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Catalyse et Séparation

Fischer-Tropsch : un procédé de synthèse encore vert

La synthèse Fischer-Tropsch (FT) est un procédé catalytique de production d’hydrocarbures par réduction des oxydes de carbone. Il pose encore de nombreux défis pour l’optimisation des catalyseurs, de par la complexité des phénomènes se produisant à la surface des particules de phase active.

L’obtention d’hydrocarbures liquides à partir d’un gaz de synthèse, issu du gaz naturel ou de la biomasse, est cependant une voie séduisante pour réduire la part du pétrole dans le mix énergétique.

C’est pourquoi IFPEN est pleinement engagé dans la synthèse Fischer-Tropsch au sein de la plateforme multipartenariale de démonstration BioTfueL.

Le verrou à lever pour améliorer les propriétés du catalyseur de synthèse FT, à base de cobalt, est double :

  • l’incapacité à relier la structure et la réactivité de particules de cobalt nanométriques,
  • l’incapacité à identifier, dans des conditions représentatives, le mécanisme régissant la croissance des chaînes hydrocarbonées.

Une méthodologie operando associant la caractérisation simultanée du catalyseur et de ses propriétés, dans des conditions réactionnelles réalistes (sous pression), a ouvert de nouvelles perspectives à IFPEN. La structure de ces solides, leur surface et leurs propriétés catalytiques ont été caractérisées de la sorte en combinant différentes techniques d’analyse (DRXa, DRIFTSb et CGc)(1).

Par ailleurs, en collaboration avec l’IRCELyon(2), la technique d’analyse SSTIKAd a permis :

  • de mieux caractériser la relation entre structure et mécanisme de formation des chaînes carbonées,
  • d’identifier deux types de sites particuliers qui, grâce à un modèle microcinétique inédit, ont été reliés aux propriétés globales de la phase active.

 

a- Diffraction des rayons X
   
b- Spectroscopie infrarouge par réflexion diffuse
   
c- Chromatographie en phase gaz
   
d- Steady State Isotopic Transient Kinetic Analysis

 

Contacts scientifiques : christele.legens@ifpen.fr   -   fabrice.diehl@ifpen.fr

Article paru dans Science@ifpen n° 25 - Juillet 2016

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Publications

  1. J. Scalbert, I. Clémençon, P. Lecour, L. Braconnier, F. Diehl, C. Legens, Simultaneous investigation of the structure and surface of a Co/alumina catalyst during Fischer–Tropsch synthesis: discrimination of various phenomena with beneficial or disadvantageous impact on activity, Catalysis Science and Technology, (2015), 5, 4193-4201.
    >>DOI: 10.1039/c5cy00556f
      
  2. E. Rebmann, P. Fongarland, V. Lecocq, F. Diehl, Y. Schuurman, Kinetic modeling of transient Fischer–Tropsch experiments over Co/Al2O3 catalysts with different microstructures, Catalysis Today, 275 (2016) 20–26.
    >>DOI:10.1016/j.cattod.2015.11.041

 

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