OUAHBI_Hicham_Rapport_Les trois grandes classes de procédés pétrochimiques

Les trois grandes classes de procédés pétrochimiques

Réaliser par : OUHBI Hicham Enseignant : Pr : SEBTI Saïd

OUAHBI Hicham

Master VARENAPE

Contenu Introduction .................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ........................... 2 I.

Raffinage et les procèdes pétrochimiques ........................................................... ...................................................................................... ........................... 2 1.

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

2.

Vapocraquage.................................................................. .............................................................................................................................. ............................................................ 3

3.

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

4.

Hydrocraquage (Hydrocracking)....................................................................... (Hydrocracking).................................................................................................. ........................... 3

5.

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

II.

La pétrochimique aliphatique ................................................................... ......................................................................................................... ...................................... 4 1.

Ethylène ............................................................... ..................................................................................................................................... ........................................................................ .. 5

2.

Propylène ............................................................ ............................................................................................................................... ........................................................................ ..... 6

III. 1. IV.

Pétrochimique Aromatiques ................................................................. ....................................................................................................... ...................................... 7 Benzéne. .............................................................. .................................................................................................................................... ........................................................................ .. 8 La pétrochimie inorganique .................................................................. ........................................................................................................ ...................................... 9

1.

Ammoniac............................................................................................................................... Ammoniac............................................................ ........................................................................ ..... 9

2.

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

3.

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

Conclusion ......................................................................................................... ............................................................................................................................................. .................................... 10 10 Référence : ........................................................... .............................................................................................................................. ................................................................................. .............. 11


Année Universitaire 2011/2012

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Introduction Le pétrole c'est un mélange de nombreux hydrocarbures provenant de la décomposition d'organismes marins vivant il y a plusieurs millions d'années. La composition du pétrole dépend du lieu d'où il est extrait : il y a actuellement une centaine de bruts différents sur le marché pétrolier. On distingue trois catégories d'hydrocarbures présents dans les fractions du brut distillant entre 20 et 200°C : les alcanes ou paraffines (18 à 65 %), les cycloalcanes ou naphtènes (25 à 90 %) et des composés aromatiques (jusqu'à 15 %). Il n'y a pas d'alcènes (oléfines) ni d'alcynes. D'autres éléments sont souvent présents dans le pétrole : le soufre, l'azote, des métaux. Il contient très peu d'oxygène. Les produits pétrochimiques pétrochimiques sont des produits chimiques organiques organiques dérivés du pétrole et du gaz naturel. naturel. Les raffineries raffineries pétrolières pétrolières et les usines usines de traitement traitement du gaz naturel fournissent à cette cette industrie les les matières premières nécessaires, nécessaires, telles telles que le méthane, l’éthane, les liquides liquides de gaz naturel naturel (le propane et le butane), butane), le naphte, naphte, les distillats, les

condensats et les concentrés. L’industrie pétrochimique comprend les deux filières principales ci -dessous :

La filière des oléfines - éthylène - propylène - butylène

La filière des aromatiques

- benzène - toluène -xylène

Les produits de ces deux filières sont transformés transform és en produits chimiques et en polymères qui se retrouvent dans un large éventail d’applications d’applicati ons dans les domaines de la construction, de l’emballage, l’emballage, de l’industrie l’industrie chimique, chimique, du transport, de l’aéronautique, l’aéronautique, de l’électronique, etc. Les pri ncipaux produits chimiques et polymères provenant provenant de ces deux

filières sont les suivants : d’éthylèn e; éthylène glycol et dérivés; Éthylène : oxyde d’éthylène;

éthanolamines et dérivés;

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

I.

Raffinage et les procèdes pétrochimiques



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Le raffinage du pétrole désigne l'ensemble des traitements et tr ansformations ansformations visant à tirer du pétrole le maximum de produits à haute valeur commerciale. Selon l'objectif visé, en général, ces procédés sont réunis dans une raffinerie. La raffinerie est l'endroit où l'on traite le pétrole pour extraire les fractions commercialisables.[2] commercialisables.[2] De nombreux procédés industriels font appel à la catalyse hétérogène, en particulier dans des réactions de raffinage, craquage, et autre transformation de chimie des intermédiaires. 1. Craquage catalytique Le craquage catalytique est un processus dans lequel des alcanes à longue chaines se brisent lorsqu‘ils sont portés à 500 °C environ en présence de catalyseurs platine -

molybdène. En résulte un alcane et un alcène de masse molaire plus faible.

