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Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene Faculté de Génie mécanique et de Génie des procédés Cours Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie 2 eme Année Licence GP Section C Présentée par Année Universitaire 2016/ 2017 M me HARCHE

Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

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Page 1: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene

Faculté de Génie mécanique et de Génie des procédés

Cours

Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

2eme Année Licence GP

Section C

Présentée par

Année Universitaire 2016/ 2017 Mme HARCHE

Page 2: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Programme

Chapitre I

• Formation et Exploitation du Pétrole et Gaz naturel

• Définition et origine du pétrole, Gisements et caractéristiques des pétroles, Techniques d’exploitation

Chapitre II

• Schémas de raffinage du pétrole

• Nomenclature et caractéristiques des produits pétroliers, Principaux schémas de procédés de fabrication, Contraintes environnementales et évolution du raffinage

Chapitre III

• Schémas de fabrication pétrochimique

• Diversité des produits de l’industrie pétrochimique, Principales voies de fabrication en pétrochimie, Exemples de procédés (PVC, Ammoniac)

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Page 4: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Chapitre I: Formation et Exploitation du Pétrole et Gaz naturel

I.1 Définition

Le terme pétrole vient du latin Pétra-Oléum qui signifie littérairement « huile de pierre ».

C’est une huile inflammable variant de la couleur jaune à la couleur noire. Elle est constituée

d’une grande variété d’hydrocarbures trouvés dans les strates sédimentaires de la terre

• Le pétrole désigne un liquide composé principalement:

de molécules d'hydrocarbures (formées uniquement de carbone et d'hydrogène).

Ce pétrole contient également, en proportions assez variables (15 % en moyenne), des

molécules lourdes plus complexes (incluant de l'oxygène, de l'azote et du soufre) appelées

résines ou asphaltènes.

Page 5: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Ce pétrole s'est formé au sein des bassins sédimentaires par transformation de la matière

organique.

Une des conditions essentielles à la formation de pétrole réside dans l’accumulation d’une

importante quantité de matière organique qui doit être enfouie rapidement, afin de limiter

les dégradations bactériennes en présence d’oxygène

Certains de ses composants peuvent être:

Gazeux,

Liquides,

et parfois solides

Et ceci selon la température et la pression.

Cela explique la consistance variable du pétrole, plus ou moins visqueuse ou

liquide.

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Page 7: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

I.2: Origine de pétrole

De nombreux savants se penchés sur l’origine du pétrole.

Deux théories sont nées : celle de l’origine minérale et celle de l’origineorganique, c’est cette dernière théorie qui est considérée aujourd’hui comme laplus vraisemblable. Le pétrole et le gaz seraient formés à partir de matièresorganiques animales ou végétales, La transformation de matière organique enpétrole s’échelonne sur des dizaines de millions d’années, en passant par unesubstance intermédiaire appelée kérogène.

La matière organique se serait ainsi accumulée au fond des mers, des océans, deslacs et des deltas, mélangée à des matières minérales (particules d’argiles ousables fins), créant ainsi des boues de sédimentation et formant le « sapropel ».La pression développée au fur et à mesure par l’accumulation des sédiments aucours des temps géologiques, la température, l’action des bactéries en milieuréducteur c'est-à-dire en absence d’oxygène, auraient petit à petit transformé ce« sapropel » en pétrole.

Page 8: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

I.3: Formation des gisements du pétrole

La partie du sous-sol dans laquelle s’est formé le pétrole est appelé roche mère.

Une fois formé, il est soumis à plusieurs forces : le poids des sédiments, les forces

géologiques, les différences de densités avec l’eau salée qui l’accompagne, etc.

Dans le but de réduire l’effet de ces forces, le pétrole a tendance à se déplacer vers

d’autres endroits en empruntant un chemin à travers les roches les plus

perméables ou les fissures existant à l’intérieur de ces roches. Cette migration

s’effectue de la roche mère vers la surface de la terre, en traversant les sédiments ;

cela est dû à ce que la densité du pétrole est plus faible que celle de l’eau.

L’endroit où s’arrête la migration du pétrole est appelé ‘’piège’’.

Page 9: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

- une roche poreuse dans laquelle s’accumule le pétrole, c’est ce que l’on appelle « roche magasin » ou « roche réservoir ».- au-dessus de cette « roche magasin », une couche suffisamment imperméablepour empêcher le pétrole de migrer vers la surface; c’est ce que l’on appelle « roche couverture» ou également « roche imperméable », comme une couche de sel par exemple.

L’ensemble des roches mères et des roches réservoirs constitue ce que l’on appelle un gisement pétrolier.

Dans ce réservoir poreux, le gaz s’accumule au-dessus du pétrole brut, lequel se retrouve au-dessus de l’eau en raison des densités respectives de ces produits (le gaz naturel est plus léger que le pétrole, lui-même plus léger que l’eau).

Un piège comporte :

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Page 11: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Schéma simplifiée d’un gisement du pétrole

Page 12: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

I.4: Classification du pétrole

Tout processus de formation est unique : un gisement de pétrole contient un

mélange d’hydrocarbures qui le caractérise selon l’histoire géologique de la zone

où il s’est développé.

La provenance géographique est donc un des critères de classification du pétrole

(Golfe Persique, mer du Nord, Venezuela, Nigéria, etc.).

Toutefois, pour établir des comparaisons entre différents sites, d’autres critères

existent.

Les plus importants sont les mesures de la viscosité et de la teneur en soufre du

pétrole brut.

Page 13: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

A) Selon la viscosité, quatre types de gisements sont définis (léger, moyen, lourd ouextra-lourd et bitume), plus le pétrole brut est visqueux, plus il est « lourd » :

- les gisements de pétrole léger : l’aspect du pétrole brut se rapproche de celui dugazole. Les gisements sahariens présentent cette caractéristique ;

- les gisements de pétrole moyen : la viscosité du pétrole brut est intermédiaire entrele pétrole léger et le pétrole lourd. Il s’agit par exemple des gisements du Moyen-Orient ;

- les gisements de pétrole lourd ou extra-lourd : le pétrole brut ne coulepratiquement pas à température ambiante. Les gisements d’Amérique du sud en sontun exemple;

Page 14: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

-les gisements de bitume : le pétrole brut est très visqueux voire solide àtempérature ambiante. Les principales réserves de ce type se trouvent au Canada.

Cette propriété est importante pour déterminer la rentabilité de l’exploitation. Eneffet, un pétrole peu visqueux ou léger est plus facile à extraire et à traiter qu’unpétrole lourd.

