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FR3156337A1 - Method for the organic preparation of a catalyst in the presence of an additive - Google Patents

Method for the organic preparation of a catalyst in the presence of an additive Download PDF

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FR3156337A1
FR3156337A1 FR2313963A FR2313963A FR3156337A1 FR 3156337 A1 FR3156337 A1 FR 3156337A1 FR 2313963 A FR2313963 A FR 2313963A FR 2313963 A FR2313963 A FR 2313963A FR 3156337 A1 FR3156337 A1 FR 3156337A1
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FR
France
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catalyst
tantalum
acid
weight
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FR2313963A
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French (fr)
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Nicolas Cadran
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Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Publication date
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Abstract

La présente invention concerne une méthode de préparation d’un catalyseur, comprenant : a) une étape de préparation d’une solution organique comprenant : un précurseur métallique d’un élément métallique choisi parmi les éléments des groupes 3, 4 et 5 du tableau périodique, un additif, qui est un composé organique acide multifonctionnalisé, un composé cétone multifonctionnalisé, un composé ester multifonctionnalisé en beta, un halogénure d’hydrogène, un précurseur d’halogénure d’hydrogène, ou un de leurs mélanges, ledit précurseur métallique et ledit un additif étant présents dans la solution organique dans des quantités telles que le ratio molaire additif/métal est supérieur à 2 ; b) une étape de dépôt dudit précurseur métallique sur une matrice oxyde, par mise en contact de la solution organique avec ladite matrice oxyde ; puis c) une étape de traitement thermique. La présente invention concerne également le catalyseur obtenu et son utilisation pour convertir une charge comprenant de l’éthanol en butadiène. The present invention relates to a method for preparing a catalyst, comprising: a) a step of preparing an organic solution comprising: a metal precursor of a metallic element selected from elements in groups 3, 4, and 5 of the periodic table, an additive, which is a multifunctionalized acidic organic compound, a multifunctionalized ketone compound, a beta-multifunctionalized ester compound, a hydrogen halide, a hydrogen halide precursor, or a mixture thereof, said metal precursor and said additive being present in the organic solution in amounts such that the additive/metal molar ratio is greater than 2; b) a step of depositing said metal precursor on an oxide matrix, by bringing the organic solution into contact with said oxide matrix; then c) a heat treatment step. The present invention also relates to the catalyst obtained and its use for converting a feedstock comprising ethanol into butadiene.

Description

Méthode de préparation par voie organique d’un catalyseur en présence d’un additifMethod for the organic preparation of a catalyst in the presence of an additive

La présente invention porte sur une méthode de fabrication d’un catalyseur d’oxyde métallique d’un élément du groupe 3, 4 et/ou 5 supporté présentant des performances améliorées. Plus particulièrement, la présente invention concerne une méthode de préparation d’un catalyseur hétérogène comprenant au moins un élément métallique choisi parmi les éléments des groupes 3, 4 et 5 du tableau périodique, déposé sur une matrice oxyde par mise en contact entre ladite matrice oxyde et une solution organique d’au moins un précurseur dudit élément métallique, ladite solution organique contenant également un additif. La présente invention concerne également le catalyseur obtenu par ladite méthode de préparation et l’utilisation de ce catalyseur pour la conversion en butadiène d’une charge comprenant au moins de l’éthanol. La présente invention concerne aussi un procédé de conversion en butadiène d’une charge comprenant au moins de l’éthanol, comprenant en particulier une étape correspondant à la méthode de préparation d’un catalyseur hétérogène selon l’invention.The present invention relates to a method for manufacturing a supported metal oxide catalyst of a group 3, 4 and/or 5 element having improved performance. More particularly, the present invention relates to a method for preparing a heterogeneous catalyst comprising at least one metallic element chosen from the elements of groups 3, 4 and 5 of the periodic table, deposited on an oxide matrix by bringing said oxide matrix into contact with an organic solution of at least one precursor of said metallic element, said organic solution also containing an additive. The present invention also relates to the catalyst obtained by said preparation method and the use of this catalyst for the conversion into butadiene of a feedstock comprising at least ethanol. The present invention also relates to a method for converting into butadiene a feedstock comprising at least ethanol, comprising in particular a step corresponding to the method for preparing a heterogeneous catalyst according to the invention.

Les oxydes métalliques supportés sont une classe de catalyseurs hétérogènes qui comprennent une ou plusieurs espèces d’oxydes métalliques chargées et déposées à la surface d’un matériau de support, comme la silice (SiO2), l’alumine (Al2O3), le titane (TiO2), la zircone (ZrO2), l’oxyde de magnésium (MgO) et les mélanges correspondants. Des exemples d’oxydes métalliques couramment utilisés comprennent les oxydes métalliques des groupes 3 à 10 parce qu’ils sont capables de former de nombreux catalyseurs qui sont utilisés pour synthétiser une grande variété de produits chimiques. Par exemple, les catalyseurs d’oxyde de tantale supportés présentent des sites actifs aux propriétés diverses (acido-basiques et redox) et donc sont capables de catalyser de nombreuses réactions chimiques pertinentes pour l’industrie, y compris la production de 1,3-butadiène (pouvant être aussi désigné dans la présente description par butadiène) à partir d’éthanol, la décomposition de l’éther méthyl-t-butylique en isobutène et en méthanol, le réarrangement de Beckmann, l’époxydation d’oléfines. De même ils présentent une utilité en photocatalyse ou en électrocatalyse.Supported metal oxides are a class of heterogeneous catalysts that comprise one or more metal oxide species charged and deposited on the surface of a support material, such as silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), titanium (TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), magnesium oxide (MgO), and mixtures thereof. Examples of commonly used metal oxides include Group 3-10 metal oxides because they are capable of forming numerous catalysts that are used to synthesize a wide variety of chemicals. For example, supported tantalum oxide catalysts have active sites with diverse properties (acid-base and redox) and are therefore capable of catalyzing many chemical reactions relevant to industry, including the production of 1,3-butadiene (which may also be referred to in this description as butadiene) from ethanol, the decomposition of methyl-t-butyl ether into isobutene and methanol, the Beckmann rearrangement, the epoxidation of olefins. They also have utility in photocatalysis or electrocatalysis.

Comme pour tout catalyseur composé d’un élément métallique déposé sur un support, une dispersion particulière et une répartition spécifique de l’élément métallique, par exemple du tantale, peuvent être recherchées pour caractériser le catalyseur. La dispersion de l’élément métallique au niveau atomique est connue pour affecter la sélectivité et l’activité du catalyseur, via la modulation de la nature du site actif. De façon totalement indépendante, le contrôle de la distribution de l’élément métallique dans une particule de support est un autre paramètre à explorer pour gérer des problèmes de limitations diffusionnelles intra-granulaires lorsque celles-ci existent. En l’absence de limitations diffusionnelles intergranulaires, il est généralement connu d’utiliser l’ensemble de la surface et du volume disponibles, notamment pour des considérations de performances catalytiques.As with any catalyst composed of a metallic element deposited on a support, a particular dispersion and a specific distribution of the metallic element, for example tantalum, can be sought to characterize the catalyst. The dispersion of the metallic element at the atomic level is known to affect the selectivity and activity of the catalyst, via the modulation of the nature of the active site. Completely independently, the control of the distribution of the metallic element in a support particle is another parameter to explore to manage problems of intra-granular diffusional limitations when these exist. In the absence of intergranular diffusional limitations, it is generally known to use the entire available surface and volume, in particular for catalytic performance considerations.

Il existe toujours un besoin d’améliorer les performances catalytiques, par exemple la sélectivité, d’un catalyseur hétérogène comprenant en particulier un élément métallique choisi parmi les éléments du groupe 3, 4 et/ou 5.There is still a need to improve the catalytic performance, for example the selectivity, of a heterogeneous catalyst comprising in particular a metallic element chosen from the elements of group 3, 4 and/or 5.

Dans le cas de la préparation de catalyseurs comprenant l’élément tantale, l’utilisation de précurseurs de tantale commerciaux, solubles en milieu organique comme les alcoolates ou les halogénures de tantale, est largement décrite, comme dans la demande WO2017/009107 ou dans l’article de Corson de 1950 (B.B. Corson,at al.Butadiene form Ethyl Alcohol. Catalysis in the One- and Two-Step Processes.Industrial And Engineering Chemistry.1950, 42 (2), 359-373). Cependant, les précurseurs alcoolates ou les halogénures de tantale peuvent présenter l’inconvénient d’être extrêmement sensibles à l’hydrolyse. La formation d’une fonction d’hydroxyde de tantale a pour conséquence la formation de clusters de tantale et peut donc conduire à une modification voire à une limitation des performances catalytiques (cf. Ambreen, S.et al., Characterization and photocatalytic study of tantalum oxide nanoparticles prepared by the hydrolysis of tantalum oxo-ethoxide Ta83-O)2(μ-O)8(μ-OEt)6(OEt)14.Beilstein J. Nanotechnol.2014, 5, 1082–1090).In the case of the preparation of catalysts comprising the element tantalum, the use of commercial tantalum precursors, soluble in organic medium such as tantalum alcoholates or halides, is widely described, as in application WO2017/009107 or in the 1950 article by Corson (BB Corson, at al. Butadiene form Ethyl Alcohol. Catalysis in the One- and Two-Step Processes. Industrial And Engineering Chemistry. 1950, 42 (2), 359-373). However, tantalum alcoholate precursors or halides may have the disadvantage of being extremely sensitive to hydrolysis. The formation of a tantalum hydroxide function results in the formation of tantalum clusters and can therefore lead to a modification or even a limitation of the catalytic performances (cf. Ambreen, S. et al. , Characterization and photocatalytic study of tantalum oxide nanoparticles prepared by the hydrolysis of tantalum oxo-ethoxide Ta 83 -O) 2 (μ-O) 8 (μ-OEt) 6 (OEt) 14 . Beilstein J. Nanotechnol. 2014, 5, 1082–1090).

Pour limiter le phénomène d’hydrolyse, il semble donc nécessaire de limiter la quantité d’eau présente au sein du support, par exemple par un séchage poussé du support, notamment à des températures supérieures à 100°C, préférentiellement à 150°C pendant plusieurs heures. Pour limiter davantage le phénomène d’hydrolyse des précurseurs de tantale ou niobium (qui sont des éléments du groupe 5), il est possible de modifier lesdits précurseurs via l’ajout d’additifs.To limit the hydrolysis phenomenon, it therefore seems necessary to limit the quantity of water present in the support, for example by extensive drying of the support, in particular at temperatures above 100°C, preferably at 150°C for several hours. To further limit the hydrolysis phenomenon of tantalum or niobium precursors (which are group 5 elements), it is possible to modify said precursors by adding additives.

La littérature regorge d’agents de complexation divers et variés qui ont des succès différents. Par exemple, des études existent sur la réaction d’éléments du groupe 5, en particulier le tantale et le niobium, avec des composés comme :The literature is full of various complexing agents with varying success. For example, there are studies on the reaction of group 5 elements, particularly tantalum and niobium, with compounds such as:

- des dicétones, telles que l’acétylacétone (cf. Kapoor P.N., Mehrotra R.C., Organic Compounds of Niobium and Tantalum. IV. Reactions of niobium and tantalum pentaethoxides with β-diketones.J. Less-Common Metals, 8 (1965) 339-346),- diketones, such as acetylacetone (cf. Kapoor PN, Mehrotra RC, Organic Compounds of Niobium and Tantalum. IV. Reactions of niobium and tantalum pentaethoxides with β-diketones. J. Less-Common Metals , 8 (1965) 339-346),

- des cétoesters (cf. Mehrotra R.C., Kapoor P.N., Organic Compounds of Tantalum. Reactions of tantalum pentaethoxide with β-ketoesters.J. Less-Common Metals, 7 (1964) 453-457),- ketoesters (cf. Mehrotra RC, Kapoor PN, Organic Compounds of Tantalum. Reactions of tantalum pentaethoxide with β-ketoesters. J. Less-Common Metals , 7 (1964) 453-457),

- des hydroxyesters (cf. Narula A.K.,et al., Some Aliphatic and Aromatic Hydroxy Ester Derivatives of Niobium and Tantalum.Transition Met. Chem.7 (1982) 325-330),- hydroxyesters (see Narula AK, et al. , Some Aliphatic and Aromatic Hydroxy Ester Derivatives of Niobium and Tantalum. Transition Met. Chem. 7 (1982) 325-330),

- des glycols (cf. Mehrotra R.C., Kapoor P.N., Organic Compounds of Tantalum. I. Reactions of tantalum pentaethoxide with glycols.J. Less-Common Metals, 10 (1965) 237-245),- glycols (see Mehrotra RC, Kapoor PN, Organic Compounds of Tantalum. I. Reactions of tantalum pentaethoxide with glycols. J. Less-Common Metals , 10 (1965) 237-245),

- des halogénures d’acyle (cf. R Mehrotra R.C., Kapoor P.N., Organic Compounds of Niobium. I. Reactions of niobium penta-alkoxides with acyl halides.J. Less-Common Metals, 10 (1966) 348-353).- acyl halides (cf. R Mehrotra RC, Kapoor PN, Organic Compounds of Niobium. I. Reactions of niobium penta-alkoxides with acyl halides. J. Less-Common Metals , 10 (1966) 348-353).

Si ces documents détaillent les réactions et les propriétés des complexes formés, ils ne précisent pas l’effet et l’utilisation de tels complexes de Ta ou Nb dans la préparation de catalyseurs hétérogènes. La demande WO2022/165190 décrit l’utilisation de l’acétylacétone dans la préparation d’un catalyseur à base de tantale déposé sur de la silice.While these documents detail the reactions and properties of the complexes formed, they do not specify the effect and use of such Ta or Nb complexes in the preparation of heterogeneous catalysts. Application WO2022/165190 describes the use of acetylacetone in the preparation of a tantalum-based catalyst deposited on silica.

La présente invention a pour objectif de préparer un catalyseur hétérogène comprenant au moins un élément métallique, en particulier choisi parmi les éléments des groupes 3, 4 et 5, qui présente de bonnes performances catalytiques, voire un gain des performances par rapport aux catalyseurs de l’état de la technique, en particulier en termes de sélectivité et productivité, et notamment lors de la conversion en butadiène d’une charge comprenant de l’éthanol.The objective of the present invention is to prepare a heterogeneous catalyst comprising at least one metallic element, in particular chosen from the elements of groups 3, 4 and 5, which exhibits good catalytic performance, or even an improvement in performance compared to catalysts of the state of the art, in particular in terms of selectivity and productivity, and in particular during the conversion into butadiene of a feedstock comprising ethanol.

La présente invention concerne ainsi une méthode de préparation d’un catalyseur, comprenant :The present invention thus relates to a method for preparing a catalyst, comprising:

a) une étape de préparation d’au moins une solution organique comprenant :a) a step of preparing at least one organic solution comprising:

au moins un précurseur métallique d’au moins un élément métallique choisi parmi les éléments des groupes 3, 4 et 5 du tableau périodique,at least one metallic precursor of at least one metallic element chosen from the elements of groups 3, 4 and 5 of the periodic table,

au moins un additif, ledit au moins un additif étant un composé organique acide multifonctionnalisé, un composé cétone multifonctionnalisé, un composé ester multifonctionnalisé en beta, un halogénure d’hydrogène, un précurseur d’halogénure d’hydrogène, ou un de leurs mélanges,at least one additive, said at least one additive being a multifunctionalized organic acid compound, a multifunctionalized ketone compound, a beta-multifunctionalized ester compound, a hydrogen halide, a hydrogen halide precursor, or a mixture thereof,

ledit au moins un précurseur métallique et ledit au moins un additif étant présents dans la solution organique dans des quantités telles que le ratio molaire additif/métal entre le nombre de moles dudit au moins additif et le nombre de moles du ou des élément(s) métallique(s) apporté(s) par ledit au moins un précurseur métallique est supérieur à 2 ;said at least one metallic precursor and said at least one additive being present in the organic solution in quantities such that the additive/metal molar ratio between the number of moles of said at least one additive and the number of moles of the metallic element(s) provided by said at least one metallic precursor is greater than 2;

b) une étape de dépôt dudit au moins un précurseur métallique sur une matrice oxyde, par mise en contact de la solution organique préparée à l’étape a) avec ladite matrice oxyde, pour obtenir un solide ;b) a step of depositing said at least one metallic precursor on an oxide matrix, by bringing the organic solution prepared in step a) into contact with said oxide matrix, to obtain a solid;

c) une étape de traitement thermique du solide obtenu à l’issue de l’étape b).c) a step of heat treatment of the solid obtained at the end of step b).

