Processus de raffinage et de production

Technologies d’amélioration du rendement

Processus de raffinage et de production

Introduction mouvement produit

Le département de mouvement produit et expédition (MPE) qui est sous la direction de la production a comme rôle la mise en œuvre de tonnage très important, il assure la gestion de la circulation des produits depuis la réception du brut jusqu’au chargement soit par camions soit par pipes. Le département MPE a comme fonctions principales :
• Réception des produits bruts.
• Alimentation des unités.
• Préparation des circuits et des bacs pour les coulages des unités.
• Corrections en cas de non qualité des produits venant des circuits (après coulage des unités), vérification de Gravité de Pompage et de Recyclage.
• Expédition vers dépôt ou camions.
La capacité de stockage de la SAMIR :

Le raffinage du pétrole

Intérêt du raffinage 

C’est une étape incontournable avant la commercialisation des hydrocarbures, le raffinage permet de transformer le brut en une palette de produits pétroliers répondant aux besoins des consommateurs et des industriels. Il consiste en une série d’opérations qui visent à améliorer les caractéristiques et la qualité du pétrole brut.
Le raffinage purifie le pétrole et le transforme en produits finis adaptés à divers usages.
Cependant, on n’emploie pas tels quels les produits bruts issus de l’extraction pétrolière : avant de les utiliser, il faut passer par l’étape du raffinage. Cette opération purifie le brut et le transforme en produits finis de composition variée, adaptés aux usages que l’on souhaite en faire.
Le brut est composé de diverses molécules d’hydrocarbures plus ou moins lourdes.
Selon les gisements, ces molécules sont présentées dans le pétrole brut en proportions variables, qui définissent sa composition et sa densité.
Ainsi, il existe une multitude de bruts : certains, noirs et visqueux, comptent beaucoup de molécules lourdes, d’autres, bruns et fluides, sont plus légers. En outre, tous contiennent une certaine quantité de gaz dissous et de produits soufrés ou acides, très corrosifs pour les métaux.
Il n’est pas possible de construire un moteur ou une chaudière universels qui fonctionnerait avec tous les types de brut et qui résisterait à la corrosion, d’où la nécessité de raffiner le pétrole.

