Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit

Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Constantes physico-chimiques K 325  1 L Caractéristiques des produits pétroliers par Jean-Claude GUIBET Docteur ès sciences de l’université de Louvain Coordonnateur carburants à l’Institut français du pétrole Professeur à l’École nationale supérieure du pétrole et des moteurs 1. Méthodes de classement des produits pétroliers K 325 - 2 2. Caractéristiques générales prises en compte pour l’ensemble des produits — 2 2.1 Couleur — 2 2.2 Masse volumique — 3 2.3 Courbe de distillation — 3 2.4 Viscosité — 4 2.5 Pouvoir calorifique — 4 2.6 Teneur en soufre — 5 2.7 Composition chimique — 6 2.8 Présence d’autres impuretés — 6 3. Caractéristiques spécifiques de différents produits — 7 3.1 Essences et GPL carburant — 7 3.2 Gazole et FOD — 14 3.3 Carburéacteurs — 16 3.4 Fuels lourds et carburants pour moteurs Diesel marins — 18 3.5 Lubrifiants, huiles industrielles et graisses — 19 3.6 Combustibles spéciaux — 23 3.7 Bitumes — 23 3.8 Paraffines, vaselines et cires — 24 3.9 Solvants pétroliers — 26 4. Exemples de caractéristiques de produits commerciaux — 28 Pour en savoir plus Doc. K 325 e pétrole est à la fois une source d’énergie primaire utilisée pour la produc- tion de carburants et de combustibles, une matière première de l’industrie chimique et un générateur de produits spéciaux aux usages les plus variés ; dans cette catégorie se rangent notamment les solvants, les lubri- fiants, les cires, les paraffines, les bitumes. Nous n’examinons ici que les produits directement extraits du pétrole dans les opérations de raffinage. La description des composés pétrochimiques sort évi- demment du cadre de ce document. Il importe de souligner, en outre, que les produits pétroliers sont des mélanges très complexes de constituants individuels et ne présentent pas, de ce fait, des propriétés physico-chimiques rigoureusement constantes. Celles-ci peuvent varier, en effet, à l’intérieur d’un domaine plus ou moins étroit, mais de toute façon réglementé par des spécifications qui seront décrites en détail. Nous four- nirons également quelques exemples de caractéristiques typiques de produits commerciaux. CARACTÉRISTIQUES DES PRODUITS PÉTROLIERS 91 10 11 1. Méthodes de classement des produits pétroliers Le pétrole brut, que l’on appelle fréquemment or noir, fournit deux grandes catégories de produits : les premiers sont des liquides presque incolores que les raffineurs désignent fréquemment par le terme blanc ; ce sont les essences classiques ou spéciales, le carbu- réacteur et le gazole ; leur particularité commune est d’être tous dis- tillables à pression atmosphérique. Les autres produits pétroliers, liquides ou solides, sont de couleur brune ou noire ; il s’agit essen- tiellement des fuels lourds, des lubrifiants, des bitumes et, dans cer- tains cas, du coke. En raffinerie, cette distinction entre produits blancs et noirs n’est pas artificielle : elle engendre, le plus souvent, des compétences et des activités différentes. Une autre méthode de classement des produits pétroliers concerne le type d’application auquel ils sont destinés (tableau 1). Tableau 1 – Classification générale des produits pétroliers Applications Produits blancs Produits noirs Applications énergétiques GPL (1) Essences classiques Carburéacteurs Gazole Fuel-oil domestique (FOD) Fuels lourds et carburants marins lourds Applications non énergétiques Essences spéciales Solvants Bases pétrochimiques Lubrifiants Bitumes (1) Gaz de pétrole liquéfiés. Certains, représentant en tonnage un pourcentage élevé de la consommation de pétrole brut, sont des producteurs d’énergie mécanique ou thermique. Dans cette catégorie, on distingue encore deux grands ensembles : — les carburants, utilisés dans les moteurs (d’automobile, d’avion, de navire ou de tout autre engin muni d’un moteur ther- mique) ; — les combustibles, servant à la production d’énergie thermique, dans des foyers, des fours, des chaudières, à usage domestique ou industriel. Il faut noter qu’un même produit énergétique peut être un carbu- rant pour certains usages, un combustible pour d’autres. Ainsi le fuel-oil domestique (FOD) est utilisé tantôt pour le chauffage, tantôt pour l’alimentation des tracteurs agricoles. De même, le principal débouché du fuel lourd est son emploi dans les foyers et grandes industries, mais il peut aussi constituer la source d’énergie des moteurs Diesel assurant la traction des navires. Un autre ensemble est constitué par les produits pétroliers dits non énergétiques. Ceux-ci ne représentent, dans le bilan pétrolier général, qu’une faible part en pourcentage, mais exigent, chacun, une préparation spécifique et soignée. La gamme est particulière- ment large, puisqu’elle va des essences spéciales et solvants jusqu’au coke, en passant par les lubrifiants, les cires, les paraffines et les bitumes. Enfin, on extrait encore, du pétrole brut, des coupes d’essences lourdes, appelées naphtas, utilisées pour la production des grands intermédiaires ou des produits finis de la pétrochimie (éthylène, autres oléfines, composés aromatiques). Ce très vaste domaine d’application ne sera évidemment pas traité ici. 2. Caractéristiques générales prises en compte pour l’ensemble des produits Il s’agit de propriétés physiques ou physico-chimiques figurant dans les spécifications de plusieurs types de produits quel que soit leur usage. 