale.The dehydrogenation process makes it possible to convert the saturated or monounsaturated compounds of the petroleum fractions to the corresponding alkenes or polyunsaturated compounds while avoiding parasitic reactions such as cracking or skeletal isomerization.
L'objet de l'invention est de proposer l'utilisation d'un catalyseur à performances améliorées comprenant un oxyde de manganèse sur support alumine dans des procédés de déshydrogénation non oxydante de composés hydrocarbonés saturés ou monoinsaturés présents dans les coupes pétrolières ou issus de la biomasse, de manière préférée dans un procédé de déshydrogénation non oxydante d'oléfines, de manière très préférée dans un procédé de déshydrogénation non oxydante de butène. 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.The object of the invention is to propose the use of an improved performance catalyst comprising an alumina-supported manganese oxide in processes for non-oxidative dehydrogenation of saturated or monounsaturated hydrocarbon compounds present in petroleum fractions or derived from biomass, preferably in a non-oxidizing olefin dehydrogenation process, very preferably in a non-oxidative butene dehydrogenation process. In the following, 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 81ème édition, 2000-2001). Par exemple, le groupe VIII selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 8, 9 et 10 selon la nouvelle classification IUPAC. ART ANTÉRIEUR Les catalyseurs de déshydrogénation de composés hydrocarbonés sont généralement à base d'oxydes métalliques des groupes VIB et VIII de la classification périodique des éléments, notamment à base d'oxydes de fer ou de chrome. La phase active des catalyseurs se présente soit sous forme massique soit sous la forme de particules déposées sur un support qui peut être un oxyde réfractaire sous forme de billes, d'extrudés, de trilobes ou sous des formes présentant d'autres géométries. La teneur en métal, la taille et la nature des particules de la phase active d'oxyde métallique, ainsi que les propriétés texturales et structurales du support font partie des critères qui ont une importance sur la performance des catalyseurs. Les déshydrogénations oxydantes et non-oxydantes ne suivent pas le même schéma réactionnel. En effet, la réaction de déshydrogénation non-oxydante produit, en plus d'une oléfine, du dihydrogène alors que lors de la réaction de déshydrogénation oxydante, le réactif réagit avec l'oxygène pour donner l'oléfine correspondante et de l'eau. Ces deux réactions étant différentes, les catalyseurs efficaces pour ces dernières ne sont pas, de façon évidente, identiques.Lide 81st edition, 2000-2001). For example, group VIII according to the CAS classification corresponds to the metals of columns 8, 9 and 10 according to the new IUPAC classification. PRIOR ART The catalysts for dehydrogenation of hydrocarbon compounds are generally based on metal oxides of groups VIB and VIII of the periodic table of elements, in particular based on iron or chromium oxides. The active phase of the catalysts is either in bulk form or in the form of particles deposited on a support which may be a refractory oxide in the form of beads, extrudates, trilobes or in forms having other geometries. The metal content, the size and the nature of the particles of the metal oxide active phase, as well as the textural and structural properties of the support are among the criteria that have an importance on the performance of the catalysts. Oxidative and non-oxidative dehydrogenations do not follow the same reaction scheme. Indeed, the non-oxidative dehydrogenation reaction produces, in addition to an olefin, dihydrogen while in the oxidative dehydrogenation reaction, the reactant reacts with oxygen to give the corresponding olefin and water. These two reactions being different, the catalysts that are effective for the latter are not, obviously, identical.
La présente invention vise à proposer l'utilisation de catalyseurs comprenant un oxyde de manganèse sur un support alumine en déshydrogénation non oxydante d'hydrocarbures.The present invention aims at providing the use of catalysts comprising a manganese oxide on an alumina support in non-oxidizing dehydrogenation of hydrocarbons.
En effet, et de manière surprenante, le type de catalyseur selon l'invention permet d'atteindre des performances améliorées en déshydrogénation non oxydante d'hydrocarbures. Il est en effet connu de la littérature (A. Miyakoshi, A. Ueno, M. Ichikawa, Applied Catalysis A: General, 216, p. 137-146, 2001) qu'un catalyseur massique à base d'oxyde de manganèse MnO (95% poids) et d'oxyde de potassium (5% poids), ne permet d'atteindre que de faibles conversions et de mauvaises sélectivités vis-à-vis de la déshydrogénation non-oxydante de l'éthylbenzène en styrène.Indeed, and surprisingly, the type of catalyst according to the invention makes it possible to achieve improved performances in the non-oxidative dehydrogenation of hydrocarbons. It is indeed known from the literature (A. Miyakoshi, A. Ueno, M. Ichikawa, Applied Catalysis A: General, 216, pp. 137-146, 2001) that a mass catalyst based on manganese oxide MnO (95 wt%) and potassium oxide (5 wt%), achieves only low conversions and poor selectivities with respect to the non-oxidative dehydrogenation of ethylbenzene to styrene.
