La réponse aux normes environnementales sur la teneur en soufre des carburants pétroliers passe par l’optimisation des procédés d’hydrotraitement (HDT),avec notamment la mise au point de catalyseurs plus performants. L’efficacitéde ces derniers dépend de l’activation des sites catalytiques, étape produite par un traitement de sulfuration, avant utilisation, au sein d’un réacteur industriel.
La caractérisation de ce phénomène en laboratoire se fait en général au moyen d’un traitement en phase gaza. Non représentatif du traitement industriel réalisé en phase liquideb, il ne permet pas toujours de corréler les caractéristiques physico-chimiques de la phase sulfure ainsi formée avec les performances catalytiques en fonctionnement réel.
Afin d’étudier le mécanisme de sulfuration in situ des catalyseurs d’HDT, en conditions industrielles, une cellule d’analyse Quick-XASc permettant de reproduire un tel environnement opératoire a été développée à IFPEN (figure), puis installée sur la ligne Rock du synchrotron Soleild pour caractériser la structure des phases actives formées pendant l’activation en phase liquide a permis d’expliquer les modifications apportées à la phase active et leur effet sur les performances catalytiques.
Les conditions d’activation industrielles conduisent à la formation initiale d’espèces oxydes bien dispersées et dépolymériséese sur la surface de l’alumine. En effet, avec
la libération massive d’H2S à 225 °C, la nucléation de l’oxysulfure se produit de manière quasi instantanée, avant celle des espèces MoSx.
Ce mécanisme pourrait être à l’origine des légères différences de morphologie observées par microscopie sur la phase finale MoS2, à savoir des feuillets de petites tailles et mieux dispersés qui conduisent à la meilleure activité des catalyseurs.
a - (H2S/H2, 1 bar)
b - (Gazole/H2/agent sulfurant), sous pression (30 bar) et à 350 °C
c - XAS = X-ray Absorption Spectroscopy
d - Centre français de rayonnement synchrotron, à la fois grand instrument pluridisciplinaire et laboratoire de recherche
e - Ainsi transformées en espèces plus simples
(1) C. Lesage, E. Devers, C. Legens, G. Fernandes, O. Roudenko, V. Briois. Catalysis Today, Elsevier, 2019, 336, pp.63-73.
https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.01.081
Contact scientifique : christele.legens@ifpen.fr