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GENERALITES SUR LE CARBUREACTEUR
DEFINITION
Le carburéacteur également appelé kérosène est un produit provenant directement de la distillation atmosphérique du pétrole brut, le rendement volumique sur le brut, de la fraction carburéacteur se situe entre 11 et 12 %. Il fait partie de la gamme dite de produit blanc qui est la fraction distillée entre 150°C et 250 °C. C’est un carburant destiné essentiellement à alimenter les avions à réaction, mais ce type de carburant est également utilisé dans les turbines terrestres.
OBTENTION DU CARBUREACTEUR
Le carburéacteur fait partie des divers produits de raffinage du pétrole brut. Le raffinage est l’ensemble de méthode permettant de transformer le pétrole brut en plusieurs fractions avec des caractéristiques bien définies.
LA DISTILLATION FRACTIONNEE
C’est l’étape principale du raffinage; elle permet de regrouper les fractions pétrolières selon leurs points d’ébullition. Les produits de la distillation sont recueillis par ordre de température d’ébullition croissante.
PROCEDE D’ADOUCISSEMENT
Cette méthode consiste à réduire fortement ou éliminer les molécules corrosives ou néfastes à l’environnement contenues dans la fraction carburéacteur, en particulier l’hydrogène sulfureux et les mercaptans. Les procédés les plus connus sont:
– L’oxydation catalytique des thiols (RSH) en disulfures (RSSR) stables et neutres ;
– Le lavage à la soude pour neutraliser le soufre de l’hydrogène sulfuré ou les mercaptans.
PROCEDE D’AMELIORATION
Avec cette méthode on peut accroître la performance d’un carburéacteur par l’adjonction de divers produits chimiques qu’on appelle les additifs. Selon l’amélioration demandée, on distingue plusieurs types d’additifs:
– les antioxydants pour annuler l’oxydation des hydrocarbures non saturés qui sont à l’origine des dépôts de gommes dans les réacteurs. Exemples: les diamines aromatiques et les alkylphénols
– Les antirouilles pour neutraliser les traces d’humidité dans le carburéacteur.
– Les antigels qui sont des produits qui absorbent l’eau dissoute dans le carburéacteur et qui abaisse le point de congélation. Ce traitement est réservé uniquement pour les carburants utilisés dans la zone froide ainsi que dans le domaine militaire.
Exemples:
Le 2-méthoxyéthanol: CH3-O-CH2-CH2-OH
Le β-(méthoxyéthoxy) éthanol: CH3-0-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH .
– Les antistatiques: ce sont des solutions à base de sels de chrome ou de calcium qui, à des doses comprises entre 3 et 8 ppm, accroissent la conductivité électrique dans le carburant à fin de dissiper les charges électrostatiques.
LES DIFFERENTS TYPES DE CARBUREACTEUR
Selon le domaine d’utilisation, civile ou militaire, il existe plusieurs types de carburéacteur. Mais leur dénomination aussi peut varier selon leur provenance. C’est dans le domaine militaire qu’on trouve le plus de variétés de carburéacteurs; on peut citer le TR ou turboréacteur, le JP ou le Jet Propelled, le TS qui répond aux normes de la Russie. En aviation civile, le carburant le plus utilisé est le Jet A1 qui est défini par la norme internationale AFQRJOS. Il y a aussi le Jet A américain dont la fabrication est moins coûteuse mais avec une tenue au froid moins performante que la première.
LA COMPOSITION CHIMIQUE D’UN CARBUREACTEUR
Comme c’est un produit dérivé du pétrole, le carburéacteur est composé en majeure partie par diverses familles chimiques d’hydrocarbures: paraffinique, naphténique et aromatique. D’autres produits se trouvent aussi mélangés dans le carburéacteur, mais en plus faible quantité: comme les produits soufrés, des traces de métaux ainsi que de l’eau dissoute. Par ailleurs, pour améliorer sa qualité, d’autres produits chimiques sont ajoutés au carburéacteur; on les appelle des additifs.
LES HYDROCARBURES
Le carburéacteur est un mélange complexe d’hydrocarbures avec des squelettes carbonés allant de C7 à C15. Les atomes de carbone et d’hydrogène sont associés dans des proportions très variables.
les hydrocarbures aromatiques
Le cycle à six atomes de carbone ou benzénique est le plus répandu, ceci peut s’expliquer par sa forme la plus stable. Par ailleurs plusieurs cycles peuvent se condenser pour avoir une molécule compacte à haute pouvoir calorifique.
les hydrocarbures naphténiques
Les naphtènes ont pour formule générale CnH2n. Les atomes de carbone sont associés en cycles et les valences sont toutes saturées. Et comme pour les aromatiques, des formes condensées peuvent exister.
les hydrocarbures paraffiniques
C’est la famille d’hydrocarbures la plus répandue dans le carburéacteur, sa proportion volumique peut atteindre les 80 % pour certains types de carburéacteurs. On distingue la paraffine normale à longue chaîne droite et l’isoparaffine de forme ramifiée.
les hydrocarbures mixtes
On parle d’hydrocarbures mixtes quand deux familles d’hydrocarbures se substituent. Des cycles et des chaînes paraffiniques peuvent s’additionner pour former une nouvelle molécule. Le pourcentage de chacune de ces familles d’hydrocarbures dans le carburéacteur est un critère de qualité important du produit. Il existe plusieurs méthodes permettant de différencier ces proportions:
– les méthodes chromatographiques (FIA, CPG)
– les méthodes prédictives (Riazi-Daubert, Huang)
– les méthodes spectroscopiques (spectrométrie de masse, RMN) .
