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Conception Modélisation Procédés

Les procédés visitent Monte Carlo

Face à la demande de carburants légers, tels que l’essence et le gazole, et étant donné l’évolution des bruts pétroliers, de plus en plus lourds, les raffineurs s’efforcent d’améliorer la conversion des fractions lourdes en produits valorisables.
Le dimensionnement et l’optimisation des procédés correspondants requièrent des modèles représentatifs pour une prédiction précise de la proportion des produits de sortie et de leur qualité.

Or, la complexité des coupes pétrolières distillées, en termes de composition chimique et de réactivité, ainsi que le grand nombre de voies réactionnelles possibles, rendent très ardue la modélisation de ces procédés.

Pour surmonter ces difficultés, les chercheurs d’IFPEN ont mené un travail innovant consistant à modéliser conjointement, par des approches stochastiques, la composition des coupes et les réactions mises en œuvre.

La "reconstruction" des coupes complexes consiste à les remplacer par des mélanges de milliers de molécules ayant des propriétés macroscopiques proches, sur la base des analyses courantes. Le procédé simulé qui lui est ensuite appliqué, réaction par réaction, est basé sur un algorithme de Monte Carlo cinétique. Cette méthodologie a été validée sur deux procédés de raffinage.

 

L’originalité de cette approche réside dans l’utilisation d’une modélisation au niveau moléculaire dans toutes les étapes de calcul, pour les charges comme pour les réactions.

Plusieurs avantages en découlent :

  • robustesse du modèle par rapport aux variations de la charge,
  • génération automatique du réseau réactionnel,
  • accès sans mesure aux propriétés détaillées des produits.

Cette approche ouvre de nouvelles voies pour la simulation de procédés adaptés aux charges complexes, en particulier biosourcées.

 

Contact scientifique : jan.verstraete@ifpen.fr

Article paru dans Science@ifpen n° 19 - Décembre 2014

Publications

  • L. P. de Oliveira, A. Trujillo Vazquez, J.J. Verstraete, M. Kolb. Molecular Reconstruction of Petroleum Fractions: Application to Vacuum Residues from Different Origins - Energy & Fuels, 2013, 27, 3622-3641.
    >> DOI: 10.1021/ef300768u
  • L. P. de Oliveira, J.J Verstraete, M. Kolb. Simulating vacuum residue hydroconversion by means of Monte-Carlo techniques - Catalysis Today, 2014, 220, 208-220.
    >> DOI: 10.1016/j.cattod.2013.08.011

 

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