WO2025125059A1 - Tantalum- and silica-based catalyst for the conversion of a feedstock comprising ethanol into butadiene - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a heterogeneous catalyst for optimally converting a feedstock comprising ethanol into 1,3-butadiene (which may also be referred to in this specification as butadiene). More particularly, the present invention relates to a catalyst comprising the element tantalum and a silica-based support (or matrix), exhibiting optimal catalytic performance when converting a feedstock comprising ethanol, and preferably a mixture of ethanol and acetaldehyde, into butadiene, and in particular optimized butadiene selectivity and butadiene productivity.
- Butadiene is widely used in the chemical industry, particularly as a reagent for the production of polymers.
- butadiene is almost entirely produced from steam cracking units, of which it is a valuable by-product.
- the fluctuation of the oil price and the ever-increasing demand for this chemical intermediate have made its price very volatile, which encourages a diversification of supply methods. It is thus well known to those skilled in the art that 1,3-butadiene can be produced from ethanol.
- Two processes were industrialized on a large scale, particularly in the 1940s and 1950s: the "S. K. Process” and the "Carbide Process". In the "S. K.
- 1,3-butadiene is produced from ethanol in one step, whereas in the "Carbide Process”, 1,3-butadiene is produced in two steps: first ethanol is converted to acetaldehyde, then an ethanol-acetaldehyde mixture is converted to 1,3-butadiene.
- the main distinction between the catalysts used in these processes is that one (SK Process) is capable of dehydrogenating ethanol to acetaldehyde while producing butadiene from the resulting mixture, while the other is not, hence the need for a first dehydrogenation step on a specific catalyst.
- the most effective chemical elements constituting the catalyst for this method of butadiene production are magnesium, tantalum, zirconium, hafnium, with butadiene selectivities between 50 and 69%, niobium being considered an unattractive element with selectivities lower than 40% (cf. B. B. Corson, at al.
- an acidic element and in particular a Bronsted acid element will increase the production of dehydration products (for example ethylene or diethyl ether) while the addition of a basic element will promote the formation of multiple condensation products (for example hexenes or hexadienes).
- dehydration products for example ethylene or diethyl ether
- a basic element will promote the formation of multiple condensation products (for example hexenes or hexadienes).
- the present invention aims to provide a heterogeneous catalyst based on tantalum and silica, for converting a feedstock comprising ethanol into butadiene (or 1,3 butadiene), and having optimized catalytic performance, in particular optimized selectivity and productivity in butadiene.
- the present invention thus relates to a catalyst comprising tantalum and a silica-based matrix, the catalyst having a tantalum content by weight of between 0.1 and 30% by weight relative to the weight of the silica-based matrix, the catalyst having a Lewis acidity [LAS] content greater than or equal to 1000 au/gTa, the Lewis acidity [LAS] content being determined by integration of the A1612 area under an IR spectrum, over the wavenumber range between 1622 and 1593 cm -1 , the IR spectrum being obtained for a sample of said catalyst, reduced to powder and then formed into a pellet, by infrared spectroscopy (FTIR) after adsorption and subsequent thermodesorption of pyridine at 150°C, and using the following calculation:
- FTIR infrared spectroscopy
- a catalyst according to the invention based on tantalum and a silicic matrix, and having such a quantity of acid sites per weight unit of tantalum element, exhibits optimized catalytic performances during the conversion of a feedstock comprising ethanol into 1,3-butadiene, and in particular in terms of selectivity and productivity in butadiene.
- a catalyst according to the invention used to convert a feedstock comprising ethanol, in particular an ethanol-acetaldehyde feedstock (in particular at an ethanol/acetaldehyde molar ratio of 2.6), into 1,3-butadiene, in particular at a reaction temperature of 350°C and 0.15 MPa, makes it possible to achieve a high butadiene selectivity, in particular greater than or equal to 70%, preferably greater than or equal to 72%, for a feedstock conversion of 40% by weight, and a satisfactory butadiene productivity, in particular greater than or equal to 30 g/gTa/h (g/gTa/h meaning: gram of butadiene produced per gram of tantalum, contained in the catalyst used to convert said charge, per hour), preferably greater than or equal to 32 g/gTa/h, for an hourly weight rate of the charge of 250 g/gTa/h (the hourly weight rate or pph being expressed in weight of charge per unit of weight of tantalum,
- the present invention also relates to the use of the catalyst according to the invention 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.
- 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.
- the different parameter ranges for a given step may be used alone or in combination.
- a range of preferred tantalum content values may be combined with a range of more preferred silica content values.
- the pressures are absolute pressures and are given in absolute MPa (or MPa abs.).
- times and durations are expressed in hours (h), minutes (min) and/or seconds (sec).
- catalyst used interchangeably and designate any type of catalyst which comprises the element tantalum and a support and in particular a silica-based matrix.
- the terms “matrix” and “support” are used interchangeably to designate the solid support of the catalyst.
- the support is based on silica.
- 1,3-butadiene and “butadiene” are used interchangeably and designate one of the isomers of butadiene (hydrocarbon compound with four carbon atoms and having two double bonds), comprising a double bond between carbon 1 and carbon 2 and a second double bond between carbon 3 and carbon 4 the 1,3 isomer of butadiene.
- butadiene productivity corresponds to the carbon productivity of butadiene (which is generally expressed in % weight/weight per hour) of a unit for converting a feedstock comprising ethanol into 1,3-butadiene, and corresponds in particular to the mass flow rate of butadiene (in g/h), measured at the outlet of the unit or reactor, per unit mass of element Ta, for a pph of the feedstock of 250 g/gTa/h.
- butadiene selectivity (which is expressed in % weight/weight) is a carbon selectivity and corresponds to the flow rate of butadiene measured at the outlet of the unit or reactor relative to the sum of the flow rates of the carbon products formed (the unconverted ethanol and possibly acetaldehyde are not taken into account in the calculation of the selectivity).
- the present invention thus relates to a heterogeneous catalyst, comprising the element tantalum and a silica-based matrix, and having a Lewis acidity advantageously at a content ([LAS]) greater than or equal to 1000 au/gTa (arbitrary unit per gram of tantalum contained in the catalyst), preferably greater than or equal to 1100 au/gTa, and preferably at a Lewis acidity content ([LAS]) less than or equal to 1900 au/gTa, very preferably less than or equal to 1800 au/gTa.
- the catalyst has a low Bronsted acidity content, i.e. less than the Lewis acidity content.
- the catalyst has a relative Lewis acidity content (%LAS) corresponding to the ratio between the Lewis acidity content relative to the total acidity content of the catalyst (i.e. the total number of acid sites, i.e. the sum of the Lewis acid and Bronsted acid sites), greater than or equal to 90%, preferably greater than or equal to 92%.
- %LAS relative Lewis acidity content
- the acidity, in particular Lewis and Bronsted, of the catalysts is determined by an indirect analysis method and more particularly by infrared spectroscopy (FTIR) after adsorption and subsequent thermodesorption of pyridine.
- FTIR infrared spectroscopy
- This method is conventionally used to characterize acidic solids such as zeolites as described in the article Zholobenko et al., Journal of Catalysis, 385, 52 (2020).
- the catalyst is ground into powder form and then the catalyst powder is compacted into a pellet preferably 13 mm or 16 mm in diameter, in particular 13 mm.
- the pellet is then activated in situ in the infrared (IR) cell furnace under secondary vacuum (in particular at a pressure below 10' 5 mbar) at 450°C for 10 hours and then the temperature is reduced to 150°C.
- An excess of pyridine in the gas phase is introduced into the IR cell so as to have a partial pressure of pyridine greater than 1 mbar, and brought into contact with the pellet for 10 minutes (adsorption phase).
- a thermodesorption phase is then carried out at 150°C for 2 hours.
- the adsorption phase allows the pyridine to react with the acid sites of the sample, while the thermodesorption step allows the elimination of the physisorbed pyridine molecules (i.e.
- the sample is analyzed by infrared spectroscopy (FTIR for Fourier Transform Infra Red spectroscopy according to the English term) in transmission to obtain an IR spectrum of the sample; said IR spectrum corresponds to the 'thermodesorbed spectrum' of the sample.
- FTIR Fourier Transform Infra Red spectroscopy
- the Lewis and Bronsted acidity contents which are functions of the concentrations of the Lewis ([LAS]) and Bronsted ([BAS]) acid sites, respectively, of the sample are determined using the thermodesorbed spectrum.
- the Lewis acidity ([LAS]) content the contribution area centered at 1612 cm -1 +/- 4 cm -1 , corresponding to the u8a mode of pyridine coordinated to a Lewis acid site on the catalyst surface, is preferred to the contribution area centered at 1450 cm -1 +/- 4 cm -1 which corresponds to the u19b mode of protonated pyridine because the u19b mode of protonated pyridine can be impacted by the residual presence of hydrogen-bonded pyridine.
- the Lewis acidity ([LAS]) content of the sample i.e. of the analyzed catalyst
- the Lewis acidity ([LAS]) content of the sample is determined by integrating the area of the A1612 signal, i.e. the area under the IR spectrum, over the wavenumber range between 1622 and 1593 cm - 1 , and then using the following calculation: with [LAS]: the Lewis acidity content of the analyzed sample (i.e. of the catalyst), expressed in arbitrary units per gram of tantalum contained in the catalyst (au/gTa), the arbitrary unit here being proportional to the number of moles of Lewis acid sites of the analyzed sample (i.e. of the catalyst),
- A1612 absorbance of the contribution centered at 1612 cm -1 , expressed in cm -1 per gram of catalyst (i.e. per gram of sample analyzed), and determined by integration of the signal area, i.e. the area under the IR spectrum, over the wavenumber range between 1622 and 1593 cm -1 ,
- the Bronsted acidity content ([BAS]) of the sample i.e. of the analyzed catalyst
- the Bronsted acidity content ([BAS]) of the sample is determined by integrating the area of the A1545 signal centered at 1545 cm -1 +/- 4 cm -1 , i.e. the area under the IR spectrum, over the wavenumber range between 1555 and 1532 cm -1 , and then using the following calculation: with [BAS]: the Bronsted acidity content of the analyzed sample (i.e. of the catalyst), expressed in arbitrary units per gram of tantalum contained in the catalyst (au/gTa), the arbitrary unit here being proportional to the number of moles of Bronsted acid sites of the analyzed sample (i.e. of the catalyst),
- A1545 absorbance of the contribution centered at 1545 cm -1 , expressed in cm -1 per gram of catalyst (i.e. per gram of sample analyzed), and determined by integration of the signal area, i.e. the area under the IR spectrum, over the wavenumber range between 1555 and 1532 cm -1 ,
- Ta tantalum content by weight of the catalyst per unit of weight of said catalyst (for example, a tantalum content of 3% by weight of a catalyst corresponds to 0.03 g of tantalum per unit of weight, i.e. per gram of catalyst).
- the relative Lewis acidity content of the catalyst i.e. the ratio of the Lewis acidity content to the total acidity of the catalyst (i.e. the total number of acid sites, i.e. the sum of the Lewis acid and Bronsted acid sites), can then be calculated as follows:
- %LAS 100 x [LAS] / ([LAS]+[BAS]) with [LAS]: the Lewis acidity content of the analyzed sample (i.e., the catalyst), expressed in arbitrary units per gram of tantalum contained in the catalyst (au/gTa), determined as detailed above, and [BAS]: the Bnansted acidity content of the analyzed sample (i.e., catalyst), expressed in arbitrary units per gram of tantalum contained in the catalyst (au/gTa), determined as detailed above.
- the catalyst according to the invention comprises tantalum at a weight 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 the element tantalum relative to the weight of the silica-based matrix.
- the catalyst may optionally comprise at least one other metallic element, chosen from the elements of groups 3, 4, 5, 11 and 12 of the periodic table (other than tantalum).
- the catalyst according to the invention comprises only the element tantalum as metallic element.
- the silica-based matrix of the catalyst according to the invention has a silica content by weight preferably greater than or equal to 95% dry weight (i.e. between 95% dry weight and 100% dry weight), preferably greater than or equal to 98% dry weight (i.e. from 98% dry weight up to 100% dry weight), preferably greater than or equal to 99.5% dry weight (i.e. from 99.5% dry weight up to 100% dry weight) and more preferably greater than or equal to 99.9% dry weight (i.e. from 99.9% dry weight up to 100% dry weight) of silica relative to the total weight of the silica-based matrix, dry (i.e. without water, or excluding the weight of any water possibly present).