Pt/Mo

naphta

Alcanes, alcénes alcénes 500°C, 2,3 atm

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

Pt/Mo CH4 H2C

naphta 800°C, 1 atm

17% 17 %

CH2 H3C 34% 34 %

16% 16 % CH2

3. Reformage catalytique Le reformage catalytique est un processus dans lequel les composés naphténiques dont le cyclohexane, sont déshydrogénés à 550 °C sous haute pression en présence de catalyseurs à base de platine.[3]

Pt

naphta

Benzéne,aromatique,essene 550°C, 20,40 atm

4. Hydrocraquage (Hydrocracking) Les trois grandes classes de procédés pétrochimiques


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L'hydrocraquage L'hydrocraquage est un procédé permettant de convertir des Distillats lourds de pétrole en coupes légères à haute valeur marchande. Ce procédé est mis en œuvre sous une forte température de l'ordre 250 à 450 °C et une forte pression d'hydrogène (entre 50 et 150 bars), en présence d'un catalyseur en lit fixe.[4] 5. Viscoréduction (Visbreaking) Comme toujours, ici on cherche à transformer les résidus en coupes légères pour avoir une meilleure valorisation. Afin de réduire la viscosité des coupes lourdes et des résidus visqueux, on utilise un procédé appelé viscoréduction (visbreaking) qui a pour but de transformer en partie les produits lourds en produits légers et en même temps réduire la viscosité du résidu. En effet, c'est un "craquage thermique" de résidu atmosphérique ou sous-vide, à sévérité, en général, modérée. Les divers procédés de visbreaking opèrent en phase liquide entre 450 °C et 500 °C sous une pression comprise entre 5 et 20 bars. À cette température, ilil y a craquage des des molécules molécules longues et apparition apparition des molécules molécules oléfiniques. Mais en présence d'hydrogène sous haute pression, il y a hydrogénation partielle de ces oléfines et aussi des aromatiques formés. Des intermédiaires lourds sont à l'origine de la formation du coke. Il faut signaler également qu'avec ce procédé, la consommation d'hydrogène est assez importante, de l'ordre de 200 à 700 m³ d'H2/m3 de charge.[5]

II.

La pétrochimique aliphatique Les oléfines ou alcènes sont également constituées d e chaînes d’atomes de carbone.

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

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



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

Figure 2 ,3 : Transformation de l’éthylène



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2. Propylène C'est le deuxième hydrocarbure le plus simple de la classe des alcènes (le plus simple étant l'éthylène) Il est également utilisé comme matière première dans l'industrie chimique pour les produits suivants

Figure 4,5 : Transformation du propylène



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III.

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Pétrochimique Aromatiques

Lorsqu’on élimine quelques atomes d’hydrogène des naphtènes et que l’on crée trois

doubles liaisons symétriques entre les atomes de carbone, on obtient des hydrocarbures aromatiques dont le comportement chimique est, à maints égards, différent de celui des trois catégories d’hydrocarbures d’hydrocarbures décrites décrites ci-dessus. Les hydrocarbures aromatiques sont des produits pétroliers spécifiques composés d’atomes de carbone et d’hydrogène. Ils regroupent tous les composés renfermant un ou

plusieurs cycles benzéniques. Le plus simple est le benzène de formule (C6 H6) Les aromatiques servent de base à un grand nombre d ’opérations de synthèse dans la pétrochimie. Les aromatiques qui revêtent une grande importance économique pour l’industrie pé trochimique sont le benzène, le toluène, le xylène et le naphtalène. [7]

Figure 6 : Procédé Séparation des aromatiques



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1. Benzéne.

Figure 7,8 : Transformation du Benzène.



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IV.

