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Catalyse et Séparation

Comment faire craquer les bruts lourds ?

La valorisation de bruts pétroliers de plus en plus complexes conduit à raffiner en produits plus légers (distillats moyens) des coupes pétrolières de plus en plus lourdes.

L’hydrocraquage (HCK) est un procédé clé qui répond à cette problématique. Les catalyseurs associés doivent donc se montrer toujours plus sélectifs, tout en maintenant des activités élevées.

Deux stratégies de recherche ont été mises en place par les chercheurs d'IFPEN pour accroître la sélectivité des catalyseurs d’HCK, notamment en travaillant sur les propriétés intrinsèques des supports acides employés.

D’une part, ont été développées deux familles innovantes de nanocristaux de zéolithe Y, présentant des tailles de cristallites de 40 et 380 nm, très inférieures aux particules classiques(1). Le gain de sélectivité attendu proviendrait d’une moindre limitation diffusionnelle des réactifs et produits de la réaction catalysée.

D’autre part, pour permettre le contrôle de l’acidité, ont été expliqués les facteurs la gouvernant sur les supports aluminosilicates mésoporeux amorphes (ASAs). Ce défi a été relevé en combinant trois approches pour corréler structure de surface et acidité :

  • la synthèse d’ASAs modèles,
  • la modélisation moléculaire proposant une description atomique des sites acides de Brønsteda,
  • des analyses RMN DNP-SENSb, réalisées avec l’ETH Zürich, permettant d’affiner la nature des sites acides proposés(2).

Ces travaux prometteurs ouvrent la voie vers la conception de solides acides optimisés et orientent les futurs développements pour l’élaboration de catalyseurs innovants utilisant ces mêmes solides.

a- Capacité à céder des protons H+
   
b- Dynamic Nuclear Polarization Surface Enhanced NMR Spectroscopy
  
c- Par la Théorie fonctionnelle de la densité (DFT)

 

Contacts scientifiques : alexandra.chaumonnot@ifpen.fr  -  celine.chizallet@ifpen.fr

Article paru dans Science@ifpen n° 25 - Juillet 2016

Publications

  1. M. Dodin, N. Bats, E. Guillon, brevet 2015 n°15/50.149
      
  2. M. Valla, A. J. Rossini, M. Caillot, C. Chizallet, P. Raybaud, A. Chaumonnot, M. Digne, A. Lesage, L. Emsley, J. A. van Bokhoven, C. Copéret, Atomic Description of the Interface between Silica and Alumina in Aluminosilicates through Dynamic Nuclear Polarization Surface-Enhanced NMR Spectroscopy and First-Principles Calculations, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 33, 10710.
     >> DOI: 10.1021/jacs.5b06134

 

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