De plus, des travaux issus de la littérature indiquent que des catalyseurs à base de manganèse sont particulièrement étudiés en déshydrogénation oxydante de 1-butène (V.V. Krishnan, S.L. Suib, J. Catal., 184, p. 305-315, 1999), d'éthane et de propane (Q. Ge, B. Zhaorigetu, C. Yu, W. Li, H. Xu, Catal. Lett., 68, p. 59-62, 2000) ou encore de cyclohexane (H. Zhu, Q. Ge, W. Li, X. Liu, H. Xu, Catal. Lett., 105, p. 29-33, 2005).In addition, studies from the literature indicate that manganese catalysts are particularly studied in the oxidative dehydrogenation of 1-butene (VV Krishnan, SL Suib, J. Catal., 184, pp. 305-315, 1999), ethane and propane (Q. Ge, B. Zhaorigetu, C. Yu, Li W., H. Xu, Catal. Lett., 68, pp. 59-62, 2000) or cyclohexane (H. Zhu , Q. Ge, W. Li, X. Liu, H. Xu, Catal. Lett., 105, pp. 29-33, 2005).
Il est également connu du brevet US 4,370,259 qu'il peut être avantageux d'utiliser un catalyseur à base de manganèse et de phosphore éventuellement sur un support d'oxyde réfractaire pour la déshydrogénation oxydante d'hydrocarbures.It is also known from US Pat. No. 4,370,259 that it may be advantageous to use a manganese and phosphorus-based catalyst optionally on a refractory oxide support for the oxidative dehydrogenation of hydrocarbons.
Ainsi, l'art antérieur ne permet pas de déduire que l'emploi selon l'invention de catalyseurs supportés sur alumine comprenant un oxyde de manganèse en déshydrogénation non oxydante d'hydrocarbures puisse présenter un avantage. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Le procédé de déshydrogénation permet de transformer les composés saturés ou monoinsaturés des coupes pétrolières ou issus de la biomasse vers les alcènes ou composés polyinsaturés correspondants en évitant les réactions parasites telles que le craquage ou l'isomérisation squelettale.Thus, the prior art does not make it possible to deduce that the use according to the invention of catalysts supported on alumina comprising a manganese oxide in non-oxidizing dehydrogenation of hydrocarbons may have an advantage. SUMMARY OF THE INVENTION The dehydrogenation process makes it possible to convert the saturated or monounsaturated compounds of the petroleum or biomass cuts to the corresponding alkenes or polyunsaturated compounds while avoiding parasitic reactions such as cracking or skeletal isomerization.
L'invention concerne un procédé de déshydrogénation d'hydrocarbure non-oxydante mettant en oeuvre un catalyseur comprenant un oxyde de manganèse supporté sur alumine. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de déshydrogénation non-oxydante de composés aliphatiques, naphténiques ou oléfiniques mettant en oeuvre un catalyseur comprenant une phase active comprenant un oxyde de manganèse et un support d'alumine, la surface spécifique BET dudit catalyseur étant comprise entre 1 et 300 m2/g, le volume poreux total dudit support étant compris entre 0,1 et 2 mL/g, l'élément manganèse de ladite phase active se trouvant à un degré d'oxydation supérieur à zéro, la teneur massique de la phase active, rapportée au manganèse métallique, par rapport à la masse totale du catalyseur supporté final étant comprise entre 2% et 20% poids, ledit procédé opérant à une température comprise entre 0°C et 750°C, une pression comprise entre 0,1 et 10 bar absolu et une vitesse volumique horaire (V.V.H.) pour la charge en hydrocarbure à déshydrogéner comprise entre 1 et 1 000 h-1, en phase gaz et en présence ou non de vapeur d'eau. Lesdits composés aliphatiques, naphténiques ou oléfiniques peuvent provenir de coupes pétrolières ou être issus de la biomasse. De manière préférée ledit procédé est un procédé de déshydrogénation non-oxydante d'oléfines, de manière très préférée un procédé de déshydrogénation non-oxydante d'oléfine en C4. Les procédés de conversion des hydrocarbures tels que le vapocraquage ou le craquage catalytique sont opérés à haute température et produisent une grande variété de molécules insaturées telles que l'éthylène, le propène, les butènes linéaires, l'isobutène, les pentènes ainsi que des molécules insaturées contenant jusqu'à environ 15 atomes de carbone. Pour permettre l'utilisation de ces différentes coupes dans les procédés de pétrochimie tels que les unités de polymérisation, les molécules insaturées doivent respectées des contraintes de pureté très strictes.The invention relates to a non-oxidizing hydrocarbon dehydrogenation process using a catalyst comprising a manganese oxide supported on alumina. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention relates to a process for the non-oxidative dehydrogenation of aliphatic, naphthenic or olefinic compounds using a catalyst comprising an active phase comprising a manganese oxide and an alumina support, the BET specific surface area. a catalyst being between 1 and 300 m 2 / g, the total pore volume of said support being between 0.1 and 2 ml / g, the manganese element of said active phase being at a degree of oxidation greater than zero, the the mass content of the active phase, relative to the metallic manganese, relative to the total mass of the final supported catalyst being between 2% and 20% by weight, said process operating at a temperature of between 0 ° C. and 750 ° C., a pressure of between 0.1 and 10 bar absolute and a hourly volume velocity (VVH) for the hydrocarbon feedstock to be dehydrogenated between 1 and 1000 h -1, in the gas phase and in the presence or absence of water vapor. Said aliphatic, naphthenic or olefinic compounds may come from petroleum fractions or be derived from biomass. Preferably, said process is a non-oxidizing olefin dehydrogenation process, very preferably a non-oxidizing olefin C 4 dehydrogenation process. Hydrocarbon conversion processes such as steam cracking or catalytic cracking are operated at high temperatures and produce a wide variety of unsaturated molecules such as ethylene, propene, linear butenes, isobutene, pentenes and unsaturated compounds containing up to about 15 carbon atoms. To allow the use of these different cuts in petrochemical processes such as polymerization units, the unsaturated molecules must comply with very strict purity constraints.
