Brevet FR2377226A1 — publié le 19780811

La présente invention a trait à la transformation catalytique des hy drocarbures aromatiques, D'une manière plus précise, elle concerne la dismuta tion d'hydrocarbures aromatiques tels que le toluène, pour produire du benzène et des xylènes, ou la transalkylation d'hydrocarbures alkylaromatiques tels que le toluène et les triméthylbenzènes (Cg) ou les polyméthylbenzenes à plus de 9 atomes de carbone par molécule (C1O+) pour produire des xylènes. L'objet de la présente invention concerne une nouvelle méthode de régénération d'un catalyseur de dismutation du toluène et/ou de transalkylation du toluène et de polyméthylbenzènes en C9 et en C1O+. Cette nouvelle méthode permet 10 d'obtenir un catalyseur régénéré présentant des performances très voisines du catalyseur neuf et très améliorées par rapport à celles du même catalyseur régénéré suivant les procédures classiques. Les méthodes classiques de régénération consistent habituellement en une combustion lente du coke formé sur le catalyseur, sous air sec appauvri en oxygène par addition d'azote, en montant lentement la température à partir de 3000C environ, soit de maniere continue soit de manière discontinue en observant des paliers de température. Le gaz de combustion peut lettre progressivement enrichi en oxygène soit lorsque la température finale choisie pour la régénération est atteinte, soit au cours de la montée en température. Dans ce dernier cas, on opère alors général en ment par cycles enrichissement-appauvrissement en oxygène, notamment sur les paliers de température lorsqu'une procédure par paliers a été adaptée.Ces méthodes classiques permettent généralement d'éliminer la quasi-totalité du coke sur le catalyseur mais ne permettent pas toujours de retrouver les propriétés acides du catalyseur neuf. C'est le cas pour les catalyseurs de dismutation et/ou transaîkylation des hydrocarbures aromatiques en Cg ou C : une telle régénération fournit un catalyseur dont l'activité initiale est d'au moins 20-% inférieure à celle du catalyseur neuf et dont la sélectivité, et souvent la stabilité, sont nettement inférieures. On a découvert dans la présente invention qu'une régénération du type classique comme celle décrite ci-dessus combinée à un traitement à haute température sous atmosphère humide permet de retrouver les propriétés du catalyseur neuf. Un tel traitement sous atmosphère humide peut être effectué, avant ou après la combustion du coke, soit en milieu réducteur, en présence (a) d'hydrogène et (b) de vapeur d'eau par exemple, soit en milieu neutre, en présence (a) d'azote ou d'hélium ou d'argon et (b) de vapeur d'eau par exemple, soit en milieu oxydant, en présence (a) d'air pur, ou d'air apprauvi ou enrichi en oxygène, ou d'oxygène pur et (b) de vapeur d'eau par exemple. I1 peut être aussi réalisé simultanément à la combustion du coke: il doit alors être réalisé en milieu oxydant, c'est-àdire en présence d'un mélange d'oxygène, d'un gaz neutre tel que azote, hélium, argon et enfin de vapeur d'eau. Lorsque le traitement soùs atmosphère humide précéde ou suit la régénération classique (c'est-à-dire sous air sec appauvri) il peut précéder ou suivre immédiatement cette étape classique de régénération sans refroidissement du lit catalytique ou être séparé de l'étape classique de régénération par un balayage intermédiaire sous atmosphère sèche et/ou par une modification plus ou moins importante de la température du lit catalytique, modification qui peut être une simple diminution, une simple augmentation, une diminution suivie d'une augmentation ou l'inverse. Lorsque le traitement sous atmosphère humide est effectué après la régénération classique, il peut être suivi éventuellement d'un balayage sous atmosphère sèche. Le traitement sous atmosphère humide du procédé selon l'invention est réalisé entre 200 et 7500C et de préférence entre 300 et 6000C ; sa durée est fonction de la température choisie : elle peut varier de moins d'une minute à plusieurs dizaine d'heures. La teneur -en volume de vapeur d'eau dans l'atmosphère humide est comprise entre 0,5 et 100 % et de préférence entre 3 et 100 7.. Une telle régénération s'applique à tous les catalyseurs de conversion