PÉTROLELe raffinage
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Le raffinage du pétrole est une industrie lourde qui transforme un mélange d'hydrocarbures, appelé pétrole brut, en produits énergétiques, tels que carburant et combustibles, et en produits non énergétiques, tels que matières premières pétrochimiques, lubrifiants, paraffines et bitumes. Les produits sont ensuite acheminés vers le consommateur final, soit directement, soit à travers un réseau de distribution comprenant notamment des dépôts et des stations-service. La transformation des pétroles bruts s'effectue dans les raffineries, usines à feux continus et très automatisées, qui sont plus ou moins complexes selon la gamme des produits fabriqués et selon la qualité des pétroles bruts comparée aux exigences du marché. La complexité d'une raffinerie se traduit par le nombre d'unités de fabrication. Ces unités utilisent des procédés physiques ou chimiques que l'on peut classer en trois catégories : les procédés de séparation, les procédés de conversion et les procédés d'épuration.
Une raffinerie dans la partie méridionale des Highlands, les monts Grampian, en Écosse.
Crédits : Mark A Leman/ The Image Bank/ Getty Images
Ainsi, le processus continu d'une raffinerie simple comporte d'abord une épuration du pétrole brut, puis une séparation par distillation en produits blancs (distillats légers et moyens) et en produits noirs (résidus lourds). Les produits légers sont convertis en essences pour l'automobile. Une épuration finale est pratiquée sur les produits blancs.
Principe d'une raffinerie simple
Schéma de principe d'une raffinerie simple donnant les produits de transformation à partir du pétrole brut.
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Le degré de raffinage que devra subir un pétrole brut pour répondre aux caractéristiques du marché ne peut se définir par son aspect, son odeur, sa fluidité et sa densité, qui sont cependant des indications précieuses. Il est nécessaire d'effectuer au laboratoire une analyse des fractions obtenues, à la manière des alchimistes d'autrefois qui chauffaient l'huile de roche dans un alambic pour en vaporiser progressivement les parties légères. Les vapeurs étaient condensées au fur et à mesure en passant dans un serpentin refroidi par une circulation d'eau, et du liquide était recueilli goutte à goutte.
Notons que les alchimistes ont donné aux produits de cette opération des noms qui subsistent encore, bien que le processus industriel soit maintenant continu. Le liquide provenant des gouttes recueillies (en latin de stilla) a été appelé distillat, et l'opération une distillation. Ce qui restait dans l'alambic quand on arrêtait l'opération a été désigné du nom de résidu. La partie la plus volatile était considérée comme la plus pure, ce qui lui a valu l'appellation d'essence, d'esprit (d'où le nom de « white spirit »).
Imaginons que, grâce à un appareillage plus sélectif que celui des alchimistes, nous réalisions au laboratoire la distillation fractionnée d'un litre de pétrole brut léger de référence. La première fraction distillée (environ 1 p. 100 du brut), qui doit être recueillie sous pression si l'on veut l'obtenir sous forme liquide, contient les gaz liquéfiés propane et butane, dont les applications ne cessent de se développer comme carburant pour l'automobile et dans les emplois domestiques ou industriels. Pendant que la distillation se poursuit, la température indiquée par un thermomètre placé dans les vapeurs avant le serpentin augmente régulièrement. Si l'on recueille la deuxième fraction quand la température est de 180 0C, on obtient 20 p. 100 en volume du pétrole brut : le produit a des propriétés voisines de celles de l'essence d'automobile, mais certaines spécifications ne sont pas respectées, en particulier le pouvoir antidétonant dans un moteur, mesuré par l'indice d'octane. La partie légère de ce produit correspond aux solvants légers, et la partie lourde au white spirit, dont l'emploi comme dissolvant des peintures courantes est bien connu. Une troisième fraction séparée au moment où le thermomètre indique 250 0C représente 12 p. 100 du brut, et correspond au pétrole lampant dont l'emploi pour l'éclairage est devenu extrêmement rare, mais qui, mélangé à une partie de la deuxième fraction, constitue le carburéacteur d'avion. À la température de 360 0C, la quatrième fraction recueillie (20 p. 100 du brut), est un produit ambré, actuellement utilisable comme combustible des moteurs à allumage par compression (moteurs diesel) : le gas-oil, ou gazole, dont le nom rappelle qu'autrefois les effluents de sa pyrogénation enrichissaient le gaz à l'eau des usines à gaz. La fraction non encore distillée (47 p. 100 du brut) est un [...]
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Crédits : Three Lions/ Hulton Archive/ Getty Images
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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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Pour citer l’article
René DAUDIN, « PÉTROLE - Le raffinage », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 04 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/petrole-le-raffinage/