Les trois étapes du raffinage 

Dans une raffinerie, le brut est transformé en produits finis selon un processus précis regroupant trois types d’opérations (séparation, conversion, amélioration) :
•la 1ere étape est celle de la séparation des molécules lourdes et des molécules légères par distillation. Ce procédé consiste à chauffer le pétrole pour qu’il s’évapore peu à peu, comme on pourrait le faire avec une casserole d’eau : avant que l’eau n’atteigne 100°C, l’eau bout et se transforme en vapeur. Au fond de la casserole, on trouve alors des résidus de sels blanchâtres, que l’on pourrait vaporiser en les chauffant à très haute température.
• la distillation du pétrole utilise le même principe : on le fait chauffer dans une tour de distillation de 60m, aussi appelée topping ou colonne de distillation atmosphérique (parce que la pression qui règne à l’intérieur est très proche de celle de l’atmosphère).
Lorsqu’il atteint 350 à 400°C, le pétrole s’évapore en partie et commence à monter dans cette tour, tandis que ses molécules les plus lourdes, ourésidus, restent à la base.
A mesure que les vapeurs s’élèvent, elles se condensent partiellement en liquides sous l’effet d’une baisse de température. Elles poursuivent leurs ascension jusqu’en haut de la tour, où la température est de 150°C. Là, on retrouve les dernières vapeurs non condensées, sous la forme de gaz pétrole. Sur toute la hauteur de la tour, à différents niveaux, des plateaux permettent de récupérer une dizaine de produits plus ou moins lourds nommés coupes pétrolières, depuis les bitumes (mélanges d’hydrocarbures très visqueux) jusqu’aux gaz.
Les résidus lourds issus de cette distillation renferment beaucoup de produits de densité moyenne. On les soumet dans une autre colonne à une seconde distillation, qui permet de récupérer les produits moyens (fioul lourds et gazole).
• Après ces opérations de séparation, il subsiste beaucoup de molécules hydrocarbures lourdes. Pour répondre à la demande en produits légers, on les casse, c’est-à-dire qu’on sépare les atomes qui les composent pour obtenir des molécules plus légères.
Ce procédé de conversion, appliqué à 500°C, est également appelé craquage catalytique ou plat-forming car il fait intervenir un catalyseur (substance accélérant et facilitant les réactions chimiques). 75% des produits lourds soumis à la con version sont ainsi transformés en gaz, essence et gazole. On peut même améliorer ce résultat par des ajouts d’hydrogène (hydrocraquage) ou en employant des méthodes d’extraction du carbone pour récupérer d’avantage de molécules légères (conversion profonde). Ainsi, tous les hydrocarbures lourds sont convertibles en hydrocarbures légers, mais l’opération peut se révéler coûteuse et gourmande en énergie.
• Vient ensuite une phase d’amélioration, les produits issus de la distillation et de la conversion sont débarrassés de leurs molécules corrosives ou néfastes à l’environnement, en particulier le soufre. En effet, les normes de l’UE en matière d’émissions de soufre sont strictes depuis 2008, le gazole contenant plus de 0,1% de soufre ne doit pas être utilisé sur le territoire européen. Ces mesures visent à limiter la pollution atmosphérique au soufre, gaz irritant pour l’appareil respiratoire qui contribue aussi à l’appauvrissement des sols et de la végétation. La désulfuration du gazole s’effectue 370°C,à sous une pression de 60 bars et en présence d’hydrogène : dans ses conditions physiques, les atomes de soufre se dissocient des molécules hydrocarbures et s’associent aux atomes d’hydrogène pour former du sulfure d’hydrogène (H2S). Ce dernier est traité pour donner du soufre liquide, réutilisé dans l’industrie. De même, le Kérosène, les gaz : butane et propane, sont lavés à la soude.
Ce traitement, nommé adoucissement, débarrasse ces produits des mercaptans qu’ils contiennent (il s’agit de molécules d’alcool nauséabond et corrosif, contenant un ou plusieurs atomes de soufre à la place des atomes d’oxygène).
• Enfin, avant de pouvoir proposer les essences ou les supers à la pompe il faut augmenter leurs indice d’octane, qui n’est pas assez fort pou r qu’on puisse les utiliser directement dans un moteur.
Cet indice renseigne sur la résistance à l’auto-inflammation d’un carburant, quantifiée au moyen d’un chiffre par rapport à 100.
Si l’indice d’octane n’est pas assez élevé, l’essence aura tendance à s’auto-enflammer, provoquant à terme des dégâts à l’intérieur du moteur.
Pour éviter cela, on doit hausser l’indice d’octane jusqu’à 95 ou 98, de manière à ce que l’essence soit compatible avec les moteurs des véhicules. On effectue donc un reformage catalytique.
Cette réaction chimique opérée à 500°C, sous une pression de 10 bars, utilise du platine comme catalyseur.
Elle permet de restructurer le squelette des molécules hydrocarbures pour atténuer leurs tendances à l’auto-allumage. Il existe aussi d’autres réactions chimiques, comme l’alkylation, qui améliore également la résistance à l’auto-inflammation de l’essence.

Procédé de fabrication

Le brut est alimenté des stockages et pompé vers nu train d’échangeurs de chaleur pour prélever les calories nécessaires à son préchauffage aux soutirages latéraux et au résidu atmosphérique sortant de l’unité. Dans un premier temps, le brut se réchauffe jusqu’à atteindre la température de fractionnement du dessaleur, dans le quel on procède à une première épuration afin de débarrasser le brut des sels et sédiments qu’il contient et d’augmenter l’efficacité des équipements utilisés pour effectuer sa distillation. Le brut sorti du dessaleur ayant perdue une grande partie des chlorures subi une injection de soude pour neutraliser les chlorures résiduels. Puis, le pétrole dessalé prélève le maximum des calories dans un deuxième train d’échange, pour soulager le four atmosphérique ou la température du brut atteinte est de l’ordre de 350-370°C. A la sortie du four, le brut se dirige vers la colonne de distillation, qui fournit les produits semi-finis suivants :
◊ Des gaz
◊ Des produits blancs (distillats légers et moyen)
◊ Des produits noirs (résidus lourds)
A) Di

