Étude de la physisorption sur un catalyseur d'hydrodésulfuration

Institut du Génie Chimique Chemin de la Loge, 31078 Toulouse CEDEX.

Résumé

L'étude de l'hydrodésulfuration sur un catalyseur Industriel (HR 103, Procatalyse) a fait apparaître un phénomène d’ad- sorption important à des températures élevées (300°C). Cet article a pour but de montrer que dans ces conditions, l'adsorption réversible correspond à une simple adsorption physique.

La technique expérimentale mise en œuvre est la chromatographie d'élution en phase gazeuse. Il a été possible d'obtenir dans l'intervalle de températures 150°C-321°C les isothermes et les chaleurs isostériques d’adsorption des cinq composés suivants : dibenzothiophène, phénanthrène, biphenyle, phenylcyclohexane et dicyclohexyle.

Plusieurs modèles de représentation de la physisorption ont été considérées pour traduire ces résultats expérimentaux. L'identification paramétrique a été réalisée à l'aide de la méthode du modèle qui a permis de retenir l'équation de Dubinin p = p_O exp [1/K log a_O/a] ; a_O peut être relié au volume poreux du catalyseur et K permet le passage d'un adsorbat à un autre par l'intermédiaire des coefficients d'affinité pour lesquels l'accord entre les valeurs expérimentales et calculées est satisfaisant. Malgré les contraintes dues à un domaine de pressions relatives peu étendu, la méthode chromatographique permet d'appréhender correctement le phénomène de physisorption.

Abstract

The study of hydrodesulfurization on an industrial catalyst (HR 103, Procatalyse) shows an important adsorption phenomenon at high temperatures (300 °C). The aim of this paper is to show that, in these conditions, reversible adsorption corresponds with a simple physical adsorption.

Elution gas-solid chromatography has been used as a measurement technique. It is possible to obtain adsorption isotherms and isosteric heats of adsorption for dibenzothiophene, phenanthrene, biphenyl, phenylcyclohexane and bicyclohexyl between 150 °C and 321 °C.

Several models of physical adsorption are considered to explain these experimental results. Parametric identification is done with the help of the "model method" that permits to retain the equation of Dubinin (p = p_O exp [1/K log a_O/a] ). a_O may be connected with the porous volume of the catalyst, and K allows the passage of and adsorbate to another one through the affinity coefficient. For these coefficients a satisfying agreement is found between experimental and calculated values. In spite of constraints due to a narrow range of relative pressures, our chromatographic method permits to apprehend correctly physical adsorption phenomena.