Brevet FR2283863A1 — publié le 19760402

La présente invention concerne la fabrication de particules poreuses d'alumine, particulièrement utiles comme support de catalyseur. Un procédé de préparation de l'alumine (A1203) est décrit dans le brevet américain NO 2.988.520. On fait précipiter l'alumine sous forme hydratée (gel) en ajoutant un réactif acide (sulfate d'aluminium ou chlorure d'aluminium, par exemple) à une solution aqueuse d'aluminate alcalin, de préférence d'aluminate de sodium. On peut également faire précipiter en même temps un peu de silice1 comme auxiliaire ajouté à dessein, en introduisant un composé formateur de silice, du silicate de sodium par exemple. Ce produit sert de support de catalyseur. On purifie l'alumine hydratée pour éliminer le sodium et le sulfate et on la sèche (en utilisant différents modes opératoires) pour obtenir les particules micro-sphériques d'alumine désirées, éventuellement combinées aux particules d'alumine-silice, ayant un diamètre de l'ordre de 20 à 100 microns. On peut également extruder le produit pour obtenir des granules courts et de petit diamètre. Dans l'exposé qui va suivre, on ne parlera que des particules d'alumine, mais il sera sous-entendu que des particules de silice peuvent également être présentes, mais pas nécessairement. On peut d'abord purifier l'alumine hydratée puis la sécher par pulvérisation, ou bien procéder dans l'ordre inverse. Ensuite, on imprègne le support de catalyseur sous forme de particules, d'un précurseur de métal actif (ou précurseur du métal catalyseur), par exemple d'un composé du cobalt ou du molybdène ou un mélange des deux, puis on le calcine, ce qui donne un catalyseur commercial utile pour la désulfurisation, la déazotation, l'hydrogénation, etc., comme décrit dans le brevet précité. Un autre mode opératoire de combinaison du métal actif et du support consiste à sécher partiellement l'alumine, puis à l'extruder de façon à obtenir des granules courts et de petit diamètre. On impregne ces granules d'un sel de molybdène, d'un sel de cobalt ou d'une association des deux, puis on les calcine pour obtenir le métal actif sous la forme voulue. La particule d'alumine a la propriété d'être poreuse et susceptible à la pénétration par le composé qui fournit le métal actif Certaines réactions sont le mieux catalysées à la surface du support d'alumine, tandis que d'autres sont favorisées par la diffusion dans le support du catalyseur. Dans le premier cas, il est préférable d'utiliser de l'alumine à pores de petites tailles, confinant le métal actif à la surface de la particule de catalyseur. Dans le second cas, il est préférable d'utiliser de l'alumine à gros pores pour imbiber le précurseur du métal actif et permettre au substrat de la réaction d'être catalysé pour pénétrer les pores, c'est-à-dire que la surface spécifique utile et accessible de la particule de catalyseur s'accroît avec la dimension des pores. La présente invention concerne la variation de la dimension des pores d'un support de catalyseur à base d'alumine, et l'objet de l'invention est de faire varier la dimension des pores, en faisant varier la température de la solution à partir de laquelle on fait précipiter les particules d'alumine. Plus précisément, l'objet de l'invention est de permettre de déterminer à l'avance le diamètre moyen des pores des particules précipitées, qui est caractérisé parun accroissement d'approximativement 2 angstroms La présente invention procure un procédé de production de particules poreuses d'alumine hydratée , ayant une dimension moyenne de pores donnée, après précipitation d'une solution aqueuse d'un aluminate alcalin, ce procéde consistant à ajouter à cette solution un réactif acide en quantité suffisante pour provoquer la précipitation, et à régler la dimension des pores en maintenant la solution de précipitation à une température determinée comme étant étroitement liée à la dimension moyenne des pores en question. Sur la planche de dessins annexés La figure 1 est une courbe montrant la proportionnalité qui existe entre le diamètre moyen des pores des particules précipitées o (en A) et la température de la solution de précipitation (en