Catalytic cracking fractional colurnn is the most important production device for refining enterprises in China. Its main products are car gasoline and diesel fuel. The yield and quality of these two kinds of products decide directly the economie efficiency of enterprises. In order to increase the economic efficiency of enterprises, it is needed to better adjust and control the quality of car gasoline and diesel fuel. Because fluidized catalytic cracking unit (FCCU) is in closed state, it is impossible to observe actual production process manually. But if people cannot timely master product quality condition, it is impossible to adjust effectively the technological parameters in order to control product quality. But at present, it takes four hours to obtain quality level of products if using the method of manual sampling testing. If it is as this, production process cannot, based on the analyzed results, be timely adjusted. Therefore, developing the real-time product quality intellect forecasting and analysis system of fractional column and realizing forecasting and analysis on-line have important theoretic meaning and value in engineering application. This system can real-timely forecast product quality of fractional colurnn, and can also real-timely analyze the factors affecting the products. So, the adjustment oftechnological parameters is more targeted, and shortens adjustment time, and increases efficiency. It is no doubt that the economic efficiency will increase. The thesis, taking fractional colurnn of fluidized catalytic cracking unit (FCCU) as research target, with the aim of forecasting product quality level of fractional column, establishes quality forecasting model through the method of neural network, and speculates the critical technological parameters that are hard to measure or impossible to measure at all through the technological parameters that are easy to measure. The system first finishes interactive interface between control system and operator with the functions of dynamic display and real-time data acquisition through configuration software DCS (Distributed Control System), which can supervise, control, activate and manage the whole system. Then it will realize product quality forecasting of fractional colurnn through the method of combining utility function based on average level and neural network. Finally it will realize the analysis of factors affecting product quality through the method of combining fuzzy technology and neural network. The thesis, through system configuration and using neural network technology to forecast product quality of fractional colurnn and analyze the factors affecting product quality, combines fuzzy technology and neural network which play their respective advantages to finish the display and control of operation state of fractionation system and realize real-time forecasting and analysis. The online forecasting system of product quality of catalytic cracking fractional colurnn based on the method mentioned above is developed for many small and medium petrochemical enterprises. The aim is to transform the equipments under the present condition of small and medium petrochemical enterprises with no change in the hardware of the original DCS (Distributed Control System) of refining enterprises. Therefore, this system has many advantages such as small investment, short transformation time and easy realization, etc. Currently, this system has been tried on the fluidized catalytic cracking unit (FCCU) in Tianjin First Petrochemical Plant in China. The operating result shows that the value and laboratory value of dry point of car gasoline and solidifying point of diesel fuel forecasted real-timely in this model have better goodness of fit, satisfying the requirements of product quality index. The test result shows that the technical path and method using neural network technology to forecast product quality put forward in the thesis is feasible. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Catalytic cracking, Fractional column, Neural network

Le travail de thèse effectué a porté sur l'applicabilité et la compréhension d’un système catalytique bifonctionnel acide et hydro/déshydrogénante sur l'hydroconversion et l’hydrotraitement d'un Résidu Sous Vide. En amont de ce travail, il est rappelé qu'au-delà de 400 °C (régime thermique), la forte conversion du RSV conduit à des phénomènes indésirables de précipitation et d’instabilité, liés à l'augmentation de la polarité des asphaltènes. L’objectif de la thèse était donc de favoriser les réactions de craquage et d’hydrogénolyse à plus faible température (370 °C), grâce à la fonction acide du catalyseur, et d’étudier la nature des structures asphalteniques résultantes. Des catalyseurs modèles, de formulation NiMo, supportés sur des aluminosilicates préparés par greffage de silicium à la surface d'une alumine, ont été utilisés. Ces catalyseurs développent une acidité faible, apportée par le support. Cette acidité a été quantifiée et caractérisée