OUAHBI_Hicham_Rapport_Les trois grandes classes de procédés pétrochimiques

Réaliser par : OUHBI Hicham

Enseignant : Pr : SEBTI Saïd

Les trois grandes classes de procédés pétrochimiques

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OUAHBI Hicham Master VARENAPE

ContenuIntroduction...........................................................................................................................................2

I. Raffinage et les procèdes pétrochimiques......................................................................................3

1. Craquage catalytique..................................................................................................................3

2. Vapocraquage.............................................................................................................................3

3. Reformage catalytique...............................................................................................................3

4. Hydrocraquage (Hydrocracking).................................................................................................4

5. Viscoréduction (Visbreaking)......................................................................................................4

II. La pétrochimique aliphatique.........................................................................................................4

1. Ethylène......................................................................................................................................5

2. Propylène...................................................................................................................................6

III. Pétrochimique Aromatiques.......................................................................................................7

1. Benzéne......................................................................................................................................8

IV. La pétrochimie inorganique........................................................................................................9

1. Ammoniac..................................................................................................................................9

2. Noir de carbone..........................................................................................................................9

3. Sulfure d'hydrogène...................................................................................................................9

Conclusion............................................................................................................................................10

Référence :...........................................................................................................................................11

Les trois grandes classes de procédés pétrochimiques Année Universitaire 2011/2012

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Introduction Le pétrole c'est un mélange de nombreux hydrocarbures provenant de la décomposition

d'organismes marins vivant il y a plusieurs millions d'années. La composition du pétrole dépend du lieu d'où il est extrait : il y a actuellement une centaine de bruts différents sur le marché pétrolier. On distingue trois catégories d'hydrocarbures présents dans les fractions du brut distillant entre 20 et 200°C : les alcanes ou paraffines (18 à 65 %), les cycloalcanes ou naphtènes (25 à 90 %) et des composés aromatiques (jusqu'à 15 %). Il n'y a pas d'alcènes (oléfines) ni d'alcynes. D'autres éléments sont souvent présents dans le pétrole : le soufre, l'azote, des métaux. Il contient très peu d'oxygène.

Les produits pétrochimiques sont des produits chimiques organiques dérivés du pétroleet du gaz naturel. Les raffineries pétrolières et les usines de traitement du gaz naturel fournissent à cette industrie les matières premières nécessaires, telles que le méthane, l’éthane, les liquides de gaz naturel (le propane et le butane), le naphte, les distillats, les condensats et les concentrés.

L’industrie pétrochimique comprend les deux filières principales ci-dessous :

La filière des oléfines La filière des aromatiques- éthylène - benzène- propylène - toluène- butylène -xylène

Les produits de ces deux filières sont transformés en produits chimiques et enpolymères qui se retrouvent dans un large éventail d’applications dans les domaines de la construction, de l’emballage, de l’industrie chimique, du transport, de l’aéronautique, de l’électronique, etc. Les principaux produits chimiques et polymères provenant de ces deux filières sont les suivants :

Éthylène : oxyde d’éthylène; éthylène glycol et dérivés; éthanolamines et dérivés; chlorure de polyvinyle; polyéthylène; etc. Propylène : alcool isopropylique; oxyde de propylène; acide acrylique et dérivés; polypropylène, etc. Butylène : caoutchouc et polybutadiène; styrène-butadiène; anhydride maléique; etc. Benzène/toluène/xylène : éthylbenzène, styrène et polystyrène; cumène, phénol et acétone; par xylène, acide téréphtalique et polyéthylène téréphtalique; alkylbenzène linéaire; aniline et dérivés; anhydride phtalique; cyclohexane et dérivés; bisphénol et polycarbonate; etc.[1]


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I. Raffinage et les procèdes pétrochimiques

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.[2]

De nombreux procédés industriels font appel à la catalyse hétérogène, en particulier dans des réactions de raffinage, craquage, et autre transformation de chimie des intermédiaires.

1. Craquage catalytiqueLe craquage catalytique est un processus dans lequel des alcanes à longue chaines se

brisent lorsqu‘ils sont portés à 500 °C environ en présence de catalyseurs platine-molybdène. En résulte un alcane et un alcène de masse molaire plus faible.

