Memoire PDF

‫وزارة البحث العلمي والتعليم العالي‬
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPEREUR ET DE

LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
‫جامعــة عبد الحميد بن باديس مستغانم‬
Université Abdelhamid Ibn Badis Mostaganem
‫كــلـيـة الـعـــلــوم و الـتـكـنـولـوجـيـا‬
Faculté des Sciences et de la Technologie
DEPARTEMENT DE GENIE DES PROCEDES
N°d’ordre : M…………/GC/2019
MEMOIRE DE FIN D’ETUDES

DE MASTER ACADEMIQUE
Filière : Génie des procédés

Option: Génie Chimique
Thème
ETUDE DE LA QUALITE DU BITUME ROUTIER 40/50

ISSU DE LA RAFFINERIE D’ARZEW (RA1Z)
Présenté par :
1. CHADLI Laid
2. CHOUARFIA Hichem
Soutenu le 20/06/2019 devant le jury composé de :
Président : Mr BENTOUAMI.A Professeur Université de Mostaganem

Examinateur : BENALIOUA.B Maitre de conférences Université de Mostaganem
Rapporteur : Mr AZIZ.A Professeur Université de Mostaganem
Année Universitaire 2018/2019

Avant tout nous tenons à remercier « Allah » ,qui nous a incités à acquérir le savoir
et qui nous a aidés à terminer mon travail.
Le travail qui fait l’objet du présent mémoire à été réalisé au niveau de La raffinerie
d'ARZEW
Nous tenons dans un premier temps à remercier notre encadreur Mr AZIZ abdallah
pour son aide ,ses conseils et ses encouragements et à qui nous souhaitons présenter
l’expression de notre profonde gratitude pour nous avoir encadrés et pendant la
réalisation de ce mémoire de fin d’étude. Nous ne saurions trouver les mots pour lui
exprimer toute nos gratitudes.
Nos vifs remerciements aux membres de jury qui nous ont fait l’honneur d’accepter
de juger notre travail.
Nos vifs remerciements également aux enseignants du département de génie
chimique de la Faculté de chimie de l’Université abdelhamid ibn badis mostaganem
 Nous adressons également un grand merci à Mr RAFAA ingénieur
d’exploitation (unité de fabrication de bitume ), et Mr saddouk chef de
service de la zone 10.
 A l'ensemble du personnel de la zone 10 de production de bitume.
 Nous remercions évidemment l'ensemble du personnel de la Raffinerie
d’Arzew , et Monsieur HAFID ingénieur exploitation de la Zone 5.et
Monsieur MUSTAPHA (département technique).
Merci à tous ceux qui ont répondu à nos questions, qui nous ont donné un coup de
main.
Dédicaces
Je dédie ce modeste travail
À la mémoire de mon très cher PAPA. Je prie Dieu le

tout puissant pour que son âme repose en paix.
Malgré les douleurs et la souffrance nous continuons
la route de notre vie.
Je le dédie aussi à ma chère maman qui m’a transmis

la vie, l’amour et qui m’a appris la persévérance et la
patience;
À mon très cher frère Reda ;
À mes soeurs adorées (Marwa, Kheuira) ;
À mes grands-parents qui n’ont cessé de prier pour

moi.
À toute la famille ;
À tous mes amis (es).
Laid.
Dédicaces
A mes Chers parents
Mère Yamina
Père Abdelkader
Pour tous leurs sacrifices, leur amour, leur tendresse,

leurs présences et leurs prières tout au long de mes
études universitaires
A ma chère sœur Kenza pour son encouragement
permanent, et son soutien moral
Et également à mes chers frères Charef, et Mohamed
el Mehdi.
Ainsi qu’à toutes personnes de loin ou de prés qui
m’ont aidée dans l’élaboration de mon projet.
À tous mes amis (es).
Hichem.
LISTE DES TABLEAUX
CHAPITRE I : PRÉSENTATION DE LA RAFFINERIE D’ARZEW................................... 3
TABLEAU I-1 : CAPACITÉS ANNUELLES DE PRODUCTION DE DIFFÉRENTES UNITÉS ..................... 3
TABLEAU I-2: CARACTÉRISTIQUES DU BRI ............................................................................ 10
TABLEAU I-3:SPÉCIFICATIONS DU BITUME 40/50 ................................................................... 11
TABLEAU I-4: SPÉCIFICATIONS DES PRODUITS DE L’UNITÉ 15 ................................................. 16
CHAPITRE III : PROBLÉMATIQUE ................................................................................ 27
TABLEAU III-1 : SPÉCIFICATIONS DU PRODUIT BITUME 40/50 ................................................. 28

TABLEAU III-2: SPÉCIFICATIONS DE LA PÉNÉTRABILITÉ DES ASPHALTES ................................ 29
TABLEAU III-3: SPÉCIFICATIONS DE LA QUANTITÉ DES ASPHALTES. ........................................ 30
TABLEAU III-4 : SPÉCIFICATIONS DE LA COLONNE D’OXYDATION (14C2) ............................... 31

LISTE DES FIGURES
CHAPITRE I : PRÉSENTATION DE LA RAFFINERIE D’ARZEW ..................................... 3
FIGURE I-1 : SCHÉMA SYNOPTIQUE DES INSTALLATIONS DE LA RAFFINERIE D’ARZEW ............. 9
FIGURE I-2 : CIRCUIT DE CHARGE DE L’UNITÉ 14 .................................................................... 12
FIGURE I-3 : CIRCUIT DE FOND DE LA COLONNE SOUS VIDE..................................................... 13
FIGURE I-4: CIRCUIT DES SOUTIRAGES LATÉRAUX DE LA COLONNE SOUS VIDE 14C1................ 14
FIGURE I-5: CIRCUIT DE L’OXYDATION (UNITÉ 14) ................................................................. 15
FIGURE I-6 : SCHÉMA DE FABRICATION DU BITUME OXYDÉ (UNITÉ 15) .................................... 18
CHAPITRE II : GÉNÉRALITÉS SUR LES BITUMES ........................................................ 19
FIGURE II -1 : REPRÉSENTATION STRUCTURALE DES QUATRE FRACTIONS DE BITUME .............. 25
CHAPITRE IV : COMPAGNE DE SUIVI........................................................................... 33
FIGURE IV-1 : POINT DE RAMOLLISSEMENT DURANT LA PÉRIODE DE SUIVI .............................. 33
FIGURE IV-2 : VARIATION DU POINT DE FLASH DURANT LA PÉRIODE DE SUIVI ......................... 34
FIGURE IV-3 : VARIATION DE LA PÉNÉTRABILITÉ ET LA DUCTILITÉ AU COUR DU TEMPS ........... 35
FIGURE IV-4: VARIATION DE LA PÉNÉTRABILITÉ AU COUR DU TEMPS ..................................... 36
FIGURE IV-5 : VARIATION DE LA PÉNÉTRABILITÉ ET DE LA TEMPÉRATURE DU BAIN AU COUR DU TEMPS ....... 37
FIGURE IV-6: PÉNÉTRABILITÉ ET DIFFÉRENCE DE TEMPÉRATURE EN FONCTION DU TEMPS ....... 38
FIGURE IV-7: VARIATION DE LA PÉNÉTRABILITÉ ET DU DÉBIT D’AIR EN FONCTION DU TEMPS .. 39
FIGURE IV-8: VARIATION DE LA PÉNÉTRABILITÉ ET DU RAPPORT AIR/CHARGE EN FONCTION DU TEMPS ........ 41
FIGURE IV-9 : VARIATION DU TEMPS DE SÉJOUR ET DE LA PÉNÉTRABILITÉ EN FONCTION DU TEMPS... 43
FIGURE IV-10: EFFET DE L’ASPHALTE SUR LA PÉNÉTRABILITÉ DU BITUME.............................. 44
FIGURE IV-11: RELATION ENTRE LA PÉNÉTRABILITÉ D’ASPHALTE ET PÉNÉTRABILITÉ DU BITUME .. 45

ABREVIATIONS
BRI : brut réduit importé.
LPG : gaz de pétrole liquéfié.
LSRN : naphta léger.
HSRN : naphta lourd.
BRA : résidu atmosphérique.
RSV : résidu sous vide.
MEC : Méthyle Ethyle Cétone.
SPO : SPindle Oïl (huile légère).
MVO : huile mi-visqueuse.
VO : huile visqueuse.
BS : Bright Stock.
DAO : Des Asphalting Oil.
LVGO : gaz oil léger.
MVGO : gaz oil moyen.
HVGO : gaz oil lourd.
ASTM : American Society for Testing and Material.
IP : Indice de Protection.
SOMMAIRE
INTRODUCTION GÉNERAL ........................................................................................................ 1
1. PRÉSENTATION DE LA RAFFINERIE D’ARZEW ......................................................... 3