sur les aluminosilicates synthétisés, comme sur le catalyseur fini. La phase hydrogénante, ainsi que la texture des solides, ont aussi été caractérisées en détail. Des catalyseurs, dont les trois paramètres précités ont pu être modifiés indépendamment, ont ainsi été obtenus.Les performances catalytiques ont ensuite été évaluées en hydroconversion d’un RSV Safaniya, en réacteur batch. Les résultats révèlent un impact limité de l’acidité sur les grandeurs globales du test. Les modifications successives des phases hydrogénantes, et l’apport de macroporosité, n’ont pas permis d’améliorer cet impact par la suite. L’analyse détaillée conduite sur les asphaltènes après conversion a mis en relief des modifications de structures moléculaires nettes. Celles-ci ont pu être illustrées via une méthode de reconstitution moléculaire. L'introduction d’acidité a ainsi favorisé les réactions de craquage des chaines aliphatiques ou naphténique des asphaltènes, sans pour autant augmenter l'aromaticité de la molécule. / The aim of this work was to study and investigated bifunctional sulfided and acidic catalyst for the hydroconversion and the hydrotraitment of a Vacuum Residue. Upstream works have already demonstrate that high level of residue conversion, at high temperatures ( > 400 °C), leads to create carbonaceous sediments (sediments), link to asphaltenes polarity and aromaticity. Thus, our objective was to promote hydrocracking reactions at lower temperatures (370 °C), by enhancing acidity of conventional sulfided catalysts. Structures of consequent asphaltenes, modified by acidity, were also studied. Model NiMo catalysts were obtained by grafting silica on the surface of alumina carriers. Characterization on carriers and sulfided catalysts reveal the improvement of a weak acidity. Hydrogenating phase and textures properties have also been characterized in this work. In the end, we have obtained catalysts with same texture, same hydrogenating power, but also different level of acidity strength. Catalytic performances were evaluated in batch reactor, for the hydroconversion reaction of a Safaniya Vacuum Residue. Results reveal no changes in hydroconversion or hydrotraitment reactions parameters with acidity. No improvement was observed by enhancing the hydrogenating power or by adding macroporosity on textures with acidic sulfided catalysts. Nonetheless, combinated asphaltenes analysis and molecular reconstructions methods have shown that acidity can modify asphaltènes structures and properties. Acidity enhances cracking reactions of aliphatic chains and naphthenic units, without improving the aromaticity of the molecules.

L'évolution thermique des huiles dans les réservoirs est contrôlée par la cinétique du craquage. Cette étude traite de la stabilité thermique des composés aromatiques légers (C6-C14) des huiles brutes dans les conditions géologiques. L'objectif est de prédire cette stabilité par un modèle dérivé des expériences au laboratoire. La coupe légère de l'huile brute Safaniya <250 °C, correspondant aux composés en C15- , est séparée par distillation fractionnée. Une fraction aromatique pure est ensuite isolée par chromatographie liquide. La caractérisation moléculaire complète de cette fraction est réalisée par HPLC, GC et GC/MS. Les composés aromatiques ainsi identifiés et quantifiés sont regroupés selon leurs structures et leurs stabilités thermiques estimées dans six classes moléculaires: les BTXN, les méthylaromatiques, les alkylaromatiques, les naphténoaromatiques, les indènes et les composés aromatiques soufrés. Les pyrolyses sont effectuées en milieu fermé dans des tubes en or sous une pression de 100 bars et pour différentes conditions (température/temps) couvrant une très large gamme de conversion (1 à 93 %). Les effluents de pyrolyse sont fractionnés, analysés et regroupés en classes. L'évolution de l'ensemble des classes a été interprétée par l'élaboration d'un schéma cinétique semi-empirique composé de 13 réactions stoechiométriques qui rendent compte du craquage de la charge et du craquage secondaire des produits instables. Les paramètres cinétiques estimés de ce schéma ont été ensuite calibrés par optimisation numérique sous la contrainte des bilans de masse et de la conservation d'hydrogène. Afin d'évaluer l'effet de la pression sur le craquage thermique, nous avons réalisé une série de pyrolyses à 375 °C sous de hautes pressions de 400, 800 et 1200 bars. La comparaison des résultats de ces expériences à ceux obtenus à 100 bars a montré que l'augmentation de la pression retarde le craquage. Nous avons également mis en évidence une certaine sélectivité dans l'action de la pression sur les différentes classes que contient la charge et sur la distribution des produits de pyrolyse. L'extrapolation du modèle construit dans cette étude aux conditions du Bassin d'Elgin (Mer du Nord) a montré que l'augmentation de la pression aurait augmenté la stabilité thermique de la fraction aromatique légère en décalant son craquage de 8 °C.

