Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Jean COSYNS : Docteur en sciences chimiques de l’Université de Louvain (Belgique) - Expert-responsable des procédés d’hydrogénation à la Direction industrielle de l’Institut français du pétrole (IFP)
-
Germain MARTINO : Ingénieur ENSPM (École nationale supérieure du pétrole et des moteurs) - Docteur en sciences chimiques de l’Université de Louvain (Belgique) - Directeur adjoint de l’Objectif raffinage-pétrochimie de l’Institut français du pétrole (IFP)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Parmi les hydrocarbures insaturés, seuls les aromatiques sont présents dans les bruts pétroliers et, plus encore, dans les liquéfiats de charbons. Les autres composés insaturés : oléfines, dioléfines et acétyléniques sont produits au cours de transformations thermiques ou catalytiques, mises en œuvre dans les procédés de raffinage et de pétrochimie. Viscoréduction et cokéfaction des résidus pétroliers, vapocraquage des gaz naturels liquéfiés, des condensats de gaz ou des naphtas et pyrolyse des charbons sont les principaux procédés thermiques. Déshydrogénation des paraffines légères, reformage catalytique des essences et craquage catalytique des distillats sous vide sont les procédés catalytiques les plus répandus.
Les hydrogénations partielles, sélectives ou non, ou encore totales d’hydrocarbures insaturés représentent des réactions essentielles des opérations de raffinage du pétrole et de production des grands intermédiaires pour la pétrochimie.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 1983 par Jean COSYNS, Germain MARTINO
- Version courante de sept. 2011 par Cécile THOMAZEAU, Christophe BOYER
DOI (Digital Object Identifier)
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Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique
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Hydrogénations sélectives
En anglais
1. Caractéristiques générales des hydrogénations
1.1 Thermodynamique
Toutes les hydrogénations sont des réactions exothermiques . Dans chaque famille de composés (tableau 1), l’enthalpie libre d’hydrogénation diminue légèrement lorsque la masse moléculaire des hydrocarbures augmente.
De plus, l’addition d’hydrogène à une molécule insaturée se traduit par une diminution d’entropie de l’ensemble du système et, par conséquent, toutes les hydrogénations sont des réactions équilibrées. L’obtention des molécules saturées est favorisée par les températures faibles et les pressions d’hydrogène élevées : même à 10 MPa de pression, les hydrogénations de la plupart des hydrocarbures acétyléniques et oléfiniques sont quasi complètes, pour des températures inférieures à 300 oC.
En revanche, pour les hydrocarbures aromatiques tels que le benzène et ses dérivés alkylés ou les aromatiques à plusieurs noyaux condensés (figure 1), les taux d’hydrogénation importants ne sont obtenus à 300 oC qu’en opérant sous pression ; dans ce cas, une augmentation de la masse moléculaire, pour une structure aromatique donnée, entraîne une augmentation de la concentration en composés aromatiques présents à l’équilibre dans des conditions identiques.
Ces considérations thermodynamiques permettent de délimiter le domaine de température et de pression où les réactions d’hydrogénation sont possibles, mais, pour les basses températures, il faut des catalyseurs actifs et les hautes pressions conduisent à des coûts d’installation élevés.
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