B) La teneur en soufre distingue le pétrole brut soit en doux (faible teneur ensoufre) soit en sulfuré dans le cas contraire. Des gisements de pétrole doux sontnotamment trouvés en Afrique, ceux de pétrole sulfuré en Amérique du Nord.

Page 15: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

I.5: Gisements et exploitation des pétroles

A) Recherche des gisements

• Pour trouver de nouveaux gisements, géologues et géophysiciens cherchent à repérer lesstructures géologiques susceptibles de receler du pétrole. Les premiers étudient leséchantillons de terre, et de roches. Les seconds examinent en profondeur l'écorceterrestre aux emplacements présumés des gisements, et reconstituent l'image des dépôtset des déformations des couches géologiques, afin d'aider les premiers à localiser lesemplacements où a pu être "piégé" le pétrole.

B) Les caractéristiques des gisements

• Pour qu’un gisement soit exploitable, il faut qu’il présente les caractéristiques suivantes :

• - une roche poreuse et fissurée, calcaire ou grès par exemple, permettant de rassembler lepétrole ;

• - une roche imperméable, qui arrête la remontée du pétrole et du gaz, moins denses quel'eau, et constitue un piège où le pétrole s'accumule.

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C) La prospection du pétrole

La prospection de pétrole consiste à étudier la géologie pétrolière. Cette prospection commence par l'établissement des cartes à l'aide de photos aériennes. La prospection pétrolière est l'ensemble des techniques permettant de prévoir l'emplacement des gisements pétrolières; elle se devise en deux branches :

- L'étude géologique, ou prospection géologique proprement dite, s'intéressant à la formation des gisements et autres caractéristiques des roches en tant que réservoirs (ou couvertures).

- L'étude des structures internes c'est la prospection géophysique que pratiquent des équipes parcourant les terrains à prospecter (à explorer) et dessinant des cartes structurales.

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D) Méthodes de prospection (d’exploitation du pétrole)

a) Prospection géologique

On admet que toutes les roches qui peuvent constituer un gisement pétrolier sontsédimentaires, mais il n’existe pas de méthodes directes de recherche des gisementsd’hydrocarbures dans un terrain sédimentaire. Par contre il y a des méthodes indirectesqui permettent de de détecter la présence possible ‘’ pièges ‘’ sans pouvoir déterminer àl’avance si ces pièges contiennent ou ne contiennent pas de pétrole.

b) Prospection géophysique.

Cette méthode utilise la variation de certains paramètres géophysique des terrains causéepar la présence des hydrocarbures, cette prospection ne fournit que des résultatsqualitatifs. Parmi les méthodes utilisées pour effectuer cette prospection, on peut citer :

Page 18: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

- la méthode gravimétrique : basée sur la mesure des variations du champ de la pesanteurcausées par la présence de gisement pétrolier, car, dans un sol, la présence de roches contenantdes hydrocarbures fait augmenter le champ de la pesanteur

- la méthode magnétique : mesure les variations de la variation de la composante verticale duchamp magnétique terrestre causée par la présence de gisement de pétrole.

- la méthode électrique : basée sur la variation de la résistivité des terrains sédimentaireslorsqu’ils sont parcourus par des courants électriques (en absence et en présence de gisementpétrolier).

la méthode sismique : c’est la méthode la plus utilisée. Une charge de quelques kilogrammesd’explosifs est mise à feu dans un puits creusé à faible profondeur. Les ondes sonores résultant del’explosion se propagent à travers les terrains sédimentaires entourant le lieu de l’explosion, uneétude appropriée des différentes ondes sonores recueillies aux différents endroits peut conclure àla présence ou à l’absence d’un gisement d’hydrocarbures.

Page 19: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

E) Méthodes de forage terrestres

Pour l'exploitation rationnelle des gisements on utilise toutes les méthodes

géologiques et physiques permettant d'obtenir des renseignements sur les propriétés

physiques et mécaniques des roches afin de reconstituer les caractéristiques d'un

gisement et d’estimer les réserves correspondantes. Il arrive souvent que les

informations nécessaires ne soient disponibles que plusieurs années après le forage

des puits destinés à exploiter le gisement. Les investissements économiques sont

donc toujours à risque, et l'on multiplie maintenant les simulations par des modèles

mathématiques qui permettent de prévoir la rentabilité d'un gisement. Le forage des

puits représentant 80 % des investissements.

Page 20: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Le Forage

Une fois que des structures qui puissent contenir du pétrole ont été reconnues, soit

par prospection géologique, soit par prospection géophysique, on peut passer à

l’étape suivante dans l’exploitation du pétrole qui est le forage.

Définition du forage

Le forage est l'action de creuser un trou (aussi appelé « Puits » ) dans la Terre, il

consiste à enfoncer un train de tiges dans le sous-sol en y injectant une boue

spéciale. Celle-ci va permettre de ramener à la surface des fragments de roches et

des échantillons de gaz. Il faudra forer à plusieurs endroits pour mieux délimiter le

gisement potentiel.

De nos jours, le procédé le plus utilisé est le procédé rotary, qui, pour creuser le

puits, utilise un instrument coupant appelé trépan, qui est animé d’un mouvement de

rotation au fond du puits

Page 21: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Le forage des puits s'effectue grâce à un trépan (ou tricône).

Un trépan est un outil de forage surtout utilisé dans l'industrie pétrolière. Il a la

forme d'un cône unique en acier spécial très dur ou de trois cônes imbriqués

ensemble. La surface inférieure de ces cônes, au début de son invention, est

incrustée de poussière de diamant ce qui permet de casser les roches les plus dures

quand on fait le forage. En forant, ces cônes tournent, cassent les roches qu'elles

traversent et s'enfoncent petit à petit dans le sous-sol.

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Les appareils de forage rotary sont classés en trois catégories :

- Appareils légers pour les profondeurs inférieures à 1500m ;

- Appareils moyens pour les profondeurs allant de 1500 à 3000m ;

- Appareils lourds pour les profondeurs supérieures à 3000m.

Boue de forage

Au fur et à mesure que l’on creuse le puits, les déblais de terrain, qui en résultent,

sont évacués vers la surface par un courant continu de boue qui y est introduite en

même temps que le trépan. Elle est préparée à base d’eau, d’argiles spéciales

(bentonites) et différents produits chimiques.

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En plus de son rôle principal, qui est d’évacuer les déblais de terrain, la boue de forage ad’autres rôles secondaires :

- Elle maintient en place les parois du puits en déposant sur elles une fine couche d’argile.