La dégradation catalytique du PMMA a été réalisée avec succès à des températures inférieures à 300°C. L’utilisation de zéolithe comme catalyseur a permis de réduire la température de réaction par rapport aux procédés classiques de dégradation thermique. On a montré que la distribution des produits de réaction obtenus en réacteur discontinu dépend des propriétés acides du catalyseur, tandis que la composition de la fraction liquide est directement liée à la sélectivité de forme du catalyseur. Un procédé continu à lit fixe a été développé qui a permis d’obtenir le monomère MMA comme produit principal. L’augmentation de la température de réaction de 200 à 270°C a montré un effet positif sur le rendement en produit liquide. Cependant, des températures de réaction supérieures ont favorisé le craquage du monomère en produits gazeux. Une désactivation significative de la zéolithe ZSM-5 a été observée après 120 heures d’opération, entraînant une diminution du rendement en produit liquide. La régénération des extrudés de ZSM-5 cokés a pu être réalisée par ozonation à basse température - inférieure à 150°C. On a étudié les effets de la température, du débit de gaz et de la concentration en ozone sur l’élimination de carbone. Le décokage par l’ozone a débuté dès 50°C et montré un optimum à 100°C (avec une conversion de 80%). Des températures plus élevées ne se sont pas avérées bénéfiques, en raison de la forte limitation de la diffusion interne de l’ozone qui confine en surface la production de radicaux et donc le processus de régénération. Dans les conditions optimales, l’ozonation a presque complètement restauré l’activité de la zéolithe sans en endommager la texture et les sites actifs, comme le montrent les résultats de craquage du PMMA obtenus avec le catalyseur ainsi régénéré. / Catalytic degradation of PMMA was successfully performed at temperatures below 300°C. The use of zeolite catalyst could reduce reaction temperature in comparison with an ordinary thermal degradation process. It was found that the product distribution obtained from batch experiment depends on zeolite acid properties whereas the composition of the liquid fraction is directly related to the shape selectivity of the catalyst. A continuous fixed bed process was designed that allowed to obtain MMA monomer as main product. The increase of reaction temperature from 200 to 270°C showed a positive effect on the liquid product yield. However, at higher temperatures, the light product was further cracked into gaseous products. Significant deactivation of ZSM-5 catalyst was observed after 120 hours of operation, resulting in a decrease in liquid product yield. Regeneration of the coked ZSM-5 extrudates was achieved by oxidation with ozone at low temperatures, below 150°C. The effects of temperature, GHSV and inlet concentration of ozone on carbon removal efficiency were studied. Carbon removal with ozone started at 50°C and reached a maximum of 80% at 100°C. Higher temperatures were not beneficial due to the strong limitation of ozone diffusion which confines radical production then the regeneration process to the outer surface. In optimal conditions, ozonation almost fully restored the zeolite activity without damaging the texture and active sites of zeolite, as shown from the results of regenerated catalyst in PMMA cracking

Cette étude porte sur la compréhension et l'amélioration de la réactivité des charbons pour la catalyse de la réaction du craquage du méthane. Pour ce projet, nous avons produit des charbons à partir de la gazéification de bois de peuplier à 750°C sous vapeur d'eau. Par la suite, deux traitements de fonctionnalisation ont été appliqués. D'une part, une oxygénation en phase gaz a été réalisée pour augmenter la concentration des sites oxygénés. D'autre part, une imprégnation en phase liquide dans différentes solutions de sel de nitrate (calcium et potassium) a permis d'accroître la quantité de minéraux. Les propriétés physico-chimiques (structure carbonée, sites oxygénés, minéraux et porosité/surface spécifique) des charbons bruts et fonctionnalisés ont été caractérisées. Les résultats ont montré que les deux traitements de fonctionnalisation ont augmenté la concentration des sites actifs visés. Par ailleurs, les évolutions des propriétés texturales et de la structure carbonée lors des deux fonctionnalisations ont été mises en évidence. Les tests catalytiques du craquage du méthane sur les différents charbons, à 700°C, ont montré que les minéraux sont les sites les plus réactifs vis-à-vis de cette réaction. Les fonctions oxygénées basiques et les défauts de structure sont également des sites actifs. Une diminution de l'efficacité lors du