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Le raffinage principaux procédés la distillation les procédés de craquage • t

Le raffinage principaux procédés la distillation les procédés de craquage • thermique : réduction de viscosité cokéfaction • catalytique : craquage et hydrocraquage les procédés de condensation • polymérisation • alkylation les procédés d'épuration • hydrodésulfuration • hydrotraitement • désulfuration des gaz • filtration / dessalage / traitement sur adsorbants solides les procédés d'amélioration de propriétés • reformage • isomérisation • hydrogénation • extraction sélective Le craquage conversion de fractions lourdes en fractions légères • augmenter la quantité d'essence produite, • obtenir une essence oléfinique ayant un meilleur indice d'octane n-heptane isooctane CH3 C CH3 CH3 CH2 CH CH3 CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 l'indice d'octane mesure la qualité d'une essence appréciée par son pouvoir antidétonant • indice 100 affecté au 2,2,4-triméthylpentane (isooctane) • indice 0 affecté à l'heptane normal • une essence a pour indice d'octane x, si elle a le même pouvoir antidétonant que le mélange constitué de x % en volume de l'isooctane et (100-x) % de l'heptane. Le craquage catalytique La charge à craquer étant constituée par une coupe de type gazole lourd, le schéma global de la transformation est le suivant : sous-produits (lourds et gazeux) essence gazole Les transformations sont endothermiques et les réactions seront favorisées à haute température. Le craquage catalytique craquage de paraffines CnH2n+2 CxH2x+2 CyH2y + CzH2z+2 x=y+z paraffine oléfine paraffine craquage d'oléfines CnH2n CxH2x CyH2y + CzH2z x=y+z oléfine oléfine oléfine désalkylation des alkylaromatiques Ar-CxH2x+1 ArH + CxH2x alkylaromatique aromatique oléfine craquage des cycloalcanes (cyclanes) CxH2x C6H12 + CyH2y + CzH2z x=y+z+6 cycloalcane cyclohexane oléfine oléfine CxH2x CyH2y + CzH2z x=y+z Le craquage catalytique Les catalyseurs La formation des carbocations intermédiaires peut avoir lieu en présence d'une acide de Brönsted ou de Lewis : RH + AH R+ + A- + H2 ou RH + L R+ + LH- Cette acidité est fournie par le catalyseur, qui est du type zéolithe aluminosilicates cristallisé avec des tailles de pores bien définies et uniformes. Les zéolithes sont échangées par des terres rares pour augmenter leur stabilité thermique. Les particules sont enrobées dans une matrice de silice-alumine amorphe permettant de contrôler l'activité du catalyseur. Le craquage catalytique Le procédé Le craquage est effectué à 480-500°C, la régénération à 600°C. La température de régénération est limitée par la résistance thermique du catalyseur. La chaleur de combustion fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement du procédé, les réactions de craquage étant globalement endothermiques. Les effluents du réacteur sont récupérés et fractionnés par distillation. On obtient une fraction gazeuse riche en oléfines (en particulier propène et butènes), une fraction essence avec un indice d'octane supérieur à 90, constituant 40 à 60 % en volume de la charge, une fraction gazole et une fraction lourde qui est recyclée dans la charge Image Cracker Fawley Unité de craquage catalytique réacteur régénération distillation Séparation solide gaz http://www.schoolscience.co.uk/content/4/chemistry/ petroleum/fawley/ftv.html Image Cracker Fawley L'hydrocraquage présence d'hydrogène  • suppression de la formation de coke • hydrogénation des oléfines et aromatiques charge constituée par des • gazoles lourds, des résidus atmosphériques. produits • essence d'indice d'octane peu élevé, • kérosène , gazole ou fuel domestique. conditions 100 à 200 bar d‘H2, 350 à 450°C. catalyseur bifonctionnel, comprenant • un catalyseur acide solide • un catalyseur d'hydrogénation à base de nickel ou de platine. • faible résistance au soufre ou azote hydrodésulfuration La viscoréduction craquage thermique appliqué à des résidus lourds de distillation produits • fuels lourds moins visqueux • essence , gazole • gaz conditions 470-500°C. La cokéfaction craquage thermique appliqué valoriser les résidus lourds de distillation sous vide produits • coke de pétrole • fractions liquides et gazeuses qui pourront être converties par craquage catalytique • un procédé récent, appelé Flexi-Coking, comprend aussi un réacteur de gazéification du coke et produit un gaz à bas pouvoir calorifique ou du gaz de synthèse conditions 500°C sous une pression de 1,5 à 2,5 bar. Le reformage catalytique but • produire de l’hydrogène •augmenter la concentration en hydrocarbures aromatiques charge constituée par des • naphta, un mélange complexe de paraffines et isoparaffines, de naphtènes et d'hydrocarbures aromatiques. produits • essences d'indice d'octane élevé supercarburants. • benzène, toluène et xylènes • hydrogène en grande quantité . Le reformage catalytique • aromatisation de paraffine n-C6H14 C6H6 + 4 H2 • déshydrogénation des naphtènes C6H12 C6H6 + 3 H2 • hydrodésalkylation des