FR2790001A1

FR2790001A1 - Procede d'hydrocraquage avec un catalyseur comprenant une zeolithe im-5 et catalyseur comprenant une zeolithe im-5 et un element promoteur

Info

Publication number: FR2790001A1
Application number: FR9902335A
Authority: FR
Inventors: Eric Benazzi; Slavik Kasztelan
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-08-25
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: FR2790001B1

Abstract

L'invention concerne un procédé d'hydrocraquage avec un catalyseur renfermant au moins une matrice, une zéolithe IM-5, au moins un métal choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique, éventuellement au moins un élément choisi dans le groupe formé par le phosphore, le bore et le silicium, éventuellement au moins un élément du groupe VIIA, et éventuellement au moins un élément du groupe VIIB. L'invention concerne également un catalyseur contenant au moins une matrice, une zéolithe IM-5, au moins un métal des groupes VIII et/ou VIB et au moins un élément promoteur qui est du bore et/ou du silicium.

Description

La présente invention concerne un catalyseur d'hydrocraquage renfermant au moins une matrice, une zéolithe IM-5, au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique, éventuellement au moins un élément promoteur choisi dans le groupe formé par le phosphore, le bore et le silicium, éventuellement au moins un élément du groupe VIIA, et éventuellement au moins un élément du groupe VIIB. L'invention concerne également l'utilisation d'un catalyseur à base de zéolithe IM-5 en hydrocraquage des charges hydrocarbonées.

L'hydrocraquage de coupes pétrolières lourdes est un procédé très important du raffinage qui permet de produire, à partir de charges lourdes excédentaires et peu valorisables, les fractions plus légères telles que essences, carburéacteurs et gazoles légers que recherche le raffineur pour adapter sa production à la structure de la demande. Certains procédés d'hydrocraquage permettent d'obtenir également un résidu fortement purifié pouvant constituer d'excellentes bases pour huiles. Par rapport au craquage catalytique, l'intérêt de l'hydrocraquage catalytique est de fournir des distillats moyens, carburéacteurs et gazoles, de très bonne qualité. L'essence produite présente un indice d'octane beaucoup plus faible que celle issue du craquage catalytique.

Les catalyseurs utilisés en hydrocraquage sont tous du type bifonctionnel associant une fonction acide à une fonction hydrogénante. La fonction acide est apportée par des supports de grandes surfaces (150 à 800 m2.g-1 généralement) présentant une acidité superficielle, telles que les alumines halogénées (chlorées ou fluorées notamment), les combinaisons d'oxydes de bore et d'aluminium, les silice-alumines amorphes et les zéolithes. La fonction hydrogénante est apportée soit par un ou plusieurs métaux du groupe VIII de la classification périodique des éléments, soit par une association d'au moins un métal du groupe VIB de la classification périodique et au moins un métal du groupe VIII.

L'équilibre entre les deux fonctions acide et hydrogénante est le paramètre fondamental qui régit l'activité et la sélectivité du catalyseur. Une fonction acide faible et une fonction hydrogénante forte donnent des catalyseurs peu actifs, travaillant à température en général élevée (supérieure ou égale à 390 C), et à vitesse spatiale d'alimentation faible (la VVH exprimée en volume de charge à traiter par unité de volume de catalyseur et par heure est généralement inférieure ou égale à 2 h-1) mais dotés d'une très bonne sélectivité en distillats moyens. Inversement, une fonction acide forte et une fonction hydrogénante faible donnent des catalyseurs actifs mais présentant de moins bonnes sélectivités en distillats moyens. La recherche d'un catalyseur convenable sera donc centrée sur un choix judicieux de chacune des fonctions pour ajuster le couple activité/sélectivité du catalyseur.

Ainsi, c'est un des grands intérêts de l'hydrocraquage de présenter une grande flexibilité à divers niveaux : flexibilité au niveau des catalyseurs utilisés, qui amène une flexibilité des charges à traiter et au niveau des produits obtenus. Un paramètre aisé à maîtriser est l'acidité du support du catalyseur.

Les catalyseurs conventionnels de l'hydrocraquage catalytique sont, pour leur grande majorité, constitués de supports faiblement acides, tels les silice-alumines amorphes par exemple. Ces systèmes sont plus particulièrement utilisés pour produire des distillats moyens de très bonne qualité, et encore, lorsque leur acidité est très faible, des bases huiles.

Dans les supports peu acides, on trouve la famille des silice-alumines amorphes.

Beaucoup de catalyseurs du marché de l'hydrocraquage sont à base de silicealumine associée, soit à un métal du groupe VIII soit, de préférence quand les teneurs en poisons hétéroatomiques de la charge à traiter dépassent 0,5 % en poids, à une association de sulfures des métaux des groupes VIB et VIII. Ces systèmes ont une très bonne sélectivité en distillats moyens, et les produits formés sont de bonne qualité. Ces catalyseurs, pour les moins acides d'entre eux, peuvent également produire des bases lubrifiantes. L'inconvénient de tous ces systèmes catalytiques à base de support amorphe est, comme on l'a dit, leur faible activité.

Les catalyseurs comportant de la zéolithe Y de type structural FAU, ou les catalyseurs de type bêta présentent quant à eux une activité catalytique supérieure à celle des silice-alumines amorphes, mais présentent des sélectivités en produits légers qui sont plus élevées.

Les travaux de recherche effectués par le demandeur sur de nombreuses zéolithes et solides microporeux cristallisés l'ont conduit à découvrir que, de façon surprenante, un catalyseur contenant au moins une zéolithe IM-5 permet d'atteindre une activité catalytique et des sélectivités en kérosène et en essence nettement améliorées par rapport aux catalyseurs contenant une zéolithe connus dans l'art antérieur.

Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé d'hydrocraquage de charges hydrocarbonées, dans lequel la charge à traiter est mise en contact avec un catalyseur comprenant au moins une matrice amorphe ou mal cristallisée de type oxyde et au moins une zéolithe IM-5.

La zéolithe IM-5 utilisée dans la présente invention est décrite dans le brevet FR 2754 809. L'invention comprend aussi toute zéolithe de même type structural que celui de la zéolithe IM-5.

La structure zéolithique, nommée IM-5, a une composition chimique, exprimée sur une base anhydre, en termes de rapports molaires d'oxydes, par la formule : 100 X02, m Y203, p R2/nO, où m est égal ou inférieur à 10, p est compris entre 0 (exclu) et 20, R représente un ou plusieurs cations de valence n, X est le silicium et/ou le germanium, de préférence le silicium, Y est choisi dans le groupe formé par les éléments suivants : l'aluminium, le fer, le gallium, le bore, le titane, de préférence Y est l'aluminium, et caractérisée par le fait qu'elle présente, sous forme brute de synthèse, un diagramme de diffraction X comportant les raies présentées dans le tableau 1.

Tableau 1 : Tableau de diffraction des rayons X de la zéolithe IM-5 brute de synthèse

<tb>
<tb> dhkl <SEP> (Â) <SEP> I/Imax
<tb> 11,80,35 <SEP> FàTF(1)
<tb> 11,50,30 <SEP> FàTF(1)
<tb> 11,250,30 <SEP> FàTF(1)
<tb> 9,950,20 <SEP> m <SEP> à <SEP> F
<tb> 9,500,15 <SEP> m <SEP> à <SEP> F
<tb> 7,080,12 <SEP> f <SEP> à <SEP> m <SEP>
<tb> 6,040,10 <SEP> tf <SEP> à <SEP> f
<tb> 5,750,10 <SEP> f
<tb> 5,650,10 <SEP> f
<tb> 5,500,10 <SEP> tf
<tb> 5,350,10 <SEP> tf
<tb> 5,030,09 <SEP> tf
<tb> 4,720,08 <SEP> f <SEP> à <SEP> m
<tb> 4,550,07 <SEP> f
<tb> 4,260,07 <SEP> tf
<tb> 3,920,07 <SEP> F <SEP> à <SEP> TF(2)
<tb> 3,940,07 <SEP> TF <SEP> (2)
<tb> 3,850,05 <SEP> TF <SEP> (2)
<tb> 3,780,04 <SEP> F <SEP> à <SEP> TF(2)
<tb> 3,670,04 <SEP> m <SEP> à <SEP> F
<tb> 3,550,03 <SEP> m <SEP> à <SEP> F
<tb> 3,370,02 <SEP> f
<tb> 3,300,015 <SEP> f
<tb> 3,0990,012 <SEP> f <SEP> à <SEP> m <SEP>
<tb> 2,9700,007 <SEP> tf <SEP> à <SEP> f
<tb> 2,8150,005 <SEP> tf
<tb> 2,7200,005 <SEP> tf
<tb>
(1) Raies faisant partie du même massif, (2) Raies faisant partie du même massif.

La zéolithe IM-5 dans sa forme hydrogène, désignée H-IM-5, obtenue par calcination(s) et/ou échange (s) ionique (s), comme explicité ci-après, présente un diagramme de diffraction des rayons X comportant les raies présentées dans le tableau 2.

Tableau 2 : Tableau de diffraction des rayons X de la zéolithe IM-5 sous forme H,
H-IM-5 obtenue par calcination

<tb>
<tb> dhkl <SEP> (Â) <SEP> I/Imax
<tb> 11,80,30 <SEP> FàTF(1)
<tb> 11,450,25 <SEP> TF(1)
<tb> 11,200,20 <SEP> FàTF(1)
<tb> 9,900,15 <SEP> m <SEP> à <SEP> F <SEP>
<tb> 9,500,15 <SEP> m <SEP> à <SEP> F
<tb> 7,060,12 <SEP> f <SEP> à <SEP> m <SEP>
<tb> 6,010,10 <SEP> tf <SEP> à <SEP> f
<tb> 5,700,10 <SEP> f
<tb> 5,300,10 <SEP> tf
<tb> 5,030,09 <SEP> tf
<tb> 4,710,08 <SEP> f
<tb> 4,250,07 <SEP> tf
<tb> 3,870,07 <SEP> m <SEP> à <SEP> F <SEP> (2)
<tb> 3,810,05 <SEP> m <SEP> à <SEP> F <SEP> (2)
<tb> 3,760,04 <SEP> m <SEP> à <SEP> F <SEP> (2)
<tb> 3,670,04 <SEP> f <SEP> à <SEP> m
<tb> 3,540,04 <SEP> m <SEP> à <SEP> F
<tb> 3,370,03 <SEP> f
<tb> 3,3160,015 <SEP> f
<tb> 3,1030,012 <SEP> f
<tb> 3,0800,010 <SEP> f <SEP> à <SEP> m <SEP>
<tb> 2,9500,010 <SEP> tf <SEP> à <SEP> f
<tb> 2,8800,007 <SEP> tf
<tb> 2,7900,005 <SEP> tf
<tb> 2,5900,005 <SEP> tf
<tb>
(1) Raies faisant partie du même massif, (2) Raies faisant partie du même massif.