- the silica contents are given here as a percentage of the weight of silica (excluding water) relative to the total weight of the dry silica matrix (i.e. excluding the weight of any water present in the matrix).
- the silica-based matrix of the catalyst according to the invention comprises pores, in particular mesopores.
- the catalyst according to the invention has an average pore diameter greater than or equal to 4 nm, preferably between 4.5 and 50 nm and even more preferably between 4.5 and 20 nm.
- the catalyst according to the invention has a pore volume greater than or equal to 0.47 ml/g, preferably between 0.47 and 1.8 ml/g, preferentially between 0.58 and 1.5 ml/g, preferably between 0.8 and 1.5 ml/g.
- the catalyst according to the invention has a specific surface area SBET greater than or equal to 100 m 2 /g, preferably greater than or equal to 200 m 2 /g, preferentially greater than or equal to 250 m 2 /g, preferably between 250 m 2 /g and 700 m 2 /g.
- 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.
- the specific surface area of the material tested, in particular of the catalyst corresponds to the BET specific surface area (SBET in m 2 /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 the American Chemical 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 according to the BJH model obtained is described in the periodical "The Journal of the American Chemical Society", 1951, 73, 373, written by EP Barrett, LG Joyner and PP Halenda.
- the pore volume V is defined as the value corresponding to the volume observed for the partial pressure P/P° max of the nitrogen adsorption-nitrogen desorption isotherm.
- ) of the material tested, in particular of the catalyst, is determined by the formula 4000.V/SBET.
- the catalyst according to the invention may be in powder form or 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.
- the catalyst 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.
- the catalyst according to the invention may comprise at least one porous oxide material, advantageously inert with regard to the reaction of conversion into butadiene of a charge comprising ethanol, and having the role of binder so as to assist in the shaping and to generate the appropriate physical properties of the catalyst (mechanical resistance, resistance to attrition, etc.).
- the catalyst according to the invention may preferably be:
- a fresh catalyst i.e. a catalyst that has been prepared but has not yet been used in a catalytic unit or reactor
- a reactivated catalyst i.e. a spent catalyst (i.e. a catalyst which has been used in a reaction section for converting a feedstock comprising ethanol into butadiene) and which has undergone a reactivation process (regeneration by burning the coke, in particular in the presence of oxygen, and/or rejuvenation using a reactivation compound possibly accompanied by the addition of tantalum element, said reactivation compound being, for example, a hydroxy acid, a keto acid, a polyacid, one of their esters, or their mixtures, or even a monofunctional acid, a hydroxyketone or a diketone) so as to be able to recover at least part of its catalytic performance.
- the catalyst may be:
- a spent catalyst i.e. a catalyst which has been used in a reaction section for converting a feedstock comprising ethanol into butadiene
- an aged catalyst i.e. a catalyst which has undergone treatment, for example heat treatment, particularly under a wet gas flow.
- a catalyst according to the invention used to convert a feedstock comprising ethanol, in particular an ethanol-acetaldehyde feedstock, into 1,3-butadiene, makes it possible to achieve a high butadiene selectivity, in particular greater than or equal to 70%, preferably greater than or equal to 72%, for a feedstock conversion of 40% by weight (the conversion being a weight conversion of the feedstock and corresponding to the difference between the weight flow rate of the feedstock at the inlet and the weight flow rate of the feedstock at the outlet, relative to the weight flow rate of the feedstock at the inlet), and a satisfactory butadiene productivity, in particular greater than or equal to 30 g/gTa/h, preferably greater than or equal to 32 g/gTa/h, for an hourly weight rate of the feed
- the space velocity is defined as the ratio between the mass flow rate of feedstock and the mass of catalyst.
- the feedstock also comprises acetaldehyde
- the ethanol/acetaldehyde molar ratio is between 1 and 5, preferably between 2 and 4.
- Example 1 Preparation of tantalum-based catalysts on a silica support
- Catalysts are prepared at 2.5% or 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 the silica beads.
- the preparation method is as follows:
- the silica support Before impregnation, the silica support is dried in an oven at a temperature of 100°C or 250°C for 2 hours.
- solvent being ethanol, a hydrochloric ethanolic solution (ethanol comprising 1.25 M HCl, with M for Molar, i.e. mol/l) or a 70/30 weight/weight ethanol/acetic acid mixture.
- the organic solution is then homogenized while stirring.
- the organic solution obtained 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.
- the prepared catalysts, preparation parameters and textural characteristics of the catalysts are presented in Table 1.
- the content, or purity, of the matrix (or support) in SiC>2 (excluding the element Tantalum) is determined by ICP (Inductively Coupled Plasma) spectroscopy via multi-element detection; it is given as a percentage by weight of silica relative to the total weight of the dry support (i.e. excluding water).
- Catalyst F is prepared from a silica support different from that used to prepare catalysts A to E.
- a catalyst prepared as catalyst D is used to convert a feedstock containing ethanol and acetaldehyde, at an Ethanol/Acetaldehyde molar ratio of 2.6, into butadiene, at a temperature of 350°C and a pressure of 0.15 MPa. After several hours, the feedstock supply (and therefore the reaction) is stopped and the catalyst undergoes a controlled combustion decoking step (regeneration phase).
- the recovered catalyst is a spent catalyst: catalyst G. A portion of the spent catalyst, catalyst G, is then reactivated, by contacting with a rejuvenation solution, at room temperature and atmospheric pressure.
- the rejuvenation solution comprises lactic acid and tantalum pentaethanoate (Ta(OEt)s) in ethanol, such that the amount of lactic acid in the rejuvenation solution corresponds to a molar ratio between the lactic acid in the rejuvenation solution and the tantalum present on the spent catalyst equal to 15, and the amount of tantalum pentaethanoate in the rejuvenation solution corresponds to an additional tantalum content of 1% by weight relative to the weight of spent catalyst.
- the volume of liquid rejuvenation solution used is proportional to the pore volume of the spent catalyst and is added dropwise to the spent catalyst, at room temperature and atmospheric pressure, until wettability of the surface of the latter is observed (dry impregnation).
- the solid is then left to mature for 0.5 to 2 hours.
- the solid is dried at 100°C and finally undergoes a heat treatment at a flow rate of gas of 2.5NL/h under a flow of humid air (20% vol) up to 250°C.
- the catalyst obtained is catalyst H.
- the acidity of the catalysts prepared as described in Example 1 is measured by adsorption and subsequent thermodesorption of pyridine followed by infrared spectroscopy (FTIR) measurement.
- FTIR infrared spectroscopy
- a catalyst sample is ground to a powder which is compacted into a 13 mm diameter pellet.
- the pellet is then placed in the IR measuring cell and is activated in situ under secondary vacuum ( ⁇ 10 -5 mbar) at 450°C for 10 hours. The temperature is then reduced to 150°C.
- an excess of pyridine in the gas phase is introduced into the IR cell so as to have a partial pressure of pyridine greater than 1 mbar, and is brought into contact with the pellet for 10 minutes (adsorption phase).
- a thermodesorption step is then carried out at 150°C for 2 hours. Then an FTIR measurement is carried out and an IR spectrum of the sample is recorded.
- [Ta] tantalum content by weight of the catalyst per unit weight of the catalyst, i.e. 0.03 g for catalysts A to D, F and G, 0.025 g for catalyst E and 0.04 g for catalyst H.
- the Bronsted acidity content ([BAS] in au/gTa) of the sample is determined by integrating the A1545 area under the IR spectrum and over the wavenumber range between 1555 and 1532 cm - 1 , then using the following calculation: S
- [Ta] tantalum content by weight of the catalyst per unit weight of the catalyst, i.e. 0.03 g for catalysts A to D, F and G, 0.025 g for catalyst E and 0.04 g for catalyst H.
- the relative Lewis acidity content of the catalyst (%LAS) is also calculated for each of the catalysts tested, as follows:
- %LAS 100 x [LAS] / ([LAS]+[BAS]).
- Table 2 also classifies the catalysts tested according to whether they comply or do not comply with the invention.
- 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.
- the reactor temperature is controlled with a three-zone tube furnace.
- the catalyst is calcined in situ in dry air at 550°C for 4 hours and then placed under nitrogen at the test temperature for 1 hour.
- the liquid feedstock which is a mixture of ethanol and acetaldehyde, with an Ethanol/Acetaldehyde molar ratio of 2.6 mol/mol, is injected into the catalytic system using a double-piston HPLC pump.
- the liquid feedstock is vaporized before entering the reactor and is homogenized by passing through a static mixer.
- the Ethanol/Acetaldehyde ratio of the feedstock is set at 2.6 (mol/mol), the reaction temperature at 350°C and the pressure at 0.15 MPa.
- the products formed during the reaction are kept in the vapor phase to be analyzed online by gas chromatography (PONA capillary column) to enable the identification of the products formed.
- gas chromatography PONA capillary column
- 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).
- Table 3 The catalytic results are presented in Table 3 in comparison with the threshold values in selectivity (greater than or equal to 70, preferably greater than or equal to 72) and in productivity (greater than or equal to 30, preferably greater than or equal to 32).
- Table 3 also shows the Lewis acidity content ([LAS]) (in au/gTa) and the relative Lewis acidity content (%LAS) of each catalyst determined according to Example 2.
- Catalysts B, C, D, E and H in accordance with the invention, which are tantalum and silica-based catalysts, comprising 2.5%, 3% or 4% by weight of tantalum relative to the silica support and having a Lewis acidity content, measured by FTIR after adsorption and thermodesorption of pyridine, of at least 1000 au/gTa, have satisfactory butadiene selectivity and productivity.
- catalysts B, C, D, E and H in accordance with the invention, used to convert an ethanol-acetaldehyde feedstock at 350°C into butadiene, make it possible to achieve a butadiene selectivity (at 40% conversion) greater than or equal to 72% and a butadiene productivity greater than 32 g/gTa/h (at an hourly feedstock weight rate of 250 g/gTa/h).
- non-compliant catalysts A, F and G which have a Lewis acidity content, measured by FTIR after pyridine adsorption and thermodesorption, of less than 1000 au/gTa, exhibit poor catalytic performance.
- non-compliant catalysts A and G used to convert an ethanol-acetaldehyde feedstock at 350°C into butadiene, exhibit a butadiene selectivity (at 40% conversion) of less than 70% and a butadiene productivity of less than 30 g/gTa/h (at an hourly feedstock weight rate of 250 g/gTa/h).
- catalyst F which is non-compliant, even if it allows a selectivity in butadiene (at 40% conversion) equal to 70% to be achieved when it is used under the same conditions to convert the ethanol-acetaldehyde feed into butadiene, the productivity obtained with this catalyst F remains much lower than 30 g/gTa/h (for an hourly feed weight rate of 250 g/gTa/h).
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Abstract
Description
CATALYSEUR A BASE DE TANTALE ET DE SILICE POUR LA CONVERSION D’UNE CHARGE COMPRENANT DE L’ETHANOL EN BUTADIENETANTALUM AND SILICA BASED CATALYST FOR THE CONVERSION OF A FEED COMPRISING ETHANOL INTO BUTADIENE
Domaine technique Technical field
La présente invention porte sur un catalyseur hétérogène pour convertir de manière optimale une charge comprenant de l’éthanol en 1 ,3-butadiène (pouvant aussi être désigné dans la présente description par butadiène). Plus particulièrement, la présente invention concerne un catalyseur comprenant l’élément tantale et un support (ou matrice) à base de silice, présentant des performances catalytiques optimales lors de la conversion en butadiène d’une charge comprenant de l’éthanol et de préférence un mélange d’éthanol et d’acétaldéhyde, et en particulier une sélectivité en butadiène et une productivité en butadiène optimisées. The present invention relates to a heterogeneous catalyst for optimally converting a feedstock comprising ethanol into 1,3-butadiene (which may also be referred to in this specification as butadiene). More particularly, the present invention relates to a catalyst comprising the element tantalum and a silica-based support (or matrix), exhibiting optimal catalytic performance when converting a feedstock comprising ethanol, and preferably a mixture of ethanol and acetaldehyde, into butadiene, and in particular optimized butadiene selectivity and butadiene productivity.