Un tel procédé permet d’obtenir un catalyseur dont les performances catalytiques, en particulier en termes de sélectivité et de productivité, lors de la réaction de conversion en butadiène d’une charge comprenant de l’éthanol, sont satisfaisantes voire améliorées par rapport aux catalyseurs de l’état de la technique, notamment préparés par voie organique. La présente invention présente donc l’avantage de permettre la préparation de manière simple de catalyseurs avec des performances satisfaisantes, voire améliorées, pour des coûts de production raisonnables. Un autre avantage du procédé selon l’invention réside dans le fait qu’un séchage poussé du support et/ou des composés mis en jeu, comme l’additif et/ou le solvant organique, n’est pas nécessaire pour préparer un catalyseur présentant de bonnes performances catalytiques. Le procédé selon l’invention a donc l’avantage de permettre d’alléger les contraintes de manipulations lors de la préparation du catalyseur qui seraient liées à la nécessité d’avoir des produits secs ou ayant une teneur résiduelle en eau faible.Such a process makes it possible to obtain a catalyst whose catalytic performances, in particular in terms of selectivity and productivity, during the reaction for converting a feedstock comprising ethanol into butadiene, are satisfactory or even improved compared to the catalysts of the state of the art, in particular prepared by organic means. The present invention therefore has the advantage of allowing the simple preparation of catalysts with satisfactory or even improved performances, for reasonable production costs. Another advantage of the process according to the invention lies in the fact that extensive drying of the support and/or the compounds involved, such as the additive and/or the organic solvent, is not necessary to prepare a catalyst having good catalytic performances. The process according to the invention therefore has the advantage of making it possible to alleviate the handling constraints during the preparation of the catalyst which would be linked to the need to have dry products or those having a low residual water content.

L’invention concerne également le catalyseur obtenu par le procédé de préparation selon l’invention, et qui comprend au moins un élément métallique choisi dans le groupe des éléments du groupe 3, du groupe 4 et du groupe 5 du tableau périodique, de préférence choisi parmi l’yttrium, le zirconium, le hafnium, le niobium, le tantale et leurs mélanges, préférentiellement parmi l’élément tantale, l’élément niobium et/ou l’élément zirconium, de manière préférée l’élément tantale, et une matrice oxyde de préférence à base de silice.The invention also relates to the catalyst obtained by the preparation process according to the invention, and which comprises at least one metallic element chosen from the group of elements of group 3, group 4 and group 5 of the periodic table, preferably chosen from yttrium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum and their mixtures, preferentially from the element tantalum, the element niobium and/or the element zirconium, preferably the element tantalum, and an oxide matrix preferably based on silica.

La présente invention concerne aussi l’utilisation dudit catalyseur pour convertir une charge comprenant de l’éthanol en butadiène, à une température comprise entre 250 et 450°C, à une pression comprise entre 0,05 et 2,00 MPa.The present invention also relates to the use of said catalyst for converting a feedstock comprising ethanol into butadiene, at a temperature of between 250 and 450°C, at a pressure of between 0.05 and 2.00 MPa.

Enfin, la présente invention concerne, selon un autre aspect, un procédé de conversion d’une charge comprenant au moins de l’éthanol en butadiène, qui comprend :Finally, the present invention relates, according to another aspect, to a process for converting a feedstock comprising at least ethanol into butadiene, which comprises:

A) la préparation d’un catalyseur selon la méthode de préparation selon l’invention ;A) the preparation of a catalyst according to the preparation method according to the invention;

B) une étape de conversion en butadiène de la charge comprenant de l’éthanol, opérée en présence du catalyseur préparé à l’étape A), à une température comprise entre 250 et 450°C, à une pression comprise entre 0,05 et 2,00 MPa.B) a step of converting the feedstock comprising ethanol into butadiene, carried out in the presence of the catalyst prepared in step A), at a temperature between 250 and 450°C, at a pressure between 0.05 and 2.00 MPa.

Selon l’invention, les expressions « compris entre … et … » et « entre …. et … » sont équivalentes et signifient que les valeurs limites de l’intervalle sont incluses dans la gamme de valeurs décrite. Si tel n’est pas le cas et que les valeurs limites ne sont pas incluses dans la gamme décrite, une telle précision sera apportée par la présente description.According to the invention, the expressions “between … and …” and “between …. and …” are equivalent and mean that the limit values of the interval are included in the range of values described. If this is not the case and the limit values are not included in the range described, such clarification will be provided by the present description.

Dans la présente description, les différentes plages de paramètres pour une étape donnée, telles que des plages de pressions et des plages de températures, peuvent être utilisées seules ou en combinaison. Par exemple, dans la présente description, une plage de valeurs préférées de pression peut être combinée avec une plage de valeurs de température plus préférées.In the present description, the different parameter ranges for a given step, such as pressure ranges and temperature ranges, may be used alone or in combination. For example, in the present description, a range of preferred pressure values may be combined with a range of more preferred temperature values.

Dans la suite, des modes de réalisation particuliers de l’invention sont décrits. Ils peuvent être mis en œuvre séparément ou combinés entre eux, sans limitation de combinaisons lorsque c’est techniquement réalisable.In the following, particular embodiments of the invention are described. They can be implemented separately or combined with each other, without limitation of combinations when technically feasible.

Selon la présente invention, les pressions sont des pressions absolues et sont données en MPa absolus (ou MPa abs.).According to the present invention, the pressures are absolute pressures and are given in absolute MPa (or MPa abs.).

Selon l’invention, les temps et durées sont exprimés en heures (h), en minutes (min) et/ou en secondes (sec).According to the invention, the times and durations are expressed in hours (h), minutes (min) and/or seconds (sec).

Dans la présente description, le terme « température ambiante (Tamb) » correspond à une température typiquement de 20°C ± 5°C (le sigle « ± » signifiant « plus ou moins », « de 20°C ± 5°C » signifie entre 15 et 25°C), et le terme « pression atmosphérique » signifie une pression d’environ 0,1 MPa, c’est-à-dire comprise entre 0,05 MPa et 0,15 MPa, de préférence entre 0,08 MPa et 0,12 MPa, et généralement une pression de 0,101325 MPa.In the present description, the term "ambient temperature (Tamb)" corresponds to a temperature typically of 20°C ± 5°C (the acronym "±" meaning "more or less", "20°C ± 5°C" means between 15 and 25°C), and the term "atmospheric pressure" means a pressure of approximately 0.1 MPa, i.e. between 0.05 MPa and 0.15 MPa, preferably between 0.08 MPa and 0.12 MPa, and generally a pressure of 0.101325 MPa.

Les termes « amont » et « aval » sont à comprendre en fonction de l’écoulement général du/des fluides ou flux en question dans le procédé.The terms “upstream” and “downstream” are to be understood in relation to the general flow of the fluid(s) or flow(s) in question in the process.

Selon l’invention, le terme hydroxyacide signifie tout composé présentant une fonction acide carboxylique et une fonction hydroxyle de préférence en position alpha, beta ou gamma (très préférentiellement en alpha ou beta), ou leurs dérivés, le terme dérivés signifiant ici leurs oligomères comprenant en particulier entre 2 et 20 motifs de répétition, éventuellement sous forme cyclique (i.e. sous forme lactone). En effet, les hydroxyacides sont connus pour avoir tendance à s’oligomériser, c’est-à-dire à se condenser sous forme d’oligomères, linéaires ou cycliques, en particulier lorsqu’ils sont en solution concentrée. Par exemple, l’acide lactique s’oligomérise pour former des oligomères d’acide lactique comprenant entre 2 et 20 et plus particulièrement entre 2 et 10, lorsque la concentration en acide lactique en solution aqueuse augmente (cf. Vu D.T., et al., Oligomer distribution in concentrated lactic acid solutions,Fluid Phase Equilibria, 236 (2005) 125–135). L’acide lactique peut aussi se dimériser et se cycliser pour former le dilactide. Ainsi, les hydroxyacides tels qu’éventuellement envisagés comme additif dans le procédé selon l’invention peuvent être sous forme de composés monomériques d’un hydroxyacide dont la fonction hydroxyle est de préférence en position alpha, beta ou gamma, ou des composés oligomériques dudit hydroxyacide, sous forme cyclique (par exemple le dillactide) ou linéaire. Dans cette description, il faut donc comprendre les termes « hydroxyacides » et « alpha-hydroxyacides », « beta-hydroxyacides », « gamma-hydroxyacides », respectivement comme « hydroxyacides et leurs dérivés » et « alpha-hydroxyacides et leurs dérivés », « beta-hydroxyacides et leurs dérivés », « gamma-hydroxyacides et leurs dérivés ». De même, les différents hydroxyacides spécifiques cités dans cette description, par exemple l’acide lactique, l’acide tartrique, l’acide malique, l’acide mandélique, correspondent auxdits acides spécifiques sous forme monomérique et leurs dérivés oligomériques, par exemple respectivement à l’acide lactique et ses dérivés, l’acide tartrique et ses dérivés, l’acide malique et ses dérivés, l’acide mandélique et ses dérivés.According to the invention, the term hydroxy acid means any compound having a carboxylic acid function and a hydroxyl function preferably in the alpha, beta or gamma position (very preferably in alpha or beta), or their derivatives, the term derivatives here meaning their oligomers comprising in particular between 2 and 20 repeating units, possibly in cyclic form (i.e. in lactone form). Indeed, hydroxy acids are known to have a tendency to oligomerize, i.e. to condense in the form of oligomers, linear or cyclic, in particular when they are in concentrated solution. For example, lactic acid oligomerizes to form lactic acid oligomers comprising between 2 and 20 and more particularly between 2 and 10, when the concentration of lactic acid in aqueous solution increases (cf. Vu DT, et al., Oligomer distribution in concentrated lactic acid solutions, Fluid Phase Equilibria , 236 (2005) 125–135). Lactic acid can also dimerize and cyclize to form dilactide. Thus, the hydroxy acids as possibly envisaged as additive in the process according to the invention can be in the form of monomeric compounds of a hydroxy acid whose hydroxyl function is preferably in the alpha, beta or gamma position, or oligomeric compounds of said hydroxy acid, in cyclic (for example dillactide) or linear form. In this description, the terms "hydroxy acids" and "alpha-hydroxy acids", "beta-hydroxy acids", "gamma-hydroxy acids", are therefore to be understood as "hydroxy acids and their derivatives" and "alpha-hydroxy acids and their derivatives", "beta-hydroxy acids and their derivatives", "gamma-hydroxy acids and their derivatives", respectively. Similarly, the various specific hydroxy acids cited in this description, for example lactic acid, tartaric acid, malic acid, mandelic acid, correspond to said specific acids in monomeric form and their oligomeric derivatives, for example respectively lactic acid and its derivatives, tartaric acid and its derivatives, malic acid and its derivatives, mandelic acid and its derivatives.

La présente invention concerne une méthode de préparation d’un catalyseur, appelé catalyseur hétérogène, qui comprend au moins un élément métallique choisi parmi les éléments des groupes 3, 4 et 5 du tableau périodique, de préférence parmi l’yttrium, le zirconium, le hafnium, le niobium, le tantale, et leurs mélanges, préférentiellement le zirconium, le niobium, le tantale, et leurs mélanges, très préférentiellement le tantale, et une matrice oxyde, de préférence à base de silice.The present invention relates to a method for preparing a catalyst, called a heterogeneous catalyst, which comprises at least one metallic element chosen from the elements of groups 3, 4 and 5 of the periodic table, preferably from yttrium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, and mixtures thereof, preferentially zirconium, niobium, tantalum, and mixtures thereof, very preferentially tantalum, and an oxide matrix, preferably based on silica.

La méthode de préparation selon l’invention comprend, très particulièrement consiste en, les étapes suivantes :The preparation method according to the invention comprises, very particularly, the following steps:

a) une étape de préparation d’au moins une solution organique qui comprend au moins un précurseur métallique d’au moins un élément métallique choisi parmi les éléments des groupes 3, 4 et 5 du tableau périodique, au moins un additif de manière préférée choisi parmi les hydroxyacides et leurs anhydrides, les cétoacides et leurs anhydrides, les polyacides (par exemple diacides et triacides), et leurs anhydrides, les hydrocétones, les dicétones, les beta-hydroxyesters, les beta-cétoesters, les halogénures d’hydrogène, les précurseurs d’halogénure d’hydrogène, et leurs mélanges, et éventuellement un solvant organique,a) a step of preparing at least one organic solution which comprises at least one metallic precursor of at least one metallic element chosen from the elements of groups 3, 4 and 5 of the periodic table, at least one additive preferably chosen from hydroxy acids and their anhydrides, keto acids and their anhydrides, polyacids (for example diacids and triacids), and their anhydrides, hydroketones, diketones, beta-hydroxyesters, beta-ketoesters, hydrogen halides, hydrogen halide precursors, and mixtures thereof, and optionally an organic solvent,

ledit au moins un précurseur métallique et ledit au moins un additif étant présents dans la solution organique dans des quantités telles que le ratio molaire (additif/métal) entre le nombre de moles dudit au moins additif et le nombre de moles du ou des élément(s) métallique(s) apporté(s) par ledit au moins un précurseur métallique est supérieur à 2, de préférence entre 2,1 et 30, préférentiellement entre 2,5 et 20, de manière préférée entre 5 et 15 ;said at least one metallic precursor and said at least one additive being present in the organic solution in quantities such that the molar ratio (additive/metal) between the number of moles of said at least one additive and the number of moles of the metallic element(s) provided by said at least one metallic precursor is greater than 2, preferably between 2.1 and 30, preferentially between 2.5 and 20, preferably between 5 and 15;

b) une étape de dépôt dudit au moins un précurseur métallique sur une matrice oxyde, par mise en contact de la solution organique préparée à l’étape a) avec ladite matrice oxyde, pour obtenir un solide,b) a step of depositing said at least one metallic precursor on an oxide matrix, by bringing the organic solution prepared in step a) into contact with said oxide matrix, to obtain a solid,

b’) éventuellement une étape de maturation du solide obtenu à l’issue de l’étape b),b’) possibly a maturation stage of the solid obtained at the end of stage b),

c) une étape de traitement thermique du solide issu de l’étape b) de dépôt ou éventuellement b’) de maturation, comprenant de préférence un séchage ou un séchage suivi d’une calcination,c) a step of heat treatment of the solid resulting from step b) of deposition or possibly b') of maturation, preferably comprising drying or drying followed by calcination,

le séchage étant avantageusement opéré à une température comprise entre 50 et 200°C et de préférence entre 80 et 150°C, pendant une durée comprise entre 1 et 24 heures, avantageusement sous flux gazeux, de préférence sous flux d’air ;the drying being advantageously carried out at a temperature between 50 and 200°C and preferably between 80 and 150°C, for a duration between 1 and 24 hours, advantageously under a gas flow, preferably under an air flow;

la calcination, lorsqu’elle est intégrée à l’étape c), étant avantageusement réalisée sous flux gazeux, de préférence sous flux gazeux comprenant de l'oxygène, à une température comprise entre 350 et 700°C, de préférence entre 450 et 600°C, pendant une durée comprise entre 1 et 6 h, de préférence comprise entre 2 et 4 h ; etthe calcination, when integrated into step c), being advantageously carried out under a gas flow, preferably under a gas flow comprising oxygen, at a temperature of between 350 and 700°C, preferably between 450 and 600°C, for a duration of between 1 and 6 h, preferably between 2 and 4 h; and

d) éventuellement la répétition, de la succession des étapes b) de dépôt et c) de traitement thermique, ou optionnellement de la succession de l’étape b) de dépôt, suivie de l’étape b’) de maturation puis de l’étape c) de traitement thermique.d) possibly the repetition of the succession of steps b) of deposition and c) of heat treatment, or optionally of the succession of step b) of deposition, followed by step b') of maturation then by step c) of heat treatment.