Ces diagrammes sont obtenus à l'aide d'un diffractomètre en utilisant la méthode classique des poudres avec le rayonnement Ka du cuivre. A partir de la position des pics de diffraction représentée par l'angle 2#, on calcule, par la relation de Bragg, les équidistances réticulaires dhkl caractéristiques de l'échantillon. Le calcul de l'intensité se fait sur la base d'une échelle d'intensité relative sur laquelle on attribue une valeur de 100 à la raie présentant l'intensité la plus forte sur le diagramme de diffraction X : très faible (tf) signifie inférieure à10, faible (f) signifie inférieure à 20, moyenne (m) signifie comprise entre 20 et 40, forte (F) signifie comprise entre 40 et 60, très forte (TF) signifie supérieure à 60.

La zéolithe IM-5 pourra donc être utilisée sous sa "forme brute de synthèse", ainsi que des formes obtenues par déshydratation et/ou calcination et/ou échange d'ions.

L'expression "sous sa forme brute de synthèse" désigne le produit obtenu par synthèse et par lavage avec ou sans séchage ou déshydratation. Sous sa "forme brute de synthèse", la zéolithe IM-5 peut comporter un cation de métal M, qui est un alcalin , notamment du sodium, et/ou de l'ammonium, et elle peut comporter des cations organiques azotés tels que ceux décrits ci-après ou leurs produits de décomposition, ou encore leurs précurseurs. Ces cations organiques azotés sont désignés ici par la lettre Q, qui inclut aussi les produits de décomposition et les précurseurs desdits cations organiques azotés.

Les formes calcinées de la zéolithe IM-5 ne contiennent pas de composé organique azoté, ou en quantité moindre que la "forme brute de synthèse", dans la mesure où la substance organique est éliminée en majeure partie, généralement par un traitement thermique consistant à brûler la substance organique en présence d'air, l'ion hydrogène (H+) formant alors l'autre cation.

Parmi les formes de zéolithe IM-5 obtenues par échange d'ions, la forme ammonium (NH4+) est importante car elle peut être facilement convertie sous la forme hydrogène par calcination. La forme hydrogène et les formes contenant des métaux introduits par échange d'ions sont décrites ci-dessous.

Dans certains cas, le fait de soumettre la zéolithe selon l'invention à l'action d'un acide peut donner lieu à l'élimination partielle ou totale d'un élément de base tel que l'aluminium, ainsi que la génération de forme hydrogène. Ceci peut constituer un moyen de modifier la composition de la substance de la zéolithe après qu'elle ait été synthétisée.

La zéolithe IM-5 sous forme hydrogène (forme acide), appelée H- IM-5, est produite par calcination et par échange d'ions comme décrit ci-après.

La zéolithe IM-5 au moins en partie sous forme H+ (telle que définie ci-dessus) ou NH4+ ou métallique, ledit métal étant choisi dans le groupe formé par les groupes IA, IB, IIA, IIB, IIIA, IIIB (y compris les terres rares), VIII, Sn, Pb et Si, de préférence au moins en partie sous forme H+ ou au moins en partie sous forme métallique, peut aussi être utilisée.

On emploiera de préférence la zéolithe IM-5 au moins en partie sous forme acide (et de préférence en totalité sous forme H) ou partiellement échangée avec des cations métalliques, par exemple des cations des métaux alcalino-terreux.

Les zéolithes IM-5 qui entrent dans la composition selon l'invention sont alors utilisées avec les teneurs en silicium et aluminium obtenues à la synthèse.

On pourra également utiliser la zéolithe IM-5 désaluminée, qui est décrite dans le demande de brevet FR-2,758, 810, et qui possède un rapport Si/AI atomique global supérieur à 5, de préférence supérieur à 10, de manière plus préférée supérieur à 15, et de manière encore plus préférée compris entre 20 et 400.

La zéolithe IM-5 est avantageusement au moins en partie et de préférence pratiquement totalement, sous forme acide.

Le rapport atomique Na/AI est généralement inférieur à 0,45 et de préférence inférieur à 0,30 et de manière encore plus préférée inférieur à 0,15.

Pour préparer la zéolithe IM-5 désaluminée au moins deux méthodes de désalumination peuvent être employées, à partir de la zéolithe IM-5 brute de synthèse comprenant du structurant organique. Elles sont décrites ci-après. Mais toute autre méthode connue de l'homme du métier peut aussi être employée.

La première méthode dite de l'attaque acide directe comprend une première étape de calcination sous flux d'air sec, à une température généralement comprise entre environ 450 et 550 C, qui a pour but d'éliminer le structurant organique présent dans la microporosité de la zéolithe, suivie d'une étape de traitement par une solution aqueuse d'un acide minéral tel que HN03 ou HCI ou organique tel que CH3CO2H.

Cette dernière étape peut être répétée autant de fois qu'il est nécessaire afin d'obtenir le niveau de désalumination voulu. Entre ces deux étapes il est possible de réaliser un ou plusieurs échanges ioniques par au moins une solution NH4NO3, de manière à éliminer au moins en partie, de préférence pratiquement totalement, le cation alcalin, en particulier le sodium. De même, à la fin du traitement de désalumination par attaque acide directe, il est éventuellement possible de réaliser un ou plusieurs échanges ioniques par au moins une solution NH4NO3, de manière à éliminer les cations alcalins résiduels et en particulier le sodium.

Pour atteindre le rapport Si/AI désiré, il est nécessaire de bien choisir les conditions opératoires ; de ce point de vue les paramètres les plus critiques sont la température de traitement par la solution aqueuse d'acide, la concentration dudit acide, la nature dudit acide, le rapport entre la quantité de solution acide et la masse de zéolithe traitée, la durée de traitement et le nombre de traitement réalisés.

La deuxième méthode dite de traitement thermique (en particulier à la vapeur d'eau ou "steaming") + attaque acide, comprend, dans un premier temps, la calcination sous flux d'air sec, à une température généralement comprise entre environ 450 et 550 C, qui a pour but d'éliminer le structurant organique occlus dans la microporosité de la zéolithe. Puis le solide ainsi obtenu est soumis à un ou plusieurs échanges ioniques par au moins une solution NH4NO3, de manière à éliminer au moins en partie, de préférence pratiquement totalement, le cation alcalin, en particulier le sodium, présent en position cationique dans la zéolithe.

La zéolithe ainsi obtenue est soumise à au moins un cycle de désalumination de charpente, comportant au moins un traitement thermique réalisé, éventuellement et de préférence en présence de vapeur d'eau, à une température généralement comprise entre 550 et 900 C, et éventuellement suivie d'au moins une attaque acide par une solution aqueuse d'un acide minéral ou organique. Les conditions de calcination en présence de vapeur d'eau (température, pression de vapeur d'eau et durée du traitement) ainsi que les conditions d'attaque acide post-calcination (durée de l'attaque, concentration de l'acide, nature de l'acide utilisé et le rapport entre le volume d'acide et la masse de zéolithe), sont adaptées de manière à obtenir le niveau de désalumination souhaité. Dans le même but on peut aussi jouer sur le nombre de cycles traitement thermique-attaque acide qui sont effectués.

Le cycle de désalumination de la charpente, comportant au moins une étape de traitement thermique réalisé, éventuellement et de préférence, en présence de vapeur d'eau et au moins une étape d'attaque en milieu acide de la zéolithe IM-5, peut être répété autant de fois qu'il est nécessaire pour obtenir la zéolithe IM-5 désaluminée possédant les caractéristiques désirées. De même, suite au traitement thermique réalisé, éventuellement et de préférence en présence de vapeur d'eau, plusieurs attaques acides successives, avec des solutions en acide de concentrations différentes, peuvent être opérées.

Une variante de cette deuxième méthode de calcination peut consister à réaliser le traitement thermique de la zéolithe IM-5 contenant le structurant organique, à une température généralement comprise entre 550 et 850 C, éventuellement et de préférence en présence de vapeur d'eau. Dans ce cas les étapes de calcination du structurant organique et de désalumination de la charpente sont réalisées simultanément. Puis, la zéolithe est éventuellement traitée par au moins une solution aqueuse d'un acide minéral (par exemple de HN03 ou de HCI) ou organique (CH3CO2H par exemple). Enfin, le solide ainsi obtenu peut être éventuellement soumis à au moins un échange ionique par au moins une solution NH4NO3, de manière à éliminer pratiquement tout cation alcalin, en particulier le sodium, présent en position cationique dans la zéolithe.

La zéolithe est alors utilisée avec le rapport Si/AI obtenue après désalumination.

Le catalyseur renferme également une fonction hydrogénante assurée par au moins un métal choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique des éléments.

Le catalyseur de la présente invention peut renfermer un élément du groupe VIII tel que fer, cobalt, nickel, ruthénium, rhodium, palladium, osmium, iridium ou platine. Parmi les métaux du groupe VIII on préfère employer les métaux non nobles tels que fer, cobalt, nickel. La catalyseur selon l'invention peut renfermer un élément du groupe VIB, de préférence le tungstène et le molybdène. D'une manière avantageuse on utilise les associations d'au moins un métal non-noble du groupe VIII et d'au moins un métal du groupe VIB. Sont préférées les associations de métaux suivantes : nickel-molybdène, cobalt-molybdène, fer-molybdène, fer-tungstène, nickel-tungstène, cobalt-tungstène, les associations préférées sont : nickel-molybdène, cobaltmolybdène, nickel-tungstène. Il est également possible d'utiliser des associations de trois métaux par exemple nickel-cobalt-molybdène.