Ainsi, les composés monoinsaturés et polyinsaturés entrant dans la préparation de polymères sont à forte valeur ajoutée. De ce fait, des méthodes de déshydrogénation directe des molécules saturés ou monoinsaturés sont développées pour accéder plus spécifiquement à ces produits. Sur le même principe, des composés insaturés issus de la déshydratation de produits ex-biomasse peuvent être utilisés.Thus, the monounsaturated and polyunsaturated compounds used in the preparation of polymers have a high added value. As a result, direct dehydrogenation methods for saturated or monounsaturated molecules are developed to access these products more specifically. On the same principle, unsaturated compounds derived from the dehydration of ex-biomass products can be used.
Ainsi, par exemple, la coupe essence (7 à 10 carbones) peut avoir la composition moyenne suivante : de l'ordre de 60% poids en paraffines, de l'ordre de 30% poids en naphtènes et de l'ordre de 10% poids en aromatiques. Le procédé reforming permet de déshydrogéner le cyclohexane en benzène. L'éthylbenzène, produit par alkylation du benzène, peut être lui aussi déshydrogéné de façon catalytique pour donner majoritairement du styrène. Cette voie est la voie préférentielle d'obtention du styrène comme les coupes essences du vapocraqueur contiennent uniquement 3 à 5 % poids de styrène. Les vapocraqueurs utilisant comme charge l'éthane produisent uniquement 1 à 2 % poids de butadiène relativement à la capacité de production en éthylène. Or une coupe C4 brute issue d'une raffinerie peut avoir la composition moyenne suivante : 35 % poids en isobutane, 20 % poids en n-butane, 14 % poids en isobutène, 30 % poids en n-butènes et environ 1% poids répartis entre des C3 et des C5. Là encore la déshydrogénation des butanes et/ou des butènes en butadiène est appropriée pour la production de butadiène. Ainsi, le procédé de déshydrogénation est intéressant pour obtenir des produits monoinsaturés ou polyinsaturés peu présents dans les coupes du vapocraqueurs. La déshydrogénation non-oxydante est réalisée en phase gaz, en présence de vapeur d'eau ou non, de préférence en présence de vapeur d'eau. En effet, une réaction en présence de vapeur d'eau permet de limiter l'endothermicité de la réaction et d'augmenter la durée de cycle des catalyseurs en limitant la formation de coke. De plus, des pressions faibles sont préférées pour des raisons thermodynamiques puisqu'elles permettent des conversions plus fortes à températures égales. Dans ce cas, la dilution à la vapeur d'eau permet aussi d'abaisser la pression partielle en composés saturés ou monoinsaturés à déshydrogéner.Thus, for example, the gasoline cut (7 to 10 carbons) may have the following average composition: of the order of 60% by weight of paraffins, of the order of 30% by weight of naphthenes and of the order of 10% weight in aromatics. The reforming process makes it possible to dehydrogenate cyclohexane to benzene. Ethylbenzene, produced by alkylation of benzene, can also be catalytically dehydrogenated to give predominantly styrene. This route is the preferred route for obtaining styrene as the essences of the steam cracker contain only 3 to 5% by weight of styrene. Steam crackers using ethane feed produce only 1 to 2% by weight of butadiene relative to the ethylene production capacity. However, a crude C4 cut obtained from a refinery may have the following average composition: 35% by weight of isobutane, 20% by weight of n-butane, 14% by weight of isobutene, 30% by weight of n-butenes and about 1% by weight distributed between C3 and C5. Here again the dehydrogenation of butanes and / or butenes to butadiene is suitable for the production of butadiene. Thus, the dehydrogenation process is advantageous for obtaining monounsaturated or polyunsaturated products that are not very present in steam cracker cuts. The non-oxidizing dehydrogenation is carried out in the gas phase, in the presence of water vapor or not, preferably in the presence of water vapor. Indeed, a reaction in the presence of water vapor makes it possible to limit the endothermicity of the reaction and to increase the cycle time of the catalysts by limiting the formation of coke. In addition, low pressures are preferred for thermodynamic reasons since they allow for higher conversions at equal temperatures. In this case, the dilution with water vapor also makes it possible to lower the partial pressure of saturated or monounsaturated compounds to be dehydrogenated.
Les conditions opératoires généralement utilisées pour les réactions de déshydrogénation non-oxydantes sont les suivantes : une température comprise entre 0°C et 750°C, de préférence entre 400 et 700°C. Une pression comprise entre 0,1 et 10 bar absolu, de préférence entre 0,2 et 3 bar absolu. Une vitesse volumique horaire (V.V.H.) pour la charge en hydrocarbure à déshydrogéner comprise entre 1 et 1 000 h-1, de préférence entre 125 et 500 h-1. La V.V.H. est le débit volumique horaire de charge en m3/h à 25°C, 1 atm divisé par le volume de catalyseur. Pour une réaction de déshydrogénation sans dilution par de la vapeur d'eau, la pression est généralement comprise entre 0,1 et 0,4 bar absolu, la température entre 500 et 700°C et la vitesse volumique horaire (V.V.H) est comprise entre 50 et 500 h-1.The operating conditions generally used for the non-oxidative dehydrogenation reactions are as follows: a temperature of between 0 ° C. and 750 ° C., preferably between 400 ° and 700 ° C. A pressure of between 0.1 and 10 bar absolute, preferably between 0.2 and 3 bar absolute. A hourly volume velocity (V.V.H.) for the hydrocarbon feed to be dehydrogenated between 1 and 1000 h -1, preferably between 125 and 500 h -1. V.V.H. is the hourly flow rate of charge in m3 / h at 25 ° C, 1 atm divided by the volume of catalyst. For a dehydrogenation reaction without dilution with water vapor, the pressure is generally between 0.1 and 0.4 bar absolute, the temperature between 500 and 700 ° C and the hourly volume velocity (VVH) is between 50 and 500 h-1.
