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1 INTRODUCTION GENERAL : LE PETROLE est une roche liquide d'origine naturelle,

1 INTRODUCTION GENERAL : LE PETROLE est une roche liquide d'origine naturelle, une huile minérale composée d'une multitude de composés organiques, essentiellement des hydrocarbures, piégée dans des formations géologiques particulières. L'exploitation de cette source d'énergie fossile et d'hydrocarbures est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine, car le pétrole fournit la quasi- totalité des carburants liquides — fioul, gazole, kérosène, essence, GPL — tandis que le naphta produit par le raffinage est à la base de la pétrochimie, dont sont issus un très grand nombre de matériaux usuels — plastiques, textiles synthétiques, caoutchoucssynthétiques (élastomères), détergents, adhésifs, engrais, cosmétiques, etc. — et que les fractions les plus lourdes conduisent aux bitumes, paraffines et lubrifiants. LE RAFFINAGE DU PETROLE désigne l'ensemble des traitements et transformations visant à tirer du pétrole le maximum de produits à haute valeur commerciale. Selon l'objectif visé, en général, ces procédés sont réunis dans une raffinerie. La raffinerie est l'endroit où l'on traite le pétrole pour extraire les fractions commercialisables. Le pétrole, mélange de différents produits hydrocarbonés, doit subir une série de traitements divers pour être utilisable dans les moteurs à combustion et dans les différentes branches de l'industrie. Très souvent, la qualité d'un brut dépend largement de son origine. Selon son origine, sa couleur, sa viscosité, sa teneur en soufre, son point d'écoulement, ou sa teneur en minéraux varient. Ainsi, les raffineries tiennent compte de ces facteurs. Une raffinerie doit être conçue pour traiter une gamme assez large de bruts. Bien sûr, il existe des raffineries conçues pour traiter uniquement un seul brut, mais ce sont des cas particuliers où la ressource estimée en brut est assez importante. LA CATALYSE se réfère à l'accélération ou réorientation de la cinétique de réaction au moyen d'un catalyseur, et dans certains cas à la sélectivité pour diriger la réaction dans un sens privilégié (réaction concurrente, production d'un produit plutôt qu'un autre)2. Le catalyseur est utilisé en quantité beaucoup plus faible que les produits réactifs. Il n'apparait pas en général dans le bilan de réaction, donc pas dans son équation globale. Cependant les molécules du catalyseur participent à la réaction dans une étape, ce qui explique leur influence 2 sur la vitesse de réaction, et ensuite elles sont régénérées dans une étape subséquente3. Le catalyseur reste parfois infimement mélangé au produit final. La catalyse joue un rôle dans de très nombreux domaines. Depuis plus de cent ans, elle a des applications dans le domaine du chauffage(exemple : la lampe Berger) : des combustions complètes, à température plus basse (moins dangereuses), quasiment sans flamme, et avec beaucoup moins de résidus de combustion dangereux (monoxyde de carbone, oxyde d'azote). Plus de 80 % des réactions chimiques industrielles sont réalisées à l'aide de procédés catalytiques en réduisant considérablement leur coût. Par exemple en 2007, les ventes mondiales de catalyseurs du domaine de dépollution des gaz de moteurs se montaient à environ seize milliards de dollars. LES UNITES DE LA RAFFINERIE Chaque unité de raffinage abrite un procédé industriel ; il s'y déroule généralement une opération physique ou chimique simple. Le nombre des types d'unités et des procédés utilisés par l'industrie du raffinage est très élevé (ordre de 200). Il n'est donc pas question de les passer toutes en revue : 1. Distillation 2. Conversion 3. Soufflage des bitumes 4. Unités annexes  Conversion : se compose : 1- Alkylation 2- Isomérisation 3- Reformage catalytique 4- Craquage catalytique en lit fluide 5- Hydrocraquage 6- Viscoréduction 7- Vapocraquage 3 I. Generalité En 1855, les premières méthodes de craquage du pétrole sont proposées par le professeur de chimie Benjamin Silliman, Jr. de la Sheffield Scientific School (SSS) à l'université Yale. La première méthode de craquage thermique, le procédé de craquage de Choukhov, a été inventée par l'ingénieur russe Vladimir Choukhov, dans l'Empire russe le 27 novembre 1891. Eugène Houdry, un ingénieur français, invente le craquage catalytique et développe le premier procédé rentable après avoir émigré aux États-Unis. La première usine est construite en 1936. Son procédé fait doubler la quantité d'essence qui pouvait être produite à partir d'un baril de pétrole brut. Le craquage désigne, en pétrochimie, la thermolyse du pétrole et de ses dérivés liquides. L'opération qui consiste à casser une molécule organique complexe en éléments plus petits, notamment des alcanes, des alcènes, des aldéhydes et des cétones. Les conditions de température et de pression, ainsi