Le catalyseur de la présente invention renferme également au moins une matrice minérale poreuse amorphe ou mal cristallisée de type oxyde. On peut citer à titre d'exemple non limitatif l'alumine, la silice, la silice-alumine. Les argiles (par exemple parmi les argiles naturelles telles que le kaolin ou la bentonite), la magnésie, l'oxyde de titane, l'oxyde de bore, la zircone, les phosphates d'aluminium, les phosphates de titane, les phosphates de zirconium, le charbon. On peut choisir également les aluminates. On préfère utiliser des matrices contenant de l'alumine, sous toutes ces formes connues de l'Homme du métier, et de manière encore plus préférée les alumines, par exemple l'alumine gamma.

Dans une mise en oeuvre de l'invention, le catalyseur renferme au moins un élément promoteur choisi dans le groupe formé par le bore, le silicium et le phosphore. Le catalyseur renferme éventuellement au moins un élément du groupe VIIA, de préférence le chlore et le fluor, et encore éventuellement au moins un élément du groupe VIIB.

Lorsque le catalyseur contient du silicium, le silicium est introduit à titre de promoteur sur le support selon l'invention. Le silicium est principalement localisé sur la matrice du support et peut être caractérisé par des techniques telles que la microsonde de Castaing (profil de répartition des divers éléments), la microscopie électronique par transmission couplée à une analyse X des composants du catalyseurs, ou bien encore par l'établissement d'une cartographie de répartition des éléments présents dans le catalyseur par microsonde électronique.

Un autre objet de l'invention est un catalyseur comprenant au moins une matrice amorphe ou mal cristallisée de type oxyde, une zéolite IM-5, au moins un élément hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux de groupe VIII et les métaux du groupe VI B, et au mois un élément promoteur choisi dans le groupe formé par le bore et le silicium. Avantageusement, le catalyseur comporte en autre, du phosphore. Ces catalyseurs sont avantageusement utilisés en hydrocraquage.

Le catalyseur de la présente invention renferme généralement en % poids par rapport à la masse totale du catalyseur : - 0 à 60%, ou encore 0,1 à 60%, de préférence de 0,1 à 50% et de manière encore plus préférée de 0,1 à 40% d'au moins un métal hydro-déshydrogénant, avantageusement choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII, - 0,1 à 99%, de préférence de 1 à 98% d'au moins une matrice minérale poreuse amorphe ou mal cristallisée de type oxyde, ledit catalyseur renfermant également de 0,1 à 99,8%, de préférence de 0,1 à 90%, de préférence de 0,1 à 80% et de manière encore plus préférée de 0,1 à 60% de zéolithe IM-5, ledit catalyseur renfermant éventuellement : - de 0 à 20%, de préférence de 0,1 à 15% et de manière encore plus préférée de
0,1 à 10% d'au moins un élément promoteur choisi dans le groupe formé par le silicium, le bore et le phosphore, non compris le silicium éventuellement contenu dans la zéolithe IM-5, - 0 à 20%, de préférence de 0,1 à 15% et de manière encore plus préférée de 0,1 à
10% d'au moins un élément choisi dans le groupe VIIA, de préférence le fluor, - 0 à 20%, de préférence de 0,1 à 15% et de manière encore plus préférée de 0,1 à
10% d'au moins un élément choisi dans le groupe VIIB.

Un catalyseur préféré referme en % poids par rapport à la masse totale de catalyseur : - 0,1à 99,7 % de zéolithe IM-5, - 0,1 à 60 % d'au moins un métal hydro-déshydrogénant, - 0,1 à 99 % d'au moins une matrice, - 0,1 à 20 % de bore et/ou de silicium, - 0 à 20 % de phosphore, avec la somme des quantités de bore et/ou phosphore et/ou silicium d'au plus 20 %, - 0 à 20 % d'au moins un élément du groupe VII A, - 0 à 20 % d'au moins un élément du groupe VII B.

Ce catalyseur peut également comporter toutes les caractéristiques décrites précédemment : plages de valeurs préférées pour les composants, composants préférés, éventuels groupes VII A et VII B.

Les métaux du groupe VIB, du groupe VIII et du groupe VIIB du catalyseur de la présente invention peuvent être présent en totalité ou partiellement sous la forme métallique et/ou oxyde et/ou sulfure.

Le catalyseur peut être préparé par toutes les méthodes bien connues de l'homme du métier. Avantageusement, il est obtenu par mélange de la matrice et de la zéolithe puis le mélange est mis en forme. L'élément hydrogénant est introduit lors du mélange, ou de manière préférée après mise en forme. La mise en forme est suivie d'une calcination, l'élément hydrogénant est introduit avant ou après cette calcination.

La préparation se termine par une calcination à une température de 250 à 600 C. Une des méthodes préférées selon la présente invention consiste à malaxer la poudre de zéolithe IM-5 dans un gel humide d'alumine pendant quelques dizaines de minutes, puis à passer la pâte ainsi obtenue à travers une filière pour former des extrudés de diamètre compris entre 0,4 et 4 mm.

La fonction hydrogénante peut être introduite en partie seulement (cas, par exemple, des associations d'oxydes de métaux des groupes VIB et VIII) ou en totalité au moment du malaxage de la zéolithe, c'est à dire la zéolithe IM-5, avec le gel d'oxyde choisi comme matrice.

La fonction hydrogénante peut être introduite par une ou plusieurs opérations d'échange ionique sur le support calciné constitué d'une zéolithe IM-5, dispersée dans la matrice choisie, à l'aide de solutions contenant les sels précurseurs des métaux choisis.

La fonction hydrogénante peut être introduite par une ou plusieurs opérations d'imprégnation du support mis en forme et calciné, par une solution contenant au moins un précurseur d'au moins un oxyde d'au moins un métal choisi dans le groupe formé par les métaux du groupes VIII et les métaux du groupe VIB, le(s) précurseur (s) d'au moins un oxyde d'au moins un métal du groupe VIII étant de préférence introduit (s) après ceux du groupe VIB ou en même temps que ces derniers, si le catalyseurs contient au moins un métal du groupe VIB et au moins un métal du groupe VIII.

Dans le cas où le catalyseur contient au moins un élément du groupe VIB par exemple le molybdène, il est par exemple possible d'imprégner le catalyseur avec une solution contenant au moins un élément du groupe VIB, de sécher, de calciner.

L'imprégnation du molybdène peut être facilitée par ajout d'acide phosphorique dans les solutions de paramolybdate d'ammonium, ce qui permet d'introduire aussi le phosphore de façon à promouvoir l'activité catalytique.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le catalyseur contient à titre de promoteur au moins un élément choisi parmi le silicium, le bore et le phosphore. Ces éléments sont introduits sur un support contenant déjà au moins une zéolithe IM-5, au moins une matrice, comme définie ci-avant, et au moins un métal choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et les métaux du groupe VIII.

Dans le cas où le catalyseur contient du bore et/ou du silicium et/ou du phosphore et éventuellement l'élément choisi dans le groupe VIIA des ions halogénures et éventuellement au moins un élément choisi dans le groupe VIIB, ces éléments peuvent être introduits dans le catalyseur à divers niveaux de la préparation et de diverses manières.

L'imprégnation de la matrice est de préférence effectuée par la méthode d'imprégnation dite "à sec" bien connue de l'homme du métier. L'imprégnation peut être effectuée en une seule étape par une solution contenant l'ensemble des éléments constitutifs du catalyseur final.

Le P, B, Si et l'élément choisi parmi les ions halogénures du groupe VIIA, peuvent être introduits par une ou plusieurs opérations d'imprégnation avec excès de solution sur le précurseur calciné.

Dans le cas où le catalyseur contient du bore, une méthode préférée selon l'invention consiste à préparer une solution aqueuse d'au moins un sel de bore tel que le biborate d'ammonium ou le pentaborate d'ammonium en milieu alcalin et en présence d'eau oxygénée et à procéder à une imprégnation dite à sec, dans laquelle on rempli le volume des pores du précurseur par la solution contenant le bore.

Dans le cas où le catalyseur contient du silicium, on utilisera une solution d'un composé du silicium de type silicone.

Dans le cas où le catalyseur contient du bore et du silicium, le dépôt de bore et de silicium peut aussi se faire de manière simultanée en utilisant une solution contenant un sel de bore et un composé du silicium de type silicone. Ainsi, par exemple dans le cas où par exemple le précurseur est un catalyseur de type nickel-molybdène supporté sur un support contenant de la zéolithe IM-5 et de l'alumine, il est possible d'imprégner ce précurseur par de la solution aqueuse de biborate d'ammonium et de silicone Rhodorsil E1P de la société Rhône Poulenc, de procéder à un séchage par exemple à 80 C, puis d'imprégner par une solution de fluorure d'ammonium, de procéder à un séchage par exemple à 80 C, et de procéder à une calcination par exemple et de façon préférée sous air en lit traversé, par exemple à 500 C pendant 4 heures.

Dans le cas où le catalyseur contient au moins un élément du groupe VIIA, de préférence le fluor, il est par exemple possible d'imprégner le catalyseur par une solution de fluorure d'ammonium, de procéder à un séchage par exemple à 80 C, et de procéder à une calcination par exemple et de façon préférée sous air en lit traversé, par exemple à 500 C pendant 4 heures.

D'autres séquences d'imprégnation peuvent être mises en oeuvre pour obtenir le catalyseur de la présente invention.

Dans le cas où le catalyseur contient du phosphore, il est par exemple possible d'imprégner le catalyseur avec une solution contenant du phosphore, de sécher, de calciner.

