8/14/2019 Distillation du ptrole brut

1/24

Distillation du ptrole brutDistillation du ptrole brut

+

-

EAU SALEE

PETROLE BRUT

EAU

GAZ C1-C6

701

370

340

70

0,1

vapeur

vapeur

vapeur

vapeur

vapeur

KEROSENE

NAPHTA

GASOLE

FUEL 1

FUEL 2RESIDUSSOUS VIDE

GASOLE LOURD

RESIDU ATMOSPHERIQUE

ESSENCE LEGEREBUTANE

PROPANE

ETHANE

80

5 18 3070 30

90140 110

80

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Bilan aprs distillation initiale du ptrole brutBilan aprs distillation initiale du ptrole brut

8/14/2019 Distillation du ptrole brut

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Traitement chimiques en raffinageTraitement chimiques en raffinage

amlioration de lindice de

ctane

Ajustement des quantits

rduction de la production de

distillats lgers

amlioration de lindicedoctane

Viscorductio

nCraquage thermique

Cokfaction

Craquage catalytique

Hydrocraquage

Alkylation

Polymrisation

Ajustement des qualits

Isomrisation

Reformage

Hydrognation profonde

rduction de la production de

distillats lourds

rduction de la production de

rsidus

8/14/2019 Distillation du ptrole brut

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Craquage thermique - ViscorductionCraquage thermique - Viscorduction

William Burton (Standard Oil of Indiana, 1911)

- augmentation de la temprature

- lvation du niveau thermique des molcules

- augmentation du nombre de collisions efficaces

- rupture homolytique de liaison C-C

- formation de radicaux qui vont initier des ractions en chane

G = H - TS= 18000 - 34T T > 500C

Cn+mH2(n+m) CmH2m + CnH2n+2

8/14/2019 Distillation du ptrole brut

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Craquage thermique - ViscorductionCraquage thermique - Viscorduction

H3C(CH2)14CH3 H3C(CH2)8CH2CH2CH2 CH2CH2CH2CH3+

H3C(CH2)8CH2CH2CH2 + H3C(CH2)14CH3 H3C(CH2)8CH2CH2CH3 H3C(CH2)11CH2CH2CHCH3

CH2CH2CH2CH3 + H3C(CH2)14CH3 H3C(CH2)11CH2CHCH2CH3CH3CH2CH2CH3 +

+

H3C(CH2)8CH2 CH2 CH2!"

H3C(CH2)8CH2 + H2C CH2

H3C(CH2)11CH2 CH2 CHCH3!"

H3C(CH2)11CH2 + H2C CHCH3

CH2CH2CH2CH32 CH3CH2CH2CH3 + H2C CHCH2CH3

8/14/2019 Distillation du ptrole brut

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Craquage thermique - ViscorductionCraquage thermique - Viscorduction

- Trs peu dalcanes branchs forms

- aromatisation de cyclohexane

- condensation

- polymrisation des olfines- formation de petites molcules

masse molaire

% fraction

8/14/2019 Distillation du ptrole brut

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Craquage catalytiqueCraquage catalytique E. Houdry, 1937

Slectivit de la transformation bien suprieur celle des procds thermiques

Ionisation de la molcule et formation d un carbocation par catalyse acide

Formation des carbocations

- Protonation dune paraffine

- Arrachement dhydrure une paraffine

- Protonation dune olfine

C C + H H C C

C CC

H

+ H C CC + H2

C C + H HC + C

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zoliteszolites

20 150 mCatalyseurs

Si

O

Al

O

Si

O

O O

H

Si

O

Al

O

Si

O

O O

H

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Craquage catalytiqueCraquage catalytique

Ractions des carbocations

- scission en du carbnium

- perte dun proton d un carbone adjacent

- rarrangement interne par migration dion hydrure

H3C C

CH3

CH3

C

CH3

H

C

CH3

CH3

H3C C

CH3

CH3

C

H3C

C

CH3

CH3

H

+

H3C C

H

H

C

CH3

H

C

H3C

C

CH3

H

H

- H

H3C C

H

CH3

C

H

CH3

CH3C

H

H

C

H3C

H3C

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- rarrangement interne par migration dun mthyle

