FR3161580A1 - PROCESS FOR PREPARING A CATALYST BASED ON FINES FROM A CATALYST LEANING RESIDUE - Google Patents
PROCESS FOR PREPARING A CATALYST BASED ON FINES FROM A CATALYST LEANING RESIDUEInfo
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Abstract
Procédé de préparation d’un catalyseur comprenant un métal du groupe VIB et/ou un métal du groupe VIII, et un support d’oxyde : a) on met à disposition de fines ayant une taille D90 inférieure ou égale à 500 micromètres d’un catalyseur comprenant un métal du groupe VIB et/ou un métal du groupe VIII, et un support d’oxyde, b) on extrait une partie du métal du groupe VIB et/ou une partie du métal du groupe VIII desdites fines par une solution d’extraction comprenant un acide pour obtenir une solution de métal/métaux extrait(s) et un résidu de lixiviation, c) on prépare un mélange comprenant ledit résidu de lixiviation obtenu à l’étape b) et un agent d’extrusion, d) on effectue un malaxage, e) on ajoute optionnellement un agent de neutralisation, f) on mets en forme, g) on sèche. Process for preparing a catalyst comprising a metal of Group VIB and/or a metal of Group VIII, and an oxide support: a) Fines having a D90 size less than or equal to 500 micrometers of a catalyst comprising a metal of Group VIB and/or a metal of Group VIII, and an oxide support are made available, b) A portion of the metal of Group VIB and/or a portion of the metal of Group VIII is extracted from said fines using an extraction solution comprising an acid to obtain a solution of the extracted metal(s) and a leaching residue, c) A mixture is prepared comprising said leaching residue obtained in step b) and an extrusion agent, d) The mixture is stirred, e) A neutralizing agent is optionally added, f) The mixture is shaped, g) The mixture is dried.
Description
La présente invention concerne un procédé de préparation d’un catalyseur à partir de fines issues d’un résidu de lixiviation d’un catalyseur comprenant au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIIIB, et un support d’oxyde. Ces catalyseurs sont destinés à être utilisés dans des unités d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage d’hydrocarbures.The present invention relates to a process for preparing a catalyst from fines obtained from the leaching residue of a catalyst comprising at least one metal from group VIB and/or at least one metal from group VIIIB, and an oxide support. These catalysts are intended for use in hydrocarbon hydrotreating and/or hydrocracking units.
Habituellement, un catalyseur d’hydrotraitement de coupes hydrocarbonées a pour but d’éliminer les composés soufrés ou azotés contenus dans celles-ci afin de mettre par exemple un produit pétrolier aux spécifications requises (teneur en soufre, teneur en aromatiques etc...) pour une application donnée (carburant automobile, essence ou gazole, fioul domestique, carburéacteur).Usually, a hydrotreating catalyst for hydrocarbon cuts aims to eliminate the sulfur or nitrogen compounds contained in them in order to bring, for example, a petroleum product to the required specifications (sulfur content, aromatic content, etc.) for a given application (motor fuel, gasoline or diesel, domestic fuel oil, jet fuel).
Les catalyseurs d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage classiques comprennent généralement un support d’oxyde et une phase active à base de métaux des groupes VIB et VIII sous leurs formes oxydes ainsi que du phosphore. La préparation de ces catalyseurs comprend généralement une étape d’imprégnation des métaux et du phosphore sur le support, suivie d’un séchage et d’une calcination permettant d’obtenir la phase active sous leurs formes oxydes. Avant leur utilisation dans une réaction d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage, ces catalyseurs sont généralement soumis à une sulfuration afin de former l’espèce active.Conventional hydrotreating and/or hydrocracking catalysts generally comprise an oxide support and an active phase based on metals from groups VIB and VIII in their oxide forms, along with phosphorus. The preparation of these catalysts typically involves impregnating the support with the metals and phosphorus, followed by drying and calcination to obtain the active phase in its oxide forms. Before use in a hydrotreating and/or hydrocracking reaction, these catalysts are generally subjected to sulfidation to form the active species.
L'ajout d'un composé organique sur les catalyseurs d'hydrotraitement pour améliorer leur activité a été préconisé par l'Homme du métier, notamment pour des catalyseurs qui ont été préparés par imprégnation suivie d’un séchage sans calcination ultérieure. Ces catalyseurs sont souvent appelés « catalyseurs séchés additivés ». Ils sont connus pour améliorer la dispersion des métaux à la surface du support et/ou pour jouer un rôle bénéfique lors de la sulfuration des catalyseurs. De nombreux documents décrivent l'utilisation de différentes gammes de composés organiques en tant qu’additifs, tels que des composés organiques contenant de l’azote et/ou des composés organiques contenant de l’oxygène. On trouve ainsi plusieurs brevets qui revendiquent l’utilisation d’acides carboxyliques (EP1402948, EP0482817). En particulier, dans le document EP0482817, l’acide citrique, mais aussi les acides tartrique, butyrique, hydroxyhexanoïque, malique, gluconique, glycérique, glycolique, hydroxybutyrique ont été décrits. La spécificité réside dans le séchage qui doit être conduit à une température inférieure à 200°C.The addition of an organic compound to hydrotreating catalysts to improve their activity has been recommended by those skilled in the art, particularly for catalysts prepared by impregnation followed by drying without subsequent calcination. These catalysts are often called "additized dried catalysts." They are known to improve the dispersion of metals on the support surface and/or to play a beneficial role during catalyst sulfidation. Numerous documents describe the use of various ranges of organic compounds as additives, such as nitrogen-containing and/or oxygen-containing organic compounds. Several patents, for example, claim the use of carboxylic acids (EP1402948, EP0482817). In particular, document EP0482817 describes citric acid, as well as tartaric, butyric, hydroxyhexanoic, malic, gluconic, glyceric, glycolic, and hydroxybutyric acids. The key difference lies in the drying process, which must be carried out at a temperature below 200°C.
Lors de son fonctionnement en procédé d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage, le catalyseur se désactive par accumulation du coke et/ou de composés soufrés ou contenant d’autres hétéroéléments à la surface du catalyseur. Au-delà d’une certaine période son remplacement est donc nécessaire. Une façon d'éliminer les catalyseurs usés consiste à les mettre en décharge, mais cela devient de plus en plus difficile en raison des contraintes environnementales.During operation in hydrotreating and/or hydrocracking processes, the catalyst becomes deactivated due to the accumulation of coke and/or sulfur compounds or other heteroelements on its surface. After a certain period, its replacement is therefore necessary. One way to dispose of spent catalysts is through landfilling, but this is becoming increasingly difficult due to environmental constraints.
Pour lutter contre ces inconvénients, la régénération des catalyseurs d'hydrotraitement de distillats moyens ou de résidus usagés est un procédé économiquement et écologiquement intéressant car il permet d’utiliser à nouveau ces catalyseurs dans les unités industrielles plutôt que de les mettre en décharge ou de les recycler (récupération des métaux). Mais les catalyseurs régénérés sont généralement moins actifs que les catalyseurs de départ.To combat these drawbacks, regenerating hydrotreating catalysts from middle distillates or spent residues is an economically and environmentally attractive process because it allows these catalysts to be reused in industrial units rather than being sent to landfills or recycled (metal recovery). However, regenerated catalysts are generally less active than the original catalysts.
Afin de pallier le déficit d’activité hydrodésulfurante du catalyseur régénéré, il est possible d’appliquer un traitement supplémentaire dit de « réjuvénation ». Le procédé de réjuvénation consiste à réimprégner le catalyseur régénéré avec une solution contenant des précurseurs métalliques et/ou des additifs organiques ou inorganiques.To compensate for the reduced hydrodesulfurizing activity of the regenerated catalyst, an additional treatment known as "rejuvenation" can be applied. The rejuvenation process involves re-impregnating the regenerated catalyst with a solution containing metallic precursors and/or organic or inorganic additives.
Cependant dans certains cas, les catalyseurs ne peuvent pas être régénérés et ou réjuvénés. Or les catalyseurs usés provenant des unités d’hydrotraitement ou d’hydroconversion d’hydrocarbures contiennent des métaux d’intérêt, à savoir au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIII. Une fois usés, les métaux contenus dans ces catalyseurs ne sont aujourd’hui pas recyclés pour la fabrication de catalyseurs neufs : ils sont essentiellement réutilisés pour la fabrication d’alliages spéciaux, nécessitant des opérations complexes de purification, notamment pour débarrasser les métaux récupérés de composés jugés contaminants, comme l’arsenic, ou problématiques au vu des applications visées, comme le phosphore, dont la présence perturbe, par exemple, les propriétés des alliages d’acier au chrome.However, in some cases, catalysts cannot be regenerated or rejuvenated. Yet, spent catalysts from hydrocarbon hydrotreating or hydroconversion units contain metals of interest, namely at least one metal from group VIB and/or at least one metal from group VIII. Once spent, the metals contained in these catalysts are not currently recycled for the manufacture of new catalysts: they are mainly reused for the manufacture of special alloys, requiring complex purification operations, particularly to remove compounds from the recovered metals that are considered contaminating, such as arsenic, or problematic for the intended applications, such as phosphorus, the presence of which, for example, disrupts the properties of chromium steel alloys.
Des procédés ont cependant été développés pour récupérer les métaux des catalyseurs, afin de les recycler pour la fabrication de catalyseurs neufs.However, processes have been developed to recover metals from catalysts, in order to recycle them for the manufacture of new catalysts.
La demande de brevet FR3117381 propose la production d’un catalyseur recyclé d’hydrotraitement ou d’hydroconversion d’hydrocarbures. Le métal du groupe VIII et/ou le métal du groupe VIB sont lixiviés par une solution aqueuse contentant au moins un composé organique ayant des propriétés complexantes, et éventuellement également acides. La solution obtenue est ensuite directement utilisée pour l’imprégnation sur un support d’oxyde pour produire un catalyseur recyclé, c’est-à-dire que les métaux extraits restent en phase liquide durant la totalité de ce procédé. Contrairement aux techniques antérieures, ce procédé ne cherche pas à récupérer le métal sous forme solide et monométallique, s’épargnant ainsi quantité d’opérations de type précipitation/filtration. Le procédé est donc facile à mettre en œuvre à l’échelle industrielle.French patent application FR3117381 proposes the production of a recycled catalyst for the hydrotreating or hydroconversion of hydrocarbons. Group VIII and/or VIB metals are leached from an aqueous solution containing at least one organic compound with complexing properties, and possibly also acidic. The resulting solution is then used directly for impregnation onto an oxide support to produce a recycled catalyst; that is, the extracted metals remain in the liquid phase throughout the entire process. Unlike previous techniques, this process does not attempt to recover the metal in solid, monometallic form, thus avoiding numerous precipitation/filtration operations. The process is therefore easy to implement on an industrial scale.
Or, à l’issue de cette étape de lixiviation, on récupère en dehors de la solution de lixiviation enrichie en métaux recherchés également un résidu solide de lixiviation qui comprend le support oxyde ainsi qu’une partie des métaux qui n’auraient pas été extraits. Dans un contexte fort de recyclage, il serait donc intéressant de pouvoir valoriser ce résidu de lixiviation vers la préparation d’un nouveau catalyseur.However, at the end of this leaching stage, in addition to the leaching solution enriched with the target metals, a solid leaching residue is also recovered. This residue includes the oxide support and some of the metals that were not extracted. Given the current strong recycling focus, it would therefore be advantageous to utilize this leaching residue in the preparation of a new catalyst.
Par conséquent, la présente invention vise à améliorer le recyclage des catalyseurs grâce à un procédé de préparation d'un catalyseur à partir de fines issues d’un résidu de lixiviation de catalyseur pour fournir un catalyseur final.Therefore, the present invention aims to improve the recycling of catalysts through a process of preparing a catalyst from fines from a catalyst leaching residue to provide a final catalyst.
L’invention propose un procédé de préparation d’un catalyseur comprenant au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIII, et un support d’oxyde, ledit procédé comprenant au moins les étapes suivantes :The invention proposes a method for preparing a catalyst comprising at least one metal from group VIB and/or at least one metal from group VIII, and an oxide support, said method comprising at least the following steps:
a) on met à disposition des fines ayant une taille D90 inférieure ou égale à 500 micromètres d’un catalyseur source comprenant au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIII, et un support d’oxyde, puisa) Fine particles having a D90 size less than or equal to 500 micrometers are made available from a source catalyst comprising at least one metal from group VIB and/or at least one metal from group VIII, and an oxide support, then
b) on effectue une extraction d’une partie du métal du groupe VIB et/ou d’une partie du métal du groupe VIII desdites fines du catalyseur source par une solution d’extraction comprenant au moins un acide pour obtenir une solution de métal/métaux extrait(s) et un résidu de lixiviation, puisb) an extraction of part of the group VIB metal and/or part of the group VIII metal from said fines of the source catalyst is carried out by an extraction solution comprising at least one acid to obtain a solution of the extracted metal(s) and a leaching residue, then
c) on prépare un mélange comprenant ledit résidu de lixiviation obtenu à l’étape b) et un agent d’aide à l’extrusion, et optionnellement un liant d’oxyde inorganique,(c) a mixture is prepared comprising said leaching residue obtained in step (b) and an extrusion aid, and optionally an inorganic oxide binder,
d) on effectue un malaxage du mélange obtenu à l’étape c),d) the mixture obtained in step c) is kneaded
e) on ajoute optionnellement audit mélange obtenu à l’étape d) un agent de neutralisation choisi parmi une base inorganique et une base organique,e) Optionally, a neutralizing agent chosen from an inorganic base and an organic base is added to the mixture obtained in step d),
f) on effectue une mise en forme par extrusion du mélange obtenu à l’étape d) ou à l’étape e) pour obtenir un solide,f) The mixture obtained in step d) or step e) is shaped by extrusion to obtain a solid,
g) on sèche le solide obtenu à l’étape f) à une température inférieure à 200°C.g) the solid obtained in step f) is dried at a temperature below 200°C.
Le procédé de préparation selon l’invention permet ainsi de valoriser un résidu de lixiviation de catalyseur pour fournir un nouveau catalyseur final.The preparation process according to the invention thus makes it possible to valorize a catalyst leaching residue to provide a new final catalyst.
Il permet d’obtenir un catalyseur obtenu à partir d’un résidu de lixiviation et optionnellement d’un liant d’oxyde inorganique en intégrant de préférence un haut taux d’incorporation de fines du résidu de lixiviation. En effet, la phase active comportant les métaux étant apportée par les fines issues du résidu de lixiviation dans le catalyseur final, il est intéressant d’intégrer un haut taux d’incorporation de fines dans le catalyseur afin d’obtenir l’activité la plus élevée et/ou d’éviter de devoir réintroduire une trop grande quantité de métaux par imprégnation par la suite. Quant à la présence d’un liant d’oxyde inorganique, elle permet d’augmenter la résistance mécanique (EGG) et de diminuer le volume macroporeux du catalyseur obtenu par le procédé selon l’invention si besoin.It allows for the production of a catalyst from a leaching residue and optionally an inorganic oxide binder, preferably incorporating a high proportion of fines from the leaching residue. Since the active phase containing the metals is provided by the fines from the leaching residue in the final catalyst, it is advantageous to incorporate a high proportion of fines into the catalyst to achieve maximum activity and/or avoid the need to reintroduce excessive amounts of metals through subsequent impregnation. The presence of an inorganic oxide binder increases the mechanical strength (EGG) and, if necessary, reduces the macroporous volume of the catalyst obtained by the process according to the invention.
Le procédé selon l’invention permet également d’obtenir un catalyseur entièrement obtenu à partir du résidu de lixiviation (taux d’incorporation de 100 % poids en fines issues du résidu de lixiviation), c’est-à dire un catalyseur qui ne contient pas de liant d’oxyde inorganique ajouté.The process according to the invention also makes it possible to obtain a catalyst entirely obtained from the leaching residue (incorporation rate of 100% weight in fines from the leaching residue), that is to say a catalyst which does not contain any added inorganic oxide binder.
De plus, le catalyseur obtenu par le procédé selon l’invention présente notamment une résistance mécanique (mesurée par EGG) et un volume macroporeux compatibles avec son utilisation dans un procédé d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage.Furthermore, the catalyst obtained by the process according to the invention exhibits in particular a mechanical resistance (measured by EGG) and a macroporous volume compatible with its use in a hydrotreating and/or hydrocracking process.
De même, la solution d’extraction concentrée en métaux recherchés obtenu à l’étape b) peut également être valorisée comme solution d’imprégnation pour la fabrication d’un (autre) nouveau catalyseur tel que décrit dans FR3117381, c’est-à-dire que le métal/les métaux extrait(s) provenant des fines du catalyseur source est/sont mis en solution, et reste en solution jusqu’à son réemploi comme appoint de solution d’imprégnation pour produire un catalyseur neuf. On peut également réimprégner la solution d'extraction sur le résidu de lixiviation.Similarly, the concentrated extraction solution of the target metals obtained in step b) can also be used as an impregnation solution for the manufacture of another new catalyst as described in FR3117381. This means that the extracted metal(s) from the fines of the source catalyst are dissolved and remain in solution until they are reused as an addition to the impregnation solution to produce a new catalyst. The extraction solution can also be re-impregnated using the leaching residue.
Le procédé selon l’invention permet ainsi de valoriser aussi bien la solution métal/métaux extrait(s) que le résidu de lixiviation pour la préparation de nouveaux catalyseurs.The process according to the invention thus makes it possible to valorize both the extracted metal/metal(s) solution and the leaching residue for the preparation of new catalysts.
Selon une variante, le procédé comprend une étape h) dans laquelle on calcine le solide séché obtenu à l’étape g) à une température comprise entre 200°C et 600°C.According to one variant, the process includes a step h) in which the dried solid obtained in step g) is calcined at a temperature between 200°C and 600°C.
Selon une variante, la taille D90 des fines mises à disposition à l’étape a) est inférieure à 300 micromètres.According to one variant, the D90 size of the fines made available in step a) is less than 300 micrometers.
Selon une variante, les fines mises à disposition à l’étape a) ont une teneur en métal du groupe VIB comprise entre 5 et 40 % poids d'oxyde du métal du groupe VIB et une teneur en métal du groupe VIII comprise entre 1 et 50% poids d'oxyde du métal du groupe VIII par rapport au poids des fines.According to one variant, the fines made available at step a) have a group VIB metal content of between 5 and 40% by weight of group VIB metal oxide and a group VIII metal content of between 1 and 50% by weight of group VIII metal oxide relative to the weight of the fines.
Selon une variante, le support d’oxyde des fines mises à disposition à l’étape a) est choisi parmi une alumine, de la silice, une silice-alumine, un oxyde de titane ou de magnésium utilisés seul ou en mélange avec l’alumine ou la silice alumine.According to one variant, the oxide support for the fines made available in step a) is chosen from alumina, silica, silica-alumina, titanium or magnesium oxide used alone or in a mixture with alumina or silica-alumina.
Selon une variante, l’acide de la solution d’extraction de l’étape b) est un acide inorganique choisi parmi l’acide phosphorique, l’acide nitrique, l’acide borique ou l’acide sulfurique.According to one variant, the acid in the extraction solution of step b) is an inorganic acid chosen from phosphoric acid, nitric acid, boric acid or sulfuric acid.
Selon une variante, l’acide de la solution d’extraction de l’étape b) est un acide organique choisi parmi l’acide formique, l’acide acétique, l’acide oxalique, l’acide malonique, l’acide glutarique, l’acide glycolique, l’acide lactique, l’acide tartronique, l’acide citrique, l’acide tartrique, l’acide pyruvique, l’acide γ-cétovalérique, l’acide succinique, l’acide acétoacétique, l’acide gluconique, l‘acide ascorbique, l’acide phtalique, l’acide salicylique, l’acide maléique, l’acide malique, l’acide fumarique, l’acide acrylique, l’acide thioglycolique, l’acide 2-hydroxy-4-méthylthiobutanoïque, l’acide glutamique, l’acide N-acétylglutamique, l’alanine, la glycine, la cystéine, l’histidine, l’acide aspartique, l’acide N-acétylaspartique, l’acide 4-aminobutanoïque, l’acide 1,2-cyclohexanediaminetétraacétique, l’acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA), l’acide nitrilotriacétique (NTA), l’acide iminodiacétique (IDA), l’acide N-(2-hydroxyéthyl)éthylènediamine-N,N′,N′-triacétique (HEDTA), l’acide diéthylène-triaminepentaacétique (DTPA), la bicine, la tricine, l’acide 1-hydroxyéthylidène-1,1-diphosphonique (HEDP ou acide étidronique), l’acide nitrilotris(méthylènephosphonique), l’acide diéthylènetriaminepentakis(méthylènephosphonique), l’acide 4-Sulfophthalique, l’acide 3-(N-morpholino)-2-hydroxy-1-propanesulfonique (MOPSO), l’acide 2-(4-Pyridinyl)éthanesulfonique, l’acide phénol-4-sulfonique, l’acide thiodiacétique et l’acide diglycolique.According to one variant, the acid in the extraction solution of step b) is an organic acid chosen from formic acid, acetic acid, oxalic acid, malonic acid, glutaric acid, glycolic acid, lactic acid, tartronic acid, citric acid, tartaric acid, pyruvic acid, γ-ketovaleric acid, succinic acid, acetoacetic acid, gluconic acid, ascorbic acid, phthalic acid, salicylic acid, maleic acid, malic acid, fumaric acid, acrylic acid, thioglycolic acid, 2-hydroxy-4-methylthiobutanoic acid, glutamic acid, N-acetylglutamic acid, alanine, glycine, cysteine, histidine, aspartic acid, N-acetylaspartic acid, 4-aminobutanoic acid, 1,2-cyclohexanediaminetetraacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), nitrilotriacetic acid (NTA), iminodiacetic acid (IDA), N-(2-hydroxyethyl)ethylenediamine-N,N′,N′-triacetic acid (HEDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), bicine, tricine, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP or etidronic acid), nitrilotris(methylenephosphonic) acid, diethylenetriaminepentakis(methylenephosphonic) acid, 4-sulfophthalic acid, 3-(N-morpholino)-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid (MOPSO), 2-(4-Pyridinyl)ethanesulfonic acid, phenol-4-sulfonic acid, thiodiacetic acid and diglycolic acid.
Selon une variante, la concentration en chaque acide de la solution d’extraction de l’étape b) est comprise entre 0,03 et 2 mol/L.According to one variant, the concentration of each acid in the extraction solution of step b) is between 0.03 and 2 mol/L.
Selon une variante, la solution d’extraction de l’étape b) comprend en outre au moins un composé organique présentant des propriétés complexantes.According to one variant, the extraction solution in step b) further comprises at least one organic compound exhibiting complexing properties.
Selon une variante, on effectue une réduction de la perte au feu du résidu de lixiviation obtenu à l’étape b) par séchage et/ou par mélange du résidu de lixiviation avec des fines sèches du catalyseur source et/ou un liant d’oxyde inorganique.According to one variant, the loss on ignition of the leaching residue obtained in step b) is reduced by drying and/or by mixing the leaching residue with dry fines of the source catalyst and/or an inorganic oxide binder.
Selon une variante, la teneur en agent d’aide à l’extrusion de l’étape c) est comprise entre 0,1 et 10 % poids par rapport au poids du résidu de lixiviation sec et du liant d’oxyde inorganique sec lorsqu’il est présent.According to one variant, the content of extrusion aid in step c) is between 0.1 and 10% by weight relative to the weight of the dry leaching residue and the dry inorganic oxide binder when present.
Selon une variante, l’agent d’aide à l’extrusion est choisi parmi la méthylcellulose la cellulose, la carboxy-methyl-cellulose et la carboxy-ethyl-cellulose.According to one variant, the extrusion aid agent is chosen from methylcellulose, cellulose, carboxy-methyl-cellulose and carboxy-ethyl-cellulose.
Selon une variante, ledit liant d’oxyde inorganique de l’étape c) est présent et est choisi dans le groupe formé par les oxydes suivants ou leurs formes hydratées : l'alumine, la silice, la silice-alumine, les argiles, l'oxyde de titane, l'oxyde de bore et la zircone, pris seuls ou en mélange.According to one variant, the said inorganic oxide binder of step c) is present and is selected from the group formed by the following oxides or their hydrated forms: alumina, silica, silica-alumina, clays, titanium oxide, boron oxide and zirconia, taken alone or in mixture.
Selon une variante, ledit liant d’oxyde inorganique est introduit dans le mélange de l’étape c) de manière à ce que la teneur en liant d’oxyde inorganique est inférieure à 95 % en poids par rapport au poids du catalyseur sec obtenu à l’issue de l’étape g) de séchage.According to one variant, said inorganic oxide binder is introduced into the mixture in step c) so that the content of inorganic oxide binder is less than 95% by weight relative to the weight of the dry catalyst obtained at the end of step g) of drying.
Selon une variante, lorsque l’étape d) est effectuée, on ajoute audit mélange obtenu à l’étape c) un agent de neutralisation choisi parmi une base inorganique et une base organique, ladite base inorganique étant choisie parmi la soude, la potasse, et l'ammoniaque, seules ou en mélange, et ladite base organique étant choisie parmi les amines et les composés ammonium quaternaire seul ou en mélange.According to one variant, when step d) is carried out, said mixture obtained in step c) is added a neutralizing agent chosen from an inorganic base and an organic base, said inorganic base being chosen from sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonia, alone or in mixture, and said organic base being chosen from amines and quaternary ammonium compounds alone or in mixture.
Selon une variante, le procédé comprend une étape i) dans laquelle on met en contact au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIII, et optionnellement du phosphore et/ou au moins un composé organique comprenant de l’oxygène et/ou de l’azote et/ou du soufre avec le catalyseur obtenu après l’étape g) de séchage ou après l’étape h) de calcination, la mise en contact étant suivi d’une étape de séchage à une température inférieure à 200°C, et optionnellement d’une étape de calcination ultérieure.According to one variant, the process includes a step i) in which at least one metal from group VIB and/or at least one metal from group VIII, and optionally phosphorus and/or at least one organic compound comprising oxygen and/or nitrogen and/or sulfur, is brought into contact with the catalyst obtained after step g) of drying or after step h) of calcination, the contacting being followed by a drying step at a temperature below 200°C, and optionally by a subsequent calcination step.
Selon une variante, la solution de métal/métaux du groupe VIB et/ou VIII extrait(s) de l’étape b) est utilisée en tant que solution d’imprégnation d’un support, ledit ou lesdits métaux extraits restant en phase liquide depuis l’extraction jusqu’à l’imprégnation.According to one variant, the solution of metal(s) of group VIB and/or VIII extracted from step b) is used as an impregnation solution for a support, said extracted metal(s) remaining in liquid phase from extraction until impregnation.
