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Cours 3 emme année raffinage et pétrochimie Chimie organique industrielle Prépa

Cours 3 emme année raffinage et pétrochimie Chimie organique industrielle Préparée par Dr: C.SOBHI 1. Grands domaines de la chimie industrielle 11. Chimie de base (organique et minérale) Obtention de grands intermédiaires de la chimie minérale et organique à partir de qqes dizaines de matières premières Ex : engrais, solvants, monomères ... • CHIMIE LOURDE Production de matières premières de base, Molécules simples Gros tonnages Production en continu Bas prix, faible valeur ajoutée • CHIMIE FINE Production de molécules complexes (aldéhydes, cétones, amines, molécules polyfonctionnelles …) Intermédiaires de synthèse Produits finis (parachimie), production en quantités plus faibles en continu et en discontinu Prix plus élevés, haute valeur ajoutée Chimie de base Chimie minérale Chimie organique Transformation de matières premières banales : eau, air, sel, soufre, gaz naturel, calcaire, sable ... Acides inorganiques Bases inorganiques Engrais Gaz -> voir tableau Composés du carbone obtenus à partir de : végétaux, houille, pétrole, gaz naturel Biochimie Carbochimie Pétrochimie 12. Parachimie Utilisation de produits de base Tonnages importants, appel à des traitements physiques, mélange, conditionnement Elaboration de produits fonctionnels, grande diversité : • savons, lessives, • peintures, vernis et encres, • parfums, cosmétiques et produits de beauté, • colles, liants et adhésifs, • colorants, explosifs, produits phytosanitaires ... 13. Pharmacie humaine et vétérinaire • Médicaments pour l’homme et vétérinaires • Activité de chimie fine et de spécialités • Nombreuses étapes réactionnelles + activité de formulation (galénique) • Activité de recherche importante • Effort de R&D : 100 Millions d’euros sur 10 ans /médicament FORMULATION La chimie de base Dans laquelle on distingue encore deux domaines : a)La chimie lourde Elle produit des matières premières de base, molécules simples telles que l’éthylène ou le propène, le benzène, le méthanol, l’éthanol, le phénol, l’acide acétique, le styrène, l’oxyde d’éthylène, etc. Ces matières de base sont produites en quantités très importantes (par exemple, pour l’éthylène, 3,4 millions de tonnes par an en France), dans des installations fonctionnant en continu qui représentent des investissements extrêmement coûteux (un « vapocraqueur » coûte au minimum 0,6 milliards d’euros). b)La chimie fine Elle produit des molécules plus élaborées (dérivés halogénés, aldéhydes ou cétones, amines, composés polyfonctionnels…) utilisées, soit comme telles soit comme intermédiaires de synthèses, dans la formulation et la fabrication des produits finis livrés ensuite aux divers utilisateurs par la parachimie et la pharmacie (cf. ci-après). Des dizaines de milliers de composés organiques les plus divers sont produits à ce niveau, en quantités très variables mais rarement très élevées (en général de 1 t/an à quelques dizaines de milliers de t/an). La production des engrais et des matières plastiques est rattachée également à la chimie de base. L’activité industrielle et économique en chimie. • La parachimie qui élabore les « produits finis » fournis aux utilisateurs, tels que : savons, détergents et lessives ; peintures vernis et encres ; produits d’entretien divers ; parfums, cosmétiques et produits de beauté ; liants, colles et adhésifs ; produits phytosanitaires (protection des végétaux) ; surfaces sensibles pour la photographie ; explosifs ; colorants ; etc. • La pharmacie pour l’homme et pour les animaux. LES GRANDES SOURCES DE MATIÈRES PREMIÈRES Parmi les trois principales sources de matières premières pour l’industrie chimique organique : houille, pétrole. biomasse végétale. 2.1 La houille et la carbochimie La houille provient de la fossilisation des végétaux essentiellement à l’ère primaire (ou carbonifère, – 360 millions d’années), sous l’action de bactéries d’une part, de la température et de la pression du sous-sol d’autre part. Elle est loin d’être formée uniquement de carbone ; 10 à 40 % de sa masse sont constitués de produits organiques, plus ou moins volatils, dont la nature et les proportions dépendent de l’origine et de « l’âge » de la houille. Gaz naturel (gas cap) Pétrole Aquifère a) piège par anticlinal b) piège contre dôme de sel c) piège contre faille II- Production du pétrole et du gaz naturel La production pétrolière dépend : - D'un niveau technologique élevé et d'investissements très importants, - De la recherche de territoires pour le moment inaccessibles. Un pétrole plus cher. Le taux de récupération du pétrole en 2008 est de 35% ; ce taux joue considérablement sur la production et les techniques modernes de pétrole visent à l'améliorer. Certains territoires, comme l'Arctique, sont actuellement inaccessibles à l'exploration pour plusieurs raisons : politiques, climatiques, zones