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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 : Sujet N° 1 : procédés de séparation du pétrole brut Présentée par : SAIDI DOUNIA Saadaoui loubna Rokba youcef seddik Devant le Professeur : Mr. Bentamem Promotion 2022 Raffinage pétrolier Définition et catégories Le raffinage du pétrole est un procédé industriel qui permet de transformer le pétrole brut en différents produits finis tels que l’essence, le fioul lourd ou le naphta. Mélange hétérogène d’hydrocarbures divers (molécules composées d’atomes de carbone et d’hydrogène), le pétrole brut est inutilisable en l’état (il existe plusieurs types de pétrole brut qui se distinguent entre autres par leur viscosité et leur teneur en soufre). Ses composants doivent être séparés afin d’obtenir les produits finaux exploitables directement. On en distingue en général deux grands types :  les produits énergétiques, tels que l’essence, le diesel (gazole) ou le fioul ;  les produits non énergétiques, tels que les lubrifiants, le bitume et les naphtas utilisés en pétrochimie. Le raffinage ne se limite plus aujourd’hui à la séparation des différents hydrocarbures. Des procédés chimiques complexes sont également mis en œuvre afin d’optimiser les produits finaux. Les différentes coupes pétrolières peuvent ainsi subir des transformations, des améliorations et des mélanges pour obtenir des produits commercialisables et répondre notamment aux nouvelles normes environnementales Le raffinage du pétrole s'effectue en trois grandes étapes. 1. La distillation du pétrole brut en vue d’obtenir les produits intermédiaires La distillation du pétrole brut est réalisée en deux étapes complémentaires. Une première distillation, dite atmosphérique (réalisée à pression atmosphérique), permet de séparer les gaz, les essences et le naphta (coupes légères), le kérosène et le gazole (coupes moyennes) et les coupes lourdes. Les résidus issus de la distillation atmosphérique subissent une deuxième distillation, dite sous vide (colonne dépressurisée), afin de récupérer des produits moyens supplémentaires ayant une valeur commerciale.  La distillation atmosphérique : l’opération consiste à séparer les différents composants d'un mélange liquide en fonction de leur température d’évaporation. Le pétrole brut est injecté dans une grande tour de distillation, haute de 60 mètres et large de 8 mètres environ, où il est chauffé à environ 400°C. Les différents hydrocarbures contenus dans le pétrole brut sont vaporisés : d’abords les légers, puis les moyens, et enfin une partie des lourds. La température décroît au fur et à mesure que l’on monte dans la tour, permettant à chaque type d’hydrocarbure de se liquéfier afin d’être récupéré. Les plus légers sont récupérés tout en haut, et les plus lourds restent au fond de la tour. Figure 1 :Schéma du procédé de distillation atmosphérique  La distillation sous vide : l’opération consiste à séparer, sur le même principe que la distillation atmosphérique, les produits lourds des résidus de produits moyens en les soumettant à une deuxième phase de distillation dite « sous vide ». Une colonne plus petite est fermée puis dépressurisée. Cette chute de pression permet de récupérer plus facilement les produits lourds dont la température d’ébullition est abaissée. Du gazole est récupéré en haut de la colonne et du fioul lourd à sa base. Les résidus de cette distillation sous vide sont récupérés en vue de produire des lubrifiants Figure 2 : Schéma du procédé de distillation sous vide 2. Les procédés de conversion des fractions pétrolières 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 Le craquage catalytique : Le craquage catalytique permet d’obtenir des molécules plus simples par fragmentation d’hydrocarbures complexes, d’améliorer ainsi la qualité et d’augmenter la quantité de produits légers plus intéressants et de diminuer la quantité de résidus. Des hydrocarbures lourds sont exposés, dans des conditions de température élevée et de basse pression, à des catalyseurs qui initient les réactions chimiques. Au cours de ce processus, il y a réarrangement de la structure moléculaire, ce qui transforme les charges d’hydrocarbures lourds en fractions plus légères, par exemple kérosène, essence, gaz de pétrole liquéfiés, fioul domestique et charges pétrochimiques Figure3 : Procédé de craquage catalytique L’hydrocraquage : L’hydrocraquage est un procédé en deux étapes combinant le craquage catalytique et l’hydrogénation, procédé au cours duquel les produits souhaités sont obtenus par craquage de fractions distillées en présence d’hydrogène et de catalyseurs spéciaux. L’hydrocraquage présente, par rapport au craquage catalytique, l’avantage de permettre de traiter sans désulfuration