craquage a été observée due à la désactivation progressive de la surface des biochars. Le développement d'un modèle, à l'échelle du pore, a permis de montrer que la concentration initiale de sites actifs à la surface et leur différence de réactivité étaient deux paramètres importants dans la prédiction du comportement de désactivation de la surface. / This study is focused on the reactivity of biochar to catalyze the methane cracking reaction. Biochar was produced from steam gasification of poplar wood (750°C, 30 min, 20°C/min, 90%H2O/10%N2, fluidized bed) and then functionalized by an O2 gas-phase treatment and a wet impregnation into nitrate salts solutions to increase oxygen functions and minerals (calcium and potassium) concentrations at the biochar surface respectively. A set of characterization was performed on the raw and functionalized biochars to evaluate their surface physico-chemical properties. The oxygenated functions, the mineral particles, the carbonaceous structures and the textural properties (specific surface area and porosity) were analyzed. Results showed that the two functionalization treatments increased the concentration of the targeted functions and modified the carbon structures and the textural properties as well. Methane cracking tests were then performed on the biochars to compare their activities and correlate with their physico-chemical properties. It has been highlighted the minerals particles of potassium and calcium are the main active sites of the biochar surface. In fact, the reactivity of the impregnated biochars was twice to 4 times higher than the one of the raw biochar. The porosity of the biochar is the second most important criteria to notably obtain a good dispersion of the minerals particles. Basic oxygenated functions and disordered carbonaceous structures (defaults into the graphene sheets) are reactive as well. However, coke deposition progressively deactivated the biochars surface over the reaction in any case. A model at the pore scale has been proposed to better understand the surface deactivation.

L'EU-1 et la MCM-22 sont deux zéolithes à taille de pores intermédiaire, utilisées respectivement pour l'isomérisation de la coupe C8 aromatique et l'alkylation du benzène par des oléfines légères. Leurs propriétés catalytiques originales sont dues à une contribution très importante des sites acides localisés sur leur surface externe. Au cours de ce travail, différentes approches ont été envisagées pour augmenter la quantité ou la proportion de ces sites aux dépends des sites internes. Tout d'abord, une série de zéolithes H-EU-1 partiellement échangées par du sodium a été préparée et caractérisée par voie physicochimique et par des réactions modèles. Comme attendu, l'échange s'accompagne d'une diminution de la concentration en sites acides de Brönsted. Toutefois, une augmentation importante de la quantité de sites acides très forts a été observée pour des taux d'échange de 26 à 35 % et corrélée à l'augmentation de l'activité en craquage du méthylcyclohexane. Par ailleurs, les conversions du m-xylène et du 1,3,5-triméthylbenzène diminuent rapidement pour de faibles taux d'échange, ce qui pourrait s'expliquer par un échange préférentiel des sites acides externes, également mis en évidence dans le cas de zéolithes MCM-22. Enfin, une nouvelle zéolithe de la famille MWW a été synthétisée et caractérisée. Cette zéolithe possède une acidité totale similaire à celle de la MCM-22, mais une proportion de sites acides externes beaucoup plus importante, conduisant à une activité beaucoup plus grande en transformation du m-xylène et du 1,3,5-triméthylbenzène. Cette nouvelle zéolithe pourrait donc constituer une alternative intéressante à la zéolithe MCM-22 en alkylation du benzène. / EU-1 and MCM-22 are two 10-ring zeolites used in petrochemical applications such as C8-aromatic cut isomerization and benzene alkylation with short olefins. In all these processes, the original catalytic behaviors of both zeolites are characterized by an important contribution of the acid sites located over the external surface of their crystals. In this work, different methods were investigated in order to increase the amount or the proportion of these acid sites at the expense of those located inside the pores. Firstly, a series of partially Na-exchanged H-EU-1 was prepared and fully characterized through physicochemical techniques and model reactions. As expected, the exchange led to a gradual decrease in the total Brönsted site concentration. Nevertheless, an increase of the concentration in very strong acid sites was obtained for exchange ratio between 26 and 35%, leading to a significant increase of the