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La pétrochimie inorganique

1. Ammoniac Il consiste à faire réagir, en présence d’un catalyseur, l’hydrogène provenant d’hydrocarbures d’hydrocarbures et d’eau avec l’azote de l’air. La production d’hydrogène s’effectue principalement par reformage des hydrocarbures par la vapeur d’eau puis conversion par la vapeur d’eau du

monoxyde de carbone produit. L’hydrogène est puriﬁé de tous les composés oxygénés qui l’accompagnent, l’accompagnent, avant d’être introduit dans le réacteur catalytique de synthèse d’ammoniac. Les réactions principales principales mises en œuvre sont les suivantes. [8] l’hydrocarbure (endothermique) (endothermique) : Reformage de l’hydrocarbure

Cn Hm+ n H2O

n CO+ (n+ m /2) H2

Conversion de CO (exothermique) : CO + H2O → CO2 + H2 Synthèse (exothermique) : N2 + 3 H2 → 2 NH3 2. Noir de carbone Le noir de carbone est un matériau carboné colloïdal fabriqué industriellement par combustion incomplète de produits pétroliers lourds (goudron, goudron de houille, goudron de craquage d'éthylène, et une petite quantité d'huile végétale). Il se présente sous forme de sphères de carbone et d'agrégats de ces sphères et dont les dimensions sont généralement inférieures de 10 à 1000 nm. C'est un produit cancérigène qui est notamment utilisé comme charge dans les pneus (c'est 70 % environ de son usage). 3. Sulfure d'hydrogène Le sulfure d'hydrogène est naturellement présent dans le pétrole, le gaz naturel, les gaz volcaniques et les sources chaudes. Il peut résulter de décomposition bactérienne de la matière organique. Il est également produit par les déchets humains et animaux. Le sulfure d'hydrogène peut également provenir des activités industrielles, telles que la transformation des produits alimentaires, du traitement des eaux usées, des hauts-fourneaux, des papeteries, des tanneries et des raffineries de pétrole. Des communautés bactériennes dégradant le méthane en condition anaérobie peuvent aussi en produire.



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Conclusion Le pétrole brut ne procure pas seulement de l’essence. Nous utilisons chaque jour l’un ou l’autre de ses nombreux dérivés, souvent sans nous rendre compte qu’ils sont aussi à base

de pétrole. La pétrochimie pétrochimie est l'art d'utiliser d'utiliser les produits issus issus du raffinage du pétrole pétrole pour fabriquer des produits organiques spécifiques par des réactions chimiques appropriées, en présence ou pas de catalyseur. Les principaux procédés sont Craquage thermique d’hydrocarbures en présence de vapeur d’eau pour la production d’oléfines Oxydation partielle d’hydrocarbures Séparation des aromatiques. Généralement on considère trois grandes classes de procédés pétrochimiques : Aliphatiques Aliphatiques Aromatiques Inorganiques



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Référence : [1] : Sommet de MONTREAL 2002 : Groupe de travail L’industrie pétrochimique pétrochimique québécoise

[2][5] : http://fr.academic.ru/dic.nsf/frwiki/797 http://fr.academic.ru/dic.nsf/frwiki/797308 308 [3] : Master 2 recherche VEMUE8 cours de chimie verte 2010-2011.Université Nice Sophia Antipolis par Pr: Pr: Sylvain ANTONIOTTI [4] http://fr.academic.ru/dic.nsf/frwiki/14 http://fr.academic.ru/dic.nsf/frwiki/1405692#sel=7 05692#sel=7:1,7:49 :1,7:49 [6]: Guide technique pour les souscripteurs27 Les raffineries de pétrole 1re PARTIE: BASES [7] Guide technique pour les souscripteurs 27 Les raffineries de pétrole1re PARTIE: BASES Münchener Rück Munich Re Group page [8]:Techniques de l’Ingénieu: Ammoniac NH3 par Jean -Paul MAZAUD Chef du service Procédés Groupe SOFRESID Figure 1,2,4,6 et 7 : http://didel.script.univ-paris diderot.fr/claroline/backend diderot.fr/clarol ine/backends/download s/download.php?url=L2dy .php?url=L2dyYW5kc19wcm9jZ YW5kc19wcm9jZWRlZXMtMjAw WRlZXMtMjAw Ny1DLnBkZg%3D%3D&cidReset=true&cidReq=XXX111111 Figure 3,5 et 8 cour chimie industraile semestre 3 Pr: ANBAOUI Zoubida 2010



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