Technique antérieure Prior art
Le butadiène est largement utilisé dans l'industrie chimique notamment en tant que réactif pour la production de polymères. Actuellement, le butadiène est presque entièrement produit à partir d’unités de vapocraquage dont il constitue un sous-produit valorisable. La fluctuation du prix du pétrole et la demande toujours plus importante de cet intermédiaire chimique ont rendu son prix très volatil, ce qui incite à une diversification des moyens d’approvisionnement. Il est ainsi bien connu de l'homme du métier que le 1 ,3-butadiène peut être produit à partir d'éthanol. Deux procédés ont été industrialisés à grande échelle notamment dans les années 1940-1950 : le "S. K. Process" et le "Carbide Process". Dans le "S. K. Process", le 1 ,3-butadiène est produit à partir d'éthanol en une étape, alors que dans le "Carbide Process", le 1 ,3-butadiène est produit en deux étapes : de l'éthanol est tout d'abord converti en acétaldéhyde, puis un mélange éthanol-acétaldéhyde est converti en 1 ,3- butadiène. La principale distinction entre les catalyseurs mis en jeu dans ces procédés est que l’un (SK Process) est capable de déshydrogéner l’éthanol en acétaldéhyde tout en produisant du butadiène à partir du mélange ainsi formé alors que l’autre ne l’est pas d’où la nécessité d’une première étape de déshydrogénation sur un catalyseur spécifique. Les éléments chimiques constitutifs du catalyseur les plus efficaces pour cette méthode de production du butadiène sont le magnésium, le tantale, le zirconium, le hafnium, avec des sélectivités en butadiène situées entre 50 et 69%, le niobium étant considéré comme un élément peu attractif avec des sélectivités inférieures à 40% (cf. B. B. Corson, at al. Butadiene is widely used in the chemical industry, particularly as a reagent for the production of polymers. Currently, butadiene is almost entirely produced from steam cracking units, of which it is a valuable by-product. The fluctuation of the oil price and the ever-increasing demand for this chemical intermediate have made its price very volatile, which encourages a diversification of supply methods. It is thus well known to those skilled in the art that 1,3-butadiene can be produced from ethanol. Two processes were industrialized on a large scale, particularly in the 1940s and 1950s: the "S. K. Process" and the "Carbide Process". In the "S. K. Process", 1,3-butadiene is produced from ethanol in one step, whereas in the "Carbide Process", 1,3-butadiene is produced in two steps: first ethanol is converted to acetaldehyde, then an ethanol-acetaldehyde mixture is converted to 1,3-butadiene. The main distinction between the catalysts used in these processes is that one (SK Process) is capable of dehydrogenating ethanol to acetaldehyde while producing butadiene from the resulting mixture, while the other is not, hence the need for a first dehydrogenation step on a specific catalyst. The most effective chemical elements constituting the catalyst for this method of butadiene production are magnesium, tantalum, zirconium, hafnium, with butadiene selectivities between 50 and 69%, niobium being considered an unattractive element with selectivities lower than 40% (cf. B. B. Corson, at al.
Butadiene from Ethyl Alcohol. Catalysis in the One- and Two-Step Processes. Industrial And Engineering Chemistry. 1950, 42 (2), 359-373). Butadiene from Ethyl Alcohol. Catalysis in the One- and Two-Step Processes. Industrial And Engineering Chemistry. 1950, 42 (2), 359-373).
Quel que soit le procédé (une ou deux étapes), le bilan global de la réaction principale s'écrit comme suit : 2 CH3CH2OH CH2CHCHCH2 + H2 + 2 H2O Whatever the process (one or two steps), the overall balance of the main reaction is written as follows: 2 CH3CH2OH CH2CHCHCH2 + H 2 + 2 H 2 O
Derrière ce bilan global se cachent de nombreuses réactions chimiques comprenant une réaction de déshydrogénation permettant de générer de l’acétaldéhyde (I), une réaction d’aldolisation/crotonisation de l’acétaldéhyde en crotonaldéhyde (II), une réaction de Merwein-Pondorff-Verley (MPV) entre l’éthanol et le crotonaldéhyde (III) et finalement une étape de déshydratation de l’alcool crotylique en butadiène (IV). Behind this overall balance are hidden numerous chemical reactions including a dehydrogenation reaction to generate acetaldehyde (I), an aldolization/crotonization reaction of acetaldehyde to crotonaldehyde (II), a Merwein-Pondorff-Verley (MPV) reaction between ethanol and crotonaldehyde (III) and finally a dehydration step of crotyl alcohol to butadiene (IV).
I : CH3CH2OH CH3CHO + H2 I: CH3CH2OH CH3CHO + H2
II : 2 CH3CHO CH3CHCH-CHO + H2O II: 2 CH3CHO CH3CHCH-CHO + H 2 O
III : CH3CHCH-CHO + CH3CH2OH CH3CHCH-CH2OH + CH3CHO III: CH3CHCH-CHO + CH3CH2OH CH3CHCH-CH2OH + CH3CHO
IV : CH3CHCH-CH2OH CH2CHCHCH2 + H2O IV: CH3CHCH-CH2OH CH2CHCHCH2 + H 2 O
Cette multiplicité de réactions chimiques est à l’origine de nombreux sous-produits si l’enchainement des étapes ne se fait pas dans l’ordre précisé ci-dessus, avec notamment la présence de réactions de déshydratation et de condensation secondaires. De plus, d’autres réactions peuvent se produire (comme l’isomérisation, la cyclisation, la réaction de Diels et Aider) augmentant encore le nombre de sous-produits. Ainsi, suivant la nature du catalyseur mis en œuvre pour la transformation de l'éthanol (ou du mélange éthanol-acétaldéhyde) en 1,3-butadiène, la répartition desdits sous-produits peut fortement évoluer. Par exemple, l’ajout d’un élément acide et en particulier d’un élément acide de Bronsted fera augmenter la production de produits de déshydratation (par exemple l’éthylène ou le diéthyléther) tandis que l’ajout d’un élément basique favorisera la formation de produits de condensation multiples (par exemple les hexènes ou les hexadiènes). This multiplicity of chemical reactions is the origin of numerous by-products if the sequence of steps is not carried out in the order specified above, notably with the presence of secondary dehydration and condensation reactions. In addition, other reactions can occur (such as isomerization, cyclization, the Diels and Aider reaction) further increasing the number of by-products. Thus, depending on the nature of the catalyst used for the transformation of ethanol (or the ethanol-acetaldehyde mixture) into 1,3-butadiene, the distribution of said by-products can change significantly. For example, the addition of an acidic element and in particular a Bronsted acid element will increase the production of dehydration products (for example ethylene or diethyl ether) while the addition of a basic element will promote the formation of multiple condensation products (for example hexenes or hexadienes).
Par conséquence, quel que soit le procédé (une ou deux étapes), la sélectivité et la productivité de la transformation d’une charge comprenant de l'éthanol en 1,3-butadiène sont modérées. Or, en raison du prix relativement élevé de la matière première, l’étude économique du procédé montre que l’efficacité de la transformation de la charge constitue un levier important pour assurer sa viabilité. De nombreux efforts ont donc été déployés pour maximiser les performances catalytiques et en particulier la sélectivité en butadiène et la productivité carbone des catalyseurs de conversion de l'éthanol (ou du mélange éthanol- acétaldéhyde) en 1,3-butadiène. Consequently, regardless of the process (one or two stages), the selectivity and productivity of the transformation of a feedstock comprising ethanol into 1,3-butadiene are moderate. However, due to the relatively high price of the raw material, the economic study of the process shows that the efficiency of the transformation of the feedstock constitutes an important lever to ensure its viability. Many efforts have therefore been made to maximize the catalytic performances and in particular the butadiene selectivity and the carbon productivity of the catalysts for the conversion of ethanol (or the ethanol-acetaldehyde mixture) into 1,3-butadiene.
En particulier, lors du développement du procédé de production de butadiène à partir d’un mélange éthanol/acétaldéhyde (procédé en deux étapes) dans les années 1940-1950, le meilleur catalyseur trouvé a été un oxyde de tantale déposé sur une silice amorphe (Ind. Eng. Chem., 1949, 41 , p 1012-1017). La sélectivité en butadiène était de 69% pour une conversion initiale de la charge de 34%. Il a également été montré que l’emploi de ce même catalyseur dans une unité industrielle "Carbide" conduisait à la formation des impuretés (sous-produits) majoritaires suivantes : diéthyléther (23% poids des impuretés), éthylène (11% poids des impuretés), hexènes, hexadiènes (11% poids des impuretés), etc. (W. J. Toussaint, J. T. Dunn, D. R. Jackson, Industrial and Engineering Chemistry, 1947, 39 (2), p 120-125). Malgré la présence de sous-produits, leur formation est limitée par les propriétés d’acido-basicité relativement faibles de l’élément tantale. Ce dernier permet également de catalyser très efficacement les réactions II, III et IV. In particular, during the development of the process for producing butadiene from an ethanol/acetaldehyde mixture (two-step process) in the 1940s and 1950s, the best catalyst found was a tantalum oxide deposited on amorphous silica (Ind. Eng. Chem., 1949, 41, p. 1012-1017). The selectivity to butadiene was 69% for an initial feed conversion of 34%. It has also been shown that the use of this same catalyst in an industrial unit "Carbide" led to the formation of the following major impurities (by-products): diethyl ether (23% by weight of impurities), ethylene (11% by weight of impurities), hexenes, hexadienes (11% by weight of impurities), etc. (WJ Toussaint, JT Dunn, DR Jackson, Industrial and Engineering Chemistry, 1947, 39 (2), p 120-125). Despite the presence of by-products, their formation is limited by the relatively weak acid-base properties of the element tantalum. The latter also makes it possible to catalyze reactions II, III and IV very effectively.
Diverses études ont alors été réalisées pour optimiser l’efficacité du tantale et/ou substituer cet élément. Le brevet US2421361 décrit, par exemple, un procédé pour la préparation de butadiène qui comprend la transformation d’un aldéhyde mono-oléfinique acyclique (crotonaldéhyde ou acétaldéhyde) et d’un alcool monohydroxylé (éthanol) sur un catalyseur du groupe de l'oxyde de zirconium, l’oxyde de tantale, l'oxyde de niobium et l’une des combinaisons de ces oxydes avec de la silice. Cependant, d’après les exemples fournis, l’oxyde de tantale utilisé seul reste le meilleur catalyseur pour convertir le mélange spécifique éthanol/acétaldéhyde. D’après Ind. Eng. Chem., 1950, 42 (2), p 359-373, les meilleures associations pour la transformation du mélange éthanol/acétaldéhyde sont : Ta- Cu, Ta-Zr, Zr-Nb, Zr-Ti et Zr-Th déposés sur un support silicique (brevets US2374433, US2436125, US2438464, US2357855, US2447181). Various studies have then been carried out to optimize the efficiency of tantalum and/or to substitute this element. Patent US2421361 describes, for example, a process for the preparation of butadiene which comprises the transformation of an acyclic monoolefinic aldehyde (crotonaldehyde or acetaldehyde) and a monohydroxy alcohol (ethanol) on a catalyst from the group of zirconium oxide, tantalum oxide, niobium oxide and one of the combinations of these oxides with silica. However, according to the examples provided, tantalum oxide used alone remains the best catalyst for converting the specific ethanol/acetaldehyde mixture. According to Ind. Eng. Chem., 1950, 42 (2), p 359-373, the best associations for the transformation of the ethanol/acetaldehyde mixture are: Ta-Cu, Ta-Zr, Zr-Nb, Zr-Ti and Zr-Th deposited on a silicic support (patents US2374433, US2436125, US2438464, US2357855, US2447181).