oC) La figure 2 est une famille de courbes montrant la granulométrie des pores ; et La figure 3 est une famille de courbes montrant certains rapports de dimensions de pores. La réaction la plus importante, dans la mise en pratique de la présente invention, est la précipitation de l'alumine hydratée à partir de sa solution. Un réactif essentiel est un composé soluble de l'aluminium, de préférence-un aluminate alcalin soluble représenté par l'aluminate de sodium. L'autre réactif essentiel est un réactif acide, dont l'addition est responsable de la précipitation -de l'alumine, sous forme hydratée, de la solution aqueuse d'aluminate alcalin. Ce réactif acide est de préférence un sel d'aluminium acide, le sulfate d'aluminium par exemple, mais on peut en utiliser d'autres. On peut employer des acides libres sous forme diluée. Le pH de la solution de précipitation sera de l'ordre de 8 à 12, en fonction principalement de la concentration d'alumine voulue. La réaction et les réactifs ci-dessus sont précisés intégralement dans le brevet des E.U.A. NO 2.988.520. N'importe lequel des exemples qui y sont indiqués peut être employé dans la mise en pratique de la présente invention. Ce brevet mentionne également que la température du mélange réactionnel peut varier dans de larges limites. Ceci a été établi dans la pratique réelle, où l'eau la plus souvent utilisée est n'importe quelle eau disponible tant que sa pureté est acceptable. L'eau du robinet a été la norme. La présente invention est fondée sur la déconverte du fait qu'il existe une relation entre la température de la solution de précipitation et la dimension des pores des particules d'alumine résultantes. Plus précisément, il existe une proportionnalité entre l'accroissement de température et l'accroissement du diamètre moyen des pores, proportionnalité qui s'avère presque linéaire. Les données du Tableau 1 ci-dessous ont permis d'établir que la température (en OC) est le paramètre déterminant de la dimension des pores, calculée sous la forme du diamètre moyen des pores (DMP) en A, et reproduite sous la forme d'une courbe sur la figure 1. Dans le Tableau 1, la surface spécifique de la particule (SS) 2 est exprimée en m2/g et a été mesurée par la méthode de Brunauer Emmett et Teller d'absorption de l'azote ; le volume des pores (VP) est celui qui est présenté par les pores ayant un diamètre o de moins de 600 A, mesuré par absorption d'eau et exprimé en cm3/g ; le DMP a été calculé à partir de l'équation donnée page 208 de l'ouvrage "Adsorption Surface Area and Porosity" (Gregg and Sing, Academic Press, 1967), c'est-à-dire VP x 4/SS. TABLEAU 1 Expérience N 1 6 2 4 5 A1203 (solide) 1,6 ( - - - constant - - - ) SiO2 2,0 ( --- - constant -, - - Temp. (OC) 49 55 60 60 66 o DMP (A) 87 94 104 101 112 SS 285 305 270 305 280 VP 0,62 0,72 0,70 0,77 0,79 On a obtenu les données du Tableau 1 en produisant des particules d'alumine conformément à 1'Exemple suivant ; seule la température variait Exemple On dissout 4500 g d'aluminate de sodium (Nalco qualité 680 : rapport moléculaire Na20/A1203 = 1,12) dans 153 litres d'eau, aux températures prédéterminées indiquées dans le Tableau 1. A cette solution, on ajoute 260 g de pastilles de soude et 94 ml d'acide gluconique à 50 %. Si du silicate de sodium doit être utilisé dans le lot comme source de silice, on l'ajoute à la solution à ce moment là.Pour une teneur en silice de 2 % dans la base d'alumine, on ajouterait 150 ml de silicate de sodium. On prépare une solution de sulfate d'aluminium en dissolvant 5260 g de Al2(SO4)3, 18 H20 dans 11,3 litres d'eau. On ajoute encore 55 ml d'acide sulfurique à 96 % à la solution de A12(SO)3 pour obtenir une solution d'alun. On ajuste le volume de cette solutiondalun à 14,8 litres avec de l'eau à la même température prédéterminée. On ajoute ensuite -la solution d'alun, ainsi préparée d'avance, à la solution d'aluminate de sodium, en 30 minutes. Le pH final de la suspension de A1203 précipité doit être de 8,8 f 0,1. Ensuite, on déshydrate cette suspension d'alumine, on la remet en suspension, on la sèche par pulvérisation, et enfin, on la lave à l'eau pour éliminer les sels solubles. On met