CRAQUAGE DU PETROLE

« CRAQUAGE DU PETROLE, PLAN SOMMAIRE 1) Origine – Composition – Distillation fractionnée 2) La désulfuration des produits pétroliers 3) Craquage (terme anglais "cracking") 4) Reformage (terme anglais "reforming") 5) Les débuts de l'industrie pétrolière 6) Les algo-pétroles : 1) Origine – Composition – Distillation fractionnée : Les pétroles sont des mélanges complexes d'hydrocarbures qui se sont formés par fermentation de matières organiques et décomposition de microorganismes marins enfouis il y a plusieurs centaines de millions d'années et qui ont été soumis aux effets combinés de la température, de la pression et à l'action de bactéries.

Les hydrocarbures formés ont été maintenus sous des couches de roches imperméables et ont imbibé une roche appelée "roche magasin". Les pétroles bruts se présentent sous forme d'une huile très visqueuse, de couleur foncée à reflets marron ou vert sombre et à odeur variable mais le plus souvent désagréable. Leur composition varie suivant leur provenance : ceux du Moyen- Orient, du Sahara, de Pennsylvanie pour ne citer qu'eux, sont formés essentiellement d'alcanes, ceux du Texas de cycloalcanes ; ceux du Caucase et d'Indonésie de cyclo-alcanes et de carbures aromatiques. Ils subissent un premier traitement qui est une distillation fractionnée permettant de recueillir des groupes de composés (groupes appelés "coupes pétrolières") dont les points d'ébullition se situent dans un intervalle donné. Le résultat de ce fractionnement permet d'avoir un aperçu de la composition d'un pétrole, des températures d'ébullition des composés obtenus dans une coupe, ainsi que l'ordre de grandeur de leurs quantités respectives. Températures auxquelles les fractions sont recueillies Fractions recueillies Types d'hydrocarbures présents dans ces fractions. Jusqu'à 40°C Fractions légères (gaz) 40-180°C Essences 180°C-230°C Kérosène 230°C à 305°C Gas-oil légers et fuels légers. 305°C à 405°C Fuels lourds et lubrifiants légers (huiles) Alcanes linéaires ou ramifiés de C1 à C4. Gaz naturels : méthane et éthane Gaz livrés en bouteilles ou en tubes : propane et butane. Gaz de pétrole liquéfié (GPL) servant de carburant ; c'est un mélange de propane et de butane. Hydrocarbures de C5(*) à C10 Plus de 100 composés ont été répertoriés (linéaires et ramifiés, cycliques et aromatiques) : alcanes, cycloalcanes et arènes Hydrocarbures de C11 à C12 Carburant utilisé dans les réacteurs d'avions. Une partie de cette fraction qui n'est pas utilisée en tant que carburant est "craquée" en alcanes et alcènes plus simples. Hydrocarbures de C13 à C17 Utilisés comme carburant des moteurs diesel et comme combustible dans les chaudières domestiques Hydrocarbures de C18 à C25. Les fuels lourds sont après traitement, utilisés comme carburant dans les gros moteurs diesel lents et très puissants (bateaux) ou comme combustibles (centrales thermiques ou fours de cimenteries) ; ce sont des produits à forte viscosité qui doivent être réchauffés avant utilisation et de densité voisine de 0,920 à 15°C.

La densité est une caractéristique importante ; Quantités en % en masse. 1 à 2% 15 à 30% 5 à 10% 5 à 10% 10 à 30% elle doit être la plus faible possible pour permettre une décantation rapide de l'eau qui accompagne le fuel et qui est l'un des traitements qu'on doit lui faire subir avant utilisation. Les huiles sont paradoxalement appelées huiles minérales (pour rappeler leur provenance du sous-sol) mais sont bien des produits organiques puisque constituées de mélanges d'hydrocarbures.

Elles sont essentiellement utilisées comme lubrifiants des organes mécaniques des moteurs et machines diverses.

Il ne faut pas les confondre avec les huiles de synthèse utilisées aussi comme lubrifiants des moteurs et qui appartiennent à diverses familles chimiques. 405°C à 515°C Paraffines et Hydrocarbures de C26 à C38 Environ vaseline Les paraffines se présentent 10% sous forme d'un solide blanc plus ou moins transparent, inodore dont le point de fusion se situe suivant leur composition entre 35°C et 70°C.

Elles constituent un agent d'enrobage (fruits, confiseries) classé additif alimentaire E905. La vaseline est une substance grasse, molle, incolore, insoluble dans l'eau, utilisée comme lubrifiant et entrant dans la composition des pommades. Résidus de distillation Bitumes Hydrocarbures de C39 à C40 Environ Ce sont des substances 15% totalement imperméables à l'eau et ayant un fort pouvoir adhésif. Les bitumes servent à fabriquer des enrobés répandus sur les chaussées routières (ils sont alors associés à des granulats et portent le nom d'asphalte) mais aussi à réaliser des chapes d'étanchéité sur les toitures des bâtiments ou dans les bassins de rétention. (*) Les trois hydrocarbures saturés en C 5 ont respectivement pour point d'ébullition : - Le pentane 36,10°C - Le 2-méthylbutane : 27,88°C - Le 2,2-diméthylpropane 9,48°C Ils devraient en toute rigueur être classés dans la première coupe obtenue (fraction recueillie jusqu'à 40°C) ; en fait on en recueille effectivement une partie dans la première coupe, mais on en recueille aussi (en solution dans les autres hydrocarbures) dans la deuxième coupe, celle des essences. Traditionnellement on dit que le pentane est l'hydrocarbure saturé à la plus faible masse molaire constituant les essences. Remarque : Au-delà de 400°C les fractions recueillies sont redistillées sous pression réduite ce qui permet un abaissement des points d'ébullition. 2) La désulfuration des produits pétroliers : Les pétroles bruts contiennent en moyenne entre 1,5 et 2,5% de soufre. Il convient de réduire ce taux dans les carburants et les combustibles afin d'éviter que le rejet du soufre dans l'atmosphère sous forme d'oxydes (essentiellement SO2) n'engendre des pollutions telles que les pluies acides.

De plus le soufre est un poison des catalyseurs utilisés dans les pots catalytiques d'échappements (automobiles) mais aussi dans les opérations de raffinage. La législation européenne évolue et devient de plus en plus draconienne en la matière ; ainsi en 1994 la limite tolérée était de 1g par kg d'essence et 2g par kg de gas-oil ; après des baisses successives elle est passée à 10mg par kg pour les deux types de carburant. Le soufre est présent sous forme organique solubilisée, essentiellement des composés thiocycliques (thiophène, benzothiophène ou dibenzothiophène) plus ou moins alkylés et des mercaptans (thiols) : Thiophène Benzothiophène (ou thianaphtène) Dibenzothiophène Mercaptans R-SH  Le procédé le plus classique de désulfuration,.... »