préalable des charges riches en soufre. Dans ce procédé, la charge de substances aromatiques lourdes est convertie en produits plus légers sous de très fortes pressions et à des températures assez élevées. Lorsque la charge renferme beaucoup de substances paraffinique , l’hydrogène empêche la formation de HAP, réduit la formation de goudron et évite l’accumulation de coke sur le catalyseur. L’hydrocraquage produit des quantités relativement importantes d’isobutane, soumis ensuite à l’alkylation, et produit en outre une isomérisation qui permet de régler le point d’écoulement et le point de fumée, deux paramètres importants dans les carburéacteurs de haute qualité. Dans la première étape, la charge est mélangée à de l’hydrogène recyclé, puis chauffée et acheminée dans le réacteur primaire, qui en convertit une quantité importante en distillats moyens. Les composés soufrés et azotés sont convertis en sulfure d’hydrogène et en ammoniac, à l’aide d’un catalyseur, dans le réacteur primaire. Le résidu est chauffé et envoyé dans un séparateur haute pression où les gaz riches en hydrogène sont récupérés et recyclés. Les hydrocarbures restants sont strippés ou purifiés pour en extraire le sulfure d’hydrogène, l’ammoniac et les gaz légers qui sont recueillis dans un accumulateur, où l’essence est séparée du gaz acide. Les hydrocarbures liquides épurés qui proviennent du réacteur primaire sont mélangés à de l’hydrogène et envoyés dans un réacteur secondaire où ils sont transformés par craquage en essence, en carburéacteur et en essence de base de haute qualité. On fait passer ces produits dans une série de séparateurs haute et basse pression pour éliminer les gaz, qui sont recyclés. Les hydrocarbures liquides sont stabilisés, séparés et épurés; les produits de naphtas légers provenant de l’unité d’hydrocraquage sont utilisés pour préparer de l’essence, tandis que les naphtas plus lourds sont recyclés ou envoyés dans une unité de reformage catalytique Figure 4 : Procédé d'hydrocraquage Les procédés de transformation et d’amélioration des coupes pétrolières : Afin de répondre notamment à la demande importante en produits légers sophistiqués (40% de la demande totale de produits raffinés), les coupes subissent un certain nombre de transformations et d’améliorations qui s’effectuent au sein de plusieurs unités de raffinage. Les raffineries européennes ont dû s’adapter à la croissance de la demande de gazole par rapport à l’essence.  Coupes lourdes (environ 40% du pétrole brut) Les résidus sous vide sont transformés par viscoréduction ou « visbreaking ». Cette opération s’effectue en phase liquide entre 450°C et 500°C sous une pression comprise entre 5 et 20 bars. Il s’agit d’un craquage thermique. Il permet d’obtenir des bitumes. Les distillats sont transformés par craquage catalytique. Cette opération s’effectue à haute température (500°C), en présence d’un catalyseur (substance favorisant les réactions chimiques). Ce traitement permet d’obtenir des fiouls lourds.  Coupes moyennes (environ 35% du pétrole brut) Le gazole léger, le gazole lourd mais aussi une partie des kérosènes sont améliorés par hydrodésulfuration. Cette opération est un traitement à l'hydrogène dont le but est de réduire la teneur en soufre de la coupe gazole. La coupe de kérosène issue d’un brut contenant du soufre est améliorée par hydrotraitement. En présence de l’hydrogène contenu dans l’eau, de l’hydrogène sulfuré se forme et sépare ainsi le soufre de la coupe de kérosène. Il permet d’obtenir du kérosène adouci. Le traitement au Mérox permet, par un procédé à la soude, de rendre inoffensif le soufre des kérosènes peu sulfurés.  Coupes légères (entre 20 et 25% du pétrole brut) Les essences lourdes sont améliorées par le procédé de craquage catalytique permettant d’obtenir des supercarburants pour automobile (SP95, SP98, etc.). En vue d’obtenir ces mêmes supercarburants, les essences légères sont améliorées par :  isomérisation, procédé qui consiste à compenser une perte en indice d’octane due à la réduction légale de la teneur en plomb des essences ;  alkylation, procédé inverse du craquage qui conduit à l'augmentation du nombre d'atomes de carbone d'un composé organique. Le naphta est amélioré par hydrotraitement afin d’en extraire le soufre. Les gaz qu’il contient sont ensuite éliminés dans un « stabilisateur », puis séparés en deux fractions. Le naphta léger est stocké pour servir de mélange à la fabrication de carburants et le naphta lourd permet d’alimenter l’unité de reformage catalytique. La coupe de naphta hydrotraitée peut également être envoyée dans un vapocraqueur si elle est utilisée pour la pétrochimie. Les gaz combustibles vont au uploads/Industriel/ nouveau-document-microsoft-office-word.pdf