I.1.INTRODUCTION .................................................................................................................. 3
I.2.CAPACITÉS DE TRAITEMENT ............................................................................................... 3
I.3. PRÉSENTATION DES PRINCIPALES INSTALLATIONS DE RA1Z ............................................... 4
I.3.1. DÉPARTEMENT DE PRODUCTION P1................................................................................. 4
I.3.1.1. ZONE 03 (LES UTILITÉS) .............................................................................................. 4
I.3.1.2. ZONE 04 (LES CARBURANTS) ....................................................................................... 4
I.3.1.3. ZONE 07 (LES LUBRIFIANTS 1) ..................................................................................... 5
I.3.1.4. ZONE 10 (PRODUCTION DE BITUMES) ........................................................................... 5
I.3.1.5. LES ZONES DE STOCKAGE ........................................................................................... 6
I.3.2. DÉPARTEMENT DE PRODUCTION P2 ................................................................................ 6
I.3.2.1. ZONE 05 (LES HUILES DE BASE) ................................................................................... 6
I.3.2.2. ZONE 19 (LES UTILITÉS) .............................................................................................. 6
I.3.3.1. ZONE 06 (PRODUCTION DES HUILES FINIES ET DES GRAISSES) ....................................... 7
I.3.3.2. UNITÉ 3000 (PRODUCTION DES HUILES FINIES ET DES GRAISSES) .................................. 7
I.3.3.3. UNITÉ 3900 (PRODUCTION DES HUILES FINIES) ............................................................ 7
I.3.4.1. ZONE 28 (STOCKAGE ET EXPÉDITION) .......................................................................... 7
I.3.4.2. ZONE 30 (CHARGEMENTS DE PRODUITS FINIS) .............................................................. 7
I.3.4.3. ZONE 27 (STATION DE TRAITEMENT DES EFFLUENTS) ................................................... 7
I.3.5 LABORATOIRE DE CONTRÔLE ........................................................................................... 8
I.3.6 DÉPARTEMENT DE SÉCURITÉ INDUSTRIELLE ..................................................................... 8
I.3.7 DÉPARTEMENT DE PLANNING ET PROGRAMME.................................................................. 8
I.3.7.1 SERVICE I.S.P .............................................................................................................. 8
I.3.7.2 SERVICE PLANNING ET PROGRAMME ............................................................................. 8
I.4 PRÉSENTATION DE LA ZONE 10 ......................................................................................... 10
I.4.1 DESCRIPTION DE L’UNITÉ 14 .......................................................................................... 11
I.4.2 DESCRIPTION DE L’UNITÉ 15 .......................................................................................... 16
I.4.2.1. CRCUIT BITUME OXYDÉ 15 ........................................................................................ 17
II. GÉNÉRALITÉS SUR LES BITUMES ............................................................................ 19
II.1. INTRODUCTION .............................................................................................................. 19
II.2.CARACTÉRISTIQUES DES BITUMES ................................................................................... 19
II.3.TYPE DES BITUMES ......................................................................................................... 19
II.4.FABRICATION DES BITUMES ............................................................................................ 21
II.5.APPLICATIONS DES BITUMES ........................................................................................... 22
II.6.PROPRIÉTÉS RECHERCHÉES POUR LES BITUMES ................................................................ 22
II.7. LES MÉTHODES DE SÉPARATION DES BITUMES................................................................. 24
II.8.CHIMIE DES BITUMES ...................................................................................................... 24
II.8.1. ANALYSE DE LA STRUCTURE DES BITUMES................................................................... 24
II.8.2. CARACTÉRISATION DES FRACTIONS DE BITUME ............................................................ 25
II.8.2.1.LES SATURÉS ............................................................................................................ 26
II.8.2.2.LES AROMATIQUES ................................................................................................... 26
II.8.2.3.LES RÉSINES ............................................................................................................. 26
II.8.2.4.LES ASPHALTÈNES .................................................................................................... 26
III. PROBLÉMATIQUE ...................................................................................................... 27
III.1. PRÉSENTATION DU PROBLÈME....................................................................................... 27
III.2. ANALYSE DU PROBLÈME ............................................................................................... 32
III.2.1. PARAMÈTRES OPÉRATOIRES ....................................................................................... 32
III.2.2. PARAMÈTRES PHYSICO-CHIMIQUES ............................................................................ 32
III.3. OBJECTIFS DU TRAVAIL ................................................................................................ 32
IV. COMPAGNE DE SUIVI DES PARAMETRES PHYSIQUES DU BITUME .................. 33
IV.1. INTRODUCTION ............................................................................................................ 33
IV.2. POINT DE RAMOLLISSEMENT ......................................................................................... 33
IV.3. POINT DE FLASH ........................................................................................................... 34
IV.4. DUCTILITÉ ................................................................................................................... 35
IV.5. PÉNÉTRABILITÉ ............................................................................................................ 36
IV.6. EFFET DE LA TEMPÉRATURE SUR LA PÉNÉTRABILITÉ ...................................................... 37
IV.6.1. TEMPÉRATURE DU BAIN............................................................................................. 37
IV.6.2. EFFET DU GRADIENT DE TEMPÉRATURE ∆T ................................................................ 38
IV.7.EFFET DES PROPRIÉTÉS DE L’AIR INJECTÉ DANS LA COLONNE 14C2 SUR LA PÉNÉTRABILITÉ..... 39
IV.7.1. DÉBIT D’AIR .............................................................................................................. 39
IV.7.2. RAPPORT AIR/CHARGE ............................................................................................... 40
IV.8.EFFET DU TEMPS DE SÉJOUR SUR LA PÉNÉTRABILITÉ ....................................................... 41
IV.8.1.CALCUL DU TEMPS DE SÉJOUR .................................................................................... 41
IV.8.1.1.TEMPS DE SÉJOUR DESIGN........................................................................................ 42
IV.8.1.2.TEMPS DE SÉJOUR REEL ......................................................................................... 43
IV.9.EFFET DE L’ASPHALTE SUR LA PÉNÉTRABILITÉ ............................................................... 44
IV.10. INFLUENCE DE POINT DE PÉNÉTRABILITÉ D’ASPHALTE SUR LA PÉNÉTRABILITÉ.............. 45
CONCLUSION ........................................................................................................................ 46
RECOMMANDATION .............................................................................................................. 47
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
ANNEXE A:SPÉCIFICATIONS DES BITUMES ROUTIERS(NF T65-0011979).
ANNEXE B: SPÉCIFICATIONS DES BITUMES ROUTIERS(EN 12591 2000).
ANNEXE C: SPÉCIFICATIONS DES BITUMES ROUTIERS (NA 5265 2006).
INTRODUCTION GENERALE
Le pétrole est un liquide huileux d’origine naturelle, de couleur foncée et d’une odeur âcre.
C’est un mélange complexe d’hydrocarbures de différentes familles (paraffiniques,
naphténique et aromatiques) associé à des composés oxygénés ,azotés et sulfurés ainsi
qu’à des traces particulières (métaux, sels, etc.).
La raffinerie du pétrole est une industrie lourde qui transforme le pétrole brut en une gamme de
produits énergétiques tels queles carburants et les combustibles et des produits non énergétiques tels
que les matières premières pour la pétrochimie, les solvants pour les peintures, les huiles, les
graisses, les paraffines, les cires et les bitumes.La raffinerie est un ensemble d’unités de
fabrication. Ces unités utilisent des procédés physiques ou chimiques que l’on peut
classer en trois catégories à savoir: la séparation, la conversion et l’épuration.On trouve
également dans une raffinerie des unités support telles que les utilités, l’électricité, la vapeur et
l’hydrogène.
Le bitume est un matériau présent naturellement dans l'environnement ou pouvant être fabriqué
industriellement par distillation directe de certains pétroles bruts. Il est composé d'un mélange
d'hydrocarbures, peut se trouver à l'état liquide ou solide et a une couleur brunâtre à noirâtre.Le
bitume est liquéfiable à chaud et adhère aux supports sur lesquels on l'applique. Il possède un
certain nombre de qualités physico-chimiques dont l'homme asu faire usage depuis la
Préhistoire. Dans le langage courant, on le confond souvent avec la poix, le goudron d'origine
houillère, ou l'asphalte dont il n'est qu'un composant.
Pour garantir des chaussées durables, on doit avoir un bitume qui soit: pompable et maniable lors de
sa mise en œuvre et suffisamment rigide aux températures élevées de service pour
maintenir les quelette granulaire et limiter le fluage des enrobés. Ces caractéristiques vont
permettre d’éviter ainsi le phénomène d’orniérage qui se manifeste typiquement autour de
50°C selon le trafic et le climat.Aussi,il doit être suffisamment mou aux basses températures de
service pour permettre aux contraintes de se relaxer et résister ainsi à la fissuration par fatigue ou
parretrait thermique.
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Parmi les produits issus de la raffinerie d’ARZEW (RA1Z), on s’est intéressé dans notre
travail au bitume routier (Grade 40/50). Ce thème, qui nous a été proposé par les
responsables de l’unité,se présente comme un problème récurrent de qualité qui persiste depuis
quelques années déjà.
Ils’agit de la caractéristique pénétrabilité du bitume routier (grade 40/50), dont la

spécification est difficile à respecter.
A cet effet, ce travail est devisé en trois chapitres : le premier est consacré à la présentation de la
raffinerie d’Arzew et en particulier la zone 10. Dans le second chapitre, nous avons donné une revue
bibliographique sur les bitumes et leurs composition. Le troisième chapitre constitue la partit pratique
de notre travail qui se résume en une compagne de suivi et analyses physico-chimiques de la charge
du Brute Réduit Importé (BRI) et le bitume routier (grade40/50). En fin, notre travail se termine par
une conclusion générale et des recommandations.
Page 2
Chapitre I PRÉSENTATION DE LA RAFFINERIE D’ARZEW
I. PRÉSENTATION DE LA RAFFINERIE D’ARZEW
I.1.Introduction
La raffinerie d’Arzew est considérée comme un important complexe

industriel,réalisé dans le cadre du premier plan dans les années 70. Elle occupe une superficie de
150 jusqu’à 170 hectares dans la zone industrielle d’arzew, sur le plateau d’El Mohgoun,à
environ 40 kilomètres d’Oran et 5 km de la mer méditerranée.La raffinerie a été construite
dans le cadre du premier plan quinquennal 1970-1973 par un groupe japonais (Société
Japonaise JAPAN GASOLINE CORPORATION). En 1984,d’autres unités ontété rajoutées.
I.2.Capacités de traitement
La raffinerie d’Arzew traite en moyenne 3,8 millions de tonnes par an de pétrole

brut de Hassi Messaoud avec 190 960 de tonnes de brut réduit importé (BRI) pour la
production des bitumes.
Tableau I-1 : Capacités annuelles de production de différentes unités [1].
Nature du produit Quantité Unité

Propane 26 762 T Zone 4/Unité13
Butane 121 581 T Zone 4/Unité13
Kérosène 153 569 T Zone 4/Unité11
Gas-oil 1 422 139 T Zone 4/Unité11
Fuel 865 099 T Divers unités
Essence Normale 72 000 T Zone28
Essence Super 392 184 T Zone28
Naphta 428 361 T
Huiles de base 24 630 T Zone 7/Zone5
Huiles finies 127 100 T Zone6 et Unité 3000
Graisses 3 600 T Zone6 et Unité 3000
Bitumes 149 113 T Zone 10
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I.3. Présentation des principales installations de RA1Z
La raffinerie d’Arzew comprend quatre départements de production le P1, P2, P3 et

P4, chaque département est constitué de plusieurs zones ayant des activités spécifiques.
Chaque département est composé des différentes unités de production, comme suite :
I.3.1. Département de production P1
Ce département concerne la production des carburants, des lubrifiants et les bitumes en

traitant le pétrole brut de Hassi-Messaoud comme charge et le brut réduit importé (BRI)
pour la production des bitumes. Elle est constituée des zones suivantes :
I.3.1.1.Zone 03 (Les utilités)
Cette zone est construite pour l’alimentation des autres zones en : air, vapeur, eau,
électricité, et gaz qui sont très importants pour les unités de traitement. Elle se divise en
plusieurs unités :
- Unité 31: Production de vapeur d’eau à haute pression qui sert au stripage, et comme
energie motrice des turbos générateurs.
- Unité 32: Production de l’eau distillée qui est utilisé comme eau d’alimentation pour
les chaudière.
- Unité 33 :Distributions d’eau de refroidissement, utilisée pour les opérations de
refroidissement des produits.
- Unité 34: Production d’électricité qui sert à alimenter les unités de traitement.
- Unité 35: Gaz de combustion au niveau des chaudières et des fours .
- Unité 36: Productions d’air service et d’air instrument.
- Unité 67: systèmes du Réseau d’eau anti-incendie.
I.3.1.2. Zone 04 (Les carburants)
C’est le point de départ du procédé de raffinage du pétrole brut. Elle comprend 5 unités:
- Unité 11 : c’est l’unité de distillation atmosphérique (Topping).Elle a comme rôle
la séparation par distillation atmosphérique des différents composants contenus dans le
pétrole selon leurs point initial est final, du plus léger au plus lourd. Il s’agit :
1- LPG. 4-Kérosène.
2- LSRN. 5-Gasoil léger et lourd.
3-HSRN. 6-BRA.
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- Unité 12 (Reforming catalytique) : elle traite le naphta lourd (HSRN2) provenant

de la distillation atmosphérique dans le but de produire une base d’essence à indice
d’octane élevé (reformat).
- Unité 13 (traitement du gaz) : elle traite le gaz obtenue de l’unité 11 et 12 en le
séparant en deux produits, tel que le propane et le butane (C3H8, C4H10).
- Unité 17 (l’isomérisation) : elle traite le naphta léger (LSRN2) provenant de la
distillation atmosphérique, afin d’améliorer leur indice d’octane (isomerat).
- Unité 18 (l’unité du système de l’huile caloporteur) : le rôle de cette unité est de
fournir la chaleur (par l’utilisation d’un fluide caloporteur) pour les unités 11 et 17.
I.3.1.3. Zone 07 (Les lubrifiants 1)
Cette zone a pour but la fabrication des huiles de base à partir de brut réduit atmosphérique
(BRA) venant du topping (unité 11), sa capacité de production est de 50 000 T/an. Elle
comprend les unités suivantes :
- Unité 20 : stockage des huiles semi fini.
- Unité 21: unité de distillation sous vide.
- Unité 22: unité de désasphaltage au propane.
- Unité 23: unité de l’extraction au furfurol.
- Unité 24: unité de déparaffinage des huiles au MEC/toluène.
- Unité 25: unité de l’Hydrofinishing .
I.3.1.4. Zone 10 (production de bitumes)
Cette zone concerne la production des bitumes routiers et oxydé, elle comprend 2 unités :
- Unité 14 : c’est l’unité de Flash sous vide. Elle traite un mélange de Brut réduit
importé (BRI) l’asphalte qui est récupéré de l’unité 22 et l’unité 200.
Ce mélange est fractionné sous vide en gasoils et en produit visqueux obtenu en fond de
colonne, lequel est traité dans la section soufflage à l’air pur pour obtenir des bitumes
routiers.
- Unité 15 : c’est l’unité de Semi Blowing (souflage). Dans cette unité on procède à
l’oxydation de la charge (Bitume routier + Gasoil) afin d’obtenir du bitume oxydé,
conditionné dans des sacs de 25 Kg.
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I.3.1.5. Les Zones de stockage
Zone 08 et 09 : stockage du résidu atmosphérique dans 2 bacs.