Signalons que les proportions respectives de ces familles hydrocarbures dans le carburéacteur dépendent de la provenance du pétrole brut.
LES PRODUITS SOUFRES
Le soufre et ses produits dérivés sont des impuretés omniprésentes dans les produits pétroliers. Ils sont réputés être très agressifs vis-à-vis des pièces métalliques. Dans le carburéacteur le soufre se présente sous plusieurs formes.
– le sulfure d’hydrogène H2S ;
– le sulfure R-S et le polysulfure,
– le mercaptan R-SH
– le sulfure cyclique: le thiophène.
La masse totale de souffre dans le carburéacteur est un critère qui détermine la qualité du produit. La norme internationale AFQRJOS mentionne que le pourcentage en masse de soufre pour le Jet A1 ne doit pas dépasser le 0,3 %.
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE: ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I: GENERALITES SUR LE CARBUREACTEUR
I.1.- DEFINITION
I.2.- OBTENTION DU CARBUREACTEUR
I.2.1.- LA DISTILLATION FRACTIONNEE
I.2.2.- PROCEDE D’ADOUCISSEMENT
I.2.3.- PROCEDE D’AMELIORATION
I.3.- LES DIFFERENTS TYPES DE CARBUREACTEUR
I.4.- LA COMPOSITION CHIMIQUE D’UN CARBUREACTEUR
I.4.1.- LES HYDROCARBURES
I.4.1.1.- les hydrocarbures aromatiques
I.4.1.3.- les hydrocarbures paraffiniques
I.4.1.4.- les hydrocarbures mixtes
I.4.2.- LES PRODUITS SOUFRES
CHAPITRE II: CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES DU CARBUREACTEUR
II.1.- LES PROPRIETES PHYSIQUES
II.1.1.- LA DISTILLATION ASTM
II.1.2.- LA DENSITE
II.1.3.- LA VISCOSITE
II.1.4.- L’INDICE DE REFRACTION
II.1.5.- LE POINT D’ECLAIR
II.2- LES PROPRIETES CHIMIQUES
II.2.1 LA MASSE MOLECULAIRE MOYENNE
II.2.1.1.- la méthode des abaques
II.2.1.2.- la méthode de Huang
II.2.1.3.- la méthode de Riazi-Daubert
II.2.2 LE FACTEUR DE CARACTERISATION KUOP
II.2.2.1.- Par la méthode des abaques
II.2.2.2.- Par calcul
II.2.3 LA REPARTITION PAR FAMILLE
II.2.3.1.- la méthode de Huang
II.2.3.2.- La refractivity intercept RI
II.2.3.3- la chromatographie en phase gazeuse ou CPG
II.2.3.4.1.- Principe de la CPG
II.2.3.4.2.- Appareillage et fonctionnement
– l’injecteur
– la colonne chromatographique
– la phase stationnaire
– le système de chauffage
– le détecteur et enregistreur
II.2.3.4.3.- L’indice de rétention de Kovats IK
DEUXIEME PARTIE: TRAVAUX PERSONNELS
CHAPITRE III: RESULTATS ET DISCUSSIONS
III.1.- ETUDES DES PROPRIETES PHYSIQUES
III.1.1.- MESURE DE LA VISCOSITE CINEMATIQUE
III.1.2.- MESURE DU POINT D’ECLAIR
III.1.3- MESURE DE L’INDICE DE REFRACTION
III.1.4.- MESURE DE LA DENSITE
III.1.5.- DISTILLATION ASTM
III.2.- ETUDE DES PROPRIETES CHIMIQUES
III.2.1 MASSE MOLECULAIRE MOYENNE
III.2.1.1.- Par la méthode des abaques
III.2.1.2.- Par la méthode de Huang
III.2.1.3- Par la méthode de Riazi- Daubert
III.2.2.- REPARTITION PAR FAMILLES
III.2.2.1.- Facteur de caractérisation de Huang I
III.2.2.2.- Refractivity intercept RI
III.2.2.3.- Facteur de caractérisation KUOP
III.2.2.4- Méthode chromatographique en phase gazeuse
CONCLUSION
PARTIE EXPERIMENTALE
BIBLIOGRAPHIE
