Stabilisation des performances de membranes BIMEVOX en oxydation des alcanes C3-C1 en réacteur catalytique à membrane dense
Résumé
Le découplage du mécanisme redox qui prévaut habituellement en oxydation catalytique des alcanes C1-C4 est étudié à l'aide d'un réacteur catalytique à membrane dense (RCMD) qui permet de séparer les deux étapes et donc, en principe, d'améliorer la sélectivité catalytique [1,2]. La membrane est conductrice ionique par oxygène (O2-) et peut être également semi-perméable à O2. L'hydrocarbure est alimenté d'un côté de la membrane (« perméat » ou côté « anodique ») et consomme les espèces oxygène disponibles, qui sont renouvelées grâce à la diffusion ionique après réduction de O2 de l'autre côté (« rétentat » ou côté « cathodique »). Les membranes de BIMEVOX sont à base de g-Bi4V2O11 dont le vanadium est partiellement substitué par ME = Co, Ni, Cu, Ta. En oxydation des alcanes C1-C3 on observe les réactions de déshydrogénation et de formation de gaz de synthèse, suivies du craquage hydrogénant lorsque la stabilité n'est pas acquise [3,4]. Comme dans ce dernier cas la raison principale est que la vitesse de diffusion des O2- est inférieure à la vitesse d'oxydation des alcanes, des tentatives de stabilisation ont été faites en modifiant la composition superficielle des membranes. Elles conduisent à des performances stables à des conversions 10-20% et à température modérée (600-700°C). De plus des électrodes ont été placées de part et d'autre et l'effet d'un courant à intensité ou à voltage constant sur la distribution des produits a été examiné.