Dans le sens de la présente invention, les différents modes de réalisation présentés peuvent être utilisés seuls ou en combinaison les uns avec les autres, sans limitation de combinaison.In the sense of the present invention, the different embodiments presented can be used alone or in combination with each other, without limitation of combination.
Dans le sens de la présente invention, les différentes plages de paramètres pour une étape donnée telles que les plages de pression et les plages de température peuvent être utilisées seules ou en combinaison. Par exemple, dans le sens de la présente invention, une plage préférée de valeurs de pression peut être combinée avec une plage de valeurs de température préférée.In the context of the present invention, different parameter ranges for a given step, such as pressure ranges and temperature ranges, can be used alone or in combination. For example, in the context of the present invention, a preferred range of pressure values can be combined with a preferred range of temperature values.
Dans la suite du texte, les expressions « compris entre … et … » et « entre …. et … » sont équivalentes et signifient que les valeurs limites de l’intervalle sont incluses dans la gamme de valeurs décrite. Si tel n’était pas le cas et que les valeurs limites n’étaient pas incluses dans la gamme décrite, une telle précision sera apportée par la présente invention.In the following text, the expressions "between … and …" and "between … and …" are equivalent and mean that the limit values of the interval are included within the described range of values. If this were not the case and the limit values were not included within the described range, this clarification will be provided by the present invention.
Dans la présente description, le terme « comprendre » est synonyme de (signifie la même chose que) « inclure » et « contenir », et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments qui ne seraient pas mentionnés. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut le terme exclusif et fermé « consister ».In this description, the term "include" is synonymous with (means the same as) "include" and "contain," and is inclusive or open-ended, not excluding other elements not mentioned. It is understood that the term "include" includes the exclusive and closed term "consist."
Dans la présente description, le terme « extraction » est synonyme du terme « lixiviation », sauf indication contraire. On comprend par le terme « lixiviation » ou « extraction » dans la présente description le fait d’extraire un ou des métaux d’un solide (fines du catalyseur source) en le dissolvant dans un liquide (solution de lixiviation ou solution d’extraction).In this description, the term "extraction" is synonymous with the term "leaching," unless otherwise specified. The terms "leaching" or "extraction" in this description refer to the process of extracting one or more metals from a solid (fines of the source catalyst) by dissolving it in a liquid (leaching solution or extraction solution).
Dans la présente description, le terme « résidu de lixiviation » est le solide restant après une mise en œuvre de lixiviation/filtration de fines d’un catalyseur source.In this description, the term "leaching residue" is the solid remaining after a leaching/fines filtration operation of a source catalyst.
Dans la présente description, le terme « métal/métaux extrait(s) » se réfèrent aux métaux recherchés, c’est-à-dire aux métaux du groupe VIII et/ou VIB. Les autres métaux sont considérés comme contaminants.In this description, the term "metal/metals extracted" refers to the metals sought, i.e., metals from group VIII and/or VIB. Other metals are considered contaminants.
Dans la présente description, le terme « contaminants » se réfèrent aux éléments indésirables dans le catalyseur source et dans la solution d’extraction et qu’on ne souhaite pas extraire. Les contaminants sont notamment le nickel (de contamination issue de la charge) et/ou le vanadium et/ou le fer et/ou le titane et/ou le silicium et/ou le calcium et/ou le sodium et/ou le potassium et/ou le chlore et/ou l’arsenic.In this description, the term "contaminants" refers to undesirable elements in the source catalyst and in the extraction solution that are not intended to be extracted. Contaminants include, but are not limited to, nickel (from feedstock contamination) and/or vanadium and/or iron and/or titanium and/or silicon and/or calcium and/or sodium and/or potassium and/or chlorine and/or arsenic.
Selon la présente invention, les pressions sont des pressions absolues, encore notées abs., et sont données en MPa absolus (ou MPa abs.), sauf indication contraire.According to the present invention, pressures are absolute pressures, also noted as abs., and are given in absolute MPa (or abs. MPa), unless otherwise indicated.
Dans la suite du texte, les groupes d'éléments chimiques sont donnés selon la classification CAS (CRC Handbook of Chemistry and Physics, éditeur CRC press, rédacteur en chef D.R. Lide, 81ème édition, 2000-2001). Par exemple, le groupe VIII (ou VIIIB) selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 8, 9 et 10 selon la nouvelle classification IUPAC, et le groupe VIB aux métaux de la colonne 6.In the following text, chemical element groups are given according to the CAS classification (CRC Handbook of Chemistry and Physics, publisher CRC Press, editor-in-chief D.R. Lide, 81st edition, 2000-2001). For example, group VIII (or VIIIB) according to the CAS classification corresponds to the metals in columns 8, 9, and 10 according to the new IUPAC classification, and group VIB to the metals in column 6.
Des analyses élémentaires, typiquement par spectrométrie à plasma à couplage inductif (ICP pour Inductively coupled plasma selon la terminologie anglo-saxonne), ou par spectrométrie de fluorescence des rayons X, plus communément appelée fluorescence X (FX), permettent de quantifier la teneur des différents éléments des fines prétraitées à 550°C sous air et de la solution d’extraction.Elemental analyses, typically by inductively coupled plasma (ICP) spectrometry, or by X-ray fluorescence spectrometry, more commonly called X-ray fluorescence (FX), allow the content of the different elements of the fines pretreated at 550°C under air and of the extraction solution.
Le catalyseur obtenu par le procédé selon l’invention présente une distribution poreuse spécifique, où les volumes macroporeux et mésoporeux sont mesurés par intrusion de mercure et le volume microporeux est mesuré par adsorption d’azote.The catalyst obtained by the process according to the invention has a specific pore distribution, where the macroporous and mesoporous volumes are measured by mercury intrusion and the microporous volume is measured by nitrogen adsorption.
Par « macropores », on entend des pores dont l’ouverture est supérieure à 50 nm.By “macropores”, we mean pores with an opening greater than 50 nm.
Par « mésopores », on entend des pores dont l’ouverture est comprise entre 2 nm et 50 nm, bornes incluses.By "mesopores" we mean pores whose opening is between 2 nm and 50 nm, inclusive.
Par « micropores », on entend des pores dont l’ouverture est inférieure à 2 nm.By “micropores” we mean pores with an opening of less than 2 nm.
Dans l’exposé qui suit de l’invention, on entend par surface spécifique, la surface spécifique B.E.T. déterminée par adsorption d’azote conformément à la norme ASTM D 3663-78 établie à partir de la méthode BRUNAUER-EMMETT-TELLER décrite dans le périodique « The Journal of American Society », 60, 309, (1938).In the following description of the invention, specific surface area means the specific surface area B.E.T. determined by nitrogen adsorption in accordance with ASTM D 3663-78 established from the BRUNAUER-EMMETT-TELLER method described in the periodical "The Journal of American Society", 60, 309, (1938).
Le volume des macropores et des mésopores est mesuré par porosimétrie par intrusion de mercure selon la norme ASTM D4284-83 à une pression maximale de 4000 bar (400 MPa), utilisant une tension de surface de 484 dyne/cm et un angle de contact de 140°. L'angle de mouillage a été pris égal à 140° en suivant les recommandations de l'ouvrage "Techniques de l'ingénieur, traité analyse et caractérisation », P 1050-5, écrits par Jean Charpin et Bernard Rasneur.The volume of macropores and mesopores was measured by mercury intrusion porosimetry according to ASTM D4284-83 at a maximum pressure of 4000 bar (400 MPa), using a surface tension of 484 dyne/cm and a contact angle of 140°. The wetting angle was taken to be 140° following the recommendations of the book "Techniques de l'ingénieur, traité analyse et caractérisation", P 1050-5, written by Jean Charpin and Bernard Rasneur.
On fixe à 0,2 MPa la valeur à partir de laquelle le mercure remplit tous les vides intergranulaires, et on considère qu'au-delà le mercure pénètre dans les pores de l'échantillon.We set at 0.2 MPa the value from which mercury fills all intergranular voids, and we consider that beyond this point mercury penetrates the pores of the sample.
Le volume macroporeux du catalyseur est défini comme étant le volume cumulé de mercure introduit à une pression comprise entre 0,2 MPa et 30 MPa, correspondant au volume contenu dans les pores de diamètre apparent supérieur à 50 nm.The macroporous volume of the catalyst is defined as the cumulative volume of mercury introduced at a pressure between 0.2 MPa and 30 MPa, corresponding to the volume contained in pores with an apparent diameter greater than 50 nm.
Le volume mésoporeux du catalyseur est défini comme étant le volume cumulé de mercure introduit à une pression comprise entre 30 MPa et 400 MPa, correspondant au volume contenu dans les pores de diamètre apparent compris entre 3,6 nm et 50 nm.The mesoporous volume of the catalyst is defined as the cumulative volume of mercury introduced at a pressure between 30 MPa and 400 MPa, corresponding to the volume contained in pores with an apparent diameter between 3.6 nm and 50 nm.
Le volume des micropores est mesuré par porosimétrie à l’azote. L'analyse quantitative de la microporosité est effectuée à partir de la méthode "t" (méthode de Lippens-De Boer, 1965) qui correspond à une transformée de l'isotherme d'adsorption de départ comme décrit dans l'ouvrage « Adsorption by powders and porous solids. Principles, methodology and applications » écrit par F. Rouquérol, J. Rouquérol et K. Sing, Academic Press, 1999.The volume of the micropores is measured by nitrogen porosimetry. Quantitative analysis of microporosity is carried out using the "t" method (Lippens-De Boer method, 1965), which corresponds to a transform of the initial adsorption isotherm as described in the book "Adsorption by powders and porous solids. Principles, methodology and applications" by F. Rouquérol, J. Rouquérol and K. Sing, Academic Press, 1999.
Dans l’exposé qui suit de l’invention, on entend par volume poreux total du catalyseur, la somme des volumes mésoporeux, macroporeux (mesurés par intrusion au porosimètre à mercure) et microporeux (mesurée par porosimétrie à l’azote).In the following description of the invention, the total porous volume of the catalyst is understood to be the sum of the mesoporous, macroporous (measured by intrusion in a mercury porosimeter) and microporous (measured by nitrogen porosimetry) volumes.
La résistance mécanique du matériau selon l'invention déterminée par le test d'écrasement grain à grain (EGG). Il s'agit d'un test normalisé (norme ASTM D4179-01) qui consiste à soumettre un matériau sous forme d'objet millimétrique, comme une bille, une pastille ou un extrudé, à une force de compression générant la rupture. L'analyse est répétée sur un certain nombre de solides pris individuellement et typiquement sur un nombre de solides compris entre 10 et 200. La moyenne des forces latérales de rupture mesurées constitue l'EGG moyen qui est exprimé dans le cas des granules en unité de force (N), et dans le cas des extrudés en unité de force par unité de longueur (daN/mm ou décaNewton par millimètre de longueur d'extrudé).The mechanical strength of the material according to the invention is determined by the grain-by-grain (GBG) crush test. This is a standardized test (ASTM D4179-01) which consists of subjecting a material in the form of a millimeter-sized object, such as a ball, pellet, or extrudate, to a compressive force that causes it to break. The analysis is repeated on a number of individual solids, typically between 10 and 200. The average of the measured lateral breaking forces constitutes the average GBG, which is expressed in units of force (N) for granules and in units of force per unit length (daN/mm or decaNewton per millimeter of extrudate length) for extrudates.
Les teneurs des différents composants utilisés lors du procédé selon l’invention (fines, acide, agent d’aide à l’extrusion, liant…) s’expriment sur la base du poids des fines sèches et éventuellement sur la base du poids du liant d’oxyde inorganique sec lorsqu’il est présent.The contents of the different components used in the process according to the invention (fines, acid, extrusion aid agent, binder, etc.) are expressed on the basis of the weight of the dry fines and possibly on the basis of the weight of the dry inorganic oxide binder when present.
La perte au feu (ou PAF) d’un solide est la perte de masse relative (exprimée en %) d’un solide lorsque celui-ci a été porté à 1000°C pendant 3 h dans un four à moufle. La PAF exprime ainsi une teneur en eau et en composés organiques. Lorsque les fines comprennent du molybdène, la mesure de la PAF est effectuée à 550 °C pendant 3 h dans un four à moufle. Cette mesure permet de déterminer le poids des fines sèches et de liant sec.Loss on ignition (LOI) of a solid is the relative mass loss (expressed as a percentage) of a solid when it has been heated to 1000°C for 3 hours in a muffle furnace. LOI thus expresses the water and organic compound content. When the fines contain molybdenum, the LOI is measured at 550°C for 3 hours in a muffle furnace. This measurement allows the weight of the dry fines and dry binder to be determined.
La présente invention concerne un procédé de préparation d’un catalyseur à partir de fines issues d’un résidu de lixiviation d’un catalyseur source comprenant au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIIIB, et un support d’oxyde.The present invention relates to a process for preparing a catalyst from fines obtained from a leaching residue of a source catalyst comprising at least one metal from group VIB and/or at least one metal from group VIIIB, and an oxide support.
Selon l’étape a) du procédé de préparation selon l’invention, on met à disposition des fines ayant une taille D90 inférieure ou égale à 500 micromètres d’un catalyseur source comprenant au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIII, et un support d’oxyde.According to step a) of the preparation process according to the invention, fines having a D90 size less than or equal to 500 micrometers are made available to a source catalyst comprising at least one metal from group VIB and/or at least one metal from group VIII, and an oxide support.
Les fines de catalyseur proviennent d’un catalyseur source qui peut être un catalyseur frais, usé, régénéré et/ou réjuvéné. Elles peuvent également provenir d’une masse de captation fraiche, usée, régénérée et/ou réjuvénée.The catalyst fines originate from a source catalyst, which can be fresh, used, regenerated and/or rejuvenated. They can also originate from a fresh, used, regenerated and/or rejuvenated capture mass.
De préférence, les fines proviennent d’un catalyseur frais ou d’un catalyseur régénéré. De manière très préférée, les fines proviennent d’un catalyseur régénéré.Preferably, the fines come from a fresh or regenerated catalyst. Most preferably, the fines come from a regenerated catalyst.
Selon un premier mode de réalisation, les fines peuvent provenir d’un catalyseur frais. On comprend sous ce terme un catalyseur qui n’a pas déjà été utilisé en production, mais qui est généralement hors spécifications, par exemple parce qu’il contient une teneur en métal/métaux insuffisante ou une résistance mécanique trop faible, ou encore un dimensionnement inférieur à celui recherché issu des différentes opérations unitaires de fabrication des catalyseurs neufs.According to a first embodiment, the fines can come from a fresh catalyst. This term refers to a catalyst that has not already been used in production, but which is generally out of specification, for example because it contains an insufficient metal content or too low mechanical resistance, or is smaller than the required size resulting from the various unit operations of manufacturing new catalysts.
Selon un deuxième mode de réalisation, les fines peuvent provenir d’un catalyseur usé. On comprend par catalyseur « usé », un catalyseur au moins partiellement usé, c’est-à-dire qui a déjà été utilisé en production, notamment dans des installations d’hydrotraitement ou d’hydroconversion du type hydrocraquage. On comprend par catalyseur « usé » notamment un catalyseur au moins partiellement usé mais non régénéré et non réjuvéné. Le catalyseur usé peut comprendre du coke et/ou du soufre tel que décrit ci-dessus.According to a second embodiment, the fines may originate from a spent catalyst. A "spent" catalyst is understood to be one that is at least partially spent, meaning one that has already been used in production, particularly in hydrotreating or hydroconversion plants such as hydrocracking. A "spent" catalyst is specifically understood to include one that is at least partially spent but has not been regenerated or rejuvenated. The spent catalyst may contain coke and/or sulfur as described above.
Selon un troisième mode de réalisation, les fines peuvent provenir d’un catalyseur régénéré. On comprend sous ce terme un catalyseur usé, éventuellement déshuilé, qui est a été soumis à une étape d'élimination du coke et du soufre : une étape de régénération, qui permet d’enlever tout ou partie du coke, du soufre et/ou du chlore éventuellement déposés sur le catalyseur.According to a third embodiment, the fines can come from a regenerated catalyst. This term refers to a used catalyst, possibly de-oiled, which has undergone a coke and sulfur removal step: a regeneration step, which makes it possible to remove all or part of the coke, sulfur and/or chlorine that may have been deposited on the catalyst.
Selon un quatrième mode de réalisation, les fines peuvent provenir d’un catalyseur réjuvéné. On comprend sous ce terme un catalyseur régénéré qui a été réimprégné avec une solution contenant des précurseurs métalliques et/ou un ou des additifs organiques ou inorganiques.According to a fourth embodiment, the fines can originate from a rejuvenated catalyst. This term refers to a regenerated catalyst that has been re-impregnated with a solution containing metallic precursors and/or one or more organic or inorganic additives.
Les fines peuvent être naturellement produites lors des différentes étapes de fabrication de catalyseur ou lors des opérations de chargement ou déchargement d’un catalyseur de l’unité industrielle duquel il est retiré.Fines can be naturally produced during the various stages of catalyst manufacturing or during the loading or unloading of a catalyst from the industrial unit from which it is removed.
Les fines peuvent aussi être produites lors d’une régénération. En effet, la quantité de fines produite lors de la régénération est généralement assez élevée compte tenu des dommages causés à la structure du catalyseur par la température élevée de la régénération.Fines can also be produced during regeneration. Indeed, the quantity of fines produced during regeneration is generally quite high due to the damage caused to the catalyst structure by the high temperature of the regeneration process.
Les fines peuvent aussi être délibérément produites, par exemple par broyage d’un catalyseur frais hors taille (ou pas) ou d’un catalyseur usé, régénéré et/ou réjuvéné.Fines can also be deliberately produced, for example by grinding a fresh catalyst that is out of size (or not) or a used catalyst that has been regenerated and/or rejuvenated.
Une caractéristique importante de l'invention est que les fines du catalyseur soient sous la forme de particules raisonnablement petites ou sous une forme pulvérulente de manière à permettre le mélange des fines du catalyseur avec d'autres composants pour fournir un mélange qui peut être façonné ou aggloméré.An important feature of the invention is that the catalyst fines are in the form of reasonably small particles or in a powdery form so as to allow the catalyst fines to be mixed with other components to provide a mixture that can be shaped or agglomerated.
Ainsi, les fines ayant une taille D90 trop élevée ou le catalyseur utilisé pour faire des fines sont soumis à une étape de broyage préalable si nécessaire. Il est bien entendu possible de procéder à plusieurs étapes de broyage successives afin d'atteindre la taille D90 de particule visée. Toute méthode connue de l'homme du métier peut être mise en œuvre pour réaliser cette étape de concassage ou de broyage, telle que par exemple l’utilisation d’un broyeur à boulets ou un broyeur à lames. Dans ce cas, l’étape de broyage est effectuée de telle manière afin d’obtenir des fines ayant une taille D90 inférieure ou égale à 500 micromètres, de préférence inférieure à 300 micromètres, voire inférieure à 200 micromètres, de préférence comprise entre 1 et 500 micromètres de préférence comprise entre 1 et 300 micromètres, de manière préférée entre 1 et 200 micromètres, voire entre 1 et 160 micromètres ou entre 1 et 100 micromètres, de manière encore plus préférée comprise entre 1 et 60 micromètres, et de manière particulièrement préférée comprise entre 1 et 20 micromètres. La taille D90 est définie en ce que 90 % de la population en volume des fines présentent un diamètre équivalent inférieure ou égale à 500 micromètres, de préférence inférieure à 300 micromètres, voire inférieure à 200 micromètres, et généralement compris entre 1 et 500 micromètres, de préférence compris entre 1 et 300, de manière préférée entre 1 et 200 micromètres, voire entre 1 et 160 micromètres ou entre 1 et 100 micromètres, de manière encore plus préférée entre 1 et 60 micromètres et de manière particulièrement préférée entre 1 et 20 micromètres. Le diamètre équivalent noté « de » est défini selon la relation suivante de=6xV/S avec V le volume de la particule et S la surface de la sphère de même volume que la particule.Therefore, fines with a D90 size that is too large, or the catalyst used to produce fines, are subjected to a preliminary grinding step if necessary. It is, of course, possible to carry out several successive grinding steps to achieve the desired particle size D90. Any method known to those skilled in the art can be implemented to perform this crushing or grinding step, such as, for example, the use of a ball mill or a blade mill. In this case, the grinding step is carried out in such a way as to obtain fines having a D90 size less than or equal to 500 micrometers, preferably less than 300 micrometers, or even less than 200 micrometers, preferably between 1 and 500 micrometers, preferably between 1 and 300 micrometers, preferably between 1 and 200 micrometers, or even between 1 and 160 micrometers or between 1 and 100 micrometers, even more preferably between 1 and 60 micrometers, and particularly preferably between 1 and 20 micrometers. The D90 size is defined as follows: 90% of the volume population of fines has an equivalent diameter less than or equal to 500 micrometers, preferably less than 300 micrometers, or even less than 200 micrometers, and generally between 1 and 500 micrometers, preferably between 1 and 300 micrometers, preferably between 1 and 200 micrometers, or even between 1 and 160 micrometers or between 1 and 100 micrometers, even more preferably between 1 and 60 micrometers, and particularly preferably between 1 and 20 micrometers. The equivalent diameter, denoted "de", is defined according to the following relationship: de = 6V/S, where V is the volume of the particle and S is the surface area of the sphere with the same volume as the particle.
La distribution de taille des particules des fines est mesurée par granulométrie par diffusion laser selon la norme ASTM D4464. Cette technique est basée sur le principe de la diffraction de la lumière. Les particules en suspension (dans un solvant tel que l’eau ou dans un courant d’air) diffractent la lumière émise par un faisceau laser contenu dans l’outil. La répartition spatiale de cette lumière, fonction de la taille des particules, est enregistrée par un ensemble de photodiodes. L’analyse de cette distribution dans le plan focal permet de déterminer la proportion de chaque classe dimensionnelle et conduit à la connaissance de la distribution de taille des grains contenus dans l’échantillon.The particle size distribution of fines is measured by laser diffraction particle size analysis according to ASTM D4464. This technique is based on the principle of light diffraction. Suspended particles (in a solvent such as water or in an air stream) diffract the light emitted by a laser beam contained within the instrument. The spatial distribution of this light, a function of particle size, is recorded by an array of photodiodes. Analysis of this distribution in the focal plane allows the proportion of each size class to be determined, leading to knowledge of the particle size distribution within the sample.
Le catalyseur source, avant un éventuel broyage pour produire les fines de bonnes tailles, peut être soumis à au moins une étape de prétraitement préalablement au procédé selon l’invention. L’étape optionnelle de prétraitement consiste à retirer tout ou partie d’une ou plusieurs des impuretés éventuellement contenues dans ledit catalyseur source, par toute méthode connue de l’homme du métier. L’étape de prétraitement peut être choisie parmi un déshuilage, une régénération, ou encore un lavage à l’eau. Ces traitements préliminaires ont pour but de rendre plus efficace l’extraction, par des traitements mécaniques, physiques ou chimiques. De manière préférée, l’étape de prétraitement comprend une étape de régénération pour enlever tout ou partie du coke, du soufre et/ou du chlore, telle que détaillée ci-dessous.Before any grinding to produce fines of suitable size, the source catalyst may undergo at least one pretreatment step prior to the process according to the invention. This optional pretreatment step consists of removing all or part of one or more impurities that may be present in the source catalyst, using any method known to those skilled in the art. The pretreatment step may include oil removal, regeneration, or water washing. These preliminary treatments aim to improve the efficiency of extraction through mechanical, physical, or chemical processes. Preferably, the pretreatment step includes a regeneration step to remove all or part of the coke, sulfur, and/or chlorine, as detailed below.
Le déchargement du catalyseur source d'un procédé d'hydrotraitement et/ou d'hydroconversion est de préférence précédé d’une étape de déshuilage. L'étape de déshuilage comprend généralement la mise en contact du catalyseur avec un courant de gaz inerte (c’est-à-dire essentiellement exempt d’oxygène), par exemple dans une atmosphère d'azote ou analogue, à une température comprise entre 300°C et 400°C, de préférence comprise entre 300°C et 350°C. Le débit de gaz inerte en termes de débit par unité de volume du catalyseur est de 5 à 150 NL.h-1pendant 3 à 7 heures. En variante, l'étape de déshuilage peut être réalisée par des hydrocarbures légers, par traitement à la vapeur ou tout autre procédé analogue.The discharge of the source catalyst from a hydrotreating and/or hydroconversion process is preferably preceded by a de-oiling step. The de-oiling step generally involves contacting the catalyst with a stream of inert gas (i.e., essentially oxygen-free), for example, in a nitrogen or similar atmosphere, at a temperature between 300°C and 400°C, preferably between 300°C and 350°C. The inert gas flow rate, expressed as a flow rate per unit volume of catalyst, is 5 to 150 NL· h⁻¹ for 3 to 7 hours. Alternatively, the de-oiling step can be carried out using light hydrocarbons, by steam treatment, or any other similar process.
L’étape de déshuilage est généralement suivie d’une étape de séchage et/ou d’une étape de chauffage, de préférence à une température comprise entre 50°C et 200°C.The degreasing stage is generally followed by a drying stage and/or a heating stage, preferably at a temperature between 50°C and 200°C.
Le gaz de séchage est de préférence un gaz inerte comme l’azote.The drying gas is preferably an inert gas such as nitrogen.
Le catalyseur source, éventuellement déshuilé, peut être soumis à une étape d'élimination du coke et du soufre : une étape de régénération, qui permet d’enlever tout ou partie du coke, du soufre et/ou du chlore éventuellement déposés sur le catalyseur source.The source catalyst, possibly de-oiled, can be subjected to a coke and sulfur removal step: a regeneration step, which allows the removal of all or part of the coke, sulfur and/or chlorine possibly deposited on the source catalyst.
Même si cela est possible, la régénération n'est de préférence pas réalisée en conservant le catalyseur chargé dans le réacteur d'hydrotraitement (régénération in-situ). De préférence, le catalyseur source est donc extrait du réacteur et envoyé dans une installation de régénération afin d'effectuer la régénération dans ladite installation (régénération ex-situ).Although possible, regeneration is preferably not carried out by keeping the loaded catalyst in the hydrotreating reactor (in-situ regeneration). Preferably, the source catalyst is therefore extracted from the reactor and sent to a regeneration facility to perform the regeneration there (ex-situ regeneration).