activity in methylcyclohexane transformation. On the other hand, m-xylene and 1,3,5-trimethylbenzene (135-TMB) conversions decreased rapidly at low exchange ratio, which was attributed to a preferential exchange of the external acid sites. This latter phenomenon was also observed over Na-exchanged H-MCM-22 zeolites. Secondly, a new zeolite belonging to the MWW family was synthesized and characterized. This zeolite was shown to possess the same acid site concentration than MCM-22 zeolite but with a much higher proportion of external sites. In consequence, it exhibited a very high catalytic activity in both m-xylene and 135-TMB transformations. This material could therefore be considered as an alternative to MCM-22 in the benzene alkylation process. / EU-1 e MCM-22 são dois zeólitos de poros intermédios utilizados, respetivamente, na isomerização do corte C8 aromático e na alquilação do benzeno com olefinas leves. As suas propriedades catalíticas originais devem-se a uma importante contribuição dos centros ácidos localizados nas superfície externa. Nesta tese, diferentes abordagens foram investigadas com o objetivo de aumentar a quantidade ou a proporção destes centros ácidos em detrimento dos centros internos. Primeiramente, uma série de zeólitos H-EU-1 parcialmente permutados com sódio foi preparada e caracterizada por via físico-química e por reações modelo. Como esperado, a permuta é acompanhada por uma diminuição da concentração em centros ácidos de Brönsted. Contudo, um importante aumento da quantidade de centros ácidos muito fortes foi obtido para taxas de permuta entre 26 e 35% e correlacionado com um aumento da atividade no cracking do metilciclohexano. Por outro lado, as conversões do m-xileno e do 1,3,5-trimetilbenzeno diminuem rapidamente para baixas taxas de permuta, o que pode ser explicado por uma permuta preferencial dos centros ácidos externos. Este último fenómeno foi igualmente observado no caso do zeólito H-MCM-22 permutado com sódio. Por fim, um novo zeólito pertencente à família MWW foi sintetizado e caracterizado. Este zeólito demonstrou possuir uma acidez total semelhante à do zeólito MCM-22, porém com uma muito maior proporção de centros ácidos externos, conduzindo a uma bastante superior atividade nas transformações do m-xileno e do 1,3,5-trimetilbenzeno. Este novozeólito poderá, portanto, representar uma alternativa interessante ao zeólito MCM-22 na alquilação do benzeno.

Le craquage photo(électro)chimique (PEC) de l’eau par l’énergie solaire est considéré comme une méthode prometteuse de production renouvelable d’hydrogène. Dans ce travail, des hétérostructures à base de BiVO4 et CuFeO2 ont été choisis pour effectuer la réaction d’oxydation et de réduction de l’eau, respectivement. Cependant, les avantages exacts des hétérostructures n’ayant pas encore été complètement élucidés. Ce travail a eu pour objectif d’examiner les propriétés de certaines hétérojonctions à base de BiVO4 et de CuFeO2 par des expériences d’interface. Dans ce but, un certain matériau a été pulvérisé sur un substrat de BiVO4ou de CuFeO2 et des mesures de spectroscopie de photoélectrons ont été effectuées à chaque étape du dépôt. Nous avons ainsi pu interpréter l’alignement des bandes entre le substrat et le matériau pulvérisé, et déterminer l’accordabilité du niveau de Fermi pour les absorbeurs étudiés.Par ailleurs, des hétérostructures à base de particules de CuFeO2 et de BiVO4 anisotropes ont été élaborées par photodéposition. Les performances de ces poudres dans des expériences de craquage photochimique de l’eau ont ensuite été déterminées. / Solar photo(electro)chemical (PEC) water splitting is regarded as a promising ways of renewable hydrogen production. In this work, heterostructures based on BiVO4 and CuFeO2were chosen to perform the water oxidation and water reduction reaction, respectively. However, the exact benefits of the contact materials in these heterostructures have not yet been completelyelucidated. Hence, we opted in this work to investigate the junction properties of certainBiVO4 and CuFeO2 based heterostructures through so called interface experiments, where by a certain contact material was step wise sputtered on to a BiVO4 or CuFeO2 substrate, performing photoelectron spectroscopy measurements in between each deposition step. In this way we could interpret the band alignment between the substrate and the contact material, as well as determine the Fermi level tunability for the studied photoabsorbers. In parallel, new anisotropic CuFeO2and BiVO4 based heterostructured powders were created through photodeposition. These powders were tested as well for their performance in photochemical water splitting.

