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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Mise en œuvre industrielle4. Schémas réactionnels du reformage catalytique
Considérant le nombre des réactions qui interviennent dans le reformage catalytique, on conçoit aisément qu’il soit impossible d’en établir avec certitude le mécanisme intime.
Cependant, en isolant certaines des réactions les plus importantes, on peut tenter de préciser si elles relèvent d’un mécanisme monofonctionnel métallique ou acide, d’un mécanisme bifonctionnel métallique-acide, ou encore d’un mécanisme plus complexe. Seuls certains d’entre eux seront décrits ci-après.
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Déshydrocyclisation des paraffines
Plus particulièrement, la transformation du n-heptane en toluène a donné lieu à de nombreux travaux visant à établir la cinétique de la réaction. Il ressort des données publiées que cette cinétique est complexe ; en particulier, il a été établi que l’ordre de la réaction par rapport à l’hydrogène pouvait être positif, négatif ou nul et que la réaction pouvait emprunter plusieurs voies réactionnelles (figure 1).
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La voie monofonctionnelle métallique suppose une première étape lente au cours de laquelle l’heptane n-C7H16 se cyclise à la surface du métal M en méthylcyclohexane. Ce dernier, dans une seconde étape plus rapide, est déshydrogéné sur le même métal en toluène.
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La voie bifonctionnelle acide comporte en première étape l’établissement d’un équilibre de déshydrogénation de la paraffine, catalysée par le métal. L’oléfine produite est, grâce au catalyseur acide AH, transformée en carbocation. Ce dernier subit une cyclisation avec production d’un carbocation cyclique à cinq ou six carbones, l’un d’eux pouvant s’isomériser et produire l’autre en équilibre avec un alkylcyclohexane, qui est ensuite déshydrogéné à la surface du catalyseur métallique en alkylbenzène.
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La voie bifonctionnelle métallique comporte la formation, à la surface du métal, d’un intermédiaire cyclopentanique qui est ensuite partiellement déshydrogéné...
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Schémas réactionnels du reformage catalytique
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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