hydrocarbures aromatiques alkylés H2 + CH3 C2H5 CH3 + C2H6 Isomérisation amélioration de l'indice d'octane d'essences légères contenant des hydrocarbures en C5 et C6. Le n-hexane et n-pentane donneront par isomérisation des méthylbutanes, méthylpentanes, diméthylbutanes etc. c'est à dire des isoparaffines dont l'indice d'octane est plus élevé qui celui des hydrocarbures de départ. La réaction est conduite à 100-120°C sous 2 à 3 bar en présence d'un catalyseur. • chlorure d'aluminium ou platine déposé sur l'alumine chlorée (sites acides + sites d'hydrogénation). Le gain en indice d'octane est de l'ordre de 20 points Alkylation valorisation des gaz , en particulier des gaz produits lors du craquage catalytique, riches en propène et butènes. produit essence ayant un haut indice d'octane. CH2 C CH3 CH3 + CH3 CH CH3 CH3 CH3 C CH CH CH3 CH3 CH3 CH3 conditions • catalyseur • HF anhydre ou H2SO4 concentré •10 bar ; 30 à 40°C Hydrotraitement procédé d'épuration qui a pour but l'élimination de soufre, d'azote, le nickel et le vanadium contenu dans le pétrole. La charge est traitée en présence d'hydrogène et d'un catalyseur. • hydrodésulfuration (HDS) R-S + H2 R-H + H2S • hydrodésazotation (HDN) R-N + 2 H2 R-H + NH3 • hydrodémétallisation (HDM) Elimination du nickel et du vanadium • hydrogénation Diminution des quantités d’oléfines et d’aromatiques Hydrotraitement Conditions • à une température de 300 à 400°C • pression d'hydrogène de 40 à 80 bar. • catalyseurs bimétalliques supportés sur l'alumine. • combinaisons Co-Mo, Ni-Mo et Ni-W. Comme la législation pour la teneur en soufre et azote continus dans les combustibles (essence, gazole, etc.) devient de plus en plus sévère (0,05% S dans l'avenir contre 0,5% maintenant), les catalyseurs devront être de plus en plus actifs. La pétrochimie Le raffinage du pétrole est essentiellement dirigé vers la production des combustibles comme l'essence, le gazole, le fuel lourd ou domestique. Bien sûr, une production des grands intermédiaires de la chimie industrielle est aussi envisagée. Une raffinerie produit les oléfines et aromatiques, qui sont à la base de la chimie organique. Le procédé le plus important à ce sujet est le vapocraquage des coupes essences ou des coupes naphta issues directement de la distillation du pétrole brut, suivi par une séparation des produits. Addendum : les forces d’ingénierie en France 4ème groupe pétrolier mondial Catalyseurs Traitement des gaz Ingénierie Institut Français du Pétrole Par vocation, l’IFP centre ses activités sur la recherche appliquée. Celle-ci couvre l'ensemble des domaines scientifiques et techniques liés à l'industrie de l'énergie, des transports et de l'environnement • exploration, • forage, • production, • pétrochimie, • moteurs, • utilisation rationnelle de l'énergie, • nouvelles technologies de l'énergie, • captage et stockage du CO2, • etc… • Dans tous ces domaines, les équipes de l’IFP prennent en compte les problématiques environnementales. IFP Le Charbon propre a-t-il de l’avenir ? • C'est la question qui était posée lors du colloque annuel Panorama, organisé par l'IFP en février 2008 et qui a réuni plus de 400 personnes. Dans un contexte où le charbon ne s'est jamais aussi bien porté, les questions relatives aux conséquences de son utilisation massive sur l'effet de serre sont au cœur du débat. IFP • Outre l'électricité, y a-t-il d'autres domaines d'application du charbon ? F.K. : L'électricité est, de loin, la principale forme d'énergie tirée du charbon. Il existe cependant une filière de production de carburant dans laquelle le charbon pourrait être mis à contribution (filière CTL - Coal to Liquid). Deux voies permettent de convertir le charbon en carburant : la voie indirecte, dans laquelle on commence par gazéifier le charbon, et la voie directe, qui ressemble aux procédés de conversion des résidus de pétrole en carburant. Ces deux modes de production doivent encore faire leur preuve à l'échelle industrielle. Les États-Unis devraient bientôt se lancer ; quant à la Chine, elle construit déjà deux usines CTL. En Europe, l'IFP est présent, avec le groupe ENI, sur la voie indirecte avec un procédé de synthèse Fischer-Tropsch destiné à réduire d'au moins 20 % les coûts de production actuels de CTL. Axens Activités et marchés • Axens regroupe en une seule entité les activités de bailleur de licences, concepteur d’unités et services associés, fournisseur de produits (catalyseurs et adsorbants) et services avancés pour les marchés du raffinage, de la pétrochimie et du gaz • Axens apporte à ses clients de l'aval pétrolier une offre globale de technologies innovantes et des services à forte valeur ajoutée, en mettant à profit les complémentarités entre le développement industriel des procédés et des catalyseurs. Axens Faits marquants 2006 •Axens a poursuivi sa croissance à un rythme élevé sur le marché des technologies de raffinage et de pétrochimie et des catalyseurs associés. D'importants succès commerciaux uploads/Finance/ le-raffinage-principaux-procedes 1 .pdf