Zone 11, 12et 13: stockage du brut de Hassi-Messaoud ; 3 bacs de 60 000T et 2 bacs de
50000 T.
Zone 31 : Contient une torche P1.
La réalisation de ce département fut suite aux demandes importantes en lubrifiants,

elle comprend deux principales zones :
I.3.2.1. Zone 05 (Les huiles de base)
Cette zone a pour but la fabrication des huiles de base à partir de brut réduit atmosphérique
(BRA). Elle comprend les unités suivantes :
- Unité 100: unité de distillation sous vide.
- Unité 200: unité de désasphaltage au propane.
- Unité 300: unité de l’extraction au furfurol.
- Unité 400: unité de déparaffinage des huiles au MEC/toluène.
- Unité 500: unité de l’Hydrofinishing.
- Unité 150: l’huile caloporteur.
I.3.2.2. Zone 19 (Les utilités)
Elle assure le bon fonctionnement de la chaîne de production des huiles de base ; elle
comprend les unités suivantes :
- Unité 1100: production de vapeur.
- Unité 1200: production de l’énergie électrique.
- Unité 1300: tour de refroidissement des eaux.
- Unité 1400: gaz de combustion.
- Unité 1500: production d’air comprimé (air instrument et air de service).
- Unité 1600: traitement et production d’eau distillé et déminé.
- Unité 1700: réseau de torche P2.
- Unité 280 : production de gaz inerte.
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Une nouvelle réorganisation des départements de production a ajouté un troisième

département qui comprend les zones suivantes :
I.3.3.1. Zone 06 (Production des huiles finies et des graisses)
C’est une unité de mélange et de fabrication et conditionnement des huiles et des graisses,
à partir des huiles de base avec l’incorporation des additifs chimiques.
Elle fabrique deux types d’huile :
- les huiles moteurs.
- les huiles industrielles.
I.3.3.2. Unité 3000 (Production des huiles finies et des graisses)
Elle est destinée à fabriquer des huiles finies à partir des huiles de base fabriquées dans les
unités 100 à 500 et des additifs importés. Les grades d’huiles fabriquées sont :
- Huiles pour moteurs (Essence, Diesel, Huiles pour transmission).
- Huiles industrielles [hydraulique, turbines , compresseur , et huiles divers].
I.3.3.3. Unité 3900 (Production des huiles finies)
Elle est réalisée en 1997, elle assure les mêmes taches de l’unité U3000
I.3.4.1. Zone 28 (stockage et expédition)
C’est une zone de stockage des matières premières, des mélanges, des expéditions et des
produits semi-finis et finis, ainsi que le pétrole brut.
I.3.4.2. Zone 30 (chargements de produits finis)
Cette zone est spécialisée dans le chargement des carburants (essences, gaz oïl …..) dans
les camions.
I.3.4.3. Zone 27 (Station de traitement des effluents)
Le rôle de cette zone est récupérer les eaux usées et les traiter. Elle est composée de deux
bassins de séparation et de décantation physique.
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I.3.5 Laboratoire de contrôle
Durant toutes les étapes de raffinage au niveau des différentes unités, les produits
semi-finis et finis sont soumis selon un programme bien défini à un contrôle de qualité
rigoureux au niveau du laboratoire.
Avant tout transfert ou expédition de produit fini, un certificat de qualité attestant la
conformité de ce produit aux spécifications est établi.
Le laboratoire contrôle aussi la qualité des eaux, les rejets et procède aux analyses des
différents échantillons spéciaux.
I.3.6 Département de sécurité industrielle
Etant donner les dangers, et les risques continuels qui peuvent se présenter dans une
raffinerie de pétrole tel qu’explosions, incendies, intoxications, et électrocution. Le rôle du
département de sécurité dans ce contexte est primordial pour la préservation du patrimoine
humain et matériel.
I.3.7 Département de planning et programme
Durant toutes les étapes de raffinage au niveau des différentes unités, les produits
semi-finis et finis sont soumis selon un programme. Il comporte 2 services :
I.3.7.1 Service I.S.P

Réception et expédition des produits pétrolier
I.3.7.2 Service Planning et programme
La gestion des mouvements des produits est l’activité qui garantit une marche continue des
installations de production.
Les objectifs du service planning et programme sont:
 L’établissement des bilans matière de toutes les unités de productions.
 L’établissement des prévisions de fonctionnement des installations en vue

d’approvisionner le marché en produits finis.
 Faire les bilans des différentes expéditions et conditionnement dans le but d’éviter
toute rupture de stock.
Page 8
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I.4 Présentation de la zone 10
La zone 10 est composée de 2 principales unités :
 Unité 14:Pour la production du bitume routier.

 Unité 15:Pour la production du bitume oxydé.
Unité 45 permet le conditionnement, le stockage et l’expédition des produits.

Vu la faible teneur en asphalte dans le brut algérien,les bitumes sont fabriqués à partir d’un
brut réduit importé.C’est à dire un brut qui a déjà subit une distillation atmosphérique,
c’est le résidu de cette première opération qui va servir à cette production.Les caractéristiques
du brut importé sont représentées dans le tableau I-2.
Dans la chaîne du processus de fabrication, les unités de bitume sont indépendantes de toute autre
unité de production. Vu sa matière première, il n’a recours qu’à la zone des utilités
pour une alimentation en vapeur, eau etc.Nécessaire à la fabrication [2].
Tableau I-2:Caractéristiques du BRI
Test Méthode Norme

Densité à 15°C ASTM D4052-96 0,9700(Kg/m3) Min
Viscosité à 50°C ASTM D445-96 1100 Min – 1600 Max

Point d’écoulement °C ASTM D97-96 +12°C
BSW (%volumique) ASTM D95-93 ASTM D473-81 0,05(%volumique) Max
Sulfure % Pds ASTM D2622-94 4%Pds Max
Asphaltènes % Pds IP 143-84 8%Pds Min
Distillation 3% vol ASTM D1160-93 >= 270
Point de flash °C ASTM D93-96 >= 100°C
Les bitumes sont de couleur noire,solides ou semi-solides à la température ambiante, ils

sont caractérisés par :
 La pénétration.
 Le point de ramollissement.
 Le point de flash.
 La ductilité.
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I.4.1 Description de l’unité 14
Cette unité d’une capacité de traitement de 278520 T/An est destinée pour produire à partir
d’un brut réduit importé les produits suivants :
 LVGO.
 MVGO.
 HVGO.
 BITUME.
Le bitume 40/50 est le produit principal de cette unité, ces spécifications sont représentées dans le
tableau I-3.
Cette unité comprend deux sections :
 Flashing sousvide.
 SemiBlowing.
A- Section flashing sous-vide
Dans cette section le BRI est aspiré des bacs T525/T526 à 70-80°C par la pompe de charge
14G1A/B est refoulé à 18Kg/cm passe à travers la vanne automatique 14FIC-4, le produit est
chauffé à 245°C par échange de chaleur par l’intermédiaire d’une batterie d’échangeurs :
 Dans l’échangeur du gaz oil moyen (14E1).
 Dans l’échangeur du gaz oil lourd (14E2).
 Dans l’échangeur fond 14C2 (14E11).
 Dans les échangeurs de fond 14C1 (14E3A/B/C).
Tableau I-3:Spécifications du bitume 40/50
Caractéristique Unité Méthode Norme

d’essai
Pénétrabilité à 25°C 1/10 mm NA5192 40-50
Point de ramollissement °C NA2617 47-60
Point de flash, min °C NA1440 250 Min
Ductilité à 25°C Cm NA5236 >= 60
Densité a 25 °C Kg/ m3 1 - 1.10
Perte de chauffage % Pds 1 Max
Teneur en paraffines % Pds NA5225 4,5 Max
Solubilité % Pds NA5271 99,5 Min
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Ensuite,il passe à travers le four 14F1, le four est composé d’une seule passe. Le BRI
pénètre dans le four à une température de 245°C pour être réchauffé à une température variable
suivant le brut réduit importé, à la sortie du four le produit subit une injection de vapeur de
dilution qui à pour rôle d’activer la vitesse du BRI et sort du four avec une température
comprise entre 360-375°C qui est contrôlée par 14TIC-1 (sortie 14F1).Les brûleurs du 14F1
sont de type mixte (fuel gaz, fuel oil et gaz de tête). (Figure I-2).
Figure I-2 : Circuit de charge de l’unité 14.
La charge provenant du four pénètre en zone de flash de la colonne sous-vide en deux phases.
les gaz s’acheminent vers le haut et le liquide se dirige vers le fond de la colonne 14C1.
La colonne sous-vide est composée de plateaux et d’une injection de vapeur de stripping
(3kg/cm2) surchauffée à travers le four à 320°C.
Le fond C1 est un mélange bitume + gaz oil très lourd aspiré par la pompe 14G2A/B traverse les
échangeurs 14E3A/B/C côté calandre et passe à travers lavanne de charge 14FIC103A, puis entre
dans le ballon 14D1 (amortisseur) et s’écoule dans la colonne d’oxydation 14C2, cette
charge provenant du fond de la sous-vide servira pour l’obtention des bitumes routiers.(Fig I-3)
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Température °C
Préssion kg/cm2
Figure I-3 : Circuit de fond de la colonne sous vide.
Les coupes latérales sont soutirées des plateaux suivants :