Pour une réaction de déshydrogénation avec une dilution à la vapeur d'eau, la pression est généralement comprise entre 1 et 4 bar absolu, la température entre 500 et 700°C, la vitesse volumique horaire (V.V.H) est entre 100 de 1000 h-1 et le ratio molaire vapeur/(composés saturés ou monoinsaturés à déshydrogéner) entre 1 et 50, préférentiellement entre 5 et 30. Le procédé de déshydrogénation non-oxydante selon l'invention met en oeuvre un catalyseur comprenant un oxyde de manganèse sur un support d'alumine A1203.For a dehydrogenation reaction with a dilution with water vapor, the pressure is generally between 1 and 4 bar absolute, the temperature between 500 and 700 ° C, the hourly volume velocity (VVH) is between 100 of 1000 h- 1 and the vapor / (saturated or monounsaturated compounds to be dehydrogenated) molar ratio between 1 and 50, preferably between 5 and 30. The nonoxidative dehydrogenation process according to the invention uses a catalyst comprising a manganese oxide on a support. alumina A1203.
Le support d'alumine peut être obtenu par toute méthode connue de l'homme du métier. La surface spécifique du catalyseur (mesurée par la méthode Brunauer, Emmett, Teller, i.e. méthode BET telle que définie dans S.Brunauer, P.H.Emmett, E.Teller, J. Am. Chem. Soc., 1938, 60 (2), pp 309-319.) est comprise entre 1 et 300 m2/g, de préférence entre 21 et 150 m2/g. Le volume poreux total dudit support est compris entre 0,1 et 2 mL/g, de préférence entre 0,2 et 1,5 mL/g. Le support peut contenir des impuretés à hauteur maximum de quelques centaines de ppm telles que du sodium, du potassium, du magnésium, du chlore, des sulfates, de l'oxyde de titane ou encore de l'oxyde de silicium.The alumina support can be obtained by any method known to those skilled in the art. The specific surface of the catalyst (measured by the Brunauer method, Emmett, Teller, the BET method as defined in S.Brunauer, PHEmmett, E.Teller, J. Am., Chem Soc., 1938, 60 (2), pp 309-319) is between 1 and 300 m 2 / g, preferably between 21 and 150 m 2 / g. The total pore volume of said support is between 0.1 and 2 mL / g, preferably between 0.2 and 1.5 mL / g. The support may contain impurities up to a few hundred ppm, such as sodium, potassium, magnesium, chlorine, sulphates, titanium oxide or even silicon oxide.
La phase active du catalyseur est un oxyde de manganèse lequel élément peut se trouver sous n'importe quel degré d'oxydation supérieur à zéro. De manière préféré le degré d'oxydation du manganèse sur le catalyseur sera de +2, +3, +4 ou un mélange de ces degrés d'oxydation.The active phase of the catalyst is a manganese oxide which element can be at any oxidation state greater than zero. Preferably, the degree of oxidation of the manganese on the catalyst will be +2, +3, +4 or a mixture of these oxidation levels.
La teneur massique de la phase active, rapportée au manganèse métallique, par rapport à la masse totale du catalyseur supporté final est comprise entre 2% et 20% poids, de préférence entre 5% et 15% poids. La phase active d'oxyde de manganèse étant amorphe ou cristallisée. Le catalyseur peut éventuellement comprendre un élément du groupe IA. De préférence du Li, du Na ou du K, de manière encore plus préférée du K. Lorsqu'il en comprend, la teneur en élément du groupe IA est comprise entre 0,1 et 5%, de manière préférée entre 0,5 et 2%. Selon l'invention, le catalyseur se présente avantageusement sous forme de billes, de trilobes, d'extrudés, de pastilles, ou d'agglomérats irréguliers et non sphériques dont la forme spécifique peut résulter d'une étape de concassage. De manière très avantageuse, ledit catalyseur se présente sous forme de billes ou d'extrudés. De manière encore plus avantageuse, ledit catalyseur se présente sous forme de billes. La mise en oeuvre du catalyseur selon l'invention et les conditions de son utilisation doivent être adaptées par l'utilisateur à la réaction et à la technologie utilisée.The mass content of the active phase, relative to the metallic manganese, relative to the total mass of the final supported catalyst is between 2% and 20% by weight, preferably between 5% and 15% by weight. The active phase of manganese oxide being amorphous or crystallized. The catalyst may optionally comprise a Group IA element. Preferably Li, Na or K, even more preferably K. When it comprises, the element content of Group IA is between 0.1 and 5%, preferably between 0.5 and 2%. According to the invention, the catalyst is advantageously in the form of balls, trilobes, extrudates, pellets, or irregular and non-spherical agglomerates, the specific shape of which may result from a crushing step. Very advantageously, said catalyst is in the form of beads or extrudates. Even more advantageously, said catalyst is in the form of beads. The use of the catalyst according to the invention and the conditions of its use must be adapted by the user to the reaction and to the technology used.
