Modélisation de l'hydrotraitement de résidus pétroliers en lit fixe : étude de la réactivité de charges
Institution:
Lyon, Ecole normale supérieureDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
To react to the continual changes in the energetic demand, it is necessary to convert petroleum residues into high value fractions. To upgrade the heaviest part of the crude oil the removal of impurities, as sulfur or metals, is a necessary step. Residue hydrotreatment in fixed bed, under high hydrogen pressure achieves high removal performances, with a industrial catalysts optimized staging. This work presents an insight on different geographical origin residues reactivities. A hydrotreatment kinetic model was developed attemping to simulate the different residues performances. Despite the recent improvements, residues remain very difficult to describe and characterize in details. The comparison of different residues rea ctivities has shown a specific behaviour for each residue. One of the key reactivity parameters seems to be the residues molecules size. Small size residues react easier because more molecules access the catalytic sites. The developed model shows the interest of considering diffusion and steric hindrance inside the catalysts and the importance of a residue description in fractions allowing to consider a complex kinetic network. Finally, this new model is able to take into differences in terms of residues characteristics and then leads to fairly good simulations of residues performances.
Abstract FR:
Pour répondre aux changements de la demande énergétique, il est nécessaire de convertir les résidus de pétrole en fractions de plus haute valeur. Pour atteindre cet objectif, les impuretés, comme le soufre ou les métaux, doivent être éliminés. L'hydrotraitement des résidus en lit fixe sous forte pression d'hydrogène, permet d'atteindre des taux de purification élevés, en utilisant une séquence de catalyseurs optimisée. Ce travail présente une analyse de la réactivité des résidus de différentes origines géographiques. Un modèle cinétique d'hydrotraitement a été développé pour simuler les performances des différents résidus. Les résidus sont des mélanges de composés délicats à caractériser, qui restent difficiles à décrire en détail, malgré les récentes avancées techniques analytiques. Chaque résidu peut avoir un comportement spécifique selon son origine. Un paramètre clé concernant la réactivité semble être la taille des molécules. Ainsi, un résidu avec des petites molécules présente une meilleure réactivité car plus de molécules accèdnet aux sites du catalyseur. Le modèle développé montre l'intérêt de considérer la diffusion et les encombrements stériques dans le catalyseur, ainsi que l'importance de bien différencier les fractions de résidu ce qui permet d'écrire un schéma cinétique plus complexe. Finalement, ce modèle permet d'obtenir des simulations relativement satisfaisantes des performances obtenues en hydrotraitement de résidus de diverses origines.