- Elle maintient en place, par la pression hydrostatique qu’elle exerce, des fluides souspression rencontrés dans les différentes couches

- Elle refroidit le trépan et en lubrifie les différents éléments pour réduire la vitesse de sonusure.

-Lorsque le terrain à forer ne contient pas d’eau, il est possible de remplacer la boue par del’air comprimé à 40 bars. Les vitesses d’avancement sont meilleures et les trépans s’usentmoins vite.

Page 27: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

F) Mise en production d’un puits de pétrole

Une fois le forage effectué dans un gisement et on arrive à atteindre la roche réservoir oùs’accumule de grandes quantités de pétrole, on monte un ensemble de conduits pouracheminer le pétrole vers la surface.

Deux cas sont à considérer :

- La pression au niveau du gisement est suffisante pour que le pétrole monte jusqu’à lasurface et s’écoule avec un débit suffisant. C’est ce que l’on appelle l’éruption contrôlée.

- La pression est trop faible pour que le pétrole arrive en surface avec un débit convenable,on utilise alors le procédé du pompage mécanique qui consiste à envoyer un gaz souspression qui permet d’augmenter la pression au niveau du gisement et permettre ainsi lamontée du pétrole vers la surface.

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Chapitre II: Schéma de raffinage du pétrole

II.1: Introduction

Le pétrole est un combustible fossile composé d'un mélange d'hydrogène et en

majorité de carbones. La composition varie d'un champ à l'autre mais comporte

grossièrement 80 % de carbones, 11 % d'hydrogène et 1 % à 2 % de souffre,

d'oxygène et d'azote.

On utilise diverses méthodes pour déterminer la composition des pétroles bruts :

• Les mesures de densité, de viscosité, etc., effectuées sur les diverses fractions

obtenues par distillation. Ces méthodes fournissent des indications utiles pour le

raffinage et la valorisation des pétroles ;

• La chromatographie liquide, la chromatographie en phase gazeuse, la

spectrométrie de masse, etc., sur diverses fractions dissoutes. Elles permettent

d'identifier les diverses familles de composés présents.

Page 31: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

II.2: Classification du pétrole brut

On peut citer le pétrole selon trois méthodes :

A) Classification industrielle: Généralement, on classe les pétroles bruts en fonction de

la densité en 4 grandes catégories:

· Les pétroles légers dont la densité inférieure à 0.828 (d154 < 0.825) ;

· Les pétroles moyens d’une densité compris entre 0.824 et 0.875 (0.825 < d154 < 0.875) ;

· Les pétroles lourds dont la densité allant de 0.875 à 1 (0.875 < d154 <1.000) ;

· Les pétroles extra-lourds d’une densité est supérieure à 1 (d154 > 1.000).

Page 32: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

B) Classification selon le facteur de correction KUOP : Ce facteur peut mesurer la

nature des paraffines et prendre les valeurs suivantes selon la nature de pétrole :

- KUOP=10 pour les aromatiques purs ;

- KUOP=11 pour les naphtènes purs ;

- KUOP=12 pour les hydrocarbures où les poids des chaînes et cycles sont équivalents.

- KUOP=13 pour les paraffines.

C) Classification chimique: C’est le classement du brut selon les familles

prédominantes des hydrocarbures. Le pétrole peut être de types :

- Paraffines ;

- Naphténique ;

- Aromatiques ;

Page 33: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

II.3: Composition du pétrole brut

Les pétroles sont tous différents suivant leur origine et leur composition chimique. Ils sont

principalement composés de molécules hydrocarbonées, c'est à dire de molécules composées

uniquement d'hydrogène et de carbone. Ces hydrocarbures se présentent essentiellement sous

forme de chaînes linéaires plus ou moins longues, ou bien des chaînes cycliques naphténiques ou

aromatiques. Les différents types de pétrole varient selon leur densité, leur fluidité, leur teneur en

souffre et en différentes classes d'hydrocarbures. Il existe des centaines de pétroles bruts dans le

monde qui dépendent de leur emplacement géologiques comme l'Arabian Light (brut de référence

du Moyen-Orient), le Brent (brut de référence européen) et le West Texas Intermediate (WTI, brut

de référence américain).

Les hydrocarbures contenus dans le pétrole sont regroupées en trois familles :

Les paraffines (Alcanes)

Les naphtènes (Cyclo-alcanes)

Les aromatiques

Page 34: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

A) Composition chimique

A.1) Les hydrocarbures

a. Les paraffines : (Alcanes) CnH2n+2

Ce sont des hydrocarbures saturés ayant la formule CnH2n+2 avec n le nombre d’atomes de

carbone dans la chaine d’hydrocarbures

Nomenclature des alcanes : terminaison en …….ane

C1 : CH4 Methane

C2 : C2H6 Ethane

C3 : C3H8 Propane

C4 : C4H10 Butane

C5 : C5H12 Pentane

C6 : C6H14 Hexane

C7 : C7H16 Heptane

C8 : C8H18 Octane

C9 : C9H20 Nonane

C10 : C10H22 Decane

Page 35: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

C11 : C11H24 undecane1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

C12 : C12H26 dodecane1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

C13 : C13H28 Tridecane

C14 : C14H30 Tetradecane

C15 : C15H32 Hexadecane

………………………..

C20 : C20H42 Cosane

C21 : C21H44 Henicosane

C22 : C22H46 Docosane

…………………………..

C30 : C30H62 Triacontane

C40 : C40H82 Tetracontane

C50 :C50H102 Pentacontane

Page 36: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

On distingue deux types de paraffines, les alcanes (normale) et les alcanes (isomère)

• Les paraffines normales : la chaine des carbones est une chaine droite unique.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 le Decane

•Les iso-paraffines :La chaine des carbones est une chaine ramifiée ou branchée (ce sont des isomères des paraffines

normaux, on les différenciés par l’utilisation du préfixe iso).

•Le premier dans la série des iso-paraffines est l’iso-butane :

•Pour la nomenclature on considère la chaine droite la plus longue et on repère les positions des

chaines ramifiées en numérotant les carbones de la chaine principale de gauche à droite.

Exemple : La figure ci-dessous présente deux isomères de l’isooctane (08 carbones) qui compte en total 18

isomères.