Dans le cas où les éléments contenus dans le catalyseur, c'est à dire au moins un métal choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIII et du groupe VIB, éventuellement le bore, le silicium, le phosphore, au moins un élément du groupe VIIA, au moins un élément du groupe VIIB, sont introduits en plusieurs imprégnations des sels précurseurs correspondants, une étape de séchage intermédiaire du catalyseur est généralement effectuée à une température généralement comprise entre 60 et 250 C et une étape de calcination intermédiaire du catalyseur est généralement effectuée à une température comprise entre 250 et 600 C.

Afin de terminer la préparation du catalyseur, on laisse reposer le solide humide sous une atmosphère humide à une température comprise entre 10 et 80 C, puis on sèche le solide humide obtenu à une température comprise entre 60 et 150 C, et enfin on calcine le solide obtenu à une température comprise entre 150 et 800 C.

Un procédé de préparation consiste à faire les opérations suivantes : a) on prépare un solide dénommé le précurseur, renfermant au moins les composés suivants : au moins une matrice, au moins une zéolithe IM-5, éventuellement au moins un élément choisi parmi les éléments du groupe VI B et du groupe VIII, au moins un élément promoteur choisi dans le groupe constitué par le bore et le silicium, éventuellement, le phosphore, éventuellement au moins un élément du groupe VII A, le tout étant de préférence mis en forme, b) le solide sec obtenu à l'étape a) est calciné à une température d'au moins 150 C, c) on imprègne le solide précurseur obtenu à l'issue de l'étape b), par une solution contenant au moins un élément du groupe VII B,

d) on laisse reposer le solide humide sous une atmosphère humide à une température comprise entre 10 et 120 C, e) on sèche le solide humide obtenu à l'étape d) à une température comprise entre 60et150 C.

Les sources d'éléments du groupe VIB qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, parmi les sources de molybdène et de tungstène, on peut utiliser les oxydes et hydroxydes, les acides molybdiques et tungstiques et leurs sels en particulier les sels d'ammonium tels que le molybdate d'ammonium, l'heptamolybdate d'ammonium, le tungstate d'ammonium, l'acide phosphomolybdique, l'acide phosphotungstique et leurs sels, l'acide silicomolybdique, l'acide silicotungstique et leurs sels. On utilise de préférence les oxydes et les sels d'ammonium tels que le molybdate d'ammonium, l'heptamolybdate d'ammonium et le tungstate d'ammonium.

Les sources d'éléments du groupe VIII qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, pour les métaux non nobles on utilisera les nitrates, les sulfates, les phosphates, les halogénures par exemple, chlorures, bromures et fluorures, les carboxylates par exemple acétates et carbonates. Pour les métaux nobles on utilisera les halogénures, par exemple les chlorure, les nitrates, les acides tels que l'acide chloroplatinique, les oxychlorures tels que l'oxychlorure ammoniacal de ruthénium.

La source de phosphore préférée est l'acide orthophosphorique H3P04, mais ses sels et esters comme les phosphates d'ammonium conviennent également. Le phosphore peut par exemple être introduit sous la forme d'un mélange d'acide phosphorique et un composé organique basique contenant de l'azote tels que l'ammoniaque, les amines primaires et secondaires, les amines cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la famille du pyrrole.

De nombreuses sources de silicium peuvent être employées. Ainsi, on peut utiliser l'orthosilicate d'éthyle Si(OEt)4, les siloxanes, les polysiloxanes, les silicates d'halogénures comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2SiF6 ou le fluorosilicate de sodium Na2SiF6.

L'acide silicomolybdique et ses sels, l'acide silicotungstique et ses sels peuvent également être avantageusement employés. Le silicium peut être ajouté par exemple par imprégnation de silicate d'éthyle en solution dans un mélange eau/alcool. Le silicium peut être ajouté par exemple par imprégnation d'un composé du silicium de type silicone mis en suspension dans l'eau.

La source de bore peut être l'acide borique, de préférence l'acide orthoborique H3BO3, le biborate ou le pentaborate d'ammonium, l'oxyde de bore, les esters boriques. Le bore peut par exemple être introduit sous la forme d'un mélange d'acide borique, d'eau oxygénée et un composé organique basique contenant de l'azote tels que l'ammoniaque, les amines primaires et secondaires, les amines cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la famille du pyrrole. Le bore peut être introduit par exemple par une solution d'acide borique dans un mélange eau/alcool.

Les sources d'éléments du groupe VIIA qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, les anions fluorures peuvent être introduits sous forme d'acide fluorhydrique ou de ses sels. Ces sels sont formés avec des métaux alcalins, l'ammonium ou un composé organique. Dans ce dernier cas, le sel est avantageusement formé dans le mélange réactionnel par réaction entre le composé organique et l'acide fluorhydrique. Il est également possible d'utiliser des composés hydrolysables pouvant libérer des anions fluorures dans l'eau, comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2 SiF6, le tétrafluorure de silicium SiF4 ou de sodium Na2SiF6. Le fluor peut être introduit par exemple par imprégnation d'une solution aqueuse d'acide fluorhydrique ou de fluorure d'ammonium.

Les sources d'éléments du groupe VIIB qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. On utilise de préférence les sels d'ammonium, les nitrates et les chlorures.

Les catalyseurs ainsi obtenus, sous forme oxydes, peuvent éventuellement être amenés au moins en partie sous forme métallique ou sulfure.

Les catalyseurs obtenus par la présente invention sont mis en forme sous la forme de grains de différentes formes et dimensions. Ils sont utilisés en général sous la forme d'extrudés cylindriques ou polylobés tels que bilobés, trilobés, polylobés de forme droite ou torsadée, mais peuvent éventuellement être fabriqués et employés sous la forme de poudre concassées, de tablettes, d'anneaux, de billes, de roues. Ils présentent une surface spécifique mesurée par adsorption d'azote selon la méthode BET (Brunauer, Emmett, Teller, J. Am. Chem. Soc., vol. 60,309-316 (1938)) comprise entre 50 et 600 m2/g, un volume poreux mesuré par porosimétrie au mercure compris entre 0,2 et 1,5 cm3/g et une distribution en taille de pores pouvant être monomodale, bimodale ou polymodale.

Les catalyseurs obtenus par la présente invention sont utilisés pour l'hydrocraquage de charges hydrocarbonées telles que les coupes pétrolières. Les charges employées dans le procédé sont des essences, des kérosènes, des gas-oils, des gas-oils sous vide, des résidus atmosphériques, des résidus sous vide, des distillats atmosphériques, des distillats sous vide, des fuels lourds, des huiles, des cires et des paraffines, des huiles usagées, des résidus ou des bruts désasphaltés, des charges provenant des procédés de conversions thermiques ou catalytiques et leurs mélanges. Elles contiennent des hétéroatomes tels que soufre, oxygène et azote et éventuellement des métaux.

Les catalyseurs ainsi obtenus sont utilisés avantageusement pour l'hydrocraquage en particulier de coupes hydrocarbonées lourdes de type distillats sous vide, résidus désasphaltés ou hydrotraités ou équivalents. Dans ces coupes lourdes, de préférence au moins de 80% en volume de composés ont les points d'ébullition d'au moins 350 C et de préférence entre 350 et 580 C (c'est-à-dire correspondant à des composés contenant au moins 15 à 20 atomes de carbone). Elles contiennent généralement des hétéroatomes tels que soufre et azote.

La teneur en azote est usuellement comprise entre 1 et 5000 ppm poids et la teneur en soufre entre 0,01 et 5% poids.

Le catalyseur de la présente invention peut être avantageusement employé pour l'hydrocraquage de coupes de type distillats sous vide fortement chargées en soufre et azote.

Les catalyseurs de la présente invention sont de préférence soumis à un traitement de sulfuration permettant de transformer, au moins en partie, les espèces métalliques en sulfure avant leur mise en contact avec la charge à traiter. Ce traitement d'activation par sulfuration est bien connu de l'Homme du métier et peut être effectué par toute méthode déjà décrite dans la littérature soit in-situ, c'est-à-dire dans le réacteur, soit ex-situ.

Une méthode de sulfuration classique bien connue de l'homme du métier consiste à chauffer en présence d'hydrogène sulfuré (pur ou par exemple sous flux d'un mélange hydrogène/hydrogène sulfuré) à une température comprise entre 150 et 800 C, de préférence entre 250 et 600 C, généralement dans une zone réactionnelle à lit traversé.

Les conditions de l'hydrocraquage telles que température, pression, taux de recyclage d'hydrogène, vitesse volumique horaire, pourront être très variables en fonction de la nature de la charge, de la qualité des produits désirés et des installations dont dispose le raffineur. La température est en général supérieure à 200 C et souvent comprise entre 250 C et 480 C. La pression est supérieure à 0,1 MPa et souvent supérieure à 1 MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 50 et souvent compris entre 80 et 5000 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. La vitesse volumique horaire est comprise en général entre 0,1 et 20 volume de charge par volume de catalyseur et par heure.

Dans un premier mode de réalisation ou d'hydrocraquage partiel encore appellé hydrocraquage doux, le niveau de conversion est inférieur à 55%. Le catalyseur selon l'invention est alors employé à une température en général supérieure ou égale à 230 C et de préférence à 300 C, généralement d'au plus 480 C, et souvent comprise entre 350 C et 450 C. La pression est en général supérieure à 2 MPa et de préférence 3 MPa, elle est inférieure à 12 MPa et de préférence inférieure à 10 MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 100 normaux litre d'hydrogène par litre de charge et souvent comprise entre 200 et 3000 normaux litre d'hydrogène par litre de charge. La vitesse volumique horaire est comprise en général entre 0,1et 10h-1. Dans ces conditions, les catalyseurs de la présente invention présentent une meilleure activité en conversion, en hydrodésulfuration et en hydrodéazotation que les catalyseurs commerciaux.