 Gaz oil léger plateau N°6.
 Gaz oil moyen plateau N°12.
 Gaz oil lourd plateau N°18.
La coupe du gaz oil léger est reprise par la pompe 14G5,une partie est renvoyée comme reflux de
tête 14C1 passe à travers un aero-réfrigérant 14E6 dont la température est contrôlée par la TIC-4
et le débit par la 14FIC-10, l’excédent du niveau est contrôlé par LIC-1 et se dirige vers le
fuel. Une partie du gaz oilléger est stockée manuellement à partir de la FIC-10 (vanne de reflux)
vers le bac 49T524,ce bac est prévu lors du rinçage des installations de bitume routier et oxydé.
La coupe du gaz oil moyen est soutirée par les pompes 14G4A/B et traverse l’échangeur
14E1 partie faisceau (BRI côté calandre).
Dont une partie servira de reflux après refroidissement dans l’aero-réfrigérant 14E7 et dont le
débit est contrôlé par la FIC-8 et la température par laTIC-3, l’excédent de la coupe est
transféré vers fuel composant par la vanne de niveau 14LIC-2.
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La coupe de gaz oil lourd est aspirée par la pompe 14G3A/B et passera par l’échangeur
14E2 côté faisceau (BRI côté calandre) et dont une partie sera prélevée comme reflux après
refroidissement dans l’aero-réfrigérant 14E5 dont le débit est contrôlé par la 14FIC-12 et la
température TIC-5.
L’excédent de la coupe est envoyé vers fuel par la vanne de niveau ligne 14LIC3,en
fonctionnement normal une partie du gazoil sera transférée après refroidissement dans
l’échangeur à eau 14E9 vers les bacs T520/T521 pour servir de mélange qui composera la
charge (BITUME + HVGO) d’oxydation dont le débit est contrôlé par la FIC-101A, cette
même gaz oil est utilisée lors des transferts du gas-oillourd vers le bac 49T522 et qui servira
d’appoint pour constituer la charge d’oxydation et cela lors d’un arrêt prolongé du
flashing-sousvide.
L’excédent des coupes de gas-oil lourd, moyen et léger formera un seul produit dans
l’aero-réfrigérant 14E8 puis envoyé comme composant de fuel H.T.S en raison de sa haute
teneur de soufre.
Le vide dans le flashing 14C1 est de 25 mmHg en tête et de 45 mmHg en zone flash.(Fig I-4).
Température °C
Préssion kg/cm2
Figure I-4: circuit des soutirages latéraux de la colonne sous vide 14C1.
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B- Section semiblowing
Cette section est alimentée par le fond 14C1,et après échange de chaleur dans les 14E3A/B/C
côté calandre et contrôle de débit par 14FIC-103A (vanne de charge), le produit traverse le ballon
amortisseur 14D1 équipé de régulateur de niveau (14LIC-101) de la 14C2 (colonne
d’oxydation).Après oxydation à l’air provenant des compresseurs 14G7A/B/C, le produit
de fond est aspiré par la pompe 14G8A/B et après passage dans l’échangeur 14E11 côté
calandre il est stocké par la vanne de niveau la 14LIC-101 dans les bacs
T501/T502/T511/T106/T523 à une température de 160°C.
L’échangeur de chaleur le 14E10 continuellement by passé car on évite de faire passer le
bitume dans cet échangeur après sa sortie du 14E11 et ceci pour gagner le maximum de calorie au
niveau des bacs de stockages.
La colonne d’oxydation 14C2 munie d’une injection d’air en fond de colonne et dont le
débit est contrôlé par la vanne 14FIC-103 suivant l’indication de température du bain du
produit représenté par la 14TIC-102.
Il y a également deux injections de vapeur contrôlée par la 14FIC-102, l’une en surface du bain
apour rôle l’étouffement du bain et l’autre en tête de colonne a pour but d’éviter les
entraînements du produit par la tête de colonne. (Figure I-5).
Figure I-5 : Circuit de l’oxydation (unité 14)
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I.4.2 Description de l’unité 15
L’unité est destinée à produire des bitumes à haut point de ramollissement, elle traite
une charge appelée BLOWING-STOCK qui est un mélange approprié de bitume (RSV) et de
gas-oillourd provenant de l’unité de flashing sous vide. Le principe de son
fonctionnement est de traiter la charge en injectant de l’air (réaction exothermique).
Cette unité peut produire trois sortes de bitumes : le bitume oxydé de spécification 85/25, 90/40 et
115/15 avec une production annuelle de 20.000T/AN, tableau I-4 représente les spécifications
des produits de l’unité 15.
Tableau I-4: Spécifications des produits de l’unité 15
Classes
Penetration Point de Point de Ductilité Densité
a 25°C ramollissement flash a 25°C
(x0.1mm) (°C) (°C) (Cm)
Bitume 85/25 20-30 80-90 >=230 3 mini 1.01
Bitume 90/40 35-45 85-95 >=230 3 mini 1.06
Bitume 115/15 10-20 110-120 >=230 3 mini 1.06
Le produit (BLOWING-STOCK) provenant du T520/T521 à 160°C est aspiré par la

pompe 15G1A/B (pompe volumétrique) être foulé vers la ligne de charge.Une partie revient vers
le bac de charge pour recyclage contrôlé par HC-2 et une partie contrôlée par FIC-1 se dirige vers le
four 15F1 (four en forme de poire ) et sort à 225°C et ensuite le produit alimente le four 15F2 et
sort à 235°C et s’achemine vers le ballon amortisseur 15D1 puis alimente la colonne
d’oxydation a 15C3.
Dans l’appareil de soufflage l’air est introduit par le fond 15C3, il circule à contre
courant de la charge ce qui accélère la réaction d’oxydation.Comme ces réactions sont
exothermiques on peut régler la température de surface 15C3 en contrôlant la quantité d’air
introduite (régulation en cascade 15TIC-3 commande 15FIC-4). De plus, pour maintenir cette
température stable et ainsique pour rendre les réactions homogènes, du bitume est soutiré par une
sortie latérale de l’appareil de soufflage, alors que l’oxydation n’est pas complète, pour être
introduit en recyclage à l’entrée du four 15F1.
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La quantité peut être mesurée à l’aide d’un indicateur de débit 15FI-2A, la raison pour la
quelle on recycle ainsi une partie de l’huile par la pompe 15G2A/B est qu’il faut
accélérer la vitesse d’écoulement de l’huile de la charge dans le four (vitesse. requise 1.2
m/s).
Une vitesse trop lente pouvait entraîner la décomposition de l’huile et formera un dépôt
sur les serpentins des fours 15F1/F2. La pression est contrôlée par le PIC-3 et retour à
l’aspiration de la pompe.
I.4.2.1.Circuit bitume oxydé
Le produit de spécifications voulu sort du fond 15C3 est aspiré par la pompe 15G3A/B
etre foulé vers les bacs de stockage T508/T503/T504/T506/T507/T509, après avoir été contrôlé par
le niveau du bain 15LIC-1,ce dernier agit sur la 15HIC1-B (vanne de retour de l’aspiration
(15G3A/B)).
L’air de soufflage pour l’oxydation provient des compresseurs 14G7A/B/C, le débit
est régulé par la 15 FIC-4,le contrôle et la température 15TIC-3.
Au sommet de la colonne, il y a deux injections de vapeur qui introduisent de la vapeur
pour éviter la combustion spontanée des huiles de décomposition ou l’explosion des gazémanant
de la charge et mélangée à l’air.
Les deux injections de vapeur sont contrôlées par la 15FIC-3, les orifices des injections à vapeur
sont dirigés vers le bas face au bain de la colonne, le débit est indiqué par le FI-2 et une injection
en tête, pour éliminer les gouttelettes montantes vers la tête. (Fig I-6).
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Figure I-6: Schéma de fabrication du bitume oxydé (unité 15).
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Chapitre II GÉNÉRALITÉS SUR LES BITUMES
II. GÉNÉRALITÉS SUR LES BITUMES
II.1.Introduction
Le bitume est le liant qui solidarise l’agrégat utilisé pour le revêtement des routes.
Il est également utilisé pour le revêtement des toitures et de canalisations.Il sert
d’imperméabilisant et peut également résister à la corrosion et au passage du courant
électrique.Solide à température ordinaire, le bitume est un produit très lourd issu du résidu sous
vide des raffineries.Contrairement à l’image qu’il véhicule,le bitume n’est pas un
produit banal.Utilisé dans le secteur du bâtiment et des travaux publics, ses caractéristiques
sont diverses car les contraintes aux quelles il doit s’adapter peuvent fortement varier. Il peut
être plus ou moins thermoplastique, ductile, durable, adhésif, imperméable, résistant à la
corrosion, parfois coloré. Par conséquent, on ne peut parler d’un bitume mais des bitumes.
Cela sous-entend un travail de formulation et de maîtrise des techniques de fabrication [3].
II.2.Caractéristiques des bitumes
La signification du terme bitume n’est pas la même dans tous les pays.Les bitumes
appartiennent à une catégorie de produit que l’on appelle «les liants hydrocarbonés ».
Ceux-ci sont définis et classés dans la norme française NF T 65-000. Les liants hydrocarbonés
comprennent:
 Les bitumes qui sont des produits solides ou semi-solides extraits du pétrole.
 Les émulsions de bitumes, qui résultent de la dispersion d’un bitume
dans une phase réceptrice ,en générale aqueuse.
 Les goudrons, qui sont produits par cokéfaction à haute température du charbon [4].
II.3.type des bitumes


Un bitume routier : est un bitume utilisé pour
l’enrobage des granulats destinés à la construction et
l'entretien des routes et des structures assimilées.
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Un bitume fluidifié (cut-backs) : est un bitume

dont la viscosité a été réduite par l'ajout d'un diluant plus ou
moins volatil.



Un bitume fluxé : est un bitume dont la viscosité a
été réduite par l'ajout d'une huile de fluxage.




Les bitumes modifiés: sont des liants bitumineux
dont les propriétés ont été modifiées par l'emploi d'un agent
chimique, qui, introduit dans le bitume de base, en modifie la
structure chimique et les propriétés physiques et mécaniques.
Ils sont utilisés dans le domaine de la route.



Les èmulsions de bitume : est un mélange liquide
de bitume et d'eau. Ce mélange, chaud ou froid, est vaporisé
sur la surface existante de façon à obtenir une fine pellicule.
L'émulsion de bitume est utilisée comme liant afin que
le revêtement à mettre en place se fixe à la surface existante.


Les bitumes oxydés : ont une sensibilité thermique
réduite, ce qui permet de les utiliser non seulement dans le
secteur routier mais également dans d’autres secteurs,
comme par exemple dans des ouvrages électriques et
hydrauliques ; en outre les bitumes oxydés constituent la
base à partir de laquelle sont réalisées les peintures
bitumineuses.
Page 20
A l’intérieur de ces catégories, il existe un classement:

