L’hydrodésulfuration, également connue sous le nom de HDS, est un processus dans lequel le soufre est retiré du pétrole brut et des matières premières dérivées du pétrole pour l’industrie pétrochimique, en le combinant avec de l’hydrogène pour former du sulfure d’hydrogène (H2S). On pense que le pétrole brut s’est formé sur des millions d’années à partir de couches de plancton mort sur le fond marin. Étant donné que le soufre est présent dans tous les êtres vivants, il existe un résidu de soufre dans l’huile, sous forme de sulfures et de composés organiques du soufre tels que les thiols et les thiophènes. Ces composés sont considérés comme indésirables.
Lorsque du pétrole ou des produits pétroliers contenant des composés soufrés sont brûlés, le soufre est oxydé en dioxyde de soufre (SO2), un polluant qui peut causer des problèmes respiratoires et contribue grandement aux pluies acides. La combustion de combustibles fossiles est la principale source de pollution par le SO2. L’hydrodésulfuration est devenue de plus en plus importante suite à l’adoption, dans de nombreux pays, de nouvelles réglementations concernant les niveaux de soufre dans les produits pétroliers afin de réduire les émissions de SO2. En conséquence, les raffineries de pétrole ont généralement une unité HDS.
Un autre problème avec le soufre dans le pétrole est qu’il peut réduire l’efficacité des catalyseurs utilisés pour convertir la charge pétrolière en d’autres produits. Le soufre dans l’essence affecte également les convertisseurs catalytiques des voitures. Il ne faut que de très faibles niveaux pour produire cet effet, qui est connu comme empoisonner le catalyseur.
Dans le procédé d’hydrodésulfuration, un mélange de matière première à base de pétrole et d’hydrogène gazeux est chauffé à 300-400°C et pompé sous une pression allant jusqu’à 130 atmosphères dans un réacteur d’hydrodésulfuration. Ici, le mélange passe sur un catalyseur qui rompt les liaisons soufre-carbone, permettant au soufre de réagir avec l’hydrogène pour former du sulfure d’hydrogène. Il existe de nombreux catalyseurs d’hydrodésulfuration, mais le plus couramment utilisé est le sulfure de molybdène, qui contient du cobalt sur une base d’oxyde d’aluminium. Le H2S s’écoule du réacteur, avec l’excès d’hydrogène, et dans une unité de traitement où il est séparé, permettant à l’hydrogène d’être recyclé tout au long du processus. Plusieurs cycles peuvent être nécessaires pour réduire la teneur en soufre au niveau requis.
Le sulfure d’hydrogène produit par HDS est converti en soufre élémentaire par une procédure connue sous le nom de procédé Claus — les raffineries disposent généralement d’une unité Claus à cet effet. Une grande partie du soufre ainsi récupéré est utilisée dans la production d’acide sulfurique. Bien que les gisements de soufre soient encore exploités, la majeure partie de la production de soufre aujourd’hui provient du pétrole via les procédés HDS et Claus.