Avantageusement, l’étape a) de la méthode de préparation permet de préparer au moins une solution organique qui comprend au moins un précurseur métallique, de manière préférée qui comprend un ou deux précurseur(s) métallique(s), et de manière très particulière un précurseur métallique, comprenant au moins un élément métallique choisi parmi les éléments des groupes 3, 4 et 5 du tableau périodique, c’est-à-dire au moins un précurseur métallique d’au moins un élément métallique choisi parmi les éléments des groupes 3, 4 et 5 du tableau périodique, de manière préférée un ou deux, et de manière très particulière un, précurseur(s) métallique(s) d’au moins un élément du groupe 3, du groupe 4 et/ou du groupe 5. De manière préférée, le ou chaque précurseur métallique comprend un élément métallique choisi parmi les éléments des groupes 3, 4 et 5 du tableau périodique. Le ou chaque précurseur métallique peut éventuellement comprendre un autre élément choisi parmi les éléments d’un groupe du tableau périodique autres que ceux des groupes 3, 4 et 5.Advantageously, step a) of the preparation method makes it possible to prepare at least one organic solution which comprises at least one metal precursor, preferably which comprises one or two metal precursor(s), and very particularly a metal precursor, comprising at least one metal element chosen from the elements of groups 3, 4 and 5 of the periodic table, that is to say at least one metal precursor of at least one metal element chosen from the elements of groups 3, 4 and 5 of the periodic table, preferably one or two, and very particularly one, metal precursor(s) of at least one element of group 3, group 4 and/or group 5. Preferably, the or each metal precursor comprises a metal element chosen from the elements of groups 3, 4 and 5 of the periodic table. The or each metal precursor may optionally comprise another element chosen from the elements of a group of the periodic table other than those of groups 3, 4 and 5.

Ledit au moins un précurseur métallique d’au moins un élément métallique choisi parmi les éléments du groupe 3, du groupe 4 et/ou du groupe 5 du tableau périodique est avantageusement un précurseur métallique d’au moins un élément métallique choisi en particulier parmi l’yttrium (Y), le zirconium (Zr), le hafnium (Hf), le niobium (Nb), le tantale (Ta), et leurs mélanges, de préférence parmi le zirconium (Zr), le niobium (Nb), le tantale (Ta), et leurs mélanges, de manière très préférée le tantale. Selon un mode de réalisation très préférée de l’invention, ledit au moins un précurseur métallique est un précurseur métallique de l’élément tantale, éventuellement combiné à un précurseur métallique de l’élément niobium et/ou à un précurseur métallique de l’élément zirconium.Said at least one metallic precursor of at least one metallic element chosen from the elements of group 3, group 4 and/or group 5 of the periodic table is advantageously a metallic precursor of at least one metallic element chosen in particular from yttrium (Y), zirconium (Zr), hafnium (Hf), niobium (Nb), tantalum (Ta), and mixtures thereof, preferably from zirconium (Zr), niobium (Nb), tantalum (Ta), and mixtures thereof, very preferably tantalum. According to a very preferred embodiment of the invention, said at least one metallic precursor is a metallic precursor of the element tantalum, optionally combined with a metallic precursor of the element niobium and/or with a metallic precursor of the element zirconium.

Avantageusement, un précurseur métallique d’au moins un élément métallique choisi parmi les éléments du groupe 3, 4 et/ou 5, par exemple un précurseur métallique de l’élément tantale, est tout composé comprenant ledit au moins élément respectivement du groupe 3, 4 et/ou 5, par exemple le tantale, et pouvant libérer cet élément en solution sous forme réactive. Les précurseurs métalliques utilisés sont ainsi des composés organiques ou inorganiques comprenant ledit élément métallique du groupe 3, 4 et/ou 5, et qui sont avantageusement solubles au moins partiellement, de préférence entièrement, dans la solution organique, et en particulier dans le solvant organique lorsqu’un solvant organique est utilisé, dans les conditions de température et pression mises en œuvre lors de l’étape a) et de l’étape b) de la méthode de préparation. Les composés organiques ou inorganiques sont en particulier choisis dans le groupe constitué par les halogénures, les nitrates, les sulfates, les phosphates, les hydroxydes, les carbonates, les carboxylates, les alcoolates, les dicétonates, les amines, le cyclopentadiényle, dudit élément métallique du groupe 3, 4 et/ou 5, et les combinaisons de deux ou plusieurs de ceux-ci, plus préférablement choisis dans le groupe constitué par les chlorures, les nitrates, les carboxylates, les alcoolates, les dicétonates, dudit élément métallique du groupe 3, 4 et/ou 5, et des combinaisons de deux ou plusieurs de ceux-ci. Les précurseurs de type alcoolate ont par exemple pour formule M(OR)noù M est un élément métallique du groupe n du tableau périodique, n étant un nombre entier égal à 3, 4 ou 5, de préférence M est Ta ou Nb ou Zr, de manière très préférée Ta, et R est un groupement choisi parmi les alkyles tels que les groupements éthyle, isopropyle, n-butyle, s-butyle, t-butyle. Par exemple, les précurseurs métalliques préférés du tantale sont le pentachlorure de tantale (TaCl5) et le pentaéthanoate de tantale (Ta(OC2H5)5ou Ta(OEt)5) qui peuvent être utilisés avec la plupart des solvants organiques. Le précurseur métallique du niobium peut être choisi parmi le pentachlorure de niobium (NbCl5) et le pentaéthanoate de niobium (Nb(OC2H5)5ou Nb(OEt)5). Le précurseur métallique du zirconium peut être choisi parmi le tétrachlorure de zirconium (ZrCl4) et le tétraéthanoate de zirconium (Zr(OC2H5)4ou Zr(OEt)4). Selon un mode de réalisation très préférée de l’invention, ledit au moins un précurseur métallique est le pentachlorure de tantale (TaCl5) ou le pentaéthanoate de tantale (Ta(OC2H5)5ou Ta(OEt)5), éventuellement combiné à un précurseur métallique de l’élément niobium et/ou à un précurseur métallique de l’élément zirconium.Advantageously, a metal precursor of at least one metal element chosen from the elements of group 3, 4 and/or 5, for example a metal precursor of the element tantalum, is any compound comprising said at least one element respectively of group 3, 4 and/or 5, for example tantalum, and capable of releasing this element in solution in reactive form. The metal precursors used are thus organic or inorganic compounds comprising said metal element of group 3, 4 and/or 5, and which are advantageously soluble at least partially, preferably entirely, in the organic solution, and in particular in the organic solvent when an organic solvent is used, under the temperature and pressure conditions implemented during step a) and step b) of the preparation method. The organic or inorganic compounds are in particular chosen from the group consisting of halides, nitrates, sulfates, phosphates, hydroxides, carbonates, carboxylates, alcoholates, diketonates, amines, cyclopentadienyl, of said metal element from group 3, 4 and/or 5, and combinations of two or more thereof, more preferably chosen from the group consisting of chlorides, nitrates, carboxylates, alcoholates, diketonates, of said metal element from group 3, 4 and/or 5, and combinations of two or more thereof. The alcoholate precursors have for example the formula M(OR) n where M is a metallic element from group n of the periodic table, n being an integer equal to 3, 4 or 5, preferably M is Ta or Nb or Zr, very preferably Ta, and R is a group chosen from alkyls such as ethyl, isopropyl, n-butyl, s-butyl, t-butyl groups. For example, the preferred metallic precursors of tantalum are tantalum pentachloride (TaCl 5 ) and tantalum pentaethanoate (Ta(OC 2 H 5 ) 5 or Ta(OEt) 5 ) which can be used with most organic solvents. The metallic precursor of niobium can be chosen from niobium pentachloride (NbCl 5 ) and niobium pentaethanoate (Nb(OC 2 H 5 ) 5 or Nb(OEt) 5 ). The metal precursor of zirconium may be chosen from zirconium tetrachloride (ZrCl 4 ) and zirconium tetraethanoate (Zr(OC 2 H 5 ) 4 or Zr(OEt) 4 ). According to a very preferred embodiment of the invention, said at least one metal precursor is tantalum pentachloride (TaCl 5 ) or tantalum pentaethanoate (Ta(OC 2 H 5 ) 5 or Ta(OEt) 5 ), optionally combined with a metal precursor of the element niobium and/or a metal precursor of the element zirconium.

La solution organique préparée à l’étape a) de la méthode selon l’invention comprend, outre ledit au moins un précurseur métallique d’au moins un élément du groupe 3, 4 et/ou 5 du tableau périodique, au moins un additif et éventuellement un solvant organique.The organic solution prepared in step a) of the method according to the invention comprises, in addition to said at least one metallic precursor of at least one element from group 3, 4 and/or 5 of the periodic table, at least one additive and optionally an organic solvent.

Ledit additif peut être un composé organique acide multifonctionnalisé, un composé cétone multifonctionnalisé, un composé ester multifonctionnalisé en beta, un halogénure d’hydrogène, un précurseur d’halogénure d’hydrogène, ou un de leurs mélanges. Selon l’invention, un composé organique acide multifonctionnalisé est un composé organique comprenant une fonction acide carboxylique, ou génératrice d’acide carboxylique (i.e. un anhydride d’acide capable de générer un acide en particulier en milieu alcoolique), et au moins une deuxième fonction chimique, avantageusement oxygénée (par exemple un groupement carbonyle et/ou hydroxyle), azotée (par exemple un groupement amine ou amide) ou soufrée, de préférence en position 1 (position alpha, c’est-à-dire sur le carbone directement adjacent au carbone de la fonction acide), en position 2 (position beta, c’est-à-dire sur le deuxième carbone adjacent au carbone de la fonction acide) ou position 3 (position gamma, c’est-à-dire sur le troisième carbone adjacent au carbone de la fonction acide). De la même manière, un composé cétone multifonctionnalisé est un composé organique comprenant une fonction cétone et au moins une deuxième fonction chimique, avantageusement oxygénée (par exemple un groupement carbonyle ou hydroxyle), azotée (par exemple un groupement amine ou amide) ou soufrée, de préférence en position 1 (position alpha, c’est-à-dire sur le carbone directement adjacent au carbone de la fonction cétone), en position 2 (position beta, c’est-à-dire sur le deuxième carbone adjacent au carbone de la fonction cétone) ou position 3 (position gamma, c’est-à-dire sur le troisième carbone adjacent au carbone de la fonction cétone). Enfin, un composé ester multifonctionnalisé en beta est un composé organique comprenant une fonction ester et au moins une deuxième fonction chimique, avantageusement oxygénée (par exemple un groupement carbonyle ou hydroxyle), azotée (par exemple un groupement amine ou amide) ou soufrée, en position 2 (position beta, c’est-à-dire sur le deuxième carbone adjacent au carbone de la fonction cétone). De préférence, ledit au moins un additif est choisi parmi les hydroxyacides et leurs anhydrides, les cétoacides et leurs anhydrides, les polyacides (par exemple diacides et triacides), et leurs anhydrides, les hydroxycétones, les dicétones, les beta-hydroxyesters, les beta-cétoesters, les halogénures d’hydrogène, les précurseurs d’halogénure d’hydrogène, et leurs mélanges.Said additive may be a multifunctionalized organic acid compound, a multifunctionalized ketone compound, a beta-multifunctionalized ester compound, a hydrogen halide, a hydrogen halide precursor, or a mixture thereof. According to the invention, a multifunctionalized acidic organic compound is an organic compound comprising a carboxylic acid function, or a carboxylic acid-generating function (i.e. an acid anhydride capable of generating an acid, in particular in an alcoholic medium), and at least one second chemical function, advantageously oxygenated (for example a carbonyl and/or hydroxyl group), nitrogenous (for example an amine or amide group) or sulfurous, preferably in position 1 (alpha position, i.e. on the carbon directly adjacent to the carbon of the acid function), in position 2 (beta position, i.e. on the second carbon adjacent to the carbon of the acid function) or position 3 (gamma position, i.e. on the third carbon adjacent to the carbon of the acid function). In the same way, a multifunctionalized ketone compound is an organic compound comprising a ketone function and at least one second chemical function, advantageously oxygenated (for example a carbonyl or hydroxyl group), nitrogenous (for example an amine or amide group) or sulfurous, preferably in position 1 (alpha position, i.e. on the carbon directly adjacent to the carbon of the ketone function), in position 2 (beta position, i.e. on the second carbon adjacent to the carbon of the ketone function) or position 3 (gamma position, i.e. on the third carbon adjacent to the carbon of the ketone function). Finally, a beta-multifunctionalized ester compound is an organic compound comprising an ester function and at least one second chemical function, advantageously oxygenated (for example a carbonyl or hydroxyl group), nitrogenous (for example an amine or amide group) or sulfurous, in position 2 (beta position, i.e. on the second carbon adjacent to the carbon of the ketone function). Preferably, said at least one additive is chosen from hydroxy acids and their anhydrides, keto acids and their anhydrides, polyacids (for example diacids and triacids), and their anhydrides, hydroxyketones, diketones, beta-hydroxyesters, beta-ketoesters, hydrogen halides, hydrogen halide precursors, and mixtures thereof.

De manière préférée, les hydroxyacides, cétoacides et polyacides sont choisis parmi les alpha-hydroxyacides, les beta-hydroxyacides, les alpha-cétoacides, les béta-cétoacides, les alpha-diacides, les beta-diacides, leurs anhydrides, et leurs mélanges, et plus particulièrement parmi l’acide pyruvique, l’acide lactique, l’acide tartrique, l’acide malique, l’acide citrique, l’acide oxalique, l’acide glycolique, l’acide salicylique, l’acide mandélique, l’acide α-cétoglutarique et l’acide β-cétoglutarique, leurs anhydrides, et leurs mélanges. De manière préférée, les hydroxyacides, cétoacides et polyacides sont choisis parmi les alpha-hydroxyacides, les alpha-cétoacides, les alpha-diacides, tels que l’acide pyruvique, l’acide lactique, l’acide tartrique, l’acide malique, l’acide citrique, l’acide oxalique, l’acide glycolique, l’acide mandélique, leurs anhydrides et leurs mélanges.Preferably, the hydroxy acids, keto acids and polyacids are chosen from alpha-hydroxy acids, beta-hydroxy acids, alpha-keto acids, beta-keto acids, alpha-diacids, beta-diacids, their anhydrides, and their mixtures, and more particularly from pyruvic acid, lactic acid, tartaric acid, malic acid, citric acid, oxalic acid, glycolic acid, salicylic acid, mandelic acid, α-ketoglutaric acid and β-ketoglutaric acid, their anhydrides, and their mixtures. Preferably, the hydroxy acids, keto acids and polyacids are chosen from alpha-hydroxy acids, alpha-keto acids, alpha-diacids, such as pyruvic acid, lactic acid, tartaric acid, malic acid, citric acid, oxalic acid, glycolic acid, mandelic acid, their anhydrides and their mixtures.

De préférence, les hydroxycétones et les dicétones sont choisis parmi les alpha-hydroxycétones, les beta-hydroxycétones, les beta-dicétones, et leurs mélanges, par exemple parmi le 3-hydroxybutanone (ou acétoïne), la pentane-2,4-dione (ou acétylacétone), et leurs mélanges.Preferably, the hydroxyketones and diketones are chosen from alpha-hydroxyketones, beta-hydroxyketones, beta-diketones, and mixtures thereof, for example from 3-hydroxybutanone (or acetoin), pentane-2,4-dione (or acetylacetone), and mixtures thereof.

De préférence, les beta-hydroxyesters et les beta-cétoesters sont choisis parmi l’acétoacétate d’éthyle, le 2-oxocyclopentanecarboxylate d’éthyle, le malonate de diéthyle, et leurs mélanges, de manière préférée l’acétoacétate d’éthyle, le 2-oxocyclopentanecarboxylate d’éthyle, et leurs mélanges.Preferably, the beta-hydroxyesters and the beta-ketoesters are chosen from ethyl acetoacetate, ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate, diethyl malonate, and mixtures thereof, preferably ethyl acetoacetate, ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate, and mixtures thereof.

De préférence, l’halogénure d’hydrogène est choisi parmi le chlorure d’hydrogène, le bromure d’hydrogène, l’iodure d’hydrogène et leurs mélanges, et préférentiellement le chlorure d’hydrogène. Il peut par exemple être introduit dans la solution organique, par bullage d’halogénure d’hydrogène gazeux dans la solution organique, ou dans le solvant organique préalablement à l’étape a); au moins une partie de l’halogénure d’hydrogène gazeux est alors avantageusement dissous dans le solvant organique.Preferably, the hydrogen halide is chosen from hydrogen chloride, hydrogen bromide, hydrogen iodide and mixtures thereof, and preferably hydrogen chloride. It can, for example, be introduced into the organic solution, by bubbling gaseous hydrogen halide into the organic solution, or into the organic solvent prior to step a); at least a portion of the gaseous hydrogen halide is then advantageously dissolved in the organic solvent.

