Oxydation ménagée de l'éthane en acide acétique par catalyse hétérogène

Selective oxidation of ethane to acetic acid by heterogeneous catalysis

• Auteur / Autrice : Magalie Roy
• Direction : Jean-Claude Volta
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Catalyse
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Claude Volta

Mots clés

Mots clés contrôlés

Molybdène -- Composés

Vanadium -- Composés

Phosphates

Catalyse hétérogène

Oxyde de titane

Acide acétique

Oxydation

Éthane

Résumé

L'acide acetique est un intermediaire important de l'industrie chimique, obtenu principalement par carbonylation du methanol. L'oxydation directe de l'ethane en acide acetique presente un grand interet economique mais constitue un defi scientifique important. Notre travail a permis la mise au point d'un nouveau catalyseur qui est une combinaison de phosphates de molybdene et de vanadium deposes sur tio#2, avec un taux de recouvrement inferieur a l'equivalent d'une monocouche. Ce solide permet la production selective de l'acide acetique dans des conditions reductrices, en presence d'eau et a basse temperature, (c#2/o#2/n#2/h#2o = 62/17/11/10, vvh = 480 h#-#1, p = 7 bars absolus, t = 275c). Avec une conversion de 2% en ethane, on obtient une selectivite en acide acetique proche de 35%. L'etude de cette famille de catalyseurs a montre que l'element actif etait le vanadium mais differentes methodes de caracterisation physico-chimiques (spectroscopie raman, rpe, rmn 51v, uv-visible) ont mis en evidence une interaction a courte distance entre le molybdene et le vanadium qui permettrait d'expliquer la bonne selectivite en acide acetique observee. Une relation entre l'acidite de surface et le rendement en acide acetique a ete demontree : l'eau et/ou l'impregnation de sulfates sur tio#2 augmente l'acidite et donc les performances catalytiques. Cette acidite est aussi renforcee par la presence de molybdene. L'etude cinetique classique et la mise en uvre d'experiences cinetiques transitoires ont permis de mieux comprendre le mecanisme de cette reaction et d'identifier les sites actifs a la surface du catalyseur. Des sites v-o-mo presenteraient une specificite interessante pour la formation selective de l'acide acetique.