Raffinage

1. 1
PETROCHIMIE
Pétrole = mélanges complexes d’hydrocarbures (C1 à C40)
4 types de traitement :
1/ Séparation = raffinage, fractionnement des mélanges
-> on ne change pas la nature des constituants (= distillation)
2/ Conversion = Traitement de certaines fractions
-> modifications de la composition (craquage, réformage ...)
3/ Amélioration
4/ Mélange
Traitement du pétrole
Accueil

2. 2
1 DISTILLATION
Gaz liquéfiables
C3-C4 : jusqu ’à 20 °C
Accueil
Brut
Distillation à pression
atmosphérique
Distillation sous
pression réduite
Ether de pétrole
C5-C6 : de 20 °C à 60 °C
Naphta
C6-C7 : de 60 °C à 100 °C
Essence
C6-C12 : de 60 °C à 200 °C
Fioul
Huiles de
graissage
Paraffines
Bitume
Kérosène
C12-C18 : de 175 °C à 275 °C
Gas oil
> C18 : plus de 275 °C

3. 3
FRACTIONS DE DISTILLATION DU PETROLE
HUILE
BRUTE
C
O
L
O
N
N
E
D
E
D
I
S
T
I
L
L
A
T
I
O
N
Gaz (Eb < 20 °C
Essence (Eb = 20-150 °C)
Pétrole lampant ou kérosène
(Eb = 180 - 230 °C)
Gas oil (Eb = 230 - 300 °C)
Fuel (Eb = 300 - 400 °C)
Lubrifiants ( Eb = 400 - 500 °C)
Fuel lourd (Eb > 500 °C)
Asphaltes
CH4, C2H6, C3H8, C4H10
mêmes composés que gaz naturel
majorité brûlée
Essence ordinaire
fractions légères : éther de pétrole
fractions lourdes : solvants
Coupes C11-C12 : carburants
des moteurs à réaction
Coupes C13-C17 : carburants
des moteurs diesel et chauffage
Coupes C18-C25 : chauffage
C26-C38 : lubrification
craquage -> fractions + légères
Mazout (chauffage), craquage
catalytique -> fractions + légères
Pavage, revêtements ...
Accueil

4. 4
TRAITEMENT DES COUPES PETROLIERES
- 3 principaux types de traitement :
- Craquage
- Réformage
- Vapocraquage
Craquage (traitement du gasoil)
traitement thermique (avec ou sans catalyseur)
des fractions lourdes
fractionnement des molécules
coupure de liaisons C-C
Réformage (traitement des essences)
traitement thermique (avec catalyseur)
ex : augmentation de l’indice d’octane, obtention d’aromatiques
Vapocraquage (traitement du naphta et du gasoil)
(hydrocarbures + vapeur d’eau) à T élevée (800 °C)
production d’alcènes, d’aromatiques
isomérisation, cyclisation, déshydrogénation
2 Accueil

5. 5
PETROLE
BRUT
NAPHTA
GASOIL
VAPOCRAQUAGE
ETHYLENE
PROPENE
butène
isobutène
butadiène
REFORMAGE
CATALYTIQUE
BENZENE
toluène
xylènes
DEPARAFFINAGE Paraffines
CH3
CH3
CH3
CH2
H3C CH3
n
CH2
CH2
CH2
CH
CH3
CH2
CH
CH2
CH3
C
CH3
CH3
CH2
CH2
CH
CH
CH2
. Principales filières de transformation (organique) Accueil

6. 6
ETHYLENE
Pétrochimie 100 %
Oxyde
d’éthylène
Ethanol
Ethanal
Dérivés chlorés
Chlorure de vinyle
Acétate de vinyle
Polymérisation
Ethylbenzène -> styrène
Glycol
Ethers de glycol
Ethanolamines
Polyéthers
Chloral
Acide acétique
Aldol, butadiène
Textiles polyesters,
antigels, explosifs
Solvants, peintures,
vernis ...
Tensioactifs, cosmétiques
Pharmacie, cosmétiques,
solvants
Solvant, synthèse
Colorants, insecticides (DDT)
Rayonne, insecticides
Elastomères
Solvants, dégraissants
Chlorure de polyvinyle, objets moulés, feuilles
Polyéthylènes, objets moulés, feuilles, films
Acétate de polyvinyle, peinture, adhésifs
(voir dérives du benzène)
2 500 000 t/an
. Dérivés de l’éthylène Accueil

7. 7
PROPYLENE
Pétrochimie 100 %
Oxyde
dé propylène
Alcools « oxo »
Propan-2-ol
Acrylonitrile
Tétrachlorométhane
Chlorure
d’allyle
Polymérisation
Cumène -> phénol + acétone
Solvants, antigels,
fluides hydrauliques,
détergent, polyuréthanes
Solvants, synthèse
Synthèse, acétone, solvant
Fibres textiles, résines, élastomères, peintures
Dérivés fluorés et chlorofluorés
(Fréons, bombes aérosols, fluide
frigorifique)
Résines glycérophtaliques, peintures,
explosifs, pharmacie
Polypropylènes, résines thermoplastiques,
plastifiants, détergents
(voir dérives du benzène)
glycérol
Propylèneglycol
1 500 000 t/an
Dérivés du propène Accueil