La norme NF T 65-001(1979),donne une classification des bitumes purs en
fonction de leur dureté.Celle-ci est mesurée à l’aide d’un test appelé «pénétrabilité
à l’aiguille», qui consiste à mesurer le niveau d’enfoncement dans le bitume
d’une aiguille chargée.Cette norme a de nos jours évolué vers la norme européenne
EN 12591(2000) (voir annexes A et B).
La norme algérienne équivalente est la norme NA5265 (Annexe C).
On définit ainsi 5 classes:
La norme NF T 65-002 définit 5 classes de bitumes fluidifiés au moyen de leur
pseudo-viscosité.
La norme NF T 65-003 définit de la même manière 3 classes de bitumes fluxés.
La norme NF T 65-004 classe les types de bitumes composés: elle distingue 3
classes de bitumes-goudron par leur pseudo-viscosité .
La norme NF T 65-011 distingue les émulsions de bitumes au moyen de leur
nature ionique (anionique ou cationique), de leur stabilité vis-à-vis des granulats et de la
teneur en masse de liant de base.Il existe ainsi 20 classes d’émulsions[4].
II.4.Fabrication des bitumes
Il existe plusieurs procédés de fabrication des bitumes à partir des pétroles bruts :
 La distillation , de bruts choisis pour leurs rendements en coupes lourdes est le
moyen le plus utilisé. Les bitumes sont extraits des résidus de la distillation sous
pression réduite ,elle-même alimentée par des résidus de distillation atmosphérique,il est
maintenant possible d’obtenir toutes les catégories de bitumes par ce procédé.
 Le désasphaltage au solvant, il s’agit d’extraire d’un résidu sous vide
ou d’un distillat lourd les fractions les plus lourdes, qui serviront à fabriquer les
bitumes, la séparation est basée sur la précipitation des asphaltènes et la
solubilisation de l’huile dans un solvant du type alcane, les solvants employés sont le
butane ou le propane ou un mélange butane-propane, en choisissant la nature du produit
de charge et en réglant les paramètres de désasphaltage, notamment la température et la
pression, il est possible d’obtenir par ce procédé différents grades de bitumes.
 Le soufflage, consiste à faire circuler de l’air à contre courant dans une
charge bitumineuse afin de l’oxyder, il résulte de cette opération la formation de
molécules à haut poids moléculaire et de structure différente du celle du produit initial
[4].
Page 21
II.5.Applications des bitumes
Il existe deux grandes catégories d’utilisation des bitumes:
 Les applications routières: on emploie à cet usage les bitumes purs, les
bitumes fluidifiés et fluxés ainsi que les émulsions, chacun de ces produits faisant
l’objet de techniques de mise en œuvre bien spécifiques, il convient d’ajouter
à cette liste l’utilisation d’asphalte coulé,bien que ce produit convienne mieux
aux petites surfaces: trottoirs, cours, etc…
 Les applications industrielles: pour lesquelles les bitumes soufflés sont très
utilisés,citons parmi les applications industrielles:
Les travaux d’étanchéité, qu’il s’agisse deprotéger des ouvrages d’art ou
des toitures et terrasses .
Les joints pour boucher des fissures, sur les routes en particulier, on utilise
pourcela des mélanges de bitumes, d’huiles lourdes et de polymères ou de
soufre.
L’insonorisation, dans le bâtiment, l’automobile, l’électroménager.
L’isolation électrique,avec des bitumes oxydés :câble électriques,piles
électriques ,condensateurs.
Les peintures et vernis bitumineux, qui sont faits de mélanges d’un bitume
dur,généralement oxydé et d’un solvant léger ou non léger[4].
II.6.Propriétés recherchées pour les bitumes
Les principales caractéristiques des bitumes sont leur point de ramollissement et leur
pénétrabilité à l’aiguille. La seconde a été toujours à la base de la classification des bitumes et de la
désignation des classes. Pourtant la première est plus représentative de leur capacité à la déformation
lorsque la température de service s’élève. Les autres propriétés ont une importance plus ou
moins grande selon les utilisations [4-5].
 Pénétrabilité à l’aiguille:
La pénétrabilité est la profondeur exprimée en 1/10 de millimètre, à laquelle pénètre
dans un échantillon de bitume porté à 25°C une aiguille d’acier normalisée
appliquée pendant 5 secondes sous une charge de 100 g. la méthode est définie en
Algérie par la norme NA5192, La pénétrabilité est liée à la viscosité.
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 Point de ramollissement :
Le point de ramollissement est la température à laquelle un produit bitumineux devient
mou dans des conditions normalisées. Il est mesuré par la méthode dite‘‘bille et
anneau’’. Une bille d’acier de dimension et poids bien définis est placée sur une
pastille de bitume qui est enchâssée dans un anneau de métal lui aussi bien défini.
L’ensemble est chauffé progressivement. Lorsque la pastille de bitume est
devenue assez molle pour que la bille la traverse et parcoure une hauteur de 2,5 cm,la
température correspondante est appelée point de ramollissement, il est définien
Algérie par la norme NA2617. Cette mesure est liée aussi à la viscosité.
 Masse volumique:
Cette grandeur est mesurée au moyen de pycnomètre.
 Point de fragilité Fraass:
Cet essai sert à caractériser la fragilité du bitume à basse température. Il consiste à
mesurer la température à laquelle apparaissent des fissures sur le bitume.
 Résistance au durcissement (Essai RTFOT):
Un échantillon de bitume est oxydé à chaud dans des conditions bien définies. Il est
défini en Algérie par la norme NA5113.
 Solubilité :
Cette mesure permet de définir la teneur en bitume dans un produit bitumineux
comme la partie soluble dans le sulfure de carbone.La méthode en Algérie elle est
définie par la norme NA5271.
 Ductilité :
C’est l’allongement, au moment de la rupture, d’une éprouvette de bitume qui
est étirée à une vitesse et une température déterminées.
 Volatilité :
Celle-ci peut être caractérisée de différentes manières:

Point d’éclair (bitumes fluidifiés ou fluxés).

Perte de masse en chauffage, NF T 66-011 et ASTM D 6. La perte de masse au
chauffage peut aussi être mesuré eau cours de l’essai RTFOT[4].
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II.7.Les méthodes de séparation de bitumes
En fractions peuvent être classées comme suit :
 Extraction aux solvants.

 Adsorption.
 Chromatographie.
L’extraction aux solvants est une technique relativement rapide, mais la séparation
obtenue est généralement plus pauvre que celle de la chromatographie où l’effet du
solvant est combiné avec une adsorption sélective. De même les méthodes d’adsorption
simples ne sont pas efficaces comme la colonne de chromatographie dans laquelle la
solution d’élution est constamment réexposée à l’adsorbant frais et aux différentes
conditions d’équilibre au cours de son chemin vers le bas de colonne. (La solution
d’élution est celle utilisé pour retirer la substance adsorbée par lavage). La distillation
moléculaire est lente et présente des limitations en ce qui concerne la surface dans laquelle la
séparation et la distillation des composants bitumineux a haut poids moléculaire peuvent être
effectuées.
Les technique chromatographiques sont donc les plus largement utilisées pour définir la
constitution du bitume. La base de la méthode est initialement de précipiter les asphaltènes en
utilisant le n-heptane suivi par une séparation chromatographique des matières restante.
II.8.Chimie des bitumes
Les bitumes routiers sont essentiellement obtenus par distillation sous vide du
pétrole et sont ainsi des mélanges complexes d’hydrocarbures différents par leur masse, leur
degré d'aromaticité et le nombre et la nature de leurs groupements polaires [6].
II.8.1.Analyse de la structure des bitumes
L'analyse élémentaire d'un bitume met en évidence des atomes de carbone (80 à 87 %)
et d'hydrogène (8-12 %). En outre, des hétéroatomes tels que le soufre (1-9 %), l'azote (0-1,5
%) et l'oxygène (0,5-1,5 %) et des traces de métaux tels que le vanadium ou le nickel sont
présentes [7].
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La composition élémentaire d'un bitume dépend essentiellement de l'origine de son

brut et d'une manière moindre, des techniques de raffinage (soufflage, déasphaltage, ou encore
les nouveaux procédés « multigrades » permettant d'obtenir des bitumes dits spéciaux [8]) ainsi
que des bitumes (ou asphaltes) naturels, qui correspondent plutôt à des applications
spécifiques.
Ces éléments chimiques sont arrangés en molécules complexes différent par leur masse
molaire qui varie entre 400 et 4000 g/mol [9]. Généralement, ces molécules sont séparées par
leur caractère plutôt aliphatique ou aromatique, et la présence de groupements polaires.Suite à
la complexité de sa chimie, il est tout à fait illusoire de donner une formule chimique d'un
bitume, même si des structures moléculaires moyennes sont proposées [10].
II.8.2.Caractérisation des fractions de bitume
Les premiers travaux sur la chimie du bitume sont dus à Boussingault [11], qui a séparé
une fraction distillable qu'il a nommé « pétrolènes » (maintenant appelée « maltènes ») et une
fraction non-distillables, les asphaltènes.
Bien que la composition exacte de chacune de ces fractions dépend énormément de la

nature du brut, il y a un certain nombre de points communs entre les diverses familles
génériques issues de bitumes d'origines différentes [6,12]. Le bitume à une chimie complexe, il
contient les saturés, les composés aromatiques, les résines et asphaltènes.
Figure II -1 : Représentation structurale des quatre fractions de bitume [12].
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II.8.2.1.Les saturés
Les saturés sont de faibles masses molaires, autour de 600 g/mol et comportent un
faible pourcentage d'alcanes linéaires pouvant cristalliser [13,14], qui se rapprochent des cires
ou paraffines et généralement appelés « fractions cristallisables ». Ces fractions représentent de
5 à 10 % de bitume suivant la nature de brut [13].
II.8.2.2.Les aromatiques
Les aromatiques sont les fractions présentes en majorité (environ 60%) et ce sont
notamment les espèces impliquées dans la transition vitreuse du bitume, en conjonction avec
les saturés non-cristallisés [13].
II.8.2.3Les résines
Les résines parfois appelées aromatiques polaires, sont peu nombreuses, mais ont un
rôle essentiel vis-à-vis de la stabilité colloïdale du bitume. Ce sont en général des molécules à
caractère aromatique très marqué et renfermant des hétéro éléments (N, O, S et parfois Ni et
V), leur masse molaire peut varier de 500 à 1000 g/mol [4, 15,16].
II.8.2.4.Les asphaltènes
Représentent généralement moins de 20% d’un bitume routier, ils sont des solides
noirs, brillants, dont la masse molaire peut varier de 800 à 4000 g/mol [17,18]. Leur
composition élémentaire est stable d'un bitume à l'autre et ils sont concentrés en
hétéroéléments : soufre, azote, nickel, fer et vanadium.
Suite à la présence de groupements polaires, de plages aromatiques et de métaux

complexés, ils sont aussi impliqués dans les propriétés adhésives des bitumes [10].
Il faut préciser que les bitumes sont des matériaux évolutifs, notamment suite à un
vieillissement chimique, qui correspond à une oxydation, avec ruptures de chaînes et
ouvertures de cycles. Le vieillissement génère essentiellement une augmentation de la teneur
en asphaltènes, ce qui se traduit par une rigidification du bitume [6].
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Chapitre III PROBLÉMATIQUE
III. PROBLÉMATIQUE
III.1. Présentation du problème
Après sa sortie du fond de la colonne de distillation sous vide 14C1, le bitume va subir une
oxydation au niveau de la colonne 14C2 ou il se passe les réactions de déshydrogénation partielles
et polymérisation dont le but est le durcissement du bitume. Après cette opérationnel bitume est
envoyé vers le stockage.
Il a été constaté,au niveau de l’unité 14 (zone 10) de la raffinerie d’Arzew que le
bitume routier(grade 40/50) sort avec une pénétrabilité hors spécifications,en particulier
dans le cas d’absence d’asphaltes fournis par les unités voisines (bitumes naturel sissus
des unités U22 (Zone 7) /U200 ( Zone 5).
La pénétrabilité est une caractéristique importante pour les bitumes routiers, elle perrmet
aux bitumes des’étirer sans se rompre, elle est mesurée en (1/10mm). Pour les bitumes
40/50 la pénétrabilité doit être entre 40 – 50 ( à 25°C ) .
Dans le tableau sont présentés les résultats d’analyses effectuées sur le bitume
routier pour la période (janvier 2019) .On peut lire que la ductilité et le point de flash répond en
taux spécifications alors que la pénétrabilité et le point de ramollissement sont souvent hors
spécifications.
D’après l’historique de l’unité 14, plusieurs tentatives ont été faites pour
corriger les en jouant sur les paramètres opératoires de la colonne 14C2 (Le débit d’air
injecté, la température, et le temps de séjour) pour mieux contrôler l’oxydation au
niveau de cet équipement.
Page 27
Tableau III-1 : Spécifications du produit bitume 40/50.
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Tableau III-2: Spécifications de la pénétrabilité des asphaltes.
DATE AUTRES Z5 154 Z7