2. VapocraquageLes produits de départ sont généralement du naphta, mais peuvent également être de

l'éthane ou du GPL .Mélangés avec de la vapeur d'eau, ils sont amenés à environ 800 °C par passage dans des tuyaux en acier (25% chrome, 20% nickel) et fragmentent en produit insaturés, principalement éthylène et propylène, selon la charge utilisée. Naphta

3. Reformage catalytiqueLe reformage catalytique est un processus dans lequel les composés naphténiques dont

le cyclohexane, sont déshydrogénés à 550 °C sous haute pression en présence de catalyseurs à base de platine.[3]


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4. Hydrocraquage (Hydrocracking)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]

5. Viscoréduction (Visbreaking)Comme toujours, ici on cherche à transformer les résidus en coupes légères pour avoir

une meilleure valorisation. Afin de réduire la viscosité des coupes lourdes et des résidus visqueux, on utilise un procédé appelé viscoréduction (visbreaking) qui a pour but de transformer en partie les produits lourds en produits légers et en même temps réduire la viscosité du résidu. En effet, c'est un "craquage thermique" de résidu atmosphérique ou sous-vide, à sévérité, en général, modérée. Les divers procédés de visbreaking opèrent en phase liquide entre 450 °C et 500 °C sous une pression comprise entre 5 et 20 bars.

À cette température, il y a craquage des molécules longues et apparition des moléculesoléfiniques. Mais en présence d'hydrogène sous haute pression, il y a hydrogénation partielle de ces oléfines et aussi des aromatiques formés. Des intermédiaires lourds sont à l'origine de la formation du coke. Il faut signaler également qu'avec ce procédé, la consommation d'hydrogène est assez importante, de l'ordre de 200 à 700 m³ d'H2/m3 de charge.[5]

II. La pétrochimique aliphatique

Les oléfines ou alcènes sont également constituées de chaînes d’atomes de carbone.Mais comme certains atomes d’hydrogène manquent, les atomes de carbone voisins créent des doubles liaisons. Ces liaisons sont plus connues sous le nom d’hydrocarbures «non saturés» ou encore d’oléfines. Les oléfines réagissent facilement avec d’autres substances et sont donc très utilisées comme matière première dans l’industrie pétrochimique. Les oléfines sont obtenues à partir d’autres hydrocarbures grâce à des techniques particulières (craquage et reformage). Les alcènes les plus utilisés sont l’éthylène, le propylène, le n-butène, l’hexène et l’hexadiène. [6]

Figure 1 : Vapocraquage : production de l’éthylène et du propylène


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1. Ethylène Un hydrocarbure insaturé c’est l’alcène le plus simple de formule générale CH2=CH2 il est à la base d'un grand nombre de molécules dans l'industrie chimique. Avec ses dérivés immédiats, il est à la source d'un grand nombre de polymères et de matières plastiques. Ce schéma présente les dérivés d’éthylène

Figure 2 ,3 : Transformation de l’éthylène


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2. Propylène

C'est le deuxième hydrocarbure le plus simple de la classe des alcènes (le plus simple étant

l'éthylène) Il est également utilisé comme matière première dans l'industrie chimique pour les

produits suivants

Figure 4,5 : Transformation du propylène


http://fr.wikipedia.org/wiki/Alc%C3%A8ne

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III. Pétrochimique Aromatiques

Lorsqu’on élimine quelques atomes d’hydrogène des naphtènes et que l’on crée troisdoubles liaisons symétriques entre les atomes de carbone, on obtient des hydrocarbures aromatiques dont le comportement chimique est, à maints égards, différent de celui des trois catégories d’hydrocarbures décrites ci-dessus.

Les hydrocarbures aromatiques sont des produits pétroliers spécifiques composésd’atomes de carbone et d’hydrogène. Ils regroupent tous les composés renfermant un ou plusieurs cycles benzéniques. Le plus simple est le benzène de formule (C6 H6)

Les aromatiques servent de base à un grand nombre d’opérations de synthèse dans la pétrochimie. Les aromatiques qui revêtent une grande importance économique pour l’industrie pétrochimique sont le benzène, le toluène, le xylène et le naphtalène. [7]


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Figure 6 : Procédé Séparation des aromatiques

1. Benzéne.


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Figure 7,8 : Transformation du Benzène.


