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Le raffinage du pétrole brut est un processus industriel qui transforme le pétrole brut brut en produits utiles tels que l'essence, le diesel, le carburéant pour avion, le fioul de chauffage, les lubrifiants, l'asphalte et les matières premières pétrochimiques. Le processus principal implique généralement trois étapes principales :
1. Séparation (distillation) : Le pétrole brut est chauffé dans un four et introduit dans une colonne de distillation haute. Les composants se séparent en fonction de leurs points d'ébullition :
* Les fractions légères (comme les gaz, le naphta pour l'essence) montent au sommet.
* Les fractions moyennes (comme le kérosène/carburéant pour avion, le gasoil) se condensent au milieu.
* Les fractions lourdes (comme le gasoil, les bases pour huiles lubrifiantes) se condensent plus bas.
2. Conversion : Les fractions plus lourdes et moins valorisables issues de la distillation sont transformées en produits plus légers et plus précieux à l'aide de procédés chimiques :
Craquage : Fractionnement des grandes molécules d'hydrocarbures en molécules plus petites (par exemple, Craquage Catalytique Fluide - FCC, Hydrocraquage).
Unification/Combinaison : Assemblage de petites molécules pour en former de plus grandes (par exemple, Alkylation).
Réagencement : Modification de la structure moléculaire afin d'améliorer la qualité (par exemple, Reformage pour produire des composants d'essence à haute teneur en octane).
3. Traitement : Affinage des produits intermédiaires et finaux afin d'éliminer les impuretés (comme le soufre, l'azote, les métaux) et d'améliorer la stabilité et les performances. Les méthodes courantes incluent :
Hydrotraitement : Utilisation d'hydrogène et de catalyseurs pour éliminer le soufre (désulfuration), l'azote et saturer les molécules.
Désodorisation : Élimination des composés soufrés odorants (mercaptans).
Les produits raffinés sont ensuite mélangés selon des spécifications précises et envoyés pour distribution et vente. Les raffineries modernes sont des installations complexes et intégrées, optimisant en permanence ces processus afin de satisfaire les demandes du marché et les réglementations environnementales.
| Article | Naphtha | Première ligne atmosphérique – kérosène | Deuxième ligne atmosphérique – diesel | Troisième ligne atmosphérique – diesel | Ligne supérieure du vide – diesel | Première ligne sous vide – diesel | Deuxième ligne sous vide – huile de base | Troisième ligne sous vide – huile de base | Huile de craquage de la quatrième ligne du vide |
| Point d'inflammation | ＞28 | ＞60 | ＞60 | ＞60 | ＞60 | ＞180 | ＞200 | ||
| Pression de vapeur kpa | 78 | ||||||||
| viscosité（mm2/s） | 1.25 | 3.8 | 4.5 | 5.0 | 5.1 | ＜40 | ＜74 | ||
| humidité | PPM | PPM | PPM | PPM | PPM | PPM | PPM | PPM | PPM |
| apparence | transparence | transparence | transparence | transparence | transparence | transparence | transparence | transparence | transparence |
| Densité kg/m3 | 699-745 | ＞775 | ＞800 | ＞800 | ＞800 | ＞800 | ＞850 | ＞870 | ＞880 |
| Plage de distillation ℃ | ≈41-159 | 130-280 | 160-350 | 200-360 | 250-360 | 280-360 | ＜420 | ＜460 | ＜480 |
| Indice d'octane | 60 | ||||||||
| Indice de cétane | 48 | 55 | 60 | 65 | |||||
| Point de condensation ℃ | ≈-40 | ≈-40 | ≈-30 | ≈-20 | ≈-20 | ≈-20 |
L'unité est composée d'une partie d'échange thermique, d'une partie de désalinisation électrique, d'une partie de distillation initiale, d'une partie de distillation atmosphérique et d'une partie de distillation sous vide.
Schéma du produit
Le plan du produit de l'unité est le suivant : matière première pour reformage (naphta) — kérosène d'aviation — diesel — programme d'hydrocraquage/raffinage d'huile paraffinique.
Les principaux produits sont les suivants :
Naphta — en tant que matière première pour le reformage catalytique.
Première ligne latérale de la colonne atmosphérique — en tant que matière première pour l'hydrogénation du kérosène d'aviation.
deuxième ligne d'huile latérale de la colonne atmosphérique —— En tant que matière première pour l'hydrogénation du diesel.
Troisième ligne d'huile latérale de la colonne atmosphérique —— En tant que matière première pour l'hydrogénation du diesel.
Ligne d'huile du sommet de la colonne à vide —— En tant que matière première pour l'hydrogénation du diesel.
Première ligne d'huile latérale de la colonne à vide —— En tant que matière première pour l'hydrogénation du diesel.
Deuxième ligne d'huile latérale de la colonne à vide —— En tant que matière première pour l'hydrogénation/craquage de l'huile paraffinique
Troisième ligne d'huile latérale de la colonne à vide —— En tant que matière première pour l'hydrogénation/craquage de l'huile paraffinique
Quatrième ligne d'huile latérale de la colonne à vide —— En tant que matière première pour l'hydrogénation/craquage de l'huile paraffinique
Résidu de la colonne à vide —— En tant que matière première pour le craquage catalytique lourd/le cokage/la dissolution/l'asphalte oxydé
1. Qu'est-ce qu'un raffineur de pétrole brut ?
Une raffinerie est une installation industrielle où le pétrole brut est traité et raffiné en produits utiles (par exemple, essence, diesel, kérosène, produits chimiques) par séparation physique, conversion chimique et purification.
