DIFFUSION SANS ADSORPTION DANS LES ALUMINES

Des interactions spécifiques entre les molécules contenues dans les charges et la surface des catalyseurs peuvent avoir lieu. Agostino et al. ont ainsi montré que les hydrocarbures insaturés, plus polaires, s’adsorbent préférentiellement à la surface des alumines gamma. Il en est de même pour les molécules contenant des hétéroatomes (S, N, O). En outre, ces interactions peuvent varier en fonctions des propriétés physico-chimiques de la surface, et donc selon les conditions de synthèse du catalyseur : propriétés de l’alumine, nature et conditions de dépôt de la phase active. L’adsorption forte d’une molécule à la surface d’un catalyseur peut avoir une influence importante sur le transfert de matière, comme par exemple le blocage d’une partie de la porosité ou la contribution non négligeable de la diffusion de surface. Par ailleurs, les phénomènes d’adsorption peuvent rendre plus difficile l’interprétation des courbes de perçage. Comme nous l’avons montré dans le chapitre bibliographique, les modèles simplifiés d’interprétation des courbes de perçage de type « van Deemter » sont valables uniquement dans le domaine linéaire de l’isotherme d’adsorption (modèle MDL). Si ce n’est pas le cas, des modèles plus complexes (non linéaires) nécessitant presque toujours une résolution numérique doivent être mis en œuvre (modèle MDNL).

Nous pourrons ainsi étudier l’influence de la structure du réseau poreux sur le transfert de matière indépendamment des propriétés d’adsorption. Des expériences préliminaires de chromatographie inverse ont été menées, afin de mieux caractériser notre système et valider les hypothèses nécessaires à l’utilisation du modèle linéaire. Les propriétés de transfert de différents supports catalytiques ont ainsi été évaluées. Les porosités des supports ayant été mesurées dans le chapitre précédent, des valeurs de tortuosité ont été estimées Ce paragraphe présente les résultats de ces expériences préliminaires. Rappelons que, pour minimiser l’adsorption, les molécules utilisées sont des hydrocarbures saturés (squalane (SQ), méthylcylohexane (MCH) et n-heptane (C7)), et les solides sont des alumines. Dans un second temps, la précision des valeurs de tortuosités est estimée. Enfin la diffusion dans des solides mis en forme est caractérisée et comparée aux méthodologies proposées dans le chapitre précédent.  du solide selon l’Équation I.2 et l’Équation I.3 du chapitre bibliographique. À titre d’exemple, le Tableau III.1 présente les différentes répartitions dans le cas d’une colonne contenant le solide A- 7, la sphère de diffusion interne a été estimée à 0,458 mm à partir de la distribution en nombre des tailles de particule obtenue par granulométrie laser.  un empilement de sphères de même taille peut atteindre au minimum une porosité de 0,26 dans sa configuration la plus compacte. La porosité interstitielle dans la colonne (0,44) n’est pas extrêmement éloignée de cette valeur. Ainsi, la sphéricité des objets peut être considérée comme convenable.

Dans l’alumine A-7, possédant la distribution en taille de pores les plus petits, le SQ, un DSV, a accès à la même quantité de vide que le MCH. Ce résultat valide les estimations sur les tailles des molécules de DSV de la première partie du chapitre bibliographique. On avait estimé qu’un DSV devait avoir un rayon moléculaire situé entre 4 et 7 Ångström, bien inférieur au diamètre des pores de nos alumines mésoporeuses. Par conséquent, la totalité de la porosité de l’alumine est accessible. Pour les deux échantillons la HEPT varie linéairement avec la vitesse interstitielle dans la gamme de débits étudiés. L’échantillon contenant les grains les plus volumineux possède la résistance au transfert de matière la plus importante. Le Tableau III.5 reporte le rapport des pentes (Figure III.2) ainsi que le rapport des contributions aux résistances au transfert de matière externe et interne :  À nouveau, dans la gamme de débit étudié, la HEPT évolue linéairement avec la vitesse interstitielle. Par rapport au MCH, la pente de la courbe de van Deemter est supérieure pour SQ. Le SQ est donc soumis à davantage de résistance au transfert de matière. Afin de savoir si cette résistance est liée à l’évolution des coefficients de diffusion moléculaires ou à une contribution du régime de diffusion configurationnelle, nous allons estimer les tortuosités pour chacune des deux charges