SPECIFIC. P P Z5 43 Z7
Z5 177 Z7 315 Z5 70 Z7
Z5 194 Z7 238 Z5 71 Z7 55
Z5 268 Z7 265 Z5 87 Z7 24
Z5 177 Z7 248 Z5 85 Z7 23
Z5 204 Z7 248 Z5 71 Z7 55
Z5 79 Z7 186 Z5 87 Z7 24
Z5 180 Z7 180 Z5 85 Z7 23
Z5 130 Z7 298 Z5 63 Z7 24
Z5 139 Z7 113 Z5 92 Z7 25
Z5 160 Z7 20 Z5 88 Z7 28
Z5 152 Z7 8 Z5 73 Z7 20
Z5 138 Z7 6 Z5 75 Z7 35
Z5 136 Z7 284 Z5 98 Z7 29
Z5 158 Z7 67 Z5 84 Z7 23
Z5 156 Z7 18 Z5 Z7 46
Z5 150 Z7 10 Z5 Z7 20
Z5 145 Z7 22 Z5 Z7 25
Z5 169 Z7 Z5 Z7 17
Z5 138 Z7 Z5 Z7 8
Z5 156 Z7 Z5 Z7 18
Z5 Z7 Z5 Z7 22
Z5 Z7 Z5 53 Z7 21
Z5 166 Z7 Z5 45 Z7 17
Z5 194 Z7 220 Z5 Z7 30
Z5 130 Z7 13 Z5 59 Z7 40
Z5 144 Z7 10 Z5 45 Z7 42
Z5 146 Z7 15 Z5 50 Z7 21
Z5 Z7 Z5 56 Z7 16
Z5 139 Z7 5 Z5 Z7 87
Z5 Z7 Z5 34 Z7 39
Z5 138 Z7 4,5 Z5 Z7
Z5 Z7 Z5 63 Z7 26
Z5 Z7 Z5 Z7 23
Z5 150 Z7 275 Z5 Z7 14
Z5 200 Z7 300 Z5 Z7 15
Z5 172 Z7 145 Z5 Z7 14
Z5 150 Z7 7 Z5 Z7 23
Z5 174 Z7 10 Z5 Z7 17
Z5 143 Z7 Z5 Z7 18
Z5 172 Z7 Z5 Z7
Z5 154 Z7 9
Z5 170 Z7
Z5 Z7
Z5 57 Z7
Z5 100 Z7
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Tableau III-3: Spécifications de la quantité des asphaltes.
Zone 7 Zone 5
DATE FI106 FI107
01/01/19 45 89
02/01/19 42 144
03/01/19 150 150
04/01/19 116 116
05/01/19 171 171
06/01/19 100 100
07/01/19 117 117
08/01/19 160 160
09/01/19 148 149
10/01/19 152 153
11/01/19 150 150
12/01/19 129 129
13/01/19 124 124
14/01/19 144 144
15/01/19 139 139
16/01/19
17/01/19
18/01/19 146 146
19/01/19 158 158
20/01/19 310 310
21/01/19 132 115
22/01/19 137 133
23/01/19 136 137
24/01/19 23 136
25/01/19 168 23
26/01/19 162
27/01/19 168
28/01/19 164
29/01/19 110
30/01/19
31/01/19
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Tableau III-4 : Spécifications de la colonne d’oxydation (14C2).
entrée C2 AIR C2 entrée C2 bain C2 # T°

DATE FIC103A FIC103 TI101 TIC102 TIC102-TI101
01/01/19 16,87 486 195 212 17
02/01/19 16,87 552 193 207 14
03/01/19 13,6 368 196 212,1 16,1
04/01/19 14,6 408 202 229,5 27,5
05/01/19 16 385 199 226,9 27,9
06/01/19 14,6 359 200 225,4 25,4
07/01/19 15,1 380 202 227,7 25,7
08/01/19 15,4 376 201 228,9 27,9
09/01/19 15 439 201 233,6 32,6
10/01/19 14,8 452 203 236,7 33,7
11/01/19 15,4 444 205 234,1 29,1
12/01/19 15 441 204 235,6 31,6
13/01/19 14,8 323 204 230,2 26,2
14/01/19 14,8 400 203 228,8 25,8
15/01/19 14,7 301 202 227,7 25,7
16/01/19 15,74 339 204 221,6 17,6
17/01/19 15,7 360 205 228,8 23,8
18/01/19 14,9 360 204 234,6 30,6
19/01/19 14,8 380 204 232 28
20/01/19 17,4 406 206 231 25
21/01/19 15,2 341 204 226,7 22,7
22/01/19 14,3 342 197 218,7 21,7
23/01/19 14,5 369 204 228,9 24,9
24/01/19 14,8 395 205 234,9 29,9
25/01/19 14,8 363 205 233,1 28,1
26/01/19 14,8 390 205 234,4 29,4
27/01/19 15 420 202 230,5 28,5
28/01/19 12,18 362 188 206 18
29/01/19 11,88 346 192 209 17
30/01/19
31/01/19
Page 31
III.2. Analyse du problème
Les paramètres physiques, où chimiques sont à l’origine de la baise de pénétrabilité du

bitume au-dessous de la normale.
III.2.1. Paramètres opératoires
 La température du bain: C’est la température du bitume dans la colonne

14C2.
 Le temps de séjour dans la colonne d’oxydation 14C2: Un temps de séjour
long conduit à une oxydation avancéece qui provoque la baisse de la ductilité,un temps
de séjour réduit provoque l’augmentation d’un autre paramètre qui est la
pénétrabilité qui doit être comprise entre 40 et 50 1/10mm.
 Le degré d’oxydation:un degré d’oxydation élevé implique une oxydation
avancée et vice versa. Ce degré est contrôlé par le débit d’air injecté dans la
colonne 14C2.
III.2.2. Paramètres physico-chimiques
La nature de la charge à une influence sur la pénétrabilité,c’est pour ce la que

l’analyse physico chimique de la charge est très importante pour identifier les causes probables qui
ont menévers ce problème.
III.3. Objectifs du travail
Le but de notre travail est de trouver les causes qui ont mené vers cette baisse de
pénétrabilité et essayer de trouver des solutions afin de rendre cette spécification conforme
aux normes. La remise en conformité de la pénétrabilité ne doit pas être en détriment des
autres spécifications telles que la ductilité et le point de ramollissement, et cela quelque
soit le type de la charge de BRI. Nôtres démarche consiste à déterminer les paramètres
physico-chimiques permettant d’atteindre la qualité requise.
Ensuite, on propose des recommandations basées sur une étude fiable pour nos clients
européens sur la qualité voulue du BRI.Pour cela notre étude comporte:
 Une compagne de suivi à travers laquelle on calcule les paramètres opératoires cité
au paravant, et on étudie leur influence sur la pénétrabilité.
Page 32
Chapitre IV COMPAGNE DE SUIVI
IV. COMPAGNE DE SUIVI DES PARAMETRES PHYSIQUES DU

BITUME
IV.1. Introduction
Dans cette partie,on va étudier l’influence des paramètres physiques sur la

pénétrabilité de bitume en traçant et discutant l’évolution de cette propriété en fonction
des paramètres de fonctionnement de l’unité 14.Ensuite on réalise une investigation de
l’effet de la nature de la charge RSV et asphalte des zones voisines (Zone 5 et Zone 7 ) sur
la pénétrabilité de bitume routier. Finalement on fait une étude de l’impact de teneur en
asphaltes sur la pénétrabilité. L’étude est basée sur des données et des analyses effectuées
durant la pér iode ( JANVIE R 2019).
IV.2. Point de ramollissement
La figure IV-1 montre les résultats de point de ramollissement du bitume obtenue

durant la période de suivi.On remarque, que globalement cette propriété varie entre 47°C et
61°C ce qui est tout à fait dans la norme (NA2617).
Figure IV-1 : Point de ramollissement durant la période de suivi.
Page 33
IV.3. Point de flash
Dans la figure IV-2 est illustré le graphe qui représente la variation du point de
flash du bitume obtenu durant la période de suivi. On remarque, que globalement la
spécification de point de flash a été dans la norme (NA1440) (point de flash supérieur
250°C). Le changement de point de flash peut être expliqué par le changement des
paramètres opératoires de la colonne de distillation sous vide 14C1 notamment
l’augmentation de la température de Heavy vaccumgas oil (HVGO) soutiré, où bien par la
nature chimique de la charge.
Figure IV-2 : Variation du point de flash durant la période de suivi.
Page 34
IV.4. Ductilité
La ductilité est une caractéristique critique pour les bitumes. Ce paramètre ne peut
en aucun cas être négligé. Dans la figure IV-3 est illustré le graphe qui représente la
variation de la ductilité et la pénétrabilité du bitume (40/50) issu de l’unité 14 en fonction
du temps.
Figure IV-3 : Variation de la pénétrabilité et la ductilité au cour du temps.
On remarque sur la figure IV-3 que la ductilité et la pénétrabilité ont la même tendance. A
titre d’exemple, considérons le jour 4 où la ductilité est de 126.67 cm, la pénétrabilité
correspondante est de 47.3 (1/10 mm). En revanche, lorsque la ductilité est faible, la
pénétrabilité vas de soit, comme le montre les analyses du jour 23 où la ductilité est de
65.3 cm, et la pénétrabilité 37.7 (1/10 mm). Ainsi, la ductilité et la pénétrabilité sont deux
paramètres étroitement liés l’un à l’autre Cependant, pour qu’un bitume soit de bonne
qualité, les normes exigent une pénétrabilité comprise entre 40 et 50 (1/10 mm ) et une
ductilité supérieure à 60 cm. Donc, lorsqu’on cherche à augmenter la ductilité, il faut
prendre également en considération la pénétrabilité.
Page 35
IV.5. Pénétrabilité
La figure IV- 4 montre la variation de la pénétrabilité du bitume routier de grade

40/50 issu de l’unité 14 durant la période de suivi. On remarque sur cette figure IV-4
qu’il y a des perturbations au niveau de l’unité 14 concernant une spécification importante
des bitumes routiers qui est la pénétrabilité. Le graphe montre qu’il ya des jours où la
pénétrabilité est relativement élevée supérieure à 50 (1/10mm) et d’autres jours où elle est
inférieure à 40 (1/10mm). Cette diminution se traduit par l’obtention d’un produit (bitume
routier) non conforme. Ce changement de la pénétrabilité peut être expliqué par le
changement des paramètres opératoires de la colonne d’oxydation 14C2 ; où bien par la
nature chimique de la charge BRI. Dans ce qui suit, nous intéressons aux paramètres
opératoires et leurs influences sur la pénétrabilité.
IV-4: Variation de la pénétrabilité au cour du temps.
Page 36
IV.6. Effet de la température sur la Pénétrabilité
La température du bain de la colonne d’oxydation 14C2 est l’un des paramètres

clés pour obtenir un produit avec des propriétés déterminées. L’effet de ce paramètre sur la
pénétrabilité sera éxaminer dans cette section.
IV.6.1. Température du bain
Pour étudier l’effet de la température du bain du réacteur (la colonne ) d’oxydation sur la
pénétrabilité,un graphe qui illustre la variation de ce paramètre en fonction du temps a été tracé et
représenté par la figure IV-5.
Figure IV-5 :Variation de la Pénétrabilité et de la température du bain au

cour du temps.
On remarque sur cette Figure IV-5 que la température n’affecte pas sur la pénétrabilité
dans la période du 2 ème jour ou la pénétrabilité augmente jusqu’a 57(1/10mm) et la
température diminue jusqu’à 207°C (une variation inverssement ,cette variation est
justifiée par la réaction d’oxydation).
Ainsi, par exemple le jour (21) la pénétrabilité augmente jusqu’à 65.67 (1/10mm) et la
température diminue jusqu’à 226.7°C . Sauf la periode des jours ( 21 – 22 ) Il y a l'effet de
la temperature sur la pénétrabilité ou la pénétrabilité diminue jusqu’à 32.33 (1/10mm) et la
température diminue jusqu’à 218.7°C .
Donc il y’a pas d’effet de la température du bain sur la pénétrabilité.
Page 37
IV.6.2. Effet du gradient de température ∆T
C’est la différence de la température entre l’entrée et le bain du réacteur 14C2,

cette valeur est proportionnelle à la quantité de chaleur dégagée lors de la réaction. Elle est
calculée à partir de l’équation suivante :
∆T=tb- te (VI-1)
Te: Température d’entrée de la colonne 14C2 (°C)
Tb: Température du bain de la colonne 14C2 (°C)

