Traitement permettant de diminuer la teneur en soufre, ou en composés sulfurés, d’un produit industriel.

Introduction

On désulfure les produits pétroliers, mais on peut également désulfurer les fumées des chaudières et des fours. Lorsqu’on désulfure un gaz, on utilise une aminé organique qui retient l’hydrogène sulfuré et permet la récupération du soufre.

La désulfuration des essences, gaz liquéfiés, kérosènes, gas-oils, fuels domestiques et autres produits pétroliers est une opération de raffinage essentielle pour éliminer l’hydrogène sulfuré H₂S et les mercaptans ou autres dérivés sulfurés, corrosifs et malodorants. Elle permet d’obtenir une réduction correspondante de l’anhydride sulfureux SO₂ émis lors de la combustion et dont la mise à l’air libre est de plus en plus sévèrement limitée par la législation. Dans le cas des carburants, la désulfuration améliore généralement l’odeur du produit ainsi que sa couleur, le rend pratiquement non corrosif et facilite l’action des additifs antidétonants, comme le plomb tétraéthyle, dont l’efficacité pour augmenter l’indice d’octane de l’essence est moins bonne en présence de soufre, même en traces.

La désulfuration a été fondée longtemps sur le raffinage à l’acide sulfurique concentré, qui attaque et fixe sous forme de goudrons les molécules contenant du soufre. Cette technique est aujourd’hui abandonnée au profit de procédés d’adoucissement et d’hydrogénation.

Adoucissement des essences

De nombreux procédés sont utilisés pour éliminer l’hydrogène sulfuré H₂S et les mercaptans légers des carburants, lesquels sont qualifiés d’adoucis lorsque leur teneur en soufre ne dépasse plus 0,1 p. 100. Le procédé le plus répandu consiste d’abord à laver à la soude caustique NaOH les essences et le butane. L’extraction des mercaptans plus ou moins lourds est ensuite obtenue en utilisant des agents solubilisants ou catalytiques. Il est également possible de convertir les mercaptans en disulfures, produits neutres et non corrosifs, à l’aide de réactifs comme le plombite de soude, l’hypochlorite de soude, le chlorure de cuivre, etc.

Hydrogénation des essences

La technique moderne du raffinage est fondée sur la désulfuration à l’hydrogène depuis que ce dernier est devenu disponible à partir des unités de reformage catalytique. Les traitements à l’hydrogène, qui s’appliquent à la quasi-totalité des produits pétroliers, transforment le soufre en hydrogène sulfuré H₂S par un ensemble de réactions s’opérant en présence de catalyseurs à des températures situées entre 300 et 410 °C et à des pressions comprises entre 30 et 70 bars. Les produits légers et moins sulfureux jusqu’au kérosène nécessitent des températures plus modérées que les produits lourds comme le gasoil. Le traitement de ces derniers exige d’ailleurs un recyclage de l’hydrogène pour une bonne préservation des catalyseurs. La consommation d’hydrogène dépend de la teneur en soufre initiale et finale du produit à désulfurer : il faut en général trois moles d’hydrogène par atome de soufre, c’est-à-dire 21 m³ d’hydrogène par quantité de 1 p. 100 de soufre à éliminer dans chaque tonne. Il existe d’ailleurs un procédé (autofining) permettant une désulfuration peu poussée sans source extérieure d’hydrogène. Les réactions de désulfuration sont légèrement endothermiques ; les catalyseurs les plus utilisés sont à base d’oxydes de cobalt et de molybdène sur support d’alumine. Ils se sulfurent dans le réacteur, mais leur activité n’en est que meilleure. La durée de vie des catalyseurs est de quelques années, compte tenu des régénérations, qui s’effectuent par combustion des dépôts de coke : on utilise à cet effet de l’air dilué à la vapeur, la température de régénération ne devant pas dépasser 550 °C.