La préparation du catalyseur peut être réalisée par toute méthode connue de l'homme du métier. Par exemple, un mode préféré d'obtention pourra être l'imprégnation à sec d'un précurseur de manganèse en solution dans la porosité d'un support d'alumine.The preparation of the catalyst can be carried out by any method known to those skilled in the art. For example, a preferred method of obtaining may be the dry impregnation of a manganese precursor in solution in the porosity of an alumina support.
La première étape consiste à préparer une solution de précurseur de manganèse. Tout composé contenant l'élément manganèse pourra être employé. De manière préférée le précurseur sera le nitrate de manganèse, le carbonate de manganèse, l'acétate de manganèse, l'acétylacétonate de manganèse, le bromure de manganèse, le chlorure de manganèse, le fluorure de manganèse, le formate de manganèse, l'iodure de manganèse, le sulfate de manganèse. De manière préféré, le précurseur de manganèse est le nitrate de manganèse ou le carbonate de manganèse.The first step is to prepare a solution of manganese precursor. Any compound containing the manganese element may be used. Preferably the precursor will be manganese nitrate, manganese carbonate, manganese acetate, manganese acetylacetonate, manganese bromide, manganese chloride, manganese fluoride, manganese formate, manganese manganese iodide, manganese sulfate. Preferably, the manganese precursor is manganese nitrate or manganese carbonate.
Un volume de solution adapté à la porosité du support et dans une concentration en précurseur de manganèse adaptée à la teneur finale désirée en phase active est ainsi imprégné sur le support d'alumine.A volume of solution adapted to the porosity of the support and in a concentration of manganese precursor adapted to the desired final content in the active phase is thus impregnated on the alumina support.
Le catalyseur imprégné est généralement séché afin d'éliminer toute ou une partie de l'eau introduite lors de l'imprégnation, de préférence à une température comprise entre 50 et 250°C, de manière plus préférée entre 70°C et 200°C. Le séchage est effectué sous air, ou sous atmosphère inerte (azote par exemple).The impregnated catalyst is generally dried in order to remove all or part of the water introduced during the impregnation, preferably at a temperature between 50 and 250 ° C, more preferably between 70 ° C and 200 ° C . The drying is carried out in air, or in an inert atmosphere (nitrogen for example).
Le catalyseur est ensuite calciné, généralement sous air. La température de calcination est généralement comprise entre 250°C et 900°C, de préférence comprise entre environ 350°C et environ 750°C. La durée de calcination est généralement comprise entre 0,5 heures et 16 heures, de préférence entre 1 heures et 5 heures. Éventuellement, le catalyseur obtenu à l'issu de l'étape de calcination peut subir un traitement sous flux gazeux comprenant entre 25 vol% et 100 vol% d'un gaz réducteur. Le gaz réducteur est de préférence l'hydrogène. De manière préférée, cette étape est effectuée à une température comprise entre 50°C et 450°C. Ladite réduction peut être réalisée in situ ou ex situ, c'est à dire après ou avant le chargement du catalyseur dans le réacteur. Elle est de préférence réalisée in situ , c'est à dire dans le réacteur où est réalisée la transformation catalytique. Cette réduction éventuelle peut permettre d'activer ledit catalyseur et former des particules d'oxyde de manganèse à des degrés d'oxydation inférieurs à ceux des oxydes formés après l'étape de calcination. Tout ou partie, c'est-à-dire plus de 90% poids du manganèse, reste à un degré d'oxydation supérieur à 0.The catalyst is then calcined, generally under air. The calcining temperature is generally between 250 ° C and 900 ° C, preferably between about 350 ° C and about 750 ° C. The calcination time is generally between 0.5 hours and 16 hours, preferably between 1 hour and 5 hours. Optionally, the catalyst obtained at the end of the calcination step may undergo a gas stream treatment comprising between 25 vol% and 100 vol% of a reducing gas. The reducing gas is preferably hydrogen. This step is preferably carried out at a temperature of between 50 ° C. and 450 ° C. Said reduction can be carried out in situ or ex situ, that is to say after or before the catalyst is loaded into the reactor. It is preferably carried out in situ, ie in the reactor where the catalytic conversion is carried out. This possible reduction can enable said catalyst to be activated and to form manganese oxide particles at oxidation levels lower than those of the oxides formed after the calcination step. All or part, that is to say more than 90% by weight of the manganese, remains at a degree of oxidation greater than 0.
L'imprégnation du précurseur de la phase active peut être réalisée en une ou plusieurs imprégnations successives. Si elle est faite en plusieurs imprégnations successives, alors les étapes de séchage et de calcination seront répétées. Éventuellement, un élément du groupe IA du tableau périodique des éléments pourra être ajouté par imprégnation d'une solution contenant un sel hydroxyde, chlorure, bromure, carbonate de l'élément. Si un élément du groupe IA est ainsi déposé par imprégnation à sec, les étapes de séchage et de calcination sont alors répétées.The impregnation of the precursor of the active phase may be carried out in one or more successive impregnations. If it is made in several successive impregnations, then the stages of drying and calcination will be repeated. Optionally, a member of Group IA of the Periodic Table of Elements may be added by impregnating a solution containing a hydroxide, chloride, bromide, carbonate salt of the element. If a group IA element is thus deposited by dry impregnation, the drying and calcination steps are then repeated.
