Raffinage et Transport - TPE Pétrole

Le Pétrole sur Webencyclo :
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Le Raffinage :
Le pétrole n'est pratiquement jamais utilisé en l'état. On le soumet à une distillation fractionnée qui élabore des coupes
successives, lesquelles sont des mélanges et non des produits purs. Ces coupes présentent cependant des propriétés
spécifiques qui les adaptent à des utilisations particulières. Elles sont parfois retraitées, avant utilisation, dans des
installations parachimiques entourant l'unité de distillation. Un tel ensemble constitue une raffinerie de pétrole.
Le pétrole à raffiner est stocké dans de très vastes réservoirs cylindriques d'axe vertical, munis généralement d'un toit
flottant reposant directement sur le liquide, pour éviter la formation au-dessus de la surface d'un mélange tonnant de gaz
dissous et d'air. Le pétrole y est repris par des pompes, débarrassé de l'eau salée qu'il contient, puis introduit latéralement
dans une colonne de distillation fractionnée fonctionnant à la pression atmosphérique. Les vapeurs montantes s'allègent, les
liquides descendants s'alourdissent. On extrait, en tête, les gaz associés dissous (butane et propane) et une vapeur légère, le
naphta, que l'on condense et dont on renvoie une partie sur le plateau supérieur pour constituer son liquide de reflux. Au-
dessous, on soutire latéralement le kérosène, puis le gazole. Le résidu récupéré au fond de la colonne est le fioul. C'est la
seule coupe qui n'est pas passée en phase vapeur avant de se recondenser ; elle contient donc tous les composés non
volatils qui s'y sont concentrés. Les composés peu volatils, tels que les composés soufrés, se concentrent également dans le
fioul, mais ils sont aussi présents, avec des teneurs décroissantes, dans le gazole et le naphta.
Les coupes obtenues peuvent être dédoublées : certaines raffineries produisent ainsi deux naphtas et deux gazoles.
L'énergie de chauffage de la colonne est apportée au bain de fioul. La proportion de fioul, qui est le combustible le moins
noble, obtenue à partir d'un pétrole de composition donnée diminue avec la température du bain. Mais il est impossible de
dépasser la température au-delà de laquelle commencerait un craquage thermique du produit (360 oC environ). On peut
toutefois pousser plus loin la distillation en traitant le fioul dans une colonne sous vide, chauffée à la même température limite
que la colonne atmosphérique : on obtient alors un gazole lourd, sorte de fioul amélioré, car débarrassé de ses composés
non volatils et allégé en composés peu volatils. Le résidu de la distillation sous vide est un produit très lourd et très pollué, qui
se solidifie en refroidissant.
Certaines des coupes de distillation sont utilisées en l'état. C'est le cas des naphtas en tant que bases pétrochimiques, des
kérosènes en tant que carburéacteurs, des fiouls en tant que combustibles (à condition qu'ils ne soient pas issus d'un pétrole
trop riche en soufre), des gazoles légers en tant que combustibles domestiques et carburants des moteurs diesels, des
gazoles lourds en tant que combustibles spécifiques des turbines à gaz, des résidus de distillation sous vide en tant que
combustibles utilisés dans les raffineries elles-mêmes, pour l'alimentation des chaudières et des fours. Mais certaines
utilisations exigent des traitements particuliers. Les plus simples sont la désulfuration des gazoles et des fiouls issus des
pétroles chargés en soufre. D'autres sont beaucoup plus complexes. C'est ainsi que les essences de distillation directe, ou
naphtas, ne peuvent être utilisées comme essence-carburant en raison de leur pouvoir antidétonant insuffisant, et doivent
être transformées chimiquement, par un reformage catalytique qui ne modifie pas la masse molaire mais modifie la structure
des molécules concernées (isomérisation). On peut également transformer les naphtas en essence-carburant par alkylation,
ou greffage sur des noyaux benzéniques, ce qui aboutit notamment à la production des supercarburants sans plomb. Les
gazoles lourds peuvent être transformés en lubrifiants, les résidus sous vide en bitumes artificiels ou en coke de pétrole ; ils
servent aussi de base pétrochimique pour l'élaboration de divers gaz de synthèse (ammoniac, méthanol, alcool oxo, etc.), par
craquage non catalytique à l'oxygène concentré.
Le problème fondamental des raffineries modernes est que l'importance relative des différentes coupes produites résulte
essentiellement de la composition des bruts traités et n'a donc aucune raison de correspondre à la demande du marché. La
plupart des raffineries produisent actuellement trop de produits lourds. C'est plus particulièrement le cas en France, où le fioul
ne trouve plus aucun débouché dans la production d'électricité. Les raffineries ont donc dû s'équiper d'unités de craquage, qui
cassent les corps lourds pour en faire des produits légers. Elles relèvent de deux types principaux : le craquage catalytique,
qui entraîne un déficit en hydrogène, donc un dépôt de carbone sur les granules solides portant les catalyseurs (ils doivent
être soutirés en continu du réacteur, régénérés et recyclés) ; l'hydrocraquage non catalytique, effectué sous pression élevée
en présence d'hydrogène, qui est plus performant que le craquage catalytique mais impose la construction d'une installation
de production d'hydrogène, par vaporeformage de GPL ou de naphta ; son coût ne peut s'amortir que dans de puissantes
unités.
Le Transport :
Le pétrole est transporté par des oléoducs entre les gisements, les raffineries du même continent ou les ports
d'embarquement. Il est également transporté par oléoduc depuis les ports de débarquement vers les raffineries non côtières ;
c'est le cas, notamment, du pipeline sud-européen qui relie la côte méditerranéenne à la vallée du Rhône, l'Alsace (avec un
embranchement vers la Lorraine), à la Ruhr et aux Pays-Bas. Ce dernier type de pipeline peut véhiculer des bruts différents
ou des produits raffinés vers des clients distincts. Le transport maritime du pétrole et des produits raffinés liquides mobilise
environ 3 000 pétroliers totalisant environ 250 millions de tpl (tonnes de port en lourd). Le transport des GPL (gaz de pétrole
liquéfiables), quant à lui, mobilise environ 150 bateaux spécialisés.