Quel est le rôle de l'hydrogène dans la production de carburants propres ?

La réglementation européenne oblige une optimisation des coupes pétrolières

Qu'appelle-t-on hydrodésulfuration ?

L'hydrodésulfuration (HDS) représente la solution principale où l'hydrogène réagit avec des composés organosoufrés en présence de catalyseurs (CoMo ou NiMo). Cette réaction chimique dissocie les liaisons entre le carbone avec le soufre pour former du sulfure d'hydrogène (H₂S). L’H₂S intègre le flux des technologies Claus pour dissocier la molécule dans l’idée d’obtenir du soufre de base. Cette technologie a un rôle essentiel pour produire des essences désulfurées avec moins de 10 ppm de soufre. Ce qui empêche la formation de dioxyde de soufre lors de la combustion automobile, dans l’idée de protéger les pots catalytiques modernes.

Quel action à l’hydrogène par rapport à des impuretés telles que l’oxygène ainsi que l’azote ?

Outre le soufre, l'hydrogène largement utilisé pour éliminer l'azote ainsi que l'oxygène présents dans les charges pour ne pas polluer les catalyseurs de craquage, ce qui diminue les émissions d'oxydes d'azote (NOx). L'hydrogène a une importante action supplémentaire pour améliorer la stabilité au stockage des carburants pour ne pas former de gommes ou de dépôts oxydatifs dans les moteurs.

Mécanismes pour éliminer les impuretées telles que le soufre ainsi que l’azote

De quelle façon l'hydrogène élimine-t-il les composés soufrés ?

L’hydrogène introduit dans des conditions thermiques particulières initie une réaction catalytique qui rompt les liaisons carbone - soufre des molécules pour obtenir du sulfure d'hydrogène (H₂S) gazeux qui ensuite intègre une boucle pour obtenir du soufre élémentaire. Il s’agit d’une technologie essentielle pour produire des essences à ultra basse teneur en soufre, ce qui a l'avantage de d'émettre moins de SOx lors de la combustion dans les moteurs.

De quelle façon l’hydrogène élimine-t-il les composés azotés ?

Pour éliminer l’azote des hydrocarbures dans l’idée de produire une essence de qualité, on utilise de l’hydrogène à haute pression avec un catalyseur (Nickel Molybdène) qui rompt les liaisons carbone - azote. L’hydrogène fourni se lie ensuite à l’azote pour former de l’ammoniac gazeux (NH₃), facilement éliminé par lavage. Cette technologie a plusieurs avantages, l’obtention d’un carburant propre, mais surtout empêcher que l’azote pollue les catalyseurs au platine lors du reformage, fondamentale pour obtenir un indice d'octane optimisé.

Les avantages de l’hydrocraquage

Quel rôle à l'hydrogène dans l'hydrocraquage ?

L'hydrocraquage combine le craquage thermique des molécules lourdes avec l'action de l'hydrogène, à haute pression l'introduction d'hydrogène scindent les molécules complexes en fractions plus légères (Kérosène par exemple). Contrairement au craquage catalytique fluide (FCC), l'hydrocraquage utilise de forte pression d'hydrogène, ce qui empêche la formation de coke, avec pour avantage des quantités plus élevées en produits distillés de haute qualité. Cette technologie valorise les résidus de distillation en combustibles propres, dans le respect des contraintes réglementaires.

Quels paramètres optimisent l'hydrocraquage ?

Pour optimiser l'hydrocraquage, il y a quatre paramètres essentiels en rapport avec l'introduction d'hydrogène :

• La pression partielle élevée de l’hydrogène fourni au process (100 à 200 bars) est essentielle pour enrichir les molécules craquées et empêcher la formation de coke qui polluerait le catalyseur.
• Le rapport hydrogène - hydrocarbures, qui impose un large excès de gaz pour garantir cette pression, ainsi que de dissiper la forte chaleur des réactions.
• La pureté rigoureuse supérieure à 90 % pour garantir la stabilité de la la pression efficace ainsi que la qualité du catalyseur.
• La quantité d’hydrogène recyclé en continu, car l'utilisation de l'excès d'hydrogène garantit la stabilité des mécanismes d'hydrocraquage.

Le rôle de l’hydrogène en pétrochimie dans le cadre de la transition énergétique

Quel avenir pour l'hydrogène en pétrochimie ?

L'hydrogène représente le pilier stratégique de la production des carburants de synthèse durables, tels que le ekérosène ou le ediesel par exemple. Il s'agit de combiner de l'hydrogène bas carbone (produit avec des sources d'énergies renouvelables), avec le carbone issus des technologies de captage de CO₂ dans les fumées industrielles, pour que le secteur de la pétrochimie se désengage des composés fossiles.

Pourquoi l’hydrogène a un rôle stratégique pour décarboner l’industrie pétrolière ?

La combinaison d'huiles végétales ou de graisses avec des coupes pétrolières nécessite des quantités importantes d'hydrogène pour engager des réactions qui désoxygènent les produits impliqués. L'hydrogène présente l'avantage de dériver ces triglycérides dans des hydrocarbures identiques aux produits fossiles, mais de source renouvelable. Le développement de cette technologie permet aux industriels de produire des biocarburants à grande échelle. L'hydrogène agit de cette façon tel un médiateur chimique pour intégrer du carbone renouvelable dans les usines en place pour favoriser l’économie circulaire.