EXEMPLES L'invention est illustrée par les exemples qui suivent sans pour autant en limiter la portée.EXAMPLES The invention is illustrated by the following examples without limiting its scope.
Exemple 1 : Catalyseur A (mise en oeuvre non-conforme à l'invention) Le catalyseur A (non conforme à l'invention) est un catalyseur à base d'oxyde de chrome et de potassium supporté sur une alumine gamma. Il diffère de l'invention par la nature de la phase active.EXAMPLE 1 Catalyst A (implementation not in accordance with the invention) Catalyst A (not in accordance with the invention) is a catalyst based on chromium and potassium oxide supported on a gamma-alumina. It differs from the invention by the nature of the active phase.
Afin de préparer 100g de catalyseur, une solution aqueuse de nitrate de chrome Cr(NO3)3 est préparée par dilution de 34,2 g de nitrate de chrome nonahydraté (Aldrich) dans de l'eau déminéralisée. Le volume total de la solution aqueuse préparé correspond au volume poreux d'un support alumine commercial de 140 m2.g"1 et de volume poreux total 1 mL.g-1. Le support alumine est sous forme de bille de diamètre compris entre 2 et 4 mm.In order to prepare 100 g of catalyst, an aqueous solution of chromium nitrate Cr (NO 3) 3 is prepared by dilution of 34.2 g of chromium nitrate nonahydrate (Aldrich) in demineralized water. The total volume of the aqueous solution prepared corresponds to the pore volume of a commercial alumina support of 140 m.sup.2 g.sup.-1 and a total pore volume of 1 ml.sup.g-1. The alumina support is in the form of a ball having a diameter between and 4 mm.
Cette solution est ensuite imprégnée sur 90,1 g du support alumine. Le solide obtenu est séché sous air à 120°C, puis est calciné pendant 2 heures à 650°C sous un flux d'air avec un débit de 1 L.h-1.(g de catalyseur)l.This solution is then impregnated on 90.1 g of the alumina support. The solid obtained is dried under air at 120 ° C. and then calcined for 2 hours at 650 ° C. under a stream of air with a flow rate of 1 L.h -1 (g of catalyst).
Ce solide est ensuite imprégné à sec avec une solution aqueuse dans laquelle 1,69 g de K2CO3 (Aldrich) ont été dissouts dans 86 mL d'eau déminéralisée. Le catalyseur A obtenu contient 8% poids de Cr métal (12% poids sous forme Cr203), et 1% K par rapport à la masse du catalyseur sec. La surface spécifique BET du catalyseur A est de 124 rT12.g-1. Exemple 2 : Catalyseur B (selon l'invention) Le catalyseur B (selon l'invention) est un catalyseur comprenant un oxyde de manganèse supporté sur une alumine gamma. Afin de préparer 100g de catalyseur, une solution aqueuse de nitrate de manganèse Mn(NO3)2 est préparée par dilution de 42,4 g de nitrate de manganèse tetrahydraté (Aldrich) dans de l'eau déminéralisée. Le volume total de la solution aqueuse préparé correspond au volume poreux d'un support alumine commercial de 140 m2.g-1 et de volume poreux total 1 mL.g-1. Le support alumine est sous forme de bille de diamètre compris entre 2 et 4 mm.This solid is then dry-impregnated with an aqueous solution in which 1.69 g of K 2 CO 3 (Aldrich) were dissolved in 86 ml of demineralized water. The catalyst A obtained contains 8% by weight of Cr metal (12% by weight in Cr203 form), and 1% K relative to the weight of the dry catalyst. The BET specific surface area of Catalyst A is 124 rT12.g-1. Catalyst B (According to the Invention) Catalyst B (according to the invention) is a catalyst comprising a manganese oxide supported on a gamma-alumina. In order to prepare 100 g of catalyst, an aqueous solution of manganese nitrate Mn (NO3) 2 is prepared by diluting 42.4 g of manganese nitrate tetrahydrate (Aldrich) in demineralized water. The total volume of the aqueous solution prepared corresponds to the pore volume of a commercial alumina support of 140 m2.g-1 and a total pore volume of 1 ml.g-1. The alumina support is in the form of a ball having a diameter of between 2 and 4 mm.
Cette solution est ensuite imprégnée sur 91,42 g du support alumine. Le solide obtenu est séché sous air à 120°C, puis est calciné pendant 2 heures à 650°C sous un flux d'air avec un débit de 1 L.h-1.(g de catalyseur)-1.This solution is then impregnated on 91.42 g of the alumina support. The solid obtained is dried under air at 120 ° C. and is then calcined for 2 hours at 650 ° C. under a stream of air with a flow rate of 1 L.h -1 (g of catalyst) -1.
Le catalyseur B obtenu contient 8,4% poids de Mn métal (10,9% poids sous forme MnO) par rapport à la masse du catalyseur sec. La surface spécifique BET du catalyseur B est de 278 m2.g-1.The catalyst B obtained contains 8.4% by weight of Mn metal (10.9% by weight in MnO form) relative to the dry catalyst mass. The BET specific surface area of Catalyst B is 278 m 2 g -1.
