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Issue
J. Chim. Phys.
Volume 96, Number 2, February 1999
Page(s) 303 - 318
DOI https://doi.org/10.1051/jcp:1999138
DOI: 10.1051/jcp:1999138


J. Chim. Phys. Vol. 96, N°2  p. 303-318

Coke formation on HFAU and HEMT zeolites. Influence of the reaction temperature and propene pressure

G.A. Doka Nassionou, P. Magnoux and M. Guisnet

U.M.R. C.N.R.S 6503, Laboratoire de Catalyse en Chimie Organique, Faculté des Sciences, 40 Avenue du Recteur Pineau, 86022 Poitiers Cedex, France

Abstract
The formation of coke from propene ( $\rm P_p = 1.3$ kPa and 13 kPa) was investigated on HFAU and HEMT zeolites in a microbalance for temperatures ranging from 120 °C to 450 °C. For both zeolites, the greater the propene pressure and the lower the temperature the faster the initial coke formation. However for high propene pressure, initial coke formation is faster with HEMT zeolite. This can be related to the stronger acidity of the HEMT sample. For low propene pressure and after 420 minutes of coking, a minimum in coke is observed for $\rm T = 350~^\circ$C, which can be related to the difference between the rate of formation and the rate of retention of coke molecules. At low temperature, due to their low volatility, oligomers are easily formed and retained in the zeolite pores. These molecules can be totally eliminated by an adequate thermal treatment in vacuum. At higher temperature, only aromatic or polyaromatic compounds which present a size larger than the pore apertures can be retained in the cavities of the zeolites. The greater the reaction time, the faster the retention. Whatever the reaction temperature, coke molecules are more homogeneously distributed in the HEMT crystallites than in those of HFAU samples. For this latter zeolite coke molecules are preferentially formed in the cavities located near the outer surface of the crystallites (shell coking).

Résumé
La formation de coke à partir du propène (Pp = 1,3 et 13 kPa) a été étudiée en microbalance sur zéolithes HFAU et HEMT dans une gamme de température variant de 120 à 450 °C. La vitesse initiale de formation de coke dépend de la pression du propène, de la température et également de la zéolithe. Ainsi, pour une forte pression en propène, la vitesse initiale de formation de coke est toujours plus importante sur HEMT que sur HFAU. Ceci est à relier à la plus grande acidité et à la présence de sites acides plus forts sur HEMT. Après 420 minutes de réaction, et pour une faible pression en propène le pourcentage de coke déposé sur les deux zéolithes passe par un minimum à 350 °C ; ce phénomène est dû à une compétition entre formation et rétention des molécules de coke. A basse température, des oligomères sont rapidement formés et restent bloqués dans les pores des zéolithes à cause de leur faible volatilité. Ces derniers peuvent être totalement éliminés par un traitement thermique sous vide. A hautes températures des aromatiques et polyaromatiques de tailles supérieures à celles des ouvertures de pores, sont formés et retenus dans les cavités des zéolithes ; plus le temps de réaction est grand, plus la rétention est importante. Quelle que soit la température de réaction, les molécules de coke sont réparties de façon plus homogène dans les crystallites de la zéolithe HEMT. Dans le cas de HFAU, les molécules de coke seraient préférentiellement localisées dans les cavités se trouvant proches de la surface externe des crystallites.


Key words: Coking, kinetics, propene, regeneration, HFAU, HEMT zeolites
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