Le document décrit les étapes de formation des gisements de pétrole, notamment la migration primaire et secondaire du pétrole brut hors de la roche-mère vers une roche-réservoir poreuse. Il explique également les trois étapes principales du raffinage du pétrole brut: la séparation, la conversion et l'amélioration des produits pétroliers.
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Le document décrit les étapes de formation des gisements de pétrole, notamment la migration primaire et secondaire du pétrole brut hors de la roche-mère vers une roche-réservoir poreuse. Il explique également les trois étapes principales du raffinage du pétrole brut: la séparation, la conversion et l'amélioration des produits pétroliers.
Le document décrit les étapes de formation des gisements de pétrole, notamment la migration primaire et secondaire du pétrole brut hors de la roche-mère vers une roche-réservoir poreuse. Il explique également les trois étapes principales du raffinage du pétrole brut: la séparation, la conversion et l'amélioration des produits pétroliers.
Le document décrit les étapes de formation des gisements de pétrole, notamment la migration primaire et secondaire du pétrole brut hors de la roche-mère vers une roche-réservoir poreuse. Il explique également les trois étapes principales du raffinage du pétrole brut: la séparation, la conversion et l'amélioration des produits pétroliers.
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Formation des gisements de pétrole
Le pétrole est une matière première facilement exploitable lorsqu’il se concentre dans un réservoir par des phénomènes de migration.
Migration primaire
Le pétrole brut est initialement contenu dans la roche-mère, compacte et
imperméable. Par un mécanisme encore mal élucidé (certainement lié à une augmentation de pression dans la roche-mère au cours de son enfouissement) l’eau, le pétrole et le gaz issus du kérogène peuvent être expulsés de leur formation d’origine, migrant alors éventuellement vers une future roche-réservoir.
Migration secondaire
De faible densité, le pétrole expulsé (mélangé à de l’eau et du gaz dissous) a tendance
à remonter jusqu’à la surface de la Terre. Il s’échappe très lentement à travers les couches sédimentaires perméables qui jouxtent la roche-mère :
en général, la migration secondaire du pétrole n’est pas arrêtée par un obstacle.
Le pétrole finit par atteindre les premiers mètres du sol, où il est dégradé en bitumes sous l'action de bactéries. Les combustibles fossiles produits sont alors des pétroles dits « lourds » ou « extra-lourds » et des sables bitumineux. Ils peuvent être utilisés comme des indices de surface pour détecter un bassin sédimentaire susceptible de contenir du pétrole, lors de prospections réalisées par l’industrie pétrolière ; Une accumulation de pétrole associé à de l’eau et du gaz se forme dans la couche perméable sous-jacente créant ainsi une roche-réservoir en dessous de la roche-couverture. Dans ce réservoir poreux, le gaz s’accumule au-dessus du pétrole brut, lequel se retrouve au-dessus de l’eau en raison des densités respectives de ces produits. Les trois étapes du raffinage
La transformation du pétrole brut est une opération incontournable. Dans une
raffinerie, le brut est transformé en produits finis suivant des processus rigoureux appartenant à trois types principaux d’opérations : séparation, conversion et amélioration.
Les procédés de séparation
La première étape est celle de la séparation des molécules par distillation atmosphérique (c'est-à-dire à la pression atmosphérique normale), en fonction de leurs poids moléculaires. Ce procédé consiste à chauffer le pétrole à 350/400 °C pour en provoquer l’évaporation. Le chauffage s’effectue à la base d’une tour de distillation de 60 mètres de haut, appelée aussi topping. Les vapeurs de brut remontent dans la tour tandis que les molécules les plus lourdes, ou résidus lourds, restent à la base sans s’évaporer. À mesure que les vapeurs s'élèvent, les molécules se condensent les unes après les autres en liquides, jusqu’aux gaz qui atteignent seuls le haut de la tour, où la température n’est plus que de 150 °C. À différents niveaux de la tour se trouvent des plateaux qui permettent de récupérer ces liquides de plus en plus légers. Chaque plateau correspond à une fraction de distillation, appelée aussi coupe pétrolière, depuis les bitumes (hydrocarbures très visqueux) jusqu'aux gaz.
Les résidus lourds issus de cette distillation renferment encore beaucoup de produits de densité moyenne. On les soumet, dans une autre colonne, à une seconde distillation qui permet de récupérer plus de produits moyens (fiouls lourds et gazole). Les procédés de conversion Après les opérations de séparation, la proportion d’hydrocarbures lourds reste encore trop importante. Pour répondre à la demande en produits légers, on « casse » ces molécules lourdes en deux ou plusieurs molécules plus légères.
