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2 الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne Démocratique et

2 الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليم العالي و البحث العلمي Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Mohamed Khider – Biskra Faculté des Sciences et de la technologie Département : Chimie Industrielle جامعة محمد خيضر بسكرة كلية العلوم و التكنولوجيا : قسم الكيمياء الصناعية Option : Génie Chimique Titre : TP N° 1 : MASSE VOLUMIQUE ET DENSITE D’UN SOLIDE Présentée par : SAIDI DOUNIA SADAOUI LOUBNA Rokba youcef seddik Devant le Professeur : M. Mnacera Hayat Promotion 2022 Introduction : 2 Le raffinage du pétrole est une industrie lourde qui transforme un mélange d'hydrocarbures, appelé pétrole brut, en produits énergétiques, tels que carburant et combustibles, et en produits non énergétiques, tels que matières premières pétrochimiques, lubrifiants, paraffines et bitumes. Les produits sont ensuite acheminés vers le consommateur final, soit directement, soit à travers un réseau de distribution comprenant notamment des dépôts et des stations-service. La transformation des pétroles bruts s'effectue dans les raffineries, usines à feux continus et très automatisées, qui sont plus ou moins complexes selon la gamme des produits fabriqués et selon la qualité des pétroles bruts comparée aux exigences du marché. La complexité d'une raffinerie se traduit par le nombre d'unités de fabrication. Ces unités utilisent des procédés physiques ou chimiques que l'on peut classer en trois catégories : les procédés de séparation, les procédés de conversion et les procédés d'épuration.Ainsi, le processus continu d'une raffinerie simple comporte d'abord une épuration du pétrole brut, puis une séparation par distillation en produits blancs (distillats légers et moyens) et en produits noirs (résidus lourds). Les produits légers sont convertis en essences pour l'automobile. Une épuration finale est pratiquée sur les produits blancs. Sujet n° 1 : les procédes de séparation du pétrole brut 2 2 Les procédés de séparation : Le principe de ces procédés consiste à réaliser la séparation de deux phases (liquide-vapeur, liquide-liquide ou liquide-solide) qui ont une composition en hydrocarbures différente l'une de l'autre et que l'on a préalablement formées par une méthode physique dans le produit à raffiner. La distillation atmosphérique : La distillation atmosphérique du pétrole brut s'effectue par le procédé de séparation le plus classique. On crée par vaporisation partielle du pétrole brut liquide une phase vapeur et une phase liquide. La phase vapeur, plus légère, est ensuite recueillie par condensation. Actuellement le processus est continu, mais jusque vers 1910 on réalisait en quatre ou cinq jours un cycle d'opérations comprenant : le remplissage du pétrole brut dans des chaudières cylindriques en acier de 50 à 100 tonnes de capacité,la chauffe, la distillation, la vidange du résidu atmosphérique. Pour éviter que l'accroissement des quantités à raffiner n'entraîne une augmentation exagérée du nombre des chaudières, on en a connecté plusieurs après les avoir placées à des niveaux différents. Une partie du distillat condensé venant de la première chaudière y était retournée, amorçant ainsi de proche en proche un reflux de liquide froid indispensable à l'établissement d'un équilibre liquide-vapeur différent dans chacune des chaudières. De cette façon, le résidu liquide de la première retombait dans la deuxième par gravité, et ainsi de suite. Ce système en continu, qui préfigurait une tour de distillation, avait également l'avantage de diminuer considérablement les dépenses en combustibles car une proportion importante de la chaleur contenue dans les vapeurs et les résidus était récupérée. 2 Figure 1 : Schéma du procédé de distillation atmosphérique La distillation sous vide : La distillation sous vide du résidu atmosphérique s'effectue aussi par une séparation liquide-vapeur, mais, pour provoquer la vaporisation partielle sans décomposer le produit par la chaleur, il est nécessaire d'opérer sous vide et d'injecter de la vapeur surchauffée. Du fond de la tour atmosphérique, le résidu est pompé à travers un four tubulaire où l'on introduit de la vapeur surchauffée, si bien que le mélange partiellement vaporisé sort du four à une température proche de 400 0C. La vaporisation se poursuit par détente dans la ligne de transfert vers la tour de distillation sous vide dont la zone d'entrée se trouve sous une pression absolue de 100 millimètres de mercure. Le vide, ou plutôt une dépression importante (32 mm de mercure), est en effet maintenue en tête de tour à l'aide d'un 2 éjecteur d'air. De la vapeur d'eau surchauffée est aussi introduite dans le fond de la tour et dans la zone d'entrée du mélange pour abaisser la pression partielle des hydrocarbures. Le distillat recueilli en tête est souvent appelé gas-oil sous vide. Les produits prélevés latéralement sont