Nestor Camilo Leguizamon-Guerra

Réactivité de H2S dans les réservoirs pétroliers par formation de composés organosoufrés aromatiques

Nestor Camilo Leguizamon-Guerra1,2, Valérie Burklé-Vitzthum1, Raymond Michels2, Van Phuc Nguyen2, Frédéric Lannuzel1,2, Catherine Lorgeoux2, Aurélien Randi2, Roda Bounaceur1, Paul-Marie Marquaire1

1 Laboratory of Reactions and Process Engineering, UMR 7274 CNRS-Université de Lorraine, BP 20451, 54001 Nancy, France.

2 GeoRessources, UMR 7359 CNRS-CREGU-Université de Lorraine, BP 70239, 54506 Vandoeuvre-les-Nancy, France.

Les études expérimentales d’interactions entre H2S et les hydrocarbures conduisent, par des réactions thermiques, à la formation de différentes familles de composés organosoufrés (OSC).  A cause des faibles énergies de liaison C-S (272 kJ/mol) et S-S (251 kJ/mol) par rapport aux liaisons de type C-C (346 kJ/mol), les composés organosoufrés tels que les thiols, sulfures et disulfures ont une durée de vie courte et ne peuvent pas être considérés comme produits finaux de réaction du soufre provenant de l’H2S dans les conditions des réservoirs. Néanmoins ces composés et leurs radicaux sont intermédiaires dans la formation des composés organosoufrés plus stables.

Une étude d’incorporation du soufre dans les hydrocarbures a été faite par Nguyen et al. (2013, 2015) à travers la pyrolyse confinée de n-octane avec H2S. Ces travaux proposent des voies de formations des produits organosoufrés par craquage thermique d’un composé modèle et conduisent à la construction d’un modèle cinétique réactionnel.

Parmi les voies réactionnelles décrites certaines conduisent à la formation de thiophènes et d’alkylbenzothiophènes. Ces composés montrent une bonne stabilité face au craquage thermique ayant comme principaux produits de pyrolyse des composés polyaromatiques soufrés (Dartiguelongue et al., 2006). L’aromaticité des thiophènes et des benzothiophènes génèrent des structures stables thermiquement et dont énergies de liaisons de type σ et π sont supérieures aux énergies du type σ des molécules alkyliques. La formation de ces composés permet ainsi d’envisager une voie par laquelle le soufre sort du cycle réactionnel, conduisant à sa séquestration.

Nguyen et al. (2013, 2015) n’ont cependant étudié que les réactions entre H2S et les alcanes conduisant à des hydrocarbures aromatiques soufrés, Mais dans un pétrole les composés aromatiques sont aussi présents comme réactifs initiaux. Ainsi, il est nécessaire d’évaluer les interactions entre H2S et les aromatiques puis de les intégrer aux schémas réactionnels impliquant les alcanes. Pour cela, le n-butylbenzène a été choisi comme composé modèle principal, mais le toluène, l’éthylbenzène et le n-propylbenzène sont aussi considérés pour déterminer l’effet de la chaine alkyle sur les processus d’incorporation de soufre et d’aromatisation des hydrocarbures.

Références :

Dartiguelongue, C., Behar, F., Budzinski, H., Scacchi, G., Marquaire, P.M., 2006. Thermal stability of dibenzothiophene in closed system pyrolysis: Experimental study and kinetic modelling. Org. Geochem. 37, 98–116. doi:10.1016/j.orggeochem.2005.08.019

Nguyen, V.P., Burklé-Vitzthum, V., Marquaire, P.M., Michels, R., 2013. Thermal reactions between alkanes and H2S or thiols at high pressure. J. Anal. Appl. Pyrolysis 103, 307–319. doi:10.1016/j.jaap.2012.11.018

Nguyen, V.P., Burklé-Vitzthum, V., Marquaire, P.M., Michels, R., 2015. Pyrolysis mechanism of the n-octane/H2S mixture at 70 MPa and 603-623 K. J. Anal. Appl. Pyrolysis 113, 46–56. doi:10.1016/j.jaap.2014.09.025

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