EXPOSE DE CHIMIE: Le pétrole et le gaz naturel

« INTRODUCTION Le pétrole et le gaz naturel sont aujourd’hui la plupart des hydrocarbures étudiés dans les cours précédents.

Leur production industrielle nécessite diverses étapes, que nous développons. Le pétrole vient du mot latin ‘’Pétra-oléum’’.

Qui signifie huile de roche découverte par l’américain DRAK aux Etats-Unis.

Depuis l’antiquité, les hommes connaissaient déjà le pétrole mais ils n’accordaient pas assez d’importance à ce produit. C’est en 1731 qu’un médecin Grec EVRINIS entreprend l’exploitation du gisement.

Il cède en 1740 ses droits aux gentils hommes qui vont par la suite découvrir le pétrole.

Le 28 Août 1859 le conducteur du train EDWIN DARKE dit le colonel découvre le premier puits de pétrole aux Etats-Unis. Le pétrole brut est un liquide dont la couleur varie du jaune au noir.

Sa densité est comprise entre 0,8 et 1. Le gaz naturel est un mélange constitué essentiellement de méthane, dans certaines couches géologiques le méthane est quelque fois associé à autres alcanes comme l’éthane, le propane, le butane à cela s’ajoutent le diazote.

On y trouve d’autres éléments mais en faible quantité.

Le pétrole et le gaz naturel sont des mélanges d’hydrocarbures. I. ORIGINE ET FORMATION DU PETROLE ET DU GAZ NATUREL 1.

Origine et formation du pétrole 1.1 Origine L’origine du pétrole est restée longtemps mythique.

Les chercheurs pensent aujourd’hui que le pétrole provient de la lente décomposition des matières organiques sous l’influence d’une température élevée (100 à 150°) et une pression considérable (300 à 1500 bars).

Ces dépôts organiques mêlés à divers sédiments minéraux ont subi une lente transformation.

Le solide compacte qu’en résulte est appelé roche mère.

C’est au sein de cette roche que s’est accompli la dégradation des micro-organiques en hydrocarbure liquide.

Ces hydrocarbures ont alors migré dans les couches de terrains perméables.

Ils s’accumulent ainsi dans les roches poreuses appelées roche magasin générale.

Le pétrole occupe la partie moyenne de ladite roche.

Il est stocké dans les pores et les interstices des roches magasins. PETROLE ET GAZ NATUREL Page 1 1.2 Formation C’est au fond des lacs, lagunes, des mers et océans que ces réactions de décomposition ont lieu.

Ces milieux étant peu oxygénés des réactions réductions réductrices transforment la matière organique en KEROSENE.

Au fur et à mesure du recouvrement de cet ensemble boue kérosène la transformation en hydrocarbures commence.

Elle débute vers 60°C ce qui correspond à un enfouissement d’environ 1500 à 2000m.

La vitesse de la transformation augmente jusqu’à 100°C pour des profondeurs allant jusqu’à 3000m.

Au-delà de cette limite, la vitesse diminue.

Le kérosène va se trouver prisonnier d’une roche mère et sous l’effet de la chaleur.

Il va subir une décomposition d’origine technique : la pyrolyse. 2.

Origine et formation du gaz naturel 2.1 Origine Comme le pétrole, le gaz naturel a effectué une migration et une remontée vers la surface à partir des roches mères dont il est issu et s’est souvent piégé dans des roches magasins.

Cependant, du fait de sa faible densité, le gaz naturel circule plus rapidement que le pétrole dans les terrains perméables. 2.2 Formation Plus le kérosène est en profondeur plus sa transformation en gaz est importante car il fait chaud et la pyrolyse dure plus longtemps, décomposant plus fortement le kérosène ainsi que les hydrocarbures liquides en vapeur. II. OPERATION DE BASE DE L’INDUSTRIE DU PETROLE ET DU GAZ NATUREL Le pétrole est un mélange inutilisable à l’état brut.

Il faut donc le fractionner par distillation et traiter chimiquement les fractions obtenues par les opérations de craquage et de reformage pour obtenir les produits recherchés.

L’ensemble de ces opérations est appelé raffinage. PETROLE ET GAZ NATUREL Page 2 1.

Industrie du pétrole 1.1 Fractionnement du pétrole brut La distillation fractionnée du pétrole brut donne des coupes (mélanges complexes d’hydrocarbures aux propriétés voisines).les fractions les plus légères sont en haut de la colonne.

Les produits lourds (résidus) sont soutirés au bas de la colonne. Ainsi on distingue par température d’ébullition croissante :  Les gaz (besoins domestiques et carburant pour les véhicules à gaz) et essences  La coupe de naphta (matière première de la pétrochimie)  Le kérosène (carburant de l’aviation)  Le gasoil ou gazole (carburant pour automobiles)  Le fioul domestique (combustible de chauffage)  Les résidus lourds (redistillés sous vides pour permettre l’obtention des fiouls lourds des huiles pour les lubrifiants et des bitumes pour recouvrir les routes) 1.2 Le craquage du pétrole PETROLE ET GAZ NATUREL Page 3 Le craquage du pétrole consiste à briser les molécules contenues dans les fluets et les gasoils de manière à obtenir les hydrocarbures gazeux et des essences.

C’est un procédé qui modifie la composition d’une fraction pétrolière par l’effet combiné de la température, de la pression généralement d’un catalyseur.

Cette opération chimique modifie la production des hydrocarbures lourds et hydrocarbures légers. 1.2.1 Le craquage thermique Il consiste à utiliser simultanément l’effet de la température 50°c et de pression 20 bars pour fluidifier certains résidus réductions de villosité.

Il s’effectue en l’absence d’un catalyseur. 1.2.2 Le craquage catalytique La présence du catalyseur stimule les réactions du craquage et évite l’emploi de la pression condition de la régénérer en continuant par un brûlage contrôlé de la poudre de carbone qui a tendance à s’y déposer.

Elle a lieu vers 50°c, à pression atmosphérique. 1.2.3 L’hydro craquage La régénération du catalyseur n’est plus nécessaire grâce à l’action de l’hydrogène apporté et fourni à la réaction en opérant des pressions élevées (200 bars) 1.2.4 Le vapocraquage Le vapocraquage éthyléniques, permet diéthyléniques d’obtenir et les principaux aromatiques. Il hydrocarbures consiste à insaturés soumettre les hydrocarbures de base à une température de 800°c sous pression d’un bar en présence de vapeur d’eau. 1.3 Le reformage Il consiste à modifier la structure des hydrocarbures, des essences légères sous l’effet de la température et la pression. On distingue : PETROLE ET GAZ NATUREL Page 4  L’isomérisation : elle permet de transformer des alcanes linéaires en leurs isomères ramifiés.  Cyclisation : elle fournit, par déshydrogénation, des cyclanes à partir des alcanes linéaires ayant le même nombre d’atomes de carbone.  La déshydocyclisation : elle consiste à transformer des alcanes linéaires en composés aromatique par déshydrogénation et formation de cycle. Ces réactions s’effectuent à une température de l’ordre de 500° sous une pression comprise entre 15 et 30 bars, et en présence d’un catalyseur. La nature et la composition du catalyseur dépendent de la chaine traitée et des produits qu’on souhaite obtenir préférentiellement.

Il s’agit généralement de platine disposé sur de l’alumine, Al2O3. On obtient ainsi un mélange de produit dont plus de 80% constituent l’essence de reformage ou reformat.

Ce mélange est.... »