12

3

4

5

6

7

8

2,2,3 trimethylpentane

1

2

3

4

5

67

8

2,2,4 trimethylpentane

Page 37: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

b. Les naphtènes : (Cycloalcanes) CnH2n

Ce sont des hydrocarbures cycliques saturés, leurs appellations est celles des paraffines précédée

du préfixe cyclo, on trouve ainsi :

cyclopropane cyclobutanecyclopentane methylcyclohexane cycloheptane

cyclohexanecyclooctane

On trouve aussi des naphtènes formés par la juxtaposition de deux cycles (ou plus) de six

atomes de carbone :

decaline

decahydronaphthalenetetradecahydroanthracene

Page 38: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

c. Les Aromatiques : (Benzènes) CnH2n-6

Ce sont des structures insaturées cycliques avec trois doubles liaisons dans chaque cycle.

NB : Les hydrocarbures insaturés (double liaison & triple liaison), ne sont pas

présents dans le pétrole brut.

Page 39: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

A.2) Les composés soufrés : (0.05% à 6% en masse)

Les composés soufrés sont présents dans le pétrole brut sous forme de composés organiques

soufrés, le sulfure d’hydrogène H2S est le seul composé non organique présent dans le brut. La

présence des composés soufrés dans le brut est nuisible à cause de leurs caractères corrosifs.

Les composés organiques soufrés sont généralement classés en deux groupes les composés acides

et les composés non acides.

- Les composés acides R-SH : sont les thiols (mercaptans) :

Les thiols sont des composés corrosifs de forte odeur.

Page 40: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

- Les composés non acides : Ce sont les thiophènes, les sulfides et les disulfides.

Les composés non acides sont non corrosifs et peu odorants.

Page 41: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

A.3 Les autres composés :

a. Les composés oxygénés : 0.05 à 1.5% en masse

b. Les composés azotés : 0.1 à 2% en masse

c. Les métaux : 0.005 à 0.015 % en masse (dont 75% du Nickel et de Vanadium), on peut aussi

trouver le Sodium, Calcium, Magnésium, Aluminium, et le fer.

Page 42: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

• II.4 LES DERIVES DU PETROLE

• Sous l’effet de la chaleur, les composants du pétrole se séparent. Les composant les plus lourds restent à la base et les plus légers remontent (gaz, essence).

• Les principaux produits utilisés comme combustibles et carburants sont les gaz de pétrole liquéfiés, l’essence, le kérosène, les carburéacteurs, les carburants diesel, le mazout et les résidus de raffinage.

1. Gaz naturel

• Le gaz naturel est un combustible fossile composé d'un mélange d'hydrocarbures présent naturellement dans desroches poreuses sous forme gazeuse, ou dissouts dans le pétrole au niveau des roches réservoir à la pression dugisement.

• Il existe plusieurs formes de gaz naturel, se distinguant par leur origine, leur composition et le type de réservoirsdans lesquels ils se trouvent.

• le gaz est toujours composé principalement de méthane (à plus de 90%), il contient aussi d’autres hydrocarburestels que l’éthane, le propane et le butane à de très basses teneurs, de l’ordre de 1 à 4 %.

il contient aussi des composés sulfurés, de l'azote, du gaz carbonique, d’autres composés minéraux de petitesquantités d'hélium (He), mercure (Hg) et argon (Ar).

Le gaz naturel est la deuxième source d'énergie en importance pour la production d'électricité, après le charbon.

Page 43: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

2. Gaz liquéfiés

Ils sont constitués d’un mélange d’hydrocarbures paraffiniques et oléfiniques comme le

méthane, l’éthane, le propane et le butane. Ils servent de combustible et sont stockés et

manipulés sous la forme de liquides sous pression. Ils ont un point d’ébullition compris entre

– 74 °C et + 38 °C environ. Ils sont incolores et leurs vapeurs sont plus denses que l’air et

extrêmement inflammables. Leurs principales qualités, du point de vue de la sécurité et de la

santé au travail, sont leur pression de vapeur peu élevée et leur faible teneur en contaminants.

Leur utilisation est très diversifiée ; entre autres ils sont utilisés dans le chauffage domestique,

comme source d’énergie à usage domestique (cuisinières, fours, boulangerie, restauration) et

aussi comme carburant propre pour certains véhicules.

Page 44: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

3. Essence

A. L’essence automobile: est un mélange de fractions d’hydrocarbures constituées principalement d’hydrocarbures légers à point d’ébullition relativement bas. C’est le produit de raffinage le plus important. L’essence a un point d’ébullition compris entre la température ambiante et 204 °C environ et un point d’éclair inférieur à – 40 °C. Les caractéristiques les plus importantes de l’essence sont l’indice d’octane, la volatilité et la pression de vapeur. Pour leur bonne utilisation il est indispensable qu’elles ne contiennent pas d’hydrocarbures lourds qui sont nocifs pour un bon fonctionnement des moteurs.Elles ne doivent pas contenir de composés sulfurés ni de produits acides susceptibles de corroder les moteurs et les réservoirs.On utilise des additifs pour améliorer les propriétés de l’essence et protéger le moteur contre l’oxydation et la formation de rouille.

B. L’essence aviation: est un produit à indice d’octane élevé formulé spécialement pour assurer une bonne performance à haute altitude.

Page 45: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

4. Essences spéciales

Grâce à leurs caractéristiques spécifiques, elles sont utilisées comme solvant et comme matière première dans la fabrication des colles, caoutchouc, encres, pneumatiques, produits pharmaceutiques, ……

5. White-spirit

C’est une catégorie d’hydrocarbures utilisée comme solvant pour la préparation des peintures, vernis, et les produits d’entretien.

6. Pétrole lampant

C’est une fraction du pétrole utilisée très longtemps dans les lampes à pétrole jusqu’à l’apparition des ampoules électriques. Depuis il est utilisé dans la préparation des insecticides à usage domestiques et en agriculture.

Page 46: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

7. kérosènes

Les kérosènes sont des mélanges de paraffines et de naphtènes contenant en général moins de 20%

d’hydrocarbures. Ils ont un point d’éclair supérieur à 38 °C et un point d’ébullition compris entre 160 °C et

288 °C. Les kérosènes sont utilisés pour l’éclairage et le chauffage, comme solvants et comme constituants

des carburants diesel.

8. Gazole

Utilisée comme carburant pour alimenter surtout les moteurs diesel.

9. Fuel domestique

C’est un gazole mais destiné au chauffage domestique, tracteurs agricoles et engins de travaux publics.

10. Diesel marine léger

C’est un gazole destiné aux bateaux de pêche équipés d’une motorisation diesel.