L'étape de régénération est généralement effectuée dans un flux de gaz contenant de l'oxygène, généralement de l'air. La teneur en eau dans le gaz est généralement comprise entre 0 et 50% poids. Le débit de gaz en termes de débit par unité de volume du catalyseur source et/ou de fines du catalyseur source est de préférence de 20 à 2000 NL.h-1, plus préférablement de 30 à 1000 NL.h-1, et de manière particulièrement préférée de 40 à 500 NL.h-1. La durée de la régénération est de préférence de 2 heures ou plus, plus préférablement de 2,5 heures ou plus, et de manière particulièrement préférée de 3 heures ou plus. La régénération est généralement réalisée à une température comprise entre 320°C et 550°C, de préférence comprise entre 360 et 500°C.The regeneration step is generally carried out in a gas stream containing oxygen, usually air. The water content in the gas is generally between 0 and 50% by weight. The gas flow rate, measured in terms of flow rate per unit volume of the source catalyst and/or source catalyst fines, is preferably 20 to 2000 NL· h⁻¹ , more preferably 30 to 1000 NL·h⁻¹, and particularly preferably 40 to 500 NL· h⁻¹ . The regeneration time is preferably 2 hours or more, more preferably 2.5 hours or more, and particularly preferably 3 hours or more. Regeneration is generally carried out at a temperature between 320°C and 550°C, preferably between 360°C and 500°C.
Le catalyseur régénéré est composé du support d’oxyde et de la phase active formée d’au moins un métal du groupe VIB et/ou d’au moins un métal du groupe VIII et optionnellement du phosphore du catalyseur source. Le catalyseur régénéré contient sensiblement la même teneur en métal du groupe VIB et/ou VIII que le catalyseur source. Le catalyseur régénéré contient sensiblement la même teneur en contaminants à l’exception du coke, du soufre et du chlore.The regenerated catalyst consists of the oxide support and the active phase, which is composed of at least one metal from Group VIB and/or at least one metal from Group VIII, and optionally phosphorus from the source catalyst. The regenerated catalyst contains substantially the same amount of Group VIB and/or VIII metal as the source catalyst. The regenerated catalyst contains substantially the same amount of contaminants, with the exception of coke, sulfur, and chlorine.
Le catalyseur régénéré se caractérise par une surface spécifique comprise entre 20 et 400 m²/g, de préférence comprise entre 30 et 280 m²/g, de préférence comprise entre 40 et 260 m²/g, de manière très préférée comprise entre 80 et 250 m²/g.The regenerated catalyst is characterized by a specific surface area of between 20 and 400 m²/g, preferably between 30 and 280 m²/g, preferably between 40 and 260 m²/g, most preferably between 80 and 250 m²/g.
Le volume poreux du catalyseur régénéré est généralement compris entre 0,1 cm3/g et 1,3 cm3/g, de préférence compris entre 0,2 cm3/g et 1,1 cm3/g.The porous volume of the regenerated catalyst is generally between 0.1 cm³ /g and 1.3 cm³ /g, preferably between 0.2 cm³ /g and 1.1 cm³ /g.
Le catalyseur régénéré obtenu dans l'étape de régénération contient du carbone résiduel à une teneur de préférence inférieure à 5 % poids, de préférence comprise entre 0,1% et 4 % poids, préférentiellement comprise entre 0,1% et 2% poids, et de manière particulièrement préférée comprise entre 0,1% et 1 % poids, voire entre 0,1 et 0,5 % poids par rapport au poids total du catalyseur régénéré. On notera que le terme "carbone résiduel" dans la présente demande signifie du carbone (coke) restant dans le catalyseur régénéré après régénération du catalyseur source. Cette teneur en carbone résiduel dans le catalyseur régénéré est mesurée selon la méthode ASTM D5373. La teneur en soufre après régénération est de préférence inférieure à 5 % poids, de préférence comprise entre 0,1% et 3 % poids, préférentiellement comprise entre 0,1% et 2% poids, et de manière particulièrement préférée comprise entre 0,1% et 0,8% poids. La teneur en chlore après régénération est de préférence comprise entre 0 et 0,2 % poids exprimée en élément par rapport au poids du catalyseur, de préférence entre 0 et 0,1 % poids. Le catalyseur régénéré peut aussi ne pas contenir du coke, du soufre et/ou du chlore.The regenerated catalyst obtained in the regeneration step contains residual carbon at a level preferably less than 5 wt%, preferably between 0.1% and 4 wt%, preferably between 0.1% and 2 wt%, and most preferably between 0.1% and 1 wt%, or even between 0.1% and 0.5 wt%, relative to the total weight of the regenerated catalyst. It should be noted that the term "residual carbon" in this application means carbon (coke) remaining in the regenerated catalyst after regeneration of the source catalyst. This residual carbon content in the regenerated catalyst is measured according to ASTM D5373. The sulfur content after regeneration is preferably less than 5 wt%, preferably between 0.1% and 3 wt%, preferably between 0.1% and 2 wt%, and most preferably between 0.1% and 0.8 wt%. The chlorine content after regeneration is preferably between 0 and 0.2% by weight, expressed as an element relative to the weight of the catalyst, and preferably between 0 and 0.1% by weight. The regenerated catalyst may also be free of coke, sulfur, and/or chlorine.
Le catalyseur source, éventuellement déshuilé et/ou régénéré et/ou broyé, peut subir une étape de lavage à l’eau.The source catalyst, possibly de-oiled and/or regenerated and/or ground, may undergo a water washing step.
Le volume de l’eau employé à cette étape de lavage est avantageusement supérieur au volume poreux total du catalyseur source. Ce volume peut être notamment compris dans une gamme allant de 2 à 20 fois le volume poreux total du catalyseur source, de préférence entre 5 à 10 fois ledit volume poreux.The volume of water used in this washing step is advantageously greater than the total pore volume of the source catalyst. This volume can, in particular, be within a range of 2 to 20 times the total pore volume of the source catalyst, preferably between 5 and 10 times said pore volume.
L’étape de lavage peut être effectuée à toute température appropriée, par exemple comprise entre 5°C et 150°C, de préférence entre la température ambiante (20°C) et 70°C.The washing step can be carried out at any suitable temperature, for example between 5°C and 150°C, preferably between room temperature (20°C) and 70°C.
Au cours de l’étape de lavage, il est avantageux de procéder à un brassage du catalyseur source de manière à assurer un lavage efficace. L’étape de lavage peut être effectuée en mode continu ou en mode discontinu, le mode discontinu étant préféré d’autant plus qu’il permet de limiter la quantité d’eau mise en œuvre. L’étape de lavage peut être effectuée dans toute unité de type extracteur solide/liquide, ou mélangeur industriel.During the washing stage, it is advantageous to stir the source catalyst to ensure effective washing. The washing stage can be carried out continuously or batchwise, with batch mode being preferred as it limits the amount of water used. The washing stage can be performed in any type of solid/liquid extractor or industrial mixer.
Les fines issues du catalyseur source peuvent également être soumises à un lavage à l’eau, effectué de la même manière que celle décrite ci-dessus.The fines from the source catalyst can also be subjected to water washing, carried out in the same way as described above.
Les fines ont la même composition que les catalyseurs dont elles sont issues. Les fines, qu’elles proviennent d’un catalyseur frais, usé, régénéré et/ou réjuvéné, comprennent au moins un support d’oxyde, au moins un métal du groupe VIII et/ou au moins un métal du groupe VIB, et optionnellement du phosphore et optionnellement un composé organique comprenant de l’oxygène et/ou de l’azote et/ou du soufre. Elles peuvent également, de manière non limitative, comprendre du coke et/ou du soufre, notamment lorsqu’il s’agit de fines issues d’un catalyseur régénéré ou usé.Fines have the same composition as the catalysts from which they originate. Whether from a fresh, spent, regenerated, and/or rejuvenated catalyst, fines comprise at least one oxide carrier, at least one metal from Group VIII and/or at least one metal from Group VIB, and optionally phosphorus and optionally an organic compound comprising oxygen and/or nitrogen and/or sulfur. They may also, but are not limited to, include coke and/or sulfur, particularly when they originate from a regenerated or spent catalyst.
Le support d’oxyde est habituellement un solide poreux choisi dans le groupe constitué par : les alumines, la silice, les silice-alumines ou encore les oxydes de titane ou de magnésium utilisés seul ou en mélange avec l’alumine ou la silice-alumine. De manière préférée, le support d’oxyde est essentiellement constitué par au moins une alumine de transition, c'est-à-dire qu'il comprend au moins 51 % poids, de préférence au moins 60 % poids, de manière très préférée au moins 80 % poids, voire au moins 90 % poids d'alumine de transition. Il est de préférence constitué uniquement d'une alumine de transition. De manière préférée, le support d’oxyde dudit catalyseur est une alumine de phase gamma.The oxide support is usually a porous solid selected from the group consisting of: aluminas, silica, silica-aluminas, or titanium or magnesium oxides used alone or in mixtures with alumina or silica-alumina. Preferably, the oxide support consists essentially of at least one transition alumina, that is, it comprises at least 51 wt%, preferably at least 60 wt%, most preferably at least 80 wt%, or even at least 90 wt%, of transition alumina. It is preferably composed solely of a transition alumina. Preferably, the oxide support of said catalyst is a gamma-phase alumina.
Dans un autre cas préféré, l’oxyde présent dans le support d’oxyde est une silice-alumine contenant au moins 50 % poids d'alumine par rapport au poids total du support composite. La teneur en silice dans le support est d'au plus 50% poids par rapport au poids total du support, le plus souvent inférieure ou égale à 45% poids, de préférence inférieure ou égale à 40% poids.In another preferred case, the oxide present in the oxide support is a silica-alumina containing at least 50% alumina by weight relative to the total weight of the composite support. The silica content in the support is at most 50% by weight relative to the total weight of the support, most often less than or equal to 45% by weight, preferably less than or equal to 40% by weight.
Selon une variante particulièrement préférée, le support d’oxyde est constitué d’alumine, de silice ou de silice-alumine.According to a particularly preferred variant, the oxide support consists of alumina, silica, or silica-alumina.
Le support d'oxyde peut aussi avantageusement contenir en outre de 0,1 à 80%poids, de préférence de 0,1 à 50% poids de zéolithe par rapport au poids total du support. Dans ce cas, toutes les sources de zéolithe et toutes les méthodes de préparation associées connues peuvent être incorporées. De préférence, la zéolithe est choisie parmi le groupe FAU, BEA, ISV, IWR, IWW, MEI, UWY et de manière préférée, la zéolithe est choisie parmi le groupe FAU et BEA, telle que la zéolithe Y et/ou bêta, et de manière particulièrement préférée telle que la zéolithe USY et/ou bêta.The oxide carrier may also advantageously contain an additional 0.1 to 80% by weight, preferably 0.1 to 50% by weight, of zeolite relative to the total weight of the carrier. In this case, all known sources of zeolite and associated preparation methods may be incorporated. Preferably, the zeolite is selected from the FAU, BEA, ISV, IWR, IWW, MEI, and UWY groups, and even more preferably, the zeolite is selected from the FAU and BEA groups, such as Y and/or beta zeolite, and particularly preferably, such as USY and/or beta zeolite.
Le support d’oxyde présente avantageusement un volume poreux total compris entre 0,1 et 1,5 mL/g, de préférence entre 0,4 et 1,1 mL/g. Le volume poreux total est mesuré par porosimétrie au mercure selon la norme ASTM D4284-92 avec un angle de mouillage de 140°, par exemple au moyen d'un appareil modèle Autopore III™ de la marque Microméritics™.The oxide support advantageously has a total pore volume between 0.1 and 1.5 mL/g, preferably between 0.4 and 1.1 mL/g. The total pore volume is measured by mercury porosimetry according to ASTM D4284-92 with a wetting angle of 140°, for example using a Micromeritics™ Autopore III™ instrument.
La surface spécifique du support d’oxyde est avantageusement comprise entre 5 et 400 m2.g- 1, de préférence entre 10 et 350 m2.g-1, de manière plus préférée entre 40 et 350 m2.g-1. La surface spécifique est déterminée dans la présente invention par la méthode B.E.T selon la norme ASTM D3663.The specific surface area of the oxide support is advantageously between 5 and 400 m².g⁻¹ , preferably between 10 and 350 m².g⁻¹ , and more preferably between 40 and 350 m².g⁻¹ . The specific surface area is determined in the present invention by the BET method according to ASTM D3663 .
La phase active des fines comprend au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIII. Le métal du groupe VIB présent dans la phase active est préférentiellement choisi parmi le molybdène et le tungstène, ou le mélange de ces deux éléments. Le métal du groupe VIII présent dans la phase active est préférentiellement choisi parmi le cobalt, le nickel et le mélange de ces deux éléments. La phase active est choisie de préférence dans le groupe formé par la combinaison des éléments nickel-molybdène, cobalt-molybdène, nickel-cobalt-molybdène, nickel- tungstène, nickel-molybdène-tungstène et nickel-cobalt-tungstène.The active phase of the fines comprises at least one metal from Group VIB and/or at least one metal from Group VIII. The Group VIB metal in the active phase is preferably chosen from molybdenum and tungsten, or a mixture of these two elements. The Group VIII metal in the active phase is preferably chosen from cobalt, nickel, and a mixture of these two elements. The active phase is preferably chosen from the group formed by the combination of nickel-molybdenum, cobalt-molybdenum, nickel-cobalt-molybdenum, nickel-tungsten, nickel-molybdenum-tungsten, and nickel-cobalt-tungsten.
La teneur en métal du groupe VIII est comprise entre 1 et 50% poids d'oxyde du métal du groupe VIII par rapport au poids des fines, de préférence comprise entre 1,5 et 9 % poids, et de préférence comprise entre 2 et 8% poids. Lorsque le métal est le cobalt ou le nickel, la teneur en métal s’exprime en CoO et NiO respectivement.The content of Group VIII metal is between 1 and 50% by weight of Group VIII metal oxide relative to the weight of fines, preferably between 1.5 and 9% by weight, and preferably between 2 and 8% by weight. When the metal is cobalt or nickel, the metal content is expressed as CoO and NiO respectively.
La teneur en métal du groupe VIB est comprise entre 5 et 40 % poids d'oxyde du métal du groupe VIB par rapport au poids total des fines, de préférence comprise entre 8 et 35 % poids, de manière très préférée comprise entre 10 et 30 % poids. Lorsque le métal est le molybdène ou le tungstène, la teneur en métal s’exprime en MoO3et WO3respectivement.The metal content of group VIB is between 5 and 40 wt% of the oxide of the group VIB metal relative to the total weight of the fines, preferably between 8 and 35 wt%, and most preferably between 10 and 30 wt%. When the metal is molybdenum or tungsten, the metal content is expressed as MoO₃ and WO₃ , respectively.
Le rapport molaire métal du groupe VIII sur métal du groupe VIB dans les fines est préférentiellement compris entre 0,1 et 0,8, de préférence compris entre 0,15 et 0,6 et de manière encore plus préférée compris entre 0,2 et 0,6 ou encore entre 0,3 et 0,5.The molar ratio of group VIII metal to group VIB metal in fines is preferably between 0.1 and 0.8, preferably between 0.15 and 0.6 and even more preferably between 0.2 and 0.6 or between 0.3 and 0.5.
Les fines peuvent peut également comprendre du phosphore en tant que dopant. Le dopant est un élément ajouté qui, en lui-même, ne présente aucun caractère catalytique mais qui accroît l’activité catalytique de la phase active.The fines may also include phosphorus as a dopant. A dopant is an added element which, in itself, has no catalytic properties but which increases the catalytic activity of the active phase.
La teneur en phosphore est alors de préférence comprise entre 0,1 et 20 % poids exprimé en P2O5par rapport au poids total des fines, de préférence entre 0,2 et 15 % poids exprimé en P2O5, et de manière très préférée entre 0,3 et 10% poids exprimé en P2O5.The phosphorus content is then preferably between 0.1 and 20% by weight expressed as P2O5 relative to the total weight of fines, preferably between 0.2 and 15% by weight expressed as P2O5 , and very preferably between 0.3 and 10% by weight expressed as P2O5 .
Le rapport molaire phosphore sur l’élément du groupe VIB est supérieur ou égal à 0,05, de préférence supérieur ou égal à 0,07, de préférence compris entre 0,08 et 1, de préférence compris entre 0,01 et 0,9 et de manière très préférée compris entre 0,15 et 0,6.The molar ratio of phosphorus to the element in group VIB is greater than or equal to 0.05, preferably greater than or equal to 0.07, preferably between 0.08 and 1, preferably between 0.01 and 0.9 and most preferably between 0.15 and 0.6.
Les fines peuvent comprendre du soufre. La teneur en soufre est alors inférieure à 15 % poids, de préférence comprise entre 1 et 15 % poids exprimée en élément par rapport au poids total des fines, de préférence entre 2 et 12 %, et de manière très préférée entre 4 et 10 % poids. La teneur en soufre est mesurée par analyse élémentaire selon ASTM D5373.Fines may contain sulfur. The sulfur content is then less than 15% by weight, preferably between 1 and 15% by weight expressed as an element relative to the total weight of the fines, preferably between 2 and 12%, and most preferably between 4 and 10% by weight. The sulfur content is measured by elemental analysis according to ASTM D5373.
Les fines peuvent comprendre du coke, notamment lorsqu’elles sont issues d’un catalyseur usé qui n’a pas été régénéré. On notera que le terme "coke" dans la présente demande désigne une substance à base d’hydrocarbures déposée sur la surface du catalyseur lors de son utilisation, fortement cyclisée et condensée et ayant une apparence similaire au graphite.The fines may include coke, particularly when they originate from a spent catalyst that has not been regenerated. It should be noted that the term "coke" in this application refers to a hydrocarbon-based substance deposited on the surface of the catalyst during its use, which is highly cyclized and condensed and has an appearance similar to graphite.
La teneur en coke, exprimée en % poids de l’élément carbone, est inférieure à 20 % poids et peut être comprise entre 2 et 20 % poids, de préférence entre 3 et 16 % poids et notamment entre 4 et 14 % poids par rapport au poids total des fines. La teneur en coke est déterminée selon la méthode ASTM D5373.The coke content, expressed as a percentage by weight of the carbon element, is less than 20% by weight and may be between 2% and 20% by weight, preferably between 3% and 16% by weight, and in particular between 4% and 14% by weight, relative to the total weight of the fines. The coke content is determined according to the ASTM D5373 method.
De manière préférée, les fines ne contiennent que peu ou pas de soufre. La teneur en soufre est alors de préférence inférieure à 5 % poids, de préférence comprise entre 0,1% et 3 % poids, préférentiellement comprise entre 0,1% et 2% poids, et de manière particulièrement préférée comprise entre 0,1% et 0,8% poids par rapport au poids total des fines. Les fines peuvent aussi ne pas contenir de soufre.Preferably, the fines contain little or no sulfur. The sulfur content is then preferably less than 5% by weight, preferably between 0.1% and 3% by weight, preferably between 0.1% and 2% by weight, and particularly preferably between 0.1% and 0.8% by weight relative to the total weight of the fines. The fines may also be sulfur-free.
De manière préférée, les fines ne contiennent que peu ou pas de coke. La teneur en coke est alors de préférence inférieure à 5 % poids, de préférence comprise entre 0,1% et 4 % poids, préférentiellement comprise entre 0,1% et 2% poids, et de manière particulièrement préférée comprise entre 0,1% et 1 % poids, voire entre 0,1 et 0,5 % poids par rapport au poids total des fines. Les fines peuvent aussi ne pas contenir de coke.Preferably, the fines contain little or no coke. The coke content is then preferably less than 5% by weight, preferably between 0.1% and 4% by weight, preferably between 0.1% and 2% by weight, and particularly preferably between 0.1% and 1% by weight, or even between 0.1% and 0.5% by weight, relative to the total weight of the fines. The fines may also contain no coke at all.
Optionnellement, les fines peuvent présenter en outre une faible teneur en contaminants issus de la charge traitée par le catalyseur usé ou régénéré dont il est originaire tels que le nickel (de contamination), le vanadium, le fer, le titane, le silicium, le calcium, le sodium, le potassium, le chlore et l’arsenic.Optionally, the fines may also have a low content of contaminants from the feed treated by the spent or regenerated catalyst from which it originates, such as nickel (contaminant), vanadium, iron, titanium, silicon, calcium, sodium, potassium, chlorine and arsenic.
De préférence, la teneur en silicium (outre celui éventuellement présent par la silice du support) est inférieure à 2% poids et de manière très préférée inférieure à 1% poids par rapport au poids des fines.Preferably, the silicon content (in addition to that possibly present by the silica of the support) is less than 2% by weight and very preferably less than 1% by weight relative to the weight of the fines.
De préférence, la teneur en arsenic est inférieure à 2000 ppm poids et de manière très préférée inférieure à 1000 ppm poids par rapport au poids des fines.Preferably, the arsenic content is less than 2000 ppm by weight and very preferably less than 1000 ppm by weight relative to the weight of the fines.
De préférence, la teneur pour chaque métaux, nickel, vanadium, fer, est inférieure à 1% poids et de manière très préférée inférieure à 5000 ppm poids par rapport au poids des fines.Preferably, the content for each metal, nickel, vanadium, iron, is less than 1% by weight and very preferably less than 5000 ppm by weight relative to the weight of the fines.
De manière très préférée, les fines ne sont pas contaminées c'est-à-dire contiennent une teneur inférieure à 100 ppm poids de silicium (outre celui éventuellement présent dans le support d’oxyde), inférieure à 100 ppm poids de sodium (outre celui éventuellement présent dans le support d’oxyde), inférieure à 50 ppm pois d’arsenic, inférieure à 50 ppm poids de fer, inférieure à 50 ppm poids de chlore, inférieure à 2000 ppm poids de vanadium et inférieure à 2000 ppm poids de nickel (de contamination). Ceci peut notamment être le cas lorsque les fines proviennent d’un catalyseur frais ou régénéré.Preferably, the fines are not contaminated, meaning they contain less than 100 ppm by weight of silicon (excluding any silicon present in the oxide support), less than 100 ppm by weight of sodium (excluding any sodium present in the oxide support), less than 50 ppm by weight of arsenic, less than 50 ppm by weight of iron, less than 50 ppm by weight of chlorine, less than 2000 ppm by weight of vanadium, and less than 2000 ppm by weight of nickel (contamination). This can be the case, in particular, when the fines originate from a fresh or regenerated catalyst.
Toutes les teneurs (phase active, phosphore, soufre, coke, contaminants) sont données sur la base du poids des fines sèches.All contents (active phase, phosphorus, sulfur, coke, contaminants) are given on the basis of the dry fines weight.
Selon l’étape b) du procédé de préparation selon l’invention, on effectue une extraction d’une partie du métal du groupe VIB et/ou d’une partie du métal du groupe VIII desdites fines du catalyseur source par une solution d’extraction comprenant au moins un acide pour obtenir une solution de métal/métaux extrait(s) et un résidu de lixiviation.According to step b) of the preparation process according to the invention, an extraction of part of the metal of group VIB and/or part of the metal of group VIII is carried out from said fines of the source catalyst by an extraction solution comprising at least one acid to obtain a solution of extracted metal(s) and a leaching residue.
La solution d’extraction selon la présente invention peut comprendre tout solvant protique polaire connu de l'homme du métier. De manière préférée, on utilise un solvant protique polaire, par exemple choisi dans le groupe formé par le méthanol, l'éthanol, et l'eau, ou encore un mélange eau-éthanol ou eau-méthanol. De manière très préférée, le solvant utilisé dans la solution d’extraction est constitué d’eau. Dans le cas d’une solution aqueuse, le pH de ladite solution peut être modifié par l'ajout éventuel d'un acide ou d’une base. La solution d’extraction a un pH généralement compris entre 0,1 et 8,5, de manière préférée entre 0,5 et 6, de préférence compris entre 1 et 4.The extraction solution according to the present invention may comprise any polar protic solvent known to those skilled in the art. Preferably, a polar protic solvent is used, for example, one chosen from the group consisting of methanol, ethanol, and water, or a water-ethanol or water-methanol mixture. Most preferably, the solvent used in the extraction solution is water. In the case of an aqueous solution, the pH of said solution may be modified by the optional addition of an acid or a base. The extraction solution generally has a pH between 0.1 and 8.5, preferably between 0.5 and 6, and most preferably between 1 and 4.
La solution d’extraction comprend au moins un acide qui peut être choisi parmi un acide inorganique et/ou un acide organique.The extraction solution includes at least one acid, which can be chosen from an inorganic acid and/or an organic acid.
Selon une première variante, on réalise l’extraction des métaux avec une solution comprenant un solvant, notamment aqueux, et au moins un acide inorganique. L’acide inorganique peut être choisi parmi l’acide phosphorique, l’acide nitrique, l’acide borique ou l’acide sulfurique. De préférence, l’acide inorganique est choisi parmi l’acide phosphorique, l’acide sulfurique et l’acide nitrique.According to one variant, the metals are extracted using a solution comprising a solvent, particularly an aqueous one, and at least one inorganic acid. The inorganic acid may be chosen from phosphoric acid, nitric acid, boric acid, or sulfuric acid. Preferably, the inorganic acid is chosen from phosphoric acid, sulfuric acid, and nitric acid.
Selon une deuxième variante, on réalise l’extraction des métaux avec une solution comprenant un solvant, notamment aqueux, et au moins un acide organique.According to a second variant, the extraction of metals is carried out with a solution comprising a solvent, in particular aqueous, and at least one organic acid.
Il est à souligner que les acides organiques qui donnent les résultats les plus intéressants sont des acides organiques à propriétés complexantes. En effet, l’acide organique permet de protoner l’oxyde métallique, limitant ainsi son interaction avec le support et favorisant sa dissolution dans la solution d’extraction. La fonction complexante de l’acide permet quant à elle de former un complexe métallique soluble dans la solution d’extraction. La combinaison des propriétés acides et complexantes est donc particulièrement intéressante.It is worth noting that the organic acids that yield the most promising results are those with complexing properties. Indeed, the organic acid protonates the metal oxide, thus limiting its interaction with the support and promoting its dissolution in the extraction solution. The acid's complexing function, in turn, allows the formation of a metal complex soluble in the extraction solution. The combination of acidic and complexing properties is therefore particularly advantageous.