- arrachement dion hydrure une autre molcule

- addition dun ion carbnium une olfine

Craquage catalytiqueCraquage catalytique

Ractions des carbocations

H3C C

CH3

CH3

C

H

CH3

CH3C

H

CH3

C

H3C

H3C

+C

CH3

CH3

H3C H C

CH3

CH3

CH2 CH3CH3CH2C

H3C

H3C

+H3C C

CH3

CH3

H

+C

CH3

CH3

H3C CH2 C

CH3

CH3

H3C C

CH3

CH3

C

CH3

CH3

H2C

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Craquage catalytique

- alcanes branchs ON- formation de petites molcules limit- plus dolfines lourdes ni de diolfines

Olfines > alkylaromatiques > naphtnes > polymthylaromatiques

> paraffiniques > aromatiques non substitus

Hydrocraquage : craquage catalytique + HHydrocraquage : craquage catalytique + H22

- 1% de mtal hydrognant (Ni, Co, Pt, Pd)- disparition des olfines- 2 fois linvestissement du craquage catalytique (50%pour H2)

C HH CCCH2

Cata

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12/24

. ..

...

.

.

.

. ..

.... ... .

.. .

.

.

..

.

. .

.. ..

..

.

.. . ... .

air

Catalyseur frais

Vapeur deau

500600

air

Gaz de combustion

370

Circuits du catalyseur

CHARGEA TRAITER

HUILE LOURDE340-425C

GASOLE205-340C

ESSENCE40-205C

GAZ RICHEEN OLEFINES

RESIDUS

..

.

.

...

.

...

.

..

.

. .

..

...

. ...

.

. ..

..

.

.

. ..

..

. ... ..

...

.... ... .

. .......

.

. ..

.... .

.. .

.. ..

..

.. .. .

. ....

.

.

. ..

- catalyseur : 20 150 m- le craquagesseffectue

durant 2 3 secondes

- conversion 60 70 %

- ON > 90

Craquage catalytiqueCraquage catalytique

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Reformage catalytiqueReformage catalytique

Catalyse au platine-rhnium500C , 20 30 bars dH2

Paraffines naphtnes aromatiques

ON - 24 ON - 100

n- C6H14 + H2

- dshydrocyclisation

- aromatisation

- isomrisation

n- C6H14 i-C6H14

- hydrocraquage

n- C9H20 + H2 n- C5H12 + n- C4H10

n- C6H14 + 4 H2C6H6

C6H12

8/14/2019 Distillation du ptrole brut

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Catalyse au platine-rhnium500C , 20 30 bars dH2

Paraffines naphtnes aromatiques

Reformage catalytiqueReformage catalytique

+ 3 H2

- dshydrognration

- isomrisation

+ 3 H2CH3

C6H12 C6H6

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Catalyse au platine-rhnium500C , 20 30 bars dH2

Paraffines naphtnes aromatiques

Reformage catalytiqueReformage catalytique

- dismutation

- hydrodsalkylation

+ H2 + C2H6

CH3

C2H5

+

CH3

CH3

CH3

2

CH3

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- teneur en aromatiquede 60 70%

- ON : 90 - 100- rendement en essencede 85 90%

H2S

H2

25 25 25

LEGERS ESSENCE DEREFORMAGE

LOURDS

PURGE

CHARGEESSENCE

500 500 500

500480440Catalyse au platine-rhnium

Reformage catalytiqueReformage catalytique

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IsomrisationIsomrisation

- en phase vapeur, 480C sous pression lgre dH2

- catalyseur : Pt ou autres mtaux prcieux

- principalement pour des fractions lgresbutane - isobutane (alkylation)

pentane et hexane - isopentane et isohexane

PolymrisationPolymrisation

Acide phosphorique, 180-220C sous 10 15 bars

olfines C3 et/ou C4 C6, C7, C8,...H+

CH3CH2CH2CH3 H3C CH

CH3

CH3

Cata

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AlkylationAlkylation

Source majeur de carburant aviation durant la seconde guerre mondiale

- catalyseurs : H2SO4, HF

- bons ON mais polymrisation

- < 1 000 000 barils / jours aux USA

2,2,4-trimthylpentane (isooctane)

