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Projet de pétrochimie : Fait par : -CHARANI Nadjet -LARGUET Abir -BENABDELAZIZ

Projet de pétrochimie : Fait par : -CHARANI Nadjet -LARGUET Abir -BENABDELAZIZ Cherifa -HAMMOUM Hania -BELAININE Selma -TEGGAR Yasmine Les catalyseurs utilisés en pétrochimie Sommaire : I. Histoire. II. Introduction. III. Définition. IV. Les types de catalyseurs. V. Les générations des catalyseurs. VI. Préparation des catalyseurs. VII. Les propriétés d’un bon catalyseur. VIII. Mode d’activation et désactivation des catalyseurs. IX. Régénération des catalyseurs. X. Utilisation des catalyseurs. XI. Mécanisme réactionnelle. XII. Conclusion. Histoire : Avant le 19éme cycle les Grèce utiliser la cendre comme un catalyseur pour produire le savon ils faisaient bouillir de l'eau contenant des cendres de bois avec de la graisse animale (la saponification est un exemple de réaction catalytique), Sa compréhension ne nous est parvenue qu'au 19ème siècle grâce au chimiste français Michel-Eugène Chevreul (1786- 1889 !). Les graisses sont des glycérides qui, sous l'action des cendres végétales (l'alcali issu des cendres jouant le rôle de catalyseur). Ce n'est qu'au 19ème siècle que la catalyse commence à faire parler d'elle au sens d'une découverte. En 1823 Davy et Dobereiner décrivent en 1823 la combustion de l'alcool en présence de platine (le catalyseur). L'oxydation de l'hydrogène sur des fils de palladium, d'iridium et de platine intéresse entre autres Faraday (1834). En 1836, la catalyse reçoit sa première définition par le suédois Berzélius qui introduit le terme de force catalytique. En 1894, un pas important est franchi dans l'analyse du phénomène, mais dans le cadre de la thermodynamique des systèmes étudiés. Ostwald attire l'attention sur le fait que la catalyse n'affecte pas la thermodynamique du système mais seulement la cinétique des réactions chimiques. Jusqu’au début du 20èmesiècle, le catalyseur se pratique davantage comme un art que comme une science. Nous pourrions dire que le franchissement de l'un vers l'autre est accompli avec l'introduction par Langmuir du concept de chimisorption(1912), permettant enfin le développement d'équations de vitesse. Introduction : Les recours aux catalyseurs dans les procédés pétrochimique est une nécessite capitale, non seulement ils permettent, soit l’élimination des impuretés chez certains types d’hydrocarbure, soit activer les réactions en vue d’obtenir d’autre type d’hydrocarbure plus améliorés. Définition : Un catalyseur est un composé dont la présence permet de modifier la vitesse d'une réaction chimique il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits, ni des réactifs et n'apparaît donc pas dans l'équation-bilan de cette réaction. Il peut prendre la forme d'une substance soit solide (alumine), soit liquide (complexe moléculaire), soit gazeuse (monoxyde d'azote). -Le catalyseur hétérogène, les exemples présentés étant de plus choisis en pétrochimie dans deux grandes classes de catalyseurs : les métaux supportés + une phase active et les zéolithes acides. Les types de catalyseur : Il existe trois types de catalyseur: A. Catalyseur homogène : Un catalyseur est dit homogène s’il appartient à la même phase que les réactifs: dans ce cas la réaction se déroule dans tout le volume Occupé par le système ; elle est d’autant plus rapide que la concentration en catalyseur est élevée • Exemple : la catalyse de décomposition de l’eau oxygénée par les ions fer (III), Fe3. B. Catalyseur hétérogène: Un catalyseur est dit hétérogène s’il n’appartient pas à la même phase que les réactifs : dans ce cas la réaction se déroule à la surface du catalyseur; elle est d’autant plus rapide que la surface de contact du catalyseur avec les réactifs est importante. Exemple : le catalyseur hétérogène de la décomposition de l’eau oxygénée par le platine. Dans l’industrie pour augmenter la surface du catalyseur, on l’utilise sous forme très divisée ( poudre, mousse, filtrés fins, … ). C. Catalyseur enzymatique: Un catalyseur est dit enzymatique s’il est un enzyme. Une enzyme est le plus souvent une protéine, c’est à dire une molécule constituée d’un enchaînement d’acides aminés : les enzymes présentent des cavités, appelées sites actifs dans lesquels les réactifs se fixent pour réagir. La catalyse enzymatique est d’autant plus efficace que le nombre de sites actifs est élevé. Les générations de catalyseur : Dans la pétrochimie en a quatre générations essentielles : 1. 1 ére génération catalyseur de fridel-craft (AlCl3) : La réaction de Friedel Craft est une réaction très importante en chimie organique consistant,la formation d’une liaison σ carbone-carbone et permettant ainsi de substituer une chaîne hydrocarbonée à un proton d’un noyau benzénique. Les catalyseurs couramment employés en industrie sont en général des halogénures des métaux de transition tels que AlCl3, FeCl3ou ZnCl2. .Propriété: - sélectivité très bonne à T (20-100°C) -Sa mise en ouvre est difficile -Sensible aux impuretés de la charge -Phénomène de corrosion. 2. 