ensuite l'alumine purifiée sous la forme de particules, prêtes à être imprégnées d'un précurseur de catalyseur. Le fait que la température de la solution de précipitation est le paramètre déterminant de la dimension des pores apparaît nettement sur la courbe de la figure 1. Ainsi, à mesure que l'on augmente la température de précipitation, un volume de pores de plus en plus grand est présenté par des pores de plus grand diamètre. Les donnéeslqui sont présentées sur la figure 1 sont confirmées par la détermination du rayon de pore pour lequel la moitié du volume de pore se trouve au-dessous et la moitié du volume de pore se trouve au-dessus, ce qui représente une autre façon de déterminer le diamètre moyen des pores. Un décalage dans la direction du diamètre de pore plus grand avec un accroissement de température apparait-sur la figure 2 ; la coordonnée horizontale o représente le rayon de pore (en A), et la coordonnée verticale est proportionnelle à la variation du volume de pore divisée par la variation de rayon (APV/Ar x 1000). Sur la figure 2, les deux traits interrompus verticaux divisent par deux l'aire qui se trouve sous les courbes respectives.Ici, encore, plus la température de précipitation est élevée, plus le volume des pores est grand dans la grande dimension de pore. Les résultats utilisés pour la figure 2 ont été calculés par absorption d'azote (isothermes) selon une variante acceptée de la méthode de Barrett-Joyner Hellanda. Une autre confirmation de l'effet de la température sur la dimension des pores apparaît sur les courbes de la figure 3. La coordonnée verticale est ici le pourcentage de volume de pore ayant un diamètre plus petit (ou plus grand) que 100 A divisé par le pourcentage de volume de pore représenté par les pores de moins o de 1200 A. Ainsi, le rapport des pores les plus grands croit avec la température, tandis que le rapport des pores les plus petits décroît avec la température. L'un des modes de mise en oeuvre de la présente invention, en discontinu, consiste à produire des tailles de pores différentes, soit en même temps, soit à la suite l'une après l'autre, dans des conditions de production sensiblement identiques, sauf en ce qui concerne la variation de la température de précipitation : on maintient la températurede précipitation d'un lot à la température qui détermine une dimension de pore donnée, tandis que l'on maintient la température de précipitation d'un second lot à la température qui détermine une autre dimension de pore. Les températures déterminantes sont celles qui correspondent sensiblement à la pente de la courbe de la figure 1, soit approximativement 2 A par degré Celsius. REVENDICATIONS 1. Procédé de production de particules poreuses d'alumine hydratée ayant une dimension moyenne de pore donnée, après précipitation d'une solution aqueuse d'un aluminate alcalin, comprenant l'addition à cette solution, d'un réactif acide en quantité suffisante pour provoquer la précipitation, et caractérisé en ce que l'on règle la dimension des pores en maintenant la solution de précipitation à une température déterminée comme étant étroitement liée à la dimension moyenne des pores en question. 2. Procédé de production de particules poreuses alumine ayant des dimensions moyennes de pores données, mais différentes, respectivement précipitées en discontinu à partir de lots distincts d'une solution aqueuse d'un aluminate alcalin, ayant chacun sensiblement les mêmes constituants, à sensiblement la même concentration, dans sensiblement les mêmes conditions de réaction, caractérisé en ce qu'il consiste : à ajouter à chaque solution sensiblement la même quantité de réactif acide de précipitation ; à maintenir la solution de précipitation d'un lot à une témpérature déterminer comme étant étroitement liée à une dimension de pore donnée à obtenir ; et à maintenir la solution de précipitation d'un autre lot à une température déterminée comme étant étroitement liée à une autre dimension de pore donnée à obtenir. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la température déterminante qui est étroitement liée à la dimension des pores suit la pente de la courbe de la figure 1, cijointe.