On a calculé cette valeur en utilisant les données d’une période de 1 mois, ensuite on a
tracé un graphe qui représente la variation de cette valeur et les valeurs de la pénétrabilité
en fonction du temps.Les résultats sont illustrés sur la figure IV-6.D’après cette figure,le
gradient de température (∆T) varie de 14 à 34°c au cour du temps.Cette variation est
accompagnée d’un changement de la pénétrabilité, comme durant le jour 02 où la
pénétrabilité augmente jusqu’a 57 (1/10 mm) et ∆T diminue jusqu’a 14°C, qui est une
valeur hors norme. Ainsi, par exemple le jour (21) la pénétrabilité augmente jusqu’à 65.67
(1/10mm) et ∆T diminue jusqu’a 23°C. Ainsi, durant la période du jours ( 21-22 ) il y’a un
léger effet, la pénétrabilité qui diminue de 65.67 à 32.33 (1/10mm) pour un gradient de
température ∆T qui diminue de 23 à 22 °C.
Donc il y’a pas d’effet de la variation de la température ∆T sur la pénétrabilité.
Figure IV-6: Pénétrabilité et différence de température en fonction du temps.
Page 38
IV.7. Effet des propriétés de l’air injecté dans la colonne 14C2 sur la
pénétrabilité
IV.7.1. Débit d’air
Le débit d’air injecté dans la colonne de soufflage 14C2 est aussi considéré comme
un paramètre clé de l’oxydation, il est proportionnel au degré d’oxydation. En d’autres
termes, un débit d’air élevé conduit à une oxydation avancée et vice versa. Ce qui rend
indispensable l’étude de la variation de ce paramètre et de la pénétrabilité en fonction du
temps.Pour cette raison, on a tracé un graphe qui représente la variation du débit d’air injecté
dans la colonne 14C2 et la pénétrabilité en fonction du temps. Ce graphe est représenté dans la
figure IV-7.D’après le graphe, on remarque qu’il y a une variation de débit d’air injecté
dans la colonne 14C2 en fonction du temps.
Figure IV-7: Variation de la Pénétrabilité et du débit d’air en fonction du temps.
On remarque également sur la figure IV-7. A titre d’exemples,lorsque le débit d’air

diminue jusqu’a 341 Nm3/h aux 21jour, la pénétrabilité augmente de 65.67 (1/10mm). En
revanche,pour la période du jours (21 -22) , le débit et presque stable (341-342Nm3/h) et
la pénétrabilité diminue de 65.67 – 32.33 (1/10mm) . Bien heureusement, ces deux valeurs
de la pénétrabilité sont hors les normes.
Page 39
Donc il y’a un effet débit d’air sur la pénétrabilité.Mais d’autre jour (02 jour), la
pénétrabilité augmente jusqu'à 57 (1/10mm) et débit d’air augmente jusqu’a (552 Nm3/h)
(donc il y’a pas d’effet).
Donc il y’a d’effet du débit d’air sur la pénétrabilité.
IV.7.2. Rapport air/charge
Le rapport air/charge représente la quantité d’air utilisée pour l’oxydation d’une

tonne de charge(résidu sous vide). Il est mesuré en Nm3 d’air/Tonne de charge. Ce rapport
est calculé à partir de l’équation (IV-2)
𝑸𝒂
R= (IV-2)
𝑸𝒄 ∗𝞺𝒄 ∗𝟏𝟎−𝟑
R : Rapport air/charge (Nm3/Tonne)
Qa : Débit volumique de l’air (Nm3/h)
Qc : Débit volumique de la charge (m3/h)
ρc : Masse volumique de la charge (Kg/m3)
D’après cette équation on déduit que le rapport air/charge peut être contrôlé par deux
paramètres:
 Le débit de la charge qui alimente la colonne d’oxydation 14C2: ce débit est

inversement proportionnel au rapport air/charge.
 Le débit d’air injecté dans la colonne d’oxydation 14C2: il est directement

proportionnel au rapport air/charge, Pour mieux étudier l’effet de l’air injecté dans
la colonne d’oxydation 14C2 sur la pénétrabilité, on a tracé un graphe qui représente
les variations de la pénétrabilité et du rapport air/charge en fonction du temps. Ce graphe est
illustré dans la figure IV-8.
On remarque sur la figure IV-8 quele rapport air/charge fluctue de façon importante en
fonction du temps. Ainsi, par exemple ce rapport est relativement élevé comme pour le
jour 02 où il était à son maximum (32.72Nm3/tonne), alors que la pénétrabilité était de 57
(1/10mm), qui est une valeur non conforme aux normes.Ainsi , par exemple le jour (15) la
pénétrabilité était de 43.67 (1/10mm), qui est une valeur conforme aux normes,alors que le
rapport était à sa valeur minimal (20.47 Nm3 /tonne), .En parallèle de cette variation du
rapport air/charge, il y a une variation de la pénétrabilité .
Page 40
Figure IV-8: Variation de la Pénétrabilité et du rapport air/charge en fonction du

temps.
Ainsi, il semble y avoir un rapport air/charge optimal permettant d’avoir une pénétrabilité
conforme aux normes.
Donc il y’a pas d’effet de la Rapport air/charge sur la pénétrabilité.
IV.8.Effet du temps de séjour sur la Pénétrabilité
Le temps de séjour dans la colonne 14C2 est le temps moyen nécessaire pour traiter un
volume équivalent au volume de la colonne. C’est un paramètre important qui contrôle le
taux d’oxydation du bitume. Nous avons jugé très utile d’étudier l’influence de ce
paramètre sur la pénétrabilité.
IV.8.1.Calcul du temps de séjour
Le temps de séjour dans la colonne d’oxydation est calculé à partir de l’équation suivante:
𝑉𝑃
ts= (IV-3)
𝑄𝑃
Page 41
ts : temps de séjour (h)

Vp : Volume du liquide dans la colonne (m3)
Qp : Débit volumique du produit (m3/h)
Le volume du liquide dans la colonne est calculé à partir de l’équation suivante :
VP = π*R2*HP (IV-4)
R : Rayon de la colonne 14C2
Hp : la hauteur du liquide dans la colonne 14C2
IV.8.1.1.Temps de séjour design
Tout d’abord on va calculer le temps de séjour selon les paramètres de design:
Données :
 R= 1,75 m
 Hp= 10 m
 Qp= 16.87 m3 /h
Pour le calculer il faut passer par le calcul du volume du liquide dans la colonne:
VP = π*1,752*10⟹VP = 96m3
96
ts=16.87⟹ ts=5,69 h
Le temps de séjour dans la colonne d’oxydation 14C2 d’après les paramètres design est de
5,69 h
Page 42
IV .8.1.2.Temps de séjour réel
Après avoir calculé le temps de séjour selon les paramètres design, on l’a
calculé selon les paramètres réels. Le calcul a été effectué en utilisant les paramètres de
fonctionnement durant une période de 1 mois .La figure IV-9 représente la variation du temps de
séjour dans la colonne 14C2, et de la pénétrabilité en fonction du temps.
Figure IV-9 : Variation du temps de séjour et de la pénétrabilité en fonction du

temps.
D’après le graphe représenté dans la figure IV-9, on remarque que le temps de séjour réel
varie entre 8.08 h (jour 29) et 5.51 h (jours 20), durant notre période d’étude, alors que le
temps de séjour design est de 5,69 h , lorsque le temps de séjour diminue la pénétrabilité augment.
On remarque sur cette figure que,le temps de séjour affecte sur la pénétrabilité dans la
période du mois comme durant jour (21) la pénétrabilité augmente jusqu’à 65.67
(1/10mm) et le temps de séjour augmente jusqu'à 6.32 h. Ainsi, durant la période du jours
(21-22) la pénétrabilité diminue de 65.67 à 32.33 (1/10mm) et temps de séjour augmente
de 6.32 h à 6.71 h.
Donc il y’a un effet temps de séjour sur la pénétrabilité.
Page 43
Sauf le jour 02 où la pénétrabilité augmente jusqu’a 57 (1/10 mm) qui est une valeur hors
norme et le temps de séjour constant 5.69h.
L’augmentation de temps de séjour améliore le taux d’oxydation qui facilite la transformation des
molécules légers en molécules à poids moléculaires plus grand (les asphaltènes) par une réaction de
polymérisation.
IV.9.Effet de l’asphalte sur la Pénétrabilité
La quantité de bitume routier produite est de 120000 T/an, et celle de l’asphalte est de
70781 T/an, qui représentent 37% de la production totale (asphalte + RSV). Ce qui nous a
conduits à mener une étude sur l’influence de l’asphalte sur la qualité du bitume 40/50.
Figure IV-10: Effet de l’asphalte sur la Pénétrabilité du bitume.
On remarque sur la figure IV-10 que durant les jours où la quantité d’asphalte ajoutée été
inferieur a 150 Tonne et la pénétrabilité été hors les normes (par exemple du jour 02 et jour 21 et
du jour 21 au jour 22) .Ainsi, la pénétrabilité est proportionnelle à la quantité d’asphalte dans le
bitume. L’ajout des asphaltes de la zone 05/07 permet d’avoir la pénétrabilité entre 40 et 50
(1/10mm).
Page 44
Il faut noter également que l’asphalte contient une proportion importante de résine qui
corriger la pénétrabilité du RSV, et qui se transforme en asphaltènes par polymérisation
dans la colonne d’oxydation.
IV.10. Influence de point de pénétrabilité d’asphalte sur la pénétrabilité
On constate sur la figure IV-11 qu’il y a une variation inversement entre le point de
pénétrabilité de l’asphalte et la pénétrabilité de bitume 40/50. Il est à noter que la valeur
maximale de pénétrabilité de l’asphalte est limitée parle design à 400 (1/10mm).
FigureIV-11:Relation entre la pénétrabilité d’asphalte et pénétrabilité du bitume.
On a enregistré durant le jour 21 une valeur maximale de la pénétrabilité de bitume routier