Très avantageusement, les précurseurs d’halogénure d’hydrogène sont des composés comprenant au moins un halogénure et dans lesquels ledit au moins un halogénure est labile. Les précurseurs d’halogénure d’hydrogène sont donc avantageusement capables de libérer au moins un ion halogénure qui peut réagir avec le solvant organique pour former un halogénure d’hydrogène. De préférence, les précurseurs d’halogénure d’hydrogène sont choisis parmi les halogénures d’acyle (R-COHa, avec Ha l’halogénure c’est-à-dire fluorure, chlorure, bromure ou iodure), les hydrohalogénures d’alcool (ROH-HHa, avec Ha l’halogénure c’est-à-dire fluorure, chlorure, bromure ou iodure, et ROH ledit alcool de préférence choisi parmi le méthanol, l’éthanol, le propanol, l’isopropanol, le butanol, l’isobutanol, le tert-butanol et leurs mélanges), et leurs mélanges. Très préférentiellement, les précurseurs d’halogénure d’hydrogène sont choisis parmi les halogénures d’acyle tels que le chlorure de formyle, le chlorure d’acétyle, le chlorure de propionyle, le chlorure de butyryle, et leurs mélanges, et de manière préférée le chlorure d’acétyle.Very advantageously, the hydrogen halide precursors are compounds comprising at least one halide and in which said at least one halide is labile. The hydrogen halide precursors are therefore advantageously capable of releasing at least one halide ion which can react with the organic solvent to form a hydrogen halide. Preferably, the hydrogen halide precursors are chosen from acyl halides (R-COHa, with Ha the halide i.e. fluoride, chloride, bromide or iodide), alcohol hydrohalides (ROH-HHa, with Ha the halide i.e. fluoride, chloride, bromide or iodide, and ROH said alcohol preferably chosen from methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, tert-butanol and mixtures thereof), and mixtures thereof. Very preferably, the hydrogen halide precursors are chosen from acyl halides such as formyl chloride, acetyl chloride, propionyl chloride, butyryl chloride, and mixtures thereof, and preferably acetyl chloride.

De manière préférée, ledit au moins un additif est choisi parmi l’acide pyruvique, l’acide lactique, l’acide tartrique, l’acide malique, l’acide citrique, l’acide oxalique, l’acide glycolique, l’acide mandélique et leurs anhydrides, la 3-hydroxybutanone, la pentane-2,4-dione, , l’acétoacétate d’éthyle, le 2-oxocyclopentanecarboxylate d’éthyle, le malonate de diéthyle, le chlorure d’hydrogène, le bromure d’hydrogène, l’iodure d’hydrogène, le chlorure de formyle, le chlorure d’acétyle, le chlorure de propionyle, le chlorure de butyryle, et leurs mélanges.Preferably, said at least one additive is chosen from pyruvic acid, lactic acid, tartaric acid, malic acid, citric acid, oxalic acid, glycolic acid, mandelic acid and their anhydrides, 3-hydroxybutanone, pentane-2,4-dione, ethyl acetoacetate, ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate, diethyl malonate, hydrogen chloride, hydrogen bromide, hydrogen iodide, formyl chloride, acetyl chloride, propionyl chloride, butyryl chloride, and mixtures thereof.

De préférence, la solution organique préparée à l’étape a) comprend un ou deux additif(s) et de manière préférée un additif, tel(s) que défini(s) dans la présente description ci-dessus.Preferably, the organic solution prepared in step a) comprises one or two additive(s) and preferably one additive, as defined in the present description above.

La solution organique peut comprendre également un solvant organique, pour permettre d’obtenir une solution organique dite homogène comme expliqué plus loin dans cette description. De préférence, la solution organique comprend un solvant organique, préférentiellement au moins 5% poids de solvant organique, voire au moins 20% poids de solvant organique, et par exemple jusqu’à 90% poids ou 75% poids de solvant organique, les pourcentages étant donnés en poids de solvant organique par rapport au poids total de la solution organique. Lorsqu’il est présent dans la solution organique, le solvant organique est très avantageusement choisi parmi les composés organiques dans lesquels ledit au moins un additif et ledit au moins un précurseur métallique sont solubles. Avantageusement, lorsqu’il est présent, le solvant organique de la solution organique préparée à l’étape a) comprend, de préférence consiste en, au moins un composé organique et de préférence un composé organique oxygéné ou hydrocarboné. Ledit solvant organique peut éventuellement comprendre également de l’eau. Plus particulièrement, le solvant organique est choisi parmi les alcools, les acides carboxyliques, les éthers, les esters, les cétones, les composés hydrocarbonés, et leurs mélanges. De manière préférée, le solvant organique comprend au moins un alcool, préférentiellement au moins 10% poids (et jusqu’à 100% poids), en particulier au moins 50% poids (et jusqu’à 100% poids), voire au moins 90% poids (et jusqu’à 100% poids), d’au moins un alcool, les pourcentages étant donnés relativement au poids total de solvant organique de la solution organique. Les alcools qui peuvent être utilisés comme solvant organique sont préférentiellement des monoalcools ayant entre 1 et 6 atomes de carbone (c’est-à-dire C1-C6), de préférence entre 1 et 4 atomes de carbone (c’est-à-dire C1-C4) et en particulier ayant 1, 2, 3 ou 4 atomes de carbone, en particulier linéaires, ramifiés ou cycliques, avantageusement non-aromatiques. Les alcools qui peuvent être utilisés comme solvant organique sont par exemple choisis parmi le méthanol, l’éthanol, le propanol, l’isopropanol, le butanol, l’isobutanol, le tert-butanol et leurs mélanges. De manière préférée, les acides carboxyliques qui peuvent être utilisés comme solvant organique sont préférentiellement des acides carboxyliques ayant entre 2 et 4 atomes de carbone (c’est-à-dire C2-C4), en particulier linéaires, ramifiés ou cycliques, avantageusement non-aromatiques. Les acides carboxyliques qui peuvent être utilisés comme solvant organique sont par exemple choisis parmi l’acide acétique, l’acide propionique, l’acide butyrique. Les éthers éventuellement utilisés comme solvant organique sont de préférence des éthers en C4-C8, en particulier linéaires, ramifiés ou cycliques, avantageusement non-aromatiques, par exemple le tétrahydrofurane (THF), l’éther de di-éthyle, l’éther de di-isopropyle. Les esters qui peuvent être utilisés comme solvant organique sont de préférence les esters d’acide carboxylique en C2-C6, de préférence en C2-C4, et d’alcool en C1-C6, de préférence en C1-C4, en particulier linéaires, ramifiés ou cycliques, avantageusement non-aromatiques, comme l’acétate de méthyle, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate d’iso-propyle, le propanoate d’éthyle. Les cétones éventuellement utilisées comme solvant organique sont choisies parmi les dicétones, par exemple l’acétylacétone. Les composés hydrocarbonés qui peuvent être utilisés comme solvant organique sont préférentiellement des composés hydrocarbonés aliphatiques, cycliques ou aromatiques, ayant entre 5 et 10 atomes de carbone (c’est-à-dire en C5-C10), de préférence entre 6 et 8 atomes de carbone (c’est-à-dire en C6-C8), et en particulier ayant 6, 7 ou 8 atomes de carbone, par exemple choisis parmi les isomères de l’hexane, les isomères de l’heptane, les isomères de l’octane et leurs mélanges. Par exemple, le solvant organique comprend, de préférence consiste en, au moins un composé organique choisi parmi le méthanol, l’éthanol, le propanol, l’isopropanol, le butanol, l’isobutanol, le tert-butanol, l’acide acétique, l’acide propionique, l’acide butyrique, le tétrahydrofurane (THF), l’éther de di-éthyle, l’éther de di-isopropyle, l’acétate de méthyle, l’acétate d’éthyle, l’acétate d’iso-propyle, le propanoate d’éthyle, l’acétylacétone, l’hexane, l’heptane, et leurs mélanges, en particulier parmi le méthanol, l’éthanol, le propanol, l’isopropanol, l’isobutanol, le tert-butanol, l’acide acétique, l’acide propionique, l’acétate d’iso-propyle, l’hexane, l’heptane, et leurs mélanges. Selon un mode de réalisation très préféré, le solvant organique comprend, de préférence consiste en, au moins un alcool, de préférence au moins 10% poids (et jusqu’à 100% poids), en particulier au moins 50% poids (et jusqu’à 100% poids), voire au moins 90% poids (et jusqu’à 100% poids), d’au moins un alcool de préférence choisi parmi le méthanol, l’éthanol, le propanol, l’isopropanol, le butanol, l’isobutanol, le tert-butanol ou leurs mélanges, et en particulier parmi l’éthanol, l’isopropanol, le tert-butanol, et leurs mélanges, les pourcentages étant donnés relativement au poids total de solvant organique de la solution organique, ledit au moins un alcool étant éventuellement en mélange avec de l’acide acétique et/ou de l’acide propionique.The organic solution may also comprise an organic solvent, to enable a so-called homogeneous organic solution to be obtained as explained later in this description. Preferably, the organic solution comprises an organic solvent, preferably at least 5% by weight of organic solvent, or even at least 20% by weight of organic solvent, and for example up to 90% by weight or 75% by weight of organic solvent, the percentages being given by weight of organic solvent relative to the total weight of the organic solution. When it is present in the organic solution, the organic solvent is very advantageously chosen from organic compounds in which said at least one additive and said at least one metal precursor are soluble. Advantageously, when it is present, the organic solvent of the organic solution prepared in step a) comprises, preferably consists of, at least one organic compound and preferably an oxygenated or hydrocarbon organic compound. Said organic solvent may optionally also comprise water. More particularly, the organic solvent is chosen from alcohols, carboxylic acids, ethers, esters, ketones, hydrocarbon compounds, and mixtures thereof. Preferably, the organic solvent comprises at least one alcohol, preferably at least 10% by weight (and up to 100% by weight), in particular at least 50% by weight (and up to 100% by weight), or even at least 90% by weight (and up to 100% by weight), of at least one alcohol, the percentages being given relative to the total weight of organic solvent in the organic solution. The alcohols that can be used as organic solvent are preferably monoalcohols having between 1 and 6 carbon atoms (i.e. C1-C6), preferably between 1 and 4 carbon atoms (i.e. C1-C4) and in particular having 1, 2, 3 or 4 carbon atoms, in particular linear, branched or cyclic, advantageously non-aromatic. The alcohols that can be used as organic solvent are for example chosen from methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, tert-butanol and mixtures thereof. Preferably, the carboxylic acids that can be used as organic solvent are preferably carboxylic acids having between 2 and 4 carbon atoms (i.e. C2-C4), in particular linear, branched or cyclic, advantageously non-aromatic. The carboxylic acids that can be used as organic solvent are, for example, chosen from acetic acid, propionic acid, butyric acid. The ethers optionally used as organic solvent are preferably C4-C8 ethers, in particular linear, branched or cyclic, advantageously non-aromatic, for example tetrahydrofuran (THF), diethyl ether, diisopropyl ether. The esters that can be used as organic solvent are preferably esters of C2-C6 carboxylic acid, preferably C2-C4, and of C1-C6 alcohol, preferably C1-C4, in particular linear, branched or cyclic, advantageously non-aromatic, such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, ethyl propanoate. The ketones optionally used as organic solvent are chosen from diketones, for example acetylacetone. The hydrocarbon compounds which can be used as organic solvent are preferably aliphatic, cyclic or aromatic hydrocarbon compounds, having between 5 and 10 carbon atoms (i.e. C5-C10), preferably between 6 and 8 carbon atoms (i.e. C6-C8), and in particular having 6, 7 or 8 carbon atoms, for example chosen from hexane isomers, heptane isomers, octane isomers and mixtures thereof. For example, the organic solvent comprises, preferably consists of, at least one organic compound selected from methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, tert-butanol, acetic acid, propionic acid, butyric acid, tetrahydrofuran (THF), diethyl ether, diisopropyl ether, methyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, ethyl propanoate, acetylacetone, hexane, heptane, and mixtures thereof, in particular from methanol, ethanol, propanol, isopropanol, isobutanol, tert-butanol, acetic acid, propionic acid, isopropyl acetate, hexane, heptane, and mixtures thereof. According to a very preferred embodiment, the organic solvent comprises, preferably consists of, at least one alcohol, preferably at least 10% by weight (and up to 100% by weight), in particular at least 50% by weight (and up to 100% by weight), or even at least 90% by weight (and up to 100% by weight), of at least one alcohol preferably chosen from methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, tert-butanol or mixtures thereof, and in particular from ethanol, isopropanol, tert-butanol, and mixtures thereof, the percentages being given relative to the total weight of organic solvent of the organic solution, said at least one alcohol optionally being mixed with acetic acid and/or propionic acid.

Le(ou les) précurseur(s) métallique(s) d’au moins un élément du groupe 3, 4 et/ou 5 et le(ou les) additif(s) sont présents dans la solution organique dans des quantités telles que le ratio molaire (additif/métal) du nombre de moles d’additif(s) par rapport au nombre de moles du ou des élément(s) métallique(s), i.e. nombre total de moles des éléments des groupes 3, 4 et 5 (par exemple l’élément tantale), apporté(s) par le(ou les) précurseur(s) métallique(s) est supérieur à 2 (c’est-à-dire strictement supérieur à 2), de préférence compris entre 2,1 et 30, préférentiellement entre 2,5 et 20, de manière préférée entre 5 et 15. Lorsque le ratio molaire additif/métal est inférieur ou égal à 2, les performances catalytiques du catalyseur obtenu, en particulier en termes de sélectivité et de productivité notamment lors de la conversion d’une charge comprenant de l’éthanol en butadiène, ne sont pas ou très peu améliorées par rapport aux catalyseurs de l’état de la technique, en particulier préparés sans additif. A partir d‘un certain ratio molaire additif/métal, par exemple entre 10 et 15, les performances catalytiques du catalyseur obtenu, en particulier en termes de sélectivité et de productivité notamment lors de la conversion d’une charge comprenant de l’éthanol en butadiène, sont sensiblement améliorées et semblent avoir atteint un plateau (elles n’évoluent plus ou très peu). Ainsi un ratio molaire additif/métal au-delà de 30 peut engendrer une consommation excessive d’additif sans effet supplémentaire sur les performances catalytiques du catalyseur obtenu.The metal precursor(s) of at least one element from group 3, 4 and/or 5 and the additive(s) are present in the organic solution in quantities such that the molar ratio (additive/metal) of the number of moles of additive(s) relative to the number of moles of the metal element(s), i.e. total number of moles of elements from groups 3, 4 and 5 (for example the element tantalum), provided by the metal precursor(s) is greater than 2 (i.e. strictly greater than 2), preferably between 2.1 and 30, preferentially between 2.5 and 20, more preferably between 5 and 15. When the additive/metal molar ratio is less than or equal to 2, the catalytic performances of the catalyst obtained, in particular in terms of selectivity and productivity, in particular during the conversion of a feedstock comprising ethanol into butadiene, are not or only slightly improved compared to prior art catalysts, in particular those prepared without additives. From a certain additive/metal molar ratio, for example between 10 and 15, the catalytic performance of the catalyst obtained, in particular in terms of selectivity and productivity, particularly during the conversion of a feedstock comprising ethanol into butadiene, are significantly improved and seem to have reached a plateau (they no longer change or change very little). Thus, an additive/metal molar ratio above 30 can lead to excessive consumption of additive without any additional effect on the catalytic performance of the catalyst obtained.

Le(ou les) précurseur(s) métallique(s) et le(ou les) additif(s) peuvent être dissous, dilués et/ou en suspension avantageusement colloïdale, dans la solution organique préparée à l’étape a). Quelle que soit leur forme, le(ou les) précurseur(s) métallique(s) et le(ou les) additifs(s) sont répartis de façon uniforme dans la solution organique à l’issue de l’étape a). La solution organique peut alors être dite homogène.The metal precursor(s) and the additive(s) may be dissolved, diluted and/or in advantageously colloidal suspension, in the organic solution prepared in step a). Whatever their form, the metal precursor(s) and the additive(s) are distributed uniformly in the organic solution at the end of step a). The organic solution may then be said to be homogeneous.