Ce procédé de conversion, appliqué à 500 °C, est également appelé craquage
catalytique car il fait intervenir un catalyseur (substance accélérant une réaction chimique). 75 % des produits lourds soumis à la conversion sont ainsi transformés en gaz, essence et gazole. D’autres procédés permettent d’améliorer ce résultat par des ajouts d'hydrogène (hydrocraquage) ou en employant des méthodes d'extraction du carbone (conversion profonde). Plus une conversion est poussée, plus elle est coûteuse et gourmande en énergie. L’objectif permanent des raffineurs est de trouver l’équilibre entre degré et coût de la conversion !
Les procédés d’amélioration
Ils consistent à réduire fortement ou éliminer les molécules corrosives ou néfastes à l'environnement, en particulier le soufre. Les normes de l'Union européenne (UE) en matière d'émissions de soufre sont strictes : depuis le 1er janvier 2009, l’essence et le gazole contenant plus de 10 ppm de soufre ne doivent pas être utilisés sur le territoire européen1. Ces mesures visent à améliorer la qualité de l’air ambiant : elles permettent d’optimiser l’efficacité des technologies de traitement catalytique des gaz d’échappement des véhicules. La désulfuration du gazole s'effectue à 370 °C, sous une pression de 60 bars et en présence d'hydrogène dont l’action consiste à extraire la plus grande partie du soufre organique que l’on retrouve sous forme de sulfure d’hydrogène (H2S). Ce dernier est ensuite traité pour produire du soufre, substance utilisée dans l'industrie..
Les usages des produits pétroliers raffinés
Chacun des produits raffinés issus du pétrole brut trouve un usage spécifique :
le gaz de pétrole liquéfié (GPL) est un carburant pour les véhicules à gaz ; les gaz butane et propane sont utilisés pour les besoins domestiques ; l'essence et le gazole alimentent les moteurs des véhicules automobiles ; le kérosène est employé comme carburant dans l'aviation ; le naphta est la principale matière première employée en pétrochimie ; le fioul domestique est un combustible de chauffage ; les huiles servent à fabriquer des lubrifiants ; le bitume est utilisé pour recouvrir les routes.
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I-Diversité des produits de l’industrie pétrochimique :
La pétrochimie, chimie dérivée du pétrole, couvre à la fois le secteur de
l’industrie pétrolière et le secteur de l’industrie chimique qui utilise comme matière première les produits pétroliers. Vu la complexité des produits pétrochimiques, la pétrochimie est devenue incontournable dans l’industrie chimique en générale. A titre indicatif, citons quelques produits à bases pétrochimiques : les détergents, les colorants, les explosifs, les insecticides, les peintures, les solvants, les alcools, les fibres synthétiques … Ceci montre à suffisance la nécessité de former un personnel qualifié à tout niveau aptes à œuvrer dans ces usines.
II-Principales voies de fabrication en pétrochimie :
1-Craquage En petrochimie, le craquage est l’operation qui consiste a decomposer, a haute temperature, un gaz ou une coupe liquide legere pour obtenir les hydrocarbures bases de la petrochimie (ethylene, propylene,…etc.) En presence d’une proportion importante de vapeur d’eau, cette operation s’appelle le vapocraquage. Suivant que le craquage se fait sous l’effet d’une temperature tres elevee ou en presence d’un catalyseur, on appellera le craquage thermique et craquage catalytique.
2-Reformage L’objectif est d’augmenter l’indice d’octane des essences. Le reformage accomplit principalement trois types de reactions Aromatisation ,Déshydrogénation , Isomérisation
III-Quelques exemples de procédés :
a-La fabrication de la matière PVC : Au départ, le PVC est un polymère thermoplastique obtenu par polymérisation du monomère de chlorure de vinyle. Il se présente sous forme de poudre, à laquelle en fonction de son utilisation finale sont ajoutés différents adjuvants : lubrifiants, stabilisants, plastifiants, charges…
Schéma de fabrication de la résine PVC
b-La fabrication de l’ammoniac :
L’ammoniac est produit par la synthèse de l’azote et de l’hydrogène : N2 + 3 H2→ 2 NH3 L’hydrogène est obtenu par reforming du méthane, constituant du gaz naturel : CH4 + 2 H2O → CO2 + 4 H2 L’azote provient de l’air atmosphérique.
