How to Improve the Selectivity of Zeolitic Catalysts in C8 Aromatic Cut Isomerization
Comment améliorer la sélectivité des catalyseurs zéolithiques en isomérisation de la coupe C8 aromatique
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Institut français du pétrole, IFP-Lyon, Rond-point de l'échangeur de Solaize, BP 3, 69360 Solaize - France
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UMR 6503 CNRS - Université de Poitiers, Laboratoire de Catalyse en Chimie Organique, Faculté des Sciences, 40 avenue du Recteur Pineau, 86022 Poitiers Cedex - France
Corresponding authors: emmanuelle.guillon@ifp.fr sylvie.lacombe@ifp.fr tiago.sozinho@ifp.fr patrick.magnoux@univ-poitiers.fr ngi.suor.gnep@univ-poitiers.fr pierre.moreau@oxfordcatalysts.com michel.guisnet@univ-poitiers.fr
The catalysts used in the isomerization processes of the C8 aromatic cut (xylenes and ethylbenzene) generally contain platinum loaded on a mixed binder/zeolite support. Improving these catalysts consists in increasing the ethylbenzene conversion, which is the most difficult step in this transformation, while minimising the secondary side reactions such as ethylbenzene disproportionation or dealkylation, naphthene ring opening and consecutive cracking of the resulting paraffins. Most of the various adopted approaches concern optimisation of the zeolitic phase. The selectivity gain remains modest on conventional mordenite-based catalysts and it seems more appropriate to explore new zeolitic structures. In this context, interesting results have been obtained on EU-1-based catalysts, which selectivate during the stabilisation period and work then in pore mouth. It has been possible to extend this pore mouth catalysis concept to other one-dimensional zeolitic structures of intermediate pore size, such as ZSM-22 and ferrierite. In addition, the selectivity of EU-1 zeolite can be optimised by varying the acidic sites location through the use of special organic templates. Another approach consisted in considering the entire catalyst (zeolitic and metallic phases, possibly associated with an acidic alumina support such as chlorinated alumina), and in identifying the sites responsible for the paraffin formation. The results demonstrate that paraffin cracking mainly follows a bifunctional mechanism, suggesting that the most promising way to reduce the paraffin yield is to act on the zeolite.
Résumé
Les catalyseurs utilisés dans les procédés d'isomérisation de la coupe C8 aromatique (xylènes et éthylbenzène) sont généralement à base de platine supporté sur un support mixte liant/zéolithe. L'amélioration de ces catalyseurs consiste à augmenter la conversion de l'éthylbenzène, étape la plus difficile de cette transformation, en minimisant les réactions parasites secondaires telles que la dismutation et la désalkylation de l'éthylbenzène, l'ouverture de cycles naphténiques et le craquage consécutif des paraffines résultantes. Parmi les différentes approches qui ont été menées, la majorité concerne l'optimisation de la phase zéolithique. Sur les catalyseurs conventionnels à base de zéolithe mordénite, le gain en sélectivité reste limité et il semble donc plus judicieux d'explorer de nouvelles structures zéolithiques. Dans ce cadre, des résultats intéressants ont été obtenus sur des catalyseurs à base de zéolithe EU-1, qui présente la particularité de se sélectiver lors de la mise en régime et de travailler en bouche de pore après stabilisation. Ce concept de catalyse en bouche de pore a pu être étendu à d'autres structures zéolithiques monodimensionnelles à taille de pore intermédiaire, telles que la ZSM-22 ou la ferriérite. Par ailleurs, la sélectivité de la zéolithe EU-1 peut être optimisée en jouant sur la localisation des sites acides par utilisation de structurants organiques particuliers. Une autre approche a consisté à s'intéresser à l'ensemble du catalyseur (phases zéolithique et métallique, éventuellement associées à un support aluminique acide de type alumine chlorée), et à identifier les sites responsables des réactions de formation de paraffines. Les résultats montrent que le craquage des paraffines suit majoritairement un mécanisme bifonctionnel et, dans une moindre mesure, un mécanisme par hydrogénolyse, suggérant que la voie la plus prometteuse pour diminuer les pertes en paraffines est d'agir, en premier lieu, sur la zéolithe.
© IFP, 2009