Caractérisation et Modélisation des Asphaltènes en Conditions Réactionnelles d'Hydrotraitement

Les bruts lourds et extra-lourds ainsi que les residus petroliers issus des etapes de distillation constituent une reserve energetique importante, alors que l'offre en petroles legers s'appauvrit. Ces produits sont charges en molecules lourdes et necessitent des etapes de raffinage elaborees pour etre convertis et valorises. Une des limitations actuelles de ces procedes est la faible mobilite, au sein du reseau poreux des catalyseurs, des molecules auto-associees les plus lourdes : les asphaltenes. L'examen d'une litterature abondante montre que le comportement d'agregation de ces especes reste sujet a debat. Pour decrire et comprendre l'agregation de ces molecules complexes, particulierement dans les conditions de temperature des procedes, la diffusion de rayonnement a constitue la principale technique experimentale de cette etude pour observer les systemes colloidaux sur une echelle de taille etendue (1 nm - 1 μm). La complementarite des sondes (neutrons/rayons X/lumiere, ainsi que statique/dynamique) a permis d'ameliorer la selectivite des modeles. Dans un premier temps, une etude approfondie des asphaltenes en solvants modeles a ete menee pour decrire finement les differents etats d'agregation : des nanoagregats de molecules sous la forme d'un disque plat organises en coeur aromatique/couronne aliphatique s'associent en clusters polydisperses presentant une structure fractale. Dans un deuxieme temps, ce schema d'organisation a pu etre etendu aux residus de distillation. L'etude de fractions issues de nanofiltration a permis de montrer que ces fluides complexes sont assimilables a une suspension de particules. Leur comportement a haute temperature (300°C) a montre que si les clusters se dissocient a haute temperature, les nanoagregats subsistent. Le schema d'organisation et son evolution avec la temperature est en bon accord avec les variations de viscosite observees. Par la description approfondie de l'organisation colloidale de ces systemes en condition d'usage, les etapes de transport et de raffinage des produits petroliers seront mieux apprehendees.