HH3C C

CH3

CH3

H2C C

CH3

CH3

+ H3C C

CH3

CH3

CH2 C

CH3

CH3

H2C C

CH3

CH3

H3C C

CH3

CH3

H3C C

CH3

CH3

CH2 C

CH3

CH3

+ H3C C

CH3

CH3

H H3C C

CH3

CH3

CH2 C

CH3

CH3

H + H3C C

CH3

CH3

8/14/2019 Distillation du ptrole brut

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Schma gnral du raffinageSchma gnral du raffinagedihydrogne

gaz de raffinerie

propanebutane

essence

carburacteur

gasole

fuel domestique

fuel

coke

isomrisationessencelgre

reformagenaphta

krosne

gazole

gazole craquagecatalytique

gazolelourd

Lgers C1-C6

Ptrole brutdessal

Traitement

De finition

hydrodsulfuration

polymrisationalkylation

gaz

cokfaction

viscorduction

fuel 1

fuel 2

distillats traiter

rsidu sous vide

8/14/2019 Distillation du ptrole brut

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ISOMERAT

1%

ALKYLAT

1%

BUTANE

6% ESSENCE LEGERE

15%

ESSENCE FCC

17%

REFORMAT

60%

REFORMAT

49%

ISOMERAT5%

ESSENCEFCC

28%

ESSENCE LEGERE

3%

BUTANE

6%ALKYLAT

6%MTBE

3%

Composition moyenne du pool essenceComposition moyenne du pool essence

Europe occidentaleEurope occidentale19801980

Europe occidentaleEurope occidentale19951995

8/14/2019 Distillation du ptrole brut

21/24

REFORMAT

49%

ISOMERAT5%

ESSENCE

FCC

28%

ESSENCE LEGERE

3%

BUTANE

6%ALKYLAT

6%MTBE3%

Composition moyenne du pool essenceComposition moyenne du pool essence

Europe occidentaleEurope occidentale19951995

REFORMAT

11,6%

ESSENCE FCC

14%

ISOMERAT11,6%

ETHERS

10,8%

ALKYLAT

27,6%

ESSENCE HC

15,8%

ESSENCE

POLYM

6,6%

BUTANE

2%

tats-Unistats-Unis19901990

8/14/2019 Distillation du ptrole brut

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gaz de synthsegaz de synthse

vapocraquagevapocraquage

reformagereformageBTX (aromatiques)

Olfines (thylne, propylne, butadine)

CO + H2, N2 + H2

Polymres

Polymres, rsines,phnol, actone

Mthanol, formaldhyde,Ammoniac, MTBE,

Acide actique

Produits de premire gnrationProduits de premire gnration

8/14/2019 Distillation du ptrole brut

23/24

Top 50 de la production de produits chimiquesTop 50 de la production de produits chimiques

8/14/2019 Distillation du ptrole brut

24/24

0 acide sulfurique1 thylne

2 propylne

3 1,2-dichlorothane

4 benzne

5 chlorure de vinyle

6 mthyltertiobutylther7 thylbenzne

8 styrne

9 mthanol

10 acide trphtalique

11 tolune

12 formaldhyde13 xylnes

14 p-xylne

15 oxyde d'thylne

16 thylneglycol17 cumne

18 acide actique

19 oxyde de propylne

20 phnol

21 butadine

22 acrylonitrile23 actate de vinyle

24 cyclohexane

25 actone

26 acide adipique

27 alcool isopropylique

28 caprolactame

29 ure

30 Mlamine

31 gaz de synthse