Lors de l’étape a), plusieurs solutions organiques, par exemple deux ou trois solutions organiques, peuvent être préparées. Les solutions organiques alors préparées peuvent contenir chacune avantageusement un précurseur métallique identique ou différent entre lesdites solutions organiques, d’un élément du groupe 3, du groupe 4 et/ou du groupe 5 identique ou différent entre les solutions organiques préparées, et au moins un additif identique ou différent entre elles. Dans le cas où plusieurs solutions organiques sont préparées, la méthode de préparation d’un catalyseur comprend avantageusement une étape d) de répétition d’au moins les étapes b) de dépôt et c) de traitement thermique, de manière à mettre en contact chacune des solutions organiques préparées au moins une fois avec la matrice oxyde (ou support).In step a), several organic solutions, for example two or three organic solutions, can be prepared. The organic solutions then prepared can each advantageously contain a metal precursor identical or different between said organic solutions, of an element from group 3, group 4 and/or group 5 identical or different between the organic solutions prepared, and at least one additive identical or different between them. In the case where several organic solutions are prepared, the method for preparing a catalyst advantageously comprises a step d) of repeating at least steps b) of deposition and c) of heat treatment, so as to bring each of the organic solutions prepared into contact at least once with the oxide matrix (or support).

De préférence, l’étape a) de préparation de la solution organique est opérée à une température comprise entre la température ambiante et 80°C, et à une pression comprise entre la pression atmosphérique et 3,0 MPa. L’étape a) de préparation de la solution organique comprend très avantageusement le mélange dudit au moins un précurseur métallique et dudit au moins un additif, éventuellement avec le solvant organique.Preferably, step a) of preparing the organic solution is carried out at a temperature between room temperature and 80°C, and at a pressure between atmospheric pressure and 3.0 MPa. Step a) of preparing the organic solution very advantageously comprises mixing said at least one metal precursor and said at least one additive, optionally with the organic solvent.

L’étape a) permet ainsi de préparer au moins une solution organique comprenant au moins un précurseur métallique d’au moins un élément du groupe 3, du groupe 4 et/ou du groupe 5 du tableau périodique, et au moins un additif très avantageusement choisi parmi les hydroxyacides et leurs anhydrides, les cétoacides et leurs anhydrides, les hydrocétones, les dicétones, les beta-hydroxyesters, les beta-cétoesters, les halogénures d’hydrogène, les précurseurs d’halogénure d’hydrogène, et leurs mélanges, optionnellement dans un solvant organique en particulier oxygéné.Step a) thus makes it possible to prepare at least one organic solution comprising at least one metallic precursor of at least one element from group 3, group 4 and/or group 5 of the periodic table, and at least one additive very advantageously chosen from hydroxy acids and their anhydrides, keto acids and their anhydrides, hydroketones, diketones, beta-hydroxyesters, beta-ketoesters, hydrogen halides, hydrogen halide precursors, and mixtures thereof, optionally in an organic solvent, in particular oxygenated.

Ladite solution organique obtenue à l’issue de l’étape a) peut alors être mise en contact avec une matrice oxyde pour obtenir un solide. Cette étape de mise en contact correspond à l’étape b) de la méthode de préparation selon l’invention qui est une étape de dépôt dudit (ou desdits) précurseur(s) métallique(s) sur ladite matrice oxyde.Said organic solution obtained at the end of step a) can then be brought into contact with an oxide matrix to obtain a solid. This contacting step corresponds to step b) of the preparation method according to the invention which is a step of depositing said metallic precursor(s) on said oxide matrix.

Ladite matrice oxyde peut également être appelée support et se présente typiquement sous forme de particules. De préférence, la matrice oxyde comprend de la silice ; ladite matrice oxyde peut alors être appelée matrice oxyde à base de silice. Elle comprend préférentiellement au moins 90% poids (c’est-à-dire entre 90% et 100% poids), de manière préférée au moins 95% poids (c’est-à-dire à partir de 95% jusqu’à 100%), de manière plus préférée au moins 98% poids (c’est-à-dire à partir de 98% jusqu’à 100%) et de manière encore plus préférée au moins 99,5% poids (c’est-à-dire à partir de 99,5% jusqu’à 100%) de silice par rapport à la masse totale de matrice oxyde. Ladite matrice oxyde comprend très avantageusement des pores, en particulier des mésopores. Le diamètre moyen des pores (ou taille de pores) de la matrice oxyde, en particulier à base de silice, est de préférence d’au moins 4 nm, de manière préférée compris entre 4,5 et 50 nm et de manière encore plus préférée compris entre 4,5 et 20 nm. Préférentiellement, le volume poreux de la matrice oxyde, en particulier à base de silice, est compris en particulier entre 0,4 et 1,8 ml/g, et notamment entre 0,5 et 1,5 ml/g. De manière préférée, la matrice oxyde présente une surface spécifique SBETd'au moins 250 m²/g, de façon préférée comprise entre 250 m²/g et 700 m²/g et de façon encore plus préférée comprise entre 400 m²/g et 600 m²/g.Said oxide matrix may also be called a support and is typically in the form of particles. Preferably, the oxide matrix comprises silica; said oxide matrix may then be called a silica-based oxide matrix. It preferably comprises at least 90% by weight (i.e. between 90% and 100% by weight), preferably at least 95% by weight (i.e. from 95% up to 100%), more preferably at least 98% by weight (i.e. from 98% up to 100%) and even more preferably at least 99.5% by weight (i.e. from 99.5% up to 100%) of silica relative to the total mass of oxide matrix. Said oxide matrix very advantageously comprises pores, in particular mesopores. The average pore diameter (or pore size) of the oxide matrix, in particular based on silica, is preferably at least 4 nm, preferably between 4.5 and 50 nm and even more preferably between 4.5 and 20 nm. Preferably, the pore volume of the oxide matrix, in particular based on silica, is in particular between 0.4 and 1.8 ml/g, and in particular between 0.5 and 1.5 ml/g. Preferably, the oxide matrix has a specific surface area S BET of at least 250 m²/g, preferably between 250 m²/g and 700 m²/g and even more preferably between 400 m²/g and 600 m²/g.

Les paramètres texturaux précités sont déterminés par la technique d’analyse dite de « Volumétrie à l’azote » qui correspond à l'adsorption physique de molécules d'azote dans la porosité du matériau via une augmentation progressive de la pression à température constante. Selon l’invention, la surface spécifique en particulier de la matrice oxyde correspond à la surface spécifique B.E.T. (SBETen m2/g) déterminée par adsorption d’azote conformément à la norme ASTM D 3663-78 établie à partir de la méthode BRUNAUER-EMMETT-TELLER décrite dans le périodique «The Journal of American Society», 1938, 60, 309. La distribution poreuse représentative d'une population de mésopores est déterminée par le modèle Barrett-Joyner-Halenda (BJH). L’isotherme d’adsorption - désorption d’azote selon le modèle BJH obtenue est décrite dans le périodique «The Journal of American Society», 1951, 73, 373, écrit par E. P. Barrett, L. G. Joyner et P. P. Halenda. Le volume poreux V est défini comme la valeur correspondant au volume observé pour la pression partielle P/P0 maxde l’isotherme d’adsorption - désorption d’azote. Le volume adsorption azote est le volume mesuré pour P/ P0 max = 0,99, pression pour laquelle il est admis que l’azote a rempli tous les pores. Le diamètre des mésopores ϕ du matériau testé, en particulier de la matrice oxyde, est déterminé par la formule 4000.V/SBET.The above-mentioned textural parameters are determined by the analysis technique known as “Nitrogen Volumetry” which corresponds to the physical adsorption of nitrogen molecules in the porosity of the material via a progressive increase in pressure at constant temperature. According to the invention, the specific surface area, in particular of the oxide matrix, corresponds to the B.E.T. specific surface area (SBETin m2/g) determined by nitrogen adsorption in accordance with ASTM D 3663-78 established from the BRUNAUER-EMMETT-TELLER method described in the periodical “The Journal of American Society», 1938, 60, 309. The representative pore distribution of a mesopore population is determined by the Barrett-Joyner-Halenda (BJH) model. The nitrogen adsorption-desorption isotherm obtained according to the BJH model is described in the periodical «The Journal of American Society», 1951, 73, 373, written by E. P. Barrett, L. G. Joyner and P. P. Halenda. The pore volume V is defined as the value corresponding to the volume observed for the partial pressure P/P0 maxof the nitrogen adsorption-desorption isotherm. The nitrogen adsorption volume is the volume measured for P/ P0 max = 0.99, pressure for which it is assumed that nitrogen has filled all the pores. The diameter of the mesopores ϕ of the material tested, in particular of the oxide matrix, is determined by the formula 4000.V/SBET.

Eventuellement, la matrice oxyde peut être séchée, préalablement à l’étape b), par exemple dans un four fixe ou circulant, à une température typiquement inférieure ou égale à 500°C, plus particulièrement comprise entre 100 et 300°C, voire entre 100 et 250°C, par exemple pendant 1 à 24 heures, en particulier pendant 2 à 16 heures. Avantageusement, la matrice oxyde qui est mise en contact avec la solution organique à l’étape b) présente une teneur en eau de préférence inférieure ou égale à 5% poids, préférentiellement inférieure ou égale à 2,5% poids, par rapport au poids total de la matrice oxyde. Cependant, la matrice oxyde peut éventuellement comprendre des traces d’eau, par exemple à une teneur supérieure ou égale à 0,5% poids, voire entre 0,5 et 2,5% poids, par rapport au poids total de la matrice oxyde. La présence de traces d’eau dans le support ne semble pas affecter la qualité du catalyseur hétérogène obtenu, en particulier ses performances catalytiques, comme la sélectivité et la productivité, notamment lors de la réaction de conversion d’une charge comprenant de l’éthanol en butadiène. Ainsi, comme l’exigence de travailler avec des matériaux secs est assouplie, les contraintes de manipulation peuvent être atténuées, par exemple : un séchage préalable de la matrice oxyde peut être évité ou être allégé (par exemple un séchage de la matrice oxyde à 100°C pendant 2 heures peut suffire) ; le stockage de la matrice oxyde peut être envisagé en particulier sans condition particulière d’humidité ; la manipulation de la matrice oxyde sous atmosphère sec peut être évitée ; le séchage du solvant organique n’est pas nécessaire. Ainsi, le procédé selon l’invention permet de réduire les consommations énergétiques et le coût du procédé de préparation.Optionally, the oxide matrix may be dried, prior to step b), for example in a fixed or circulating oven, at a temperature typically less than or equal to 500°C, more particularly between 100 and 300°C, or even between 100 and 250°C, for example for 1 to 24 hours, in particular for 2 to 16 hours. Advantageously, the oxide matrix which is brought into contact with the organic solution in step b) has a water content preferably less than or equal to 5% by weight, preferably less than or equal to 2.5% by weight, relative to the total weight of the oxide matrix. However, the oxide matrix may optionally comprise traces of water, for example at a content greater than or equal to 0.5% by weight, or even between 0.5 and 2.5% by weight, relative to the total weight of the oxide matrix. The presence of traces of water in the support does not seem to affect the quality of the heterogeneous catalyst obtained, in particular its catalytic performances, such as selectivity and productivity, in particular during the reaction of converting a feedstock comprising ethanol into butadiene. Thus, as the requirement to work with dry materials is relaxed, handling constraints can be reduced, for example: prior drying of the oxide matrix can be avoided or reduced (for example, drying the oxide matrix at 100°C for 2 hours may be sufficient); storage of the oxide matrix can be envisaged in particular without particular humidity conditions; handling of the oxide matrix in a dry atmosphere can be avoided; drying of the organic solvent is not necessary. Thus, the process according to the invention makes it possible to reduce energy consumption and the cost of the preparation process.

La matrice oxyde, en particulier à base de silice, peut être commerciale ou bien synthétisée à façon selon les méthodes connues de l’homme du métier. La matrice oxyde, en particulier à base de silice, peut être utilisée directement sous forme de poudre ou bien déjà mise en forme, en particulier sous forme de poudre pastillée, concassée et tamisée, de billes, de pastilles, de granulés, ou d'extrudés (cylindres creux ou non, cylindres multilobés à 2, 3, 4 ou 5 lobes par exemple, cylindres torsadés), ou d'anneaux, etc., ces opérations de mise en forme étant réalisées par les techniques classiques connues de l'homme du métier. Par exemple, ladite matrice oxyde, en particulier à base de silice, est sous forme de billes ou d’extrudés éventuellement sphéronisés, de préférence de taille comprise entre 0,5 et 10 mm, préférentiellement entre 1,0 et 5 mm.The oxide matrix, in particular silica-based, may be commercially available or custom-synthesized using methods known to those skilled in the art. The oxide matrix, in particular silica-based, may be used directly in powder form or already shaped, in particular in the form of pelletized, crushed and sieved powder, beads, pellets, granules, or extrudates (hollow or non-hollow cylinders, multi-lobed cylinders with 2, 3, 4 or 5 lobes for example, twisted cylinders), or rings, etc., these shaping operations being carried out using conventional techniques known to those skilled in the art. For example, said oxide matrix, in particular silica-based, is in the form of beads or extrudates, optionally spheronized, preferably of a size between 0.5 and 10 mm, preferably between 1.0 and 5 mm.

La mise en contact à l’étape b), c’est-à-dire le dépôt dudit au moins un précurseur métallique sur ladite matrice oxyde, peut être réalisée par toutes méthodes connues de l’homme du métier. Par exemple et de façon non exhaustive, les méthodes dites d’imprégnation à sec, d’imprégnation en excès, CVD (Chemical Vapor Deposition selon le terme anglosaxon qui correspond au dépôt chimique en phase vapeur), CLD (Chemical Liquid Deposition selon le terme anglosaxon qui correspond au dépôt chimique en phase liquide), etc. peuvent être employées. Par exemple, l’étape b) de la méthode de préparation du catalyseur selon l’invention comprend, de préférence est constituée de : la mise en contact d’un volume de solution organique préparée à l’étape a) avec la matrice oxyde tel que ledit volume de solution organique peut correspondre au volume poreux total ou partiel de ladite matrice oxyde, et l’imprégnation de la solution organique à la surface de ladite matrice oxyde, de manière à assurer la dispersion dudit au moins précurseur métallique sur l’ensemble de la surface de la matrice oxyde. Très avantageusement, la mise en contact et l’imprégnation sont réalisées à une température comprise entre la température ambiante et 80°C et à une pression comprise entre la pression atmosphérique et 3,0 MPa.The contacting in step b), i.e. the deposition of said at least one metal precursor on said oxide matrix, can be carried out by any methods known to those skilled in the art. For example, and in a non-exhaustive manner, the methods known as dry impregnation, excess impregnation, CVD (Chemical Vapor Deposition), CLD (Chemical Liquid Deposition), etc. can be used. For example, step b) of the method for preparing the catalyst according to the invention comprises, preferably consists of: bringing a volume of organic solution prepared in step a) into contact with the oxide matrix such that said volume of organic solution can correspond to the total or partial pore volume of said oxide matrix, and impregnating the organic solution on the surface of said oxide matrix, so as to ensure the dispersion of said at least one metal precursor over the entire surface of the oxide matrix. Very advantageously, the contacting and the impregnation are carried out at a temperature between room temperature and 80°C and at a pressure between atmospheric pressure and 3.0 MPa.

L’étape b) de dépôt peut éventuellement être suivie d’une étape b’) de maturation du solide obtenu, de façon à favoriser davantage la dispersion et la répartition dudit au moins précurseur métallique sur l’ensemble de la surface de la matrice oxyde. Par exemple, l’étape de maturation peut être opérée entre la température ambiante et 80°C et à une pression comprise entre la pression atmosphérique et 3,0 MPa, pendant une durée entre 1 et 5 h en particulier pendant 2 heures.The deposition step b) may optionally be followed by a step b') of maturation of the solid obtained, so as to further promote the dispersion and distribution of said at least one metal precursor over the entire surface of the oxide matrix. For example, the maturation step may be carried out between room temperature and 80°C and at a pressure between atmospheric pressure and 3.0 MPa, for a duration of between 1 and 5 h, in particular for 2 hours.

La méthode de préparation du catalyseur selon l’invention comprend également une étape c) de traitement thermique du solide obtenu à l’issue de l’étape b) de dépôt ou éventuellement de l’étape b’) de maturation.The method for preparing the catalyst according to the invention also comprises a step c) of heat treatment of the solid obtained at the end of step b) of deposition or possibly step b') of maturation.