Dans un second mode de réalisation, le procédé est effectué en deux étapes, le catalyseur de la présente invention étant employé pour l'hydrocraquage partiel, avantageusement dans des conditions de pression d'hydrogène modérée, de coupes par exemple de type distillats sous vide fortement chargées en soufre et azote qui ont été préalablement hydrotraitées. Dans ce mode d'hydrocraquage le niveau de conversion est inférieur à 55%. Dans ce cas le procédé de conversion de coupe pétrolière se déroule en deux étapes, les catalyseurs selon l'invention étant utilisés dans la deuxième étape. Le catalyseur de la première étape peut être tout catalyseur d'hydrotraitement contenu dans l'état de la technique. Ce catalyseur d'hydrotraitement comprend avantageusement une matrice de préférence à base d'alumine et au moins un métal ayant une fonction hydrogénante. La fonction d'hydrotraitement est assurée par au moins un métal ou composé de métal, seul ou en combinaison, choisi parmi les métaux du groupe VIII et du groupe VIB, tels que choisis parmi le nickel, le cobalt, le molybdène et le tungstène notamment. De plus, -le catalyseur peut contenir éventuellement du phosphore et éventuellement du bore.

La première étape se déroule généralement à une température de 350-460 C, de préférence 360-450 C, une pression totale d'au moins 2 MPa ; de préférence 3 MPa, une vitesse volumique horaire de 0,1-5h-1 et de préférence 0.2-2h-1 et avec une quantité d'hydrogène d'au moins 100NI/NI de charge, et de préférence 260- 3000NI/NI de charge.

Pour l'étape de conversion avec le catalyseur selon l'invention (ou seconde étape), les températures sont en général supérieures ou égales à 230 C et souvent comprises entre 300 C et 480 C, de préférence entre 330 C et 450 C. La pression est en général d'au moins 2 MPa et de préférence 3 MPa, elle est inférieure à 12 MPa et de préférence inférieure à 10 MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 1001/1 de charge et souvent comprise entre 200 et 30001/1 d'hydrogène par litre de charge.

La vitesse volumique horaire est comprise en général entre 0,15 et 10h-1. Dans ces conditions, les catalyseurs de la présente invention présentent une meilleure activité en conversion, en hydrodésulfuration, en hydrodéazotation et une meilleure sélectivité en distillats moyens que les catalyseurs commerciaux. La durée de vie des catalyseurs est également améliorée dans la plage de pression modérée.

Dans un autre mode de réalisation en deux étapes, le catalyseur de la présente invention peut être employé pour l'hydrocraquage dans des conditions de pression d'hydrogène élevées d'au moins 5 MPa. Les coupes traitées sont par exemple de type distillats sous vide fortement chargée en soufre et azote qui ont été préalablement hydrotraitées. Dans ce mode d'hydrocraquage le niveau de conversion est supérieur à 55%. Dans ce cas, le procédé de conversion de coupe pétrolière se déroule en deux étapes, le catalyseur selon l'invention étant utilisé dans la deuxième étape.

Le catalyseur de la première étape peut être tout catalyseur d'hydrotraitement contenu dans l'état de la technique. Ce catalyseur d'hydrotraitement comprend avantageusement une matrice de préférence à base d'alumine et au moins un métal ayant une fonction hydrogénante. La fonction d'hydrotraitement est assurée par au moins un métal ou composé de métal, seul ou en combinaison, choisi parmi les métaux du groupe VIII et du groupe VIB, tels que choisis parmi le nickel, le cobalt, le molybdène et le tungstène notamment. De plus, ce catalyseur peut contenir éventuellement du phosphore et éventuellement du bore.

La première étape se déroule généralement à une température de 350-460 C, de préférence 360-450 C, une pression supérieure à 3MPa, une vitesse volumique horaire de 0.1-5h-1 et de préférence 0.2-2h-1 et avec une quantité d'hydrogène d'au moins 100NI/NI de charge, et de préférence 260-3000NI/NI de charge.

Pour l'étape de conversion avec le catalyseur selon l'invention (ou seconde étape), les températures sont en général supérieures ou égales à 230 C et souvent comprises entre 300 C et 480 C et de préférence entre 300 C et 440 C. La pression est en général supérieure à 5 MPa et de préférence supérieure à 7 MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 1001/1 de charge et souvent comprise entre 200 et 30001/1 d'hydrogène par litre de charge. La vitesse volumique horaire est comprise en général entre 0,15 et 10h-1.

Dans ces conditions, les catalyseurs de la présente invention présentent une meilleure activité en conversion et une meilleure sélectivité en distillats moyens que les catalyseurs commerciaux, même pour des teneurs en zéolithe considérablement plus faibles que celles des catalyseurs commerciaux.

Les exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée.

Exemple 1 : Préparation d'un support de catalyseur d'hydrocraquage contenant une zéolithe IM-5 La zéolithe IM-5 utilisée dans cet exemple, est celle dont la préparation est décrite dans l'exemple 1 du brevetFR 2 754 809.

Le produit obtenu précédemment est calcinée sous azote pendant 24 heures à 550 C; cette étape a été immédiatement suivie d'une seconde calcination sous air à 450 C, pendant 24 heures.

La substance obtenue a ensuite été mise en contact pendant 2 heures à température ambiante avec une solution aqueuse à 1 mole de chlorure d'ammonium en utilisant 50 ml de solution par gramme de produit calciné solide. La substance a ensuite été filtrée, lavée à l'eau permutée et séchée à 110 C. Ce traitement a été répété 3 fois. La substance a ensuite été calcinée sous air pendant 24 heures, à 550 C. Le produit calciné a été analysé en diffraction des rayons X. Le diffractogramme obtenu est en accord avec le tableau 2 reporté précédemment.

L'analyse du Si, AI et Na dans le produit, effectuée par spectroscopie d'émission atomique, a donné la composition molaire suivante :
100 Si02 : 3,9 AI203 : 0,008 Na20 Un support catalyseur d'hydrocraquage contenant la zéolithe IM-5 fabriqué ci-dessus a été obtenu de la facon suivante. On mélange 15,3 g de la zéolithe IM-5 à 84,7 g d'une matrice composée de boehmite tabulaire ultrafine ou gel d'alumine commercialisée sous le nom SB3 par la société Condéa Chemie Gmbh. Ce mélange de poudre a été ensuite mélangé à une solution aqueuse contenant de l'acide nitrique à 66% (7% poids d'acide par gramme de gel sec) puis malaxé pendant 15 minutes. A l'issue de ce malaxage, la pâte obtenue est passée à travers une filière ayant des orifices cylindriques de diamètre égal à 1,4 mm. Les extrudés sont ensuite séchés une nuit à 120 C sous air puis calcinés à 550 C sous air.

Exemple 2: Préparation de catalyseurs d'hydrocraquage contenant une zéolithe IM-5 conformes à l'invention et avec du Molybolène (tableau 3) Catalyseur IM-5 Mo Les extrudés de support contenant une zéolithe IM-5 de l'exemple 1 sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'heptamolybdate d'ammonium, séchés une nuit à 120 C sous air et enfin calcinés sous air à 550 C. Les teneurs pondérales en oxydes du catalyseur IM-5Mo obtenus sont indiquées dans le tableau 3.

Catalyseur IM-5 MoB Le catalyseur IM-5Mo a ensuite été imprégné par une solution aqueuse renfermant du biborate d'ammonium pour obtenir un dépôt de 1,6 % masse de B203. Après maturation à température ambiante dans une atmosphère saturée en eau, les extrudés imprégnés sont séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air sec. On obtient un catalyseur nommé IM-5MoB.

Catalyseur IM-5 MoSi De la même manière, on a ensuite préparé un catalyseur IM-5MoSi par imprégnation du catalyseur IM-5Mo par une émulsion de silicone Rhodorsil EP1 (Rhone-Poulenc) de manière à déposer environ 2,0% de Si02. Les extrudés imprégnés sont ensuite séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air sec.

Catalyseur IM-5 MoBSi Enfin, un catalyseur IM-5MoBSi a été obtenu imprégnation du catalyseur IM-5Mo par une solution aqueuse renfermant le biborate d'ammonium et l'émulsion de silicone Rhodorsil EP1 (Rhone-Poulenc). Les extrudés imprégnés sont alors séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air sec.

Exemple 3 : de catalyseurs d'hydrocraquage contenant une zéolithe IM-5 conformes à l'invention, et avec du Nickel et du Molybolène (tableau 4).

Catalyseur IM-5 NiMo Les extrudés de support contenant une zéolithe IM-5 préparé dans l'exemple 1 sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium et de nitrate de nickel, séchés une nuit à 120 C sous air et enfin calcinés sous air à 550 C. Les teneurs pondérales en oxydes du catalyseur IM-5NiMo obtenus sont indiquées dans le tableau 4.

Catalyseur IM-5 NiMoP Les extrudés sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium, de nitrate de nickel et d'acide orthophosphorique, séchés une nuit à 120 C sous air et enfin calcinés sous air à 550 C.

Catalyseur IM-5 NiMoPB Nous avons ensuite imprégné l'échantillon de catalyseur IM-5NiMoP par une solution aqueuse renfermant du biborate d'ammonium. Après maturation à température ambiante dans une atmosphère saturée en eau les extrudés imprégnés sont séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air sec. On obtient un catalyseur nommé IM-5NiMoPB.

Catalyseur IM-5 NiMoPSi Un catalyseur IM-5NiMoPSi a été obtenu par la même procédure que le catalyseur IM-5NiMoPB ci-dessus mais en remplaçant dans la solution d'imprégnation le précurseur de bore par l'émulsion de silicone Rhodorsil EP1.

Catalyseur IM-5 NiMoPBSi Enfin, un catalyseur IM-5NiMoPBSi a été obtenu par la même procédure que les catalyseurs ci-dessus mais en utilisant une solution aqueuse renfermant le biborate d'ammonium et l'émulsion de silicone Rhodorsil EP1. On ajoute ensuite à ce catalyseur du fluor par imprégnation d'une solution d'acide fluorhydrique diluée de manière à déposer environ 1 % en poids de fluor. Après séchage pendant une nuit à 120 C et calcination à 550 C pendant 2 heures sous air sec on obtient le catalyseur IM-5NiMoPBSiF.