2éme génération catalyseur Métal /support:  Les catalyseurs de 2éme génération sont en général des complexes de métaux de transition tels que le nickel, le tungstène….etc.  Actif a des température de (350 – 400 °C). 3. 3éme Génération catalyseur Métal / Support+halogène Actif à des températures de 120-160°C Sensible à L’H2O est le soufre Phénomène de corrosion 4. 4 éme génération Les catalyseur zéolithes : - Les zéolites sont des matériaux naturels (roche volcanique) ou synthétique, résulte de l'assemblage tridimensionnel d'unités tétraédriques formées par quatre atomes d'oxygène liés à une atome central (silicium SiO4 , aluminium AlO4,.... ) -Ils permettent également de catalyser des réactions chimiques impliquant des molécules capables de pénétrer à l'intérieur des canaux. Les zéolithes sont ainsi utilisées pour l'adsorption et la décomposition de molécules odorantes ou polluantes (bâtiments d'élevage d'animaux, chambres frigorifiques, industrie...). En catalyse, les zéolithes ont d'importantes applications dans l'industrie pétrolière (augmentation de l'indice d'octane des essences...) et en pétrochimie. -Actif à des températures (250-270°C), et très Sensibles à L’ H2O. Remarque : les catalyseurs de 3éme génération est les catalyseurs zéolithe sont les plus utiliser en pétrochimie. Mes ou dernière année les catalyseurs sont développé est en trouve aussi autre catalyseur comme catalyseur Ziegler natta …… Préparation des catalyseurs : Méthode d’imprégnation:  C’est la méthode la plus facile à mettre en œuvre à l’échelle industrielle car elle présente des avantages économiques par rapport aux autres méthodes. Elle consiste à imprégner, par une phase active, un support généralement un oxyde réfractaire stable mécaniquement et thermiquement.  L’opération principale de cette méthode est le mouillage du support solide par une solution aqueuse contenant les sels précurseurs de la phase active. Le solide final est récupéré après séchage.  Chacune de ces méthodes de préparation est suivie par des étapes de séchage, broyage, calcination et rebroyage du solide obtenu. Chacune de ces étapes a son importance et son influence sur la texture du catalyseur. Méthode sol-gel:  Parmi les différentes méthodes utilisées pour la synthèse de matériaux, le procédé sol- gel est particulièrement bien adapté à la fabrication de matériaux homogènes, sous forme de poudres et de films.  Lors d'une synthèse par voie sol-gel, les précurseurs moléculaires contenus dans la solution de départ (« le sol ») polymérisent suivant divers mécanismes et forment un réseau d'oxydes (« le gel »).  Une étape de séchage suivie de traitements thermiques permet d'éliminer les composés organiques pour former le matériau oxyde inorganique.  Cette technique présente de nombreux avantages. Parmi les plus significatifs, citons la très grande pureté et l'homogénéité des solutions liées au fait que les différents constituants sont mélangés à l'échelle moléculaire en solution, les contrôles de la porosité des matériaux et de la taille des nanoparticules, les traitements thermiques requis à basses températures ainsi que la synthèse de matériaux inaccessibles par d'autres techniques. 3. méthode céramique:  La méthode céramique est la méthode la plus ancienne. Elle consiste à mélanger et à broyer intimement des composés solides (généralement des oxydes ou des carbonates métalliques) puis à calciner la poudre obtenue dans des conditions favorables à la formation de la structure que l'on veut obtenir.  Les principaux avantages de cette technique sont sa simplicité et le faible coût des matières premières utilisées. Ses inconvénients restent la forte consommation d'énergie et l’hétérogénéité des composés obtenus. Cette méthode reste peu utilisée pour la préparation des catalyseurs à cause des faibles surfaces spécifiques des matériaux obtenus. 4. Méthode de co precipation: Elle consiste à dissoudre dans un solvant (généralement l’eau), les sels des différents métaux en proportions stœchiométriques puis à ajouter un agent précipitant tel qu’un hydroxyde , l’acide oxalique , l’ammoniaque. Le précipité mixte obtenu est filtré puis lavé. Le composé final de structure bien définie, est obtenu par calcination du précurseur dans les conditions de températures appropriées à sa formation. A P P1 P2 Produit désiré Produits secondaires L’homogénéité des phases cristallines obtenues par cette méthode, ainsi que les basses températures nécessaires à leur obtention constituent les principaux avantages de la technique. Cependant, cette technique présente quelques inconvénients : - elle reste limitée aux cas où le précurseur mixte existe. 5. Méthode de chimie douce: Contrairement à la méthode céramique, les méthodes de chimie douce sont très utilisées en catalyse, elles permettent de travailler à des températures plus basses et ont l’avantage de conduire à des matériaux cristallisés plus homogènes avec des surfaces spécifiques relativement élevées. Les principales méthodes développées sont : la coprécipitation, l’imprégnation, la méthode sol-gel uploads/Finance/ catalyseur-utilise-en-petrochimie.pdf