L’acide organique présentant à la fois des propriétés acides et complexantes peut être choisi parmi un au moins des composés suivants : l’acide formique, l’acide acétique, l’acide oxalique, l’acide malonique, l’acide glutarique, l’acide glycolique, l’acide lactique, l’acide tartronique, l’acide citrique, l’acide tartrique, l’acide pyruvique, l’acide γ-cétovalérique, l’acide succinique, l’acide acétoacétique, l’acide gluconique, l‘acide ascorbique, l’acide phtalique, l’acide salicylique, l’acide maléique, l’acide malique, l’acide fumarique, l’acide acrylique, l’acide thioglycolique, l’acide 2-hydroxy-4-méthylthiobutanoïque, l’acide glutamique, l’acide N-acétylglutamique, l’alanine, la glycine, la cystéine, l’histidine, l’acide aspartique, l’acide N-acétylaspartique, l’acide 4-aminobutanoïque, l’acide 1,2-cyclohexanediaminetétraacétique, l’acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA), l’acide nitrilotriacétique (NTA), l’acide iminodiacétique (IDA), l’acide N-(2-hydroxyéthyl)éthylènediamine-N,N′,N′-triacétique (HEDTA), l’acide diéthylène-triaminepentaacétique (DTPA), la bicine, la tricine, l’acide 1-hydroxyéthylidène-1,1-diphosphonique (HEDP ou acide étidronique), l’acide nitrilotris(méthylènephosphonique), l’acide diéthylènetriaminepentakis(méthylènephosphonique), l’acide 4-Sulfophthalique, l’acide 3-(N-morpholino)-2-hydroxy-1-propanesulfonique (MOPSO), l’acide 2-(4-Pyridinyl)éthanesulfonique, l’acide phénol-4-sulfonique, l’acide thiodiacétique et l’acide diglycolique.The organic acid exhibiting both acidic and complexing properties may be chosen from at least one of the following compounds: formic acid, acetic acid, oxalic acid, malonic acid, glutaric acid, glycolic acid, lactic acid, tartronic acid, citric acid, tartaric acid, pyruvic acid, γ-ketovaleric acid, succinic acid, acetoacetic acid, gluconic acid, ascorbic acid, phthalic acid, salicylic acid, maleic acid, malic acid, fumaric acid, acrylic acid, thioglycolic acid, 2-hydroxy-4-methylthiobutanoic acid, glutamic acid, N-acetylglutamic acid, alanine, glycine, cysteine, histidine, aspartic acid, N-acetylaspartic acid, 4-aminobutanoic acid, 1,2-cyclohexanediaminetetraacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), nitrilotriacetic acid (NTA), iminodiacetic acid (IDA), N-(2-hydroxyethyl)ethylenediamine-N,N′,N′-triacetic acid (HEDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), bicine, tricine, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP or etidronic acid), nitrilotris(methylenephosphonic) acid, diethylenetriaminepentakis(methylenephosphonic) acid, 4-sulfophthalic acid, 3-(N-morpholino)-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid (MOPSO), 2-(4-Pyridinyl)ethanesulfonic acid, phenol-4-sulfonic acid, thiodiacetic acid and diglycolic acid.
Selon une variante préférée, le composé organique est choisi parmi un acide carboxylique qui comprend de préférence entre 1 et 8 atomes de carbone et qui peut être un mono-acide, di-acide ou tri-acide. De manière préférée, le composé organique est choisi parmi l’acide acétique, l’acide glutarique, l’acide oxalique, l’acide glycolique, l’acide lactique, l’acide citrique, l’acide γ-cétovalérique, l’acide acétoacétique et l’acide gluconique.According to a preferred variant, the organic compound is chosen from a carboxylic acid that preferably comprises between 1 and 8 carbon atoms and that may be a mono-, di-, or tri-acid. Preferably, the organic compound is chosen from acetic acid, glutaric acid, oxalic acid, glycolic acid, lactic acid, citric acid, γ-ketovaleric acid, acetoacetic acid, and gluconic acid.
Selon une troisième variante, on réalise l’extraction des métaux avec une solution comprenant un solvant, notamment aqueux, au moins un acide organique et au moins un acide inorganique.According to a third variant, the extraction of metals is carried out with a solution comprising a solvent, in particular aqueous, at least one organic acid and at least one inorganic acid.
La concentration en chaque acide de la solution d’extraction est définie de manière que le rapport molaire acide/métaux extraits soit compris entre 0,1 et 25, de préférence entre 0,1 et 11, de préférence entre 0,1 et 5, de préférence entre 0,1 et 3, et de manière préférée entre 0,1 et 2.The concentration of each acid in the extraction solution is defined so that the molar ratio of acid to extracted metals is between 0.1 and 25, preferably between 0.1 and 11, preferably between 0.1 and 5, preferably between 0.1 and 3, and preferably between 0.1 and 2.
Lorsque plusieurs acides sont présents, les différents rapports molaires s’appliquent pour chacun des acides présents.When several acids are present, the different molar ratios apply to each of the acids present.
La concentration en chaque acide de la solution d’extraction est généralement comprise entre 0,03 et 2 mol/L, de préférence entre 0,03 et 1,3 mol/L, et de manière particulièrement préférée entre 0,03 et 1 mol/L.The concentration of each acid in the extraction solution is generally between 0.03 and 2 mol/L, preferably between 0.03 and 1.3 mol/L, and particularly preferably between 0.03 and 1 mol/L.
Dans un mode de réalisation selon l’invention, la solution d’extraction peut également contenir, en plus d’un acide, au moins un composé organique présentant des propriétés complexantes (mais non acides).In one embodiment according to the invention, the extraction solution may also contain, in addition to an acid, at least one organic compound having complexing (but not acidic) properties.
Le composé organique (ou au moins l’un d’eux quand il y en a plusieurs) présentant des propriétés complexantes peut être choisi parmi l’un au moins des composés suivants : le diméthylglyoxime, l’acétoacétate de méthyle, l’acétoacétate d’éthyle, le lactate d’éthyle, le glycolate de méthyle, le glycolate d’éthyle, le malate de diméthyle, le malate de diéthyle, le tartrate de diméthyle, le tartrate de diéthyle, le 3-hydroxybutanoate d’éthyle, le 3-éthoxypropanoate d’éthyle, le 3-méthoxypropanoate de méthyle, le 3-(méthylthio)propanoate de méthyle, le 3-(méthylthio)propanoate d’éthyle, l’éthylèneglycol , le diéthylèneglycol, le triéthylèneglycol, un polyéthylèneglycol (avec un poids moléculaire compris entre 200 et 1500 g/mol), le propylèneglycol, le glycérol, le 2-butoxyéthanol, le 2-(2-butoxyéthoxy)éthanol, le 2-(2-méthoxyéthoxy)éthanol, le triéthylèneglycoldiméthyléther, un éther couronne, l’acétophénone, la 2,4-pentanedione, la pentanone, le glucose, le fructose, le saccharose, le sorbitol, le xylitol, le mannitol, la γ-valérolactone, le carbonate de propylène, l’octylamine, le N,—diéthylformamide, le N,N-diméthylformamide, le N-méthylformamide, le N,N-diméthylacétamide, le propanamide, la 1-méthyl-2-pyrrolidinone, la tétraméthylurée, la N,N′-diméthylurée, l’acétonitrile, le lactamide, le furfurol, le 2-furaldéhyde, le 5-hydroxyméthylfurfural, le 3-hydroxybutanoate d’éthyle, l’acrylate de 2-hydroxyéthyle, la 1-vinyl-2-pyrrolidinone, le N,N,N’,N’-tétraméthyltartramide, le 3-hydroxypropionitrile et la N,N’-bis(2-hydroxyéthyl)éthylènediamine.The organic compound (or at least one of them when there are several) exhibiting complexing properties may be chosen from at least one of the following compounds: dimethylglyoxime, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethyl lactate, methyl glycolate, ethyl glycolate, dimethyl malate, diethyl malate, dimethyl tartrate, diethyl tartrate, ethyl 3-hydroxybutanoate, ethyl 3-ethoxypropanoate, methyl 3-methoxypropanoate, methyl 3-(methylthio)propanoate, ethyl 3-(methylthio)propanoate, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, a polyethylene glycol (with a molecular weight between 200 and 1500 g/mol), the propylene glycol, glycerol, 2-butoxyethanol, 2-(2-butoxyethoxy)ethanol, 2-(2-methoxyethoxy)ethanol, triethylene glycol dimethyl ether, a crown ether, acetophenone, 2,4-pentanedione, pentanone, glucose, fructose, sucrose, sorbitol, xylitol, mannitol, γ-valerolactone, propylene carbonate, octylamine, N,-diethylformamide, N,N-dimethylformamide, N-methylformamide, N,N-dimethylacetamide, propanamide, 1-methyl-2-pyrrolidinone, tetramethylurea, N,N′-dimethylurea, acetonitrile, lactamide, furfurol, 2-furaldehyde, the 5-hydroxymethylfurfural, ethyl 3-hydroxybutanoate, 2-hydroxyethyl acrylate, 1-vinyl-2-pyrrolidinone, N,N,N’,N’-tetramethyltartramide, 3-hydroxypropionitrile and N,N’-bis(2-hydroxyethyl)ethylenediamine.
Selon une variante préférée, le composé organique présentant des propriétés complexantes est choisi parmi le fructose, l’éthylèneglycol, le diéthylèneglycol et le triéthylèneglycol.According to a preferred variant, the organic compound exhibiting complexing properties is chosen from fructose, ethylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol.
La concentration en chaque composé organique présentant des propriétés complexantes de la solution d’extraction est définie de manière que le rapport molaire composé organique/métaux extraits soit compris entre 0,1 et 25, de préférence entre 0,2 et 11, de préférence entre 0,2 et 5, de préférence entre 0,3 et 3, et de manière préférée entre 0,4 et 2.The concentration of each organic compound exhibiting complexing properties of the extraction solution is defined so that the molar ratio of organic compound to extracted metals is between 0.1 and 25, preferably between 0.2 and 11, preferably between 0.2 and 5, preferably between 0.3 and 3, and preferably between 0.4 and 2.
Lorsque plusieurs composés organiques présentant des propriétés complexantes sont présents, les différents rapports molaires s’appliquent pour chacun des composés organiques présents.When several organic compounds with complexing properties are present, the different molar ratios apply to each of the organic compounds present.
La concentration en chaque composé organique présentant des propriétés complexantes de la solution d’extraction est généralement comprise entre 0,03 et 2 mol/L, de préférence entre 0,1 et 1,3 mol/L, et de manière particulièrement préférée entre 0,5 et 1 mol/L.The concentration of each organic compound exhibiting complexing properties in the extraction solution is generally between 0.03 and 2 mol/L, preferably between 0.1 and 1.3 mol/L, and particularly preferably between 0.5 and 1 mol/L.
Dans un mode de réalisation selon l’invention, la solution d’extraction peut également contenir un oxydant pour favoriser l’extraction des métaux. De manière préférée, l’oxydant contenu dans la solution d’extraction est l’eau oxygénée. Lorsqu’un oxydant est présent, la concentration est généralement comprise entre 0,1 et 5,0 mol/L.In one embodiment according to the invention, the extraction solution may also contain an oxidant to promote metal extraction. Preferably, the oxidant in the extraction solution is hydrogen peroxide. When an oxidant is present, the concentration is generally between 0.1 and 5.0 mol/L.
La mise en contact des fines avec la solution d’extraction est réalisée dans les conditions suivantes :The fines are brought into contact with the extraction solution under the following conditions:
La température est généralement comprise entre 0 et 300°C, de préférence comprise entre 10 et 100°C, et de manière plus préférée comprise entre 15 et 40°C. De manière particulièrement préférée, la température est la température ambiante.The temperature is generally between 0 and 300°C, preferably between 10 and 100°C, and most preferably between 15 and 40°C. Most preferably, the temperature is ambient temperature.
La pression est généralement comprise entre la pression atmosphérique et 20 bars (2 MPa), notamment comprise entre la pression atmosphérique et 10 bars (1 MPa).The pressure is generally between atmospheric pressure and 20 bars (2 MPa), specifically between atmospheric pressure and 10 bars (1 MPa).
La durée de mise en contact par étape d’extraction est généralement entre 1 minute et 20 heures, de préférence entre 5 et 300 minutes, et de manière préférée entre 5 et 120 minutes.The contact time per extraction stage is generally between 1 minute and 20 hours, preferably between 5 and 300 minutes, and preferably between 5 and 120 minutes.
L’étape d’extraction est réalisée en mettant en contact les fines du catalyseur source avec un volume de ladite solution compris entre 1,5 et 60 fois le volume des fines. De préférence, le volume de ladite solution est compris entre 2 et 30 fois le volume des fines et plus préférentiellement entre 2 et 20 fois le volume des fines, et de manière particulièrement préférée entre 2 et 10 fois le volume des fines.The extraction step is carried out by contacting the fines of the source catalyst with a volume of said solution between 1.5 and 60 times the volume of the fines. Preferably, the volume of said solution is between 2 and 30 times the volume of the fines, and more preferably between 2 and 20 times the volume of the fines, and particularly preferably between 2 and 10 times the volume of the fines.
Selon la présente invention, on comprend par « extraction » le fait qu’il y a une étape d’extraction, mais que l’extraction peut être réalisée par une opération d’extraction ou une pluralité d’opérations d’extraction successives.According to the present invention, "extraction" is understood to mean that there is an extraction step, but that the extraction can be carried out by one extraction operation or a plurality of successive extraction operations.
Tous les modes de mise en contact en une seule étape ou en plusieurs étapes suivant un mode co-courant, contre-courant ou courants-croisés sont possibles pour la mise en œuvre de l’étape d’extraction en mode continu. L’étape d’extraction inclut la mise en contact de la solution d’extraction avec les fines du catalyseur source, puis une étape de séparation solide/liquide.All contact methods, whether single-step or multi-step (co-current, counter-current, or cross-current), are possible for implementing the continuous extraction step. The extraction step includes contacting the extraction solution with the fines from the source catalyst, followed by a solid/liquid separation step.
La mise en contact de la solution d’extraction avec les fines du catalyseur source peut se faire par toute méthode connue de l’homme du métier, par exemple par mise en suspension des fines du catalyseur source dans la solution d’extraction au moyen d’un agitateur rotatif ou par fluidisation, ou encore par percolation de la solution de lixiviation au travers d’un lit fixe contenant les fines du catalyseur source.The contacting of the extraction solution with the fines of the source catalyst can be done by any method known to those skilled in the art, for example by suspending the fines of the source catalyst in the extraction solution by means of a rotary agitator or by fluidization, or by percolation of the leaching solution through a fixed bed containing the fines of the source catalyst.
La séparation liquide/solide peut se faire par toute méthode connue de l’homme du métier, par exemple par sédimentation, par filtration, par égouttage, par exemple gravitaire, et/ou par centrifugation. Le résidu de lixiviation restant peut être lavé par le solvant d’extraction et/ou par de l’eau.Liquid/solid separation can be carried out by any method known to those skilled in the art, for example by sedimentation, filtration, dewatering (e.g., gravity drainage), and/or centrifugation. The remaining leaching residue can be washed with the extraction solvent and/or water.
Selon un mode de réalisation, lorsque les fines du catalyseur source ne contiennent qu’un métal du groupe VIB ou un métal du groupe VIII respectivement, on n’extrait a fortiori qu’un métal du groupe VIB ou qu’un métal du groupe VIII des fines. Selon un autre mode de réalisation, lorsque les fines du catalyseur source contiennent à la fois au moins un métal du groupe VIB et au moins un métal du groupe VIII, on extrait soit seulement le métal du groupe VIB ou du groupe VIII respectivement, soit à la fois le métal du groupe VIB et le métal du groupe VIII.According to one embodiment, when the fines of the source catalyst contain only a metal from group VIB or a metal from group VIII, respectively, only a metal from group VIB or a metal from group VIII is extracted from the fines. According to another embodiment, when the fines of the source catalyst contain at least one metal from group VIB and at least one metal from group VIII, either only the metal from group VIB or group VIII, respectively, or both the metal from group VIB and the metal from group VIII are extracted.
Le taux d’extraction du métal du groupe VIII est généralement supérieur à 50%, de préférence supérieur à 60%, de manière préférée supérieur à 70%. De préférence, le taux d’extraction du métal du groupe VIII est compris entre 50 et 95%, de préférence entre 60 et 95%, et de manière préférée entre 70 et 90%.The extraction rate of Group VIII metal is generally greater than 50%, preferably greater than 60%, and preferably greater than 70%. Preferably, the extraction rate of Group VIII metal is between 50 and 95%, preferably between 60 and 95%, and preferably between 70 and 90%.
Le taux d’extraction du métal du groupe VIB est généralement supérieur à 50%, de préférence supérieur à 60%, de manière préférée supérieur à 70%. De préférence, le taux d’extraction du métal du groupe VIB est compris entre 50 et 95%, de préférence entre 60 et 95%, et de manière préférée entre 70 et 90%.The extraction rate of the metal in group VIB is generally greater than 50%, preferably greater than 60%, and preferably greater than 70%. Preferably, the extraction rate of the metal in group VIB is between 50 and 95%, preferably between 60 and 95%, and preferably between 70 and 90%.
Le taux d’extraction correspond à la masse du métal/métaux extrait(s) dans la solution d’extraction par rapport à la masse de métal/métaux présent(s) initialement sur les fines du catalyseur source.The extraction rate corresponds to the mass of the metal(s) extracted in the extraction solution relative to the mass of metal(s) initially present on the fines of the source catalyst.
De manière préférée, la teneur résiduelle en métaux du groupe VIII et/ou VIB du résidu de lixiviation (somme des teneurs des différents métaux contenus dans le résidu de lixiviation exprimées en oxyde) est inférieure à 20% poids, préférentiellement inférieure à 10% poids et de manière très préférée inférieure à 5% poids par rapport au poids du résidu de lixiviation étant entendu qu’elle est supérieure à 0% poids.Preferably, the residual content of group VIII and/or VIB metals of the leaching residue (sum of the contents of the different metals contained in the leaching residue expressed as oxide) is less than 20% by weight, preferably less than 10% by weight and very preferably less than 5% by weight relative to the weight of the leaching residue, it being understood that it is greater than 0% by weight.
Ainsi, les fines de résidus de lixiviation ont généralement une teneur en métal du groupe VIB comprise entre 0,5 et 15 % poids d'oxyde du métal du groupe VIB et une teneur en métal du groupe VIII comprise entre 0,5 et 5% poids d'oxyde du métal du groupe VIII par rapport au poids des fines du résidu de lixiviation sec.Thus, the fines of leaching residues generally have a group VIB metal content of between 0.5 and 15% weight of oxide of group VIB metal and a group VIII metal content of between 0.5 and 5% weight of oxide of group VIII metal relative to the weight of the fines of the dry leaching residue.
A la fin de l’étape d’extraction, on obtient, d’une part, le résidu de lixiviation appauvri en métal/métaux du groupe VIII et/ou VIB, et, d’autre part, la solution d’extraction enrichie en au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIII.At the end of the extraction step, we obtain, on the one hand, the leaching residue depleted in metal(s) of group VIII and/or VIB, and, on the other hand, the extraction solution enriched in at least one metal of group VIB and/or at least one metal of group VIII.
La solution d’extraction enrichie en au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIII peut être valorisée comme solution d’imprégnation d’un support tel que décrit ci-dessous.The extraction solution enriched in at least one metal from group VIB and/or at least one metal from group VIII can be used as an impregnation solution for a support as described below.
Le résidu de lixiviation récupéré à la fin de l’étape d’extraction incluant la séparation liquide/solide comprend notamment le support d’oxyde et une partie du ou des métaux du groupe VIII et/ou VIB issu des fines du catalyseur source, ainsi que de l’eau et des résidus de l’acide utilisé comme agent d’extraction.The leaching residue recovered at the end of the extraction step including liquid/solid separation includes in particular the oxide support and part of the group VIII and/or VIB metal(s) from the fines of the source catalyst, as well as water and residues of the acid used as an extraction agent.
Le résidu de lixiviation obtenu après la séparation liquide/solide de l’étape d’extraction b) est humide et a généralement une perte au feu comprise entre 50 et 80 %, de préférence entre 50 et 60 %, suivant la technique de séparation solide/liquide de l’étape d’extraction.The leaching residue obtained after the liquid/solid separation of the extraction step b) is wet and generally has a loss on ignition of between 50 and 80%, preferably between 50 and 60%, depending on the solid/liquid separation technique of the extraction step.
Lorsque la perte au feu dudit résidu de lixiviation obtenu à l’étape b) est trop élevée pour permettre une mise en forme par malaxage-extrusion, on peut réduire sa perte en feu.When the loss on ignition of said leaching residue obtained in step b) is too high to permit shaping by mixing-extrusion, its loss on ignition can be reduced.
Cette réduction en perte eu feu peut être effectuée de différentes manières, notamment par séchage et/ou par mélange du résidu de lixiviation avec des fines sèches du catalyseur source et/ou un liant d’oxyde inorganique.This reduction in loss on ignition can be achieved in various ways, including by drying and/or mixing the leaching residue with dry fines of the source catalyst and/or an inorganic oxide binder.
Selon une première variante, la réduction en perte au feu est effectuée par séchage, en chauffant en présence d’un gaz. Le séchage est généralement effectué à une température inférieure à 200°C, avantageusement comprise entre 50°C et 180°C, de préférence entre 70°C et 150°C, de manière très préférée entre 80°C et 140°C. Le séchage peut être effectué par toute technique connue de l’Homme du métier. Il est avantageusement effectué à pression atmosphérique ou à pression réduite. De manière préférée, le séchage est réalisé à pression atmosphérique. Il est avantageusement effectué en lit traversé en utilisant de l'air ou tout autre gaz chaud. De manière préférée, lorsque le séchage est effectué en lit fixe, le gaz utilisé est soit l'air, soit un gaz inerte comme l'argon ou l'azote. De manière très préférée, le séchage est réalisé en lit traversé en présence d'azote et/ou d’air. De préférence, le séchage a une durée comprise entre 5 minutes et 24 heures, de préférence entre 30 minutes et 10 heures et de manière très préférée entre 1 heure et 8 heures.According to a first variant, loss on ignition reduction is achieved by drying, by heating in the presence of a gas. Drying is generally carried out at a temperature below 200°C, advantageously between 50°C and 180°C, preferably between 70°C and 150°C, and most preferably between 80°C and 140°C. Drying can be carried out by any technique known to those skilled in the art. It is advantageously carried out at atmospheric pressure or reduced pressure. Preferably, drying is carried out at atmospheric pressure. It is advantageously carried out in a flow bed using air or any other hot gas. Preferably, when drying is carried out in a fixed bed, the gas used is either air or an inert gas such as argon or nitrogen. Most preferably, drying is carried out in a flow bed in the presence of nitrogen and/or air. Preferably, the drying time is between 5 minutes and 24 hours, preferably between 30 minutes and 10 hours, and most preferably between 1 hour and 8 hours.
Selon une deuxième variante, la réduction en perte au feu est effectuée par mélange du résidu de lixiviation, éventuellement séché, avec des fines sèches du catalyseur source ou de tout autre catalyseur. La perte au feu du résidu de lixiviation est ainsi réduite par ajout de matière sèche. La teneur en fines sèches du catalyseur source ajoutées dans ce mélange est généralement comprise entre 1 et 95 % poids, de préférence entre 1 et 50 % poids, par rapport au poids du résidu de lixiviation sec. L’ajout de fines sèches du catalyseur source (non lixiviées) permet en même temps d’augmenter la teneur en métal du groupe VIB et/ou en métal du groupe VIII dans le catalyseur final obtenu par le procédé selon l’invention.According to a second embodiment, the loss on ignition reduction is achieved by mixing the leaching residue, possibly dried, with dry fines from the source catalyst or any other catalyst. The loss on ignition of the leaching residue is thus reduced by the addition of dry matter. The dry fines content of the source catalyst added to this mixture is generally between 1 and 95% by weight, preferably between 1 and 50% by weight, relative to the weight of the dry leaching residue. The addition of dry fines from the source catalyst (unleached) simultaneously increases the content of Group VIB metal and/or Group VIII metal in the final catalyst obtained by the process according to the invention.
Selon une troisième variante, la réduction en perte au feu est effectuée par mélange du résidu de lixiviation, éventuellement séché, avec un liant d’oxyde inorganique tel que décrit ci-dessous. La perte au feu du résidu de lixiviation est ainsi réduite par ajout de matière sèche. La teneur en liant ajouté dans ce mélange est généralement comprise entre 1 et 95 % poids, de préférence entre 1 et 50 % poids, par rapport au poids du résidu de lixiviation sec.According to a third variant, loss on ignition is reduced by mixing the leachate residue, possibly dried, with an inorganic oxide binder as described below. The loss on ignition of the leachate residue is thus reduced by the addition of dry matter. The binder content added to this mixture is generally between 1 and 95% by weight, preferably between 1 and 50% by weight, relative to the weight of the dry leachate residue.
Etape c) Mélange du résidu de lixiviation et agent d’aide à l’extrusionStep c) Mixing of the leaching residue and extrusion aid
Selon l’étape c) du procédé selon l’invention, on prépare un mélange comprenant ledit résidu de lixiviation obtenu à l’étape b) et un agent d’aide à l’extrusion, et optionnellement un liant d’oxyde inorganique.According to step c) of the process according to the invention, a mixture is prepared comprising said leaching residue obtained in step b) and an extrusion aid agent, and optionally an inorganic oxide binder.
Le résidu de lixiviation et l’agent, et éventuellement le liant, peuvent être mélangés, sans que cela soit limitatif, sous forme de poudre, poudre broyée, suspension, suspension ayant subi un traitement de désagglomération. Ledit résidu de lixiviation et l’agent, et éventuellement le liant, peuvent avantageusement être mélangés par mélange mécanique ou par mise en suspension à une concentration ajustée à la teneur finale en résidu de lixiviation et optionnellement en liant visée dans le catalyseur préparé selon la présente invention.The leaching residue and the agent, and optionally the binder, may be mixed, without limitation, in the form of powder, ground powder, suspension, or suspension that has undergone a deagglomeration treatment. Said leaching residue and the agent, and optionally the binder, may advantageously be mixed by mechanical blending or by suspension to a concentration adjusted to the final leaching residue content and optionally the binder content targeted in the catalyst prepared according to the present invention.
L’agent d’aide à l’extrusion facilite l’extrusion par la suite. La teneur en agent d’aide à l’extrusion est comprise entre 0,1 et 10 % poids, de préférence entre 1 et 5 % poids et de manière encore plus préférée entre 0,1 et 3% poids par rapport au poids du résidu de lixiviation sec et du liant d’oxyde inorganique sec lorsqu’il est présent.The extrusion aid facilitates subsequent extrusion. The content of the extrusion aid is between 0.1 and 10% by weight, preferably between 1 and 5% by weight, and even more preferably between 0.1 and 3% by weight, relative to the weight of the dry leaching residue and the dry inorganic oxide binder when present.