d'hydrocarbures aromatiques et plus spécialement à ceux de dismutation et de transalkylation d'hydrocarbures aromatiques. Parmi ces catalyseurs on peut citer les zéolithes forme hydrogène et/ou contenant un ou plusieurs des ions des métaux alcalino-terreux et/ou terres rares et/ou de transition choisis parmi le cuivre, l'argent, l'or, le zinc, le cadmium et les métaux du groupe VIII. Parmi les zéolithes on peut citer les zéolithes de type X ou Y, la zéolithe L, la mordénite "larges pores", l'offrétite, la zéolithe, les zéolithes ZSM3, ZSM4, ZSM5 et ZSM10. Le catalyseur préfére dans la présente invention est la mordénite "larges pores" forme hydrogène et/ou contenant un ou plusieurs métaux choisis parmi l'argent, le nickel et le palladium. Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter. EXEMPLE N01 Préparation d'un catalyseur de dismutation à base de mordénite forme hydrogène contenant du nickel : 200 g de mordénite sodique Na-M du type zéolon Na en extrudés de 1/16sème de pouce sont soumis à 4 échanges successifs dans l litre d'une solution molaire.en nitrate d'ammonium ajustée à pH6,5 par addition d'ammoniaque, à température ambiante pendant 6 heures avec agitation. Le solide est filtré, lavé puis plongé dans 2 litres d'une solution molaire en nitrate de nickel ajustée à pH6,5 par addition d'ammoniaque. La solution est agitée à température ambiante pendant 6 heures. Le solide est ensuite filtré, lavé, séché à 850C pendant 6 heures puis calciné 6 heures à 500du sous air. L'analyse de ce produit indique une teneur en sodium de 0,26 % en poids et une teneur en nickel de 1,55 % poids. EXEMPLE N02 Test de longue durée du catalyseur de l'exemple 1 : 40 g du catalyscur précédent sont placés dans un réacteur vertical et soumis à un test de dismutation du toluène dans les conditions suivantes - température au début du test : 4000C - pression totale : 30 bars - rapport molaire hydrogène/hydrocarbure = 8 - vitesse spatiale d'alimentation, poids de charge/poids de cataly seurlheure (P.P.H.) : 1,5 g de toluène par heure et par gramme de catalyseur. La température après plusieurs jours est modifiée en cours de test pour maintenir une conversion du toluène comprise entre 40 et 42 %. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau I. TABLEAU I Temps en Température en C Non aromatiques en % éthylbenzène dans les aroheures % poids. matiques en C8. 8 * 400 8 2,5 24 ** 400 7,5 2,5 72 *** 400 7 2,3 240 400 5 2,0 500 420 3,5 1,7 1000 430 3,5 1,5 1500 440 3,7 1,5 * ici conversion = 49 % ** conversion = 48 % *** conversion = 45 % EXEMPLE N03 (comparatif) Régénération classique sous air sec du catalyseur précédent. A la fin du test précédent le catalyseur contient 1,1 % en poids de coke. Il est soumis à un traitement destiné à régénérer ses propriétés catalytiques dans les conditions suivantes : on effectue une montée en température de la température ambiante jusqu'à 3500C sous air appauvri à 10 Z9 d'oxygène. Puis se situe un palier de 1 heure à cette température. Puis, suit une montée en température de 50 en 500C jusqu'à 520 C/reestant à chaque fois une heure à chaque palier de température. Après une heure à 520 CR sous air appauvri, le catalyseur est traité 2 heures sous air pur à cette température. Le catalyseur ainsi régénéré est soumis à un test de 1000 heures dans les mêmes-conditions que celles de exemple N02. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau II. TABLEAU II Temps en Température en C Non aromatiques % éthylbenzène dans les heures en % poids aromatiques C8. 8 * 400 9,5 3,0 24 4* 400 8,5 2,8 72 405 8 -2,5 240 410 7 - 2,5 500 425 5 2,0 1000 440 4 2,0 * conversion = 43 %. ** conversion = 41,5 7. On voit que le catalyseur ainsi régénéré a perdu une partie de son activité et posséde une sélectivité légèrement inférieure à celle du catalyseur neuf. EXEMPLE N04 Régénération, selon l'invention, avec traitement sous atmosphère humide du catalyseur précédent effectué à la fin du test de l'exemple 3 : à la fin du test de l'exemple 3, le catalyseur est soumis à une régénération identique à celle décrite dans l'exemple 3. Mais ce traitement est complété par une calcina tion de deux heures à 500 C sous air contenant 80 % en volume de vapeur d'eau, puis par une calcination de 1 heure sous air sec. Le catalyseur ainsi régénéré est à nouveau soumis à un test de 1500 heures dans les mimes conditions que celles des exemples 2 et 3. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau III. TABLEAU III Temps en Température en C Non aromatiques en % éthylbenzène dans les heures % poids. aromatiques en C8. 8 * 400 7,3 1,7 24 ** 400 4 1,6 72 *** 400 2,8 1,2 240 400 2,0 0,8 500 415 1,6 0,9 1000 428 1,5 0,8 1500 440 1,5 0,8 * conversion = 48,5 %. ** conversion = 48 % *** conversion = 45,5 %. On voit que le catalyseur régénéré suivant l'une des méthodes de la présente invention retrouve une activité identique à celle du catalyseur neuf, et même, une sélectivité sensiblement améliorée (moins de non-aromatiques formés par passe et moins d'éthylbenzène). REVENDICATIONS 1) Procédé de régénération d'un catalyseur à base de zéolithe, pour la dismutation du toluène ou de transalkylation de toluène avec des poîyméthylbenzènes en Cg ou en 10 C1O+, dans lequel on réalise une régénération classique pour ce type de catalyseur, consistant à effectuer une combustion lente du coke formé sur le catalyseur, avec élévation continue ou discontinue de la température, le pro cédé étant caractérisé soit en ce que conjointement à cette régénération, le catalyseur subit simultanément un traitement en milieu oxydant, en présence de vapeur d'eau, soit en ce que la régénération classique est précédée ou suivie d'un traitement en présence de vapeur d'eau, les dits-traitements étant réali sés à une température comprise entre 200 et 7500C, en présence d'une atmosphè re renfermant de 0,5 à 100 % en volume de vapeur d'eau. 2) Procédé selon la revendication 1 dans lequel le traitement qui précède ou suit la régénération classique est effectué soit en milieu réducteur, soit en milieu neutre, soit en milieu oxydant. 3) Procédé selon la revendication 2 dans lequel le traitement est effectué en milieu réducteur en présence d'hydrogène. 4) Procédé selon la revendication 2 dans lequel le traitement est effectué en milieu neutre, en présence d'au moins un gaz choisi parmi l'hélium, l'azote et l'argon. 5) Procédé selon la revendication 2 dans lequel le traitement est effectué en milieu oxydant, en présence d'oxygène ou en présence d'air pur ou d'air appau vri ou enrichi en oxygène. 6) Procédé selon la revendication 1 dans lequel le traitement, lorsqu'il est effectué conjointement à la régénération classique, est effectué en présence d'air ou d'un mélange d'oxygène et d'un gaz choisi parmi l'azote, l'hélium et l'argon. 7) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel les dits-traitements sont effectués à une température comprise entre 300 et 6000C. 8) Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel les dits-traitements sont effectués en présence d'une atmosphère renfermant en volume de 3 à 100 X de vapeur d'eau. 9) Procédé selon la revendication 1 dans lequel la dite régétxération classique est effectuée en présence d'air appauvri en oxygène et est suivie d'un traite ment en présence de vapeur-d'eau, à une température comprise entre 300 et 6000C, ce traitement étant lui-même suivi d'une calcination sous air sec. 10) Utilisation du procédé selon l'unie des revendications 1 à 9, pour la régénéra tion d'un catalyseur à base d'une zéolithe choisie parm-i les zéolithes X, Y, les mordénites "larges pores", l'offrétite, les zéolithes2'L , ZSM4, ZSM5 et ZSM10, la dite zéolithe contenant un ou plusieurs cations choisis parmi les ions R+, les ions de métaux choisis parmi les métaux alcalino-terreux, les terres rares, le cuivre, l'argent, l'or, le zinc, le cadmium et les métaux du groupe VIII de la classification périodique des éléments. 11) Utilisation du procédé selon l'une des revendications 1 à 9 pour la régénéra tion d'un catalyseur constitué d'une mordénite "larges pores'l choisie parmi la mordénite de forme H et les mordénites contenant au moins un métal choisi parmi l'argent, le nickel et le palladium. 12) Utilisation du procédé selon l'une des revendicatîons 1 à 9 pour la régénéra tion d'un catalyseur constitué d'une mordénite "larges pores" de forme H, con tenant également au moins un métal choisi parmi l'argent, le nickel et le pal la dis