Optimisation de catalyseurs V-P-O supportés pour la fonctionnalisation de l'éthane en acide acétique

Optimisation of supported V-O-O catalysts for the functionalisation of the ethane to acetic acid

• Auteur / Autrice : Laurent Tessier
• Direction : Élisabeth Bordes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés Industriels
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse hétérogène

Oxydation

Éthane

Acide acétique

Résumé

Les phases VOx ou VPaOx pures ou supportées sur TiO2 anatase ont été étudiées pour l'oxydation de l'éthane en acide acétique, entre 200 et 300 degrés C et sous forte pression partielle d'éthane (60-85 %). L'étude a porté sur plusieurs points pouvant influer sur la productivité et la sélectivité en acide acétique, tels que : pressions partielles d'éthane et d'oxygène, pression totale, présence de vapeur d'eau, temps de contact et préparation du catalyseur. Parmi ceux-ci, une augmentation de la pression totale et l'utilisation de vapeur d'eau augmentent singulièrement le rendement en acide acétique. La méthode de préparation n'a qu'un faible effet sur les performances, tant que les mêmes rapports P/V et les mêmes taux de dépôt sont utilisés. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec un rapport P/V de 1 et un taux de dépôt correspondant à la monocouche théorique. Des expériences de cinétique ont montré que l'acide acétique n'est pas dégradé sur le catalyseur dans les conditions expérimentales. Le schéma réactionnel est donc de type parallelo-consécutif, l'éthane étant oxydé en acide acétique, éthylène et COx, tandis que l'éthylène se dégrade en COx. De plus, une inhibition de la réaction par l'acide acétique est observée. Cette inhibition limite la productivité, l'étape limitante de la réaction étant la désorption de l'acide. La vapeur d'eau peut déplacer cet équilibre d'adsorption-désorption en agissant comme un réactif acido-basique vis-à-vis de la surface catalytique. L'analyse des données obtenues sur différents catalyseurs montre que les sites actifs pourraient être des dimères d'octaèdres VO6 qui sont présents dans la phase pure (VO)2P2O7 ainsi que sur les catalyseurs supportés. Les différences de comporte-ment catalytique observées entre VOx/TiO2 et VPaOx/TiO2 peuvent être expliquées en terme d'isolement des sites actifs.