Tableau 3 : des catalyseurs IM-5 + Mo + promoteur

<tb>
<tb> Catalyseur <SEP> IM-5 <SEP> Mo <SEP> IM-5 <SEP> MoB <SEP> IM-5 <SEP> MoSi <SEP> IM-5 <SEP> MoBSi
<tb> Mo03 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 14,1 <SEP> 14,6 <SEP> 14,3 <SEP> 14,2
<tb> B2O3 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 0 <SEP> 1,45 <SEP> 0 <SEP> 1,4
<tb> Si02 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 12,2 <SEP> 11,9 <SEP> 13,6 <SEP> 13,7
<tb> Complément <SEP> à <SEP> 100% <SEP> 73,7 <SEP> 72,05 <SEP> 72,1 <SEP> 70,7
<tb> composé <SEP> majoritairement <SEP> de
<tb> Al2O3 <SEP> (% <SEP> pds)
<tb>
Tableau 4 : Caractéristiques des catalyseurs IM-5 + NiMo + promoteur + éventuel G. VII A

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<tb> Catalyseur <SEP> IM-5 <SEP> IM-5 <SEP> IM-5 <SEP> IM-5 <SEP> IM-5 <SEP> IM-5
<tb> NiMo <SEP> NiMoP <SEP> NiMoPB <SEP> NiMoPSi <SEP> NiMoPBSi <SEP> NiMoPBSiF
<tb> MoO3 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 13,6 <SEP> 13,5 <SEP> 12,9 <SEP> 13,1 <SEP> 12,9 <SEP> 12,9
<tb> NiO <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 2,95 <SEP> 2,1 <SEP> 3,0 <SEP> 3,05 <SEP> 2,9 <SEP> 2,85
<tb> P20s <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 0 <SEP> 4,55 <SEP> 4,5 <SEP> 4,4 <SEP> 4,6 <SEP> 4,5
<tb> B2O3 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1,55 <SEP> 0 <SEP> 1,6 <SEP> 1,5
<tb> Si02 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 11,8 <SEP> 11,3 <SEP> 11,1 <SEP> 13,3 <SEP> 12,7 <SEP> 12,5
<tb> F <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1,1
<tb> Complément <SEP> à
<tb> 100% <SEP> composé <SEP> 71,65 <SEP> 68,55 <SEP> 66,95 <SEP> 66,15 <SEP> 65,3 <SEP> 64,65
<tb> majoritairement
<tb> de <SEP> Al2O3 <SEP> (% <SEP> pds)
<tb>

Exemple 4 : Préparation de catalyseurs conformes à l'invention avec G. VII B (tableau 5).

Catalyseur IM-5 NiMoPMn Le catalyseur IM-5NiMoP a ensuite été imprégné par une solution aqueuse renfermant du nitrate de manganèse. Après maturation à température ambiante dans une atmosphère saturée en eau, les extrudés imprégnés sont séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air sec. On obtient un catalyseur nommé IM-5NiMoPMn.

Catalyseur IM-5 NiMoPMnBSi On imprègne ensuite ce catalyseur par une solution aqueuse renfermant le biborate d'ammonium et l'émulsion de silicone Rhodorsil EP1 (Rhone-Poulenc). Les extrudés imprégnés sont alors séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air sec et on obtient le catalyseur IM-5NiMoPMnBSi.

Catalyseur IM-5 NiMoPMnBSiF On ajoute ensuite à ce catalyseur du fluor par imprégnation d'une solution d'acide fluorhydrique diluée de manière à déposer environ 1 % en poids de fluor. Après séchage pendant une nuit à 120 C et calcination à 550 C pendant 2 heures sous air sec on obtient le catalyseur IM-5NiMoPMnBSiF. Les teneurs pondérales de ces catalyseurs sont indiquées dans le tableau 5.

Tableau 5 : Caractéristiques des catalyseurs IM-5NiMo contenant du manganèse

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<tb> Catalyseur <SEP> IM-5 <SEP> IM-5 <SEP> IM-5
<tb> NiMoPMn <SEP> NiMoPMnBSi <SEP> NiMoPMnBSiF
<tb> Mo03 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 12,8 <SEP> 12,2 <SEP> 12,5
<tb> NiO <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 3,05 <SEP> 2,7 <SEP> 2,9
<tb> Mn02 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 2,2 <SEP> 1,9 <SEP> 2,1
<tb> P2O5 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 4,7 <SEP> 4,8 <SEP> 4,4
<tb> B203 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 0 <SEP> 1,4 <SEP> 1,3
<tb> Si02 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 11,0 <SEP> 12,6 <SEP> 12,4
<tb> F <SEP> (%pds) <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1,0
<tb> Complément <SEP> à <SEP>
<tb> 100% <SEP> composé <SEP> 66,25 <SEP> 64,4 <SEP> 63,4
<tb> majoritairement <SEP> de <SEP> 66,25 <SEP> 64,4 <SEP> 63,4
<tb> Al2O3 <SEP> (% <SEP> pds)
<tb>
L'analyse, par microsonde électronique, des catalyseurs IM-5NiMoPSi, IM-5NiMoPBSi, IM-5NiMoPBSiF (tableau4) et des catalyseurs IM-5NiMoPMnBSi, IM-5NiMoPMnBSiF (tableau 5) montre que le silicium ajouté au catalyseur selon l'invention est principalement localisé sur la matrice et se trouve sous forme de silice amorphe.

Exemple 5 : Préparation d'un support contenant une zéolithe IM-5 et une silicealumine Nous avons fabriqué une poudre de silice-alumine par coprécipitation ayant une composition de 2% Si02 et 98% Al2O3. Un support de catalyseur d'hydrocraquage contenant cette silice-alumine et la zéolithe IM-5 de l'exemple 1 a été ensuite fabriqué. Pour cela on utilise 18,5 % poids de la zéolithe IM-5 de l'exemple 1 que l'on mélange à 81,5 % poids d'une matrice composée de la silice alumine préparée cidessus.

Ce mélange de poudre a été ensuite mélangé à une solution aqueuse contenant de l'acide nitrique à 66% (7% poids d'acide par gramme de gel sec) puis malaxé pendant 15 minutes. A l'issue de ce malaxage, la pâte obtenue est passée à travers une filière ayant des orifices cylindriques de diamètre égal à 1,4 mm. Les extrudés sont ensuite séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air.

Exemple 6 : Préparation de catalyseurs d'hydrocraquage contenant une zéolithe IM-5 et une silice-alumine Les extrudés de support contenant une silice-alumine et une zéolithe IM-5 de l'exemple 5 sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium, de nitrate de nickel et d'acide orthophosphorique, séchés une nuit à 120 C sous air et enfin calcinés sous air à 550 C. Les teneurs pondérales en oxydes du catalyseur IM-5-SiAI-NiMoP obtenus sont indiquées dans le tableau 6.

Nous avons imprégné l'échantillon de catalyseur IM-5-SiAI-NiMoP par une solution aqueuse renfermant du biborate d'ammonium de manière à imprégner 1,5% masse de B203. Après maturation à température ambiante dans une atmosphère saturée en eau, les extrudés imprégnés sont séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air sec. On obtient un catalyseur nommé IM-5-SiAI-NiMoPB qui contient donc du silicium dans la matrice silice-alumine.

Les caractéristiques des catalyseurs IM-5-SiAI-NiMo sont résumées dans le tableau 6.

Tableau 6 : des catalyseurs IM-5-SiAI-NiMo

<tb>
<tb> Catalyseur <SEP> IM-5-SiAI-NiMoP <SEP> IM-5-SiAI-NiMo <SEP> PB
<tb> Mo03 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 13,4 <SEP> 13,1
<tb> NiO <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 2,8 <SEP> 2,9
<tb> P2O5 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 4,6 <SEP> 4,8
<tb> B203 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 0 <SEP> 1,3
<tb> Si02 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 14,9 <SEP> 14,6
<tb> Complément <SEP> à <SEP> 100%
<tb> composé <SEP> majoritairement <SEP> de <SEP> 64,3 <SEP> 63,3
<tb> AI203 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 64,3 <SEP> 63,3
<tb>
Exemple 7 : Préparation d'un support contenant une zéolithe Y (exemple comparatif) Un support de catalyseur d'hydrocraquage contenant une zéolithe Y a été fabriqué en grande quantité de façon à pouvoir préparer différents catalyseurs à base du même support. Pour cela on utilise 20,5 % poids d'une zéolithe Y désaluminée de paramètre cristallin égal à 2,429 nm et de rapport SiO2/Al2O3 global de 30,4 et de rapport Si02/AI203 de charpente de 58 que l'on mélange à 79,5 % poids d'une matrice composée de boehmite tabulaire ultrafine ou gel d'alumine commercialisée sous le nom SB3 par la société Condéa Chemie Gmbh. Ce mélange de poudre a été ensuite mélangé à une solution aqueuse contenant de l'acide nitrique à 66% ( 7% poids d'acide par gramme de gel sec) puis malaxé pendant 15 minutes. A l'issue de ce malaxage, la pâte obtenue est passée à travers une filière ayant des orifices cylindriques de diamètre égal à 1,4 mm. Les extrudés sont ensuite séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air humide contenant 7,5% volume d'eau. On obtient ainsi des extrudés cylindriques de 1,2 mm de diamètre, ayant une surface spécifique de 223 m2/g et une distribution en taille de pore monomodale centrée sur 10 nm. L'analyse de la matrice par la diffraction des rayons X révèle que celle ci est composée d'alumine gamma cubique de faible cristallinité et de zéolithe Y désaluminée.

Exemple 8 : Préparation de catalyseurs d'hydrocraquage contenant une zéolithe Y (non conforme à l'invention) Les extrudés de support contenant une zéolithe Y désaluminée de l'exemple 7 sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium et, de nitrate de nickel, séchés une nuit à 120 C sous air et enfin calcinés sous air à 550 C. Les teneurs pondérales en oxydes du catalyseur YNiMo obtenus sont indiquées dans le tableau 7. Le catalyseur YNiMo final contient en particulier 16,3 % poids de zéolithe Y de paramètre de maille 2,429 nm de rapport SiO2/Al2O3 global de 30,4 et de rapport SiO2/Al2O3 de charpente de 58.