Page 47: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

• 11. Huiles et graisses

• Elles sont composées principalement d’hydrocarbures lourds et présentent une grande viscosité. Elles sont destinées au graissage et à la lubrification des moteurs. On distingue

On distingue

- Huiles moteurs : destinées aux moteurs de véhicules.

- Huiles industrielles : destinées aux moteurs autres que ceux des véhicules, tels que les machines et turbines à vapeurs, des turbines à gaz, des compresseurs, etc.

- Graisses lubrifiantes : elles sont préparées à partir de la dispersion de gels de savons dans l’huile.

- Paraffines et cires : elles ont une structure plus dense et plus compacte que celle des graisses, obtenues comme résidu lors de la distillation du pétrole brut, utilisée pour la fabrication des bougies, des cirages, des crèmes de toilette, etc

Page 48: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie
Page 49: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Hydrocarbures Utilisations

Gaz liquéfiés Gaz domestique et gaz industriel Gaz carburant pour moteurs Gaz d’éclairage Ammoniac Engrais synthétiques Alcools Solvants et acétone Plastifiants Résines et fibres pour plastiques et textiles Peintures et vernis

Matières premières pour l’industrie chimique Produits du caoutchouc

Gazole Charge de craquage Huile de chauffage et carburant diesel Combustible pour la métallurgie Huile d’absorption pour l’extraction du benzène et de l’essence

Huiles techniques Huiles pour textiles Huiles médicinales et cosmétiques Huile blanche pour l’industrie de l’alimentation

Page 50: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Huiles de lubrification Huile pour transformateur et huile à broche Huiles pour moteurs Huiles pour machines et compresseurs Huiles pour turbines et huiles hydrauliques Huiles pour transmission Huiles d’isolation pour machines et câbles Huiles pour essieux, engrenages et moteurs à vapeur Huiles pour traitement des métaux, huiles de coupe et de meulage Huiles de refroidissement et huiles antirouille Huiles pour échangeurs de chaleur Graisses et produits lubrifiants Huiles pour encres d’imprimerie

Fioul résiduel Huile pour chaudière et fioul pour procédé

Bitumes Bitumes routiers Matériaux pour toitures Lubrifiants asphaltiques Isolation et protection de fondations Produits en papier imperméable à l’eau

Page 51: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

II.5 Le Raffinage du Pétrole

Le raffinage du pétrole 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.

Il existe des raffineries simples ou complexes. Les raffineries simples sont constituées

seulement de quelques unités de traitement tandis que les raffineries complexes en

possèdent bien plus

Page 52: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Raffineries simple

Page 53: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Raffineries complexes

Page 54: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Le pétrole brut contient souvent :

• de l’eau, des sels inorganiques, des solides en suspension et des traces de métaux solubles

dans l’eau.

• A son arrivée dans la raffinerie, le pétrole brut est stocké dans de grands réservoirs. Les

pétroles bruts sont stockés et séparés selon leur teneur en soufre.

La première étape du raffinage consiste à éliminer ces contaminants par dessalage pour réduire:

• la corrosion, et l’encrassement des installations, empêcher l’empoisonnement des catalyseursdans les unités de production.

Trois méthodes typiques de dessalage du pétrole brut sont utilisées:

• Le dessalage chimique, la séparation électrostatique et la filtration sont trois méthodestypiques de dessalage du pétrole brut

II.6 Prétraitement du pétrole brut

Page 55: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie
Page 56: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

• Dans le dessalage chimique, on ajoute de l’eau et des agents tensio-actifs au pétrole brut, on chauffe

pour dissoudre ou fixer à l’eau les sels et les autres impuretés, puis on conserve ce mélange dans un bac

pour que la phase aqueuse décante.

• Dans le dessalage électrostatique, on applique des charges électrostatiques de tension élevée pour

concentrer les gouttelettes en suspension dans la partie inférieure du bac de décantation.

• Un troisième procédé, moins courant, consiste à filtrer le pétrole brut chaud sur de la terre à diatomées.

• Dans les dessalages chimique et électrostatique, on chauffe la matière première brute jusqu’à unetempérature comprise entre 66 °C et 177 °C, pour réduire la viscosité et la tension superficielle etfaciliter ainsi le mélange et la séparation de l’eau;

• Un ajustement du pH de l’eau par une base ou un acide

• Les eaux usées et les contaminants qu’elles contiennent sont repris à la partie inférieure du bac dedécantation et acheminés vers l’unité d’épuration des eaux usées. Le pétrole brut dessalé est récupéré dela partie supérieure du bac de décantation et envoyé à une tour de distillation atmosphérique (tour defractionnement)

Page 57: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Procédé de dessalage (prétraitement)

Page 58: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

II.7 Les procédés de séparation du pétrole brut

La première étape du raffinage est le fractionnement du pétrole

brut dans des tours de distillation atmosphérique et sous vide.

La distillation est un procédé qui consiste à séparer les différents

composants d'un mélange liquide en fonction de leur température

d'ébullition.

La distillation du pétrole est l’opération fondamentale qui, par un

procédé basé sur les points d’ébullition des divers produits,

permet de séparer de grands groupes d’hydrocarbures que l’on

appelle « coupes » ou « fractions».

La distillation du pétrole brut est réalisée en deux étapes

complémentaires. Une première distillation dite 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 des coupes lourdes subissent ensuite une

distillation dite sous vide afin de séparer certains produits

moyens.

Page 59: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

1. 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, 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.

Page 60: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Procédé de distillation sous vide

Page 61: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Coupe

( nb de C )

Température

d’évaporationProduit

C1 – C4 < 0 °CGaz domestique

Matières premières pour la pétrochimie

C5 – C6 20 – 60 °C Éther de pétrole

C6 – C7 60 – 100 °C Naphta léger, white-spirit, solvant

C6 – C11 60 – 200 °C Essence carburant

C11 – C16 180 – 280 °C Kérosène, gazole, fioul domestique

C18 350 °CFioul lourd, produits partant vers la distillation sous

pression réduite

Page 62: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

2. La distillation sous vide :

Le résidu lourd de la distillation atmosphérique est de nouveau réchauffé vers 400 °C puis envoyé dans

une colonne de distillation semblable à la précédente mais où règne une pression réduite. Le vide est

assuré par un système de pompes.

Cette technique est l’application de la loi physique selon laquelle le point d’ébullition donc de

condensation d’un corps dépend de la pression.

Si la pression baisse, le point d’ébullition baisse également.

