PÉTROLE Le raffinage
Les procédés de conversion
Les proportions des produits obtenus par séparation à partir des pétroles bruts ne coïncident avec le profil des besoins du marché ni en quantité ni en qualité. Les procédés de conversion effectuent des transformations moléculaires qui accomplissent cette adéquation. Ils utilisent essentiellement des réactions chimiques que l'on peut classer en trois catégories suivant que les liaisons carbone-carbone des molécules sont rompues ( craquage), regroupées (synthèse) ou conservées (réarrangement). D'une façon générale, ces transformations sont soit purement thermiques, soit aidées par un catalyseur, soit réalisées en présence d'hydrogène.
Le craquage
Le craquage thermique
Le craquage thermique, procédé le plus ancien, s'est appliqué d'abord aux distillats moyens (gazoles) puis à la partie légère des résidus (distillats sous vide). Par décomposition thermique à une température voisine de 500 0C et sous des pressions élevées, ces distillats étaient transformés en essences. La réaction donnait lieu à la formation de coke. C'est lors de la mise au point des premières installations industrielles de craquage thermique qu'est apparu le four tubulaire, véritable réacteur de l'unité, dont l'emploi s'est ensuite généralisé dans toutes les autres installations de raffinage comme un moyen efficace de fournir des calories aux produits traités. Actuellement, le craquage thermique est pratiqué sur la partie lourde des résidus (résidus sous vide), de façon modérée par viscoréduction, ou sévère par cokéfaction. Il est aussi utilisé avec de la vapeur (vapocraquage) en pétrochimie pour produire les oléfines. La conversion généralisée des distillats sous vide et la diminution des quantités de pétrole bruts traités ont entraîné la séparation de tous les distillats sous vide. Il en a résulté une production corrélative de résidu sous vide bien supérieure aux besoins des bitumes. Les excédents très visqueux sont dilués avec du gazole pour obtenir une viscosité du mélange conforme à la spécification requise pour le fioul lourd. La viscoréduction du résidu sous vide est un craquage thermique modéré de plus en plus employé car, outre une faible production de distillats légers, il permet d'obtenir un résidu moins visqueux réduisant ainsi la quantité de gazole de dilution introduite dans le fioul lourd et par conséquent la quantité de fioul lourd fabriqué. Dans certains cas, cette quantité est encore supérieure aux besoins du marché. La cokéfaction du résidu sous vide, qui est un craquage thermique sévère, se substitue alors à la viscoréduction. Le but de cette opération, le plus souvent discontinue (cokéfaction différée), est de fabriquer du coke qui sera ultérieurement brûlé en l'état ou gazéifié.
Le craquage catalytique
Le craquage catalytique des distillats sous vide a depuis longtemps remplacé leur craquage thermique. Le catalyseur fluidifié en fines particules facilite la réaction qui s'effectue à une pression voisine de celle de l'atmosphère. Il est régénéré en continu : le coke qui se dépose à sa surface est brûlé au fur et à mesure. Les installations industrielles de craquage catalytique sont très complexes : outre le réacteur et le régénérateur, elles comportent une séparation des produits craqués, sorte de pétrole brut synthétique, ainsi qu'une récupération d'énergie puisque la température de régénération est proche de 700 0C. Les catalyseurs et la technologie de la réaction ont évolué pour augmenter à la fois la conversion et la production d'essences. Maintenant, les catalyseurs très actifs sont des tamis moléculaires, le temps de contact est de l'ordre de quelques secondes et le rendement en essence voisin de 50 p. 100. Des installations de craquage catalytique de résidu atmosphérique commencent[...]
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Écrit par
- René DAUDIN : ingénieur de l'Ecole polytechnique, diplômé de l'Institut de contrôle de gestion, chef de service à la filiale française de British Petroleum (B.P.)professeur à l'École nationale supérieure des pétroles et des moteurs (E.N.S.P.M.)
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