Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Gilles FOURNIER : Marketing Manager, AromaticsAXENS-IFP Group Technologies
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Jean-François JOLY : Docteur-ingénieur Chef de projet Reformage catalytique IFP (Solaize)
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Mise à jour de l’article de A. Chauvel et G. Lefebvre (IFP) paru en 1988
Le reformage catalytique est, depuis son origine en 1939 aux États-Unis, un procédé de raffinage des essences, mais il assure aussi une partie non négligeable de l’approvisionnement de la pétrochimie en hydrocarbures aroma-tiques, le procédé de vapocraquage de coupes pétrolières étant la deuxième voie principale de production du benzène, du toluène et des xylènes.
À l’origine, le but du reformage catalytique était essentiellement la transformation de coupes pétrolières à faible indice d’octane (40 à 60), couramment appelées naphtas, en bases pour carburant à haut indice d’octane. Cette amélioration de l’indice résultant essentiellement d’une forte augmentation de la teneur en aromatiques, on envisagea l’utilisation du procédé pour la production de ceux-ci. On opérait alors, dans des conditions particulières, sur une coupe d’essence sélectionnée, en vue de produire plus spécifiquement des hydrocarbures destinés à la chimie.
Cependant, à la fois pour des raisons économiques et techniques, cette distinction s’est estompée. En effet, les besoins en carburants à hautes performances ont crû plus vite que ceux de la chimie en benzène, toluène et xylènes. La recherche d’un indice d’octane élevé (90 à 100) liée à la teneur en aromatiques des reformats et à la sévérité du traitement a conduit à des conditions de fonctionnement et à des résultats sensiblement analogues pour les deux types de production.
Deux événements ont contribué par la suite à accentuer encore cette tendance à accroître les rendements en composés aromatiques. Il s’agit de la mise en place d’une réglementation antipollution préconisant, en particulier, une diminution de la teneur en plomb des essences, et de l’obligation de pratiquer des économies d’énergies et, pour ce faire, de mieux valoriser les coupes pétrolières. Ainsi, les industriels ont mis au point des procédés plus spécifiques et mieux adaptés à leurs contraintes et il existe actuellement :
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pour le raffinage, des procédés de reformage opérant dans des conditions sévères, avec une plus grande stabilité de fonctionnement et des rendements en essences plus élevés ;
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pour la pétrochimie, des techniques fonctionnant à plus haute température et dont la production d’aromatiques est optimisée.
On ne traite ici que de ce second aspect du reformage catalytique.Le lecteur se reportera à l’article Traitement des essences aromatiques pour la pétrochimie Traitement des essences aromatiques pour la pétrochimie pour les techniques de séparation des hydrocarbures aromatiques.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 1988 par Alain CHAUVEL, Gilles LEFEBVRE
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Considérations thermodynamiques et cinétiques1. Types de réactions à promouvoir
Les charges habituellement traitées par reformage sont des essences issues de la distillation du pétrole brut, les naphtas. Leur composition chimique varie suivant l’origine du brut, mais il s’agit de mélanges d’hydrocarbures ayant de 6 à 10 atomes de carbone. Si la concentration en hydrocarbures aromatiques est toujours inférieure à 20 % en volume, la teneur en cyclanes (hydrocarbures naphténiques) peut varier de 10 à 70 % ; de même, la teneur en paraffines (alcanes) est très variable, atteignant 60 % dans les naphtas issus de bruts du Moyen-Orient. L’augmentation de la teneur en composés aromatiques aux dépens des autres hydrocarbures implique :
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la déshydrogénation des cyclanes (alkylcyclohexanes) en composés aromatiques ;
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la déshydrocyclisation des n-paraffines et des isoparaffines en composés aromatiques, ces deux premières réactions s’accompagnant d’une production importante d’hydrogène, de sorte que le reformage catalytique est une source non négligeable de ce gaz ;
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l’isomérisation des paraffines et des cyclanes, cette réaction alimentant les deux transformations précédentes en structures moléculaires favorables.
Les conditions opératoires et les catalyseurs mis en œuvre pour réaliser ces trois réactions favorisent, en outre, des réactions para-sites, notamment :
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le craquage des paraffines et des cyclanes ;
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l’hydrodésalkylation des composés aromatiques, en particulier la déméthanation ;
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la dismutation des composés aromatiques ;
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l’alkylation des composés aromatiques.
Enfin, la forte proportion d’hydrocarbures aromatiques et les températures élevées mises en jeu favorisent la formation de coke qui se dépose sur les catalyseurs et entraînent leur désactivation progressive.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BARBIER (J.C.), DUHAUT (P.), ESCHARD (F.), GUILLEMAT (J.) - Évolution du procédé de reforming catalytique : catalyseurs et technologie - . Revue de l’Association française des techniciens du pétrole (F) juill.-août 1973 no 220 p. 43-55.
-
(2) - VIDAL (A.), BARBIER (J.C.), BERTHELIN (M.), JONCHERE (J.P.), JUGUIN (B.), MIKITENKO (P.) - « Aromizing » a new process developed by IFP to produce aromatics - . Revue de l’Association française des techniciens du pétrole (F) mars-avril 1974 no 224 p. 75-82.
-
(3) - BRAUN (A.O.), KUCHAR (P.J.), KELLET (T.F.) - Platforming and other processes for aromatics production - . Petrolieri international août 1975 p. 15-24.
-
(4) - FREIBURGER (M.A.), BUSS (W.C.), BRIDGE (A.G.) - Recent catalyst and process improvements in commercial rheniforming - . 1980 NPRA annual meeting New Orleans (La) 22-25 mars 1980.
-
(5) - JENKINS (J.H.), STEPHENS (T.W.) - Kinetics of catalytic reforming - . Hydrocarbon Processing (USA) nov. 1980 vol. 59 no 11 p. 163-7.
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En 2000, la capacité mondiale de reformage catalytique était de 530 Mt/an et correspondait à 660 installations en fonctionnement dans le monde.
En 2000, la capacité mondiale de production d’hydrocarbures aromatiques était de 40 Mt/an de benzène, 21 Mt/an de toluène et 34 Mt/an de xylènes, les procédés de reformage catalytique et de vapocraquage de coupes pétrolières étant les deux principales voies de production. À cette date, la part du reformage était, au niveau mondial, de 33 % du benzène, 81 % du toluène et 78 % des xylènes.
Les tableaux et rassemblent diverses informations économiques sur les principaux types de reformage catalytiques et sur les unités annexes : hydrodésulfuration de la charge et séparation des hydrocarbures à 5 atomes de carbone au moins.
HAUT DE PAGE
Le marché global des catalyseurs de reformage catalytique est estimé pour l’année 2000 à environ 5 000 t.
Au gré des fusions-acquisitions et des retraits, il reste environ 5 fabricants de catalyseurs qui commercialisent une quarantine de produits différents.
Les principaux sont :
UOP (Union Oil Products)
Procatalyse
Criterion.
S’il reste marginalement quelques catalyseurs monométalliques, les catalyseurs usuels sont maintenant de type bimétallique...
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