2. Quelles sont les unités clés d'une raffinerie ?
Les unités principales comprennent :
- Unité de distillation atmosphérique (ADU) : sépare le pétrole brut en fractions (naphta, kérosène, diesel, etc.) selon leurs points d'ébullition.
- Unité de distillation sous vide (VDU) : traite davantage les résidus lourds provenant de l'ADU sous une pression réduite.
- Unité de craquage catalytique fluide (FCCU) : décompose les hydrocarbures lourds en carburants plus légers (par exemple, essence) à l'aide d'un catalyseur.
- Hydrodésulfureur : élimine le soufre, l'azote et les métaux en utilisant de l'hydrogène afin de respecter les normes environnementales.
- Reformeur : convertit le naphta à faible indice d'octane en naphta mélangé à haut indice d'octane pour l'essence.
3. Pourquoi la distillation est-elle la première étape ?
Le pétrole brut est un mélange d'hydrocarbures ayant des points d'ébullition variables. La distillation le sépare en fractions (« coupes ») pour un traitement ciblé en aval.
4. Comment fonctionne une unité de FCC (Fluid Catalytic Cracking) ?
Le gasoil lourd est mélangé à une poudre de catalyseur chaude, ce qui le craquelle en molécules plus légères. Le catalyseur usé est régénéré en brûlant les dépôts de coke, puis réutilisé.
5. Quel est l'objectif du traitement à l'hydrogène (hydrotraitement) ?
L'hydrotraitement élimine les impuretés (soufre, azote) afin de :
- Respecter la réglementation environnementale (par exemple, gazole à très faible teneur en soufre).
- Protéger les catalyseurs des unités en aval contre l'empoisonnement.
6. Quelles sont les causes de la corrosion dans les équipements de raffinerie ?
La corrosion résulte de :
- Composés soufrés (par exemple, H₂S dans le pétrole brut acide).
- Acides organiques (acides naphténiques).
- Chlorures dans le pétrole brut ou l'eau de refroidissement.
Des matériaux comme l'acier inoxydable/le revêtement et des inhibiteurs de corrosion sont utilisés pour atténuer les dommages.
7. Qu'est-ce que le "coking", et quand est-il utilisé ?
Le coking est un processus sévère de craquage thermique qui convertit les résidus lourds en produits plus légers et en coke de pétrole solide. Il est utilisé lorsque les résidus ne peuvent pas être traités économiquement ailleurs.
8. À quoi servent les échangeurs de chaleur ?
Les échangeurs de chaleur récupèrent la chaleur entre les flux de processus (par exemple, préchauffer le pétrole brut avant la distillation en utilisant des flux de produits chauds), améliorant considérablement l'efficacité énergétique.
9. Pourquoi les compresseurs sont-ils critiques ?
Les compresseurs traitent les gaz (par exemple, l'hydrogène pour les hydrotraiteurs, le gaz combustible de raffinerie). Une panne peut arrêter des unités entières. La fiabilité est assurée par la redondance et une maintenance rigoureuse.
10. Quels systèmes de sécurité protègent les raffineries ?
Soupapes de sécurité (PSV) : Éviter les surpressions dans les récipients/tuyaux.
Systèmes de torchère : Brûler en toute sécurité les rejets d'hydrocarbures en cas d'urgence.
Détecteurs de gaz : Surveiller les fuites de H₂S, d'hydrocarbures ou de substances combustibles.
Systèmes d'eau incendie : Lutter contre les incendies par des sprinklers à déversement/mousse.
11. Comment l'équipement de la raffinerie est-il entretenu ?
Arrêts complets (Turnarounds) : Arrêt complet de l'usine tous les 3 à 6 ans pour inspection, nettoyage et réparations.
Maintenance prédictive** : Utilise l'analyse vibratoire, la thermographie et la surveillance de la corrosion pour éviter les pannes.
12. Quels contrôles environnementaux sont utilisés ?
Laveurs (Scrubbers) : Éliminer le SO₂ des gaz de combustion (par exemple, gaz de raffinerie de FCC).
Traitement des eaux usées : Éliminer l'huile, les produits chimiques et les solides avant rejet/réutilisation.
Capture de carbone : Technologie émergente visant à réduire les émissions de CO₂ (par exemple, à partir d'usines d'hydrogène).
13. Pourquoi les raffineries ont-elles besoin d'hydrogène ?
L'hydrogène est essentiel pour :
- Le traitement à l'hydrogène (désulfuration des carburants).
- Le craquage catalytique à l'hydrogène (valorisation des huiles lourdes en carburants légers).
Il est produit sur site par reformage du méthane par la vapeur (SMR).
14. Les raffineries peuvent-elles traiter tous les types de pétrole brut ?
Non. Les raffineries sont optimisées pour des qualités spécifiques de pétrole brut (par exemple, brut léger doux, brut lourd acide). Le changement de type de brut peut nécessiter des ajustements ou une modernisation des équipements.
15. Où puis-je en apprendre davantage sur la technologie des raffineries ?
- Guides de l'industrie : API (American Petroleum Institute), UOP (Honeywell).
- Organisations : AFPM (American Fuel & Petrochemical Manufacturers).
- Publications : Hydrocarbon Processing, Oil & Gas Journal.
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