Hydrotraitement

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L’hydrotraitement est un procédé utilisé en raffinage du pétrole et qui a pour but d'enlever le soufre contenu dans les fractions légères telles que le naphta léger, le naphta lourd et le naphta total. L'enlèvement du soufre se fait en présence d'hydrogène.

Description[modifier | modifier le code]

La fraction naphta, sortie en tête de colonne contient un mélange de tous les gaz et du naphta total (point final (PF) d'ébullition 180 °C ou 150 °C si les besoins en kéro[Quoi ?] sont élevés). Avant de faire la séparation en différentes petites fractions, ce naphta passe dans une unité d'hydrotraitement afin d'enlever tout le soufre qu'il contient.

Cette unité consiste en une boucle véhiculant de l'hydrogène, pressurisé par un compresseur, au travers d'un réacteur contenant un catalyseur. Celui-ci facilite la transformation des composés soufrés en sulfure d'hydrogène, H2S, plus facile à évacuer. La réaction étant consommatrice d'hydrogène, un appoint est fait en permanence, en général depuis une unité de reformage catalytique, productrice d'hydrogène.

L'essence et l'H2S formé sont séparés dans un ballon sponateur, duquel un gaz riche en hydrogène est soutiré et renvoyé dans la boucle, et une essence riche en H2S. L'essence est ensuite dirigée vers une colonne appelée « débutaniseur ». Celle-ci a pour rôle de séparer les GPL (gaz de pétrole liquéfié) des essences. L'H2S étant de masse molaire proche de l'éthane (34 g.mol−1 contre 30 g.mol−1 pour l'éthane), celui-ci est évacué en tête de colonne de débutaniseur avec les GPL. L'essence est évacuée en fond de tour de debutaniseur, et est généralement envoyée dans une deuxième colonne appelée splitteur d'essence, avant de séparer l'essence en deux coupe : essence légère et essence lourde.

Les GPL sont traités par des amines. Ils sont premièrement dirigés dans une colonne de lavage à l'amine (diéthanolamine, HN(CH2CH2OH)2, DEA). Un lavage à contre-courant en phase liquide-liquide est effectué. Les amines ont la propriété d'absorber l'H2S. Ainsi, l'amine chargée d'H2S est retrouvée en fond de colonne et les GPL lavés en tête.

L'amine sera « régénérée » en étant chauffée par un rebouilleur à la vapeur dans une colonne appelée « régénérateur ». Dans cette colonne, on récupère l'amine propre ou pauvre en fond. L'H2S est évacué en tête vers les unités soufre pour être transformé en soufre liquide à l'aide du procédé de Claus.

Les GPL lavés seront ensuite lavés à l'eau dans un ballon afin de récupérer les éventuels entrainements de DEA. Le fractionnement des GPL s'effectue ensuite dans une colonne appelé généralement « dééthaniseur ». Celle-ci a pour rôle d'évacuer en tête l'éthane, gaz à forte tension de vapeur, peu valorisable commercialement et donc généralement utilisé comme gaz combustible pour les fours de la raffinerie. En fond de colonne on récupère le propane et le butane. Ceux-ci seront dirigés vers un dépropaniseur afin d'évacuer en tête le propane et en fond le butane. Éliminer le soufre est très important car sinon sur les GPL, cela pose des problèmes de corrosion. Des tests sont donc effectués sur la sortie des gaz du dépropaniseur.

Dans le butane, des traces d'H2S libre qui peuvent résulter d'un mauvais lavage à l'amine, sont recherchées. Pour cela, du butane est mis dans un tube à essai préalablement refroidi à °C et 2 ml de plombite de sodium sont ajoutés. S'il se forme un précipité noir, c'est qu'il y a présence d'H2S, et donc qu'il faut renforcer le lavage à l'amine.

Si la solution contenant le butane et plombite de sodium reste claire, un doctor test est alors effectué afin de détecter la présence éventuelle de mercaptans (hydrocarbure soufré), qui signifie alors une mauvaise désulfuration. Pour effectuer ce test, de la fleur de soufre est ajouté à la solution précédente. S'il se forme un précipité noir, c'est qu'il y a présence de mercaptans. Les mercaptans sont témoins d'une mauvaise désulfuration car ce sont les hydrocarbures les plus faciles à désulfurer, la molécule de soufre étant un bout de chaine (R-S-H).

Ce concept de boucle réactionnel est identique pour les unités d'HDS de gazole.

En effet, le soufre est un produit très corrosif et les catalyseurs contenus dans d'autres unités vont être détruits et deviennent inactifs au passage des produits soufrés. D'autre part, les autres produits commerciaux extraits de ce naphta tels que le propane, le butane ne doivent pas non plus contenir du soufre ou des composés sulfurés.

Aussi, avant de fractionner ce naphta en des coupes plus étroites, on enlève le soufre, contenu dans cette fraction, en le faisant combiner avec de l'hydrogène pour former du sulfure d'hydrogène, qui part vers une unité Claus pour en faire du soufre liquide. On peut aussi garder la coupe naphta total telle quelle sans faire de nouveaux fractionnements et l'utiliser comme charge pour le cracker à la vapeur.

L'hydrogène utilisé vient généralement de l'unité de reformage catalytique, mais il peut être produit à partir du méthane (CH4), dans un steam methane reformer (SMR)

Articles connexes[modifier | modifier le code]