Des études ont aussi porté sur l’amélioration du support silicique et/ou sur l’optimisation du procédé de préparation des catalyseurs hétérogènes en particulier à base de tantale et de silice. Par exemple, la demande W02014/061917 décrit un catalyseur à base de tantale et d’un support silicique caractérisé par des mésopores de taille et de morphologie uniformes et répartis de façon périodique au sein du matériau (silice dite mésostructurée). La demande WO2017/009107 divulgue, quant à elle, un catalyseur comprenant l’élément tantale et une matrice oxyde mésoporeuse à base de silice ayant subi un lavage acide. Plus récemment, la demande WO2022/165190 décrit un procédé de préparation d’un catalyseur à base de tantale et de silice, présentant une répartition contrôlée du tantale dans les particules de silice, par dépôt en voie organique d’un précurseur de tantale spécifique, de préférence choisi parmi un éthanoate de tantale, en particulier le tétra-éthanoate 2,4- pentanedionate de tantale ou le pentaéthanoate de tantale éventuellement combiné avec l’acétylacétone. La demande de brevet CN115364844 décrit la préparation de catalyseur à base de tantale et de silice, par contact d’une silice avec une solution comprenant un précurseur de tantale et de l’acide citrique anhydre dans de l’éthanol absolu. Enfin, l’équipe d’Ushikubo compare des catalyseurs d’oxyde de tantale sur de la silice préparés à partir d’une solution d’alcoxyde de tantale dans l’hexane à des catalyseurs d’oxyde de tantale sur de la silice préparés par imprégnation de la silice par une solution aqueuse d’acide chlorhydrique 1M à 1% poids de TaCI5, lesdits catalyseurs étant utilisés dans la décomposition en phase vapeur du méthyl tert-butyl éther (Ushikubo T. ét al.’. "Preparation, characterization, and catalytic activities of silica-supported tantalum oxide for the vapor phase decomposition of methyl tert-butyl ether", Applied Ctalysis A: General, vol. 124, no. 1, 1 mars 1995 (1995-03-01), pages 19-31). Studies have also focused on improving the silica support and/or optimizing the process for preparing heterogeneous catalysts, particularly those based on tantalum and silica. For example, application WO2014/061917 describes a catalyst based on tantalum and a silica support characterized by mesopores of uniform size and morphology and distributed periodically within the material (so-called mesostructured silica). Application WO2017/009107 discloses a catalyst comprising the element tantalum and a mesoporous oxide matrix based on silica that has undergone acid washing. More recently, application WO2022/165190 describes a process for preparing a tantalum and silica catalyst, having a controlled distribution of tantalum in the silica particles, by organic deposition of a specific tantalum precursor, preferably chosen from a tantalum ethanoate, in particular tantalum tetra-ethanoate 2,4-pentanedione or tantalum pentaethanoate optionally combined with acetylacetone. Patent application CN115364844 describes the preparation of a tantalum and silica catalyst, by contacting a silica with a solution comprising a tantalum precursor and anhydrous citric acid in absolute ethanol. Finally, Ushikubo's team compares tantalum oxide on silica catalysts prepared from a solution of tantalum alkoxide in hexane to tantalum oxide on silica catalysts prepared by impregnating silica with a 1% wt. 1M aqueous hydrochloric acid solution. TaCl5, said catalysts being used in the vapor phase decomposition of methyl tert-butyl ether (Ushikubo T. et al., "Preparation, characterization, and catalytic activities of silica-supported tantalum oxide for the vapor phase decomposition of methyl tert-butyl ether", Applied Catalysis A: General, vol. 124, no. 1, March 1, 1995 (1995-03-01), pages 19-31).
Il existe toujours un besoin d’améliorer les performances catalytiques d’un catalyseur comprenant l’élément tantale et un support silicique. Ainsi, la présente invention a pour objectif de proposer un catalyseur hétérogène à base de tantale et de silice, pour convertir une charge comprenant de l’éthanol en butadiène (ou 1,3 butadiène), et présentant des performances catalytiques optimisées, en particulier une sélectivité et une productivité en butadiène optimisées. There is still a need to improve the catalytic performance of a catalyst comprising the element tantalum and a silica support. Thus, the present invention aims to provide a heterogeneous catalyst based on tantalum and silica, for converting a feedstock comprising ethanol into butadiene (or 1,3 butadiene), and having optimized catalytic performance, in particular optimized selectivity and productivity in butadiene.
Résumé de l’invention Summary of the invention
La présente invention concerne ainsi un catalyseur comprenant du tantale et une matrice à base de silice, le catalyseur présentant une teneur pondérale en tantale comprise entre 0,1 et 30% poids par rapport au poids de la matrice à base de silice, le catalyseur présentant une teneur en acidité de Lewis [LAS] supérieure ou égale à 1000 ua/gTa, la teneur en acidité de Lewis [LAS] étant déterminée par intégration de l’aire A1612 sous un spectre IR, sur la gamme des nombres d’onde entre 1622 et 1593 cm-1, le spectre IR étant obtenu pour un échantillon dudit catalyseur, réduit en poudre puis mis en forme de pastille, par spectroscopie infrarouge (FTIR) après adsorption et thermodésorption consécutive de pyridine à 150°C, et en utilisant le calcul suivant : The present invention thus relates to a catalyst comprising tantalum and a silica-based matrix, the catalyst having a tantalum content by weight of between 0.1 and 30% by weight relative to the weight of the silica-based matrix, the catalyst having a Lewis acidity [LAS] content greater than or equal to 1000 au/gTa, the Lewis acidity [LAS] content being determined by integration of the A1612 area under an IR spectrum, over the wavenumber range between 1622 and 1593 cm -1 , the IR spectrum being obtained for a sample of said catalyst, reduced to powder and then formed into a pellet, by infrared spectroscopy (FTIR) after adsorption and subsequent thermodesorption of pyridine at 150°C, and using the following calculation:
[LAS] = A1612 X Z=-Z [LAS] = A 1612 X Z=-Z
L 1 aJ où S correspond à la surface de la pastille de l’échantillon (en cm2) et [Ta] à la teneur pondérale en tantale du catalyseur par unité de poids dudit catalyseur. L 1 a J where S corresponds to the surface area of the sample pellet (in cm 2 ) and [Ta] to the weight content of tantalum in the catalyst per unit weight of said catalyst.
De manière surprenante, un catalyseur selon l’invention, à base de tantale et d’une matrice silicique, et ayant une telle quantité de sites acides par unité pondérale d’élément tantale, présente des performances catalytiques optimisées lors de la conversion d’une charge comprenant de l’éthanol en 1 ,3-butadiène, et notamment en termes de sélectivité et de productivité en butadiène. Ainsi, un catalyseur selon l’invention, utilisé pour convertir une charge comprenant de l’éthanol, en particulier une charge éthanol-acétaldéhyde (notamment à un ratio molaire éthanol/acétaldéhyde de 2,6), en 1,3-butadiène, en particulier à une température réactionnelle de 350°C et 0,15 MPa, permet d’atteindre une sélectivité en butadiène élevée, en particulier supérieure ou égale à 70 %, de préférence supérieure ou égale à 72 %, pour une conversion de la charge de 40% poids, et une productivité en butadiène satisfaisante, en particulier supérieure ou égale à 30 g/gTa/h (g/gTa/h signifiant : gramme de butadiène produit par gramme de tantale, contenu dans le catalyseur utilisé pour convertir ladite charge, par heure), de préférence supérieure ou égale à 32 g/gTa/h, pour une vitesse pondérale horaire de la charge de 250 g/gTa/h (la vitesse pondérale horaire ou pph étant exprimée en poids de charge par unité de poids de tantale, contenu dans le catalyseur, utilisé pour convertir ladite charge, et par heure). Surprisingly, a catalyst according to the invention, based on tantalum and a silicic matrix, and having such a quantity of acid sites per weight unit of tantalum element, exhibits optimized catalytic performances during the conversion of a feedstock comprising ethanol into 1,3-butadiene, and in particular in terms of selectivity and productivity in butadiene. Thus, a catalyst according to the invention, used to convert a feedstock comprising ethanol, in particular an ethanol-acetaldehyde feedstock (in particular at an ethanol/acetaldehyde molar ratio of 2.6), into 1,3-butadiene, in particular at a reaction temperature of 350°C and 0.15 MPa, makes it possible to achieve a high butadiene selectivity, in particular greater than or equal to 70%, preferably greater than or equal to 72%, for a feedstock conversion of 40% by weight, and a satisfactory butadiene productivity, in particular greater than or equal to 30 g/gTa/h (g/gTa/h meaning: gram of butadiene produced per gram of tantalum, contained in the catalyst used to convert said charge, per hour), preferably greater than or equal to 32 g/gTa/h, for an hourly weight rate of the charge of 250 g/gTa/h (the hourly weight rate or pph being expressed in weight of charge per unit of weight of tantalum, contained in the catalyst, used to convert said charge, and per hour).
La présente invention concerne également l’utilisation du catalyseur selon l’invention 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 the catalyst according to the invention 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.
Description des modes de réalisation Description of the embodiments
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.
Selon l’invention, les différentes plages de paramètres pour une étape donnée peuvent être utilisées seules ou en combinaison. Par exemple, une plage de valeurs préférées de teneur en tantale peut être combinée avec une plage de valeurs de teneur en silice plus préférées.According to the invention, the different parameter ranges for a given step may be used alone or in combination. For example, a range of preferred tantalum content values may be combined with a range of more preferred silica content values.
Dans la suite de la description, des modes de réalisation particuliers de l’invention sont décrits. Selon l’invention, ils peuvent être mis en œuvre séparément ou combinés entre eux, sans limitation de combinaisons lorsque c’est techniquement réalisable. In the following description, particular embodiments of the invention are described. According to the invention, they can be implemented separately or combined with each other, without limitation of combinations when this is technically feasible.
Dans la suite de la description, les pressions sont des pressions absolues et sont données en MPa absolus (ou MPa abs.). In the following description, the pressures are absolute pressures and are given in absolute MPa (or MPa abs.).
Dans la suite de la description, les temps et durées sont exprimés en heures (h), en minutes (min) et/ou en secondes (sec). In the following description, times and durations are expressed in hours (h), minutes (min) and/or seconds (sec).
Selon l’invention, les termes « catalyseur », « catalyseur hétérogène » et « catalyseur supporté » sont utilisés indifféremment et désignent tout type de catalyseur qui comprend l’élément tantale et un support et en particulier une matrice à base de silice. According to the invention, the terms “catalyst”, “heterogeneous catalyst” and “supported catalyst” are used interchangeably and designate any type of catalyst which comprises the element tantalum and a support and in particular a silica-based matrix.
Dans la présente description, les termes « matrice » et « support » sont utilisés indifféremment pour désigner le support solide du catalyseur. Dans le catalyseur selon l’invention, le support est à base de silice. In the present description, the terms “matrix” and “support” are used interchangeably to designate the solid support of the catalyst. In the catalyst according to the invention, the support is based on silica.
Dans la présente description, les termes « 1 ,3-butadiène » et « butadiène » sont utilisés indifféremment et désignent un des isomères du butadiène (composé hydrocarboné à quatre atomes de carbone et présentant deux doubles liaisons), comprenant une double liaison entre le carbone 1 et le carbone 2 et une deuxième double liaison entre le carbone 3 et le carbone 4 l’isomère 1 ,3 du butadiène. In the present description, the terms “1,3-butadiene” and “butadiene” are used interchangeably and designate one of the isomers of butadiene (hydrocarbon compound with four carbon atoms and having two double bonds), comprising a double bond between carbon 1 and carbon 2 and a second double bond between carbon 3 and carbon 4 the 1,3 isomer of butadiene.
Dans la présente description, le terme « productivité de butadiène » correspond à la productivité carbone de butadiène (qui s’exprime généralement en % poids/poids par heure) d’une unité de conversion d’une charge comprenant de l’éthanol en 1 ,3-butadiène, et correspond en particulier au débit massique de butadiène (en g/h), mesuré en sortie d’unité ou de réacteur, par unité de masse d’élément Ta, pour une pph de la charge 250 g/gTa/h. Parallèlement, le terme « sélectivité en butadiène » (qui s’exprime en % poids/poids) est une sélectivité carbone et correspond au débit de butadiène mesuré en sortie d’unité ou de réacteur par rapport à la somme des débits des produits carbonés formés (l’éthanol et éventuellement l’acétaldéhyde non convertis ne sont pas pris en compte dans le calcul de la sélectivité). In the present description, the term “butadiene productivity” corresponds to the carbon productivity of butadiene (which is generally expressed in % weight/weight per hour) of a unit for converting a feedstock comprising ethanol into 1,3-butadiene, and corresponds in particular to the mass flow rate of butadiene (in g/h), measured at the outlet of the unit or reactor, per unit mass of element Ta, for a pph of the feedstock of 250 g/gTa/h. At the same time, the term “butadiene selectivity” (which is expressed in % weight/weight) is a carbon selectivity and corresponds to the flow rate of butadiene measured at the outlet of the unit or reactor relative to the sum of the flow rates of the carbon products formed (the unconverted ethanol and possibly acetaldehyde are not taken into account in the calculation of the selectivity).