De préférence, l’étape c) de traitement thermique comprend, de préférence consiste en, un séchage ou un séchage suivi d’une calcination, de manière préférée un séchage suivi d’une calcination. Le séchage est très avantageusement opéré à une température comprise entre 50 et 200°C et de préférence entre 80 et 150°C, pendant une durée comprise entre 1 et 24 heures, avantageusement sous flux gazeux, de préférence sous flux d’air, par exemple dans une étuve. La calcination, lorsqu’elle est réalisée à l’étape c) de la méthode de préparation du catalyseur, est avantageusement opérée sous flux gazeux, de préférence sous flux gazeux comprenant de l'oxygène, par exemple sous flux d’air, à une température comprise entre 350 et 700°C, de préférence entre 450 et 600°C, pendant une durée comprise entre 1 et 6 h et de préférence comprise entre 2 et 4 h.Preferably, step c) of heat treatment comprises, preferably consists of, drying or drying followed by calcination, preferably drying followed by calcination. The drying is very advantageously carried out at a temperature of between 50 and 200°C and preferably between 80 and 150°C, for a duration of between 1 and 24 hours, advantageously under a gas flow, preferably under an air flow, for example in an oven. The calcination, when carried out in step c) of the method for preparing the catalyst, is advantageously carried out under a gas flow, preferably under a gas flow comprising oxygen, for example under an air flow, at a temperature of between 350 and 700°C, preferably between 450 and 600°C, for a duration of between 1 and 6 h and preferably between 2 and 4 h.

Eventuellement, les étapes b) de dépôt et c) de traitement thermique, ou éventuellement les étapes b), b’) puis c), peuvent être répétées n fois, n étant un nombre entier compris entre 1 et 10, de préférence entre 1 et 5. Ainsi, la méthode de préparation du catalyseur peut comprendre une étape d) de répétition, par exemple dans le cas où le catalyseur visé comprend plusieurs éléments métalliques du groupe 3, du groupe 4 et/ou du groupe 5, par exemple l’élément Nb et l’élément Ta ou l’élément Ta et l’élément Zr ; ou de manière à atteindre la teneur visée en l’élément métallique (ou les éléments métalliques) dans le catalyseur préparé ; ou encore dans le cas où plusieurs solutions organiques sont préparées à l’étape a) comme expliqué plus haut dans cette description, etc. Lorsque la méthode de préparation comprend une étape d) de répétition, la solution organique est alors mise en contact avec le solide traité thermiquement à l’étape c) lors de la première répétition, ou avec le solide traité thermiquement à la (i-1)ièmeétape de traitement thermique lors de la iièmerépétition, i étant un nombre entier compris entre 2 et n. Lorsqu’elle comprend une étape d) de répétition, c’est-à-dire la répétition n fois des étapes b) et c), ou éventuellement b), b’) et c), la méthode de préparation du catalyseur comprend donc :Optionally, steps b) of deposition and c) of heat treatment, or optionally steps b), b') then c), may be repeated n times, n being an integer between 1 and 10, preferably between 1 and 5. Thus, the method of preparing the catalyst may comprise a step d) of repetition, for example in the case where the targeted catalyst comprises several metallic elements from group 3, group 4 and/or group 5, for example the element Nb and the element Ta or the element Ta and the element Zr; or so as to achieve the targeted content of the metallic element (or metallic elements) in the prepared catalyst; or in the case where several organic solutions are prepared in step a) as explained above in this description, etc. When the preparation method comprises a repetition step d), the organic solution is then brought into contact with the solid heat-treated in step c) during the first repetition, or with the solid heat-treated in the (i-1) th heat treatment step during the ith repetition, i being an integer between 2 and n. When it comprises a repetition step d), i.e. the repetition n times of steps b) and c), or possibly b), b') and c), the method for preparing the catalyst therefore comprises:

- au moins une étape a) de préparation d’une solution organique (l’étape a) peut elle-aussi être répétée si besoin) ;- at least one step a) of preparation of an organic solution (step a) can also be repeated if necessary);

- une étape b) de dépôt, éventuellement suivie d’une étape b’) de maturation, puis- a deposit step b), possibly followed by a maturation step b’), then

- une étape c) de traitement thermique comprenant avantageusement un séchage ou un séchage puis une calcination ;- a step c) of heat treatment advantageously comprising drying or drying then calcination;

puis n fois la succession de : une étape b) de dépôt, éventuellement suivie d’une étape b’) de maturation, suivie d’une étape c) de traitement thermique comprenant avantageusement un séchage ou un séchage puis une calcination, le dernier traitement thermique (c’est-à-dire le nièmetraitement thermique) comprenant de préférence un séchage suivi d’une calcination.then n times the succession of: a step b) of deposition, optionally followed by a step b') of maturation, followed by a step c) of heat treatment advantageously comprising drying or drying then calcination, the last heat treatment (i.e. the nth heat treatment) preferably comprising drying followed by calcination.

Le catalyseur obtenu à l’issue de l’étape c) ou éventuellement de l’étape d) est un catalyseur hétérogène, comprenant au moins un élément métallique du groupe 3, du groupe 4 et/ou du groupe 5, déposé sur un support (ou matrice oxyde) en particulier à base de silice.The catalyst obtained at the end of step c) or possibly step d) is a heterogeneous catalyst, comprising at least one metallic element from group 3, group 4 and/or group 5, deposited on a support (or oxide matrix) in particular based on silica.

La méthode de préparation peut éventuellement comprendre en outre une étape de mise en forme du catalyseur obtenu, éventuellement suivie d’un post-traitement thermique, en particulier dans le cas où la matrice oxyde utilisée à l’étape b) est sous la forme d’une poudre non mise en forme. Ainsi, lors de cette étape optionnelle de mise en forme, à l’issue de l’étape c) ou éventuellement de l’étape d), le catalyseur peut être mis en forme sous forme de poudre pastillée, concassée, tamisée, de billes, de pastilles, de granulés, ou d'extrudés (cylindres creux ou non, cylindres multilobés à 2, 3, 4 ou 5 lobes par exemple, cylindres torsadés), ou d'anneaux, etc., ces opérations de mise en forme étant réalisées par les techniques classiques connues de l'homme du métier. De préférence, ledit catalyseur est mis en forme sous forme d’extrudés de taille comprise entre 1 et 10 mm éventuellement sphéronisés. Lors de cette étape optionnelle de mise en forme, le catalyseur peut éventuellement être mélangé avec au moins un matériau oxyde poreux ayant le rôle de liant de façon à générer les propriétés physiques adéquates du catalyseur (résistance mécanique, résistance à l’attrition, etc.). Le matériau oxyde poreux, qui a le rôle de liant, est préférentiellement choisi dans le groupe formé par la silice, la magnésie, les argiles (telles que la kaolinite, l’antigorite, la chrysotile, la montmorillonnite, la beidellite, la vermiculite, le talc, l’hectorite, la saponite, la laponite), l’oxyde de titane, les titanates (par exemple les titanates de zinc, nickel, cobalt), l’oxyde de lanthane, l’oxyde de cérium, les phosphates de bore et leurs mélanges. De façon très préférée, le liant utilisé est de nature silicique, et de préférence à une teneur comprise entre 5 à 60% poids, et de manière préférée entre 10 et 30% poids de liant par rapport à la masse totale du catalyseur final mis en forme et éventuellement post-traité thermiquement. Le post-traitement thermique lorsqu’il est effectué est de même nature et suit les conditions opératoires du traitement thermique de l’étape c).The preparation method may optionally further comprise a step of shaping the catalyst obtained, optionally followed by a heat post-treatment, in particular in the case where the oxide matrix used in step b) is in the form of an unshaped powder. Thus, during this optional shaping step, at the end of step c) or optionally of step d), the catalyst may be shaped in the form of pelletized, crushed, sieved powder, beads, pellets, granules, or extrudates (hollow or non-hollow cylinders, multi-lobed cylinders with 2, 3, 4 or 5 lobes for example, twisted cylinders), or rings, etc., these shaping operations being carried out by conventional techniques known to those skilled in the art. Preferably, said catalyst is shaped in the form of extrudates of a size between 1 and 10 mm, optionally spheronized. During this optional shaping step, the catalyst may optionally be mixed with at least one porous oxide material acting as a binder so as to generate the appropriate physical properties of the catalyst (mechanical strength, attrition resistance, etc.). The porous oxide material, which acts as a binder, is preferably chosen from the group formed by silica, magnesia, clays (such as kaolinite, antigorite, chrysotile, montmorillonnite, beidellite, vermiculite, talc, hectorite, saponite, laponite), titanium oxide, titanates (for example zinc, nickel, cobalt titanates), lanthanum oxide, cerium oxide, boron phosphates and mixtures thereof. Very preferably, the binder used is of silicic nature, and preferably at a content of between 5 and 60% by weight, and preferably between 10 and 30% by weight of binder relative to the total mass of the final shaped and optionally heat-post-treated catalyst. The heat post-treatment when carried out is of the same nature and follows the operating conditions of the heat treatment of step c).

Le catalyseur obtenu à l’issue de l’étape c) ou éventuellement à l’issue de l’étape d), ou encore à l’issue de l’étape optionnelle de mise en forme, comprend au moins un élément métallique choisi parmi les éléments du groupe 3, du groupe 4 et du groupe 5, de préférence parmi l’yttrium, le zirconium, le hafnium, le niobium, le tantale, et leurs mélanges, préférentiellement parmi l’élément tantale, l’élément niobium, l’élément zirconium et leurs mélanges, très préférentiellement l’élément tantale, et de manière préférée à une teneur comprise entre 0,1 et 30% poids, de préférence entre 0,3 et 10% poids, de manière préférée entre 0,5 et 5% poids d’élément(s) métallique(s) par rapport au poids de la matrice oxyde.The catalyst obtained at the end of step c) or optionally at the end of step d), or even at the end of the optional shaping step, comprises at least one metallic element chosen from the elements of group 3, group 4 and group 5, preferably from yttrium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, and mixtures thereof, preferentially from the element tantalum, the element niobium, the element zirconium and mixtures thereof, very preferentially the element tantalum, and preferably at a content of between 0.1 and 30% by weight, preferably between 0.3 and 10% by weight, preferably between 0.5 and 5% by weight of metallic element(s) relative to the weight of the oxide matrix.

Très avantageusement, le catalyseur obtenu peut être chargé dans tout type de réacteur catalytique connu de l’homme du métier, en particulier un réacteur en mode axial, radial ou un réacteur tubulaire, avec ou sans échange thermique, avec ou sans injection multiple.Very advantageously, the catalyst obtained can be loaded into any type of catalytic reactor known to those skilled in the art, in particular a reactor in axial, radial mode or a tubular reactor, with or without heat exchange, with or without multiple injection.

La présente invention concerne ainsi également le catalyseur obtenu par la méthode de préparation selon l’invention, qui comprend au moins un élément métallique choisi dans le groupe des éléments du groupe 3, du groupe 4 et du groupe 5 du tableau périodique, de préférence choisi parmi l’yttrium, le zirconium, le hafnium, le niobium, le tantale, et leurs mélanges, préférentiellement parmi l’élément tantale, l’élément niobium, l’élément zirconium et leurs mélanges, très préférentiellement l’élément tantale, et une matrice oxyde, de préférence à base de silice. De manière préférée, ledit(ou lesdits) élément(s) métallique(s) est(sont) présent(s) à une teneur comprise entre 0,1 et 30% poids, de préférence entre 0,3 et 10% poids, de manière préférée entre 0,5 et 5% poids d’élément(s) métallique(s) par rapport au poids de la matrice oxyde. Selon un mode de réalisation très préféré, le catalyseur comprend une matrice oxyde à base de silice et entre 0,5 et 5% poids de tantale par rapport au poids de la matrice oxyde. Selon un autre mode de réalisation, le catalyseur comprend une matrice oxyde à base de silice et entre 0,3 et 10% poids, en particulier entre 0,5 et 5% poids, de zirconium par rapport au poids de la matrice oxyde. Selon un autre mode de réalisation, le catalyseur comprend une matrice oxyde à base de silice et entre 0,3 et 10% poids, en particulier entre 0,5 et 5% poids, de niobium par rapport au poids de la matrice oxyde.The present invention thus also relates to the catalyst obtained by the preparation method according to the invention, which comprises at least one metallic element chosen from the group of elements of group 3, group 4 and group 5 of the periodic table, preferably chosen from yttrium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, and mixtures thereof, preferentially from the element tantalum, the element niobium, the element zirconium and mixtures thereof, very preferentially the element tantalum, and an oxide matrix, preferably based on silica. Preferably, said metallic element(s) is (are) present at a content of between 0.1 and 30% by weight, preferably between 0.3 and 10% by weight, preferably between 0.5 and 5% by weight of metallic element(s) relative to the weight of the oxide matrix. According to a highly preferred embodiment, the catalyst comprises a silica-based oxide matrix and between 0.5 and 5% by weight of tantalum relative to the weight of the oxide matrix. According to another embodiment, the catalyst comprises a silica-based oxide matrix and between 0.3 and 10% by weight, in particular between 0.5 and 5% by weight, of zirconium relative to the weight of the oxide matrix. According to another embodiment, the catalyst comprises a silica-based oxide matrix and between 0.3 and 10% by weight, in particular between 0.5 and 5% by weight, of niobium relative to the weight of the oxide matrix.

La méthode de préparation d’un catalyseur, selon l’invention, permet avantageusement d’obtenir, de manière simple et peu coûteuse, un catalyseur hétérogène comprenant au moins un élément métallique du groupe 3, du groupe 4 et/ou du groupe 5, en particulier l’élément Nb et/ou Ta et/ou Zr, de manière très préférée l’élément Ta, présentant des performances catalytiques, en particulier une sélectivité et une productivité lors de la réaction de conversion d’une charge comprenant de l’éthanol en butadiène, très satisfaisantes voire améliorées par rapport aux catalyseurs de l’état de la technique préparés par voie organique.The method for preparing a catalyst, according to the invention, advantageously makes it possible to obtain, in a simple and inexpensive manner, a heterogeneous catalyst comprising at least one metallic element from group 3, group 4 and/or group 5, in particular the element Nb and/or Ta and/or Zr, very preferably the element Ta, having catalytic performances, in particular selectivity and productivity during the reaction of converting a feedstock comprising ethanol into butadiene, which are very satisfactory or even improved compared to the catalysts of the state of the art prepared organically.

La présente invention concerne encore l'utilisation pour la conversion d’une charge comprenant au moins de l’éthanol en butadiène, d’un catalyseur obtenu par la méthode de préparation selon l’invention, et qui comprend au moins un élément métallique choisi dans le groupe des éléments des groupes 3, 4 et 5 du tableau périodique, de préférence parmi l’yttrium, le zirconium, le hafnium, le niobium, le tantale, et leurs mélanges, préférentiellement parmi l’élément tantale, l’élément niobium, l’élément zirconium, et leurs mélanges, préférentiellement l’élément tantale, et une matrice oxyde de préférence à base de silice, de préférence à une teneur entre 0,1 et 30% poids, de préférence entre 0,3 et 10% poids, de manière préférée entre 0,5 et 5% poids d’élément(s) métallique(s) par rapport au poids de la matrice oxyde. Selon un mode de réalisation préféré, le catalyseur utilisé comprend une matrice oxyde à base de silice et entre 0,5 et 5% poids de tantale par rapport au poids de la matrice oxyde. L’utilisation du catalyseur obtenu, pour la conversion d’une charge comprenant au moins de l’éthanol en butadiène, se traduit alors par des améliorations des performances catalytiques en particulier en termes de sélectivité et de productivité. Les conditions opératoires pour la réaction de conversion sont de préférence une température comprise entre 250 et 450°C, de préférence entre 270°C et 380°C, préférentiellement entre 300 et 360°C, une pression comprise entre 0,05 et 2,00 MPa, de préférence entre 0,05 et 1,50 MPa, préférentiellement entre 0,08 et 1,00 MPa, et de préférence une vitesse spatiale comprise entre 0,2 et 10 h-1, préférentiellement entre 0,5 et 5 h-1et de manière préférée entre 1 et 4 h-1. La vitesse spatiale est définie comme le rapport entre le débit massique de charge et la masse de catalyseur. Lorsque la charge traitée comprend également de l’acétaldéhyde, le ratio molaire éthanol/acétaldéhyde est compris entre 1 et 5, de préférence entre 2 et 4.The present invention also relates to the use for the conversion of a feedstock comprising at least ethanol into butadiene, of a catalyst obtained by the preparation method according to the invention, and which comprises at least one metallic element chosen from the group of elements of groups 3, 4 and 5 of the periodic table, preferably from yttrium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, and mixtures thereof, preferentially from the element tantalum, the element niobium, the element zirconium, and mixtures thereof, preferentially the element tantalum, and an oxide matrix preferably based on silica, preferably at a content between 0.1 and 30% by weight, preferably between 0.3 and 10% by weight, preferably between 0.5 and 5% by weight of metallic element(s) relative to the weight of the oxide matrix. According to a preferred embodiment, the catalyst used comprises a silica-based oxide matrix and between 0.5 and 5% by weight of tantalum relative to the weight of the oxide matrix. The use of the catalyst obtained, for the conversion of a feedstock comprising at least ethanol into butadiene, then results in improvements in catalytic performance, particularly in terms of selectivity and productivity. The operating conditions for the conversion reaction are preferably a temperature between 250 and 450°C, preferably between 270°C and 380°C, preferentially between 300 and 360°C, a pressure between 0.05 and 2.00 MPa, preferably between 0.05 and 1.50 MPa, preferentially between 0.08 and 1.00 MPa, and preferably a space velocity between 0.2 and 10 h -1 , preferentially between 0.5 and 5 h -1 and preferably between 1 and 4 h -1 . The space velocity is defined as the ratio between the mass flow rate of feedstock and the mass of catalyst. When the treated feedstock also comprises acetaldehyde, the ethanol/acetaldehyde molar ratio is between 1 and 5, preferably between 2 and 4.