que la nature du catalyseur sont des éléments déterminants du craquage. II. L’hydrocraquage :  Introduction : Après la distillation, d’autres procédés sont mis en œuvre pour modifier la structure moléculaire des fractions en vue d’obtenir des produits plus recherchés. L’un de ces procédés, le craquage, fragmente (ou coupe) les fractions plus lourdes à point d’ébullition plus élevé pour donner des produits plus utiles tels que des hydrocarbures gazeux, des essences de base, du gazole et du fioul. Il y a essentiellement trois types de craquage, à savoir le craquage thermique, le craquage catalytique et l’hydrocraquage.et ce dernier est l’objet de leurs étudie  Définition d’hydrocraquage et historique : L'hydrocraquage est un procédé permettant de convertir des Distillats lourds de pétrole en coupes légères à haute valeur marchande. Ce procédé est mis en œuvre sous une forte température de l'ordre 250 à 450 °C et une forte pression d'hydrogène (entre 50 et 150 bars), en présence d'un catalyseur en lit fixe. 4 La premier idée pour utilisé l’hydrocraquage qui montre 1927en Allemagne, mais la 1er unité moderne d’hydrocraquage a été mis en huile en 1956 par la société standard oil company of california ( 50 000 t/j ) aux états –unis .  Rôle de procédé : On peut distinguer deux types de procédé : 1- Hydrocraquage doux : est un procédé améliore d’hydrotraitement permettent une conversion relativement basse (20 -40% masse )et opéron a basse pression (60 -80 bar ). - la charges dans ce procédé sont ; distillat sous vide , résidu désasphalté - les produits sont kérosène , gazole( 20 à 40% masse ) Ø conditions opératoires - Le rapport H2/charge environ (400 – 800 (m3/m3 )). - le réacteur en type lit fixe. - Température 380-440 0c. 2- Hydrocraquage conventionnelle :est un procédé qui permet une conversion élevée ( 70 -100 bar )de distillats a haute pression ( 100- 200) . - La charge sont distillat sous vide ,gazole issu de procédé de conversion, résidu désasphalté - les produits sont propane ,butane, naphta , kérosène Ø conditions opératoires - température (350-430 0c ). - type de réacteur est un lit fixe. - rapport de H2 dans la charge 800- 2000 (m3/m3 ). L’hydrocraquage come le craquage catalytique permet de convertie le coupes lords mais dans des condition très déférent . pour mieux comprendre le rôle de l’hydrocraquage il est intéressant d’analyse le diagramme dont montre le rapport (h/c ) figure 1 . 5 LES limites de ce diagramme sont les Coubes obtenues pour les paraffines et les aromatique .la coupe naphta peut avoir un intervalle large de rapport H/C pour satisfaire les spécification qui dépendent du types de procédé dont elle est issue . au contraire, les distillats moyens doivent posséder une structure très saturée donc une teneur en hydrogène très importante pour satisfaire les qualités exigée par le marché .pour avoir de bonnes caractéristique viscosimétrique , une base huile doit principalement être composée de structures paraffinique et naphtène-paraffinique . une charge de vapocraquage doit également présenter une structure paraffinique très prononcées pour éviter un cokage trop rapide des fours de craquage et des échangeur s de trempe.la conversion de la fraction distillat sous vide en distillats moyens va donc nécessiter non seulement une diminution du nombre d’atomes de carbone , mais aussi une augmentation du rapport H/C . les charges lourdes peuvent être converties par des procédé de conversion thermique ou catalytique . les premiers sont capables de réaliser la coupure carbone –carbone ; par contre , ils ne permettent pas l’augmentation du rapport H/C dans les produits convertis .  Données de base : 1-Composition typique des charges d’hydrocraquage La charge la plus fréquemment utilisée est un distillat de distillation sous vide. 2-Type de réaction : La transformation d’un distillat pétrolier en naphta , kérosène et gazole s’effectue selon deux grandes familles de réactions : 2-1 Réactions d’hydrotraitement La désulfuration de la charge est pratiquement complète compte tenu de la pression élevée et du niveau thermique ;il est même possible de produire une coupe naphta qui peut directement alimenter l’unité de reformage catalytique sans prétraitement , c’est-à-dire avec une teneur en soufre inferieure La réaction de désazotions est réaction très importante pour ce procédé compte tenu de l’impacte des composés azotés . même à basse concentration sur les 6 sites acides du catalyseur d’hydrocraquage . pour des catalyseurs d’hydrocraquage dont le support est très acide (catalyseur à base de zéolithe ), un contrôle de la teneur en azote avant le passage de la charge sur ce catalyseur est nécessaire pour optimiser le fonctionnement global du système catalytique . La réaction d’hydrogénation des aromatiques est préalable au craquage des hydrocarbures cyclique . en effet , uploads/Industriel/ vapos.pdf