La présente invention concerne ainsi un catalyseur hétérogène, comprenant l’élément tantale et une matrice à base de silice, et présentant une acidité de Lewis avantageusement à une teneur ([LAS]) supérieure ou égale à 1000 ua/gTa (unité arbitraire par gramme de tantale contenu dans le catalyseur), de préférence supérieure ou égale à 1100 ua/gTa, et de manière préférée à une teneur ([LAS]) en acidité de Lewis inférieure ou égale à 1900 ua/gTa, de manière très préférée inférieure ou égale à 1800 ua/gTa. Très avantageusement, le catalyseur présente une teneur en acidité de Bronsted faible, c’est-à-dire inférieure à la teneur en acidité de Lewis. En particulier, le catalyseur présente une teneur relative en acidité de Lewis (%LAS) correspondant au ratio entre la teneur en acidité de Lewis par rapport à la teneur en acidité totale du catalyseur (c’est-à-dire au nombre total de sites acides, soit la somme des sites acide de Lewis et acide de Bronsted), supérieure ou égale à 90%, de préférence supérieure ou égale à 92%. The present invention thus relates to a heterogeneous catalyst, comprising the element tantalum and a silica-based matrix, and having a Lewis acidity advantageously at a content ([LAS]) greater than or equal to 1000 au/gTa (arbitrary unit per gram of tantalum contained in the catalyst), preferably greater than or equal to 1100 au/gTa, and preferably at a Lewis acidity content ([LAS]) less than or equal to 1900 au/gTa, very preferably less than or equal to 1800 au/gTa. Very advantageously, the catalyst has a low Bronsted acidity content, i.e. less than the Lewis acidity content. In particular, the catalyst has a relative Lewis acidity content (%LAS) corresponding to the ratio between the Lewis acidity content relative to the total acidity content of the catalyst (i.e. the total number of acid sites, i.e. the sum of the Lewis acid and Bronsted acid sites), greater than or equal to 90%, preferably greater than or equal to 92%.
L’acidité, en particulier de Lewis et de Bronsted, des catalyseurs est déterminée par une méthode d’analyse indirecte et plus particulièrement par spectroscopie infrarouge (FTIR) après adsorption et thermodésorption consécutive de pyridine. Cette méthode est conventionnellement utilisée pour caractériser les solides acides telles que les zéolithes comme décrit dans l’article Zholobenko et al., Journal of Catalysis, 385, 52 (2020). Avant analyse, le catalyseur est broyé sous forme de poudre puis la poudre de catalyseur est compactée sous la forme d’une pastille de préférence de 13 mm ou 16 mm de diamètre, en particulier 13 mm. La pastille est ensuite activée in situ dans le four de la cellule infrarouge (IR) sous vide secondaire (en particulier à une pression inférieure à 10'5 mbar) à 450°C pendant 10 heures puis la température est réduite jusqu’à atteindre 150°C. Un excès de pyridine en phase gazeuse est introduit dans la cellule IR de sorte à avoir une pression partielle en pyridine supérieure à 1 mbar, et mis en contact avec la pastille pendant 10 minutes (phase d’adsorption). Une phase de thermodésorption est ensuite réalisée à 150°C pendant 2 heures. . La phase d’adsorption permet de faire réagir la pyridine avec les sites acides de l’échantillon, tandis que l’étape de thermodésorption permet d’éliminer les molécules de pyridine physisorbées (c’est-à-dire les molécules de pyridine qui n’ont pas réagi avec les sites acides, autrement dit qui n’ont pas de liaisons chimiques avec les sites acides du catalyseur analysé) pour ne conserver que les molécules de pyridine chimisorbées. Après cette phase de thermodésorption, l’échantillon est analysé par spectroscopie infrarouge (FTIR pour Fourier Transform Infra Red spectroscopy selon le terme anglosaxon) en transmission pour obtenir un spectre IR de l’échantillon ; ledit spectre IR correspond au ‘spectre thermodésorbé' de l’échantillon. The acidity, in particular Lewis and Bronsted, of the catalysts is determined by an indirect analysis method and more particularly by infrared spectroscopy (FTIR) after adsorption and subsequent thermodesorption of pyridine. This method is conventionally used to characterize acidic solids such as zeolites as described in the article Zholobenko et al., Journal of Catalysis, 385, 52 (2020). Before analysis, the catalyst is ground into powder form and then the catalyst powder is compacted into a pellet preferably 13 mm or 16 mm in diameter, in particular 13 mm. The pellet is then activated in situ in the infrared (IR) cell furnace under secondary vacuum (in particular at a pressure below 10' 5 mbar) at 450°C for 10 hours and then the temperature is reduced to 150°C. An excess of pyridine in the gas phase is introduced into the IR cell so as to have a partial pressure of pyridine greater than 1 mbar, and brought into contact with the pellet for 10 minutes (adsorption phase). A thermodesorption phase is then carried out at 150°C for 2 hours. The adsorption phase allows the pyridine to react with the acid sites of the sample, while the thermodesorption step allows the elimination of the physisorbed pyridine molecules (i.e. the pyridine molecules which have not reacted with the acid sites, in other words which do not have chemical bonds with the acid sites of the analyzed catalyst) to keep only the chemisorbed pyridine molecules. After this thermodesorption phase, the sample is analyzed by infrared spectroscopy (FTIR for Fourier Transform Infra Red spectroscopy according to the English term) in transmission to obtain an IR spectrum of the sample; said IR spectrum corresponds to the 'thermodesorbed spectrum' of the sample.
Les teneurs en acidités de Lewis et de Bronsted, qui sont fonction des concentrations des sites acides respectivement de Lewis ([LAS]) et de Bronsted ([BAS]), de l’échantillon sont déterminées en utilisant le spectre thermodésorbé. Pour la teneur en acidité de Lewis ([LAS]), l’aire de la contribution centrée à 1612 cm-1 +/- 4 cm-1, correspondant au mode u8a de la pyridine coordinée sur un site acide de Lewis de surface du catalyseur, est préférée à l’aire de la contribution centrée à 1450 cm-1 +/- 4 cm-1 qui correspond au mode u 19b de la pyridine protonée car le mode u19b de la pyridine protonée peut être impacté par la présence résiduelle de pyridine en liaison hydrogène. Ainsi, la teneur en acidité de Lewis ([LAS]) de l’échantillon, c’est-à-dire du catalyseur analysé, est déterminée par intégration de l’aire du signal A1612, c’est-à-dire de l’aire sous le spectre IR, sur la gamme des nombres d’onde entre 1622 et 1593 cm- 1, puis en utilisant le calcul suivant : avec [LAS] : la teneur en acidité de Lewis de l’échantillon analysé (c’est-à-dire du catalyseur), exprimée en unité arbitraire par gramme de tantale contenu dans le catalyseur (ua/gTa), l’unité arbitraire étant ici proportionnelle au nombre de moles de sites acide de Lewis de l’échantillon analysé (c’est-à-dire du catalyseur), The Lewis and Bronsted acidity contents, which are functions of the concentrations of the Lewis ([LAS]) and Bronsted ([BAS]) acid sites, respectively, of the sample are determined using the thermodesorbed spectrum. For the Lewis acidity ([LAS]) content, the contribution area centered at 1612 cm -1 +/- 4 cm -1 , corresponding to the u8a mode of pyridine coordinated to a Lewis acid site on the catalyst surface, is preferred to the contribution area centered at 1450 cm -1 +/- 4 cm -1 which corresponds to the u19b mode of protonated pyridine because the u19b mode of protonated pyridine can be impacted by the residual presence of hydrogen-bonded pyridine. Thus, the Lewis acidity ([LAS]) content of the sample, i.e. of the analyzed catalyst, is determined by integrating the area of the A1612 signal, i.e. the area under the IR spectrum, over the wavenumber range between 1622 and 1593 cm - 1 , and then using the following calculation: with [LAS]: the Lewis acidity content of the analyzed sample (i.e. of the catalyst), expressed in arbitrary units per gram of tantalum contained in the catalyst (au/gTa), the arbitrary unit here being proportional to the number of moles of Lewis acid sites of the analyzed sample (i.e. of the catalyst),
A1612 : absorbance de la contribution centrée à 1612 cm-1, exprimé en cm-1 par gramme de catalyseur (c’est-à-dire par gramme d’échantillon analysé), et déterminée par intégration de l’aire du signal, c’est-à-dire de l’aire sous le spectre IR, sur la gamme des nombres d’onde entre 1622 et 1593 cm-1,A1612: absorbance of the contribution centered at 1612 cm -1 , expressed in cm -1 per gram of catalyst (i.e. per gram of sample analyzed), and determined by integration of the signal area, i.e. the area under the IR spectrum, over the wavenumber range between 1622 and 1593 cm -1 ,
S : la surface de la pastille de l’échantillon analysée en transmission (en cm2), c’est-à-dire pour une pastille de 1,3 cm (i.e. 13 mm) de diamètre S = TT X (1 ,3/2)2, [Ta] : la teneur pondérale en tantale du catalyseur par unité de poids dudit catalyseur (par exemple une teneur de 3% poids de tantale d’un catalyseur correspond à 0,03 g de tantale par unité de poids, c’est-à-dire par gramme de catalyseur).S: the surface area of the sample pellet analyzed in transmission (in cm 2 ), i.e. for a pellet of 1.3 cm (i.e. 13 mm) in diameter S = TT X (1 ,3/2) 2 , [Ta]: the weight content of tantalum in the catalyst per unit weight of said catalyst (for example a content of 3% by weight of tantalum in a catalyst corresponds to 0.03 g of tantalum per unit weight, i.e. per gram of catalyst).
Concernant la teneur en acidité de Bronsted ([BAS]), l’aire de la contribution centrée à 1545 cm-1 +/- 4 cm- 1 correspondant au mode u 19b de la pyridine protonée sur un site acide de Bronsted de surface du catalyseur est utilisée. Ainsi, la teneur en acidité de Bronsted ([BAS]) de l’échantillon, c’est-à-dire du catalyseur analysé, est déterminée par intégration de l’aire du signal A1545 centré à 1545 cm-1 +/- 4 cm-1, c’est-à-dire de l’aire sous le spectre IR, sur la gamme des nombres d’onde entre 1555 et 1532 cm-1, puis en utilisant le calcul suivant : avec [BAS] : la teneur en acidité de Bronsted de l’échantillon analysé (c’est-à-dire du catalyseur), exprimée en unité arbitraire par gramme de tantale contenu dans le catalyseur (ua/gTa), l’unité arbitraire étant ici proportionnelle au nombre de moles de sites acide de Bronsted de l’échantillon analysé (c’est-à-dire du catalyseur), Concerning the Bronsted acidity content ([BAS]), the area of the contribution centered at 1545 cm -1 +/- 4 cm - 1 corresponding to the u 19b mode of protonated pyridine on a Bronsted acid site of the catalyst surface is used. Thus, the Bronsted acidity content ([BAS]) of the sample, i.e. of the analyzed catalyst, is determined by integrating the area of the A1545 signal centered at 1545 cm -1 +/- 4 cm -1 , i.e. the area under the IR spectrum, over the wavenumber range between 1555 and 1532 cm -1 , and then using the following calculation: with [BAS]: the Bronsted acidity content of the analyzed sample (i.e. of the catalyst), expressed in arbitrary units per gram of tantalum contained in the catalyst (au/gTa), the arbitrary unit here being proportional to the number of moles of Bronsted acid sites of the analyzed sample (i.e. of the catalyst),
A1545 : absorbance de la contribution centrée à 1545 cm-1, exprimé en cm-1 par gramme de catalyseur (c’est-à-dire par gramme d’échantillon analysé), et déterminée par intégration de l’aire du signal, c’est-à-dire de l’aire sous le spectre IR, sur la gamme des nombres d’onde entre 1555 et 1532 cm-1,A1545: absorbance of the contribution centered at 1545 cm -1 , expressed in cm -1 per gram of catalyst (i.e. per gram of sample analyzed), and determined by integration of the signal area, i.e. the area under the IR spectrum, over the wavenumber range between 1555 and 1532 cm -1 ,
S : la surface de la pastille de l’échantillon analysée en transmission (en cm2), c’est-à-dire pour une pastille de 1,3 cm (i.e. 13 mm) de diamètre S = TT X (1 ,3/2)2, S: the surface area of the sample pellet analyzed in transmission (in cm 2 ), i.e. for a pellet of 1.3 cm (i.e. 13 mm) in diameter S = TT X (1 ,3/2) 2 ,
[Ta] : teneur pondérale en tantale du catalyseur par unité de poids dudit catalyseur (par exemple une teneur de 3% poids de tantale d’un catalyseur correspond à 0,03 g de tantale par unité de poids, c’est-à-dire par gramme de catalyseur).[Ta]: tantalum content by weight of the catalyst per unit of weight of said catalyst (for example, a tantalum content of 3% by weight of a catalyst corresponds to 0.03 g of tantalum per unit of weight, i.e. per gram of catalyst).