Exemple 3: Procédé de déshydrogénation non oxydante du 1-Butène Les catalyseurs sont soumis à un test de déshydrogénation de 1-butène en 1,3-butadiène dans un réacteur lit fixe de diamètre 20mm. Le volume du lit catalytique est de 40 cc dilué à un ratio 1/3 avec du carbure de silicium de granulométrie 1,5 mm. Une zone de préchauffe à l'entrée du réacteur permet d'obtenir une température uniforme.EXAMPLE 3 Nonoxidative Dehydrogenation Process of 1-Butene The catalysts are subjected to a dehydrogenation test of 1-butene in 1,3-butadiene in a 20 mm diameter fixed bed reactor. The volume of the catalytic bed is 40 cc diluted to a ratio 1/3 with silicon carbide particle size 1.5 mm. A preheating zone at the inlet of the reactor makes it possible to obtain a uniform temperature.
Lors de la mise en température du réacteur, un flux d'azote et d'eau vapeur est injecté jusqu'à atteindre la consigne. Le début de la phase de test démarre lorsque le flux d'azote est remplacé par le flux de 1-Butène (Air Liquide 99%).When the reactor is heated, a stream of nitrogen and steam water is injected until the set point is reached. The beginning of the test phase starts when the nitrogen flow is replaced by the flow of 1-butene (Air Liquide 99%).
La VVH en 1-butène est fixée à 200 h-1, soit un débit de 2 NL.h-1 contrôlé par un débitmètre massique. Le ratio volumique H20/1-Butène est fixé à 20. La pression est maintenue à 1 barg et la température du lit catalytique est de 650°C. Après séparation des hydrocarbures et de la vapeur d'eau à température et pression ambiante, le gaz est analysé en chromatographie gazeuse. La première analyse est effectuée 5 minutes après le début du test, puis toutes les 20 minutes. Par la première analyse des effluents à t = 5 minutes, on calcule la conversion du 1- butène et la sélectivité en 1,3-butadiène (en pourcentage). Les résultats obtenus pour les catalyseurs A (non conforme à l'invention) et B (conforme à l'invention) sont reportés dans le tableau 1. Tableau 1: Conversions en 1-Butène et sélectivité en 1,3-Butadiène La mise en oeuvre du catalyseur B en déshydrogénation non-oxydante du 1-butène conforme à l'invention induit des performances améliorées par rapport au catalyseur A dont la mise en oeuvre est non conforme à l'invention. Catalyseur Conversion (%) Sélectivité (%) Catalyseur A (non conforme) Catalyseur B (selon l'invention) 32 10 15 2. 20 3. 25 4. 5. 30 6.The 1-butene VVH is fixed at 200 h-1, a flow rate of 2 NL.h-1 controlled by a mass flow meter. The volume ratio H 2 O / 1-butene is set at 20. The pressure is maintained at 1 barg and the temperature of the catalytic bed is 650 ° C. After separation of the hydrocarbons and the steam at room temperature and pressure, the gas is analyzed by gas chromatography. The first analysis is performed 5 minutes after the start of the test, then every 20 minutes. By the first analysis of the effluents at t = 5 minutes, the conversion of 1-butene and the selectivity to 1,3-butadiene (in percentage) are calculated. The results obtained for catalysts A (not according to the invention) and B (in accordance with the invention) are reported in Table 1. Table 1: 1-Butene conversions and selectivity to 1,3-butadiene The implementation The use of catalyst B in the non-oxidizing dehydrogenation of 1-butene according to the invention induces improved performances compared to catalyst A, the use of which is not in accordance with the invention. Catalyst Conversion (%) Selectivity (%) Catalyst A (non-compliant) Catalyst B (according to the invention) 32 10 15 2. 20 3. 25 4. 5. 30 6.
Claims (1)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1203490A FR2999569B1 (en) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | NON-OXIDIZING DESYDROGENATION PROCESS USING A MANGANESE OXIDE CATALYST ON AN ALUMINUM SUPPORT |
| PCT/FR2013/053003 WO2014096625A1 (en) | 2012-12-19 | 2013-12-09 | Non-oxidative dehydrogenation method implementing a catalyst comprising a manganese oxide on an alumina substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1203490A FR2999569B1 (en) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | NON-OXIDIZING DESYDROGENATION PROCESS USING A MANGANESE OXIDE CATALYST ON AN ALUMINUM SUPPORT |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2999569A1 true FR2999569A1 (en) | 2014-06-20 |
| FR2999569B1 FR2999569B1 (en) | 2014-12-26 |
Family
ID=47754581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1203490A Expired - Fee Related FR2999569B1 (en) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | NON-OXIDIZING DESYDROGENATION PROCESS USING A MANGANESE OXIDE CATALYST ON AN ALUMINUM SUPPORT |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2999569B1 (en) |
| WO (1) | WO2014096625A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113967472B (en) * | 2020-07-24 | 2024-11-12 | 中国石油化工股份有限公司 | Preparation method of propane dehydrogenation catalyst |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4370259A (en) * | 1980-05-13 | 1983-01-25 | Phillips Petroleum Company | Oxidative dehydrogenation catalyst |
