Thèse soutenue

Les "cokes" dans les zéolithes hiérarchisées (nature/localisation et toxicité/réactivité)

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Auteur / Autrice : Francis Ngoye
Direction : Ludovic PinardSébastien Laforge
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie théorique, physique, analytique
Date : Soutenance le 21/11/2014
Etablissement(s) : Poitiers
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'environnement Gay Lussac (La Rochelle ; 2009-2018)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (2012-....)
faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Gilson
Examinateurs / Examinatrices : Ludovic Pinard, Sébastien Laforge, Yannick Pouilloux, Sylvie Maury, Christian Fernandez
Rapporteurs / Rapporteuses : Vasile Hulea, Franck Launay

Résumé

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Le craquage du méthylcyclohexane (MCH) à 450 °C et la conversion de l'éthanol (EtOH) en hydrocarbures à 350 °C sous 30 bar sont effectués sur zéolithes HZSM-5 (de taille de cristallite micrométrique et nanométrique) hiérarchisées. Ces deux réactions modèles mais complexes conduisent à la formation du coke, qui est toxique en MCH et potentiellement actif en EtOH. La toxicité (Tox) et la réactivité du coke dépendent fortement des propriétés texturales des catalyseurs. Dans ce travail, il est démontré que quelle que soit la réaction, le coke dans le cas des zéolithes taille micrométriques est « lourd », il est principalement constitué d'alkylphénanthrènes et alkylpyrènes et est localisé dans les micropores. Dans les zéolithes de taille nanométriques et hiérarchisées (méso-microporeux), le coke est plutôt « léger », formé majoritairement d'alkylbenzènes et alkylnaphtalènes ; ce coke qualifié de léger, est localisé en surface externe. Le coke situé dans les canaux et intersection de la zéolithe HZSM-5 est plus toxique (Tox ≥ 1) que celui situé en surface externe (Tox < 1). La diminution du chemin de diffusion offre également un avantage certain lors de la régénération des catalyseurs en abaissant les températures d'élimination totale de ces cokes. Les effets des propriétés texturales sur les performances catalytiques et la désactivation sont nettement plus marqués dans le cas de EtOH (réaction plus sensible) que MCH.