La distillation sous vide permet donc d’effectuer des coupes à des températures plus basses. (monter

trop en température détruirait le produit)

La distillation sous vide permettra d’obtenir des coupes de gazole et de distillat lourds.

Page 63: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Procédé de distillation sous vide

Page 64: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

II.8 Les procédés de conversion du pétrole brut

1. Craquage

Dans la vie de tous les jours, la demande porte essentiellement sur des produits légers, comme les

carburants et le mazout (appelé aussi huile de chauffage extra-légère HEL).

La demande d’huile de chauffage lourde (fioul lourd), en revanche, diminue d’année en année,

notamment en Suisse. D’où l’intérêt des raffineries d’augmenter la production de produits légers.

C’est pourquoi, de nombreuses raffineries modernes sont équipées d’une unité de Craquage, qui

est un procédé 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.

Trois procédés de craquage caractérisent les raffineries modernes: Craquage Thermique, Craquage

Catalytique et L’hydroraquage.

- Reformage : Le reformage est une méthode de raffinage pour convertir les molécules

naphténiques en molécules aromatiques ayant un indice d’octane élevé servant de base dans la

fabrication des carburants automobiles.

Page 65: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

2. Procédé de Craquage Thermique

Le craquage thermique est le procédé de transformation des hydrocarbures qui met en jeu la

température comme agent d’activation. il consiste à les chauffer (300 à 850°C), sous une pression

élevée, Il est endothermique et, par conséquent, l’organe essentiel dans tous les procédés est le

four. Le reste de l’appareillage permet de séparer les produits obtenus.

Essentiellement le craquage thermique consiste en la rupture des molécules d’hydrocarbures sous

la seule influence de la température.

Les réactions du craquage thermique peuvent se classer en deux groupes :

-Les réactions primaires qui entrainent la disparition plus ou moins complète des molécules

soumises à l’effet de la température.

-Les réactions secondaires qui transforment partiellement ou en totalité les produits formés par

les réactions primaires.

La composition du mélange final dépend de trois paramètres : température, temps, pression.

Vu la complexité des réactions, on ne peut pas définir avec exactitude leurs mécanismes, même

dans les cas les plus simples.

Page 66: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Taux de conversion du craquage

Très varié d’une coupe pétrolière à l’autre et dépendant surtout de plusieurs paramètres :

-La nature de la matière première à craquer

-La température de réaction

-La durée de craquage

-La pression du craquage

Propriété des essences de craquage

Les essences de craquage ont des indices d’octane notablement supérieurs à ceux des essences

directes, ceci est dû au fait qu’elles contiennent une grande proportion d’hydrocarbures ramifiés et

aromatiques qui améliorent l’indice d’octane.

Applications du craquage thermique

1) La fabrication d’essences à indices d’octane élevés

2) La fabrication d’hydrocarbures légers non saturés qui sont les principales matières premières de

base de la pétrochimie.

3) La fabrication du coke.

Page 67: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Le coke de pétrole se présente sous forme solide,noire, et se compose majoritairement de carboneavec très peu d'hydrogène et des quantitésimportantes de polluants (soufre, métauxlourds...).

En fonction des impuretés, le coke de pétrole estutilisé comme combustible ou comme matériaupour la fabrication d'électrodes. Pour la fabricationd'électrodes, le coke de pétrole est calciné afind'obtenir un produit composé à plus de 98 % decarbone. Ces électrodes sont ensuite utilisées dansl'industrie métallurgique notamment pour laproduction d'aluminium ou d'acier.

Page 68: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

3. Procédé de Craquage Catalytique

Il consiste à chauffer (450°C), sous une pression de quelques bars et en présence d’un catalyseur(silicates d’aluminium ou zéolithes) les fractions lourdes issues de la distillation du pétrole pourfabriquer des essences…

Il permet un meilleur contrôle de la transformation et est moins coûteux en énergie.

Définition d’un catalyseur : Dans une réaction chimique un catalyseur est une substance qui,sans figurer dans le produit final et sans subir de modification structurale, accélère la vitesse de laréaction.

Les argiles naturelles, les silices-alumines et les silices-magnésie sont les premiers catalyseursutilisés dans le craquage catalytique. Les catalyseurs synthétiques (zéolites)sont plus performantsque les catalyseurs conventionnels

Page 69: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Influence des conditions opératoires

a) Température : elle est de l’ordre de 400-500°C, elle accélère la vitesse de réaction mais son

effet est moindre que dans le craquage thermique. Si la température augmente, les rendements

en essence et en coke diminuent.

b) Pression : l’augmentation de la pression favorise la conversion ainsi que la production des gaz,

par contre le rendement de la production de l’essence diminue ainsi que son indice d’octane, et

la production du coke diminue.

c) Nature du catalyseur : Plusieurs recherches sont faites pour l’élaboration de catalyseurs de

plus en plus performants. Le but est toujours d’avoir une bonne activité et une très haute

sélectivité.

Page 70: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Les différents types de craquage catalytiques.

1) Le craquage catalytique à lit fixe :

c’est le premier procédé industriel, réalisé en 1936. Dans ce procédé, les vapeurs d’hydrocarburessont portées aux environs de 480°C et traversent ensuite une masse de catalyseur logée dans unréacteur. Le coke qui résulte de la réaction se dépose sur le catalyseur et le désactive, il faut doncbrûler le coke et régénérer le catalyseur par injection d’air ou d’un gaz inerte.

On utilise trois réacteurs travaillant alternativement en réaction puis en régénération, chaqueopération étant séparée de la suivante par une purge de gaz produit dans l’opération précédente.

Pour un réacteur, le cycle complet dure 30 minutes, à raison d’un tiers pour la phase de craquageproprement dite, d’un tiers pour la régénération du catalyseur et d’un tiers pour les purges.

Inconvénients du craquage catalytique à lit fixe:

- Coût opératoire élevé.

- Alternance réaction-régénération est une gène pour le procédé.

- Possibilité de provoquer une corrosion des faisceaux réfrigérants disposés dans les litscatalytiques si la teneur en soufre des charges traitées dépasse 0,2%.

Ces inconvénients devaient à terme provoquer le déclin des unités à lit fixe au profit d’autrestechniques plus attrayantes que constituent les procédés à lit mobile et lit fluidisé.

Page 71: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

2) Le craquage catalytique à lit mobile.

Ce procédé a été mis en marche pour la première fois en 1941, le catalyseur en granule descendd’une trémie placée dans la partie supérieure de l’unité et traverse par gravité le réacteur et lerégénérateur, il est ensuite renvoyé vers la partie supérieure à l’aide d’air comprimé, d’où ils’écoule de nouveau et le cycle recommence.