closes, etc. Une augmentation éventuelle du cours du baril pourrait rendre rentable l'exploitation de ces puits II-1 Exploration Pour être certain du contenu des roches il faut forer un puits. Cependant : - Le forage est risqué même avec les techniques modernes (de géophysique et de géologie). - Les chances de succès dans une région inconnue sont faibles. - La production doit être assez importante (pour justifier les coûts de forage, mise en exploitation). - Les terrains dont la richesse est indéterminée, nécéssite une analyse d'échantillons et de débris de roches prélevés, pour avoir des renseignements sur la nature des roches et la probabilité d'y trouver du pétrole ou du gaz. II-2 Le Forage Une fois les études terminées (satellite, interprétation sismique) et la décision de forer prise, il faut implanter le forage à l’emplacement prévu sur les cartes du prospect (gisement potentiel). Les coordonnées du lieu d’implantation sont très précises, mais l’endroit qui y correspond n’est pas toujours facile à préparer. Pour cela, il faut réaliser une étude de site, sans oublier l’étude d’impact, c’est-à-dire un état des lieux complet avant travaux (impact sur l’environnement…). 2-1 Introduction 2-2 Logistique de l'implantation en mer En mer, on mesure la profondeur d’eau et on étudie le fond de la mer pour savoir, par exemple, s’il peut supporter les piles d’une plate- forme. On étudie également certaines données climatiques : force du vent, hauteur des vagues, ampleur des courants. On fait en sorte de connaître les maxima extrêmes de mauvais temps possibles, pour protéger les installations des pires tempêtes. Dans certaines mers fermées à l’abri des grosses intempéries marines, comme aux Pays- Bas, les emplacements de forage sont ceinturés par un véritable mur qui empêche toute contamination de la mer par des déchets ou des produits polluants. 2-3 Logistique de l'implantation à terre A terre, des obstacles peuvent se présenter : zone habitée, emplacement très accidenté, zone boueuse… Les responsables de l’étude de site déterminent l’emplacement le plus sûr et le plus proche possible des coordonnées prévues. Puis on construit les routes qui serviront à apporter le matériel et à le déménager en fin de forage. Sur le site même, il faut déboiser, racler et nettoyer les surfaces qui vont accueillir l’appareil, les locaux techniques et d’habitation. 2-4 Montage des installations Le montage sur le site prend plusieurs jours. En mer, l’appareil utilisé (plate-forme ou bateau de forage) est acheminé par des remorqueurs ou par ses propres moyens. Pendant toute la durée du forage, une logistique très importante est maintenue. Il faut alimenter le chantier en matériel (tiges de forage, tubages), en produits pour la boue et en nourriture pour le personnel. Il faut aussi prévoir le remplacement des équipes qui partent en congés pour récupérer et les allées et venues de personnes dont la présence n’est pas nécessaire en permanence (navettes à terre et hélicoptères en mer). 2-5 Mise en place Selon les données acquises sur le sous-sol et la topographie du terrain, on détermine la meilleure position pour mettre en oeuvre l'appareil de forage. Généralement à la verticale de l'épaisseur maximale de la couche supposée contenir des hydrocarbures, les foreurs réalisent un trou dans des conditions parfois difficiles. De faible diamètre (20 à 50cm), ce trou de forage aura généralement une profondeur comprise entre 2 et 4km. Exceptionnellement, certains forages dépassent les 6km. L'un d'entre eux a même dépassé 11km. 2-6 Appareillage Le train de tiges est un ensemble de tubes métalliques vissés bout à bout. Il transmet un mouvement rotatif (forage Rotary) à l'outil de forage (souvent le trépan) et achemine un liquide appelé "boue", en raison de son aspect, vers le fond du puits au fur et à mesure de l'approfondissement. le "mât" est la partie visible du forage. C'est une tour métallique de plusieurs dizaines de mètres de hauteur. Elle sert à introduire verticalement le "train de tiges". 2-6 Appareillage Le trépan est l'outil le plus courant (c'est un assemblage de trois cônes) en acier très dur qui attaque la roche. Parfois, quand la roche traversée est très résistante, on utilise un outil monobloc incrusté de diamants, qui use la roche par abrasion. 2-6 Appareillage Par les tiges creuses à l'extrémité desquelles tourne le trépan, on injecte une boue spéciale, préparée et contrôlée par un ingénieur, le boueux. Cette boue refroidit le trépan et consolide les parois du trou. De plus, elle évite un jaillissement de pétrole, de gaz ou d'eau provenant d'une couche traversée en équilibrant sa pression. Enfin, la boue nettoie le fond du puits et, en remontant le long des tiges, achemine à la surface les fragments de roche arrachés par le trépan (déblais ou cuttings). Le géologue examine ces fragments pour connaître les caractéristiques des roches uploads/Industriel/ cours-madame-sobhi.pdf