L’agent d’aide à l’extrusion peut être de la méthylcellulose, par exemple du Méthocel™, la cellulose, la carboxy-methyl-cellulose ou la carboxy-ethyl-cellulose. De préférence, l’agent d’aide à l’extrusion est la méthylcellulose (Méthocel™).The extrusion aid can be methylcellulose, for example Methocel™, cellulose, carboxy-methyl-cellulose or carboxy-ethyl-cellulose. Preferably, the extrusion aid is methylcellulose (Methocel™).
D’autres additifs de mise en forme par extrusion peuvent également être ajoutés. De tels additifs sont par exemple l’huile de tall, les gommes xanthaniques, un agent tensio-actif, un agent floculant comme les polyacrylamides, le noir de carbone, les amidons, l'acide stéarique, l'alcool polyacrylique, l'alcool polyvinylique, des biopolymères, le glucose et les polyethylènes glycols.Other extrusion shaping additives may also be added. Such additives include, for example, tall oil, xanthan gums, a surfactant, a flocculant such as polyacrylamides, carbon black, starches, stearic acid, polyacrylic alcohol, polyvinyl alcohol, biopolymers, glucose, and polyethylene glycols.
Le liant d’oxyde inorganique peut avantageusement être amorphe ou cristallisé. Ledit liant est avantageusement choisi dans le groupe formé par les oxydes suivants ou leurs formes hydratées : l'alumine, la silice, la silice-alumine, les argiles, l'oxyde de titane, l'oxyde de bore et la zircone, pris seuls ou en mélange. De préférence, ledit liant est l'alumine ou un hydroxyde d’aluminium, seul ou en mélange. De manière préférée, ledit liant est de l'alumine sous toutes ses formes connues de l'homme du métier, telles que par exemple les alumines de type alpha, gamma, êta, delta ou les hydroxydes, telles que boehmite, bayerite ou gibbsite. Lesdites alumines diffèrent par leur surface spécifique et leur volume poreux. De préférence, le liant d’oxyde inorganique est de l’alumine ou de la boehmite. De manière particulièrement préférée, le liant d’oxyde inorganique est similaire ou identique au support d’oxyde contenu dans les fines du résidu de lixiviation.The inorganic oxide binder may advantageously be amorphous or crystalline. This binder is advantageously selected from the group formed by the following oxides or their hydrated forms: alumina, silica, silica-alumina, clays, titanium dioxide, boron dioxide, and zirconia, alone or in mixtures. Preferably, the binder is alumina or an aluminum hydroxide, alone or in mixtures. Preferably, the binder is alumina in all its forms known to those skilled in the art, such as, for example, alpha, gamma, eta, and delta aluminas, or hydroxides such as boehmite, bayerite, or gibbsite. These aluminas differ in their specific surface area and pore volume. Preferably, the inorganic oxide binder is alumina or boehmite. In a particularly preferred manner, the inorganic oxide binder is similar or identical to the oxide support contained in the fines of the leaching residue.
Le résidu de lixiviation est introduit dans le mélange de l’étape c) de manière à ce que la teneur en résidu de lixiviation est comprise entre 5% à 100% par rapport au poids du catalyseur sec obtenu à l’issue de l’étape g) de séchage, de préférence entre 50% à 100% en poids, et de manière très préférée entre 75% et 100% en poids. La teneur en résidu de lixiviation s’exprime sur la base du poids de résidu de lixiviation sec. La phase active étant apportée par le résidu de lixiviation dans le catalyseur obtenu selon le procédé selon l’invention, il est intéressant d’intégrer un haut taux d’incorporation du résidu de lixiviation dans le catalyseur afin d’obtenir l’activité la plus élevée possible et/ou d’éviter de devoir réintroduire une trop grande quantité de métaux par la suite.The leaching residue is introduced into the mixture in step c) such that its content is between 5% and 100% by weight of the dry catalyst obtained after drying step g), preferably between 50% and 100% by weight, and most preferably between 75% and 100% by weight. The leaching residue content is expressed on a weight basis of dry leaching residue. Since the active phase is provided by the leaching residue in the catalyst obtained according to the process of the invention, it is advantageous to incorporate a high percentage of the leaching residue into the catalyst in order to obtain the highest possible activity and/or to avoid having to reintroduce excessive amounts of metals subsequently.
Lorsqu’il est utilisé, le liant d’oxyde inorganique est introduit dans le mélange de l’étape c) de manière à ce que la teneur en liant d’oxyde inorganique est inférieure à 95 % en poids, de préférence comprise entre 0% à 95 % en poids par rapport au poids du catalyseur sec obtenu à l’issue de l’étape g) de séchage, de préférence entre 10% à 50% en poids, et de manière très préférée entre 10% et 25% en poids. La teneur en liant d’oxyde inorganique s’exprime sur la base du poids du liant sec.When used, the inorganic oxide binder is introduced into the mixture in step c) such that the inorganic oxide binder content is less than 95% by weight, preferably between 0% and 95% by weight relative to the weight of the dry catalyst obtained at the end of drying step g), preferably between 10% and 50% by weight, and most preferably between 10% and 25% by weight. The inorganic oxide binder content is expressed on a weight basis of the dry binder.
Selon l’étape d) du procédé selon l’invention, on effectue un malaxage du mélange obtenu à l’étape c). On obtient ainsi une pâte.According to step d) of the process according to the invention, the mixture obtained in step c) is kneaded. A paste is thus obtained.
Le malaxage peut avantageusement être réalisé par n'importe quel outil conventionnel, disponible commercialement.The mixing can advantageously be carried out by any conventional, commercially available tool.
La durée de malaxage est généralement comprise 1 minute et 1 heures, de préférence entre 5 et 30 minutes.The kneading time is generally between 1 minute and 1 hour, preferably between 5 and 30 minutes.
Lors des procédés classiques de préparation par malaxage – extrusion, on ajoute habituellement un agent de peptisation qui conduit à l’obtention d’une pâte qui est par la suite soumise à l’extrusion. Généralement, l’agent de peptisation est un acide, par exemple l’acide nitrique ou l’aide citrique. Puisque le résidu de lixiviation obtenu à l’étape b) d’extraction contient déjà au moins un acide, un ajout d’un agent de peptisation n’est donc généralement pas nécessaire. Si besoin, la quantité d’acide (agent peptisant) peut néanmoins être ajustée. Le taux d'acide total, exprimé en pourcentage par rapport au poids du résidu de lixiviation sec et du liant sec éventuellement présent est compris entre 0,1 et 10 % poids, de préférence entre 0,1 et 9 % poids, et de manière très préférée entre 0,1 et 8 % poids.In conventional kneading-extrusion processes, a peptizing agent is usually added, resulting in a paste that is subsequently extruded. Generally, the peptizing agent is an acid, such as nitric acid or citric acid. Since the leaching residue obtained in extraction step b) already contains at least one acid, the addition of a peptizing agent is generally unnecessary. However, the amount of acid (peptizing agent) can be adjusted if required. The total acid content, expressed as a percentage relative to the weight of the dry leaching residue and any dry binder present, is between 0.1 and 10% by weight, preferably between 0.1 and 9% by weight, and most preferably between 0.1 and 8% by weight.
De l’eau peut éventuellement également être introduite au cours de l’étape d), de manière à ce que la perte au feu du mélange est comprise entre 20 et 80 %, de manière préférée entre 30 et 70 % et de manière particulièrement préférée entre 30 et 60 %.Water may also optionally be introduced during step d), so that the loss on ignition of the mixture is between 20 and 80%, preferably between 30 and 70%, and particularly preferably between 30 and 60%.
On peut effectuer une étape optionnelle e) de neutralisation après l’étape d) de malaxage en ajoutant au mélange obtenu à l’étape d) un agent de neutralisation choisi parmi une base inorganique ou une base organique.An optional neutralization step e) can be carried out after the mixing step d) by adding to the mixture obtained in step d) a neutralizing agent chosen from an inorganic base or an organic base.
La base inorganique est choisie parmi la soude, la potasse, et l'ammoniaque, seules ou en mélange et la base organique est choisie parmi les amines et les composés ammonium quaternaire seul ou en mélange. De manière préférée la base organiques est choisie parmi les alkyl-éthanol amines et les alkyl-amines éthoxylées. La base organique est de préférence utilisée en solution dans l’eau. De manière très préférée, l’agent de neutralisation est une base inorganique et de préférence l’ammoniaque.The inorganic base is chosen from sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonia, alone or in mixtures, and the organic base is chosen from amines and quaternary ammonium compounds, alone or in mixtures. Preferably, the organic base is chosen from alkylethanolamines and ethoxylated alkylamines. The organic base is preferably used in aqueous solution. Most preferably, the neutralizing agent is an inorganic base, and preferably ammonia.
La quantité d’agent de neutralisation peut être définie par un taux de neutralisation exprimé en pourcentage molaire de base par rapport au nombre de moles de protons présents dans l’étape c) et est compris entre 1 et 100 %. De préférence, le taux de neutralisation exprimé en pourcentage molaire de base par rapport au nombre de moles de protons est compris entre 20 et 60 %.The quantity of neutralizing agent can be defined by a neutralization rate expressed as a molar percentage of base relative to the number of moles of protons present in step c) and is between 1 and 100%. Preferably, the neutralization rate expressed as a molar percentage of base relative to the number of moles of protons is between 20 and 60%.
De l’eau est éventuellement également introduite au cours de l’étape de neutralisation, de manière à ce que la perte au feu du mélange est comprise entre 20 et 80 %, de manière préférée entre 30 et 70 % et de manière particulièrement préférée entre 30 et 60 %.Water may also be introduced during the neutralization step, so that the loss on ignition of the mixture is between 20 and 80%, preferably between 30 and 70%, and particularly preferably between 30 and 60%.
Lorsque l’étape de neutralisation par ajout de l’agent de neutralisation est effectuée, le malaxage est maintenu dans les conditions décrites ci-dessus.When the neutralization step by adding the neutralizing agent is carried out, the mixing is maintained under the conditions described above.
Selon l’étape f) du procédé selon l’invention, on effectue une mise en forme par extrusion du mélange obtenu à l’étape d) de malaxage ou à l’étape optionnelle e) de neutralisation pour obtenir un solide.According to step f) of the process according to the invention, the mixture obtained in step d) of mixing or in the optional step e) of neutralization is shaped by extrusion to obtain a solid.
L'extrusion peut avantageusement être réalisée par n'importe quel outil conventionnel, disponible commercialement. Le mélange issu de l’étape d) ou e) est avantageusement extrudé à travers une filière, par exemple à l'aide d'un piston ou d'une mono-vis ou double vis d'extrusion. Cette étape d'extrusion peut avantageusement être réalisée par toute méthode connue de l'homme de métier pour obtenir un solide. Les extrudés peuvent être multilobes, par exemple trilobes ou quadrilobes.Extrusion can advantageously be carried out using any commercially available conventional tool. The mixture from step d) or e) is advantageously extruded through a die, for example, using a piston or a single or twin screw extrusion die. This extrusion step can advantageously be carried out by any method known to those skilled in the art for obtaining a solid. The extrudates can be multilobed, for example, trilobed or quadrilobed.
Selon l’étape g) du procédé, on sèche le solide obtenu à l’étape f) d’extrusion à une température inférieure à 200°C, avantageusement comprise entre 50°C et 180°C, de préférence entre 70°C et 150°C, de manière très préférée entre 80°C et 140°C.According to step g) of the process, the solid obtained in step f) of extrusion is dried at a temperature below 200°C, advantageously between 50°C and 180°C, preferably between 70°C and 150°C, most preferably between 80°C and 140°C.
L’étape de séchage peut être effectuée par toute technique connue de l’Homme du métier. Elle est avantageusement effectuée à pression atmosphérique ou à pression réduite. De manière préférée, cette étape est réalisée à pression atmosphérique. Elle est avantageusement effectuée en lit traversé en utilisant de l'air ou tout autre gaz chaud. De manière préférée, lorsque le séchage est effectué en lit fixe, le gaz utilisé est soit l'air, soit un gaz inerte comme l'argon ou l'azote. De manière très préférée, le séchage est réalisé en lit traversé en présence d'azote et/ou d’air. De préférence, l’étape de séchage a une durée comprise entre 5 minutes et 24 heures, de préférence entre 30 minutes et 10 heures et de manière très préférée entre 1 heure et 8 heures.The drying step can be carried out by any technique known to those skilled in the art. It is advantageously carried out at atmospheric pressure or reduced pressure. Preferably, this step is carried out at atmospheric pressure. It is advantageously carried out in a flow bed using air or any other hot gas. Preferably, when drying is carried out in a fixed bed, the gas used is either air or an inert gas such as argon or nitrogen. Most preferably, drying is carried out in a flow bed in the presence of nitrogen and/or air. Preferably, the drying step has a duration of between 5 minutes and 24 hours, preferably between 30 minutes and 10 hours, and most preferably between 1 hour and 8 hours.
Optionnellement, l’étape de séchage peut être suivie d’une étape de calcination telle que décrite ci-dessous. Cela peut être le cas par exemple si l’on souhaite éliminer tout ou partie de l’acide utilisé dans l’étape b) d’extraction.Optionally, the drying step can be followed by a calcination step as described below. This might be the case, for example, if it is desired to remove all or part of the acid used in step b) of extraction.
Lorsque l’étape d’extraction a été effectuée avec un acide inorganique, on effectue de préférence l’étape de calcination décrite ci-dessous. On entend ici par calcination un traitement thermique sous un gaz contenant de l’air ou de l’oxygène à une température supérieure ou égale à 200°C.When the extraction step has been carried out with an inorganic acid, the calcination step described below is preferably performed. Here, calcination is defined as heat treatment under a gas containing air or oxygen at a temperature of 200°C or higher.
Lorsque l’étape d’extraction a été effectuée avec un acide organique, on n’effectue de préférence pas d’étape de calcination. Dans ce cas, le séchage est avantageusement conduit de manière à conserver de préférence au moins 30 % poids de l’acide organique introduit lors de l’étape d’extraction, de préférence cette quantité est supérieure à 50 % poids et de manière encore plus préférée, supérieure à 70 % poids, calculée sur la base du carbone restant sur le catalyseur obtenu.When the extraction step has been carried out with an organic acid, a calcination step is preferably not performed. In this case, the drying is advantageously conducted in such a way as to retain preferably at least 30% by weight of the organic acid introduced during the extraction step, preferably this quantity is greater than 50% by weight and even more preferably greater than 70% by weight, calculated on the basis of the carbon remaining on the catalyst obtained.
Selon l’étape h) optionnelle du procédé selon l’invention, on calcine le solide obtenu à l’étape g) à une température comprise entre 200°C et 600°C, de préférence comprise entre 300°C et 550°C, et de manière particulièrement préférée comprise entre 400°C et 550°C.According to the optional step h) of the process according to the invention, the solid obtained in step g) is calcined at a temperature between 200°C and 600°C, preferably between 300°C and 550°C, and particularly preferably between 400°C and 550°C.
La calcination peut être effectuée sous une atmosphère inerte (azote par exemple) ou sous une atmosphère contenant de l’oxygène (air par exemple). La durée de ce traitement thermique est généralement comprise entre 0,5 heures et 16 heures, de préférence entre 1 heure et 5 heures.Calcination can be carried out under an inert atmosphere (nitrogen, for example) or under an oxygen-containing atmosphere (air, for example). The duration of this heat treatment is generally between 0.5 and 16 hours, preferably between 1 and 5 hours.
A l’issue de l’étape g) de séchage ou de l’étape h) de calcination lorsqu’elle a lieu, le catalyseur est avantageusement soumis à une étape de sulfuration telle que décrite ci-dessous.At the end of step g) of drying or step h) of calcination where it takes place, the catalyst is advantageously subjected to a sulfidation step as described below.
Etape i) Introduction de phase active (optionnelle)Step i) Introduction of active phase (optional)
Selon l’application du catalyseur et ses teneurs visées en métal des groupes VIB et/ou VIII, le procédé selon l’invention peut comprendre une étape i) d’introduction d’un ou plusieurs précurseurs d’une phase active sur le catalyseur obtenu à l’étape g) de séchage ou à l’étape h) de calcination.Depending on the application of the catalyst and its target metal contents of groups VIB and/or VIII, the process according to the invention may include a step i) of introducing one or more precursors of an active phase onto the catalyst obtained in step g) of drying or in step h) of calcination.
Ainsi, selon l’étape i) optionnelle du procédé de préparation selon l’invention, on met en contact au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIII, et optionnellement du phosphore et/ou au moins un composé organique comprenant de l’oxygène et/ou de l’azote et/ou du soufre avec ledit catalyseur obtenu après l’étape g) de séchage ou à l’étape h) de calcination.Thus, according to the optional step i) of the preparation process according to the invention, at least one metal from group VIB and/or at least one metal from group VIII, and optionally phosphorus and/or at least one organic compound comprising oxygen and/or nitrogen and/or sulfur, is brought into contact with said catalyst obtained after step g) of drying or in step h) of calcination.
Le métal du groupe VIB et/ou le métal du groupe VIII introduit(s) lors de cette étape i) peu(ven)t être identique(s) ou différent(s) du métal du groupe VIB et du métal du groupe VIII déjà introduits par les fines. On peut introduire un métal qui n’est pas présent dans les fines approvisionnées à l’étape a) du procédé.The metal from group VIB and/or the metal from group VIII introduced in this step (i) may be the same as, or different from, the metal from group VIB and the metal from group VIII already introduced in the fines. A metal not present in the fines supplied in step (a) of the process may be introduced.
Le rapport molaire métal du groupe VIII sur métal du groupe VIB sur le catalyseur final est généralement compris entre 0,1 et 0,8, de préférence compris entre 0,15 et 0,6.The molar ratio of group VIII metal to group VIB metal in the final catalyst is generally between 0.1 and 0.8, preferably between 0.15 and 0.6.
La mise en contact d'au moins un métal du groupe VIB et/ou d’au moins un métal du groupe VIII avec ledit catalyseur peut avantageusement être réalisée par toute technique connue de I'Homme du métier, comme par exemple par échange ionique, imprégnation à sec, imprégnation par excès, le dépôt en phase vapeur, etc. La mise en contact peut se dérouler en une étape ou en plusieurs étapes successives. Selon un mode préféré, ladite ou lesdites étapes de mise en contact est (sont) effectuée(s) par la méthode d'imprégnation dite "à sec" bien connue de I'Homme du métier en mettant en contact une solution d’imprégnation contenant un métal du groupe VIII et/ou un métal du groupe VIB avec ledit catalyseur.The contacting of at least one metal from Group VIB and/or at least one metal from Group VIII with said catalyst may advantageously be carried out by any technique known to those skilled in the art, such as ion exchange, dry impregnation, excess impregnation, vapor deposition, etc. The contacting may take place in one step or in several successive steps. According to a preferred method, said contacting step(s) is/are carried out by the so-called "dry" impregnation method well known to those skilled in the art by contacting an impregnation solution containing a metal from Group VIII and/or a metal from Group VIB with said catalyst.
La mise en contact fait avantageusement intervenir un précurseur desdits métaux.The contacting process advantageously involves a precursor of said metals.
A titre d'exemple, parmi les sources de molybdène, on peut utiliser les oxydes et hydroxydes, les acides molybdiques et leurs sels en particulier les sels d'ammonium tels que le molybdate d'ammonium, l'heptamolybdate d'ammonium, l'acide phosphomolybdique (H3PMo12O40), et leurs sels, et éventuellement l'acide silicomolybdique (H4SiMo12O40) et ses sels. Les sources de molybdène peuvent être également tout hétéropolycomposé de type Keggin, Keggin lacunaire, Keggin substitué, Dawson, Anderson, Strandberg, par exemple. On utilise de préférence le trioxyde de molybdène et les hétéropolycomposés de type Keggin, Keggin lacunaire, Keggin substitué et Strandberg.For example, sources of molybdenum include oxides and hydroxides, molybdic acids and their salts, particularly ammonium salts such as ammonium molybdate, ammonium heptamolybdate, phosphomolybdic acid ( H₃PMo₁₂O₄O ), and their salts, and possibly silicomolybdic acid (H₄SiMo₁₂O₄O ) and its salts. Molybdenum sources can also include any heteropolycompound of the Keggin, lacunar Keggin, substituted Keggin, Dawson , Anderson, and Strandberg types, for example. Molybdenum trioxide and heteropolycompounds of the Keggin, lacunar Keggin, substituted Keggin, and Strandberg types are preferred.
Les précurseurs de tungstène qui peuvent être utilisés sont également bien connus de l'homme du métier. Par exemple, parmi les sources de tungstène, on peut utiliser les oxydes et hydroxydes, les acides tungstiques et leurs sels en particulier les sels d'ammonium tels que le tungstate d'ammonium, le métatungstate d'ammonium, l'acide phosphotungstique et leurs sels, et éventuellement l'acide silicotungstique (H4SiW12O40) et ses sels. Les sources de tungstène peuvent également être tout hétéropolycomposé de type Keggin, Keggin lacunaire, Keggin substitué, Dawson, par exemple. On utilise de préférence les oxydes et les sels d'ammonium tel que le métatungstate d'ammonium ou les hétéropolyanions de type Keggin, Keggin lacunaire ou Keggin substitué.The tungsten precursors that can be used are also well known to those skilled in the art. For example, tungsten sources include oxides and hydroxides, tungstic acids and their salts, particularly ammonium salts such as ammonium tungstate, ammonium metatungstate, phosphotungstic acid and their salts, and possibly silicotungstic acid (H₄SiW₁₂O₄O ) and its salts. Tungsten sources can also be any heteropolycompound of the Keggin, lacunar Keggin, substituted Keggin, or Dawson type, for example. Ammonium oxides and salts such as ammonium metatungstate or heteropolyanions of the Keggin, lacunar Keggin, or substituted Keggin type are preferred.
Les précurseurs de cobalt qui peuvent être utilisés sont avantageusement choisis parmi les oxydes, les hydroxydes, les hydroxycarbonates, les carbonates et les nitrates, par exemple. L'hydroxyde de cobalt et le carbonate de cobalt sont utilisés de manière préférée.Cobalt precursors that can be used are advantageously chosen from among oxides, hydroxides, hydroxycarbonates, carbonates, and nitrates, for example. Cobalt hydroxide and cobalt carbonate are preferred.
Les précurseurs de nickel qui peuvent être utilisés sont avantageusement choisis parmi les oxydes, les hydroxydes, les hydroxycarbonates, les carbonates et les nitrates, par exemple.Nickel precursors that can be used are advantageously chosen from among oxides, hydroxides, hydroxycarbonates, carbonates and nitrates, for example.
Toute solution d'imprégnation décrite dans la présente invention peut comprendre tout solvant protique polaire connu de l'homme du métier. De manière préférée, on utilise un solvant protique polaire, par exemple choisi dans le groupe formé par le méthanol, l'éthanol, et l'eau. De manière préférée, le solvant utilisé dans la solution d’imprégnation est constitué d’eau.Any impregnation solution described in the present invention may comprise any polar protic solvent known to those skilled in the art. Preferably, a polar protic solvent is used, for example, one chosen from the group consisting of methanol, ethanol, and water. Preferably, the solvent used in the impregnation solution is water.
Selon une autre variante, l’étape de mise en contact i) peut également comprendre la mise en contact dudit catalyseur obtenu à l’étape g) de séchage ou à l’étape h) de calcination avec une solution d’imprégnation contenant du phosphore, en plus du métal du groupe VIB et/ou du métal du groupe VIII.According to another variant, the contacting step i) may also include contacting said catalyst obtained in the drying step g) or the calcination step h) with an impregnation solution containing phosphorus, in addition to the metal of group VIB and/or the metal of group VIII.
Le rapport molaire total phosphore sur le métal du groupe VIB dans le catalyseur est supérieur ou égal à 0,05, de préférence supérieur ou égal à 0,07, de préférence compris entre 0,08 et 3, de préférence compris entre 0,1 et 2,5 et de manière très préférée compris entre 0,15 et 2.The total molar ratio of phosphorus to the metal of group VIB in the catalyst is greater than or equal to 0.05, preferably greater than or equal to 0.07, preferably between 0.08 and 3, preferably between 0.1 and 2.5 and most preferably between 0.15 and 2.
Le précurseur de phosphore préféré est l'acide orthophosphorique H3PO4, mais ses sels et esters comme les phosphates d'ammonium conviennent également. Le phosphore peut également être introduit en même temps que le(s) élément(s) du groupe VIB sous la forme d'hétéropolyanions de Keggin, Keggin lacunaire, Keggin substitué ou de type Strandberg.The preferred phosphorus precursor is orthophosphoric acid ( H₃PO₄ ) , but its salts and esters, such as ammonium phosphates, are also suitable. Phosphorus can also be introduced along with the VIB group element(s) in the form of Keggin, lacunar Keggin, substituted Keggin, or Strandberg-type heteropolyanions.
Selon une autre variante encore, l’étape de mise en contact i) peut également comprendre la mise en contact dudit catalyseur obtenu à l’étape g) de séchage ou à l’étape h) de calcination avec une solution d’imprégnation contenant un composé organique contenant de l’oxygène et/ou de l’azote et/ou du soufre, en plus du métal du groupe VIB, du métal du groupe VIII et éventuellement du phosphore. La fonction des additifs ou composés organiques est d’augmenter l’activité catalytique par rapport aux catalyseurs non additivés. Ledit composé organique est préférentiellement imprégné sur ledit catalyseur après solubilisation en solution aqueuse ou non aqueuse.According to yet another variant, the contacting step (i) may also include contacting the catalyst obtained in the drying step (g) or the calcination step (h) with an impregnation solution containing an organic compound containing oxygen and/or nitrogen and/or sulfur, in addition to the Group VIB metal, the Group VIII metal, and possibly phosphorus. The function of the additives or organic compounds is to increase the catalytic activity compared to the unadditized catalysts. The organic compound is preferentially impregnated onto the catalyst after solubilization in aqueous or non-aqueous solution.
Dans ce cas, le rapport molaire total du composé organique par métal du groupe VIB en solution est compris entre 0,01 à 5 mol/mol, de préférence compris entre 0,05 à 3 mol/mol, de manière préférée compris entre 0,05 et 2 mol/mol et de manière très préférée compris entre 0,1 et 1,5 mol/mol.In this case, the total molar ratio of the organic compound to the metal of group VIB in solution is between 0.01 and 5 mol/mol, preferably between 0.05 and 3 mol/mol, preferably between 0.05 and 2 mol/mol and most preferably between 0.1 and 1.5 mol/mol.