2.1 Couleur Cette caractéristique s’applique aux produits dits blancs mais, en réalité, plus ou moins colorés depuis le jaune très pâle jusqu’au brun foncé. Il existe deux méthodes d’estimation de la couleur des produits pétroliers : — la technique Saybolt (suivant normes ASTM D 156 64 et NF M 07-003) : la détermination consiste à faire décroître graduelle- ment la hauteur d’une colonne de prise d’essai jusqu’à ce que sa couleur soit devenue de toute évidence plus claire que celle d’un étalon. La couleur Saybolt s’exprime par un nombre en relation avec la hauteur de la colonne et compris entre + 30 (pratiquement inco- lore) et – 16 (légèrement coloré). Les niveaux requis doivent être généralement supérieurs à 20 pour les produits pétroliers légers (limite minimale : 21 pour le pétrole lampant, 22 pour le white spirit, 25 pour le pétrole lampant désaromatisé) ; — la technique colorimétrique classique : la détermination s’effectue à l’aide d’un colorimètre (suivant normes NF T 60-104 et ASTM D 1500) par comparaison avec des étalons de verre coloré. L’échelle varie de 0,5 à 8. Cette caractéristique s’applique essentiel- lement à des produits pétroliers moyens comme le gazole. Bien qu’il n’existe pas, en France, de spécification officielle dans ce domaine, on admet qu’une valeur satisfaisante correspond à un niveau de couleur entre 1 et 2 (jaune paille), alors qu’une note 5 (brun-orangé) serait totalement inacceptable. En effet, une teinte foncée traduit, très souvent, une détérioration chimique du produit, annonciatrice d’inconvénients en service (formation de dépôts, encrassement du moteur). Indépendamment de leur coloration intrinsèque, certains produits pétroliers sont volontairement teintés par adjonction d’additifs colo- rants, afin d’éviter des fraudes lors de leur utilisation. Ainsi, en France, l’essence sans plomb est teintée en vert par adjonction de deux colorants : — l’un bleu, le 1,4-bis-(butylamino)-9,10-anthraquinone de formule : O NH Bu O NH Bu — l’autre jaune, le 4-(diéthylamino)azobenzène de formule : N N Et N Et dont le nom commercial est oil yellow DE ou oil yellow DEA ou oil yellow ENC. Les doses utilisées sont très faibles (2 mg/L pour chacun des deux additifs précédents) et ne modifient donc, en aucune façon, les caractéristiques du carburant. De même, le fuel domestique reçoit un colorant dit rouge écarlate ou encore scarlet red ou CARACTÉRISTIQUES DES PRODUITS PÉTROLIERS 4 API 141,5 La densité standard ds est le rapport entre la masse volu- mique du produit à 15,55 C (60 F) et celle de l’eau à la même température. fat ponceau R, le 1-[4- (o.tolylazo)-o.tolyl- azo]-2- naphtol, à la dose de 10 mg/L, afin de le distinguer du gazole, et qui a pour formule : On a, entre ces deux caractéristiques, la relation suivante : d s = 1 , 0 0 2 d 1 5 CH3 CH 3 HO Le degré API d’une coupe pétrolière s’exprime par la relation : N N N N 2.2 Masse volumique La masse volumique des produits pétroliers liquides est générale- ment déterminée à 15 C, au moyen d’un aréomètre (méthode NF T 60-101) ; elle s’exprime en kg/m3 avec une précision de 0,2 à 0,5 selon la catégorie d’appareils utilisés pour la mesure. Les valeurs observées s’étagent de 550 à 580 kg/m3 environ pour les gaz de pétrole liquéfiés (GPL) à 950 et à 980 kg/m3 pour les fuels. Les domaines caractérisant chaque type de produit sont indiqués dans le tableau 2. Tableau 2 – Masse volumique produits pétroliers Domaine Produit (1) 550 à 600 GPL 600 à 650 Essence G 650 à 700 Essence A, B, C 700 à 740 Essence D, E, F White spirit Pétrole lampant (1) Les lettres A, B, C, D, E, F, G désignent différents types d’essences spéciales utilisées comme solvants (cf. § 3.91). La masse volumique constitue une caractéristique importante, principalement pour les carburants, car elle conditionne le dimen- sionnement et les particularités technologiques des organes d’ali- mentation (pompes, injecteurs) ; de plus, sur un système installé, une utilisation de carburants de masses volumiques largement dif- férentes, entraînerait des modifications de réglages de combustion avec des répercussions sur la puissance maximale, le rendement uploads/Industriel/ wa0007 1 .pdf