La teneur relative en acidité de Lewis du catalyseur (%LAS), c’est-à-dire le ratio entre la teneur en acidité de Lewis par rapport à l’acidité totale du catalyseur (c’est-à-dire au nombre total de sites acides, soit la somme des sites acide de Lewis et acide de Bronsted), peut alors être calculée de la façon suivante : The relative Lewis acidity content of the catalyst (%LAS), i.e. the ratio of the Lewis acidity content to the total acidity of the catalyst (i.e. the total number of acid sites, i.e. the sum of the Lewis acid and Bronsted acid sites), can then be calculated as follows:
%LAS = 100 x [LAS] / ([LAS]+[BAS]) avec [LAS] : la teneur en acidité de Lewis de l’échantillon analysé (c’est-à-dire du catalyseur), exprimée en unité arbitraire par gramme de tantale contenu dans le catalyseur (ua/gTa), déterminée comme détaillé ci-dessus, et [BAS] : la teneur en acidité de Bnansted de l’échantillon analysé (c’est-à-dire du catalyseur), exprimée en unité arbitraire par gramme de tantale contenu dans le catalyseur (ua/gTa), déterminée comme détaillé ci-dessus. %LAS = 100 x [LAS] / ([LAS]+[BAS]) with [LAS]: the Lewis acidity content of the analyzed sample (i.e., the catalyst), expressed in arbitrary units per gram of tantalum contained in the catalyst (au/gTa), determined as detailed above, and [BAS]: the Bnansted acidity content of the analyzed sample (i.e., catalyst), expressed in arbitrary units per gram of tantalum contained in the catalyst (au/gTa), determined as detailed above.
Avantageusement, le catalyseur selon l’invention comprend du tantale à une teneur pondérale comprise entre 0,1 et 30% poids, de préférence entre 0,3 et 10% poids, de manière préférée entre 0,5 et 5% poids de l’élément tantale par rapport au poids de la matrice à base de silice. Le catalyseur peut éventuellement comprendre au moins un autre élément métallique, choisi parmi les éléments des groupes 3, 4, 5, 11 et 12 du tableau périodique (autres que tantale). De manière préférée, le catalyseur selon l’invention comprend uniquement l’élément tantale comme élément métallique. Advantageously, the catalyst according to the invention comprises tantalum at a weight 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 the element tantalum relative to the weight of the silica-based matrix. The catalyst may optionally comprise at least one other metallic element, chosen from the elements of groups 3, 4, 5, 11 and 12 of the periodic table (other than tantalum). Preferably, the catalyst according to the invention comprises only the element tantalum as metallic element.
La matrice à base de silice du catalyseur selon l’invention présente une teneur pondérale en silice de préférence supérieure ou égale à 95% poids sec (c’est-à-dire entre 95% poids sec et 100% poids sec), préférentiellement supérieure ou égale à 98% poids sec (c’est-à-dire à partir de 98% poids sec jusqu’à 100% poids sec), de manière préférée supérieure ou égale à 99,5% poids sec (c’est-à-dire à partir de 99,5% poids sec jusqu’à 100% poids sec) et de manière plus préférée supérieure ou égale à 99,9% poids sec (c’est-à-dire à partir de 99,9% poids sec jusqu’à 100% poids sec) de silice par rapport au poids total de la matrice à base de silice, sèche (c’est-à-dire sans eau, ou hors poids de l’eau éventuellement présent). Les teneurs en silice sont données ici en pourcentage du poids de silice (hors eau) par rapport au poids total de la matrice silicique sèche (c’est-à-dire hors poids de l’eau éventuellement présent dans la matrice). The silica-based matrix of the catalyst according to the invention has a silica content by weight preferably greater than or equal to 95% dry weight (i.e. between 95% dry weight and 100% dry weight), preferably greater than or equal to 98% dry weight (i.e. from 98% dry weight up to 100% dry weight), preferably greater than or equal to 99.5% dry weight (i.e. from 99.5% dry weight up to 100% dry weight) and more preferably greater than or equal to 99.9% dry weight (i.e. from 99.9% dry weight up to 100% dry weight) of silica relative to the total weight of the silica-based matrix, dry (i.e. without water, or excluding the weight of any water possibly present). The silica contents are given here as a percentage of the weight of silica (excluding water) relative to the total weight of the dry silica matrix (i.e. excluding the weight of any water present in the matrix).
Avantageusement, la matrice à base de silice du catalyseur selon l’invention comprend des pores, en particulier des mésopores. De préférence, le catalyseur selon l’invention présente un diamètre moyen de pores supérieur ou égal à 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. De manière préférée, le catalyseur selon l’invention présente un volume poreux supérieur ou égal à 0,47 ml/g, de préférence compris entre 0,47 et 1,8 ml/g, préférentiellement entre 0,58 et 1,5 ml/g, de manière préférée entre 0,8 et 1,5 ml/g. De préférence, le catalyseur selon l’invention présente une surface spécifique SBET supérieure ou égale à 100 m2/g, de préférence supérieure ou égale à 200 m2/g, préférentiellement supérieure ou égale à 250 m2/g, de manière préférée comprise entre 250 m2/g et 700 m2/g. Advantageously, the silica-based matrix of the catalyst according to the invention comprises pores, in particular mesopores. Preferably, the catalyst according to the invention has an average pore diameter greater than or equal to 4 nm, preferably between 4.5 and 50 nm and even more preferably between 4.5 and 20 nm. Preferably, the catalyst according to the invention has a pore volume greater than or equal to 0.47 ml/g, preferably between 0.47 and 1.8 ml/g, preferentially between 0.58 and 1.5 ml/g, preferably between 0.8 and 1.5 ml/g. Preferably, the catalyst according to the invention has a specific surface area SBET greater than or equal to 100 m 2 /g, preferably greater than or equal to 200 m 2 /g, preferentially greater than or equal to 250 m 2 /g, preferably between 250 m 2 /g and 700 m 2 /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 du matériau testé, en particulier du catalyseur, correspond à la surface spécifique B.E.T. (SBET en 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 the American Chemical 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 the American Chemical 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/P°max de l’isotherme d’adsorption d’azote - désorption d’azote. Le volume adsorption d’azote est le volume mesuré pour P/ P°max = 0,99, pression pour laquelle il est admis que l’azote a rempli tous les pores. Le diamètre des mésopores <|) du matériau testé, en particulier du catalyseur, 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 of the material tested, in particular of the catalyst, corresponds to the BET specific surface area (SBET in m 2 /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 the American Chemical 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 according to the BJH model obtained is described in the periodical "The Journal of the American Chemical Society", 1951, 73, 373, written by EP Barrett, LG Joyner and PP Halenda. The pore volume V is defined as the value corresponding to the volume observed for the partial pressure P/P° max of the nitrogen adsorption-nitrogen desorption isotherm. The nitrogen adsorption volume is the volume measured for P/P° ma x = 0.99, pressure for which it is assumed that nitrogen has filled all the pores. The diameter of the mesopores <|) of the material tested, in particular of the catalyst, is determined by the formula 4000.V/SBET.
Le catalyseur selon l’invention peut être sous forme de poudre ou bien mis 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. Par exemple, le catalyseur 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. Ainsi, outre l’élément tantale et la matrice à base de silice, le catalyseur selon l’invention peut comprendre au moins un matériau oxyde poreux, avantageusement inerte au regard de la réaction de conversion en butadiène d’une charge comprenant de l’éthanol, et ayant le rôle de liant de façon à aider à la mise en forme et 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, peut être 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, et préférentiellement parmi la silice et l’oxyde de titane. De façon très préférée, le liant utilisé est de nature silicique, et de préférence à une teneur comprise entre 5 et 60% poids, et de manière préférée entre 10 et 30% poids de liant par rapport au poids total du catalyseur. The catalyst according to the invention may be in powder form or 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. For example, the catalyst 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. Thus, in addition to the tantalum element and the silica-based matrix, the catalyst according to the invention may comprise at least one porous oxide material, advantageously inert with regard to the reaction of conversion into butadiene of a charge comprising ethanol, and having the role of binder so as to assist in the shaping and to generate the appropriate physical properties of the catalyst (mechanical resistance, resistance to attrition, etc.). The porous oxide material, which acts as a binder, may be 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, and preferably from silica and titanium oxide. 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 weight of the catalyst.
Le catalyseur selon l’invention peut de préférence être : The catalyst according to the invention may preferably be:
- un catalyseur frais, c’est-à-dire un catalyseur qui a été préparé mais n’a pas encore été utilisé dans une unité ou un réacteur catalytique, ou - un catalyseur ré-activé, c’est-à-dire un catalyseur usé (c’est-à-dire un catalyseur qui a été utilisé dans une section réactionnelle de conversion d’une charge comprenant de l’éthanol en butadiène) et qui a subi un procédé de ré-activation (régénération par brûlage du coke, en particulier en présence d’oxygène, et/ou réjuvénation à l’aide d’un composé de réactivation éventuellement accompagné d’un ajout d’élément tantale, ledit composé de réactivation étant par exemple un hydroxyacide, un cétoacide, un polyacide acide, un de leurs esters, ou leurs mélanges, ou bien encore un acide monofonctionel, une hydroxycétone ou une dicétone) de manière à pouvoir récupérer au moins en partie ses performances catalytiques. Eventuellement, le catalyseur peut être : - a fresh catalyst, i.e. a catalyst that has been prepared but has not yet been used in a catalytic unit or reactor, or - a reactivated catalyst, i.e. a spent catalyst (i.e. a catalyst which has been used in a reaction section for converting a feedstock comprising ethanol into butadiene) and which has undergone a reactivation process (regeneration by burning the coke, in particular in the presence of oxygen, and/or rejuvenation using a reactivation compound possibly accompanied by the addition of tantalum element, said reactivation compound being, for example, a hydroxy acid, a keto acid, a polyacid, one of their esters, or their mixtures, or even a monofunctional acid, a hydroxyketone or a diketone) so as to be able to recover at least part of its catalytic performance. Optionally, the catalyst may be:
- un catalyseur usé, c’est-à-dire un catalyseur qui a été utilisé dans une section réactionnelle de conversion d’une charge comprenant de l’éthanol en butadiène, - a spent catalyst, i.e. a catalyst which has been used in a reaction section for converting a feedstock comprising ethanol into butadiene,
- un catalyseur vieilli, c’est-à-dire un catalyseur qui a subi un traitement, par exemple un traitement thermique en particulier sous flux gazeux humide. - an aged catalyst, i.e. a catalyst which has undergone treatment, for example heat treatment, particularly under a wet gas flow.