Lorsque plusieurs composés organiques sont présents, les différents rapports molaires s’appliquent pour chacun des composés organiques présents.When several organic compounds are present, the different molar ratios apply to each of the organic compounds present.
Généralement, le composé organique est choisi parmi un composé comportant une ou plusieurs fonctions chimiques choisies parmi une fonction carboxylique, alcool, thiol, thioéther, sulfone, sulfoxyde, éther, aldéhyde, cétone, ester, carbonate, amine, nitrile, imide, oxime, urée et amide, ou un composé incluant un cycle furanique ou encore un sucre.Generally, the organic compound is chosen from a compound containing one or more chemical functions chosen from a carboxylic, alcohol, thiol, thioether, sulfone, sulfoxide, ether, aldehyde, ketone, ester, carbonate, amine, nitrile, imide, oxime, urea and amide function, or a compound including a furanic ring or a sugar.
De manière préférée, il est choisi parmi la γ-valérolactone, la 2-acétylbutyrolactone, le triéthylèneglycol, le diéthylèneglycol, l’éthylèneglycol, l’acide éthylènediaminetétra-acétique (EDTA), l’acide formique, l’acide acétique, l’acide oxalique, l’acide maléique, l’acide malonique, l’acide citrique, l’acide gluconique, le succinate de diméthyle, le glucose, le fructose, le saccharose, le sorbitol, le xylitol, l’acide γ-cétovalérique, le diméthylformamide, la 1-méthyl-2-pyrrolidinone, le carbonate de propylène, le 3-oxobutanoate de 2-méthoxyéthyle, la bicine, la tricine, le 2-furaldéhyde (aussi connu sous le nom furfural), le 5-hydroxyméthylfurfural (aussi connu sous le nom 5-(hydroxyméthyl)-2-furaldéhyde ou 5-HMF), le 2-acétylfurane, le 5-méthyl-2-furaldéhyde, l’acide ascorbique, le lactate de butyle, le 3-hydroxybutanoate d’éthyle, le 3-éthoxypropanoate d’éthyle, l’acétate de 2-éthoxyéthyle, l’acétate de 2-butoxyéthyle, l’acrylate de 2-hydroxyéthyle, la 1-vinyl-2-pyrrolidinone, la 1,3-diméthyl-2-imidazolidinone, la 1-(2-hydroxyéthyl)-2-pyrrolidinone, la 1-(2-hydroxyéthyl)-2,5-pyrrolidinedione, la 5-méthyl-2(3H)-furanone, la 1-méthyl-2-pipéridinone et l’acide 4-aminobutanoïque.Preferably, it is chosen from among γ-valerolactone, 2-acetylbutyrolactone, triethylene glycol, diethylene glycol, ethylene glycol, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), formic acid, acetic acid, oxalic acid, maleic acid, malonic acid, citric acid, gluconic acid, dimethyl succinate, glucose, fructose, sucrose, sorbitol, xylitol, γ-ketovaleric acid, dimethylformamide, 1-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, 2-methoxyethyl 3-oxobutanoate, bicine, tricine, 2-furaldehyde (also known as furfural), 5-hydroxymethylfurfural (also known as 5-(hydroxymethyl)-2-furaldehyde or 5-HMF), 2-acetylfuran, 5-methyl-2-furaldehyde, ascorbic acid, butyl lactate, ethyl 3-hydroxybutanoate, ethyl 3-ethoxypropanoate, 2-ethoxyethyl acetate, 2-butoxyethyl acetate, 2-hydroxyethyl acrylate, 1-vinyl-2-pyrrolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1-(2-hydroxyethyl)-2-pyrrolidinone, 1-(2-hydroxyethyl)-2,5-pyrrolidinedione, 5-methyl-2(3H)-furanone, 1-methyl-2-piperidinone and 4-aminobutanoic acid.
De manière très préférée, le composé organique est choisi parmi l’acide formique, l’acide acétique, l’acide oxalique, l’acide citrique, l’acide γ-cétovalérique, le fructose, l’éthylèneglycol, le diéthylèneglycol et le triéthylèneglycol.Preferably, the organic compound is chosen from formic acid, acetic acid, oxalic acid, citric acid, γ-ketovaleric acid, fructose, ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol.
Le composé organique introduit de cette manière peut être identique ou différent de l’acide organique introduit lors de l’étape b) d’extraction et/ou identique ou différent du composé organique ayant des propriétés complexantes éventuellement introduit lors de l’étape b).The organic compound introduced in this way may be identical or different from the organic acid introduced in step b) of extraction and/or identical or different from the organic compound having complexing properties possibly introduced in step b).
Selon une autre variante encore, l’étape de mise en contact i) peut également comprendre la mise en contact dudit catalyseur obtenu à l’étape g) de séchage ou à l’étape h) de calcination avec la solution d’extraction des métaux de l’étape b).According to yet another variant, the contacting step i) may also include contacting said catalyst obtained in the drying step g) or the calcination step h) with the metal extraction solution from step b).
L’étape d’imprégnation comporte plusieurs modes de mises en œuvre. Ils se distinguent notamment par le moment de l’introduction du composé organique lorsqu’il est présent et qui peut être effectuée soit en même temps que l’imprégnation des métaux (co-imprégnation), soit après (post-imprégnation), soit avant (pré-imprégnation). De plus, on peut combiner les modes de mise en œuvre.The impregnation step has several implementation methods. These are distinguished primarily by the timing of the introduction of the organic compound, if present, which can be carried out either simultaneously with the impregnation of the metals (co-impregnation), afterward (post-impregnation), or before (pre-impregnation). Furthermore, implementation methods can be combined.
Avantageusement, après chaque étape d’imprégnation, on laisse maturer le support imprégné. La maturation permet à la solution d’imprégnation de se disperser de manière homogène au sein du support.Advantageously, after each impregnation step, the impregnated substrate is allowed to mature. Maturation allows the impregnation solution to disperse homogeneously within the substrate.
Toute étape de maturation décrite dans la présente invention est avantageusement réalisée à pression atmosphérique, dans une atmosphère saturée en eau et à une température comprise entre 17°C et 50°C, et de préférence à température ambiante. Généralement une durée de maturation comprise entre dix minutes et quarante-huit heures et de préférence comprise entre trente minutes et six heures, est suffisante.Each maturation step described in the present invention is advantageously carried out at atmospheric pressure, in a water-saturated atmosphere, and at a temperature between 17°C and 50°C, and preferably at ambient temperature. Generally, a maturation time of between ten minutes and forty-eight hours, and preferably between thirty minutes and six hours, is sufficient.
Après la ou les étape(s) d’imprégnation et la ou les éventuelle(s) étape(s) de maturation, le catalyseur est généralement séché à une température inférieure à 200°C, avantageusement comprise entre 50°C et 180°C, de préférence entre 70°C et 150°C, de manière très préférée entre 75°C et 130°C, de manière à obtenir un catalyseur séché.After the impregnation step(s) and the possible maturation step(s), the catalyst is generally dried at a temperature below 200°C, advantageously between 50°C and 180°C, preferably between 70°C and 150°C, most preferably between 75°C and 130°C, in order to obtain a dried catalyst.
L’étape de séchage peut être effectuée par toute technique connue de l’Homme du métier telle que décrite ci-dessus.The drying stage can be carried out by any technique known to a person skilled in the art as described above.
Selon une variante et avantageusement lorsqu’un composé organique est présent, soit ajouté à l’étape i), soit un acide organique et éventuellement un composé organique ayant des propriétés complexantes introduits lors de l’étape d’extraction, le séchage est conduit de manière à conserver de préférence au moins 30 % poids du composé organique introduit lors d’une étape d’imprégnation, de préférence cette quantité est supérieure à 50% poids et de manière encore plus préférée, supérieure à 70 % poids, calculée sur la base du carbone restant sur le catalyseur.According to one variant and advantageously when an organic compound is present, either added in step i), or an organic acid and possibly an organic compound with complexing properties introduced during the extraction step, the drying is carried out in such a way as to retain preferably at least 30% by weight of the organic compound introduced during an impregnation step, preferably this quantity is greater than 50% by weight and even more preferably greater than 70% by weight, calculated on the basis of the carbon remaining on the catalyst.
Optionnellement, le séchage peut être suivi d’une étape de calcination. Selon cette variante, à l’issue de l’étape de séchage, on effectue une étape de calcination à une température comprise entre 200°C et 600°C, de préférence comprise entre 250°C et 550°C, sous une atmosphère inerte (azote par exemple) ou sous une atmosphère contenant de l’oxygène (air par exemple). La durée de ce traitement thermique est généralement comprise entre 0,5 heures et 16 heures, de préférence entre 1 heure et 5 heures. Après ce traitement, la phase active se trouve ainsi généralement sous forme oxyde, les hétéropolyanions sont ainsi transformés en oxydes. De même, le catalyseur ne contient plus ou très peu d’additif organique. Cependant l’introduction de l’additif organique lors de sa préparation a permis d’augmenter la dispersion de la phase active menant ainsi à un catalyseur plus actif.Optionally, drying can be followed by a calcination step. In this variant, after the drying step, a calcination step is carried out at a temperature between 200°C and 600°C, preferably between 250°C and 550°C, under an inert atmosphere (e.g., nitrogen) or an oxygen-containing atmosphere (e.g., air). The duration of this heat treatment is generally between 0.5 and 16 hours, preferably between 1 and 5 hours. After this treatment, the active phase is generally in oxide form; the heteropolyanions are thus transformed into oxides. Similarly, the catalyst contains little or no organic additive. However, the introduction of the organic additive during its preparation has increased the dispersion of the active phase, thus resulting in a more active catalyst.
Lorsqu’un composé organique est présent, soit ajouté à l’étape i), soit un acide organique et éventuellement un composé organique ayant des propriétés complexantes introduits lors de l’étape d’extraction, on n’effectue de préférence pas de calcination afin de préserver au moins en partie le composé organique/acide dans le catalyseur. On entend ici par calcination un traitement thermique sous un gaz contenant de l’air ou de l’oxygène à une température supérieure ou égale à 200°C.When an organic compound is present, either added in step i), or an organic acid and possibly an organic compound with complexing properties introduced during the extraction step, calcination is preferably not carried out in order to preserve at least part of the organic/acid compound in the catalyst. Here, calcination is defined as heat treatment under a gas containing air or oxygen at a temperature of 200°C or higher.
Avant son utilisation pour une réaction d'hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage, il est avantageux de transformer le catalyseur obtenu selon le procédé selon l’invention, éventuellement complété par une imprégnation d’une phase active d’un métal du groupe VIB et/ou d’un métal du groupe VIII, de phosphore et d’un composé organique, en un catalyseur sulfuré afin de former son espèce active. Cette étape d’activation ou de sulfuration s’effectue par les méthodes bien connues de l'Homme de l'art, et avantageusement sous une atmosphère sulfo-réductrice en présence d’hydrogène et d’hydrogène sulfuré.Before its use in a hydrotreating and/or hydrocracking reaction, it is advantageous to transform the catalyst obtained according to the process of the invention, optionally supplemented by impregnation with an active phase of a metal from group VIB and/or a metal from group VIII, phosphorus, and an organic compound, into a sulfide catalyst in order to form its active species. This activation or sulfidation step is carried out by methods well known to those skilled in the art, and advantageously under a sulfur-reducing atmosphere in the presence of hydrogen and hydrogen sulfide.
A l’issue de l’étape g) de séchage ou de l’étape h) de calcination du procédé selon l’invention, ou après l’éventuelle introduction de phase active de l’étape i) suivi d’une étape de séchage et d’une éventuelle étape de calcination, ledit catalyseur est donc avantageusement soumis à une étape de sulfuration.At the end of step g) of drying or step h) of calcination of the process according to the invention, or after the possible introduction of active phase of step i) followed by a drying step and a possible calcination step, said catalyst is therefore advantageously subjected to a sulfidation step.
Ledit catalyseur est avantageusement sulfuré de manièreex situouin situ. Les agents sulfurants sont le gaz H2S, le soufre élémentaire, le CS2, les mercaptans, les sulfures et/ou polysulfures, les coupes hydrocarbonées à point d'ébullition inférieur à 400°C contenant des composés soufrés ou tout autre composé contenant du soufre utilisé pour l’activation des charges hydrocarbures en vue de sulfurer le catalyseur. Lesdits composés contenant du soufre sont avantageusement choisis parmi les disulfures d’alkyle tel que par exemple le disulfure de diméthyle (DMDS), les sulfures d’alkyle, tel que par exemple le sulfure de diméthyle, les thiols tel que par exemple le n-butylmercaptan (ou 1-butanethiol) et les composés polysulfures de type tertiononylpolysulfure. Le catalyseur peut également être sulfuré par le soufre contenu dans la charge à désulfurer. De manière préférée, le catalyseur est sulfuréin situen présence d'un agent sulfurant et d'une charge hydrocarbonée. De manière très préférée le catalyseur est sulfuréin situen présence d'une charge hydrocarbonée additivée de disulfure de diméthyle.The catalyst is advantageously sulfided ex situ or in situ . Sulfurizing agents include hydrogen sulfide ( H₂S ), elemental sulfur, CS₂ , mercaptans, sulfides and/or polysulfides, hydrocarbon fractions with a boiling point below 400°C containing sulfur compounds, or any other sulfur-containing compound used for activating hydrocarbon feedstocks to sulfidate the catalyst. These sulfur-containing compounds are advantageously selected from alkyl disulfides, such as dimethyl disulfide (DMDS), alkyl sulfides, such as dimethyl sulfide, thiols, such as n-butylmercaptan (or 1-butanethiol), and polysulfide compounds of the tertiononyl polysulfide type. The catalyst can also be sulfided with sulfur contained in the feedstock to be desulfurized. Preferably, the catalyst is sulfided in situ in the presence of a sulfurizing agent and a hydrocarbon feedstock. Most preferably, the catalyst is sulfided in situ in the presence of a hydrocarbon feedstock supplemented with dimethyl disulfide.
Le procédé de préparation selon la présente invention permet d’obtenir un catalyseur comprenant au moins un support d’oxyde (issu des fines introduites à l’étape a), éventuellement complété avec le liant d’oxyde inorganique de l’étape c), au moins un métal du groupe VIII et/ou au moins un métal du groupe VIB (issus des fines introduites à l’étape a), ou introduits à l’étape i)), un acide (issu du résidu de lixiviation) et optionnellement du phosphore (issu du résidu de lixiviation ou éventuellement introduit à l’étape i) et optionnellement un composé organique comprenant de l’oxygène et/ou de l’azote et/ou du soufre (issue du résidu de lixiviation ou introduit à l’étape i) ou introduit à l’étape b)). Le catalyseur obtenu selon le procédé selon l’invention peut également comprendre, de manière non limitative, du coke et/ou du soufre, notamment lorsqu’il est issu d’un résidu de lixiviation d’un catalyseur régénéré ou usé.The preparation process according to the present invention makes it possible to obtain a catalyst comprising at least one oxide support (from the fines introduced in step a), optionally supplemented with the inorganic oxide binder from step c), at least one metal from Group VIII and/or at least one metal from Group VIB (from the fines introduced in step a), or introduced in step i)), an acid (from the leaching residue) and optionally phosphorus (from the leaching residue or possibly introduced in step i) and optionally an organic compound comprising oxygen and/or nitrogen and/or sulfur (from the leaching residue or introduced in step i) or introduced in step b)). The catalyst obtained according to the process of the invention may also include, but not limited to, coke and/or sulfur, particularly when it is derived from a leaching residue of a regenerated or spent catalyst.
La teneur en métal du groupe VIII est comprise entre 0,5 et 50% poids d'oxyde du métal du groupe VIII par rapport au poids du catalyseur, de préférence comprise entre 1 et 9 % poids, et de préférence comprise entre 1,5 et 8% poids.The Group VIII metal content is between 0.5 and 50% by weight of Group VIII metal oxide relative to the weight of the catalyst, preferably between 1 and 9% by weight, and preferably between 1.5 and 8% by weight.
La teneur en métal du groupe VIB est comprise entre 2 et 40 % poids d'oxyde du métal du groupe VIB par rapport au poids du catalyseur, de préférence comprise entre 4 et 35 % poids, de manière très préférée comprise entre 5 et 30 % poids.The metal content of group VIB is between 2 and 40% by weight of oxide of group VIB metal relative to the weight of the catalyst, preferably between 4 and 35% by weight, most preferably between 5 and 30% by weight.
Le rapport molaire métal du groupe VIII sur métal du groupe VIB dans du catalyseur est préférentiellement compris entre 0,1 et 0,8, de préférence compris entre 0,15 et 0,6 et de manière encore plus préférée compris entre 0,2 et 0,6 ou encore entre 0,3 et 0,5.The molar ratio of group VIII metal to group VIB metal in the catalyst is preferably between 0.1 and 0.8, preferably between 0.15 and 0.6 and even more preferably between 0.2 and 0.6 or between 0.3 and 0.5.
La teneur en phosphore est alors de préférence comprise entre 0,05 et 20 % poids exprimé en P2O5par rapport au poids du catalyseur, de préférence entre 0,2 et 15 % poids exprimé en P2O5, et de manière très préférée entre 0,3 et 10% poids exprimé en P2O5.The phosphorus content is then preferably between 0.05 and 20% by weight expressed as P2O5 relative to the weight of the catalyst, preferably between 0.2 and 15% by weight expressed as P2O5 , and very preferably between 0.3 and 10% by weight expressed as P2O5 .
Le rapport molaire phosphore sur l’élément du groupe VIB est supérieur ou égal à 0,05, de préférence supérieur ou égal à 0,07, de préférence compris entre 0,08 et 3, de préférence compris entre 0,01 et 2,5 et de manière très préférée compris entre 0,15 et 2.The molar ratio of phosphorus to the element in group VIB is greater than or equal to 0.05, preferably greater than or equal to 0.07, preferably between 0.08 and 3, preferably between 0.01 and 2.5 and most preferably between 0.15 and 2.
La teneur en soufre peut être comprise entre 0 et 15 % poids exprimée en élément par rapport au poids du catalyseur, de préférence entre 1 et 12 %, et de manière très préférée entre 2 et 10 % poids. De manière préférée, le catalyseur ne contient que peu ou pas de soufre. La teneur en soufre est alors de préférence inférieure à 5 % poids, de préférence comprise entre 0,1% et 3 % poids, préférentiellement comprise entre 0,1% et 2% poids, et de manière particulièrement préférée comprise entre 0,1% et 0,8% poids. Le catalyseur peut aussi ne pas contenir du soufre.The sulfur content may be between 0 and 15% by weight, expressed as an element relative to the weight of the catalyst, preferably between 1 and 12%, and most preferably between 2 and 10% by weight. Preferably, the catalyst contains little or no sulfur. In this case, the sulfur content is preferably less than 5% by weight, preferably between 0.1% and 3% by weight, preferably between 0.1% and 2% by weight, and most preferably between 0.1% and 0.8% by weight. The catalyst may also be sulfur-free.
La teneur en coke, exprimée en % poids de l’élément carbone, peut être comprise entre 0 et 20 % poids, de préférence entre 1,5 et 16 % poids et notamment entre 2 et 14 % poids par rapport au poids du catalyseur. De manière préférée, le catalyseur ne contient que peu ou pas de coke. La teneur en coke est alors de préférence inférieure à 5 % poids, de préférence comprise entre 0,1% et 4 % poids, préférentiellement comprise entre 0,1% et 2% poids, et de manière particulièrement préférée comprise entre 0,1% et 1 % poids, voire entre 0,1 et 0,5 % poids. Le catalyseur peut aussi ne pas contenir du coke.The coke content, expressed as a percentage by weight of the carbon element, may be between 0 and 20% by weight, preferably between 1.5 and 16% by weight, and particularly between 2 and 14% by weight relative to the weight of the catalyst. Preferably, the catalyst contains little or no coke. The coke content is then preferably less than 5% by weight, preferably between 0.1% and 4% by weight, preferably between 0.1% and 2% by weight, and particularly preferably between 0.1% and 1% by weight, or even between 0.1 and 0.5% by weight. The catalyst may also be coke-free.
Les différentes teneurs (phase active, phosphore, soufre, coke) s’expriment par rapport au poids du catalyseur sec.The different contents (active phase, phosphorus, sulfur, coke) are expressed in relation to the weight of the dry catalyst.
Le procédé de préparation selon la présente invention présente notamment l'avantage de conduire à un catalyseur ayant une résistance mécanique tout à fait satisfaisante par rapport aux volumes poreux qui le caractérisent, ladite résistance étant matérialisée par la valeur de l'écrasement grain à grain EGG d’au moins 0,4 daN/mm, de préférence d’au moins 0,6 daN/mm, de manière très préférée d’au moins 0,7 daN/mm.The preparation process according to the present invention has in particular the advantage of leading to a catalyst having a very satisfactory mechanical resistance in relation to the porous volumes which characterize it, said resistance being materialized by the value of the grain-to-grain EGG crushing of at least 0.4 daN/mm, preferably of at least 0.6 daN/mm, most preferably of at least 0.7 daN/mm.
Le procédé de préparation selon la présente invention permet l’obtention d’un catalyseur présentant avantageusement un volume poreux total, tel que mesuré par intrusion au porosimètre mercure compris entre 0,1 et 1,5 ml/g et de manière préférée entre 0,2 et 1,1 ml/g.The preparation process according to the present invention allows obtaining a catalyst advantageously having a total pore volume, as measured by mercury porosimeter intrusion, of between 0.1 and 1.5 ml/g and preferably between 0.2 and 1.1 ml/g.
Le volume mésoporeux du catalyseur préparé selon l’invention, c’est-à-dire contenu dans les pores de diamètre compris entre 2 et 50 nm, tel que mesuré par intrusion au porosimètre mercure est compris entre 0,1 et 0,7 ml/g et de manière préférée entre 0,1 et 0,5 ml/g.The mesoporous volume of the catalyst prepared according to the invention, i.e. contained in the pores with a diameter between 2 and 50 nm, as measured by intrusion with a mercury porosimeter, is between 0.1 and 0.7 ml/g and preferably between 0.1 and 0.5 ml/g.
Le volume macroporeux du catalyseur préparé selon l’invention, c’est-à-dire contenu dans les pores de diamètre supérieur à 50 nm, tel que mesuré par intrusion au porosimètre mercure est compris entre 0 et 0,4 ml/g et de manière préférée entre 0 et 0,2 ml/g g et de manière très préférée entre 0 et 0,1 mL/g.The macroporous volume of the catalyst prepared according to the invention, i.e. contained in the pores with a diameter greater than 50 nm, as measured by intrusion with a mercury porosimeter, is between 0 and 0.4 ml/g and preferably between 0 and 0.2 ml/g and most preferably between 0 and 0.1 ml/g.
Le catalyseur préparé selon l’invention présente généralement une surface spécifique comprise entre 5 et 400 m²/g, de préférence comprise entre 10 et 350 m²/g, de préférence comprise entre 40 et 350 m²/g, de manière très préférée comprise entre 150 et 340 m²/g.The catalyst prepared according to the invention generally has a specific surface area of between 5 and 400 m²/g, preferably between 10 and 350 m²/g, preferably between 40 and 350 m²/g, most preferably between 150 and 340 m²/g.
Valorisation de la solution d’extraction enrichie en métal/métauxValorization of the metal/metals enriched extraction solution
La solution d’extraction enrichie en au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIII obtenue à l’étape b) d’extraction peut être valorisée.The extraction solution enriched in at least one metal from group VIB and/or at least one metal from group VIII obtained in step b) of extraction can be valorized.
Selon un mode de réalisation, le métal ou les métaux extraits contenus dans la solution de métal/métaux extrait(s) peuvent être récupérés sous forme solide. La récupération sous forme solide peut être effectuée par toute méthode connue par l’homme du métier, par exemple par précipitation/filtration, cristallisation/filtration ou un traitement d’extraction liquide/liquide suivi d’une évaporation du solvant, ou bien par adsorption sur masse de captation.According to one embodiment, the extracted metal(s) contained in the extracted metal(s) solution can be recovered in solid form. Recovery in solid form can be carried out by any method known to those skilled in the art, for example by precipitation/filtration, crystallization/filtration, or a liquid/liquid extraction treatment followed by solvent evaporation, or by adsorption onto a collection mass.
Selon un autre mode de réalisation, préférée, la solution de métal/métaux extrait(s) peut être utilisée comme solution d’imprégnation pour préparer un nouveau catalyseur tel que décrit dans FR3117381, c’est à-dire sans traitement intermédiaire où le ou les métaux extraits seraient en phase solide, ni de traitement d’extraction liquide/liquide de celui/ceux-ci. Dans ce cas, le métal ou les métaux extraits contenus dans la solution de métal/métaux extrait(s) restent en solution jusqu’à leur réemploi comme appoint de solution d’imprégnation pour produire un nouveau catalyseur. Ceci permet une valorisation « directe », s’épargnant ainsi une quantité d’opérations de type précipitation/filtration permettant la production d’un nouveau catalyseur qui est facile à mettre en œuvre à l’échelle industrielle.According to another, preferred embodiment, the extracted metal(s) solution can be used as an impregnation solution to prepare a new catalyst as described in FR3117381, i.e., without intermediate treatment where the extracted metal(s) would be in solid phase, nor with liquid/liquid extraction treatment. In this case, the extracted metal(s) contained in the extracted metal(s) solution remain in solution until they are reused as a top-up impregnation solution to produce a new catalyst. This allows for "direct" valorization, thus avoiding a number of precipitation/filtration operations, making the production of a new catalyst easy to implement on an industrial scale.
Avant son utilisation comme solution d’imprégnation, la solution de métal/métaux extrait(s) peut être soumise à au moins une étape de traitement choisie parmi au moins un des traitements suivants : purification, concentration, dilution, modification de la composition de la solution par ajout ou élimination, totale ou partielle, d’au moins un composé. Le métal ou les métaux extraits restent en phase liquide pendant ces traitements.Before its use as an impregnation solution, the extracted metal(s) solution may be subjected to at least one treatment step chosen from at least one of the following: purification, concentration, dilution, modification of the solution's composition by the addition or removal, total or partial, of at least one compound. The extracted metal(s) remain in the liquid phase during these treatments.