La présente invention concerne également, selon un autre aspect, un procédé de conversion en butadiène d’une charge comprenant de l’éthanol et éventuellement de l’acétaldéhyde, qui comprend au moins :The present invention also relates, according to another aspect, to a process for converting into butadiene a feedstock comprising ethanol and optionally acetaldehyde, which comprises at least:

A) la préparation d’un catalyseur selon la méthode de préparation selon l’invention ;A) the preparation of a catalyst according to the preparation method according to the invention;

B) une étape de conversion en butadiène de la charge comprenant de l’éthanol, de préférence de l’éthanol et de l’acétaldéhyde, de manière préférée dans un ratio molaire de l’éthanol par rapport à l’acétaldéhyde compris entre 1 et 5, de préférence entre 2 et 4, l’étape de conversion étant opérée en présence du catalyseur préparé à l’étape A), et à une température comprise entre 250 et 450°C, de préférence entre 270 et 380°C, , préférentiellement entre 300 et 360°C, à une pression comprise entre 0,05 et 2,00 MPa, de préférence entre 0,05 et 1,50 MPa, préférentiellement entre 0,08 et 1,00 MPa , et de préférence à une vitesse spatiale comprise entre 0,2 et 10 h-1, préférentiellement entre 0,5 et 5 h-1, de manière préférée entre 1 et 4 h-1.B) a step of converting the feedstock comprising ethanol, preferably ethanol and acetaldehyde, into butadiene, preferably in a molar ratio of ethanol to acetaldehyde of between 1 and 5, preferably between 2 and 4, the conversion step being carried out in the presence of the catalyst prepared in step A), and at a temperature of between 250 and 450°C, preferably between 270 and 380°C, preferably between 300 and 360°C, at a pressure of between 0.05 and 2.00 MPa, preferably between 0.05 and 1.50 MPa, preferably between 0.08 and 1.00 MPa, and preferably at a space velocity of between 0.2 and 10 h -1 , preferably between 0.5 and 5 h -1 , preferably between 1 and 4 h -1 .

Lorsque la charge comprend de l’éthanol et de l’acétaldéhyde, le catalyseur préparé à l’étape A) comprend très préférentiellement l’élément tantale et une matrice oxyde à base de silice, la teneur en élément tantale du catalyseur préparé en A) étant de manière préférée entre 0,3 et 10%, et en particulier entre 0,5 et 5% poids par rapport au poids de la matrice oxyde à base de silice.When the feedstock comprises ethanol and acetaldehyde, the catalyst prepared in step A) very preferably comprises the tantalum element and a silica-based oxide matrix, the tantalum element content of the catalyst prepared in A) preferably being between 0.3 and 10%, and in particular between 0.5 and 5% by weight relative to the weight of the silica-based oxide matrix.

Les exemples qui suivent illustrent l'invention, en particulier des modes de réalisation particuliers de l’invention, sans en limiter la portée.The following examples illustrate the invention, in particular particular embodiments of the invention, without limiting its scope.

ExemplesExamples

Des catalyseurs sont préparés selon les procédés décrits dans l’exemple 1. Les catalyseurs sont ensuite testés : ils sont utilisés pour convertir une charge comprenant de l’éthanol et de l’acétaldéhyde comme décrit dans l’exemple 2.Catalysts are prepared according to the methods described in Example 1. The catalysts are then tested: they are used to convert a feedstock comprising ethanol and acetaldehyde as described in Example 2.

Exemple 1 : Préparation de catalyseurs à 3% Ta / SiOExample 1: Preparation of 3% Ta/SiO catalysts 22

Des catalyseurs sont préparés à 3% poids de tantale sur des billes de silice (appelé aussi support silicique), le pourcentage de tantale étant donné en poids d’élément tantale par rapport au poids des billes de silice. Pour chacun des catalyseurs, la méthode de préparation est la suivante :Catalysts are prepared with 3% by weight of tantalum on silica beads (also called silica support), the percentage of tantalum being given by weight of tantalum element relative to the weight of silica beads. For each of the catalysts, the preparation method is as follows:

Le support silicique utilisé pour l’étape d'imprégnation présente les caractéristiques suivantes :The silica support used for the impregnation step has the following characteristics:

CaractéristiqueCharacteristic UnitéUnit ValeurValue Surface BETBET surface m²/gm²/g 450450 Volume poreuxPorous volume ml/gml/g 1,01.0 Diamètre poreuxPorous diameter nmnm 10,410.4 Taille moyenne des billes*Average ball size* mmmm 22

(* : la taille moyenne des billes correspond à un diamètre moyen en nombre des billes de silice.)(*: the average size of the beads corresponds to an average diameter in number of the silica beads.)

Avant imprégnation, le support est séché en étuve à 100°C pendant 2 heures. Après séchage, la teneur en eau dans les billes de silice est de 1,5% poids (déterminée par perte de poids d’un échantillon de 50 g de billes de silice).Before impregnation, the support is dried in an oven at 100°C for 2 hours. After drying, the water content in the silica beads is 1.5% by weight (determined by weight loss of a 50 g sample of silica beads).

Dans certains cas, un additif est introduit dans un volume VEtOHd’éthanol (qui peut contenir jusqu’à 1% volume d’eau), pour former une solution éthanolique. Dans d’autres cas, aucun additif n’est introduit dans ledit volume d’éthanol VEtOH. Le volume d’éthanol VEtOHest proportionnel au volume poreux du support silicique et égal au volume poreux total du support silicique utilisé.In some cases, an additive is introduced into a volume V EtOH of ethanol (which can contain up to 1% volume of water), to form an ethanolic solution. In other cases, no additive is introduced into said volume of ethanol V EtOH . The volume of ethanol V EtOH is proportional to the pore volume of the silica support and equal to the total pore volume of the silica support used.

Un précurseur de tantale, le pentaéthanoate de tantale (Ta(OEt)5), est ensuite introduit et dilué dans un volume VEtOHd’éthanol (références) ou dans la solution éthanolique contenant l’additif, à une concentration correspondant à un ratio molaire additif/Ta visé. La solution organique est ensuite homogénéisée sous agitation.A tantalum precursor, tantalum pentaethanoate (Ta(OEt) 5 ), is then introduced and diluted in a volume V EtOH of ethanol (references) or in the ethanolic solution containing the additive, at a concentration corresponding to a targeted additive/Ta molar ratio. The organic solution is then homogenized with stirring.

La solution organique obtenue est rapidement ajoutée au goutte à goutte et mélangée au support silicique jusqu'à observer une mouillabilité de la surface de ce dernier (imprégnation à sec). Le solide est alors placé dans une atmosphère saturée en éthanol durant 3 heures. Le solide est ensuite séché à 100°C durant 24 heures dans une étuve, puis calciné sous air à 550°C pendant 4 heures, pour obtenir un catalyseur.The resulting organic solution is quickly added dropwise and mixed with the silica support until wettability of the surface of the latter is observed (dry impregnation). The solid is then placed in an atmosphere saturated with ethanol for 3 hours. The solid is then dried at 100°C for 24 hours in an oven, then calcined in air at 550°C for 4 hours, to obtain a catalyst.

Les catalyseurs préparés et les paramètres de préparation sont présentés dans le Tableau 2.The prepared catalysts and preparation parameters are shown in Table 2.


Catalyseur

Catalyst
Selon l’inventionAccording to the invention Précurseur métalliqueMetallic precursor AdditifAdditive Type additifAdditive type Ratio additif/Ta (mol/mol)Additive/Ta ratio (mol/mol)
AHAS NonNo Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 -- -- -- BB NonNo Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 acide pyruviquepyruvic acid β-cétoacideβ-ketoacid 11 CC OuiYes Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 acide pyruviquepyruvic acid β-cétoacideβ-ketoacid 77 DD OuiYes Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 acide lactiquelactic acid α-hydroxy acideα-hydroxy acid 77 EE NonNo Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 acétylacétoneacetylacetone β-dicétoneβ-diketone 11 FF OuiYes Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 acétylacétoneacetylacetone β-dicétoneβ-diketone 77 GG OuiYes Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 acétoïneacetoin α-hydroxy cétoneα-hydroxy ketone 77 HH OuiYes Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 2-oxocyclopentane carboxylate d’éthyle2-oxocyclopentane ethyl carboxylate β-cétoesterβ-ketoester 77 II NonNo Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 Chlorure d’acétyleAcetyl chloride Précurseur de HClPrecursor of HCl 11 JI OuiYes Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 Chlorure d’acétyleAcetyl chloride Précurseur de HClPrecursor of HCl 2,52.5 KK OuiYes Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 Chlorure d’acétyleAcetyl chloride Précurseur de HClPrecursor of HCl 55 LL OuiYes Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 Chlorure d’acétyleAcetyl chloride Précurseur de HClPrecursor of HCl 1010 MM OuiYes Ta(OEt)5 Ta(OEt) 5 Chlorure d’acétyleAcetyl chloride Précurseur de HClPrecursor of HCl 2020

Exemple 2 : Utilisation des catalyseurs préparés pour convertir une charge éthanol-acétaldéhyde en butadièneExample 2: Use of the prepared catalysts to convert an ethanol-acetaldehyde feedstock into butadiene

Description de l'unité de test catalytiqueDescription of the catalytic test unit

Le réacteur utilisé consiste en un tube en acier inoxydable de 20 cm de long et de 10 mm de diamètre. Le réacteur est d'abord chargé avec du carborundum puis avec le catalyseur dilué dans du carborundum et enfin avec du carborundum. Le carborundum est inerte vis-à-vis de la charge et n'influe pas sur les résultats catalytiques ; il permet de positionner le catalyseur dans la zone isotherme du réacteur et de limiter les risques de problèmes de transfert de chaleur et de matière, Ia température du réacteur est contrôlée avec un four tubulaire à trois zones de chauffe.The reactor used consists of a 20 cm long, 10 mm diameter stainless steel tube. The reactor is first charged with carborundum, then with the catalyst diluted in carborundum, and finally with carborundum. Carborundum is inert to the charge and does not affect the catalytic results; it allows the catalyst to be positioned in the isothermal zone of the reactor and limits the risk of heat and mass transfer problems. The reactor temperature is controlled with a three-zone heating tube furnace.

La charge liquide (mélange d'éthanol et d'acétaldéhyde) est injectée via une pompe HPLC à double piston. Le flux liquide est vaporisé dans les lignes chauffées par un traceur avant d'entrer dans le réacteur et est homogénéisé par le passage dans un mélangeur statique.The liquid feed (ethanol and acetaldehyde mixture) is injected via a dual-piston HPLC pump. The liquid stream is vaporized in the tracer-heated lines before entering the reactor and is homogenized by passing through a static mixer.

En sortie de réacteur, les produits formés lors de la réaction sont maintenus en phase vapeur pour être analysés en ligne par chromatographie gazeuse (colonne capillaire PONA) pour permettre l'identification la plus précise des centaines de produits formés. Le catalyseur est activé in situ sous azote à la température de test.At the reactor outlet, the products formed during the reaction are kept in the vapor phase to be analyzed online by gas chromatography (PONA capillary column) to allow the most precise identification of the hundreds of products formed. The catalyst is activated in situ under nitrogen at the test temperature.

Pour chaque test, le ratio Ethanol/Acétaldéhyde de la charge est fixé à 2,6 (mol/mol), la température à 350°C et la pression à 0,15 MPa.For each test, the Ethanol/Acetaldehyde ratio of the feed is set at 2.6 (mol/mol), the temperature at 350°C and the pressure at 0.15 MPa.

Pour chaque catalyseur testé, la valeur de productivité carbone est mesurée à iso-débit de charge (pph constante de 250g/gTa/h, soit une vitesse spatiale 7,5 h-1) tandis que la mesure de sélectivité en butadiène est déterminée à iso-conversion (conversion de charge à 40%). La productivité carbone (qui s’exprime généralement en % poids/poids par heure) correspond au débit massique de butadiène (en g/h), mesuré en sortie de réacteur, par unité de masse d’élément Ta, pour une pph de la charge 250 g/gTa/h. La sélectivité en butadiène (qui s’exprime en % poids/poids) mesurée est une sélectivité carbone et correspond au débit de butadiène mesuré en sortie de réacteur par rapport à la somme des débits des produits carbonés formés (l’éthanol et l’acétaldéhyde non convertis ne sont pas pris en compte dans le calcul de la sélectivité).For each catalyst tested, the carbon productivity value is measured at iso-feed rate (constant pph of 250g/gTa/h, i.e. a space velocity of 7.5 h -1 ) while the butadiene selectivity measurement is determined at iso-conversion (feed conversion at 40%). The carbon productivity (which is generally expressed in % weight/weight per hour) corresponds to the mass flow rate of butadiene (in g/h), measured at the reactor outlet, per unit mass of Ta element, for a pph of the feed of 250 g/gTa/h. The butadiene selectivity (which is expressed in % weight/weight) measured is a carbon selectivity and corresponds to the butadiene flow rate measured at the reactor outlet relative to the sum of the flow rates of the carbon products formed (unconverted ethanol and acetaldehyde are not taken into account in the selectivity calculation).

Les résultats obtenus en termes de sélectivité en butadiène et productivité carbone, avec les catalyseurs A à M préparés comme décrit dans l’Exemple 1, sont présentés dans le Tableau 3, sous forme de gain de sélectivité en butadiène par rapport au catalyseur A de référence (i.e. gain de sélectivité = [sélectivité obtenue avec le catalyseur] – [sélectivité obtenue avec le catalyseur A], gain exprimé en point ou % poids/poids) et sous forme de gain en productivité carbone exprimé relativement à la productivité mesurée pour le catalyseur A de référence correspondant (i.e. gain en productivité = ([productivité obtenue avec le catalyseur] – [productivité obtenue avec le catalyseur A]) / [productivité obtenue avec le catalyseur A], exprimé en % poids/poids).The results obtained in terms of butadiene selectivity and carbon productivity, with catalysts A to M prepared as described in Example 1, are presented in Table 3, in the form of gain in butadiene selectivity compared to the reference catalyst A (i.e. gain in selectivity = [selectivity obtained with the catalyst] – [selectivity obtained with catalyst A], gain expressed in points or % weight/weight) and in the form of gain in carbon productivity expressed relative to the productivity measured for the corresponding reference catalyst A (i.e. gain in productivity = ([productivity obtained with the catalyst] – [productivity obtained with catalyst A]) / [productivity obtained with catalyst A], expressed in % weight/weight).

