Brevet FR3134015A1 — publié le 20231006

Catalyseur constitué d’une phase active de palladium et de zinc, et un support poreux d’alumine, la teneur en palladium étant comprise entre 0,01 et 2 % poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur, la teneur en zinc étant comprise entre 5 et 30% poids en élément zinc par rapport au poids total du catalyseur, ledit catalyseur ne comprenant pas d’alliage à base de palladium et de zinc, la dispersion métallique D du palladium étant comprise entre 10% et 30%. CATALYSEUR A BASE DE PALLADIUM ET DE ZINC SUR UN SUPPORT D’ALUMINE La présente invention concerne un catalyseur métallique supporté à base de palladium et de zinc supporté sur alumine destiné particulièrement à l’hydrogénation des hydrocarbures insaturés, et plus particulièrement, l’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés contenus dans les essences de vapocraquage ou dans les charges de reformats. Etat de la technique Les catalyseurs d'hydrogénation sélective de composés polyinsaturés sont généralement à base de métaux du groupe VIII de la classification périodique des éléments, tel que le nickel ou le palladium. Le métal se présente sous la forme de particules métalliques nanométriques déposées sur un support qui peut être un oxyde réfractaire. La répartition macroscopique des particules métalliques dans le support constitue un critère important, principalement dans le cadre de réactions rapides et consécutives telles que les hydrogénations sélectives. Il faut généralement que ces éléments se situent dans une croûte à la périphérie du support afin d’éviter les problèmes de transfert de matière intra-granulaire pouvant conduire à des défauts d’activité et une perte de sélectivité. Par exemple, le document US2006/025302 décrit un catalyseur pour l’hydrogénation sélective de composés acétyléniques et de dioléfines, comprenant du palladium réparti de telle façon que 90% du palladium est introduit dans le catalyseur dans une croûte inférieure à 250 μm. Par ailleurs, afin d’améliorer la sélectivité des catalyseurs d’hydrogénation sélective, et en particulier des catalyseurs hydrogénation sélective des composés hydrocarbonés insaturés présents dans les coupes d’hydrocarbures C3 de vapocraquage et/ou de craquage catalytique, il a été proposé dans l’art antérieur d’ajouter un second métal choisi parmi le groupe IB, de préférence de l’argent, afin d’obtenir des catalyseurs bimétalliques palladium-Argent (Pd-Ag). De tels catalyseurs sont décrits dans les documents FR2882531 et FR2991197. L’ajout d’argent dans la phase active du catalyseur a pour effet principal de diminuer la dispersion métallique du palladium, mais ne fait pas, en revanche, changer la répartition en taille des particules du catalyseur. D’autre part, des matériaux à base d’alliage de Pd-Zn ont fait l’objet de nombreux travaux pour améliorer les performances catalytiques d’hydrogénation sélective. Par exemple, dans la revue Catalysis Today, 264, (2016), p.37-43, Wang et al. ont comparé les propriétés catalytiques de catalyseur bimétalliques Pd-Cu/Al 2 O 3 et Pd-Zn/Al 2 O 3 avec divers ratios molaires Cu/Pd et Zn/Pd pour leur application en hydrogénation sélective du phénylacétylène en styrène. L'activité et la sélectivité des catalyseurs bimétalliques ont été déterminées en faisant varier les rapports molaires Cu/Pd et Zn/Pd. Parmi tous les catalyseurs préparés dans le cadre de cette étude, le catalyseur Pd-Zn/Al 2 O 3 avec un ratio molaire Zn/Pd de 6 présentait la meilleure sélectivité pour le styrène. Le zinc a un effet géométrique et électronique sur le palladium. En effet, un transfert de charge du palladium vers le zinc a été observé par XPS, ce qui faciliterait la désorption rapide du styrène et donc améliorait la sélectivité de la réaction. La Demanderesse a découvert de manière surprenante qu’un catalyseur comprenant une phase active constituée de palladium et de zinc et un support d’alumine, ledit catalyseur ne comprenant pas d’alliage Pd-Zn présente une activité et/ou une sélectivité significativement plus élevée(s) en hydrogénation par rapport à celle(s) observée(s) sur des catalyseurs classiques à base de palladium sur support d’alumine Sans vouloir être liée par une quelconque théorie, cette augmentation d’activité et/ou de sélectivité peut s’expliquer par la configuration Pd-Zn-Pd qui est créée, lors de la réduction à l’interface entre le palladium et la surface du support à base d’oxyde de zinc. En effet, l’adsorption π des (di)oléfines est uniquement