La purification a pour rôle de retirer tout ou partie des impuretés éventuellement contenues dans la solution métallique, issues en particulier des impuretés potentiellement présentes sur le catalyseur usé ou liées à une dissolution partielle du support dudit catalyseur. La purification peut se dérouler en une seule étape ou en plusieurs étapes successives. Dans le cas où la solution de métal/métaux extrait(s) contiendrait des solides en suspension après la dernière étape de séparation liquide/solide, toute méthode connue pour éliminer ces matières en suspension pourra être utilisée. De manière préférée, cette élimination est réalisée par filtration (par exemple, microfiltration et ultrafiltration sur filtre à flux croisés). D’autres méthodes sont la centrifugation, la coagulation ou la sédimentation. Pour les impuretés dissoutes, telles que par exemple des arséniates ou arsénites, toutes les méthodes connues pourront être utilisées, notamment et de manière préférée, la sorption sur solide, la précipitation et l’extraction par solvant, en prenant garde de ne pas enlever en même temps les métaux d’intérêt qui ont été extraits.The purpose of purification is to remove all or part of any impurities that may be present in the metal solution, particularly those originating from impurities potentially present on the spent catalyst or resulting from partial dissolution of the catalyst support. Purification can be carried out in a single step or in several successive steps. If the extracted metal(s) solution contains suspended solids after the final liquid/solid separation step, any known method for removing these suspended solids may be used. Preferably, this removal is achieved by filtration (for example, microfiltration and ultrafiltration using a cross-flow filter). Other methods include centrifugation, coagulation, or sedimentation. For dissolved impurities, such as arsenates or arsenites, all known methods may be used, particularly and preferably, solid sorption, precipitation, and solvent extraction, taking care not to simultaneously remove the extracted metals of interest.
La solution de métal/métaux extrait(s), éventuellement purifiée, peut être soumise à une étape de concentration. Cette étape consiste à concentrer la solution de métal/métaux extrait(s), par élimination d’une partie du solvant, et éventuellement de tout ou partie de l’acide contenu dans la solution métallique. Cette étape peut être nécessaire si les concentrations en métaux sont trop faibles par rapport aux concentrations nécessaires pour réaliser une imprégnation. Toute méthode connue pour retirer une partie d’un solvant d’une solution est envisagée. La concentration peut se dérouler en une seule étape ou en plusieurs étapes successives. Tout ou partie du solvant contenant ou non l’acide, extrait de la solution métallique, peut être recyclé dans le procédé selon l’invention en tant que solution de lixiviation.The extracted metal(s) solution, possibly purified, may undergo a concentration step. This step consists of concentrating the extracted metal(s) solution by removing some of the solvent and possibly all or part of the acid contained in the metal solution. This step may be necessary if the metal concentrations are too low compared to the concentrations required for impregnation. Any known method for removing some of the solvent from a solution is considered. The concentration may be carried out in a single step or in several successive steps. All or part of the solvent, with or without acid, extracted from the metal solution may be recycled in the process according to the invention as a leaching solution.
De manière préférée, et en particulier dans le cas où la solution métallique est une solution aqueuse, la concentration est réalisée par évapoconcentration. Dans ce cas, une neutralisation sera préférentiellement réalisée, de manière à ce que l’effluent entre dans l’évaporateur dans une plage de pH de 5 à 7. Cette régulation du pH permet de limiter les phénomènes de co-distillation, à moins que celle-ci soit recherchée pour la co-élimination du solvant et d’une partie de l’acide et, par ailleurs, pour éviter au maximum la précipitation des oxydes métalliques. De manière préférée, tout ou partie du distillat peut être recyclé dans le procédé selon l’invention en tant que solution de lixiviation.Preferably, and particularly when the metal solution is aqueous, concentration is achieved by evaporation. In this case, neutralization is preferably carried out so that the effluent enters the evaporator at a pH between 5 and 7. This pH control helps limit co-distillation, unless it is desired for the co-removal of the solvent and some of the acid, and also to minimize the precipitation of metal oxides. Preferably, all or part of the distillate can be recycled in the process according to the invention as a leaching solution.
Lorsque seule l’élimination d’une partie du solvant est souhaitée, outre l’évapoconcentration, les techniques préférées sont les techniques membranaires, et, de manière très préférée, la nanofiltration, l’osmose inverse et la pervaporation, l’extraction par solvant ou encore la cryoconcentration. Quand on veut retirer du solvant et de l’acide, une technique préférée est l’évapoconcentration.When only partial solvent removal is desired, in addition to evaporation, the preferred techniques are membrane techniques, and, even more importantly, nanofiltration, reverse osmosis and pervaporation, solvent extraction, and cryoconcentration. When both solvent and acid removal are required, evaporation is a preferred technique.
La solution de métal/métaux extrait(s), éventuellement purifiée et/ou concentrée, peut être soumise à une étape d’ajustement de la composition. Cette étape consiste à modifier la solution métallique par ajout(s) et/ou élimination(s) de certains constituants. Des précurseurs métalliques et/ou des précurseurs de phosphore et/ou des additifs organiques peuvent être ajoutés. Des acides utilisés pour l’extraction des métaux peuvent aussi être retirés, en tout ou partie, si nécessaire. L’objectif est d’obtenir une solution métallique dont la composition correspond à celle souhaitée de la solution d’imprégnation utilisée pour la synthèse d’un nouveau catalyseur.The extracted metal(s) solution, possibly purified and/or concentrated, may undergo a composition adjustment step. This step involves modifying the metal solution by adding and/or removing certain constituents. Metal precursors and/or phosphorus precursors and/or organic additives may be added. Acids used for metal extraction may also be removed, in whole or in part, if necessary. The objective is to obtain a metal solution whose composition matches the desired composition of the impregnation solution used for the synthesis of a new catalyst.
L’ajustement des ratios entre métaux se fait soit par ajout d’une solution d’appoint contenant un ou plusieurs desdits métaux, soit par dissolution directe d’un ou plusieurs précurseurs métalliques dans la solution de métal/métaux extrait(s), cette dernière alternative étant préférée. Le rapport molaire métal du groupe VIII sur métal du groupe VIB dans la solution métallique à l’issue de cette étape d’ajustement est généralement compris entre 0,1 et 0,8, de préférence compris entre 0,15 et 0,6.The adjustment of the metal ratios is achieved either by adding a makeup solution containing one or more of the metals in question, or by directly dissolving one or more metal precursors in the extracted metal/metal solution, the latter being preferred. The molar ratio of Group VIII metal to Group VIB metal in the metal solution after this adjustment step is generally between 0.1 and 0.8, preferably between 0.15 and 0.6.
On peut également ajouter du phosphore et/ou un composé organique dans la solution d’imprégnation.Phosphorus and/or an organic compound can also be added to the impregnation solution.
Les précurseurs métalliques du métal du groupe VIII, notamment à base de molybdène ou de tungstène, les précurseurs métalliques du métal du groupe VIB, notamment à base de cobalt et de nickel, les précurseurs de phosphore et le composé organique sont ceux indiqués pour l’étape i). Ils sont introduits dans les ratios indiqués pour l’étape i). Le composé organique peut être identique ou différent de l’acide organique introduit lors de l’étape b) d’extraction.The metallic precursors of the group VIII metal, in particular based on molybdenum or tungsten, the metallic precursors of the group VIB metal, in particular based on cobalt and nickel, the phosphorus precursors and the organic compound are those indicated for step i). They are introduced in the ratios indicated for step i). The organic compound may be the same as or different from the organic acid introduced in step b) of extraction.
La solution de métal/métaux extrait(s) peut contenir un excès d’acide par rapport à la solution d’imprégnation recherchée. Les ratios entre acide et métaux peuvent être ajustés de deux façons. La première façon consiste à ajouter une solution concentrée de précurseurs métalliques, ou à dissoudre directement ces précurseurs métalliques afin d’atteindre les ratios désirés. Dans ce cas, le catalyseur final obtenu comprendra un mélange de métaux recyclés et métaux neufs.The extracted metal(s) solution may contain an excess of acid relative to the desired impregnation solution. The acid-to-metal ratios can be adjusted in two ways. The first is to add a concentrated solution of metal precursors, or to dissolve these metal precursors directly to achieve the desired ratios. In this case, the final catalyst will consist of a mixture of recycled and virgin metals.
Si l’excès d’acide est trop important pour utiliser la première façon (i.e. la quantité de métaux recyclés incorporés dans le catalyseur final n’est pas significative, par exemple inférieure à 5% de la quantité totale de métaux), la deuxième façon consiste alors à éliminer de la solution métallique tout ou partie de l’acide en excès. Dans ce cas, l’acide peut être recyclé au procédé de lixiviation selon l’invention. La concentration en acide en excès peut être diminuée par exemple par évaporation, par extraction liquide-liquide, par adsorption ou par séparation membranaire.If the excess acid is too large to use the first method (i.e., the amount of recycled metals incorporated into the final catalyst is not significant, for example, less than 5% of the total amount of metals), the second method consists of removing all or part of the excess acid from the metal solution. In this case, the acid can be recycled to the leaching process according to the invention. The concentration of excess acid can be reduced, for example, by evaporation, liquid-liquid extraction, adsorption, or membrane separation.
La solution de métal/métaux extrait(s), au préalable éventuellement soumise à un ou plusieurs des traitements décrits ci-dessous, peut être utilisée pour la préparation d’un nouveau catalyseur. Pour ceci, on met en contact un support d’oxyde, ou un catalyseur contenant déjà un ou des métaux avec la solution de métal/métaux extrait(s). La mise en contact peut se faire par toute méthode connue, comme par exemple l’échange ionique, l’imprégnation à sec, l’imprégnation par excès, le dépôt en phase vapeur, etc. La mise en contact peut se dérouler en une étape ou en plusieurs étapes successives. Selon un mode préféré, la mise en contact dudit support avec la solution métallique est réalisée par imprégnation en excès ou par imprégnation à sec. Elle est généralement réalisée dans les conditions décrites à l’étape i).The extracted metal(s) solution, possibly previously subjected to one or more of the treatments described below, can be used to prepare a new catalyst. This is achieved by contacting an oxide support, or a catalyst already containing one or more metals, with the extracted metal(s) solution. This contact can be made by any known method, such as ion exchange, dry impregnation, excess impregnation, vapor deposition, etc. The contact can be carried out in one step or in several successive steps. In a preferred method, the support is brought into contact with the metal solution by excess impregnation or by dry impregnation. It is generally carried out under the conditions described in step i).
De préférence, on effectue une imprégnation d’un support avec une solution d’imprégnation issue de ladite solution de métal/métaux du groupe VIB et/ou VIII extrait(s), pour obtenir un substrat imprégné, ledit ou lesdits métaux extraits restant en phase liquide depuis l’extraction par une solution d’extraction comprenant un alcool jusqu’à l’imprégnation.Preferably, an impregnation of a support is carried out with an impregnation solution derived from said solution of extracted group VIB and/or VIII metal(s), to obtain an impregnated substrate, said extracted metal(s) remaining in liquid phase from extraction by an extraction solution comprising an alcohol until impregnation.
Selon la présente invention, on comprend que la solution d’imprégnation est « issue » de la solution d’extraction comme signifiant qu’il n’y a pas de traitement intermédiaire où le ou les métaux extraits seraient en phase solide, ni de traitement d’extraction liquide/liquide de celui/ceux-ci.According to the present invention, it is understood that the impregnation solution is "derived" from the extraction solution as meaning that there is no intermediate treatment where the extracted metal(s) would be in solid phase, nor any liquid/liquid extraction treatment of the latter.
On comprend par « support » (qu’on va venir imprégner avec la solution d’imprégnation issue de la solution de métal/métaux extrait(s)) un support « neuf » d’oxydes, mais également un support qui a déjà été imprégné par une autre solution d’imprégnation - on parle de support pré-imprégné -, ou d’un support qui est en fait un catalyseur (un support muni de métaux) mais qui contient une quantité insuffisante en métaux, comme un catalyseur usé ou régénéré. Le support peut également être le résidu de lixiviation obtenu à l’étape b).The term "support" (which will be impregnated with the impregnation solution derived from the extracted metal(s) solution) refers to a "new" oxide support, but also to a support that has already been impregnated with another impregnation solution – referred to as a pre-impregnated support – or to a support that is actually a catalyst (a support containing metals) but which contains an insufficient quantity of metals, such as a used or regenerated catalyst. The support can also be the leaching residue obtained in step b).
Le support d’oxyde qu’on va venir imprégner avec la solution d’imprégnation issue de la solution de métal/métaux extrait(s)) peut être de même nature que le support du catalyseur source, dont une description a déjà été donnée plus haut.The oxide support that will be impregnated with the impregnation solution from the extracted metal(s) solution can be of the same nature as the support of the source catalyst, a description of which has already been given above.
Après l’étape de mise en contact du support d’oxyde ou d’un catalyseur contenant déjà un ou des métaux avec la solution de métal/métaux extrait(s), de préférence par imprégnation, on effectue avantageusement une étape de maturation, suivi d’une étape de séchage dans les conditions décrites à l’étape i). Optionnellement, le séchage peut être suivi d’une étape de calcination dans les conditions décrites à l’étape i).After the step of contacting the oxide support or a catalyst already containing one or more metals with the solution of extracted metal(s), preferably by impregnation, a maturation step is advantageously carried out, followed by a drying step under the conditions described in step i). Optionally, the drying can be followed by a calcination step under the conditions described in step i).
Lorsque le catalyseur comprend un composé organique, on n’effectue de préférence pas de calcination.When the catalyst includes an organic compound, calcination is preferably not carried out.
La quantité de métaux recyclés contenue dans le nouveau catalyseur est comprise entre 1% et 100% pds des métaux contenus dans le nouveau catalyseur, de préférence entre 10% et 100% poids, de manière préférée entre 20% et 100% poids, et de manière encore plus préférée entre 50% et 100% pds par rapport au poids du nouveau catalyseur.The quantity of recycled metals contained in the new catalyst is between 1% and 100% wt of the metals contained in the new catalyst, preferably between 10% and 100% wt, preferably between 20% and 100% wt, and even more preferably between 50% and 100% wt of the weight of the new catalyst.
Il est à souligner que le nouveau catalyseur peut avoir une formulation différente du catalyseur source utilisé pour récupérer les métaux et des quantités de métal différentes et des ratios entre métaux différents : ainsi, un catalyseur source fortement chargé en métaux peut selon l’invention être utilisé pour produire un catalyseur plus faiblement chargé en métaux (ou l’inverse). Cela permet, le cas échéant, d’éviter une étape de concentration de la solution après extraction ou tout au moins d’en réduire l’intensité/la durée.It should be noted that the new catalyst may have a different formulation than the source catalyst used to recover the metals, and different quantities and ratios of metals: thus, a source catalyst with a high metal content can, according to the invention, be used to produce a catalyst with a lower metal content (or vice versa). This makes it possible, where appropriate, to avoid a concentration step of the solution after extraction or at least to reduce its intensity/duration.
A noter aussi que le nouveau catalyseur peut être post-additivé, c’est à dire que l’on peut procéder à une étape d'imprégnation supplémentaire d’un ou plusieurs additifs organiques, dont la fonction est d’augmenter l’activité catalytique par rapport aux catalyseurs non additivés, avant la sulfuration optionnelle finale, étant entendu que, de préférence, on n'effectue pas d'étape de calcination après son introduction.It should also be noted that the new catalyst can be post-additized, meaning that an additional impregnation step of one or more organic additives can be carried out, the function of which is to increase the catalytic activity compared to non-additized catalysts, before the final optional sulfidation, it being understood that, preferably, no calcination step is carried out after its introduction.
Le catalyseur obtenu selon le procédé de l’invention peut être utilisé dans des procédés d'hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage de coupes hydrocarbonées et plus particulièrement pour les réactions d'hydrogénation, d'hydrodéazotation, d'hydrodésaromatisation, d'hydrodésulfuration, d’hydrodéoxygénation, d'hydrodémétallation ou d'hydroconversion de charges hydrocarbonées.The catalyst obtained according to the process of the invention can be used in hydrotreating and/or hydrocracking processes of hydrocarbon fractions and more particularly for hydrogenation, hydrodeazotation, hydrodearomatization, hydrodesulfurization, hydrodeoxygenation, hydrodemetallation or hydroconversion reactions of hydrocarbon feedstocks.
Le procédé d'hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage de coupes hydrocarbonées peut être réalisé dans un ou plusieurs réacteurs en série du type lit fixe ou du type lit bouillonnant.The hydrotreating and/or hydrocracking process of hydrocarbon fractions can be carried out in one or more reactors in series of the fixed bed type or of the bubbling bed type.
La charge hydrocarbonée visée par un hydrotraitement et/ou une hydroconversion peut être de nature différente. La charge peut notamment être d’origine fossile ou issue de la conversion de la biomasse ou de déchets, prise seule ou en mélange. Les charges qui sont traitées, et en particulier celles citées ci-dessous, contiennent généralement des hétéroatomes tels que le soufre, l’oxygène et l’azote et, pour les charges lourdes, elles contiennent le plus souvent également des métaux.The hydrocarbon feedstock targeted by hydrotreatment and/or hydroconversion can be of various types. It may be of fossil origin or derived from the conversion of biomass or waste, either alone or in mixtures. The feedstocks treated, and in particular those listed below, generally contain heteroatoms such as sulfur, oxygen, and nitrogen, and, for heavy feedstocks, they most often also contain metals.
La charge d’origine fossile est notamment une coupe issue du charbon ou des hydrocarbures produits à partir du gaz naturel, éventuellement en mélanges. Il peut aussi s’agir de coupes pétrolières ou synthétiques lourdes, par exemple des kérosènes, gasoils ou distillats issus de distillation atmosphérique et sous vide afin de produire du kérosène, du gasoil ou du distillat sous vide valorisable, soit dans l’unité de stockage recevant des produits du même type (« pool » en anglais), soit vers une unité aval comme une unité de craquage catalytique, où les charges sont « craquées » pour produire des hydrocarbures à chaînes plus courtes. Il est fréquent que le procédé d’hydrotraitement soit de fait une étape préalable de traitement d’une charge par procédé de type hydroconversion/hydrocraquage.Fossil fuel feedstock typically consists of a fraction derived from coal or hydrocarbons produced from natural gas, possibly in mixtures. It can also include heavy petroleum or synthetic fractions, such as kerosene, diesel, or distillates obtained through atmospheric and vacuum distillation to produce usable kerosene, diesel, or vacuum distillate. This usable product is then either stored in a pool receiving similar products or sent to a downstream unit, such as a catalytic cracking unit, where the feedstock is cracked to produce shorter-chain hydrocarbons. Hydrotreating is often a preliminary step in the hydroconversion/hydrocracking process of treating a feedstock.
Les charges d’origines fossile employées dans un procédé d'hydrotraitement, de façon plus détaillée, sont par exemple des essences, des gazoles, des gazoles 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, prises seules ou en mélange.The fossil fuel feedstocks used in a hydrotreating process, in more detail, are for example gasoline, diesel, vacuum diesel, atmospheric residues, vacuum residues, atmospheric distillates, vacuum distillates, heavy fuel oils, oils, waxes and paraffins, used oils, residues or deasphalted crudes, feedstocks from thermal or catalytic conversion processes, taken alone or in mixtures.
La charge issue de la conversion de la biomasse peut avantageusement être choisie parmi les huiles végétales, les huiles d'algues ou algales, les huiles de poissons, les huiles alimentaires usagées, et les graisses d'origine végétale ou animale ; ou des mélanges de telles charges. Lesdites huiles végétales peuvent avantageusement être brutes ou raffinées, totalement ou en partie, et issues des végétaux choisis parmi le colza, le tournesol, le soja, le palmier, l'olive, la noix de coco, le coprah, le ricin, le coton, les huiles d'arachides, de lin et de crambe et toutes les huiles issues par exemple du tournesol ou du colza par modification génétique ou hybridation, cette liste n'étant pas limitative. Lesdites graisses animales sont avantageusement choisies parmi le lard et les graisses composées de résidus de l'industrie alimentaire ou issus des industries de la restauration. Les huiles de fritures, les huiles animales variées comme les huiles de poisson, le suif, le saindoux peuvent également être utilisées. La charge issue de la conversion de la biomasse peut également avantageusement être choisi parmi les esters méthyliques d’acides gras d’origine végétale et/ou animale ou encore des esters méthyliques d’acides gras de huiles végétales alimentaires usagées.The feedstock resulting from biomass conversion may advantageously be chosen from vegetable oils, algae or algal oils, fish oils, used cooking oils, and fats of vegetable or animal origin; or mixtures of such feedstocks. Said vegetable oils may advantageously be crude or refined, wholly or partially, and derived from plants chosen from rapeseed, sunflower, soybean, palm, olive, coconut, copra, castor, cottonseed, peanut, linseed, and crambe oils, and all oils derived, for example, from sunflower or rapeseed by genetic modification or hybridization, this list not being exhaustive. Said animal fats are advantageously chosen from lard and fats composed of residues from the food industry or from the catering industry. Frying oils, various animal oils such as fish oils, tallow, and lard may also be used. The feedstock from biomass conversion can also advantageously be chosen from methyl esters of fatty acids of vegetable and/or animal origin or from methyl esters of fatty acids from used edible vegetable oils.
La charge issue de la conversion de la biomasse peut également être choisie parmi des charges provenant des procédés de conversions thermiques ou catalytiques de biomasse, tel que des huiles qui sont produits à partir de la biomasse, en particulier de la biomasse lignocellulosique, avec diverses méthodes de liquéfaction, telles que la liquéfaction hydrothermale ou la pyrolyse. Le terme «biomasse» fait référence à un matériau dérivé d'organismes récemment vivants, qui comprend les plantes, les animaux et leurs sous-produits. Le terme «biomasse lignocellulosique» désigne la biomasse dérivée de plantes ou de leurs sous-produits. La biomasse lignocellulosique est composée de polymères glucidiques (cellulose, hémicellulose) et d'un polymère aromatique (lignine).The feedstock resulting from biomass conversion can also be selected from feedstocks produced by thermal or catalytic biomass conversion processes, such as oils derived from biomass, particularly lignocellulosic biomass, using various liquefaction methods, such as hydrothermal liquefaction or pyrolysis. The term "biomass" refers to material derived from recently living organisms, including plants, animals, and their byproducts. The term "lignocellulosic biomass" refers to biomass derived from plants or their byproducts. Lignocellulosic biomass is composed of carbohydrate polymers (cellulose, hemicellulose) and an aromatic polymer (lignin).
La charge issue de la conversion de la biomasse peut également avantageusement être choisie parmi des charges issues de l’industrie papetière.The feedstock from biomass conversion can also advantageously be chosen from feedstocks from the paper industry.
La charge issue de la conversion de déchets peut être une huile de pyrolyse issue de plastiques, de pneus ou encore de combustibles solides de récupération (CSR). Ces huiles sont obtenues par un traitement de pyrolyse thermique, catalytique ou encore être préparée par hydropyrolyse (pyrolyse en présence d’un catalyseur et d’hydrogène).The feedstock resulting from waste conversion can be pyrolysis oil derived from plastics, tires, or solid recovered fuels (SRF). These oils are obtained through thermal or catalytic pyrolysis, or can be prepared by hydropyrolysis (pyrolysis in the presence of a catalyst and hydrogen).
Les conditions opératoires utilisées dans les procédés mettant en œuvre les réactions d'hydrotraitement de charges hydrocarbonées décrites ci-dessus sont généralement les suivantes : le température est avantageusement comprise entre 180 et 450°C, et de préférence entre 250 et 440°C, la pression est avantageusement comprise entre 0,5 et 30 MPa, et de préférence entre 1 et 18 MPa, la vitesse volumique horaire est avantageusement comprise entre 0,1 et 20 h-1et de préférence entre 0,2 et 5 h-1, et le rapport hydrogène/charge exprimé en volume d'hydrogène, mesuré dans les conditions normales de température et pression, par volume de charge liquide est avantageusement compris entre 50 l/l à 5000 l/l et de préférence 80 à 2000 l/l.The operating conditions used in the processes implementing the hydrotreating reactions of hydrocarbon feedstocks described above are generally as follows: the temperature is advantageously between 180 and 450°C, and preferably between 250 and 440°C, the pressure is advantageously between 0.5 and 30 MPa, and preferably between 1 and 18 MPa, the hourly volumetric rate is advantageously between 0.1 and 20 h -1 and preferably between 0.2 and 5 h -1 , and the hydrogen/feed ratio expressed as volume of hydrogen, measured under normal temperature and pressure conditions, per volume of liquid feedstock is advantageously between 50 l/l and 5000 l/l and preferably 80 and 2000 l/l.
Selon un premier mode d’utilisation, ledit procédé d'hydrotraitement est un procédé d'hydrotraitement, et notamment d’hydrodésulfuration (HDS) d'une coupe gazole réalisé en présence d'au moins un catalyseur obtenu selon l’invention. Ledit procédé d'hydrotraitement vise à éliminer les composés soufrés présents dans ladite coupe gazole de façon à atteindre les normes environnementales en vigueur, à savoir une teneur en soufre autorisée jusqu'à 10 ppm. Il permet aussi de réduire les teneurs en aromatiques et en azote de la coupe gazole à hydrotraiter.According to a first embodiment, the hydrotreating process is a hydrotreating process, and in particular a hydrodesulfurization (HDS) process, of a diesel fraction carried out in the presence of at least one catalyst obtained according to the invention. The hydrotreating process aims to eliminate sulfur compounds present in the diesel fraction in order to meet current environmental standards, namely an authorized sulfur content of up to 10 ppm. It also reduces the aromatic and nitrogen content of the diesel fraction to be hydrotreated.
Ladite coupe gazole à hydrotraiter contient de 0,02 à 5,0 % poids de soufre. Elle est avantageusement issue de la distillation directe (ou gazole straight run selon la terminologie anglo-saxonne), d’une unité de cokéfaction (coking selon la terminologie anglo-saxonne), d'une unité de viscoréduction (visbreaking selon la terminologie anglo-saxonne), d'une unité de vapocraquage (steam cracking selon la terminologie anglo-saxonne), d’une unité d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage de charges plus lourdes et/ou d'une unité de craquage catalytique (Fluid Catalytic Cracking selon la terminologie anglo-saxonne). Ladite coupe gazole présente préférentiellement au moins 90% des composés dont la température d’ébullition est comprise entre 250°C et 400°C à pression atmosphérique.The said diesel cut to be hydrotreated contains from 0.02 to 5.0% sulfur by weight. It is advantageously obtained from direct distillation (or straight run diesel, according to Anglo-Saxon terminology), a coking unit, a visbreaking unit, a steam cracking unit, a hydrotreating and/or hydrocracking unit for heavier feedstocks, and/or a fluid catalytic cracking unit. This diesel cut preferably contains at least 90% of the compounds with a boiling point between 250°C and 400°C at atmospheric pressure.
