دروس الوحدة 3 لهندسة الطرائق

الوحدة الثالثة : البتـرول – التقطير التجزيئي

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1- ما هو البترول؟
هو سائل قاتم اللون، يحتوي على عدة مئات من المركبات الكيميائية، منها ما هو غازي
كالميثان و البروبان ومنها ما هو سائل مثل البنزين ومنها ما هو صلب كالزفت.
البترول غني بالطاقة لا يزال أهم مصدر للطاقة في العالم.

2- تكرير البترول:
كيف يمكن فصل المكونات المتعددة للبترول؟
لفصل مكونات البترول يتم الاعتماد على الخواص الفيزيائية نذكر منها درجة الغليان.
يقصد بتقطير البترول تجزئته إلى مجموعات من المركبات المتشابهة في الخواص الفيزيائية
نظرا لكثرتها و تباعد درجة غليانها(من 0°م إلى أكثر من 350°م).

3- التقطير التجزيئي للبترول:
تتم عملية التقطير التجزيئي داخل برج كبير يحتوي على عدة طوابق مكونة من كفات
( Plateaux )
يسخن النفط الخام في الأسفل حتى الغليان فتتطاير مركباته مارة بكل كفة حيث تكثف
المركبات الأقل تطايرا، بينما تتابع المركبات الأخرى الأكثر تطايرا صعودها في العمود.

pétrole brut à 375°C

gaz,
éther de pétrole
t°< 60°C

essence

kérosène

gazole

fraction lourde : fioul, huiles, paraffines, bitume
t° eb. > 350°C

275°C< t°eb. <350°C

175°C< t°eb. <275°C

60°C< t° eb.<175°C

trop-plein

calotte de barbotage

vapeurs de pétrole

condensat

INFORMATION

Les
essences recueillies lors de la distillation fractionnée supportent mal
les taux de compression élevés des moteurs à explosion modernes. Il
faut donc leur faire subir un traitement supplémentaire : c'est le reformage.

Voici
par exemple trois modèles d'hydrocarbures obtenus par distillation dans
la fraction C7-C8 (molécules comportant 7 et 8 carbones) :

Un meilleur carburant obtenu par reformage des octanes aurait les caractéristiques suivantes :
Ø formule moléculaire (brute) : C8H18

A
l'époque où le 2,2,4-triméthylpentane était le meilleur carburant
connu, on lui avait attribué arbitrairement un indice de qualité 100 (indice d'octane) tandis que le heptane normal (n-heptane), carburant médiocre, avait reçu l'indice 0.
Actuellement, il existe des carburants supérieurs au 2,2,4-triméthylpentane. Dès lors leur indice d’octane dépasse 100.

Carburant
Indice d'octane
n-heptane
0
2,4-diméthylpentane
83
Euro 95
95
Euro 98
98
2,2,4-triméthylpentane
100
Super +
110
benzène
117
toluène
119

On donne
le schéma de la distillation du pétrole à la pression atmosphérique

craquage catalytique

carburants

fioul, huiles de graissage , paraffines, bitume.

gazole

kérosène

réformage

essences

gaz et éthers de pétrole

Ø Le craquage catalytique :
La
distillation du pétrole fournit des fractions en quantités variables
selon l'origine du pétrole. Malheureusement, les fractions lourdes sont
généralement abondantes alors que le marché exige de grandes quantités
d'essences. Le craquage permet de répondre à cette exigence : sous
l'action de la chaleur et de catalyseurs, les molécules des fractions
lourdes (gazole) sont transformées en molécules plus légères (essences).

Ø Le réformage :
Les
moteurs à explosion modernes exigent des carburants de haute qualité
supportant la compression, les essences obtenues au cours de la
distillation ne répondent pas à ces spécifications. Le processus de
réformage a pour objet d'améliorer la qualité des essences en
augmentant leur indice d’octane : sous l'action de la chaleur
et de catalyseurs, les chaînes carbonées linéaires sont réorganisées en
chaînes carbonées ramifiées.