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IV. La pétrochimie inorganique

1. AmmoniacIl consiste à faire réagir, en présence d’un catalyseur, l’hydrogène provenant d’hydrocarbures et

d’eau avec l’azote de l’air. La production d’hydrogène s’effectue principalement par reformage des hydrocarbures par la vapeur d’eau puis conversion par la vapeur d’eau du monoxyde de carbone produit.

L’hydrogène est purifié de tous les composés oxygénés qui l’accompagnent, avant d’êtreintroduit dans le réacteur catalytique de synthèse d’ammoniac.

Les réactions principales mises en œuvre sont les suivantes.[8]

Reformage de l’hydrocarbure (endothermique) :

Cn Hm+ n H2O n CO+ (n+ m /2) H2

Conversion de CO (exothermique) :

CO + H2O → CO2 + H2

Synthèse (exothermique) :N2 + 3 H2 → 2 NH3

2. Noir de carbone Le noir de carbone est un matériau carboné colloïdal fabriqué industriellement par combustion incomplète de produits pétroliers lourds (goudron, goudron de houille, goudron de craquage d'éthylène, et une petite quantité d'huile végétale).

Il se présente sous forme de sphères de carbone et d'agrégats de ces sphères et dont les dimensions sont généralement inférieures de 10 à 1000 nm. C'est un produit cancérigène qui est notamment utilisé comme charge dans les pneus (c'est 70 % environ de son usage).

3. Sulfure d'hydrogène Le sulfure d'hydrogène est naturellement présent dans le pétrole, le gaz naturel, les gaz volcaniques et les sources chaudes. Il peut résulter de décomposition bactérienne de la matière organique. Il est également produit par les déchets humains et animaux. Le sulfure d'hydrogène peut également provenir des activités industrielles, telles que la transformation des produits alimentaires, du traitement des eaux usées, des hauts-fourneaux, des papeteries, des tanneries et des raffineries de pétrole. Des communautés bactériennes dégradant le méthane en condition anaérobie peuvent aussi en produire.


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Conclusion

Le pétrole brut ne procure pas seulement de l’essence. Nous utilisons chaque jour l’un ou l’autre de ses nombreux dérivés, souvent sans nous rendre compte qu’ils sont aussi à base de pétrole.La pétrochimie est l'art d'utiliser les produits issus du raffinage du pétrole pour fabriquer des produits organiques spécifiques par des réactions chimiques appropriées, en présence ou pas de catalyseur.Les principaux procédés sont Craquage thermique d’hydrocarbures en présence de vapeur d’eau pour la production d’oléfines Oxydation partielle d’hydrocarbures Séparation des aromatiques.Généralement on considère trois grandes classes de procédés pétrochimiques :

AliphatiquesAromatiquesInorganiques


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Référence :

[1] : Sommet de MONTREAL 2002 : Groupe de travail L’industrie pétrochimique québécoise [2][5] : http://fr.academic.ru/dic.nsf/frwiki/797308 [3] : Master 2 recherche VEMUE8 cours de chimie verte 2010-2011.Université Nice Sophia Antipolis par Pr: Sylvain ANTONIOTTI[4] http://fr.academic.ru/dic.nsf/frwiki/1405692#sel=7:1,7:49 [6]: Guide technique pour les souscripteurs27 Les raffineries de pétrole 1re PARTIE: BASES[7] Guide technique pour les souscripteurs 27 Les raffineries de pétrole1re PARTIE: BASES Münchener Rück Munich Re Group page [8]:Techniques de l’Ingénieu: Ammoniac NH3 par Jean-Paul MAZAUD Chef du service Procédés Groupe SOFRESID

Figure 1,2,4,6 et 7 : http://didel.script.univ-paris diderot.fr/claroline/backends/download.php?url=L2dyYW5kc19wcm9jZWRlZXMtMjAwNy1DLnBkZg%3D%3D&cidReset=true&cidReq=XXX111111 Figure 3,5 et 8 cour chimie industraile semestre 3 Pr: ANBAOUI Zoubida 2010


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