Un tel catalyseur permet très avantageusement d’optimiser les performances catalytiques lors de la réaction de conversion d’une charge comprenant de l’éthanol en 1 ,3-butadiène, notamment en termes de sélectivité et de productivité en butadiène. Ainsi, un catalyseur selon l’invention, utilisé pour convertir en 1,3-butadiène une charge comprenant de l’éthanol, en particulier une charge éthanol-acétaldéhyde, permet d’atteindre une sélectivité en butadiène élevée, en particulier supérieure ou égale à 70%, de préférence supérieure ou égale à 72%, pour une conversion de la charge de 40% poids (la conversion étant une conversion pondérale de la charge et correspondant à la différence entre le débit pondérale de la charge en entrée et le débit pondérale de charge en sortie, par rapport au débit pondérale de la charge en entrée), et une productivité en butadiène satisfaisante, en particulier supérieure ou égale à 30 g/gTa/h, de préférence supérieure ou égale à 32 g/gTa/h, pour une vitesse pondérale horaire de la charge égale à 250 g/gTa/h (la vitesse pondérale horaire ou pph étant exprimée en poids de charge par unité de poids de tantale contenu dans le catalyseur utilisé, c’est-à-dire dans la quantité totale en poids de catalyseur utilisée, et par heure).. Such a catalyst very advantageously makes it possible to optimize the catalytic performances during the conversion reaction of a feedstock comprising ethanol into 1,3-butadiene, particularly in terms of selectivity and productivity in butadiene. Thus, a catalyst according to the invention, used to convert a feedstock comprising ethanol, in particular an ethanol-acetaldehyde feedstock, into 1,3-butadiene, makes it possible to achieve a high butadiene selectivity, in particular greater than or equal to 70%, preferably greater than or equal to 72%, for a feedstock conversion of 40% by weight (the conversion being a weight conversion of the feedstock and corresponding to the difference between the weight flow rate of the feedstock at the inlet and the weight flow rate of the feedstock at the outlet, relative to the weight flow rate of the feedstock at the inlet), and a satisfactory butadiene productivity, in particular greater than or equal to 30 g/gTa/h, preferably greater than or equal to 32 g/gTa/h, for an hourly weight rate of the feedstock equal to 250 g/gTa/h (the hourly weight rate or pph being expressed as the weight of feedstock per unit of weight of tantalum contained in the catalyst used, i.e. in the quantity total weight of catalyst used, and per hour).
La présente invention concerne aussi l'utilisation du catalyseur selon l’invention, pour convertir en 1,3-butadiène une charge comprenant de l’éthanol, et selon un mode de réalisation particulier un mélange d’éthanol et d’acétaldéhyde. 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-1 et 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 comprend également de l’acétaldéhyde, le ratio molaire éthanol/acétaldéhyde est compris entre 1 et 5, de préférence entre 2 et 4. L’utilisation du catalyseur selon l’invention pour la conversion d’une charge comprenant de l’éthanol en butadiène se traduit alors par une optimisation de la sélectivité en butadiène et de la productivité carbone de butadiène. The present invention also relates to the use of the catalyst according to the invention, for converting into 1,3-butadiene a feedstock comprising ethanol, and according to a particular embodiment a mixture of ethanol and acetaldehyde. 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 feedstock also comprises acetaldehyde, the ethanol/acetaldehyde molar ratio is between 1 and 5, preferably between 2 and 4. The use of the catalyst according to the invention for the conversion of a feedstock comprising ethanol into butadiene then results in an optimization of the selectivity to butadiene and the carbon productivity of butadiene.
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.
Exemples Examples
Exemple 1 : Préparation de catalyseurs à base de tantale sur un support siliciqueExample 1: Preparation of tantalum-based catalysts on a silica support
Des catalyseurs sont préparés à 2,5 % ou 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. Catalysts are prepared at 2.5% or 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 the silica beads.
Pour chacun des catalyseurs, la méthode de préparation est la suivante : For each of the catalysts, the preparation method is as follows:
Avant imprégnation, le support silicique est séché en étuve à une température de 100°C ou 250°C pendant 2 heures. Before impregnation, the silica support is dried in an oven at a temperature of 100°C or 250°C for 2 hours.
Un précurseur de tantale, le pentaéthanoate de tantale (Ta(OEt)s) ou le tétraéthoxyacetylacetonate de tantale (Ta(AcAc)(OEt)4), est introduit et dilué dans un volume de solvant Vsoivant, le solvant étant de l’éthanol, une solution éthanolique hydrochlorhydrique (éthanol comprenant HCl à 1 ,25 M, avec M pour Molaire, soit mol/l) ou un mélange éthanol/acide acétique 70/30 poids/poids. A tantalum precursor, tantalum pentaethanoate (Ta(OEt)s) or tantalum tetraethoxyacetylacetonate (Ta(AcAc)(OEt)4), is introduced and diluted in a volume of solvent V, the solvent being ethanol, a hydrochloric ethanolic solution (ethanol comprising 1.25 M HCl, with M for Molar, i.e. mol/l) or a 70/30 weight/weight ethanol/acetic acid mixture.
La solution organique est ensuite homogénéisée sous agitation. The organic solution is then homogenized while 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.The organic solution obtained 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.
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 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, les paramètres de préparation et les caractéristiques texturales des catalyseurs, en particulier le diamètre moyen des pores Dp, le volume poreux Vp et la surface spécifique SBET, mesurés par la technique d’analyse dite de « Volumétrie à l’azote » comme décrit plus haut dans la description) sont présentés dans le Tableau 1. La teneur, ou pureté, de la matrice (ou support) en SiC>2 (hors l’élément Tantale) est déterminée par spectroscopie ICP (Inductively Coupled Plasma) via une détection multi-élémentaire ; elle est donnée en pourcentage poids de silice par rapport au poids total du support sec (c’est-à-dire hors eau). The prepared catalysts, preparation parameters and textural characteristics of the catalysts, in particular the average pore diameter Dp, the pore volume Vp and the specific surface area SBET, measured by the analysis technique called "Nitrogen Volumetry" as described above in the description) are presented in Table 1. The content, or purity, of the matrix (or support) in SiC>2 (excluding the element Tantalum) is determined by ICP (Inductively Coupled Plasma) spectroscopy via multi-element detection; it is given as a percentage by weight of silica relative to the total weight of the dry support (i.e. excluding water).
Tableau 1 Table 1
* : Le catalyseur F est préparé à partir d’un support silicique différent de celui utilisé pour préparer les catalyseurs A à E. *: Catalyst F is prepared from a silica support different from that used to prepare catalysts A to E.
Un catalyseur préparé comme le catalyseur D est utilisé pour convertir une charge contenant de l’éthanol et de l’acétaldéhyde, à un ratio molaire Ethanol/Acétaldéhyde de 2,6, en butadiène, à une température de 350°C et une pression de 0,15 MPa. Après plusieurs heures, l’alimentation en charge (et donc la réaction) est stoppée puis le catalyseur subi une étape de décokage par combustion contrôlée (phase de régénération). Le catalyseur récupéré est un catalyseur usé : catalyseur G. Une partie du catalyseur usé, catalyseur G, est ensuite réactivé, par mise en contact avec une solution de réjuvénation, à température ambiante et pression atmosphérique. La solution de réjuvénation comprend de l’acide lactique et du pentaéthanoate de tantale (Ta(OEt)s) dans de l’éthanol, de sorte que la quantité d’acide lactique dans la solution de réjuvénation correspond à un ratio molaire entre l’acide lactique de la solution de réjuvénation et le tantale présent sur le catalyseur usé égal à 15, et la quantité de pentaéthanoate de tantale dans la solution de réjuvénation correspond à une teneur pondérale en tantale supplémentaire de 1% poids par rapport au poids de catalyseur usé. Le volume de solution de réjuvénation liquide utilisé est proportionnel au volume poreux du catalyseur usé et est ajouté au goutte à goutte au catalyseur usé, à température ambiante et pression atmosphérique, jusqu'à observer une mouillabilité de la surface de ce dernier (imprégnation à sec). Le solide est alors laissé à maturer durant 0,5 à 2 heures. Le solide est séché à 100°C puis subit enfin un traitement thermique à un débit de gaz de 2.5NL/h sous un flux d’air humide (20%vol) jusqu’à 250°C. Le catalyseur obtenu est le catalyseur H. A catalyst prepared as catalyst D is used to convert a feedstock containing ethanol and acetaldehyde, at an Ethanol/Acetaldehyde molar ratio of 2.6, into butadiene, at a temperature of 350°C and a pressure of 0.15 MPa. After several hours, the feedstock supply (and therefore the reaction) is stopped and the catalyst undergoes a controlled combustion decoking step (regeneration phase). The recovered catalyst is a spent catalyst: catalyst G. A portion of the spent catalyst, catalyst G, is then reactivated, by contacting with a rejuvenation solution, at room temperature and atmospheric pressure. The rejuvenation solution comprises lactic acid and tantalum pentaethanoate (Ta(OEt)s) in ethanol, such that the amount of lactic acid in the rejuvenation solution corresponds to a molar ratio between the lactic acid in the rejuvenation solution and the tantalum present on the spent catalyst equal to 15, and the amount of tantalum pentaethanoate in the rejuvenation solution corresponds to an additional tantalum content of 1% by weight relative to the weight of spent catalyst. The volume of liquid rejuvenation solution used is proportional to the pore volume of the spent catalyst and is added dropwise to the spent catalyst, at room temperature and atmospheric pressure, until wettability of the surface of the latter is observed (dry impregnation). The solid is then left to mature for 0.5 to 2 hours. The solid is dried at 100°C and finally undergoes a heat treatment at a flow rate of gas of 2.5NL/h under a flow of humid air (20% vol) up to 250°C. The catalyst obtained is catalyst H.
Exemple 2 : Mesure de l’acidité des catalyseurs Example 2: Measuring the acidity of catalysts
Préparation des échantillons et mesure IR Sample preparation and IR measurement
L’acidité des catalyseurs préparés comme décrit dans l’Exemple 1 est mesurée par adsorption et thermodésorption consécutive de pyridine suivie par mesure par spectroscopie infrarouge (FTIR). Cette méthode est conventionnellement utilisée pour caractériser les solides acides telles que les zéolithes comme décrit dans le périodique Zholobenko et al, Journal of Catalysis, 385, 52 (2020). The acidity of the catalysts prepared as described in Example 1 is measured by adsorption and subsequent thermodesorption of pyridine followed by infrared spectroscopy (FTIR) measurement. This method is conventionally used to characterize acidic solids such as zeolites as described in the periodical Zholobenko et al, Journal of Catalysis, 385, 52 (2020).
Pour chaque catalyseur, un échantillon de catalyseur est broyé pour obtenir une poudre qui est compactée sous la forme d’une pastille de 13 mm de diamètre. La pastille est ensuite placée dans la cellule de mesure IR et est activée in situ sous vide secondaire (<10-5 mbar) à 450°C pendant 10 heures. La température est ensuite réduite à 150°C. For each catalyst, a catalyst sample is ground to a powder which is compacted into a 13 mm diameter pellet. The pellet is then placed in the IR measuring cell and is activated in situ under secondary vacuum (<10 -5 mbar) at 450°C for 10 hours. The temperature is then reduced to 150°C.
Lorsque la température est à 150°C, un excès de pyridine en phase gazeuse est introduit dans la cellule IR de sorte à avoir une pression partielle en pyridine supérieure à 1 mbar, et est mis en contact avec la pastille pendant 10 minutes (phase d’adsorption). Une étape de thermodésorption est ensuite réalisée à 150°C pendant 2 heures. Puis une mesure par FTIR est réalisée et un spectre IR de l’échantillon est enregistré. When the temperature is at 150°C, an excess of pyridine in the gas phase is introduced into the IR cell so as to have a partial pressure of pyridine greater than 1 mbar, and is brought into contact with the pellet for 10 minutes (adsorption phase). A thermodesorption step is then carried out at 150°C for 2 hours. Then an FTIR measurement is carried out and an IR spectrum of the sample is recorded.
Analyses des données Data analysis
Pour chaque catalyseur testé, les teneurs en acidités de Lewis et de Bronsted, respectivement [LAS] et [BAS], de l’échantillon sont déterminées en utilisant le spectre IR.For each catalyst tested, the Lewis and Bronsted acidity contents, respectively [LAS] and [BAS], of the sample are determined using the IR spectrum.
Plus particulièrement, la teneur en acidité de Lewis ([LAS] en ua/gTa) de l’échantillon est déterminée par intégration de l’aire A1612 sous le spectre IR et sur la gamme des nombres d’onde entre 1622 et 1593 cm-1, puis en utilisant le calcul suivant : avec S : la surface de la pastille de l’échantillon analysée en transmission (en cm2), la pastille ayant un diamètre de 13 mm : S est environ égale à 1 ,327 cm2,More specifically, the Lewis acidity ([LAS] in au/gTa) content of the sample is determined by integrating the A1612 area under the IR spectrum and over the wavenumber range between 1622 and 1593 cm -1 , and then using the following calculation: with S: the surface area of the sample pellet analyzed in transmission (in cm 2 ), the pellet having a diameter of 13 mm: S is approximately equal to 1.327 cm 2 ,
[Ta] : teneur pondérale en tantale du catalyseur par unité de poids du catalyseur, c’est à- dire 0,03 g pour les catalyseurs A à D, F et G, 0,025 g pour le catalyseur E et 0,04 g pour le catalyseur H. [Ta]: tantalum content by weight of the catalyst per unit weight of the catalyst, i.e. 0.03 g for catalysts A to D, F and G, 0.025 g for catalyst E and 0.04 g for catalyst H.
