Brevet FR3132647A1 — publié le 20230818

L’invention concerne un procédé de préparation d’un catalyseur comprenant une phase active de palladium et de cuivre et un support poreux d’alumine, comprenant les étapes suivantes : a) on approvisionne un gel d’alumine ; b) on met en forme le gel d’alumine ; c) on soumet le gel d’alumine à un traitement thermique comprenant une étape de traitement hydrothermal en présence d’une solution acide ; d) on met en contact le support d’alumine avec un précurseur de palladium pour obtenir un précurseur de catalyseur ; e) on sèche le précurseur de catalyseur à une température inférieure à 250°C ; f) on met en contact le précurseur de catalyseur avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de cuivre ; g) on réalise une étape de séchage du précurseur de catalyseur à une température inférieure à 250°C. PROCEDE DE PREPARATION D’UN CATALYSEUR COMPRENANT UNE PHASE ACTIVE DE PALLADIUM ET DE CUIVRE La présente invention concerne un procédé de préparation d’un catalyseur métallique supporté à base de palladium et de cuivre destiné particulièrement à l’hydrogénation des hydrocarbures insaturés, et plus particulièrement, d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés ou d’hydrogénation des aromatiques. Etat de la technique Les composés organiques mono-insaturés tels que par exemple l’éthylène et le propylène, sont à la source de la fabrication de polymères, de matières plastiques et d'autres produits chimiques à valeur ajoutée. Ces composés sont obtenus à partir du gaz naturel, du naphta ou du gazole qui ont été traités par des procédés de vapocraquage ou de craquage catalytique. Ces procédés sont opérés à haute température et produisent, en plus des composés mono-insaturés recherchés, des composés organiques polyinsaturés tels que l'acétylène, le propadiène et le méthylacétylène (ou propyne), le 1-2-butadiène et le 1-3-butadiène, le vinylacétylène et l'éthylacétylène, et d’autres composés polyinsaturés dont le point d’ébullition correspond à la fraction essence C5+ (essences contenant des composés hydrocarbonés ayant 5 atomes de carbone ou plus), en particulier des composés styréniques ou indéniques. Ces composés polyinsaturés sont très réactifs et conduisent à des réactions parasites dans les unités de polymérisation. Il est donc nécessaire de les éliminer avant de valoriser ces coupes. L'hydrogénation sélective est le principal traitement développé pour éliminer spécifiquement les composés polyinsaturés indésirables de ces charges d'hydrocarbures. Elle permet la conversion des composés polyinsaturés vers les alcènes ou aromatiques correspondants en évitant leur saturation totale et donc la formation des alcanes ou naphtènes correspondants. Les catalyseurs d'hydrogénation sélective sont généralement à base de métaux du groupe VIII du tableau périodique, de préférence le palladium ou le nickel. Le métal se présente sous la forme de particules métalliques déposées sur un support. La teneur en métal, la taille des particules de métal et la répartition de la phase active dans le support font partie des critères qui ont une importance sur l'activité et la sélectivité des catalyseurs. 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 est généralement souhaitable que ces éléments se situent dans une croûte à la périphérie du support afin d’éviter les problèmes de transfert de matière intragranulaire pouvant conduire à des défauts d’activité et une perte de sélectivité. De tels catalyseurs sont aussi appelé catalyseurs "eggshell" selon la terminologie anglo-saxonne. De tels catalyseurs sont largement connus dans le cas des catalyseurs d'hydrogénation sélective à base de palladium. En effet, grâce à la faible teneur en palladium (généralement inférieure à 1 % en poids (1 % pds) de palladium par rapport au catalyseur) et des procédés de préparation adaptés, une croûte fine de palladium à la périphérie des grains de support peut être obtenue (FR2922784, US2010/217052). Les catalyseurs à base de palladium sont largement utilisés dans les réactions d’hydrogénation sélective de coupes légères C2-C4. Typiquement, le palladium est réparti dans une croute en périphérie du catalyseur (catalyseur egg-shell selon la terminologie anglo-saxonne). Ces dernières années ont vu l'apparition de catalyseurs bimétalliques qui permettant un gain notable en activité, mais surtout en sélectivité dans l'hydrogénation des acétyléniques et des dioléfines. Typiquement, l'élément ajouté au palladium est l'argent ou l'or. Le document US2006/025302 divulgue un catalyseur pour l’hydrogénation sélective de l’acétylène et de dioléfines, comprenant du palladium, avec une teneur comprise entre 0,01 et 0,1% poids par rapport au poids total du