8. 8
BENZENE
Pétrochimie 90 %
Carbochimie 10 %
Cumène
Ethylbenzène
Alkylbenzènes
Cyclohexane
Dérivés nitrés
Dérivés chlorés
Anhydride maléïque
Phénol
Acétone
Sulfonates
Acide adipique
Caprolactame
Résines, colorants, explosifs,
pharmacie, nylon ...
Solvant, synthèse
(méthacrylate de méthyle …)
Polystyrène, objets moulés,
isolation , emballages
Détergents
Nylon 6/6
Nylon 6, perlon
Colorants, insecticides, solvants,
produits phytosanitaires
Colorants, explosifs
Résines polyesters, plastifiants, pesticides
Styrène
700 000 t/an
Dérivés du benzène Accueil

9. 9
1. Questions à se poser
11. Outils à disposition
12. Analyse de procédés
2. 1er schéma par blocs
3. Schéma par blocs plus élaboré
4. Flow sheet
41. Caractéristiques
42. Symboles utilisés
5. Exemple d’application : production de formaldéhyde
51. Présentation du produit – applications
52. Différents procédés de production
53. Chimie – thermodynamique
54. Description du procédé
55. 1er schéma par blocs
56. Schéma par blocs détaillé
57. Flow-sheet
II. Méthodologie pour la conception de procédé Accueil

10. 10
 Quel domaine de la chimie ?
- chimie organique, minérale ?
 Quelle voie de synthèse ?
- voies chimiques ? électrochimiques ? biochimiques ?
- réactifs ? produits ? réactions secondaires ?
- catalyseur ?
 Conditions opératoires ?
- P ? T ?, milieu homogène, diphasique, triphasique ?
 Type de réacteur ?
- chimique ? Électrochimique ? Enzymatique ?
- Continu (RPA ? Piston ?), recyclage ? Discontinu ?
- Contrôle thermique ?
 Séparations ?
-extraction L/L, distillation, cristallisation, séparation membranaire ? …
 Produits ?
- Mise en forme ? Pureté ? Sous-produits valorisables ?
 Optimisation ?
Questions à se poser
Accueil

11. 11
. Outils à disposition
 Chimie fondamentale :
- organique, minérale : voies de synthèse, produits ...
 Thermodynamique :
- tables de données, calculs de DG, DH, Cp … -> conditions P, T
 Cinétique :
- réaction totale ? équilibrée ?, loi de vitesse ?
 Bilans : matière, énergie
 Génie chimique :
- choix du réacteur, relation réaction <-> réacteur
 Génie des procédés :
- choix des séparateurs, des recyclages, dimensionnement
 Données sécurité :
- domaines d ’inflammabilité, d’explosivité, de stabilité
 Données toxicologiques :
- toxicité des produits, étiquetage, stockage, manipulation
Accueil

12. 12
. Analyse de procédés
 Analyse de flow sheet
- Les « pourquoi » ?
Pourquoi purifie-t-on les réactifs ?
Pourquoi cette technologie de réacteur ?
Pourquoi une purge à cet endroit ?
- L’esprit critique
Est-ce vraiment réalisable ?
Peut-on faire plus simple ?
Ce courant est-il nécessaire ? A quoi sert-il ?
Comment la sécurité est-elle prise en compte ?
Accueil

13. 13
. 1er schéma par blocs
Réacteur
Réactifs Séparations
Mise en forme
Sous-produits
Produit principal
Rejets
Zone
d ’alimentation
Zone
réactionnelle
Zone de
séparation-purification
Zone de
traitement
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14. 14
. Schéma par blocs plus élaboré
Réacteur
T, P ?
Réactifs Séparation 1
Mise en forme
Sous-produits Produit principal
Préchauffage ?
Recyclage ?
Purification ?
Rejets
T
P
Recyclage ?
Séparation 2
...
Traitement
T, P
Valorisables ?
Purge ?
T, P
Accueil

15. 15
. Flow sheet
. Symboles utilisés
REACTEURS
.
.
.
.
.
.
.
. .
.
.
.
. .
.
. .
.
DISPOSITIFS DE SEPARATION
Réacteur Réacteur Réacteur Régénérateur Réacteur Tour de
agité à lit fixe tubulaire de catalyseur à lit fixe polymérisation
.
..
.
.
.
. .
.
.
. .
.
Filtre Dispositif Décanteur Séparateur
d’évaporation gaz-liquide
Accueil

16. 16
DISPOSITIFS DE SEPARATION
Centrifugeuse Dispositif de Cyclone Séchoir rotatif Filtre à gravier
Essoreuse dépoussiérage
Colonne de lavage Colonne de distillation Colonne de distillation
Colonne de séchage à plateaux à garnissage
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17. 17
Colonne d’extraction Colonne de trempe Colonne de strippage
Réservoir Réservoir Réservoir Réservoir Réservoir Réservoir
sous pression ouvert fermé fermé de stockage à toit flottant sphérique
DISPOSITIFS DE STOCKAGE
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18. 18
Chauffeur Surchauffeur Four tubulaire Four Four à chaux
électrique
DISPOSITIFS D’ECHANGE THERMIQUE
Chaudière Chaudière Condenseur Echangeur Récupérateur
à vapeur à cuire sous vide chauffant de chaleur
Echangeur réfrigérant Vaporiseur Refroidisseur à grille
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19. 19
DISPOSITIFS DE TRANSFERT DE MATIERE
AIR 150 20 20
CO 25
H2 75
INDICATIONS PARTICULIERES
Agitateur-mélangeur Pompe Pompe à vide Compresseur Vanne de détente
Circulateur d’air Turbine de détente Malaxeur Tuyère
Matières premières Température Pression Débit Composition
-Produits (°C) (bar) m3 / h (gaz) % en volume
kg / h (liquide)
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