Generalites sur le petrole brut et le gasoil

L’histoire du pétrole remonte à des milliers d’années. Le pétrole fut longtemps utilisé, sous forme de bitume, pour le calfatage des bateaux, l’imperméabilisation des vêtements et l’allumage des torches. A la Renaissance, la distillation fut faite en vue d’obtenir des lubrifiants et des produits médicinaux. Mais la véritable exploitation du pétrole brut ne commença pas avant le XIXe siècle. En 1852, un physicien et géologue canadien, Abraham Gessner, déposa un brevet pour obtenir le pétrole lampant à partir de pétrole brut. Puis la production du pétrole brut, qui débuta en 1859 avec la découverte du Colonel Edwin L. Brake , conduisit au développement des moteurs à combustion interne et des carburants d’origine pétrolière ainsi qu’à l’avènement des véhicules automobiles à la fin du XIXe siècle.

Au cours des années, grâce à de nombreuses recherches beaucoup d’améliorations et de perfectionnements ont été apportés non seulement aux carburants mais aussi aux différents types de moteurs qui les utilisent : moteurs à essence, diesel, à réaction. Aujourd’hui le pétrole demeure indispensable : à la fois source d’énergie et de matières premières, il permet après raffinage d’obtenir plusieurs centaines de produits différents allant des carburants comme les essences ou le gasoil aux matières plastiques, engrais, etc.

GENERALITES SUR LE PETROLE BRUT ET LE GASOIL 

LE PETROLE BRUT

Définition

Le pétrole brut est un liquide noir, bitumineux d’origine naturelle quelquefois à reflets verdâtres et généralement plus léger que l’eau. Il est plus ou moins fluide suivant son origine, son odeur est habituellement forte et caractéristique. On le trouve en grandes quantités sous la surface de la terre; il est utilisé comme combustible et comme matière première pour l’industrie chimique. Le pétrole et ses dérivés sont utilisés dans la production de médicaments, d’engrais, de produits alimentaires, de plastiques, de matériaux de construction, de peintures et de vêtements, ainsi que dans la production d’électricité.

Origine et Composition du pétrole brut

Origine du pétrole brut 

Le pétrole s’est formé sous la surface de la terre, par suite de la décomposition d’organismes marins. Les restes de minuscules organismes vivant dans la mer et, dans une moindre mesure, ceux des organismes terrestres qui sont entraînés vers la mer par les rivières et des plantes qui poussent sur le bord des océans, sont mélangés aux sables fins et aux sédiments qui se déposent sur le fond des bassins marins. Ces dépôts riches en matières organiques sont les roches sédimentaires, sources de la génération du pétrole brut. Le processus a commencé il y a des millions d’années avec le développement d’une vie abondante et il se poursuit encore aujourd’hui. Les sédiments s’alourdissent et tombent au fond de l’eau sous l’effet de leur propre poids. Au fur et à mesure que les dépôts supplémentaires s’empilent, la pression exercée sur ceux qui se trouvent en – dessous augmente plusieurs milliers de fois et la température s’accroît de plusieurs centaines de degrés. La boue et le sable durcissent pour former des schistes argileux et du grès, le carbone est précipité et les coquilles de squelettes durcissent et se transforment en calcaires; les restes des organismes morts sont ainsi transformés en pétrole brut et en gaz naturel.

Composition chimique du pétrole brut

La composition chimique de tous les types de pétrole repose principalement sur les
hydrocarbures, bien que certains composés azotés, soufrés et oxygénés soient habituellement présents. La teneur en soufre varie de 0,1 à 5 %. Le pétrole contient des éléments gazeux , liquides et solides. La consistance du pétrole va d’un liquide aussi léger que l’essence à un liquide si lourd que son écoulement est presque impossible. De faibles quantités de composants gazeux sont en général dissous dans le liquide; lorsque ces composants se trouvent en plus grande quantité, le dépôt de pétrole est associé à un dépôt de gaz naturel. La composition du pétrole brut varie avec les origines géographiques. Le pétrole est essentiellement constitué d’hydrocarbures paraffiniques, aromatiques et naphténiques; viennent s’ajouter à cela des composés oxygénés, azotés, et soufrés en proportions variables. Enfin, le pétrole renferme également des traces de métaux, en particulier du vanadium.

