Désarséniation et oxydation des arséniures de nickel dans l’air et le dioxygène : Application aux catalyseurs pétroliers

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Arséniure de nickel, Catalyseur pétrolier

Mots-clés

Arsenic - Thèses et écrits académiques,

Arsenic - Dissertations universitaires,

Arséniures - Thèses et écrits académiques

L’arséniure de nickel est l’un des très rares composés à n’avoir jamais fait l’objet d’études cinétiques. On retrouve ces composés sur les catalyseurs qui permettent l’hydrodésulfuration dans les tours d’affinage du pétrole brut. Le recyclage de ces catalyseurs est influencé par le taux d’arsenic que l’on retrouve lors de laur transformation en acier spéciaux. L’arséniure étudié est une poudre industrielle (AESAR, USA) composée de maucherite en périphérie des grains et biphasée (maucherite et orcelite) à coeur. Les isothermes montrent que la réaction s’arrête après une perte de masse de moins de 2 % à 580°C, tandis qu’à 620°C la perte de masse se stabilise vers 15 % au bout d’à peine 40 s. Les courbes cinétiques obtenues ne sont pas affines entre elles, prouvant ainsi l’existence d’un mécanisme réactionnel complexe. La réaction est fortement influencée par la pression de dioxygène, ce qui fait que la réaction dans l’air (PO2 # 2.104 Pa) est moins rapide que dans le dioxygène pur, toutes les autres caractéristiques étant semblables dans les deux séries d’essais. Après traitement, les grains oxydés présentent un coeur devenu monophasé d’orcelite (donc une désarséniation partielle s’est produite) tandis qu’une couche de monoxyde de nickel imprégné d’arsenic s’est formée en périphérie. On identifie ainsi deux réactions distinctes, la désarséniation de la phase maucherite et l’oxydation de l’orcelite.Chacune de ces réactions est complexe, mais on a pu établir que la première était limitée par l’oxydation externe de l’arsenic, qui produit AsO gazeux, tandis que la seconde était gouvernée par la diffusion du nickel vers l’extérieur, au travers de la couche d’oxyde qui protège ainsi l’arséniure (le coefficient d’expansion volumique est de 1,12).