CatalyseurCatalyst Selon l’inventionAccording to the invention AdditifAdditive Ratio additif/Ta (mol/mol)Additive/Ta ratio (mol/mol) Gain de sélectivité
(+/- incertitude)
(% poids/poids)
Gain in selectivity
(+/- uncertainty)
(% weight/weight)
Gain en productivité
(+/- incertitude)
(%)
Productivity gain
(+/- uncertainty)
(%)
AHAS NonNo -- 00 -- -- BB NonNo acide pyruviquepyruvic acid 11 + 0,2 (+/- 0,6)+ 0.2 (+/- 0.6) + 9% (+/- 4%)+ 9% (+/- 4%) CC OuiYes acide pyruviquepyruvic acid 77 + 4,8 (+/- 0,6)+ 4.8 (+/- 0.6) + 39% (+/- 4%)+ 39% (+/- 4%) DD OuiYes acide lactiquelactic acid 77 + 3,8 (+/- 0,6)+ 3.8 (+/- 0.6) + 36% (+/- 4%)+ 36% (+/- 4%) EE NonNo acétylacétoneacetylacetone 11 + 0,6 (+/- 0,6)+ 0.6 (+/- 0.6) + 2% (+/- 4%)+ 2% (+/- 4%) FF OuiYes acétylacétoneacetylacetone 77 + 4,4 (+/- 0,6)+ 4.4 (+/- 0.6) + 36% (+/- 4%)+ 36% (+/- 4%) GG OuiYes acétoïneacetoin 77 + 2,1 (+/- 0,6)+ 2.1 (+/- 0.6) + 18% (+/- 4%)+ 18% (+/- 4%) HH OuiYes 2-oxocyclopentane carboxylate d’éthyle2-oxocyclopentane ethyl carboxylate 77 + 4,7 (+/- 0,6)+ 4.7 (+/- 0.6) + 36% (+/- 4%)+ 36% (+/- 4%) II NonNo Chlorure d’acétyleAcetyl chloride 11 + 0,9 (+/- 0,6)+ 0.9 (+/- 0.6) + 9% (+/- 4%)+ 9% (+/- 4%) JI OuiYes Chlorure d’acétyleAcetyl chloride 2,52.5 + 2,8 (+/- 0,6)+ 2.8 (+/- 0.6) + 25% (+/- 4%)+ 25% (+/- 4%) KK OuiYes Chlorure d’acétyleAcetyl chloride 55 + 3,5 (+/- 0,6)+ 3.5 (+/- 0.6) + 32% (+/- 4%)+ 32% (+/- 4%) LL OuiYes Chlorure d’acétyleAcetyl chloride 1010 + 4,2 (+/- 0,6)+ 4.2 (+/- 0.6) + 29% (+/- 4%)+ 29% (+/- 4%) MM OuiYes Chlorure d’acétyleAcetyl chloride 2020 + 4,2 (+/- 0,6)+ 4.2 (+/- 0.6) + 36% (+/- 4%)+ 36% (+/- 4%)

Le tableau 3 montre que la sélectivité en butadiène et la productivité carbone sont améliorées de façon certaine (c’est-à-dire au-delà de l’incertitude) lorsque la réaction de conversion est mise en œuvre en présence d’un catalyseur conforme à l’invention, c’est-à-dire préparé en présence d’une quantité suffisante d’un additif en particulier de type cétoacide, hydroxyacide, hydroxycétone, dicétone, ester multifonctionnalisé en beta, ou de type halogénure d’hydrogène, par rapport à une conversion en présence d’un catalyseur non conforme préparé sans additif (catalyseur A) ou avec une quantité insuffisante d’additif (catalyseurs B, E, I).Table 3 shows that the butadiene selectivity and the carbon productivity are definitely improved (i.e. beyond the uncertainty) when the conversion reaction is carried out in the presence of a catalyst in accordance with the invention, i.e. prepared in the presence of a sufficient quantity of an additive, in particular of the ketoacid, hydroxyacid, hydroxyketone, diketone, beta-multifunctionalized ester, or hydrogen halide type, compared to a conversion in the presence of a non-compliant catalyst prepared without additive (catalyst A) or with an insufficient quantity of additive (catalysts B, E, I).

Claims (15)

Méthode de préparation d’un catalyseur, comprenant :
a) une étape de préparation d’au moins une solution organique comprenant :
au moins un précurseur métallique d’au moins un élément métallique choisi parmi les éléments des groupes 3, 4 et 5 du tableau périodique,
au moins un additif, ledit au moins un additif étant un composé organique acide multifonctionnalisé, un composé cétone multifonctionnalisé, un composé ester multifonctionnalisé en beta, un halogénure d’hydrogène, un précurseur d’halogénure d’hydrogène, ou un de leurs mélanges,
ledit au moins un précurseur métallique et ledit au moins un additif étant présents dans la solution organique dans des quantités telles que le ratio molaire additif/métal entre le nombre de moles dudit au moins additif et le nombre de moles du ou des élément(s) métallique(s) apporté(s) par ledit au moins un précurseur métallique est supérieur à 2 ;
b) une étape de dépôt dudit au moins un précurseur métallique sur une matrice oxyde, par mise en contact de la solution organique préparée à l’étape a) avec ladite matrice oxyde, pour obtenir un solide ;
c) une étape de traitement thermique du solide obtenu à l’issue de l’étape b).
Method of preparing a catalyst, comprising:
a) a step of preparing at least one organic solution comprising:
at least one metallic precursor of at least one metallic element chosen from the elements of groups 3, 4 and 5 of the periodic table,
at least one additive, said at least one additive being a multifunctionalized organic acid compound, a multifunctionalized ketone compound, a beta-multifunctionalized ester compound, a hydrogen halide, a hydrogen halide precursor, or a mixture thereof,
said at least one metallic precursor and said at least one additive being present in the organic solution in quantities such that the additive/metal molar ratio between the number of moles of said at least one additive and the number of moles of the metallic element(s) provided by said at least one metallic precursor is greater than 2;
b) a step of depositing said at least one metallic precursor on an oxide matrix, by bringing the organic solution prepared in step a) into contact with said oxide matrix, to obtain a solid;
c) a step of heat treatment of the solid obtained at the end of step b).
Méthode selon la revendication 1, dans laquelle dans laquelle le ratio molaire additif/métal dans l’étape a) est entre 2,1 et 30, préférentiellement entre 2,5 et 20, de manière préférée entre 5 et 15.Method according to claim 1, wherein the additive/metal molar ratio in step a) is between 2.1 and 30, preferably between 2.5 and 20, more preferably between 5 and 15. Méthode selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’élément métallique est choisi parmi l’yttrium, le zirconium, le hafnium, le niobium, le tantale et leurs mélanges, de préférence parmi le tantale, le niobium, le zirconium et leurs mélanges, préférentiellement l’élément tantale.Method according to claim 1 or 2, in which the metallic element is chosen from yttrium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum and their mixtures, preferably from tantalum, niobium, zirconium and their mixtures, preferentially the element tantalum. Méthode selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle ledit au moins un précurseur métallique est le pentachlorure de tantale ou le pentaéthanoate de tantale, éventuellement combiné à un précurseur métallique de l’élément niobium et/ou à un précurseur métallique de l’élément zirconium.Method according to one of claims 1 to 3, wherein said at least one metallic precursor is tantalum pentachloride or tantalum pentaethanoate, optionally combined with a metallic precursor of the element niobium and/or with a metallic precursor of the element zirconium. Méthode selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle l’additif est choisi parmi les hydroxyacides et leurs anhydrides, les cétoacides et leurs anhydrides, les polyacides et leurs anhydrides, les hydrocétones, les dicétones, les beta-hydroxyesters, les beta-cétoesters, les halogénures d’hydrogène, les précurseurs d’halogénure d’hydrogène, et leurs mélanges,Method according to one of claims 1 to 4, in which the additive is chosen from hydroxy acids and their anhydrides, keto acids and their anhydrides, polyacids and their anhydrides, hydroketones, diketones, beta-hydroxyesters, beta-ketoesters, hydrogen halides, hydrogen halide precursors, and mixtures thereof, Méthode selon la revendication 5, dans laquelle l’additif est choisi parmi l’acide pyruvique, l’acide lactique, l’acide tartrique, l’acide malique, l’acide citrique, l’acide oxalique, l’acide glycolique, l’acide mandélique et leurs anhydrides, la 3-hydroxybutanone, la pentane-2,4-dione, l’acétoacétate d’éthyle, le 2-oxocyclopentanecarboxylate d’éthyle, le malonate de diéthyle, le chlorure d’hydrogène, le bromure d’hydrogène, l’iodure d’hydrogène, le chlorure de formyle, le chlorure d’acétyle, le chlorure de propionyle, le chlorure de butyryle, et leurs mélanges.The method of claim 5, wherein the additive is selected from pyruvic acid, lactic acid, tartaric acid, malic acid, citric acid, oxalic acid, glycolic acid, mandelic acid and their anhydrides, 3-hydroxybutanone, pentane-2,4-dione, ethyl acetoacetate, ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate, diethyl malonate, hydrogen chloride, hydrogen bromide, hydrogen iodide, formyl chloride, acetyl chloride, propionyl chloride, butyryl chloride, and mixtures thereof. Méthode selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle la solution organique de l’étape a) comprend un solvant organique.Method according to one of claims 1 to 6, in which the organic solution of step a) comprises an organic solvent. Méthode selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle la matrice oxyde comprend de la silice, préférentiellement au moins 90% poids de silice par rapport à la masse totale de la matrice oxyde.Method according to one of claims 1 to 7, in which the oxide matrix comprises silica, preferably at least 90% by weight of silica relative to the total mass of the oxide matrix. Méthode selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle l’étape c) de traitement thermique comprend un séchage, le séchage étant de préférence opéré à une température comprise entre 50 et 200°C pendant une durée comprise entre 1 et 24 heures, préférentiellement sous flux gazeux.Method according to one of claims 1 to 8, in which step c) of heat treatment comprises drying, the drying preferably being carried out at a temperature between 50 and 200°C for a duration between 1 and 24 hours, preferably under a gas flow. Méthode selon la revendication 9, dans laquelle l’étape c) de traitement thermique comprend une calcination à la suite dudit séchage, la calcination étant opérée sous flux gazeux, à une température comprise entre 350 et 700°C, pendant une durée comprise entre 1 et 6 h.Method according to claim 9, in which step c) of heat treatment comprises calcination following said drying, the calcination being carried out under gas flow, at a temperature between 350 and 700°C, for a duration between 1 and 6 h. Catalyseur obtenu par la méthode de préparation selon l’une des revendications 1 à 10, et qui comprend au moins un élément métallique choisi dans le groupe des éléments du groupe 3, du groupe 4 et du groupe 5 du tableau périodique, de préférence choisi parmi l’yttrium, le zirconium, le hafnium, le niobium, le tantale et leurs mélanges, préférentiellement parmi l’élément tantale, l’élément niobium et/ou l’élément zirconium, de manière préférée l’élément tantale, et une matrice oxyde de préférence à base de silice.Catalyst obtained by the preparation method according to one of claims 1 to 10, and which comprises at least one metallic element chosen from the group of elements of group 3, group 4 and group 5 of the periodic table, preferably chosen from yttrium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum and their mixtures, preferentially from the element tantalum, the element niobium and/or the element zirconium, preferably the element tantalum, and an oxide matrix preferably based on silica. Catalyseur selon la revendication 11, dans lequel ledit au moins un élément métallique est présent à une teneur comprise entre 0,1 et 30% poids, de préférence entre 0,3 et 10% poids, de manière préférée entre 0,5 et 5% poids d’élément(s) métallique(s) par rapport au poids de la matrice oxyde.Catalyst according to claim 11, wherein said at least one metallic element is present at a content of between 0.1 and 30% by weight, preferably between 0.3 and 10% by weight, more preferably between 0.5 and 5% by weight of metallic element(s) relative to the weight of the oxide matrix. Utilisation du catalyseur selon la revendication 11 ou 12 pour convertir une charge comprenant de l’éthanol en butadiène, à une température comprise entre 250 et 450°C, à une pression comprise entre 0,05 et 2,00 MPa.Use of the catalyst according to claim 11 or 12 for converting a feedstock comprising ethanol into butadiene, at a temperature between 250 and 450°C, at a pressure between 0.05 and 2.00 MPa. Procédé de conversion d’une charge comprenant de l’éthanol en butadiène, qui comprend :
A) la préparation d’un catalyseur selon la méthode de préparation selon l’une des revendications 1 à 10 ;
B) une étape de conversion en butadiène de la charge comprenant de l’éthanol, opérée en présence du catalyseur préparé à l’étape A), à une température comprise entre 250 et 450°C, à une pression comprise entre 0,05 et 2,00 MPa.
A process for converting a feedstock comprising ethanol into butadiene, which comprises:
A) the preparation of a catalyst according to the preparation method according to one of claims 1 to 10;
B) a step of converting the feedstock comprising ethanol into butadiene, carried out in the presence of the catalyst prepared in step A), at a temperature between 250 and 450°C, at a pressure between 0.05 and 2.00 MPa.
Procédé de conversion selon la revendication 14, dans lequel la charge comprend de l’éthanol et de l’acétaldéhyde, de manière préférée dans un ratio molaire de l’éthanol par rapport à l’acétaldéhyde compris entre 1 et 5.
Conversion process according to claim 14, wherein the feed comprises ethanol and acetaldehyde, preferably in a molar ratio of ethanol to acetaldehyde of between 1 and 5.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2421361A (en) * 1942-09-29 1947-05-27 Carbide & Carbon Chem Corp Process for making diolefins
WO2017009107A1 (en) 2015-07-13 2017-01-19 IFP Energies Nouvelles Tantalum-based catalyst deposited on silica for the transformation of ethanol into butadiene
WO2022165190A1 (en) 2021-01-29 2022-08-04 Ecovyst Catalyst Technologies Llc Method for manufacturing a supported tantalum catalyst
CN115364844A (en) * 2021-05-21 2022-11-22 中国石油化工股份有限公司 Regenerated deoxidation catalyst and preparation method and application thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2421361A (en) * 1942-09-29 1947-05-27 Carbide & Carbon Chem Corp Process for making diolefins
WO2017009107A1 (en) 2015-07-13 2017-01-19 IFP Energies Nouvelles Tantalum-based catalyst deposited on silica for the transformation of ethanol into butadiene
WO2022165190A1 (en) 2021-01-29 2022-08-04 Ecovyst Catalyst Technologies Llc Method for manufacturing a supported tantalum catalyst
CN115364844A (en) * 2021-05-21 2022-11-22 中国石油化工股份有限公司 Regenerated deoxidation catalyst and preparation method and application thereof

Non-Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"The Journal of American Society", vol. 73, 1951, pages: 373
AMBREEN, S. ET AL.: "Characterization and photocatalytic study of tantalum oxide nanoparticles prepared by the hydrolysis of tantalum oxo-ethoxide Ta (µ -O) (µ-O) (µ-OEt) (OEt", BEILSTEIN J. NANOTECHNOL., vol. 5, 2014, pages 1082 - 1090
B.B. CORSON: "Butadiene form Ethyl Alcohol. Catalysis in the One- and Two-Step Processes", IN-DUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY, vol. 42, no. 2, 1950, pages 359 - 373
DATABASE WPI Week 2023010, Derwent World Patents Index; AN 2022-E7810S, XP002811818 *
KAPOOR P.N.MEHROTRA R.C.: "Organic Compounds of Niobium and Tantalum. IV. Reactions of niobium and tantalum pentae-thoxides with (3-diketones", J. LESS-COMMON METALS, vol. 8, 1965, pages 339 - 346
MEHROTRA R.C.KAPOOR P.N.: "Organic Compounds of Tantalum. I. Reactions of tantalum pentaethoxide with glycols", J. LESS-COMMON METALS, vol. 10, 1965, pages 237 - 245, XP024070993, DOI: 10.1016/0022-5088(66)90024-5
MEHROTRA R.C.KAPOOR P.N.: "Organic Compounds of Tantalum. Reactions of tantalum pentaethoxide with (3-ketoesters", J. LESS-COMMON METALS, vol. 7, 1964, pages 453 - 457
NARULA A.K. ET AL.: "Some Aliphatic and Aromatic Hydroxy Ester Dérivatives of Niobium and Tantalum", TRANSITION MET. CHEM., vol. 7, 1982, pages 325 - 330
R MEHROTRA R.C.KAPOOR P.N.: "Organic Compounds of Niobium. I. Reactions of niobium penta-alkoxides with acyl halides", J. LESS-COMMON METALS, vol. 10, 1966, pages 348 - 353, XP024071044, DOI: 10.1016/0022-5088(66)90135-4
VU D.T. ET AL.: "Oligomer distribution in concentrated lactic acid solutions", FLUID PHASE EQUILIBRIA, vol. 236, 2005, pages 125 - 135, XP005073618, DOI: 10.1016/j.fluid.2005.06.021

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