Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPE

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Faculté des Sciences de l’ingéniorat Département de Génie des Procedés MEMOIRE OXYDATION , HYDROGENATION ET ALKYLATION DES HYDROCARBURES Présenté par : Sous la Direction de : Année universitaire : 2021/2022 Table de Matière LISTE DES FIGURES 13 LISTE DES TABLEAUX 13 Introduction générale 15 Chapitre I : Généralités sur les hydrocarbures I. Introduction 16 I.1 Familles d’hydrocarbures 17 I.2 Les hydrocarbures saturés 17 I.2.1 Les hydrocarbures aliphatiques 17 I.2.1.1 Les paraffines ou alcanes 18 I.2.1.1.1Les paraffines normales ou n-paraffines 18 I.2.1.1.1.1 Les iso- paraffines ou paraffines ramifies 18 I.2.2Les naphtènes 19 I.3 Les hydrocarbures insaturés 20 Raison de l’instabilité 20 I.3.1 Les Oléfines et dioléfines 20 Propriété Physique 20 I.3.2 Les alcynes 22 I.3.2.1 Nomenclature 22 I.3.2.2 Propriétés physiques 23 I.3.2.3 Propriétés chimiques 23 I.3.2.4 Réactivité 23 I.4 Les aromatiques 23 I.4.1 Définition 23 Les propriétés physiques 25 I.4.1.1 Les sources d’hydrocarbures aromatiques 25 I.4.1.2 Propriétés physico-chimiques des hydrocarbures aromatiques 26 I.4.1.3 Procédés d’obtention des hydrocarbures aromatiques 27 I.4.1.4 Le reforming catalytique 27 I.4.1.5 Le steam-cracking 27 I.4.1.6 Domaines d’utilisation des hydrocarbures aromatiques 28 Chapitre II : Oxydation des hydrocarbures II. Introduction 29 II.1 Oxydation des hydrocarbures 32 II.1.1 Définition du terme oxydation 32 II.1.1.1 Oxydation complète 33 II.1.1.2 Oxydation ménager 33 Les avantages des réactions d’oxydation 33 Les inconvénients de l’oxydation ménagée 33 II.2 Précédés d’oxydations 34 II.3 Classification des réactions d’oxydation 34 II.3.1 Oxydation sans rupture de chaine 34 II.3.2 Oxydation avec rupture de chaine 34 II.4 Les agents oxydants 34 II.5 Sélective des réactions d’oxydation 35 II.6 Caractéristiques énergétiques de la réaction d’oxydation 36 II.7 Oxydation des hydrocarbures paraffinique 36 II.7.1 Oxydation des paraffines légères en phase gazeuse 36 II.7.1.1 Le mécanisme d’oxydation des paraffines gazeuses 36 II.7.2 L’oxydation des paraffines en phase liquides 37 II.7.2.1 L’oxydation des alcools en aldéhydes et en cétones 37 II.7.2.2 Oxydation des alcools 37 II.7.2.2.1 Oxydation d'un alcool primaire 37 II.7.2.2.2 Oxydation d un alcool secondaire 38 II.7.2.2.3 Oxydation d'un alcool tertiaire 38 II.7.2.3Oxydation des aldéhydes 38 II.7.2.3.1 Oxydation spontanée à l’air 38 II.7.3 Procède d’obtention des acides gras par oxydation des paraffines solides 39 II.7.4 Oxydation incomplète ou combustion 39 II.7.5 Oxydation incomplète 40 II.7.6 L’auto-oxydation 40 II.8 L’oxydation des alcènes 40 II.8.1 L’oxydation ménagée ou douce 40 II.8.1.1 Époxy dation 40 II.8.1.2 Réaction de formation de diol 40 II.8.2 L’oxydation brutale 41 II.8.2.1 L’ozonolyse 41 II.8.2.2 L’oxydation par des oxydants forts 41 II.9 L’oxydation aromatique 42 II.9.1 L’oxydation du cycle 43 II.9.1.1 Ozonolyse 43 II.9.1.2 L’oxydation par V2O5 43 II.9.1.3 L’oxydation par le peroxyde d’argent (Ag2O2) 43 II.9.2 L’oxydation des chaines laterals 43 II.9.2.1 Avec un oxydant fort 43 II.9.2.2 Oxydation douce 44 II.10 Oxydation des naphtènes 44 II.11 Oxydation oléfinique 44 Mécanismes d’oxydation d’hydrocarbures 45 1- Processus d’amorçage 45 2- Processus de propagation 45 3- Mécanisme d’oxydation à basse température 46 4- Mécanisme d’oxydation à haute température 47 5- Mécanisme d’oxydation intermédiaire et schéma général de l’oxydation des hydrocarbures 48 Chapitre III : Hydrogénation des hydrocarbures III.1Généralités 51 III.1.1 Définition 51 III.1.2 Classification des réactions d’hydrogénation 51 III.2 Source en hydrogène 52 III.2.1 Utilisations de la réaction d’hydrogénation 52 III.2.1.1 Industrie 52 III.2.1.2 Industrie agroalimentaire 52 III.2.2 Effets sur la santé 52 III.3 Hydrogénation des oléfines 53 III.3.1 Hydrogénation des acétyléniques et des diènes conjugués 55 III.3.2 Hydrogénation des aromatique 56 III.4 Caractéristique physico-chimique et thermodynamique 58 III.4.1 Catalyseurs 58 III.4.2 Soit des Métaux 59 III.4.3 Soit des oxydes 60 III.4.4 Soit des Sulfures 60 III.4.5 Influence des impuretés 61 Catalyseurs industriels 61 Chapitre IV : Alkylation des hydrocarbures IV Introduction 63 IV.1 Présentation générale de l’alkylation 63 IV.1.1 Définition de L’alkylation 63 IV.1.2 Alkylation des oléfines par les paraffines 64 IV.2 Réaction principale, catalyseurs et réactifs 64 IV.2.1 Réaction principale 64 IV.2.2 Catalyseurs 64 IV.2.2.1Catalyseurs conventionnels 64 IV.2.2.2Nouveaux catalyseurs 65 IV.3 Paraffines 65 IV.4 Oléfines 66 IV.4.1 Butènes 66 IV.4.2 Propylène 66 IV.4.3 Pentanes 66 IV.4.4 Ethylène 66 Les avantages des réactions d’alkylation 66 Les inconvénients de réaction d’alkylation 67 Importance des réactions d'alkylation des composes aromatiques 67 IV.5 Réactions chimiques 68 IV.5.1 La réaction de FRIEDEL-CRAFTS 68 IV.5.2 Alkylation de FRIEDEL-CRAFTS du Benzène 68 Cette réaction présente un certain nombre d'inconvénients 68 Limitations à l'alkylation de FRIEDEL-CRAFTS 69 A. Poly alkylation 69 B. Réarrangements de carbocations 69 Réaction d’alkylation 69 IV.6 Transalkylation 70 Conditions d’alkylation et de transalkylation 70 IV.7 Dé alkylation 70 IV.8 Réactions secondaires 71 MÉCANISMES DE RÉACTION 72 1.Catalyse par carbocations 72 Utilsation de l’alkylation 73 IV.9 Cumène 74 IV.9.1 Définition 74 IV.9.2 Comment obtenir cuméne 74 IV.9.3 L’utilisateur de cumène 74 IV.10 Xylène 74 IV.10.1 Comment obtenir xylène 74 IV.10.2 L’utilisateur de Xylène 75 IV.11 Toluène 75 IV.11.1 Définition 75 IV.11.2 Comment obtenir le toluene 75 Conclusion Général 75 Références bibliographiques 78 Liste des Figures Fig1 : Représentation des n-alcane à chaine droite 18 Fig2 : Représentation de Piso-paraffine 18 Fig3 : Isomérie de position 20 Fig4 : Exemple d’aromatique 24 Fig5 : Les hydrocarbures aromatiques monocycliques substitués 24 Fig6 : classification des hydrocarbures 31 Fig7 : Hydrocarbure dérivées de benzéne 32 Fig8 : Le principe de la transformation des paraffines solides en acides gras 39 Fig9 : Oxydation des radicaux alkyles à basse température et dans un régime d’oxydation intermédiaire 47 Fig10 : Oxydation des radicaux alkyles à haute et basse température 49 Fig11 : Alkylation du cycle benzénique par la réaction de FRIEDEL_CRAFTS 67 Fig12 : Le premier produit d’alkylation FRIEDEL-CRAFTS subit lui-même une seconde alkylation 69 Fig13 : Le réarrangement des carbocations se passe via des shifts d’hydrures 69 Fig14 : Alkylation du R phényle par un RI-OH 73 Fig15 : Formation de cumène par réaction de FRIEDEL-CRAFTS 74 Fig16 : Formation d’hydro peroxyde de cumène 74 Liste des Tableaux •Tableau 1 : Abondance des éléments chimiques dans l’écorce terrestre(en % en poids de l’écorce 16 •Tableau 2 : les hydrocarbures et leurs températures d’ébullitions en fonction de la longueur de la chaine carbonique 21 •Tableau 3:Certain températures de fusion et d’ébullition de l’hydrocarbure 22 •Tableau 4 : Propriétés physiques des produits aromatiques 26 •Tableau 5 : Enthalpies de réaction, mesurées