La teneur en acidité de Bronsted ([BAS] en ua/gTa) de l’échantillon est déterminée par intégration de l’aire A1545 sous le spectre IR et sur la gamme des nombres d’onde entre 1555 et 1532 cm- 1, puis en utilisant le calcul suivant : S The Bronsted acidity content ([BAS] in au/gTa) of the sample is determined by integrating the A1545 area under the IR spectrum and over the wavenumber range between 1555 and 1532 cm - 1 , then using the following calculation: S
[BAS] — A1545x — — [BAS] — A 1545 x — —
L 1 aJ avec S : la surface de la pastille de l’échantillon analysée en transmission (en cm2), la pastille ayant un diamètre de 13 mm : S est environ égale à 1,327 cm2,L 1 a J with S: the surface of the sample pellet analyzed in transmission (in cm 2 ), the pellet having a diameter of 13 mm: S is approximately equal to 1.327 cm 2 ,
[Ta] : teneur pondérale en tantale du catalyseur par unité de poids du catalyseur, c’est à- dire 0,03 g pour les catalyseurs A à D, F et G, 0,025 g pour le catalyseur E et 0,04 g pour le catalyseur H. [Ta]: tantalum content by weight of the catalyst per unit weight of the catalyst, i.e. 0.03 g for catalysts A to D, F and G, 0.025 g for catalyst E and 0.04 g for catalyst H.
La teneur relative en acidité de Lewis du catalyseur (%LAS) est elle aussi calculée pour chacun des catalyseurs testés, de la façon suivante : The relative Lewis acidity content of the catalyst (%LAS) is also calculated for each of the catalysts tested, as follows:
%LAS = 100 x [LAS] / ([LAS]+[BAS]). %LAS = 100 x [LAS] / ([LAS]+[BAS]).
Les résultats obtenus pour chacun des catalyseurs testés sont regroupés dans le tableau 2. Le tableau 2 classe également les catalyseurs testés selon s’ils sont conformes ou non conformes à l’invention. The results obtained for each of the catalysts tested are grouped in Table 2. Table 2 also classifies the catalysts tested according to whether they comply or do not comply with the invention.
Tableau 2 Table 2
Exemple 3 : Test de performance des catalyseurs Example 3: Catalyst Performance Testing
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. La 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. The reactor temperature is controlled with a three-zone tube furnace.
Le catalyseur est calciné in situ sous air sec à 550°C pendant 4 heures puis est placé sous azote à la température de test pendant 1 heure. La charge liquide qui est mélange d'éthanol et d'acétaldéhyde, avec un ratio molaire Ethanol/Acétaldéhyde égal à 2,6 mol/mol, est injectée dans le système catalytique à l’aide d’une pompe HPLC à double piston. La charge liquide est vaporisée avant d'entrer dans le réacteur et est homogénéisée par le passage dans un mélangeur statique. Pour chaque test, le ratio Ethanol/Acétaldéhyde de la charge est fixé à 2,6 (mol/mol), la température réactionnelle à 350°C et la pression à 0,15 MPa. The catalyst is calcined in situ in dry air at 550°C for 4 hours and then placed under nitrogen at the test temperature for 1 hour. The liquid feedstock, which is a mixture of ethanol and acetaldehyde, with an Ethanol/Acetaldehyde molar ratio of 2.6 mol/mol, is injected into the catalytic system using a double-piston HPLC pump. The liquid feedstock is vaporized before entering the reactor and is homogenized by passing through a static mixer. For each test, the Ethanol/Acetaldehyde ratio of the feedstock is set at 2.6 (mol/mol), the reaction temperature at 350°C and the pressure at 0.15 MPa.
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 des produits formés. 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 enable the identification of the products formed.
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 catalytiques sont présentés dans le Tableau 3 en comparaison avec les valeurs seuil en sélectivité (supérieure ou égale à 70, de préférence supérieure ou égale à 72) et en productivité (supérieure ou égale à 30, de préférence supérieure ou égale à 32). Le Tableau 3 reprend également la teneur en acidité de Lewis ([LAS]) (en ua/gTa) et la teneur relative en acidité de Lewis (%LAS) de chaque catalyseur déterminé selon en Exemple 2. The catalytic results are presented in Table 3 in comparison with the threshold values in selectivity (greater than or equal to 70, preferably greater than or equal to 72) and in productivity (greater than or equal to 30, preferably greater than or equal to 32). Table 3 also shows the Lewis acidity content ([LAS]) (in au/gTa) and the relative Lewis acidity content (%LAS) of each catalyst determined according to Example 2.
Tableau 3 Table 3
Les catalyseurs B, C, D, E et H, conformes à l’invention, qui sont des catalyseurs à base de tantale et de silice, comprenant 2,5%, 3% ou 4% poids de tantale par rapport au support silice et présentant une teneur en acidité de Lewis, mesuré par FTIR après adsorption et thermodésorption de pyridine, d’au moins 1000 ua/gTa, présentent une sélectivité et une productivité en butadiène satisfaisantes. En particulier, les catalyseurs B, C, D, E et H, conformes, utilisés pour convertir une charge éthanol-acétaldéhyde à 350°C en butadiène, permettent d’atteindre une sélectivité en butadiène (à 40% de conversion) supérieure ou égale à 72% et une productivité en butadiène supérieure à 32 g/gTa/h (à une vitesse pondérale horaire de charge de 250 g/gTa/h). Catalysts B, C, D, E and H, in accordance with the invention, which are tantalum and silica-based catalysts, comprising 2.5%, 3% or 4% by weight of tantalum relative to the silica support and having a Lewis acidity content, measured by FTIR after adsorption and thermodesorption of pyridine, of at least 1000 au/gTa, have satisfactory butadiene selectivity and productivity. In particular, catalysts B, C, D, E and H, in accordance with the invention, used to convert an ethanol-acetaldehyde feedstock at 350°C into butadiene, make it possible to achieve a butadiene selectivity (at 40% conversion) greater than or equal to 72% and a butadiene productivity greater than 32 g/gTa/h (at an hourly feedstock weight rate of 250 g/gTa/h).
Au contraire, les catalyseurs A, F et G, non conformes, qui ont une teneur en acidité de Lewis, mesuré par FTIR après adsorption et thermodésorption de pyridine, inférieure à 1000 ua/gTa, présentent des performances catalytiques faibles. En effet, les catalyseurs A et G, non conformes, utilisés pour convertir une charge éthanol-acétaldéhyde à 350°C en butadiène, présentent une sélectivité en butadiène (à 40% de conversion) inférieure à 70% et une productivité en butadiène inférieure à 30 g/gTa/h (à une vitesse pondérale horaire de charge de 250 g/gTa/h). Concernant le catalyseur F, non conforme, même s’il permet d’atteindre une sélectivité en butadiène (à 40% de conversion) égale à 70% lorsqu’il est utilisé dans les mêmes conditions pour convertir la charge éthanol-acétaldéhyde en butadiène la productivité obtenue avec ce catalyseur F reste très inférieure à 30 g/gTa/h (pour une vitesse pondérale horaire de charge de 250 g/gTa/h). In contrast, non-compliant catalysts A, F and G, which have a Lewis acidity content, measured by FTIR after pyridine adsorption and thermodesorption, of less than 1000 au/gTa, exhibit poor catalytic performance. Indeed, non-compliant catalysts A and G, used to convert an ethanol-acetaldehyde feedstock at 350°C into butadiene, exhibit a butadiene selectivity (at 40% conversion) of less than 70% and a butadiene productivity of less than 30 g/gTa/h (at an hourly feedstock weight rate of 250 g/gTa/h). Concerning catalyst F, which is non-compliant, even if it allows a selectivity in butadiene (at 40% conversion) equal to 70% to be achieved when it is used under the same conditions to convert the ethanol-acetaldehyde feed into butadiene, the productivity obtained with this catalyst F remains much lower than 30 g/gTa/h (for an hourly feed weight rate of 250 g/gTa/h).
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2357855A (en) | 1941-12-15 | 1944-09-12 | Szukiewicz Waclaw | Method for producing butadiene |
| US2374433A (en) | 1942-06-08 | 1945-04-24 | Universal Oil Prod Co | Production of butadiene |
| US2421361A (en) | 1942-09-29 | 1947-05-27 | Carbide & Carbon Chem Corp | Process for making diolefins |
| US2436125A (en) | 1944-08-30 | 1948-02-17 | Rohm & Haas | Silica-zirconia catalysts and method of preparation |
| US2438464A (en) | 1944-08-30 | 1948-03-23 | Rohm & Haas | Catalytic process for producing butadiene |
| US2447181A (en) | 1944-08-30 | 1948-08-17 | Rohm & Haas | Silica-magnesia catalyst and preparation thereof |
| WO2014061917A1 (en) | 2012-10-19 | 2014-04-24 | 한국화학연구원 | Regular mesoporous silica-based catalyst for preparing 1,3-butadiene from ethanol, and method for preparing 1,3-butadiene using same |
| 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 |
-
2023
- 2023-12-12 FR FR2313969A patent/FR3156334A1/en active Pending
-
2024
- 2024-12-05 WO PCT/EP2024/084762 patent/WO2025125059A1/en active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2357855A (en) | 1941-12-15 | 1944-09-12 | Szukiewicz Waclaw | Method for producing butadiene |
| US2374433A (en) | 1942-06-08 | 1945-04-24 | Universal Oil Prod Co | Production of butadiene |
| US2421361A (en) | 1942-09-29 | 1947-05-27 | Carbide & Carbon Chem Corp | Process for making diolefins |
| US2436125A (en) | 1944-08-30 | 1948-02-17 | Rohm & Haas | Silica-zirconia catalysts and method of preparation |
| US2438464A (en) | 1944-08-30 | 1948-03-23 | Rohm & Haas | Catalytic process for producing butadiene |
| US2447181A (en) | 1944-08-30 | 1948-08-17 | Rohm & Haas | Silica-magnesia catalyst and preparation thereof |
| WO2014061917A1 (en) | 2012-10-19 | 2014-04-24 | 한국화학연구원 | Regular mesoporous silica-based catalyst for preparing 1,3-butadiene from ethanol, and method for preparing 1,3-butadiene using same |
| 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 (8)
| Title |
|---|
| B.B. CORSON: "Butadiene from Ethyl Alcohol. Catalysis in the One- and Two-Step Processes", INDUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY, vol. 42, no. 2, 1950, pages 359 - 373, XP093178669 |
| DATABASE WPI Week 2023010, Derwent World Patents Index; AN 2022-E7810S, XP002811818 * |
| IND. ENG. CHEM., vol. 41, 1949, pages 1012 - 1017 |
| IND. ENG. CHEM., vol. 42, no. 2, 1950, pages 359 - 373 |
| USHIKUBO T ET AL.: "Preparation, characterization, and catalytic activities of silica-supported tantalum oxide for the vapor phase decomposition of methyl tert-butyl ether", APPLIED CTALYSIS A: GENERAL, vol. 124, no. 1, 1 March 1995 (1995-03-01), pages 19 - 31, XP093185029, DOI: 10.1016/0926-860X(94)00262-2 |
| USHIKUBO TAKASHI ET AL: "Preparation, characterization, and catalytic activities of silica-supported tantalum oxide for the vapor phase decomposition of methyl tert-butyl ether", APPLIED CATALYSIS A: GENERAL, vol. 124, no. 1, 1 March 1995 (1995-03-01), AMSTERDAM, NL, pages 19 - 31, XP093185029, ISSN: 0926-860X, DOI: 10.1016/0926-860X(94)00262-2 * |
| W. J. TOUSSAINTJ. T. DUNND. R. JACKSON, INDUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY, vol. 39, no. 2, 1947, pages 120 - 125 |
| ZHOLOBENKO ET AL., JOURNAL OF CATALYSIS, vol. 385, 2020, pages 52 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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