Brevet FR2747940A1 — publié le 19971031

CATALYSEUR OU SUPPORT DE CATALYSEUR DE FORME POLYGONALE L'invention concerne de nouveaux catalyseurs ou supports de catalyseurs de forme polygonale. Les catalyseurs ou supports de catalyseurs extrudés ou compactés connus se présentent soit sous forme de cylindres, soit sous des formes compliquées type polylobes, roues de charrettes, hélices, nids d'abeilles, ... proposées pour augmenter le rapport surfacelvolume des catalyseurs ou supports de catalyseurs. Un inconvénient général de ces catalyseurs ou supports, cylindriques ou autres, est que leurs formes compliquées sont difficiles à réaliser car elles nécessitent l'utilisation de filières d'extrusion ou de moules de compaction eux-mêmes de formes complexes. Un autre inconvénient est qu'ils présentent de faibles propriétés mécaniques. Afin de les augmenter, il est connu de renforcer les supports à l'aide d'additifs tels que cellulose, carboxyméthylcellu lose, tall-oil, gomme xanthane, agents tensio-actifs, agents floculants comme les polyacrylamides, le noir de carbone, les amidons, L'acide stéarique, I'alcool polyacrylique, I'alcool polyvinylique, les biopolymères, le glucose, les polyéthylène glycols, L'acide nitrique ... Cependant, ces additifs peuvent avoir un effet néfaste sur le pouvoir catalytique du catalyseur ou de la phase active du catalyseur. En outre, ils élèvent le coût de fabrication. II est également connu d'augmenter les propriétés mécaniques des catalyseurs ou supports en diminuant leur porosité, par exemple en modifiant les conditions de préparation de la pâte à mettre en forme. Mais ici aussi, ce traitement a pour conséquence de diminuer le rendement catalytique, I'accessibilité des sites catalytiques étant fortement diminuée. La présente invention a notamment pour but de proposer de nouveaux catalyseurs présentant des propriétés mécaniques élevées, en particulier en résistance à l'écrasement. Elle a également pour but de proposer de nouveaux catalyseurs présentant un rapport surface/volume plus élevé que pour les catalyseurs cylindriques à longueur et diamètre circonscrit identiques. Dans ce but, I'invention concerne un catalyseur ou support de catalyseur présentant une section transversale de la forme d'un polygone convexe. Les nouveaux catalyseurs selon l'invention ont l'avantage de présenter des propriétés mécaniques élevées en écrasement grain à grain sans que leur porosité soit diminuée. Ils ont également l'avantage de présenter des propriétés mécaniques élevées en écrasement grain à grain sans introduire d'additif dans la composition du catalyseur par rapport à la composition de référence. Les catalyseurs selon l'invention présentent aussi l'avantage d'être obtenus facilement par extrusion ou compactage à travers des filières ou des moules de formes simples. D'autres avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description et des exemples. L'invention concerne donc un catalyseur ou support de catalyseur présentant une section transversale de la forme d'un polygone convexe. L'invention concerne à la fois les catalyseurs, présentant de par leur nature même des propriétés catalytiques, et les supports de catalyseurs, ne présentant pas forcément en eux-mêmes de propriétés catalytiques et devant être traités par des phases catalytiquement actives. Selon l'invention, les catalyseurs ou supports de catalyseurs présentent une forme polygonale, lorsqu'ils sont coupés transversalement, c'est-à-dire perpendiculairement à leur côté le plus long, ou dans le cas d'extrudés, au côté correspondant à la direction d'extrusion. On entend par polygone convexe, un polygone situé tout entier du même côté de toute droite portant l'un de ses côtés. De préférence, la section a la forme d'un polygone convexe régulier. Selon un mode préféré, le polygone présente un nombre de côtés compris entre 5 et 10, de préférence entre 6 et 8. Les catalyseurs ou supports de catalyseur selon l'invention peuvent être à base de tout composé minéral utilisé pour fabriquer des catalyseurs ou supports de catalyseurs et extrudable ou compactable. II peut s'agir notamment d'un oxyde métallique ou d'un mélange d'oxydes métalliques choisis parmi : I'alumine, L'oxyde de titane, la silice, L'oxyde de zirconium, les sulfures métalliques, les oxydes, les phosphates ou carbonates de terres rares. Les dimensions des catalyseurs et supports de catalyseur selon l'invention peuvent être variées. En général, la longueur est comprise entre 1 et 20 mm, de préférence entre 5 et 10 mm. En général, la section transversale du catalyseur ou du support de catalyseur est circonscrite dans un cercle de diamètre compris entre 1 et 10 mm, de préférence entre 1,2et4 mm. Les catalyseurs ou supports de catalyseurs selon l'invention présentent des sections