| US5597944A (en) * | 1994-11-07 | 1997-01-28 | Texaco Inc. | Dehydrogenation of N-paraffin to N-olefin employing manganese oxide octahedral molecular sieve as catalyst |
| US20040242945A1 (en) * | 2003-05-29 | 2004-12-02 | Pelati Joseph E. | Dehydrogenation of alkyl aromatic compound over a gallium-zinc catalyst |
| EP2329878A1 (en) * | 2008-09-22 | 2011-06-08 | Waseda University | Dehydrogenation catalyst for alkyl aromatic compounds having high redox catalysis, process for preparation of the catalyst and process of dehydrogenation with the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2687987A (en) * | 1949-06-28 | 1954-08-31 | Standard Oil Dev Co | Catalytic conversion of hydrocarbons |
-
2012
- 2012-12-19 FR FR1203490A patent/FR2999569B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-12-09 WO PCT/FR2013/053003 patent/WO2014096625A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4370259A (en) * | 1980-05-13 | 1983-01-25 | Phillips Petroleum Company | Oxidative dehydrogenation catalyst |
| US5597944A (en) * | 1994-11-07 | 1997-01-28 | Texaco Inc. | Dehydrogenation of N-paraffin to N-olefin employing manganese oxide octahedral molecular sieve as catalyst |
| US20040242945A1 (en) * | 2003-05-29 | 2004-12-02 | Pelati Joseph E. | Dehydrogenation of alkyl aromatic compound over a gallium-zinc catalyst |
| EP2329878A1 (en) * | 2008-09-22 | 2011-06-08 | Waseda University | Dehydrogenation catalyst for alkyl aromatic compounds having high redox catalysis, process for preparation of the catalyst and process of dehydrogenation with the same |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KRISHNAN V V ET AL: "Oxidative Dehydrogenation of 1-Butene over Manganese Oxide Octahedral Molecular Sieves", JOURNAL OF CATALYSIS, ACADEMIC PRESS, DULUTH, MN, US, vol. 184, no. 2, 10 June 1999 (1999-06-10), pages 305 - 315, XP004443144, ISSN: 0021-9517, DOI: 10.1006/JCAT.1999.2460 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2999569B1 (en) | 2014-12-26 |
| WO2014096625A1 (en) | 2014-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI574942B (en) | Catalyst for metathesis of ethylene and 2-butene and/or double bond isomerization | |
| CA2748338C (en) | Catalyst regeneration | |
| TWI629255B (en) | Process for converting paraffin to olefin and catalyst for use therein | |
| WO2015055380A1 (en) | Selective hydrogenation method using a catalyst containing copper and at least one metal selected from nickel or cobalt | |
| JP2020500711A (en) | Hydrocarbon conversion catalyst system | |
| FR2999569A1 (en) | NON-OXIDIZING DESYDROGENATION PROCESS USING A MANGANESE OXIDE CATALYST ON AN ALUMINUM SUPPORT | |
| FR3022802B1 (en) | ALPHA ALUMINUM IRON OXIDE CATALYST AND ITS IMPLEMENTATION IN A PROCESS FOR THE DEHYDROGENATION OF MONOINSATURE HYDROCARBONS COMPRISING FROM 4 TO 5 CARBON ATOMS | |
| WO2014118194A2 (en) | Catalyst comprising mixed oxides of the elements aluminium, zinc and manganese and the use thereof in dehydrogenation | |
| FR2999570A1 (en) | NON-OXIDIZING DESYDROGENING PROCESS USING A CATALYST COMPRISING A MANGANESE OXIDE ON A SILICA CARRIER | |
| WO2014096628A1 (en) | Chromium oxide-based catalyst and use thereof for the dehydrogenation of hydrocarbons | |
| FR2999954A1 (en) | IRON OXIDE BASED CATALYST AND ITS USE IN DEHYDROGENATION | |
| FR3026317A1 (en) | IRON OXIDE CATALYST ON ALPHA ALUMINUM SUPPORT AND ITS USE IN A PROCESS FOR THE DEHYDROGENATION OF MONOINSATURATED HYDROCARBONS | |
| FR3011847A1 (en) | SELECTIVE HYDROGENATION PROCESS USING A CATALYST CONTAINING SILVER AND AT LEAST ONE METAL SELECTED FROM IRON, MOLYBDENE AND / OR COBALT | |
| WO2015197856A1 (en) | Iron oxide catalyst on an alpha alumina substrate and use thereof in a method for dehydrogenation of monounsaturated hydrocarbons | |
| US20120322650A1 (en) | Layered catalyst | |
| FR3011846A1 (en) | SELECTIVE HYDROGENATION PROCESS USING A CATALYST CONTAINING TIN AND AT LEAST ONE METAL SELECTED FROM IRON, MOLYBDENUM AND / OR COBALT | |
| US20120323058A1 (en) | Process for using layered sphere catalyst | |
| FR3011843A1 (en) | METHOD FOR SELECTIVE HYDROGENATION USING A CATALYST CONTAINING IRON AND AT LEAST ONE METAL SELECTED FROM ZINC OR COPPER | |
| FR3011845A1 (en) | SELECTIVE HYDROGENATION METHOD USING A CATALYST CONTAINING IRON AND AT LEAST ONE METAL SELECTED AMONG NICKEL OR COBALT | |
| CN105722594A (en) | Catalyst bed configuration for olefin conversion and process for obtaining olefins |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TQ | Partial transmission of property |
Owner name: IFP ENERGIES NOUVELLES, FR Effective date: 20150707 Owner name: MICHELIN RECHERCHE ET TECHNIQUE S.A., CH Effective date: 20150707 Owner name: COMPAGNIE GENERALE DES ETABLISSEMENTS MICHELIN, FR Effective date: 20150707 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20160831 |