les distillats sous vide, de couleur ambrée, et utilisés soit comme alimentation des unités de conversion soit comme matière première pour les lubrifiants. Dans ce dernier cas, le degré de séparation est plus fin et la colonne de distillation plus sophistiquée. Le produit noir sortant du fond de tour s'appelle le résidu sous vide : il est plus dense et plus concentré en composés soufrés et métalliques que le résidu atmosphérique et, selon la qualité du brut dont il est issu, est incorporé aux fuels lourds, aux bitumes, ou destiné à une nouvelle séparation. Figure 2 : Schéma du procédé de distillation sous vide Introduction : Les procédés de conversion des fractions pétrolières : 2 La conversion a pour objectif de transformer les molécules lourdes en produits plus légers. Elle permet ainsi d’obtenir de l’essence, du kérosène, du diesel ou du fioul domestique. Différentes méthodes sont utilisées, notamment le craquage catalytique et l’hydrocraquage. 1. Le craquage : Le craquage thermique : Le craquage thermique, procédé le plus ancien, s'est appliqué d'abord aux distillats moyens (gazoles) puis à la partie légère des résidus (distillats sous vide). Par décomposition thermique à une température voisine de 500 0C et sous des pressions élevées, ces distillats étaient transformés en essences. La réaction donnait lieu à la formation de coke. C'est lors de la mise au point des premières installations industrielles de craquage thermique qu'est apparu le four tubulaire, véritable réacteur de l'unité, dont l'emploi s'est ensuite généralisé dans toutes les autres installations de raffinage comme un moyen efficace de fournir des calories aux produits traités. Actuellement, le craquage thermique est pratiqué sur la partie lourde des résidus (résidus sous vide), de façon modérée par viscoréduction, ou sévère par cokéfaction. Il est aussi utilisé avec de la vapeur (vapocraquage) en pétrochimie pour produire les oléfines. La conversion généralisée des distillats sous vide et la diminution des quantités de pétrole bruts traités ont entraîné la séparation de tous les distillats sous vide. Il en a résulté une production corrélative de résidu sous vide bien supérieure aux besoins des bitumes. Les excédents très visqueux sont dilués avec du gazole pour obtenir une viscosité du mélange conforme à la spécification requise pour le fioul lourd. La viscoréduction du résidu sous vide est un craquage thermique modéré de plus en plus employé car, outre une faible production de distillats légers, il permet d'obtenir un résidu moins visqueux réduisant ainsi la quantité de gazole de dilution introduite dans le fioul lourd et par conséquent la quantité de fioul lourd 2 fabriqué. Dans certains cas, cette quantité est encore supérieure aux besoins du marché. La cokéfaction du résidu sous vide, qui est un craquage thermique sévère, se substitue alors à la viscoréduction. Le but de cette opération, le plus souvent discontinue (cokéfaction différée), est de fabriquer du coke qui sera ultérieurement brûlé en l'état ou gazéifié. Le craquage catalytique : Le craquage catalytique des distillats sous vide a depuis longtemps remplacé leur craquage thermique. Le catalyseur fluidifié en fines particules facilite la réaction qui s'effectue à une pression voisine de celle de l'atmosphère. Il est régénéré en continu : le coke qui se dépose à sa surface est brûlé au fur et à mesure. Les installations industrielles de craquage catalytique sont très complexes : outre le réacteur et le régénérateur, elles comportent une séparation des produits craqués, sorte de pétrole brut synthétique, ainsi qu'une récupération d'énergie puisque la température de régénération est proche de 700 0C. Les catalyseurs et la technologie de la réaction ont évolué pour augmenter à la fois la conversion et la production d'essences. Maintenant, les catalyseurs très actifs sont des tamis moléculaires, le temps de contact est de l'ordre de quelques secondes et le rendement en essence voisin de 50 p. 100. Des installations de craquage catalytique de résidu atmosphérique commencent à se développer, mais ce produit doit préalablement être épuré pour éviter l'empoisonnement du catalyseur. 2 Figure1 : Procédé de craquage catalytique 2. L'hydrocraquage et l'hydrodémétallisation : Le craquage catalytique en présence d'hydrogène est pratiqué sur les distillats sous vide (hydrocraquage) et sur les résidus atmosphériques (hydrodémétallisation). L'hydrocraquage réalise une transformation presque complète en essence, carburéacteurs et gazoles, et s'effectue en une seule ou deux étapes suivant que l'on vise la fabrication maximale de gazoles ou d'essences. Une forte pression d'hydrogène (100 à 150 atmosphères) associée à une température modérée (350 à 450 0C) limite les dépôts de coke sur le catalyseur, ce qui permet de fonctionner en lit fixe avec régénération périodique du catalyseur par combustion. La uploads/Industriel/ les-procedes-de-separation-du-petrole-brut.pdf