Les hydrocarbures paraffiniques
Les paraffines sont des hydrocarbures saturés linéaires (paraffines normales) ou ramifiés (isoparaffines). Leur formule générale est CnH2n+2. Elles sont chimiquement inertes aux basses températures et, en général elles n’entrent en réaction, qu’à température élevée. L’isomérie commence à partir de C4 et le nombre d’isomères possibles croît avec le nombre d’atomes de carbone.

Les hydrocarbures cycliques saturés ou cyclanes ou naphtènes
Ce sont des hydrocarbures saturés cycliques de formule générale CnH2n. On trouve ainsi le cyclopropane, le cyclobutane, le cyclopentane et le plus connu, le cyclohexane de formule C6H12 . La condensation de deux noyaux quelconques donne un hydrocarbure complexe saturé et plus lourd tel que la décaline, obtenue par juxtaposition de deux cycles à six atomes de carbone. Dans les pétroles bruts, les cycles les plus fréquemment rencontrés sont ceux à cinq ou six atomes de carbone. Dans les cyclanes à 4 ou 5 cycles, on trouve les hydrocarbures ayant conservé en partie, la structure de la matière vivante à l’origine de la formation du pétrole (stéranes, hopanes) : ce sont les marqueurs biologiques.

Les hydrocarbures aromatiques
Ce sont des hydrocarbures cycliques non saturés. La non-saturation ne pourra se présenter que sous trois formes : simples, doubles ou triples, car dans ce noyau deux doubles liaisons consécutives sont impossibles. Les hydrocarbures aromatiques se trouvent dans les pétroles bruts en proportions variables : les bruts de Bornéo et Sumatra ont une nature aromatique très prononcée. L’hydrocarbure type de cette famille est le benzène.

Les hydrocarbures mixtes
Les hydrocarbures aliphatiques et les hydrocarbures aromatiques sont qualifiés de race pure. Les réactions de substitution permettent leur union pour donner naissance à une molécule bâtarde présentant par hérédité des caractères communs aux deux races. Des cycles peuvent se substituer sur les chaînes paraffiniques ou inversement. Les propriétés de la molécule mixte seront fonction de l’importance relative des noyaux et des chaînes dans la structure. On imagine aisément que ce petit jeu de combinaisons par substitution permet de construire une infinité de molécules mixtes plus ou moins complexes. Ces types des molécules sont très abondants dans les pétroles bruts et l’on peut même dire que ce sont elles qui constituent pratiquement les fractions lourdes : gasoil, fuel-oil et coupes lubrifiantes. Elles assurent la continuité des propriétés entre les cycles et les chaînes.

Composés soufrés
Les pétroles bruts contiennent des hydrocarbures soufrés. La teneur en soufre total d’un pétrole brut varie entre 0,05 % à 5 % en poids, rapport qui est en accord avec la teneur en soufre des débris organiques qui sont à l’origine des pétroles bruts.

RAFFINAGE DU PETROLE BRUT 

Le pétrole n’est pratiquement jamais utilisé en l’état. Il faut le transformer en des produits de caractéristiques bien définis. Cette transformation s’appelle raffinage. Le raffinage a pour fonction de transformer des pétroles bruts d’origines diverses en un ensemble de produits pétroliers répondant à des spécifications précises, dans des proportions correspondant aussi bien que possible à la demande du marché.