catalyseur, et un métal du groupe IB, de préférence l’argent, avec une teneur comprise entre 0,005 et 0,6% en poids par rapport au poids total du catalyseur. Le palladium est réparti de telle façon que 90% du palladium introduit dans le catalyseur est compris dans une croute inférieure à 250 μm. Le support utilisé comprend une surface spécifique comprise entre 2 et 20 m²/g. De manière surprenante, la Demanderesse a mis au point un nouveau procédé de préparation d’un catalyseur comprenant une phase active comprenant du cuivre et une faible teneur en palladium, et un support en alumine particulier obtenu selon des étapes de préparation bien spécifiques, lequel procédé comprenant une mise en contact distincte du précurseur de la phase active de palladium et du précurseur de la phase active de cuivre avec le support. Ce procédé particulier de préparation permet d’obtenir un catalyseur présentant une amélioration significative en termes d’activité catalytique dans les réactions d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés, tout en utilisant une quantité de phase de palladium inférieure à celle utilisée typiquement dans l’état de la technique. Objets de l’invention La présente invention a pour objet un procédé de préparation d’un catalyseur comprenant une phase active de palladium et de cuivre et un support poreux d’alumine, dans lequel la teneur en palladium est comprise entre 0,005% et 2,5% en poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur, la teneur en cuivre est comprise entre 0,1% et 15% en poids en élément cuivre par rapport au poids total du catalyseur, le ratio massique entre le cuivre et le palladium étant compris entre 20 et 1000 poids/poids, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) on approvisionne un gel d’alumine ; b) on met en forme le gel d’alumine de l’étape a) ; c) on soumet le gel d’alumine mis en forme obtenu à l’issue de l’étape b) à un traitement thermique comprenant au moins une étape de traitement hydrothermal dans un autoclave en présence d’une solution acide, à une température comprise entre 100°C et 800°C, puis à au moins une étape de calcination, à une température comprise entre 400°C et 1500°C, réalisée après l'étape de traitement hydrothermal, pour obtenir un support d’alumine ; d) on met en contact le support d’alumine avec au moins un précurseur de palladium pour obtenir un précurseur de catalyseur, e) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape d) à une température inférieure à 250°C ; f) on met en contact le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape e) avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de cuivre ; g) on réalise au moins une étape de séchage du précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape f) à une température inférieure à 250°C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit procédé comprend en outre une étape h) de calcination réalisée à une température comprise entre 250°C et 1000°C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le ratio massique entre le cuivre et le palladium est compris entre 50 et 500 poids/poids. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, à l’étape b) on met le gel d’alumine obtenu à l’étape a) sous la forme d’un extrudé comprenant trois ou quatre lobes. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le précurseur de palladium est sélectionné parmi le chloropalladate de sodium, le nitrate de palladium et le sulfate de palladium. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le précurseur de cuivre est choisi parmi l’acétate de cuivre, l’acétylacétonate de cuivre, le nitrate de cuivre, le sulfate de cuivre, le chlorure de cuivre, le bromure de cuivre, l’iodure de cuivre ou le fluorure de cuivre. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, au moins 80 % poids du palladium est réparti dans une croûte à la périphérie dudit support, l'épaisseur de ladite croûte étant comprise entre 20 et 300 µm. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le cuivre est réparti de manière homogène à travers le support poreux. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, entre l’étape b) et c), le gel d’alumine mis en forme est séché à une température supérieure ou égale à 50°C et inférieure à 250 °C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en cuivre est comprise entre 0,5 et 13% poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en palladium est comprise entre 0,01% et 0,08% en poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le support poreux obtenu à l’étape c) présente une surface spécifique comprise entre 55 m²/g et 150 m²/g. Un autre objet selon l’invention concerne un catalyseur obtenu selon le procédé de préparation selon l’invention. Un autre objet selon l’invention concerne un procédé d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés contenant au moins 2 atomes de carbone par molécule 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 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 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 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 l’invention. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge d’hydrocarbures est une essence de vapocraquage. Procédé de préparation d’un catalyseur comprenant une phase active de palladium et de cuivre et un support poreux d’alumine, dans lequel la teneur en palladium est comprise entre 0,005% et 2,5% en poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur, la teneur en cuivre est comprise entre 0,1% et 15% en poids en élément cuivre par rapport au poids total du catalyseur, le ratio massique entre le cuivre et le palladium étant compris entre 20 et 1000 poids/poids, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) on approvisionne un gel d’alumine ; b) on met en forme le gel d’alumine de l’étape a) ; c) on soumet le gel d’alumine mis en forme obtenu à l’issue de l’étape b) à un traitement thermique comprenant au moins une étape de traitement hydrothermal dans un autoclave en présence d’une solution acide, à une température comprise entre 100°C et 800°C, puis à au moins une étape de calcination, à une température comprise entre 400°C et 1500°C, réalisée après l'étape de traitement hydrothermal, pour obtenir un support d’alumine ; d) on met en contact le support d’alumine avec au moins un précurseur de palladium pour obtenir un précurseur de catalyseur, e) on sèche le précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape d) à une température inférieure à 250°C ; f) on met en contact le précurseur de catalyseur séché obtenu à l’issue de l’étape e) avec au moins une solution contenant au moins un précurseur de cuivre ; g) on réalise au moins une étape de séchage du précurseur de catalyseur obtenu à l’issue de l’étape f) à une température inférieure à 250°C. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit procédé comprend en outre une étape h) de calcination réalisée à une température comprise entre 250°C et 1000°C. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le ratio massique entre le cuivre et le palladium est compris entre 50 et 500 poids/poids. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel à l’étape b) on met le gel d’alumine obtenu à l’étape a) sous la forme d’un extrudé comprenant trois ou quatre lobes. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le précurseur de palladium est sélectionné parmi le chloropalladate de sodium, le nitrate de palladium et le sulfate de palladium. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le précurseur de cuivre est choisi parmi l’acétate de cuivre, l’acétylacétonate de cuivre, le nitrate de cuivre, le sulfate de cuivre, le chlorure de cuivre, le bromure de cuivre, l’iodure de cuivre ou le fluorure de cuivre. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel au moins 80 % poids du palladium est réparti dans une croûte à la périphérie dudit support, l'épaisseur de ladite croûte étant comprise entre 20 et 300 µm. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le cuivre est réparti de manière homogène à travers le support poreux. Procédé selon l’une quelconque des revendication 1 à 8, dans lequel entre l’étape b) et c), le gel d’alumine mis en forme est séché à une température supérieure ou égale à 50°C et inférieure à 250 °C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la teneur en cuivre est comprise entre 0,5 et 13% poids en élément cuivre par rapport au poids total du catalyseur. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la teneur en palladium est comprise entre 0,01% et 0,08% en poids en élément palladium par rapport au poids total du catalyseur. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le support poreux obtenu à l’étape c) présente une surface spécifique comprise entre 55 m²/g et 150 m²/g. Catalyseur obtenu selon le procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 12. Procédé d’hydrogénation sélective de composés polyinsaturés contenant au moins 2 atomes de carbone par molécule 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 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 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 et 40000 h-1 lorsque le procédé est réalisé en phase gazeuse, en présence d’un catalyseur selon la revendication 13, ou obtenu selon le procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 12. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la charge d’hydrocarbures est une essence de vapocraquage.