3) Le craquage catalytique à lit fluidisé

Dans ce procédé le catalyseur utilisé est sous forme de poudre et circule entre le réacteur et lerégénérateur.

Le catalyseur chaud (590°C) venant du régénérateur est mélangé à la charge, ce qui la vaporise, etle mélange se comporte comme un fluide alimentant le réacteur.

Le coke formé à la suite du craquage est brûlé grâce à l’injection d’air.

Page 72: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

III Impacts environnementaux de l’exploitation du pétrole

Introduction

Le pétrole exerce une grande influence sur l'environnement, essentiellement de deux manières :

- Il contribue aux émissions de dioxyde de carbone (CO2) : l'accroissement des émissionsanthropiques de CO2 est généralement considéré comme l'une des principales causes duréchauffement climatique.

- Il contribue aussi à la pollution atmosphérique urbaine, à la pollution des lacs, à la destructionde la biodiversité et à l'appauvrissement de divers écosystèmes.

L'exploitation des ressources pétrolières affecte également les paysages, les systèmes agricoles etle tourisme.

Page 73: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

En somme, l'exploitation et l`utilisation de pétrole affectent la santé et l'activité humaine à demultiples niveaux.

L'utilisation de l'énergie en général et du pétrole en particulier contribue largement audéveloppement économique global, avec des conséquences positives pour la santé de l'homme etson bien- être.

Mais l'énergie et le pétrole contribuent aussi à des formes de pollution qui entraînent desproblèmes de santé, la destruction de l'environnement et, par le biais du réchauffement climatique,des conséquences potentiellement graves pour le développement dans une grande partie, voirel'ensemble de la planète.

Les conséquences pour l'environnement sont considérables tout au long du processus dedéveloppement pétrolier.

A chaque étape du processus de l’exploitation du pétrole (exploration, extraction, acheminement,raffinage, ….), tous les milieux naturels (air, eau, sol) sont affectés de manières et à des degréstrès divers.

Page 74: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Les avantages du pétrole

Les avantages du pétrole sont les suivants :

- C’est une énergie disponible sur un peu tous les continents,

- Son transport est facile et peu couteux par les bateaux,

- La chimie du pétrole est très riche. En effet, grâce au pétrole, on peut obtenir des gaz tels que le

méthane, le propane et le butane, des carburants tels que l’essence, le kérosène, le gazole et le

fioul et des composés aromatiques,

- C’est la forme d’énergie liquide la plus concentrée disponible actuellement.

Les inconvénients du pétrole

Les inconvénients du pétrole sont les suivants :

- La recherche d’un nouveau gisement de pétrolier est une activité de plus en plus difficile qui est

très couteux,

- Son transport est à l’origine de nombreux polluants, en particulier des « marées noires ».

- Comme pour le charbon, sa combustion produit du dioxyde de carbone, qui libéré dans

l’atmosphère, participe à l’accroissement de l’effet de serre.

Page 75: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Impact de l’utilisation des carburants

Les carburants pour véhicules qui constituent l'un des principaux produits issus du pétroleémettent de nombreux polluants atmosphériques

Ces polluants comprennent, notamment:

- des composés organiques volatils (tels que les Benzènes et le Toluène, dont certains sonttoxiques).

- des oxydes d'Azote qui entraînent les pluies acides et ozone troposphérique.

les principaux composants de la pollution atmosphérique urbaine

- du dioxyde de Soufre, une des causes essentielles des pluies acides, des particules pouvantentraîner des affections respiratoires.

- extrait de l'essence.

- du plomb.

- de fines particules provenant de la combustion du gasoil.

- Le dioxyde de carbone qui est le principal gaz à effet de serre résultant à la fois de l’utilisationdes gaz et carburants pour le transport, la production de l’électricité, le chauffage,…

Page 76: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Impact sur la santé des autochtones de certaines régions du monde

Les zones d’exploitation du pétrole s’étendent de plus en plus et recouvrent des fois des terres quiappartiennent à des groupes autochtones qui sont souvent forcés à entrer en contact avec desmaladies étrangères à leur région et avec d'autres menaces sociales, qui sont souvent dévastatricespour leur mode de vie traditionnel.

Ainsi, L'introduction de maladies infectieuses, contre lesquelles les communautés autochtonesn'ont pas développé d'immunité, est chose courante.

Les activités industrielles peuvent porter atteinte à des zones écologiquement sensibles.

Page 77: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Impacts sur la nature

1. Pollution de l’air

Plusieurs étapes de l’exploitation pétrolière libèrent matériaux toxiques dans l’air et/ou à effet deserre. Par exemple, le raffinage rejette des oxydes de soufre, des oxydes d’azote, des composésorganiques volatiles, du monoxyde de carbone, du benzène et d’autres gaz à effet de serre. Bienentendu, le transport joue aussi un rôle important dans cette pollution.

2. Pollution des sols

Lorsqu’une multinationale décide de lancer une production, elle construit un ou plusieurs fosses(ou « piscines ») dans la nature où elle va rejeter des monticules de produits toxiques pour leshommes et la Nature. Une fois la production terminée, elle laisse les déchets et part creuserailleurs. Les matières laissées pénètrent dans les sols et les polluent avant d’arriver aux nappesphréatiques.

Page 78: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

3. Pollution de l’eau

Comme dit précédemment, l’extraction des sables bitumeux nécessite beaucoup d’eau etl’utilisation de solvants que l’on rejette dans des fosses. Ces déchets descendent jusqu’aux nappesphréatiques. Bien entendu, les animaux et les hommes utilisent l’eau pour boire et manger(poissons).

les dégazages illégaux, c’est-à-dire l’action de nettoyer les soutes des pétroliers vides pour éviterles explosions soient la première pollution des eaux.

En général, les bateaux (souvent pétroliers) pratiquent ceci en mer pour éviter de payer les frais denettoyage (0.15 € par m3). Ce sont des rejets continus plus dévastateurs que les marées noiresoccasionnelles.

Page 79: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Impacts humains.

Appauvrissement de l’agriculture

Il a été remarqué dans plusieurs pays que l’exploitation pétrolière avait des conséquences néfastessur les terres à cultiver dues aux quantités importantes de déchets toxiques rejetés ou aux fuites depuits, mais aussi sur certains arbres fruitiers par la pollution de l’air.