LE GASOIL

Définition

Le gasoil est la fraction du pétrole brut qui est distillée entre 190°C et 360°C. On peut subdiviser cet intervalle en deux parties: entre 190°C et 300°C on obtient le gasoil léger; le gasoil lourd qui constitue le reste du distillat s’obtient à une température supérieure à 300°C. Le gasoil est aussi un combustible formé principalement d’hydrocarbures appartenant aux classes des aliphatiques, des cycles saturés, des aromatiques et des composés renfermant des éléments autres que le carbone et l’hydrogène comme le soufre, l’oxygène,.. [5] Le gasoil est destiné à alimenter les moteurs diesel équipant les voitures routières jusqu’aux poids lourds et des véhicules non routières comme les bateaux, navires et tracteurs agricoles.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 GENERALITES SUR LE PETROLE BRUT ET LE GASOIL
1.1. LE PETROLE BRUT
1.1.1. Définition
1.1.2. Origine et Composition du pétrole brut
1.1.2.1. Origine du pétrole brut
1.1.2.2. Composition chimique du pétrole brut
1.1.2.2.1. Les hydrocarbures paraffiniques
1.1.2.2.2. Les hydrocarbures cycliques saturés ou cyclanes ou naphtènes
1.1.2.2.3. Les hydrocarbures aromatiques
1.1.2.2.4. Les hydrocarbures mixtes
1.1.2.2.5. Composés soufrés
1.1.2.2.6. Les composés azotés
1.1.2.2.7. Les composés oxygénés
1.2. RAFFINAGE DU PETROLE BRUT
1.3. LE GASOIL
1.3.1. Définition
CHAPITRE 2 RAPPELS DES CARACTERISTIQUES PHYSICO- CHIMIQUES DU PETROLE BRUT ET DU GASOIL
2.1. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU PETROLE BRUT ET DU GASOIL
2.1.1. Densité relative
2.1.2. Densité A.P.I
2.1.3. Indice de réfraction
2.1.4 Masse molaire moyenne
2.1.5. Distillation ASTM
2.2. CARACTERISTIQUES CHIMIQUES DU PETROLE BRUT ET DU GASOIL
2.2.1. Pouvoir calorifique
2.2.2. Point d’aniline
2.2.4. Indice de cétane
2.3. CARACTERISTIQUES THERMIQUES DU PETROLE BRUT ET DU GASOIL
2.3.1. Phénomènes thermiques à haute température
2.3.1.1. Tension de vapeur
2.3.1.2. Point d’éclair
2.3.1.3. Point d’auto-inflammation
2.3.2. Phénomène thermique à basse température
2.3.2.1. Point de trouble
2.3.2.2. Point d’écoulement
2.3.2.3. Température limite de filtrabilité
CHAPITRE 3 METHODES DE CARACTERISATION DU PETROLE BRUT ET DES PRODUITS PETROLIERS
3.1. METHODES DES ABAQUES
3.1.1. Poids moléculaire
3.1.2. Facteur de caractérisation
3.2. METHODES PREDICTIVES
3.2.1. Refractivity Intercept
3.2.2. Facteur de caractérisation de Huang
3.2.3. Méthode de TADEMA ou méthode n.d.M
3.2.4. Méthode n.d.PA
3.2.6. Méthode de Riazi – Daubert
3.3. METHODE SPECTRALE : SPECTROSCOPIE DE RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE DU PROTON ET DU CARBONE-13
3.3.1. Le noyau atomique
3.3.2. Le phénomène de résonance magnétique
3.3.3.1. Constante d’écran
3.3.3.2. Déplacement chimique
3.3.3.3. Substances de référence
3.3.3.4. Solvants utilisés
3.3.4. R.M.N. du proton
3.3.5. R.M.N. du Carbone-13
3.3.6. Paramètres structuraux
CHAPITRE 4 RESULTATS ET DISCUSSIONS
4.1. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU PETROLE BRUT ET DE SA FRACTION « GASOIL »
4.1.1 . Distillation ASTM du Pétrole brut
4.1.2.- Densité
4.1.3.- Indice de réfraction
4.1.4.- Masse moléculaire moyenne
4.1.4.1.- Méthode des abaques
4.1.4.2. Méthode de Huang
4.1.4.3. Méthode de Riazi-Daubert
4.2 . CARACTERISTIQUES CHIMIQUES DU PETROLE BRUT ET DE SA FRACTION GASOIL
4.2.1.- Pouvoir calorifique
4.2.1.1.- Pouvoir calorifique supérieur
4.2.1.2.- Pouvoir calorifique inférieur
4.2.2.- Point d’aniline
4.2.3.- Indice de Diesel et indice de cétane
4.3. CARACTERISTIQUES THERMIQUES DU PETROLE BRUT ET DE SA FRACTION GASOIL
4.3.1.- Point d’éclair
4.3.2.- Point d’écoulement
4.4. COMPOSITION CHIMIQUE DU PETROLE BRUT ET DE SA FRACTION GASOIL
CONCLUSION

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