Afin de répondre aux besoins croissants en énergie primaire, le groupe Europlasma a développé le procédé CHO-Power permettant de valoriser énergétiquement un mélange de refus de tri d’ordures ménagères et de résidus de biomasse. L’une des particularités de ce procédé est l’utilisation d’un réacteur de dégradation thermique des goudrons et des particules solides fines par assistance plasma. L’objectif de cette étude de mieux appréhender les mécanismes réactionnels mis en jeu lors de l’épuration thermique du gaz. Dans cette optique, un réacteur pilote a été dimensionné puis construit sur la plate-forme de Recherche et Développement d’Europlasma. Il a été ensuite nécessaire de modifier le schéma réactionnel permettant la modélisation numérique de la dégradation des goudrons. Ce schéma réactionnel, couplé à l’utilisation d’un logiciel de mécanique des fluides numérique, permet de représenter les processus couplés (chimie, aéraulique, transferts thermiques) se déroulant au sein du réacteur. Deux modifications importantes ont été alors apportées au modèle cinétique simplifié jusque-là utilisé : la modélisation d’une phase discrète réactive permettant de prendre en compte la gazéification des particules de résidus carbonés et l’ajout de nouvelles voies réactionnelles afin de mieux modéliser la formation des particules de suie et de ses précurseurs. À terme, la comparaison des valeurs expérimentales à celle issues de la modélisation numérique permettra de valider ou non le schéma réactionnel dans sa globalité. / In order to contest to the high world demand for primary energy, the Europlasma group developed a new process, called CHO-Power, to enhance the thermochemical potential of a mixture of urban waste and biomass residues. One of the characteristics of this process is the use of a high temperature reactor assisted by a plasma torch for tar and soots thermal cracking. The aim of this study to improve the knowledge of the global reaction mechanism involved during the thermal treatment of gas. In this context, a pilot plant reactor was designed and built on the Europlasma Research and Development Center. During this work, the reaction pathway used to represent tars cracking at high temperature has been enhanced. Coupled to a computational fluid Dynamics Software, allow simulating the complex processes occurring within the reactor (aeraulics, reaction, and heat transfer). Two major changes were made to the simplified kinetic model previously used: the modeling of a discrete and reactive phase to take into account the possible particle gasification of carbonaceous residues and the addition of new reaction pathways to enhance the modeling of the formation of soot and its precursors. The comparison between the experimental and numerical values will validate or not the global reaction scheme and will give important information about the next evolution of the tar degradation scheme.

Les catalyseurs d’hydrocraquage et d’hydroisomérization sont bifonctionnels, avec une fonction hydro-déshydrogénante et une fonction acide, une zéolithe protonée, pour isomériser et craquer les alcènes. Par dynamique moléculaire ab initio avancée, et avec prise en compte explicite des effets thermiques (300 – 500 K), nous avons étudié les mécanismes d’isomérisation et de craquage d’alcènes C7 dans la zéolithe chabazite dans le but d’obtenir des constantes de vitesse fiables et d’interpréter la distribution des produits.Par la méthode blue moon, nous avons établi les premiers profils d’énergie libre d’isomérisations d’alcènes C7, avec des carbocations intermédiaires (et des états de transition cyclopropanes protonés, PCP), reliant des isomères di- à tri- et mono- à di-branchés (Sections III et IV). Nos simulations démontrent que les effets dynamiques et l’échantillonnage correct des rotamères jouent un rôle crucial sur la stabilité des intermédiaires et des états de transition. Ces effets ne pouvaient pas être décrits par les précédentes études de DFT statiques. Les barrières bien plus basses pour l’isomérisation de type A sont ainsi retrouvées, et expliquées par un état de transition mou, alors que l’état de transition de l’isomérisation de type B est contraint, à cause de la formation d’un edge PCP. L’étude des réactions de craquage avec les mêmes méthodes (Section V) éclaircit le rôle des cations secondaires. Pour la première fois, nous identifions les états de transitions des β-scissions. Nous déduisons de cette analyse des constantes de vitesse ab initio qui pourront être utilisées dans un modèle cinétique pour prédire l’activité et la sélectivité du catalyseur. / Hydrocracking and hydroisomerization catalysts are bifunctional, with a hydro-dehydrogenation function and an acidic function, typically an acid zeolite, to isomerize and crack alkenes. With advanced ab initio