Le procédé d'hydrotraitement de ladite coupe gazole est mis en œuvre dans les conditions opératoires suivantes : une température comprise entre 200 et 400°C, préférentiellement entre 300 et 380°C, une pression totale comprise entre 2 MPa et 10 MPa et plus préférentiellement entre 3 MPa et 8 MPa avec un ratio volume d’hydrogène par volume de charge hydrocarbonée, exprimé en volume d'hydrogène, mesuré dans les conditions normales de température et pression, par volume de charge liquide, compris entre 100 et 600 litres par litre et plus préférentiellement entre 200 et 400 litres par litre et une vitesse volumique horaire (VVH) comprise entre 1 et 10 h-1, préférentiellement entre 2 et 8 h-1. La VVH correspond à l'inverse du temps de contact exprimée en heure et est définie par le rapport du débit volumique de charge hydrocarbonée liquide par le volume de catalyseur chargé dans l'unité réactionnelle mettant en œuvre le procédé d'hydrotraitement selon l'invention. L'unité réactionnelle mettant en œuvre le procédé d'hydrotraitement de ladite coupe gazole est préférentiellement opérée en lit fixe, en lit mobile ou en lit bouillonnant, de préférence en lit fixe.The hydrotreating process of said diesel cut is implemented under the following operating conditions: a temperature between 200 and 400°C, preferably between 300 and 380°C, a total pressure between 2 MPa and 10 MPa and more preferably between 3 MPa and 8 MPa with a hydrogen volume to hydrocarbon feed volume ratio, expressed as hydrogen volume, measured under normal temperature and pressure conditions, per liquid feed volume, between 100 and 600 liters per liter and more preferably between 200 and 400 liters per liter and a volumetric hourly velocity (VVH) between 1 and 10 h -1 , preferably between 2 and 8 h -1 . The VVH corresponds to the inverse of the contact time expressed in hours and is defined by the ratio of the volumetric flow rate of liquid hydrocarbon feedstock to the volume of catalyst loaded into the reaction unit implementing the hydrotreating process according to the invention. The reaction unit implementing the hydrotreating process of said diesel fraction is preferably operated as a fixed bed, a moving bed, or a bubbling bed, preferably as a fixed bed.
Selon un second mode d’utilisation, ledit procédé d'hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage est un procédé d'hydrotraitement (notamment hydrodésulfuration, hydrodéazotation, hydrogénation des aromatiques) et/ou d’hydrocraquage d'une coupe de distillat sous vide réalisé en présence d'au moins un catalyseur obtenu selon l'invention. Ledit procédé d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage, autrement appelé procédé de prétraitement d’hydrocraquage ou d’hydrocraquage vise selon les cas à éliminer les composés soufrés, azotés ou aromatiques présents dans ladite coupe distillat de façon à effectuer un prétraitement avant conversion dans des procédés de craquage catalytique ou d’hydroconversion, ou à hydrocraquer la coupe distillat qui aurait éventuellement été prétraitée auparavant si besoin.According to a second embodiment, the hydrotreating and/or hydrocracking process is a hydrotreating (in particular hydrodesulfurization, hydrodeazotation, aromatic hydrogenation) and/or hydrocracking process of a distillate cut under vacuum, carried out in the presence of at least one catalyst obtained according to the invention. This hydrotreating and/or hydrocracking process, also called a hydrocracking pretreatment process or hydrocracking process, aims, as appropriate, to remove sulfur, nitrogen, or aromatic compounds present in the distillate cut in order to perform pretreatment before conversion in catalytic cracking or hydroconversion processes, or to hydrocrack the distillate cut, which may have been pretreated beforehand if necessary.
Des charges très variées peuvent être traitées par les procédés d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage de distillats sous vide décrits ci-dessus. Généralement elles contiennent au moins 20% volume et souvent au moins 80% volume de composés bouillant au-dessus de 340°C à pression atmosphérique. La charge peut être par exemple des distillats sous vide ainsi que des charges provenant d'unités d'extraction d'aromatiques des bases d’huile lubrifiante ou issues du déparaffinage au solvant des bases d'huile lubrifiante, et/ou d'huiles désasphaltées, ou encore la charge peut être une huile désasphaltée ou des paraffines issues du procédé Fischer-Tropsch ou encore tout mélange des charges précédemment citées. En général, les charges ont un point d'ébullition T5 supérieur à 340°C à pression atmosphérique, et mieux encore supérieur à 370°C à pression atmosphérique, c’est à dire que 95% des composés présents dans la charge ont un point d’ébullition supérieur à 340°C, et mieux encore supérieur à 370°C. La teneur en azote des charges traitées dans les procédés selon l’invention est usuellement supérieure à 200 ppm poids, de préférence comprise entre 500 et 10 000 ppm poids. La teneur en soufre des charges traitées dans les procédés selon l’invention est usuellement comprise entre 0,01 et 5,0 % poids. La charge peut éventuellement contenir des métaux (par exemple le nickel et vanadium). La teneur en asphaltènes est généralement inférieure à 3 000 ppm poids.A wide variety of feedstocks can be treated by the vacuum hydrotreating and/or hydrocracking processes of distillates described above. These feedstocks generally contain at least 20% by volume and often at least 80% by volume of compounds boiling above 340°C at atmospheric pressure. Examples of feedstocks include vacuum distillates, feedstocks from aromatic extraction units of lubricating oil bases, feedstocks from solvent dewaxing of lubricating oil bases, and/or deasphalted oils. Alternatively, the feedstock may be deasphalted oil, paraffins from the Fischer-Tropsch process, or any mixture of the aforementioned feedstocks. In general, feedstocks have a boiling point (T5) above 340°C at atmospheric pressure, and preferably above 370°C at atmospheric pressure; that is, 95% of the compounds present in the feedstock have a boiling point above 340°C, and preferably above 370°C. The nitrogen content of the feedstocks treated in the processes according to the invention is usually greater than 200 ppm by weight, preferably between 500 and 10,000 ppm by weight. The sulfur content of the feedstocks treated in the processes according to the invention is usually between 0.01 and 5.0% by weight. The feedstock may optionally contain metals (for example, nickel and vanadium). The asphaltene content is generally less than 3,000 ppm by weight.
Le catalyseur obtenu selon l'invention est généralement mis en contact, en présence d’hydrogène, avec les charges décrites précédemment, à une température supérieure à 200°C, souvent comprise entre 250°C et 480°C, avantageusement comprise entre 320°C et 450°C, de préférence entre 330°C et 435°C, sous une pression supérieure à 1 MPa, souvent comprise entre 2 et 25 MPa, de manière préférée entre 3 et 20 MPa, la vitesse volumique étant comprise entre 0,1 et 20,0 h-1et de préférence 0,1- 6,0 h-1, de préférence, 0,2-3,0 h-1, et la quantité d’hydrogène introduite est telle que le rapport volumique litre d’hydrogène/litre d’hydrocarbure, exprimé en volume d'hydrogène, mesuré dans les conditions normales de température et pression, par volume de charge liquide, soit compris entre 80 et 5 000 l/l et le plus souvent entre 100 et 2 000 l/l. Ces conditions opératoires utilisées dans les procédés selon l’invention permettent généralement d’atteindre des conversions par passe, en produits ayant des points d’ébullition inférieurs à 340°C à pression atmosphérique, et mieux inférieurs à 370°C à pression atmosphérique, supérieures à 15% et de manière encore plus préférée comprises entre 20 et 95%.The catalyst obtained according to the invention is generally contacted, in the presence of hydrogen, with the feedstocks described above, at a temperature above 200°C, often between 250°C and 480°C, advantageously between 320°C and 450°C, preferably between 330°C and 435°C, under a pressure above 1 MPa, often between 2 and 25 MPa, preferably between 3 and 20 MPa, the volumetric velocity being between 0.1 and 20.0 h⁻¹ and preferably 0.1–6.0 h⁻¹ , preferably 0.2–3.0 h⁻¹ , and the quantity of hydrogen introduced is such that the volumetric ratio of liters of hydrogen to liters of hydrocarbon, expressed as volume of hydrogen, measured under normal temperature and pressure conditions, per volume of liquid feedstock, is between 80 and 5,000 l/l and the more often between 100 and 2,000 l/l. These operating conditions used in the processes according to the invention generally allow conversions per pass, in products having boiling points below 340°C at atmospheric pressure, and better below 370°C at atmospheric pressure, greater than 15% and even more preferably between 20 and 95%.
Les procédés d'hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage de distillats sous vide mettant en œuvre les catalyseurs obtenus selon l’invention couvrent les domaines de pression et de conversion allant de l'hydrocraquage doux à l'hydrocraquage haute pression. On entend par hydrocraquage doux, un hydrocraquage conduisant à des conversions modérées, généralement inférieures à 40%, et fonctionnant à basse pression, généralement entre 2 MPa et 6 MPa.The vacuum hydrotreating and/or hydrocracking processes for distillates using the catalysts obtained according to the invention cover pressure and conversion ranges from mild hydrocracking to high-pressure hydrocracking. Mild hydrocracking is defined as hydrocracking that results in moderate conversions, generally less than 40%, and operates at low pressure, generally between 2 MPa and 6 MPa.
Le catalyseur obtenu selon l’invention peut être utilisé seul, en un seul ou plusieurs lits catalytiques en lit fixe, dans un ou plusieurs réacteurs, dans un schéma d’hydrocraquage dit en une étape, avec ou sans recyclage liquide de la fraction non convertie, ou encore dans un schéma d’hydrocraquage dit en deux étapes, éventuellement en association avec un catalyseur d’hydroraffinage situé en amont ou en aval dudit catalyseur.The catalyst obtained according to the invention can be used alone, in one or more fixed-bed catalytic beds, in one or more reactors, in a so-called one-stage hydrocracking scheme, with or without liquid recycling of the unconverted fraction, or in a so-called two-stage hydrocracking scheme, possibly in association with a hydrorefining catalyst located upstream or downstream of said catalyst.
Selon un troisième mode d’utilisation, ledit procédé d'hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage est avantageusement mis en œuvre comme prétraitement dans un procédé de craquage catalytique à lit fluidisé (ou procédé FCC pour Fluid Catalytic Cracking selon la terminologie anglo-saxonne). Les conditions opératoires du prétraitement en termes de gamme de température, pression, taux de recyclage d’hydrogène, vitesse volumique horaire sont généralement identiques à celles décrites ci-dessus pour les procédés d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage de distillats sous vide. Le procédé FCC peut être exécuté de manière classique connue des Hommes du métier dans les conditions adéquates de craquage en vue de produire des produits hydrocarbonés de plus faible poids moléculaire. On trouvera par exemple une description sommaire du craquage catalytique dans ULLMANS ENCYCLOPEDIA OF INDUSTRIAL CHEMISTRY VOLUME A 18, 1991, pages 61 à 64.According to a third application, the hydrotreating and/or hydrocracking process is advantageously implemented as a pretreatment in a fluidized bed catalytic cracking (FCC) process. The operating conditions of the pretreatment, in terms of temperature range, pressure, hydrogen recirculation rate, and hourly volumetric rate, are generally identical to those described above for vacuum hydrotreating and/or hydrocracking of distillates. The FCC process can be carried out in a conventional manner known to those skilled in the art, under suitable cracking conditions, to produce lower molecular weight hydrocarbon products. A summary description of catalytic cracking can be found, for example, in Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume A, 18, 1991, pages 61 to 64.
Selon un quatrième mode d’utilisation, ledit procédé d'hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage selon l'invention est un procédé d'hydrotraitement (notamment hydrodésulfuration) d'une coupe d’essence en présence d'au moins un catalyseur obtenu selon l'invention.According to a fourth mode of use, said hydrotreating and/or hydrocracking process according to the invention is a hydrotreating process (in particular hydrodesulfurization) of a gasoline cut in the presence of at least one catalyst obtained according to the invention.
Contrairement à d’autres procédés d’hydrotraitement, l’hydrotraitement (notamment l’hydrodésulfuration) des essences doit permettre de répondre à une double contrainte antagoniste : assurer une hydrodésulfuration profonde des essences et limiter l’hydrogénation des composés insaturés présents afin de limiter la perte d’indice d’octane.Unlike other hydrotreating processes, the hydrotreating (especially hydrodesulfurization) of gasoline must meet a dual antagonistic constraint: ensuring deep hydrodesulfurization of gasoline and limiting the hydrogenation of unsaturated compounds present in order to limit the loss of octane rating.
La charge est généralement une coupe d'hydrocarbures ayant un intervalle de distillation compris entre 30 et 260°C. De préférence, cette coupe d'hydrocarbures est une coupe du type essence. De manière très préférée, la coupe essence est une coupe essence oléfinique issue par exemple d'une unité de craquage catalytique (Fluid Catalytic Cracking selon la terminologie anglo-saxonne).The feedstock is generally a hydrocarbon fraction with a distillation range between 30 and 260°C. Preferably, this hydrocarbon fraction is a gasoline fraction. Most preferably, the gasoline fraction is an olefinic gasoline fraction obtained, for example, from a fluid catalytic cracking unit.
Le procédé d'hydrotraitement consiste à mettre en contact la coupe d'hydrocarbures avec le catalyseur et de l'hydrogène dans les conditions suivantes: à une température comprise entre 200 et 400°C, de préférence comprise entre 230 et 330°C, à une pression totale comprise entre 1 et 3 MPa, de préférence comprise entre 1,5 et 2,5 MPa, à une Vitesse Volumique Horaire (VVH), définie comme étant le débit volumique de charge rapporté au volume de catalyseur, comprise entre 1 et 10 h-1, de préférence comprise entre 2 et 6 h-1et à un rapport volumique hydrogène/charge essence compris entre 100 et 600 Nl/l, de préférence compris entre 200 et 400 Nl/l.The hydrotreating process consists of bringing the hydrocarbon fraction into contact with the catalyst and hydrogen under the following conditions: at a temperature between 200 and 400°C, preferably between 230 and 330°C, at a total pressure between 1 and 3 MPa, preferably between 1.5 and 2.5 MPa, at a Volumetric Rate of Flow (VRF), defined as the volumetric flow rate of feed relative to the volume of catalyst, between 1 and 10 h-1, preferably between 2 and 6 hours-1and at a hydrogen/gasoline charge volume ratio between 100 and 600 Nl/l, preferably between 200 and 400 Nl/l.
Le procédé d'hydrotraitement des essences peut être réalisé dans un ou plusieurs réacteurs en série du type lit fixe ou du type lit bouillonnant. Si le procédé est mis en œuvre au moyen d'au moins deux réacteurs en série, il est possible de prévoir un dispositif d'élimination de l'H2S de l'effluent issu du premier réacteur d'hydrodésulfuration avant de traiter ledit effluent dans le deuxième réacteur d'hydrodésulfuration.The hydrotreatment process for gasoline can be carried out in one or more reactors in series, either of the fixed bed or bubbling bed type. If the process is implemented using at least two reactors in series, it is possible to provide a device for removing H₂S from the effluent of the first hydrodesulfurization reactor before treating said effluent in the second hydrodesulfurization reactor.
Bien que la présente invention vise un procédé de préparation d’un catalyseur destiné à être utilisé dans des unités d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage d’hydrocarbures, il est bien entendu que le procédé selon l’invention s’applique à la préparation de tout catalyseur comprenant au moins un métal du groupe VIII et/ou au moins un métal du groupe VIB, et un support d'oxyde, tel que par exemple des catalyseurs d’hydrogénation sélective, des catalyseurs d’hydrotraitement pour des résidus (par exemple effectué en lit bouillonnant) ou encore des catalyseurs de Fischer-Tropsch.Although the present invention relates to a process for preparing a catalyst intended for use in hydrotreating and/or hydrocracking units of hydrocarbons, it is understood that the process according to the invention applies to the preparation of any catalyst comprising at least one metal from group VIII and/or at least one metal from group VIB, and an oxide support, such as, for example, selective hydrogenation catalysts, hydrotreating catalysts for residues (for example carried out in a boiling bed) or Fischer-Tropsch catalysts.
On peut aussi utiliser des fines d’un catalyseur source qui n’a pas la même fonction que le catalyseur préparé par le procédé selon l’invention, tant que les fines et le catalyseur produit ont au moins un métal en commun (catalyseur d’hydrotraitement, catalyseur d’hydrocraquage, catalyseur Fischer-Tropsch).It is also possible to use fines from a source catalyst which does not have the same function as the catalyst prepared by the process according to the invention, as long as the fines and the catalyst produced have at least one metal in common (hydrotreating catalyst, hydrocracking catalyst, Fischer-Tropsch catalyst).
On part d’un catalyseur usé dit CoMoP, contenant du molybdène, du cobalt et du phosphore déposés sur un support d’alumine utilisé dans un procédé d’hydrotraitement. Il a préalablement été régénéré sous flux d’air sec à 450°C pendant 4 heures.We start with a spent catalyst called CoMoP, containing molybdenum, cobalt and phosphorus deposited on an alumina support used in a hydrotreating process. It has previously been regenerated under a flow of dry air at 450°C for 4 hours.
Le catalyseur régénéré contient du molybdène, du phosphore et du cobalt. La composition du catalyseur est exprimée sous forme d'oxydes et rapportée à la masse de catalyseur sec : 21,6% poids de MoO3(14,4 % poids de molybdène), 3,7 %poids de CoO (2,9% poids de cobalt soit un rapport molaire Co/Mo égal à 0,33) et 3,2% poids de P2O5(1,4% poids de phosphore soit un rapport molaire P/Mo égal à 0,3).The regenerated catalyst contains molybdenum, phosphorus and cobalt. The composition of the catalyst is expressed in the form of oxides and referred to the mass of dry catalyst: 21.6 wt% MoO 3 (14.4 wt% molybdenum), 3.7 wt% CoO (2.9 wt% cobalt, i.e. a molar ratio Co/Mo of 0.33) and 3.2 wt% P 2 O 5 (1.4 wt% phosphorus, i.e. a molar ratio P/Mo of 0.3).
Une étape d’extraction des métaux molybdène et cobalt à partir de ce catalyseur régénéré est réalisée à l’échelle du laboratoire : 30 g de ce catalyseur régénéré (dit catalyseur source), préalablement broyé à une taille D90 comprise entre 100 et 300 micromètres, et 75 mL de solution d’extraction sont introduits dans un ballon. La solution d’extraction est une solution aqueuse contenant 0,05 mol/L d’acide citrique. Le mélange est agité à température ambiante à 200tr/min via un barreau aimanté pendant 6 heures. Le mélange est ensuite filtré sur un verre fritté de porosité 5, afin de récupérer une solution polymétallique d’une part et un résidu de lixiviation d’autre part qui est lavé trois fois à l’eau distillé. On obtient le résidu de lixiviation A. L’analyse du résidu de lixiviation A montre qu’il contient 7,9%pds de MoO3, 1,2%pds de CoO et 2,9% de P2O5et que sa perte au feu (PAF) est de 55%.A step to extract molybdenum and cobalt from this regenerated catalyst is carried out on a laboratory scale: 30 g of this regenerated catalyst (referred to as the source catalyst), previously ground to a D90 size between 100 and 300 micrometers, and 75 mL of extraction solution are introduced into a flask. The extraction solution is an aqueous solution containing 0.05 mol/L of citric acid. The mixture is stirred at room temperature at 200 rpm using a magnetic stir bar for 6 hours. The mixture is then filtered through sintered glass with a porosity of 5 to recover a polymetallic solution on one hand and a leaching residue on the other, which is washed three times with distilled water. Leaching residue A is obtained . Analysis of leaching residue A shows that it contains 7.9 wt% of MoO3 , 1.2 wt% of CoO and 2.9% of P2O5 and that its loss on ignition (LOI) is 55%.
Exemple 2 : Préparation du catalyseur B selon l’inventionExample 2: Preparation of catalyst B according to the invention
Afin de préparer le catalyseur B, les fines du résidu de lixiviation A sont introduites avec 5% pds de MéthocelTMdans une cuve fermée d’un malaxeur à bras à came de type Brabender. Aucun agent de peptisation ni d’eau ne sont ajoutées pour faciliter le passage en pâte en plus du MéthocelTM. La pâte est malaxée 30 min puis extrudée à l’aide d’une extrudeuse piston au travers d’une filière de diamètre 1,8 mm. Les extrudés ainsi obtenus sont séchés (16 heures à 120°C en étuve ventilée sous air). Les caractéristiques du catalyseur B obtenu sont données dans le tableau 1.To prepare catalyst B, the fines from leaching residue A are introduced, along with 5 wt% Methocel ™, into a closed tank of a Brabender-type cam-arm mixer. No peptizing agent or water is added to facilitate paste formation, in addition to the Methocel ™ . The paste is mixed for 30 minutes and then extruded using a piston extruder through a 1.8 mm diameter die. The resulting extrudates are dried (16 hours at 120°C in an air-ventilated oven). The characteristics of the resulting catalyst B are given in Table 1.
Exemple 3 : Préparation du catalyseur C selon l’inventionExample 3: Preparation of catalyst C according to the invention
Afin de préparer le catalyseur C, les fines du résidu de lixiviation A sont préalablement séchées afin d’atteindre une perte au feu (PAF) de 47% puis elles sont introduites avec 3%pds de MéthocelTMdans une cuve fermée d’un malaxeur à bras à came de type Brabender. Aucun agent de peptisation ni d’eau ne sont ajoutées pour faciliter le passage en pâte en plus du MéthocelTM. Les extrudés ainsi obtenus sont séchés (16 heures à 80°C en étuve ventilée sous air). Les caractéristiques du catalyseur C obtenu sont données dans le tableau 1.To prepare catalyst C, the fines from leaching residue A are first dried to achieve a loss on ignition (LOI) of 47%, then mixed with 3 wt% of Methocel ™ into a closed tank of a Brabender-type cam-arm mixer. No peptizing agent or water is added to facilitate pulping, in addition to the Methocel ™ . The resulting extrudates are dried (16 hours at 80°C in an air-ventilated oven). The characteristics of the resulting catalyst C are given in Table 1.
Exemple 4 : Préparation du catalyseur D selon l’inventionExample 4: Preparation of catalyst D according to the invention
Afin de préparer le catalyseur D, 23 g de fines du résidu de lixiviation A sont préalablement séchés afin d’atteindre une PAF de 40% puis elles sont introduites avec 4,7g de boehmite et 2% pds de MéthocelTMdans une cuve fermée d’un malaxeur à bras à came de type Brabender. Un agent peptisant, l’acide nitrique (HNO3) est ajouté pour atteindre un taux d’acide de 1%. De l’eau est également introduite progressivement pour atteindre une perte au feu (PAF) de 50%, la valeur étant ajustée en fonction de la formulation pour obtenir une pâte homogène et cohésive. La pâte est malaxée 20 min puis une solution d’ammoniaque est progressivement introduite afin de neutraliser 30% de l’acidité et obtenir une perte au feu PAF de 52%. La pâte est ensuite malaxée encore 10 min puis est extrudée à l’aide d’une extrudeuse piston au travers d’une filière de diamètre 1,8 mm. Les extrudés ainsi obtenus sont séchés (16 heures à 80°C en étuve ventilée sous air) puis calcinés à 500°C durant 4 heures sous air sec. Les caractéristiques du catalyseur D obtenu sont données dans le tableau 1.To prepare catalyst D, 23 g of fines from leaching residue A are first dried to achieve a loss on ignition (LOI) of 40%. They are then mixed with 4.7 g of boehmite and 2 wt% Methocel ™ into a closed tank of a Brabender cam-arm mixer. A peptizing agent, nitric acid ( HNO₃ ), is added to reach an acid content of 1%. Water is also gradually added to achieve a loss on ignition (LOI) of 50%, the value being adjusted according to the formulation to obtain a homogeneous and cohesive paste. The paste is mixed for 20 min, then an ammonia solution is gradually added to neutralize 30% of the acidity and achieve a LOI of 52%. The paste is then kneaded for another 10 minutes and then extruded using a piston extruder through a 1.8 mm diameter die. The resulting extrudates are dried (16 hours at 80°C in a ventilated oven under air) and then calcined at 500°C for 4 hours under dry air. The characteristics of the resulting catalyst D are given in Table 1.
Le tableau 1 ci-dessous récapitule les caractéristiques des catalyseurs synthétisés B à D.Table 1 below summarizes the characteristics of the synthesized catalysts B to D.
Le procédé selon l’invention permet d’obtenir des catalyseurs présentant une résistance mécanique (mesurée par EGG) et un volume macroporeux compatibles avec leurs utilisations dans un procédé d’hydrotraitement et/ou d’hydrocraquage.The process according to the invention makes it possible to obtain catalysts exhibiting mechanical resistance (measured by EGG) and macroporous volume compatible with their uses in a hydrotreating and/or hydrocracking process.
Claims (17)
a) on met à disposition des fines ayant une taille D90 inférieure ou égale à 500 micromètres d’un catalyseur source comprenant au moins un métal du groupe VIB et/ou au moins un métal du groupe VIII, et un support d’oxyde, puis
b) on effectue une extraction d’une partie du métal du groupe VIB et/ou d’une partie du métal du groupe VIII desdites fines du catalyseur source par une solution d’extraction comprenant au moins un acide pour obtenir une solution de métal/métaux extrait(s) et un résidu de lixiviation, puis
c) on prépare un mélange comprenant ledit résidu de lixiviation obtenu à l’étape b) et un agent d’aide à l’extrusion, et optionnellement un liant d’oxyde inorganique,
d) on effectue un malaxage du mélange obtenu à l’étape c),
e) on ajoute optionnellement audit mélange obtenu à l’étape d) un agent de neutralisation choisi parmi une base inorganique et une base organique,
f) on effectue une mise en forme par extrusion du mélange obtenu à l’étape d) ou à l’étape e) pour obtenir un solide,
g) on sèche le solide obtenu à l’étape f) à une température inférieure à 200°C.A process for preparing a catalyst comprising at least one metal from group VIB and/or at least one metal from group VIII, and an oxide support, said process comprising at least the following steps:
a) Fine particles having a D90 size less than or equal to 500 micrometers are made available from a source catalyst comprising at least one metal from group VIB and/or at least one metal from group VIII, and an oxide support, then
b) an extraction of part of the group VIB metal and/or part of the group VIII metal from said fines of the source catalyst is carried out by an extraction solution comprising at least one acid to obtain a solution of the extracted metal(s) and a leaching residue, then
(c) a mixture is prepared comprising said leaching residue obtained in step (b) and an extrusion aid, and optionally an inorganic oxide binder,
d) the mixture obtained in step c) is kneaded
e) Optionally, a neutralizing agent chosen from an inorganic base and an organic base is added to the mixture obtained in step d),
f) The mixture obtained in step d) or step e) is shaped by extrusion to obtain a solid,
g) the solid obtained in step f) is dried at a temperature below 200°C.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2025223879A1 (en) | 2025-10-30 |
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