CRAQUAGE ET REFORMAGE

INTRODUCTION
Avant de pouvoir être une source d'énergie utilisable de manière efficace, le

pétrole doit être transformé, par différents traitements physiques et
chimiques. À l'issue du processus de raffinage, de nombreux produits dérivés
sont utilisables et utilisés comme combustibles ou substances de base pour
la pétrochimie.
Le pétrole brut est d'abord chauffé à 370°C. Il se vaporise alors partiellement

et est conduit dans une colonne de fractionnement (une sorte de tour de
distillation).
En haut de la colonne, on récupère du gaz de raffinerie utilisé sur place
comme combustible. On récupère aussi d'autres gaz de pétroles comme le
butane et le propane, des essences et du naphta. Ce dernier est le composé
de base de l'industrie pétrochimique. On récupère ensuite le kérosène (utilisé
en aviation, dans les moteurs à réaction), le gazole et le fioul domestique.
Plus bas sur la colonne, on récupère des résidus, qui sont redistillés sous vide
pour obtenir des fiouls lourds, des lubrifiants et des bitumes.
Afin d'obtenir des qualités d'essence spécifiques (indices d'octane élevés) et
de diminuer la teneur en soufre des gazoles, il faut encore traiter les produits
issus de la distillation.
I/ LE CRAQUAGE
Le craquage (cracking en anglais) désigne, en pétrochimie,
la thermolyse du pétrole et de ses dérivés liquides. L'opération consiste
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à casser une molécule organique complexe en éléments plus petits,
notamment des alcanes, des alcènes, des aldéhydes et des cétones. Les
conditions de température et de pression, ainsi que la nature
du catalyseur sont des éléments déterminants du craquage.
1- Historique
En 1855, les premières méthodes de craquage du pétrole sont proposées par

le professeur de chimie Benjamin Silliman, Jr. de la Sheffield Scientific
School (SSS) à l'université Yale.
La première méthode de craquage thermique, le procédé de craquage de
Choukhov, a été inventée par l'ingénieur russe Vladimir Choukhov, dans
l'Empire russe le 27 novembre 1891.
Eugène Houdry, un ingénieur français, invente le craquage catalytique et
développe le premier procédé rentable après avoir émigré aux États-Unis. La
première usine est construite en 1936. Son procédé fait doubler la quantité
d'essence qui pouvait être produite à partir d'un baril de pétrole brut.
2- Le craquage catalytique
Le craquage catalytique en lit fluide retire du carbone à la charge craquée et
donne principalement des essences et des oléfines (propylène, butylène) qui
intéressent la chimie. L'hydrocraquage ajoute de l'hydrogène à la charge
craquée tout en la désulfurant et donne principalement du gazoil pour les
diesel et du kérosène pour les avions.
Contrairement à l'hydrocraqueur, le mode d'utilisation d'un catalyseur en lit
circulant dans le craquage catalytique permet à ce catalyseur d'être régénéré
et permet au craquage catalytique en lit fluide de faire de la conversion
profonde en valorisant des résidus atmosphériques, nom donné au fond de
tour non vaporisé des distillations atmosphériques.
3- 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 !
II/ LE REFORMAGE
Le reformage catalytique est un procédé de raffinage dont l'objectif est de
convertir une grande partie des hydrocarbures naphténiques naturels du
pétrole en molécules cycliques (aromatiques) à haut indice d'octane et donc
indispensables aux carburants pétroliers. Le reformage s'effectue dans des
réacteurs à haute température (500 - 550°C) et haute pression, en présence
de platine qui joue le rôle de catalyseur.
1- Le reformage catalytique
Le reformage permet de convertir le naphta ou les essences provenant de la
distillation en des essences de qualité supérieure, à haut indice d'octane. Ce
procédé permet aussi d'obtenir des bases pour la pétrochimie.
Il s’effectue vers 530°C, donc à plus haute température que le craquage.
Le reformage utilise comme catalyseur du platine, d’où le nom
de Platforming donné à ce type de procédé. On obtient de 75 à 80 %
d’essence reformée à haut indice d’octane, des gaz liquéfiés et environ 1 %
en poids d’hydrogène, considéré aujourd’hui comme un précieux réactif pour
l’épuration des produits par désulfuration. Le mélange obtenu contient
beaucoup de composés aromatiques (benzène, toluène, xylènes, etc.),
constituant de certaines essences et matières premières de l'industrie
chimique. L’opération de reformage catalytique est conduite sous une
pression de 20 à 40 atmosphères en présence d’hydrogène fabriqué par la

réaction, ce qui évite la formation de coke. Plusieurs unités utilisent
maintenant un catalyseur bimétallique et une technologie permettant sa
régénération continue.
Les distillats légers dont le point d’ébullition est inférieur à 80°C ne sont
pas transformables par le reformage catalytique car leurs molécules
contiennent moins de six atomes de carbone, seuil des hydrocarbures
aromatiques.
2- Quel est le rôle d'un catalyseur au cours d'une réaction chimique
Le catalyseur est une substance qui modifie la vitesse d’une réaction

chimique sans être transformée par la réaction. Les enzymes, qui font partie
des catalyseurs les plus puissants, jouent un rôle essentiel dans les
organismes vivants où ils accélèrent des réactions qui, sans eux,
nécessiteraient des températures qui détruiraient une grande partie de la
matière organique.
Le catalyseur modifie uniquement la vitesse (cinétique) de la réaction; il
n’agit pas sur l’équilibre thermodynamique : dans le cas d’une réaction
thermodynamiquement possible, on obtient les mêmes produits et en mêmes
proportions, avec ou sans catalyseur. À la fin de la réaction, on récupère
intégralement le catalyseur. Précisons que c’est la différence entre catalyseur
et amorceur. Un catalyseur est sélectif : il augmente la vitesse de certaines
réactions seulement.
Les catalyseurs sont de la plus grande importance dans le monde
industriel d'aujourd'hui. Un domaine actuel de recherche en catalyse est celui
des enzymes. Les enzymes sont utilisées depuis longtemps par quelques
industries, mais une vingtaine seulement est actuellement disponible en
quantité industrielle. Les biotechniciens cherchent à développer cette
ressource.

CONCLUSION
Le pétrole doit subir de nombreuses transformations pour être exploitable

dans le cadre d'une utilisation précise. Ces multiples transformations
impliquent des consommations d'énergie, aujourd'hui mal connues (nul doute
que les industries pétrolières ont des informations sur cette question). Au
final, la multitude de produits dérivés pourra être utilisée de diverses
manières (combustible, carburant, pétrochimie, plastiques, etc.).
Ces sous-produits sont parfois directement valorisables (essences, gazoles,
etc.), parfois ils devront subir d'autres transformations pour être exploitables,
certains même sont des produits fatals, qui n'ont pas de débouchés réels.
La tendance étant à la valorisation d'un maximum de sous-produits, et la
proportion de produit dérivés obtenus étant relativement fixe, les indutries
pétrolières doivent donc chercher des débouchés supplémentaires pour les
produits dérivés produits en sur-quantité. Par exemple, la diésélisation du
parc automobile français bouscule les quantités de produits dérivés, pour
lesquels il faut soit assurer la demande, soit trouver de nouveaux débouchés.

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Avant de pouvoir être une source d'énergie utilisable de manière efficace, le

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Le catalyseur est une substance qui modifie la vitesse d’une réaction

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