possible sur des sites isolés du palladium ; ainsi une faible adsorption sur les espèces Pd-Zn-Pd ainsi créées permet sa désorption rapide et donc évite l’hydrogénation des (di)oléfines et aromatiques en alcanes correspondants. Objets de l’invention La présente invention a pour objet un catalyseur constitué d’une phase active de palladium et de zinc, et un support poreux d’alumine, la teneur en palladium étant comprise entre 0,01 et 2 % poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur, la teneur en zinc étant comprise entre 5 et 30% poids en élément zinc par rapport au poids total du catalyseur, ledit catalyseur ne comprenant pas d’alliage à base de palladium et de zinc, la dispersion métallique D du palladium étant comprise entre 10 et 30%. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, au moins 80% poids du palladium est réparti dans une croûte à la périphérie du support poreux, l’épaisseur de ladite croûte étant comprise entre 20 µm et 300 µm. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la taille moyenne des particules de palladium est comprise entre 1 nm et 10 nm. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la surface spécifique du support poreux est comprise entre 50 m²/g et 250 m²/g. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en zinc est comprise entre 12 et 20% poids en élément zinc par rapport au poids total du catalyseur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la dispersion métallique D du palladium est comprise entre 15% et 20%. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la surface spécifique du support poreux est comprise entre 90 m²/g et 180 m²/g. Un autre objet selon l’invention concerne un procédé de préparation d’un catalyseur selon l’invention, comprenant au moins les étapes suivantes : a) on réalise une étape de mise en contact du support avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de zinc ; b) on réalise une étape de mise en contact du précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape a) avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de palladium ; c) on réalise une étape de séchage du précurseur de catalyseur à l’issue de l’étape d) à une température inférieure à 250°C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, après l’étape a) on réalise une étape a1) de séchage du précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape a) à une température inférieure à 250°C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, on réalise une étape de traitement thermique du précurseur de catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape a1) à une température comprise entre 250°C et 500°C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, on réalise une étape d) de traitement thermique du précurseur de catalyseur séché obtenu à l’étape c) à une température comprise entre 250°C et 500°C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, on réalise une étape f) de traitement réducteur du catalyseur obtenu à l’issue de l’étape c), ou optionnellement à l’issue de l’étape d), par mise en contact dudit catalyseur avec un gaz réducteur. Un autre objet selon l’invention concerne un procédé d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés contenant au moins 2 atomes de carbone par composé contenus dans une charge d’hydrocarbures ayant un point d'ébullition final inférieur ou égal à 300°C, lequel procédé étant réalisé à une température comprise entre 0 et 300°C, à une pression comprise entre 0,1 MPa et 10 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire comprise entre 0,1 h -1 et 200 h -1 lorsque le procédé est réalisé en phase liquide, ou à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,5 et 1000 et à une vitesse volumique horaire entre 100 h -1 et 40000 h -1 lorsque le procédé est réalisé en phase gazeuse, en présence d’un catalyseur selon l’invention, ou obtenu selon le procédé de préparation de catalyseur selon l’invention. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge d’hydrocarbures est une essence de vapocraquage. Un autre objet selon l’invention concerne un procédé d’hydrogénation sélective des oléfines contenus dans une charge reformat catalytique comprenant entre 3 et 11 atomes de carbone par oléfine, lequel procédé étant réalisé à une température comprise entre 20°C et 300°C, à une pression comprise entre 0,1 MPa et 6,0 MPa, à une vitesse volumique horaire comprise entre 1 h -1 et 100 h -1 , à un ratio molaire hydrogène/(oléfines à hydrogéner) compris entre 0,5 et 1000 en présence d’un catalyseur selon l’invention, ou obtenu selon le procédé de préparation de catalyseur selon l’invention. Catalyseur constitué d’une phase active de palladium et de zinc, et un support poreux d’alumine, la teneur en palladium étant comprise entre 0,01 et 2 % poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur, la teneur en zinc étant comprise entre 5 et 30% poids en élément zinc par rapport au poids total du catalyseur, ledit catalyseur ne comprenant pas d’alliage à base de palladium et de zinc, la dispersion métallique D du palladium étant comprise entre 10 et 30%. Catalyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’au moins 80% poids du palladium est réparti dans une croûte à la périphérie du support poreux, l’épaisseur de ladite croûte étant comprise entre 20 µm et 300 µm. Catalyseur selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la taille moyenne des particules de palladium est comprise entre 1 nm et 10 nm. Catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface spécifique du support poreux est comprise entre 50 m²/g et 250 m²/g. Catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la teneur en zinc étant comprise entre 12 et 20% poids en élément zinc par rapport au poids total du catalyseur. Catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la dispersion métallique D du palladium est comprise entre 15% et 20%. Catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la surface spécifique du support poreux est comprise entre 90 m²/g et 180 m²/g. Procédé de préparation d’un catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant au moins les étapes suivantes : a) on réalise une étape de mise en contact du support avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de zinc ; b) on réalise une étape de mise en contact du précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape a) avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de palladium ; c) on réalise une étape de séchage du précurseur de catalyseur à l’issue de l’étape d) à une température inférieure à 250°C. Procédé selon la revendication 8, dans lequel après l’étape a) on réalise une étape a1) de séchage du précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape a) à une température inférieure à 250°C. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on réalise une étape de traitement thermique du précurseur de catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape a1) à une température comprise entre 250°C et 500°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel on réalise une étape d) de traitement thermique du précurseur de catalyseur séché obtenu à l’étape c) à une température comprise entre 250°C et 500°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, ou 11, dans lequel on réalise une étape f) de traitement réducteur du catalyseur obtenu à l’issue de l’étape c), ou à l’issue de l’étape d), par mise en contact dudit catalyseur avec un gaz réducteur. Procédé d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés contenant au moins 2 atomes de carbone par composé contenus dans une charge d’hydrocarbures ayant un point d'ébullition final inférieur ou égal à 300°C, lequel procédé étant réalisé à une température comprise entre 0 et 300°C, à une pression comprise entre 0,1 MPa et 10 MPa, à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,1 et 10 et à une vitesse volumique horaire comprise entre 0,1 h -1 et 200 h -1 lorsque le procédé est réalisé en phase liquide, ou à un ratio molaire hydrogène/(composés polyinsaturés à hydrogéner) compris entre 0,5 et 1000 et à une vitesse volumique horaire entre 100 h -1 et 40000 h -1 lorsque le procédé est réalisé en phase gazeuse, en présence d’un catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, ou obtenu selon le procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 8 à 12. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la charge d’hydrocarbures est une essence de vapocraquage. Procédé d’hydrogénation sélective des oléfines contenus dans une charge reformat catalytique comprenant entre 3 et 11 atomes de carbone par oléfine, lequel procédé étant réalisé à une température comprise entre 20°C et 300°C, à une pression comprise entre 0,1 MPa et 6,0 MPa, à une vitesse volumique horaire comprise entre 1 h -1 et 100 h -1 , à un ratio molaire hydrogène/(oléfines à hydrogéner) compris entre 0,5 et 1000, en présence d’un catalyseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, ou obtenu selon le procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 8 à 12.