molecular dynamics approach, and explicit simulation of the effects of temperature (300 – 500 K), we investigate the mechanisms of isomerization and cracking reactions of C7 alkenes within the chabazite zeolite in order to provide reliable rate constants and explain the observed products distribution. By blue moon sampling, we established for the first time, the free energy profiles for the isomerization of C7 alkenes in zeolites, with carbenium ions as intermediates (and protonated cyclopropane (PCP) as transition states), connecting di- to tri-branched, and mono- to di-branched alkene isomers (Sections III and IV). We demonstrate that the dynamic effects with the correct sampling of rotational conformers play an important role to quantify the stability of the key intermediates and transition states. These effects could not be captured by previous static DFT simulations. The much lower barriers for type A isomerization mechanisms are thus recovered, and assigned to a loose transition state, while the transition state of type B isomerization is tighter, due to the formation of an edge PCP. The study of cracking reactions (Section V) with the same methods, unravel the role of secondary cations. For the first time, we identify the structures of transition states involved in the β-scission mechanisms. From this analysis, we deduce the ab initio- rate constants that could be used in future kinetic modeling to predict activity and selectivity of the catalyst.

Deux zéolithes nanocristaux de type *BEA et CP814E commerciales avec de différentes propriétés texturales, et une zéolithe microcristaux de type *BEA qui a été synthétisée durant cette thèse, ont été modifiées par une desilication en utilisant de différents traitements alcalins. Toutes les zéolithes parentes et certaines désilicées ont été sélectionnée pour le craquage du n-hexane, où aucune amélioration significative de la conversion n'a été observée après la désilication. Toutes les zéolithes parentes et quelques désilicées sélectionnées ont été transformés en leur forme bifonctionnelle par imprégnation du platine pour d'étudier l'impact de la désilication dans l'hydroisomérization de n-C10. On a constaté que l'amélioration des propriétés texturales par la désilication n'était pas toujours la cause d'une augmentation ou d'une diminution de l'activité et de la sélectivité du catalyseur, mais plutôt de la localisation des particules de Pt et leur distance prédite des sites acides. Cependant, la présence des mésopores inter- et intracristallins, en plus de la distance de Pt-H+, sont des importants caractéristiques qui affectent l'activité et la sélectivité. Nous avons également étudié l'impact de la longueur de chaîne dans l'hydroisomérization de n-C12 et de n-C14. Un phénomène spécial dans le cas de n-C12 est apparu, où le rendement d'isomérisation semblait inférieur à celui obtenu sur n-C10 et n-C14, ce qui suggère que cela résulte de l'effet de confinement. La série microcristaux a montré une amélioration de l'activité dans la transformation n-C14, mais une diminution de la sélectivité des isomères à cause des limites de diffusion potentielles. / Two commercial nanocrystal *BEA zeolites with different textural properties and a microcrystal synthesized *BEA zeolite, were desilicated using different alkaline treatment; classical in presence of Noah alone, or incorporated with a pore directing agent. All parent zeolites and some selected desilicated samples were chosen for catalytic cracking of n-hexane, where no significant improvement of n-hexane conversion was observed after desilication. To investigate the impact of desilication on the hyrdoisomerization of n-C10, all parent and the some selected desilicated zeolites were transformed into their bifunctional form by platinum loading. The improvement of the textural properties by desilication using the different pore directing agents, was not always the cause behind an increase or decrease in the activity and selectivity of the catalyst, but rather was more the location of the Pt particles and their predicted distance from the acidic sites. However, the synergetic effect of both the textural and bifunctional characteristics was positive. Tests on hydroisomerization of n-C12 and n-C14 to investigate the impact of chain length were done. In the nanocrystal series, a special phenomenon on n-C12 appeared where the isomerization yield seemed to be less than that obtained on n-C10 and n-C14, suggesting that this would be due the confinement effect, which was shown to be more effective in case of n-C12. The microcrystal series showed an improvement of the activity over all the catalysts in case of n-C14 transformation, but a decrease in isomers selectivity as observed due to probable diffusional limitations within the channels of these series catalysts.