Les extrudés de l'exemple 7 sont imprégnés comme précédemment mais avec en plus de l'acide orthophosphorique, et traités de la même façon que précédemment pour obtenir le catalyseur YNiMoP.

Nous avons imprégné l'échantillon de catalyseur YNiMoP par une solution aqueuse renfermant du biborate d'ammonium. Après maturation à température ambiante dans une atmosphère saturée en eau, les extrudés imprégnés sont séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air sec. On obtient un catalyseur NiMoP/alumine-Y dopée au bore.

Un catalyseur YNiMoPSi a été obtenu par la même procédure que le catalyseur YNiMoPB ci-dessus mais en remplaçant dans la solution d'imprégnation le précurseur de bore par l'émulsion de silicone Rhodorsil EP1 (Rhône-Poulenc).

Enfin, un catalyseur YNiMoPBSi a été obtenu imprégnation du catalyseur par une solution aqueuse renfermant le biborate d'ammonium et l'émulsion de silicone Rhodorsil EP1 (Rhône-Poulenc). Les autres étapes de la procédure sont les mêmes que celles indiquées ci dessus. Les caractéristiques des catalyseurs YNiMo sont résumées dans le tableau 7.

Tableau 7 : Caractéristiques des catalyseurs YNiMo (comparatifs)

<tb>
<tb> Catalyseur <SEP> YNiMo <SEP> YNiMoP <SEP> YNiMoPB <SEP> YNiMoPSi <SEP> YNiMoPBSi
<tb> Mo03 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 13,5 <SEP> 12,9 <SEP> 12,7 <SEP> 12,7 <SEP> 12,5
<tb> NiO <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 3,1 <SEP> 3,0 <SEP> 2,9 <SEP> 2,9 <SEP> 2,8
<tb> P2O5 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 0 <SEP> 4,4 <SEP> 4,3 <SEP> 4,3 <SEP> 4,2
<tb> B203 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1,8 <SEP> 0 <SEP> 1,8
<tb> Si02 <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> 16,2 <SEP> 15,4 <SEP> 15,2 <SEP> 17,0 <SEP> 16,7
<tb> Complément <SEP> à <SEP>
<tb> 100% <SEP> composé
<tb> majoritairement <SEP> de <SEP> 67,2 <SEP> 64,3 <SEP> 63,1 <SEP> 63,1 <SEP> 62,0
<tb> Al2O3 <SEP> (% <SEP> pds)
<tb>
L'analyse, par microsonde électronique, des catalyseurs YNiMoPSi, YNiMoPBSi (tableau7) montre que le silicium ajouté au catalyseur selon l'invention est principalement localisé sur la matrice et se trouve sous forme de silice amorphe.

Exemple 9 : Comparaison des catalyseurs en hydrocraquage d'un gazole sous vide à conversion partielle.

Les catalyseurs dont les préparations sont décrites dans les exemples précédents sont utilisés dans les conditions de l'hydrocraquage à pression modérée sur une charge pétrolière dont les principales caractéristiques sont les suivantes :
Densité (20/4) 0,921
Soufre (% poids) 2,46
Azote (ppm poids) 1130
Distillation simulée
Point initial 365 C
Point 10 % 430 C
Point 50 % 472 C
Point 90 % 504 C
Point final 539 C
Point d'écoulement + 39 C

L'unité de test catalytique comprend deux réacteurs en lit fixe, à circulation ascendante de la charge ("up-flow). Dans le premier réacteur, celui dans lequel la charge passe en premier, on introduit le catalyseur de première étape d'hydrotraitement comprenant un élément du groupe VI et un élément du groupe VIII déposés sur alumine. Dans le second réacteur, celui dans lequel la charge passe en dernier, on introduit un catalyseur d'hydrocraquage décrit ci-dessus. Dans chacun des réacteurs, on introduit 40 ml de catalyseur. Les deux réacteurs fonctionnement à la même température et à la même pression. Les conditions opératoires de l'unité de test sont les suivantes :
Pression totale 5 MPa
Catalyseur d'hydrotraitement 40 cm3
Catalyseur d'hydrocraquage 40 cm3
Température 400 C
Débit d'hydrogène 20 I/h
Débit de charge 40 cm3/h Les deux catalyseurs subissent une étape de sulfuration in-situ avant réaction.

Notons que toute méthode de sulfuration in-situ ou ex-situ est convenable. Une fois la sulfuration réalisée, la charge décrite ci-dessus peut être transformée.

Les performances catalytiques sont exprimées par la conversion brute à 400 C (CB), par la sélectivité brute en distillats moyens (SB) et par les conversions en hydrodésulfuration (HDS) et en hydrodéazotation (HDN). Ces performances catalytiques sont mesurées sur le catalyseur après qu'une période de stabilisation, généralement au moins 48 heures, ait été respectée.

La conversion brute CB est prise égale à : moins CB = % pds de 380 C de l'effluent moins 380 C représente la fraction distillée à une température inférieure ou égale à 380 C.

La sélectivité brute SB en distillats moyens est prise égale à : moins SB = 100*poids de la fraction (150 C-380 C)/poids de la fraction 380 C de l'effluent La conversion en hydrodésulfuration HDS est prise égale à : HDS = (Sinitial - Seff luent) /Sinitial * 100 = (24600 -Seffluent) / 24600 * 100 La conversion en hydrodéazotation HDN est prise égale à : HDN = (Ninitial - Neffluent) Ninitial * 100 = (1130 - Neffluent) / 1130 * 100 Dans le tableau suivant, nous avons reporté la conversion brute CB à 400 C, la sélectivité brute SB, la conversion en hydrodésulfuration HDS et la conversion en hydrodéazotation HDN pour les catalyseurs.

Tableau 8 : Activités catalytiques des catalyseurs en hydrocraquage partiel à 400 C

<tb>
<tb> CB <SEP> SB <SEP> HDS <SEP> HDN
<tb> (%pds) <SEP> (%) <SEP> (%) <SEP> (%)
<tb> NiMoP/Y <SEP> 48,7 <SEP> 80,3 <SEP> 99,43 <SEP> 96,6
<tb> NiMoPB/Y <SEP> 49,3 <SEP> 80,4 <SEP> 99,57 <SEP> 97,4
<tb> NiMoPSi/Y <SEP> 49,5 <SEP> 78,9 <SEP> 99,85 <SEP> 98,3
<tb> NiMoP/IM-5-SiAI <SEP> 50,2 <SEP> 60,3 <SEP> 98,6 <SEP> 96,5
<tb> NiMoPB/IM-5-SiAI <SEP> 50,6 <SEP> 59,7 <SEP> 98,5 <SEP> 97,4
<tb> NiMo/IM-5 <SEP> 50,1 <SEP> 60,2 <SEP> 98,6 <SEP> 94,9
<tb> NiMoP/IM-5 <SEP> 50,2 <SEP> 60,9 <SEP> 99,4 <SEP> 96,3
<tb> NiMoPB/IM-5 <SEP> 50,6 <SEP> 60,8 <SEP> 99,5 <SEP> 97,2
<tb> NiMoPSi/IM-5 <SEP> 50,9 <SEP> 60,5 <SEP> 99,5 <SEP> 98,1
<tb> NiMoPBSi/IM-5 <SEP> 51,4 <SEP> 60,6 <SEP> 99,6 <SEP> 98,5
<tb>
Les résultats du tableau 8 montrent que l'utilisation d'un catalyseur selon l'invention contenant une zéolithe IM-5 est plus actif que les catalyseurs de l'art antérieur et que d'autre part l'ajout d'au moins un élément choisi dans le groupe formé par le B, Si et P apporte une amélioration des performances du catalyseur en conversion. Les catalyseurs de l'invention contenant du bore et du silicium sont donc particulièrement intéressants pour l'hydrocraquage partiel de charge de type distillats sous vide contenant de l'azote à une pression d'hydrogène modérée.

De plus, les résultats du tableau 8 montrent qu'il est avantageux d'introduire le silicium sur le catalyseur déjà préparé (série IM-5NiMo) plutôt que sous la forme d'un support contenant du silicium obtenu à partir d'une silice-alumine (série IM-5-SiAINiMo). Il est donc particulièrement avantageux d'introduire le silicium sur un précurseur contenant déjà les éléments du groupe VIB et/ou VIII et éventuellement au moins l'un des éléments P, B et F.

Exemple 10 : Comparaison des catalyseurs en hydrocraquage d'un gazole sous vide à haute conversion Les catalyseurs dont les préparations sont décrites aux exemples précédents sont utilisés dans les conditions de l'hydrocraquage à conversion élevée (60-100%). La charge pétrolière est un distillat sous vide hydrotraité dont les principales caractéristiques sont les suivantes :
Densité (20/4) 0,869
Soufre (ppm poids) 502
Azote (ppm poids) 10
Distillation simulée point initial 298 C point 10 % 369 C point 50 % 427 C point 90 % 481 C point final 538 C Cette charge a été obtenue par hydrotraitement d'un distillat sous vide sur un catalyseur comprenant un élément du groupe VIB (Mo) et un élément du groupe VIII (Ni) déposés sur alumine.

On ajoute à la charge 0,6% poids d'aniline et 2% poids de diméthyl-disulfure afin de simuler les pressions partielles d'H2S et d'NH3 présente dans la deuxième étape d'hydrocraquage. La charge ainsi préparée est injectée dans l'unité de test d'hydrocraquage qui comprend un réacteur en lit fixe, à circulation ascendante de la charge ("up-flow"), dans lequel est introduit 80 ml de catalyseur. Le catalyseur est sulfuré par un mélange n-hexane/DMDS + aniline jusqu'à 320 C. Notons que toute méthode de sulfuration in-situ ou ex-situ est convenable.

Une fois la sulfuration réalisée, la charge décrite ci-dessus peut être transformée. Les conditions opératoires de l'unité de test sont les suivantes :
Pression totale 9 MPa
Catalyseur 80 cm3
Température 360-420 C
Débit d'hydrogène 80 I/h
Débit de charge 80 cm3/h Les performances catalytiques sont exprimées par la température qui permet d'atteindre un niveau de conversion brute de 70 % et par la sélectivité brute en distillats moyen 150-380 C. Ces performances catalytiques sont mesurées sur le catalyseur après qu'une période de stabilisation, généralement au moins 48 heures, ait été respectée.