de l’ordre de 65.67 (1/10mm) avec une diminution de la pénétrabilité de l’asphalte jusqu'à
43.25 (1/10mm). On observe également (Fig. IV-11) que la valeur minimale 32.33
(1/10mm) correspondante à une valeur de pénétrabilité de l’asphalte est égale 16 (1/10mm)
est obtenue durant le jour 22. Ainsi, l’augmentation de point de pénétrabilité de l’asphalte
permis d’ajuster la proportion des résines dans la charge RSV a fin de corriger sa
pénétrabilité.
Donc il y’a d’effet de la quantité et la pénétrabilité de l’asphalte sur la pénétrabilité de

bitume routier.
Page 45
CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS
CONCLUSION
Dans le présent travail nous avons étudié un problème qui se pose au niveau de la zone 10 de
la raffinerie d’Arzew, il s’agit d’une caractéristique principale du bitume qui est la
pénétrabilité. Pour palier à ce problème, notre travail a commencé par l’analyse des paramètres
opératoires qui influent sur la pénétrabilité. D’après notre travail qui est basée sur des données
de 01 mois, on a trouvé que ces trois paramètres ont une influence sur la pénétrabilité. Ces trois
paramètres sont :
 L’air injecté dans la colonne 14C2
 Le temps de séjour dans la colonne 14C2
 La qualité et la quantité de l’asphalte
Ceci rend nécessaire l’optimisation de ces derniers. Cependant, on doit prendre en

considération le changement des autres spécifications du bitume 40/50, telle que la ductilité. Pour
permettre un bon fonctionnement des paramètres opératoires, il est impératif de connaitre l’effet de la
nature de la charge avec l’addition de l’asphalte des unités voisines sur la pénétrabilité de notre
produit fini, sachant qu’on a confirmé d’après les expériences au niveau de laboratoire de la raffinerie
d’arzew; une influence très importante de l’asphalte rajoutée de la zone 05 et la zone 07 sur
pénétrabilité de bitume routier.
Notre modeste travail n’est en fait qu’une contribution pour résoudre la problématique
vécu et ouvre des perspectives vers d’autres voies à explorer.
Page 46
CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS
RECOMMANDATIONS
Pour résoudre le problème de pénétrabilité du bitume 40/50 au niveau de la raffinerie

d’Arzew, nous recommandons :
-D’importé une charge BRI approprie a notre design industrielle par une investigation sur
ces caractéristiques physico-chimiques.
-Valider par des tests RUN les nouveaux paramètres de marche de la colonne d’oxydation
14C2.
-Nous proposons de maximiser le point de pénétrabilité de l’asphalte zone 05/07 (400 max)
avec une quantité suffisante de l’asphalte pour corriger la pénétrabilité.
-Nous proposons de réserver une quantité d’asphalte (bac de stockage pour l’asphalte).
-Nous proposons de produire un bitume routier 35/50 qui est un grade mondial afin
d’éviter les problèmes liée a la pénétrabilité rencontré dans le grade actuel.
Page 47
BIBLIOGRAPHIE
[1] Bilan matiere annee 2018, Departemene Planning et Programmation.
[2] Manuel opératoire de la zone 10 de la raffinerie d’Arzew.
[3] J-P-FAVENNEC, « Le raffinage du pétrole» volume 5 exploitation et gestion de la

raffinerie, publications de l’InstitutFrançais du Pétrole EDITION TECHNIP 1998.
[4] J-P-WAUQUIER, « Le raffinage du pétrole» volume 1 produits pétroliers schémas de

fabrication,publications de l’InstitutFrançais du Pétrole, EDITION TECHNIP 1994.
[5]- P. Wuithier, Le pétrole, Raffinage et Génie chimique I, Science et Technique du

Pétrole, (1972).
[6] D. Lesueur, La Rhéologie des Bitumes: Principes et Modification, Rhéologie, V. 2, 1-

30, (2002).
[7] J. F. Branthaver, J.C. Petersen, R.E. Robertson et al, Binder Characterization and
Evaluation, Chemical Characterization SHRP Report A-368, National Research Council,
Washington DC, V. 2, (1994).
[8] Association Internationale de la Route (AIPCR), Use of Modified Bituminous Binders,

Spécial Bitumens and Bitumens with Additives in Road Pavements, LCPC Ed Paris
(1999).
[9] B. Brûlé et F. Migliori, Application de la chromatographie sur gel perméable à la

caractérisation de bitumes routiers et de leur susceptibilité au vieillissement artificiel Bull.
Liaison Lab, Ponts Chaussées, N° 128, 107-120, (1983).
[10] P.W. Jennings, M.A. Desando, M.F. Raub et al, NMR spectroscopy in the
Characterization of weight selected asphalts, Fuel Sci. Techn. Int, V. 10, 887-907, (1992).
[11] J.B. Boussingault, Mémoire sur la composition des bitumes, Ann. Chim. Phys, V. 64,
141-151, (1837).
[12] J-F. Masson, L. Pelletier, P. Collins, Rapid FTIR method for quantification of styrene-
butadiene type copolymers in bitumen, Journal of Applied Polymer Science, V. 79, 1034-
1041 (2001).
[13] P. Claudy, J.M. Létoffé, G. N. King et al, Characterization of paving asphalts by

differential scanning calorimetry, Fuel Sci. Techn. Int, V. 9, ), 71-92 ,(1991).
[14] J.P. Planche, P. Claudy, J.M. Létoffé, Characterization of asphalts by thermoanalysis,

Science and Technology J. Youtcheff Ed. Marcel Dekker, New York, (2002).
[15] J. M. Swanson, A contribution to the physical chemistry of the asphalts, J. Phys.

Chem, V. 46, 141-150, (1942).
[16] H. Lian, J.R.Lin, T. F. Yen, Peptization studies of asphaltene and solubility parameter
spectra, Fuel, V. 73, (1994), 423-428.
[17] J. G. Speight, The Chemistry and Technology of Petroleum, Marcel Dekker, New
York (1991).
[18] L. Michon, D. Martin, J.P. Planche et al, Estimation of average structural parameters
of birumens by 13C nuclear magnetic résonance spectroscopy, Fuel, V. 76, 9-15, (1997).
ANNEXE A : Spécifications des bitumes routiers selon la norme T 65-001
Version septembre 1979
ANNEXE B : Spécifications des bitumes routiers(EN 12591 2000)
ANNEXE C : Spécifications des bitumes routiers (NA 5265) version 2006

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‫وزارة البحث العلمي والتعليم العالي‬

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPEREUR ET DE

MEMOIRE DE FIN D’ETUDES

Filière : Génie des procédés

ETUDE DE LA QUALITE DU BITUME ROUTIER 40/50

Soutenu le 20/06/2019 devant le jury composé de :

Président : Mr BENTOUAMI.A Professeur Université de Mostaganem

Année Universitaire 2018/2019

d’exploitation (unité de fabrication de bitume ), et Mr saddouk chef de

service de la zone 10.

 A l'ensemble du personnel de la zone 10 de production de bitume.

 Nous remercions évidemment l'ensemble du personnel de la Raffinerie

d’Arzew , et Monsieur HAFID ingénieur exploitation de la Zone 5.et

Monsieur MUSTAPHA (département technique).

À la mémoire de mon très cher PAPA. Je prie Dieu le

Je le dédie aussi à ma chère maman qui m’a transmis

À mon très cher frère Reda ;

À mes soeurs adorées (Marwa, Kheuira) ;

À mes grands-parents qui n’ont cessé de prier pour

Pour tous leurs sacrifices, leur amour, leur tendresse,

À tous mes amis (es).

CHAPITRE I : PRÉSENTATION DE LA RAFFINERIE D’ARZEW................................... 3

TABLEAU I-1 : CAPACITÉS ANNUELLES DE PRODUCTION DE DIFFÉRENTES UNITÉS ..................... 3

TABLEAU I-2: CARACTÉRISTIQUES DU BRI ............................................................................ 10

TABLEAU I-3:SPÉCIFICATIONS DU BITUME 40/50 ................................................................... 11

TABLEAU I-4: SPÉCIFICATIONS DES PRODUITS DE L’UNITÉ 15 ................................................. 16

CHAPITRE III : PROBLÉMATIQUE ................................................................................ 27

TABLEAU III-1 : SPÉCIFICATIONS DU PRODUIT BITUME 40/50 ................................................. 28

TABLEAU III-3: SPÉCIFICATIONS DE LA QUANTITÉ DES ASPHALTES. ........................................ 30

TABLEAU III-4 : SPÉCIFICATIONS DE LA COLONNE D’OXYDATION (14C2) ............................... 31

CHAPITRE I : PRÉSENTATION DE LA RAFFINERIE D’ARZEW ..................................... 3

FIGURE I-1 : SCHÉMA SYNOPTIQUE DES INSTALLATIONS DE LA RAFFINERIE D’ARZEW ............. 9

FIGURE I-2 : CIRCUIT DE CHARGE DE L’UNITÉ 14 .................................................................... 12

FIGURE I-3 : CIRCUIT DE FOND DE LA COLONNE SOUS VIDE..................................................... 13

FIGURE I-5: CIRCUIT DE L’OXYDATION (UNITÉ 14) ................................................................. 15

FIGURE I-6 : SCHÉMA DE FABRICATION DU BITUME OXYDÉ (UNITÉ 15) .................................... 18

CHAPITRE II : GÉNÉRALITÉS SUR LES BITUMES ........................................................ 19

FIGURE II -1 : REPRÉSENTATION STRUCTURALE DES QUATRE FRACTIONS DE BITUME .............. 25

CHAPITRE IV : COMPAGNE DE SUIVI........................................................................... 33

FIGURE IV-1 : POINT DE RAMOLLISSEMENT DURANT LA PÉRIODE DE SUIVI .............................. 33

FIGURE IV-2 : VARIATION DU POINT DE FLASH DURANT LA PÉRIODE DE SUIVI ......................... 34

FIGURE IV-3 : VARIATION DE LA PÉNÉTRABILITÉ ET LA DUCTILITÉ AU COUR DU TEMPS ........... 35

FIGURE IV-4: VARIATION DE LA PÉNÉTRABILITÉ AU COUR DU TEMPS ..................................... 36

FIGURE IV-5 : VARIATION DE LA PÉNÉTRABILITÉ ET DE LA TEMPÉRATURE DU BAIN AU COUR DU TEMPS ....... 37

FIGURE IV-6: PÉNÉTRABILITÉ ET DIFFÉRENCE DE TEMPÉRATURE EN FONCTION DU TEMPS ....... 38

FIGURE IV-7: VARIATION DE LA PÉNÉTRABILITÉ ET DU DÉBIT D’AIR EN FONCTION DU TEMPS .. 39

FIGURE IV-8: VARIATION DE LA PÉNÉTRABILITÉ ET DU RAPPORT AIR/CHARGE EN FONCTION DU TEMPS ........ 41

FIGURE IV-9 : VARIATION DU TEMPS DE SÉJOUR ET DE LA PÉNÉTRABILITÉ EN FONCTION DU TEMPS... 43

FIGURE IV-10: EFFET DE L’ASPHALTE SUR LA PÉNÉTRABILITÉ DU BITUME.............................. 44

FIGURE IV-11: RELATION ENTRE LA PÉNÉTRABILITÉ D’ASPHALTE ET PÉNÉTRABILITÉ DU BITUME .. 45

BRI : brut réduit importé.

LPG : gaz de pétrole liquéfié.

LSRN : naphta léger.

HSRN : naphta lourd.

BRA : résidu atmosphérique.

RSV : résidu sous vide.

MEC : Méthyle Ethyle Cétone.

SPO : SPindle Oïl (huile légère).

MVO : huile mi-visqueuse.