à 82 °C, pour l’hydrogénation de quelques hydrocarbures insaturées 59 •Tableau 6 : Classement des métaux selon leur activité hydrogénant 60 •Tableau 7 : Classement des métaux selon leur sélectivité en hydrogénation sélective 60 •Tableau 8 : Effets des composés sulfurés sur les propriétés catalytiques 61 •Tableau 9 : Catalyseurs sur supports les plus couramment utilisés en hydrogénation 62 •Tableau 10 : Principales caractéristiques des acides HF et H2SO4 65 INTRODUCTION GENERALE Les hydrocarbures sont composés principalement d’alcanes saturés non cycliques et cycliques, de composés aromatiques monocycliques (BTEX : benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), de certains composés polaires (résines et asphaltènes) et de métaux. Leur proportion varie selon l’origine de l’hydrocarbure et le raffinage des pétroles bruts. Lorsque des hydrocarbures sont déversés dans l’environnement, leur devenir dans le milieu va dépendre de leurs caractéristiques physicochimiques et des différents processus de transport et d’altération liés aux conditions environnementales dans le milieu récepteur (p. ex., température, vagues, vents). Ces processus génèrent des changements des propriétés physicochimiques des hydrocarbures qui ont lieu plus ou moins rapidement après le déversement. La caractérisation des hydrocarbures dans les échantillons environnementaux peut s’effectuer par diverses analyses chimiques. La sélection des analyses à réaliser dépend des hydrocarbures déversés, de la matrice environnementale dans laquelle a eu lieu le déversement et des besoins recherchés. La caractérisation chimique exhaustive des hydrocarbures est devenue un outil d’aide précieux pour gérer un déversement d’hydrocarbures dans l’espace et dans le temps, pour déterminer un indice de dégradation ou, encore, pour certifier l’origine d’une source de contamination. En effet, plus on obtient d’informations sur la composition moléculaire des produits, mieux on peut prédire leurs comportements et leurs impacts sur l’environnement et confirmer la source ou le responsable du déversement. C’est pour parvenir à ces objectifs de caractérisation fine que de nouveaux outils analytiques sont maintenant disponibles. On peut regrouper sous le terme « outils de criminalistique environnementale » toutes les techniques de caractérisation utilisées en laboratoire. Ces outils peuvent inclure plusieurs méthodes d’analyse innovatrices, ainsi que des modalités d’interprétation particulières de la concentration des contaminants présents dans l’environnement. CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES HYDROCARBURES I. Introduction Les hydrocarbures sont des composés chimiques formés uniquement de carbone et d’hydrogène (d’où leur nom) et dont l’importance économique et politique n’a cessé de croftre avec le développement relativement récent des produits pétroliers. Ils sont essentiellement utilisés comme carburants, comme combustibles et comme bases pour la fabrication des huiles lubrifiantes. Constituent aussi la matière première des synthèses pétrochimiques. Sur un plan plus fondamental ,les hydrocarbures constituent le squelette de base des molécules plus complexes de la chimie organique qui renferment toujours du carbone, le plus souvent de l’hydrogène mais aussi d’autres éléments comme l’oxygène, l’azote , le soufre ,…etc. Le point commun à toutes les molécules de la chimie organiques la présence de carbone. L’homme qu’il utilise le charbon ou le pétrole pour ses synthèses industrielles a uploads/Finance/ alkylation-hydrogenation-et-oxydation.pdf