Etude cinétique des réactions d’hydrodésazotation de distillats sous vide

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L’évolution mondiale vers des carburants désulfurés et le limitation en ressources de bruts peu soufrés fait qu’on utilise aujourd’hui des bruts de plus en plus riches en impuretés, notamment en soufre et en azote. La transformation éco-efficiente de ces bruts en carburants propres reste un défi pour le raffinage. Le procédé d’hydrocraquage (HCK) en est un élément clé. Il traite une fraction lourde du pétrole qu’on appelle le Distillat Sous Vide (DSV). Il permet d’abord d’éliminer complètement les impuretés (soufre et azote) dans le DSV, puis il le convertit par craquage en fractions plus légères, utilisable comme carburant : essence, carburant aviation et gazole. L’élimination des impuretés se fait par hydrotraitement (HDT) ; c’est la première étape clé du procédé HCK, essentielle aussi pour son optimisation.
Pour se faire, le raffineur doit connaitre la réactivité des différentes charges DSV qu’il peut envoyer au procédé d’hydrotraitement. Classiquement, il se base sur des résultats d’analyses macroscopiques, comme la teneur totale en soufre et en azote et la courbe de distillation. Or, on se rend compte que ces paramètres, qui ne représentent pas suffisamment la structure chimique, ne permettent pas toujours une prédiction précise de la réactivité. Il est nécessaire d’aller vers une description plus moléculaire du DSV. Etablir cette description moléculaire et faire le lien avec la réactivité en hydrotraitement est l’objectif de la thèse. Elle s’appuiera sur une nouvelle technique analytique, la spectrométrie de masse à haute résolution (FT-ICR/MS), qui apparait suffisamment puissante pour identifier et quantifier des familles chimiques au sein des mélanges complexes comme le DSV.
La thèse aura un volet expérimentation et un volet modélisation. Dans le premier, le doctorant devra construire, à partir de tests d’HDT de DSV et de la caractérisation des produits incluant la méthode FT-ICR/MS, une base de données expérimentale pour identifier de nouveaux descripteurs de réactivité de charge. Le deuxième volet consiste à développer un modèle cinétique basé sur ces descripteurs pour prédire correctement les performances en HDN du procédé d’HDT de DSV, puis de le valider sur des charges dont on n’explique pas à ce jour les différences de réactivité.

Mots clefs: Cinétique, Modélisation, Expérimentation, Hydrocarbures

 

  • Directeur de thèse    PIRNGRUBER Gerhard, IFPEN, ORCID 0000-0003-0688-425X
  • Ecole doctorale    ED206 - Ecole doctorale Chimie, Procédé, Environnement de Lyon, https://www.edchimie-lyon.fr/
  • Encadrant IFPEN    PEREIRA DE OLIVEIRA Luis, Département Réactions et Modélisation de Réacteurs , luis.pereira-oliveira@ifpen.fr
  • Localisation du doctorant    IFP Energies nouvelles, Lyon, France
  • Durée et date de début    3 ans, début de préférence en octobre 2019 
  • Employeur    IFP Energies nouvelles, Lyon, France
  • Qualifications    Master 2 en génie chimique ou en chimie
  • Connaissances linguistique    Bonne maîtrise du français et anglais indispensable
  • Autres qualifications    Cinétique, Chimie organique, connaissances informatiques
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