La conversion brute CB est prise égale à : moins CB = % pds de 380 C de l'effluent La sélectivité brute SB en distillat moyen est prise égale à : ions SB = 100*poids de la fraction (150 C-380 C)/poids de la fraction 380 C moins de l'effluent Le rendement en essence (27-150) (ci dessous Rdt Ess) est égal au % poids de composés ayant un point d'ébullition compris entre 27 et 150 C dans les effluents.

Le rendement en carburéacteur (kérosène, 150-250) (ci dessous Rdt Kéro) est égal au % poids de composés ayant un point d'ébullition compris entre 150 et 250 C dans les effluents. Le rendement en gazole (250-380) est égal au % poids de composés ayant un point d'ébullition compris entre 250 et 380 C dans les effluents.

La température de réaction est fixée de façon à atteindre une conversion brute CB égale à 70% poids. Dans le tableau 9, nous avons reporté la température de réaction et la sélectivité brute pour les catalyseurs décrits dans les tableaux 3,4 et 5.

Tableau 9 : Activités catalytiques des catalyseurs en hydrocraquage haute conversion (70%)

<tb>
<tb> Rdt <SEP> Rdt
<tb> T( C) <SEP> Essence <SEP> kérosène
<tb> (% <SEP> pds) <SEP> (% <SEP> pds)
<tb> NiMo/Y <SEP> 375 <SEP> 20,5 <SEP> 24,1
<tb> NiMoP/Y <SEP> 374 <SEP> 21,2 <SEP> 24,7
<tb> NiMoPB/Y <SEP> 374 <SEP> 20,7 <SEP> 23,6
<tb> NiMoPSiN <SEP> 374 <SEP> 19,9 <SEP> 23,1
<tb> Mo/IM-5 <SEP> 372 <SEP> 37,3 <SEP> 12,2
<tb> MoB/IM-5 <SEP> 372 <SEP> 37,5 <SEP> 12,6
<tb> MoSi/IM-5 <SEP> 371 <SEP> 37,1 <SEP> 12,1
<tb> MoBSi/IM-5 <SEP> 370 <SEP> 36,9 <SEP> 12,0
<tb> NiMo/IM-5 <SEP> 372 <SEP> 38,3 <SEP> 12,0
<tb> NiMoP/IM-5 <SEP> 372 <SEP> 38,1 <SEP> 13,1
<tb> NiMoPB/IM-5 <SEP> 370 <SEP> 38,0 <SEP> 12,4
<tb> NiMoPSi/IM-5 <SEP> 370 <SEP> 38,5 <SEP> 12,8
<tb> NiMoPBSi/IM-5 <SEP> 369 <SEP> 37,8 <SEP> 12,6
<tb> NiMoPBSiF/IM-5 <SEP> 366 <SEP> 37,5 <SEP> 13,3
<tb> NiMoPMn/IM-5 <SEP> 370 <SEP> 37,4 <SEP> 12,8
<tb> NiMoPMnBSi/IM-5 <SEP> 369 <SEP> 37,0 <SEP> 12,5
<tb> NiMoPMnBSiF/IM-5 <SEP> 366 <SEP> 36,9 <SEP> 12,3
<tb>
Le tableau 9 met en évidence que l'utilisation d'un catalyseur selon l'invention contenant de la zéolithe IM-5 conduit à des niveaux de conversion plus élevés (c'est à dire des températures de conversion plus basses pour une conversion donnée de 70% poids) par rapport aux catalyseurs non conformes. D'autre part, l'ajout d'au moins un élément choisi dans le groupe formé par P, B et Si aux catalyseurs selon l'invention conduit aussi à une augmentation de l'activité. On constate également l'amélioration apportée par la présence du manganèse ou du fluor sur l'activité. Par ailleurs, l'ensemble des catalyseurs selon l'invention conduit à des rendements en essence améliorés par rapport à ceux enregistrés dans le cas des catalyseurs de l'art antérieur.

D'une manière générale, l'ajout d'au moins un élément choisi dans le groupe P, B, Si, VIIB, VIIA au catalyseur contenant la zéolithe IM-5 et l'élément du groupe VIB permet d'améliorer l'activité en conversion, ce qui se traduit par une diminution de la température de réaction nécessaire pour atteindre 70% de conversion mais tend à faire diminuer la sélectivité brute en essence et kérosène et en particulier la sélectivité en essence, celle-ci restant toujours nettement supérieure à celle obtenue avec les catalyseurs à base de zéolithe Y de l'art antérieur.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé d'hydrocraquage de charges hydrocarbonées, dans lequel la charge à traiter est mise en contact avec un catalyseur comprenant au moins une matrice amorphe ou mal cristallisée de type oxyde et au moins une zéolithe IM-5.
2. Procédé d'hydrocraquage selon la revendication 1 dans lequel le catalyseur comprend en outre au moins un élément hydro-déshydrogénant choisi parmi les éléments du groupe VIB et du groupe VIII.
3 Procédé d'hydrocraquage selon l'une des revendications précédentes dans lequel le catalyseur comprend en outre au moins un élément promoteur choisi parmi les éléments du groupe formé par le bore, phosphore et le silicium.
4. Procédé d'hydrocraquage selon l'une des revendications précédentes dans lequel le catalyseur comprend en outre au moins un élément choisi parmi les éléments du groupe VII A.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le catalyseur comprend en outre au moins un élément du groupe VII B.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'élément du groupe VIB est le molybdène ou le tungstène et l'élément du groupe VIII est le fer, le cobalt ou le nickel.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le catalyseur renferme en % poids par rapport à la masse totale du catalyseur : - 0,1 à 99,8 % d'au moins une zéolithe IM-5, - 0 à 60 % d'au moins un élément choisi dans le groupe VII B, - 0,1 à 99 % d'au moins une matrice minérale poreuse amorphe ou mal cristallisée de type oxyde, - de 0 à 60 % d'au moins un élément choisi parmi les éléments du groupe VIB et du groupe VIII,

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- de 0 à 20 % d'au moins un élément promoteur choisi dans le groupe constitué par le silicium, le bore et le phosphore, non compris le silicium éventuellement contenu dans zéolithe IM-5, - de 0 à 20 % d'au moins un élément choisi dans le groupe VIIA.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel la matrice du catalyseur est choisi dans le groupe formé par l'alumine, la silice, la silice-alumine, les argiles, la magnésie, l'oxyde de titane, l'oxyde de bore, la zircone, les phosphates d'aluminium, les phosphats de titane, les phosphates de zirconium, le charbon, les aluminates.

150 C, c) on imprègne le solide précurseur obtenu à l'issue de l'étape b), par une solution contenant au moins un élément du groupe VIIB, d) on laisse reposer le solide humide sous une atmosphère humide à une température comprise entre 10 et 120 C, e) on sèche le solide humide obtenu à l'étape d) à une température comprise entre 60 et 150 C, 10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel on procède à la sulfuration du catalyseur avant sa mise en contact avec la charge.

9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le catalyseur est préparé selon la méthode suivante : a) on prépare un solide dénommé le précurseur, renfermant au moins les composés suivants : moins un matrice, au moins une zéolithe IM-5, éventuellement au moins un élément choisi parmi les éléments du groupe VIB et du groupe VIII, éventuellement au moins un élément promoteur choisi dans le groupe constitué par le bore, le silicium, et le phosphore, éventuellement au moins un élément du groupe VIIA, le tout étant de préférence mis en forme, b) le solide sec obtenu à l'étape a) est calciné à une température d'au moins

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MPa une quantité d'hydrogène au minimum de 50 litres d'hydrogène par litre de charge, et une vitesse volumétrique horaire comprise entre 0,1 et 20 volume de charge par volume de catalyseur et par heure.

11. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la charge est traitée à une température supérieure à 200 C, une pression supérieure à 0,1

VI B, et au moins un élément promoteur choisi dans le groupe formé par le bore et le silicium.

12. Catalyseur comprenant au moins une matrice amorphe ou mal cristallisée de type oxyde, une zéolithe IM-5, au moins un élément hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIII et les métaux du groupe

13 Catalyseur selon la revendication 12 comprenant en outre du phosphore.

14 Catalyseur selon l'une des revendication 11 à 12 comprenant en outre au moins un élément du groupe VII A.

15 Catalyseur selon l'une des revendications 12 à 14 comprenant en outre au moins un élément du groupe VII B.

16 Catalyseur selon l'une des revendications 12 à 15 refermant en % poids par rapport à la masse totale de catalyseur : - 0,1 à 99,7 % de zéolithe IM-5, - 0,1 à 60 % d'au moins un métal hydro-déshydrogénant, - 0,1 à 99 % d'au moins une matrice, - 0,1 à 20 % de bore et/ou de silicium, - 0 à 20 % de phosphore, avec la somme des quantités de bore et/ou phosphore et/ou silicium d'au plus 20 %, - 0 à 20 % d'au moins un élément du groupe VII A, - 0 à 20 % d'au moins un élément du groupe VII B.

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7. Procédé de préparation d'un catalyseur selon l'une des revendications 12 à 16 dans lequel : a) on prépare un solide dénommé le précurseur, renfermant au moins les composés suivants : au moins une matrice, au moins une zéolithe IM-5, éventuellement au moins un élément choisi parmi les éléments du groupe VI B et du groupe VIII, au moins un élément promoteur choisi dans le groupe constitué par le bore et le silicium, éventuellement, le phosphore, éventuellement au moins un élément du groupe VII A, le tout étant de préférence mis en forme, b) le solide sec obtenu à l'étape a) est calciné à une température d'au moins

150 C, c) on imprègne le solide précurseur obtenu à l'issue de l'étape b), par une solution contenant au moins un élément du groupe VII B, d) on laisse reposer le solide humide sous une atmosphère humide à une température comprise entre 10 et 120 C, e) on sèche le solide humide obtenu à l'étape d) à une température comprise entre 60 et 150 C.