Catalysts — controlling reactivity for making solids with elaborate architecture

Groupe de Physico-Chimie Minérale et de Catalyse, Place Croix du Sud 1, B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgium.

Abstract

Heterogeneous catalysts have a central role in the petroleum and chemical industries. The complexity of their structure and texture, and the fine scale of the details of their architecture, place them among the most elaborate man-made solids. We try and suggest the reactivity problems involved in their preparation, activation, ageing and regeneration. Three typical examples are taken : control of active phase profile inside catalyst pellets, activation of hydrodesulfurization catalysts, and synthesis of a still experimental catalyst, namely contamination free tungsten carbide. Those examples, as well as many novel approaches to preparation mentioned in literature, show how multidisciplinary the science of reactivity of solids is. They emphasize the need carefully to take into account coupling effects when controlling reactivity in transformations involving solids.

Résumé

Les catalyseurs solides ont un rôle-clé dans l'industrie chimique et le raffinage du pétrole. Leur structure et leur texture sont souvent très compliquées ; les détails de leur architecture sont à l'échelle atomique ou moléculaire. Ceci les place parmi les solides les plus complexes élaborés par l’homme. Dans cet article, nous essaierons de suggérer les types de problèmes liés à la réactivité des solides que posent la préparation, l'activation, le vieillissement et la régénération des catalyseurs. Pour ce faire, nous prendrons trois exemples : le premier est la fabrication de pastilles de catalyseur dans lesquelles les profils de concentration d'éléments actifs sont ajustés à volonté. Le second concernera l'activation de catalyseurs d'hydrodésulfuration. Dans le troisième exemple, nous examinerons un aspect particulier de la synthèse d'un catalyseur prometteur, mais qui n'est pas encore employé dans la pratique, à savoir le carbure de tungstène non contaminé. Nous ferons également allusion à d'autres préparations nouvelles mentionnées dans la littérature. Tous ces exemples montrent le haut degré de pluridisciplinarité du domaine scientifique que couvre la réactivité des solides. Ils mettent en relief le rôle des effets de couplages pour contrôler et diriger les processus impliqués dans les transformations mettant en jeu des solides.