pleines, c'est-à-dire qu'il n'existe pas d'anfractuosité à l'intérieur du catalyseur comme dans certains de l'art antérieur type nids d'abeilles ou roues de charrettes. Les catalyseurs et supports de catalyseurs selon l'invention peuvent être fabriqués selon les différentes techniques connues de fabrication des catalyseurs par extrusion ou compaction. De préférence, les supports ou catalyseurs selon l'invention sont mis en forme par extrusion. A titre d'exemple, le catalyseur peut être obtenu par malaxage des différents constituants du catalyseur et extrusion de la pâte obtenue. On effectue en général un malaxage d'un mélange à base d'eau, de poudre d'oxyde minéral et d'autres additifs le cas échéant, avec éventuellement des agents de mise en forme ou d'aide à l'extrusion. Le mélange obtenu est ensuite mis en forme à l'aide une machine de moulage par extrusion. Les constituants complémentaires susceptibles d'améliorer les qualités mécaniques peuvent être choisis dans le groupe comprenant les argiles ou les silicates. Les additifs conférant à la pâte obtenue par malaxage des propriétés rhéologiques adaptées à la mise en forme peuvent être choisis dans le groupe suivants : cellulose, CMC, tall-oil, gomme xanthane, agents tensio-actifs, agents floculants comme les polyacrylamides, le noir de carbone, les amidons, L'acide stéarique, I'alcool polyacrylique, I'alcool polyvinylique, des biopolymères, le glucose, les polyéthylène glycols, L'acide nitrique... Suite à l'extrusion, les catalyseurs ou supports de catalyseur sont en général séchés puis calcinés. La température de séchage peut par exemple être comprise entre 100 et 150 "C. La température de calcination peut être comprise entre 300 et 800 "C. Chacune de ces opérations peut durer entre 1 et 10 heures. Dans le cas d'une mise en forme par compaction, le produit de départ est une poudre. Suite à la compaction, le produit mis en forme est calciné à une température qui peut être comprise entre 300 et 800 "C. Les catalyseurs ou les supports de catalyseur selon l'invention présentent l'avantage de présenter des propriétés mécaniques améliorées par rapport à des catalyseurs ou supports cylindriques pleins de même diamètre circonscrit. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLES On prépare des extrudés présentant des sections transversales de différentes formes. Ces extrudés sont obtenus par malaxage d'une poudre de dioxyde de titane, d'eau et d'acide nitrique. L'acide nitrique est présent à raison de 8 % en poids par rapport à la poudre de dioxyde de titane. Le taux d'eau est ajusté pour que la perte au feu (PAF) après calcination à 1000"C du mélange soit de 45 %. Ce mélange est extrudé à travers des filières de diamètre circonscrit 3,2 mm. La longueur des extrudés est comprise entre 5 et 8 mm. On mesure la valeur de la solidité mécanique (EGG) de ces extrudés par la méthode d'écrasement grain à grain. Elle consiste à mesurer la force de compression maximale que peut supporter un extrudé avant sa rupture, lorsqu'il est placé entre deux plans se déplaçant à la vitesse constante de 5 cm/min, le côté de l'extrudé correspondant à la direction de l'extrusion étant parallèle aux plans. La force à la rupture est divisée par la longueur de l'extrudé. On obtient une mesure en daN/mm. Le rapport surface/volume est donné via le rapport circonférence2/aire pour une section transversale des extrudés. Les résultats sont rassemblés dans le tabieau suivant: Forme Cylindre Octogone Hexagone Volume Poreux 0,43 0,43 0,43 Total (cm3/g) EGG (daN/mm) 0,24 0,26 0,40 Circonférence2/Aire 12,6 13,3 13,9 REVENDICATIONS 1. Catalyseur ou support de catalyseur, caractérisé en ce qu'il présente une section transversale de la forme d'un polygone convexe. 2. Catalyseur ou support de catalyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une section transversale de la forme d'un polygone convexe régulier. 2. Catalyseur ou support de catalyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est mis en forme par extrusion. 3. Catalyseur ou support de catalyseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la forme polygonale présente un nombre de côtés compris entre 5 et 10, de préférence entre 6 et 8. 4. Catalyseur ou support de catalyseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est à base d'au moins un oxyde métallique choisi parmi : I'alumine, L'oxyde de titane, la silice, L'oxyde de zirconium, les sulfures métalliques, les oxydes, les phosphates ou carbonates de terres rares. 5. Catalyseur ou support de catalyseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa longueur est comprise entre 1 et 20 mm. 6. Catalyseur ou support de catalyseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa section transversale est circonscrite dans un cercle de diamètre compris entre 1 et 10 mm.