Augmentation des maladies pour les populations locales et pour une exposition trop longue

que ce soit à cause de la pollution de l’eau par les rejets dans les piscines ou de l’air par lacombustion de grande quantités de pétrole qui ont eux-mêmes des répercussions sur lesécosystèmes, la faune et la flore, les hommes restent une espèce naturelle et est donc touchée partoutes ces pollutions. Les conséquences sur sa santé sont importantes :

Page 80: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

- Cancers (air et eau)

- Attaques cardiaques (air et eau)

- Troubles du système nerveux (benzène)

- Troubles de la vue

- Anémies (benzène)

- Leucémies (benzène)

- Problèmes chez le fœtus (benzène)

- Nausées (cadmium)

- Troubles chroniques aux reins et aux poumons (cadmium)

- Hypertension (cadmium)

- Maladies provoquées par l’arsenic, le plomb et le mercure

- Problèmes respiratoires, asthme (air)

Page 81: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Les Catastrophes

Parmi les risques liés à l’industrie pétrolière, on peut citer :

- Explosion de gaz

- Incendie d’hydrocarbures

- Accident d’un camion citerne

- Marées noires

- Dégazages illégaux

- Fuites voire rupture d’oléoducs

Page 82: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie
Page 83: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Chapitre III: Fabrication Industrielle du PVC

Définition du PVC

• Le polychlorure de vinyle : PVC, est un polymère thermoplastique dont la composition est ainsirépartie : 57 % de sel et 43 % de pétrole.

• Le PVC est très utilisé, notamment dans le domaine de l'habitat, des profilés ou des tubes. Lesecteur de l'industrie a énormément recours au PVC.

• On distingue en général trois types de PVC :

• - le PVC rigide qui concerne majoritairement les tuyaux de canalisation. Ces derniersreprésentent environ 40 % de la consommation de PVC.

Page 84: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

- les films de PVC plastifié que l'on trouve en bobines, ils servent de films adhésifs ou de films étirables.

- le PVC souple qui sert en général à recouvrir certains objets comme les manches de petitoutillage. . Le PVC souple (plastifié) représente environ 30 % de la consommation de PVC.

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Page 86: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Le polychlorure de vinyle a été découvert en 1835 par le physicien français Victor Regnault.

En 1914, l’inventeur allemand Friedrich Klatte dépose le premier brevet de fabrication, et laproduction industrielle débute en 1935 chez BASF.

Le PVC est la troisième matière plastique la plus utilisée au monde.

Les dérivés de pétrole qui entrent dans la fabrication du PVC sont des résidus issus de latransformation du pétrole brut en carburant.

Contrairement à une idée reçue, l’ensemble des matières plastiques utilisées dans le monde nereprésente que 4 % de la consommation mondiale de pétrole dont 0.6% pour le PVC.

Page 87: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Toutes les formes, toutes les couleurs, toutes les qualités

Suivant les additifs et les traitements qu’on lui applique, le PVC peut être rigide ou souple,opaque ou transparent, mat ou irisé, anti-dérapant ou lisse. Sa palette de couleurs et de reliefs estinfinie.

Résistant à l’eau, au feu et aux UV, il ne casse pas, est d’un entretien facile et a une grandelongévité.

Matériau inerte, donc sans danger pour la santé, il embellit notre vie quotidienne : il est utilisépour les 2/3 dans le bâtiment – fenêtres, revêtements de sols, canalisations, revêtements muraux,plafonds tendus, membranes d’étanchéité synthétiques…

-Mais il se prête à bien d’autres usages : habitacles automobiles et carrosseries, gaines de câblesélectriques, emballages alimentaires, évacuation des eaux usées, drainage agricole, serres, sacs àmain, bottes et cirés…

Aujourd’hui, nul ne saurait se passer du PVC, tant il présente d’avantages.

Page 88: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Caractéristiques du PVC

- Solidité : résistance mécanique et légèreté

- Durée de vie : plus de 30 ans pour les fenêtres, et plus de 60 pour les canalisations

- Facilité d’entretien : éponge ou serpillière

- Résistance au feu : retardateur de flamme

- isolation : thermique, phonique, électrique

- Économie : excellent rapport qualité/prix

- Créativité : illimitée

- Recyclabilité : à 100 %

- Hygiène : haute qualité sanitaire

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Formule moléculaire du PVC

De formule chimique —(CH2—CHCl)n—, il est obtenu par polymérisation radicalaire dumonomère chlorure de vinyle (CH2=CHCl). Le PVC est un matériau organique.

Synthèse du PVC

Historiquement, le chlorure de vinyle était produit par réaction de l'éthylène avec du chloregazeux.

Aujourd'hui, il s'agit d'une réaction opposant l'éthylène avec l'acide chlorhydrique, en présenced'oxygène, qui est généralement utilisée.

Le produit intermédiaire, le dichloroéthane se transforme en chlorure de vinyle sous l'effet de lachaleur.

La polymérisation du Chlorure de vinyle est amorcée par des radicaux.

Page 90: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Hygiène et sécurité

Un objet en PVC ne dégage dans ses conditions d'utilisation normales aucun produit de sa formule

Certains plastifiants rentrant dans sa composition peuvent présenter un risque pour la santé.

Le PVC permet l'utilisation du chlore rejeté lors de la fabrication de produits tels que le savon, lalessive. C'est aujourd'hui une des solutions pour éviter des stockages importants et dangereux duchlore.

Ce polymère se présente sous la forme d'une poudre blanche. Celle-ci n'est pas classée dangereusepar la réglementation européenne. Les agréments dont bénéficient les applications alimentaires oumédicales de PVC en sont la meilleure preuve.

Page 91: Introduction au Raffinage et à la Pétrochimie

Plastification et risque toxique

On ajoute très souvent au PVC des plastifiants (pour former par exemple des plastisols) afind'améliorer certaines caractéristiques (souplesse, allongement à la rupture, tenue au froid et auxchocs, etc.) ou de faciliter la mise en œuvre

Parmi les plastifiants utilisés, certains phtalates sont nocifs. Au cours du temps, ils peuvent migreret se déposer en surface des objets souples en PVC. Pour cette raison, leur usage est limité dansles jouets par une directive européenne.

D'autres plastifiants sont autorisés, dans la famille des adipates ou même des huiles végétales (parexemple l'huile de soja). Ils permettent depuis de nombreuses années la fabrication du filmétirable alimentaire.

Cependant, au contact des corps gras des aliments, certains plastifiants hydrophobes migrent dansla nourriture. D'autres alternatives sont en développement pour remplacer à terme le PVC dans lesfilms alimentaires.