stillation atmosphérique 

Le brut subit une distillation atmosphérique à 650°C (voir figure 1), dans une colonne de distillation à plateaux performés, et il se sépare en produits légers qui se trouvent en tête de la colonne et autres lourds au pied de la colonne :
▪ GPL : Gaz pétroliers liquéfiés :
Du méthane au butane (C, C , C , C ), ils sont séparés en première étape par distillation pour 1 2 3 4 récupérer le méthane et l’éthane de la tête, et qui sont envoyés vers le four ou bien vers la torche pour être bruler.
Le propane et le butane récupérés du fond sont envoyés vers une autre distillation pour récupérer le propane de la tête de la colonne et le butane du fond, et qui seront envoyés par suite aux ballons de stockage.
▪ Essence totale :
Elle passera à l’unité de stabilisation pour sépare l’essence légère de l’essence lourde.
Cette dernière sera traitée dans une unité catalytique afin d’éliminer les tracs de soufre et d’augmenter son indice d’octane. Cette essence se mélange avec l’essence légère pour avoir l’essence ordinaire. On lui ajoute le tétra pour obtenir l’essence super, autrement l’essence plate formée sera vendue comme essence sans plomb.
▪ Naphta :
Le Naphta est soutiré de la tour de distillation au niveau du plateau 13, ensuite il est strippé à la vapeur à basse, les vapeurs de tête sont retournées vers la colonne de distillation au niveau du plateau 10, et le Naphta lourd du fond est dirigé vers le stockage des essences lourdes ou du kérosène.
▪ Kérosène :
Il sera vendu comme pétrole lampant ou il passera par l’unité Merox pour être privé du soufre. Le produit résultant sera vendu sous forme de jet ou bien il servira pour la correction du gasoil.
▪ Gasoil :
Carburant des moteurs Diesels utilisé notamment dans le transport en commun, transport de marchandises ainsi que pour les machines agricoles.
▪ Fuel oïl :
C’est le résidu atmosphérique récupéré au fond dea colonne. Une partie est dirigée vers le complexe vue sa production en grande quantité.

Les unités de productions 

Unité de séparation des GPL :
Les GPL issus des unités Topping et unités platformings sont envoyés dans une unité séparation GPL. Ils sont séparés en propane et butane commerciaux.
Les gaz produit dans cette unité rejoignent le système fuel gaz pour être brulé comme combustible.
Reformage catalytique (platforming) :
Il s’agit des principales unités qui permettent l’amélioration de la qualité des essences provenant de l’unité d’hydrotraitement par augmentation de l’indice de l’octane, grâce à l’emploi d’un catalyseur sélectif (à base de platine). Ce dernier permet de convertir les paraffines et naphtènes en aromatique, iso paraffines et GPL. L’augmentation de l’indice d’octane permet de déduire la qualité de monoxyde de carbone dégageant de moteur et d’éviter les phénomènes de cliquetis dans les moteurs à essence.
Donc pour améliorer les essences, on modifie la structure moléculaire des paraffines et des
naphtènes.

Mérox 

Dans cette unité il y a traitement des gaz de pétrole liquéfié (GPL) et des essences légères pour enlever les mercaptans qui confèrent à ces produits des odeurs désagréables.
Le procédé est basé sur la conversion du mercaptanen disulfure par l’oxydation du mercaptan en utilisant l’oxygène de l’air comme oxydant. C’est une réaction catalytique utilisant un complexe bimétallique de Cobalt et de Molybdène comme catalyseur. En plus du catalyseur il y a présence de la solution de soude qui a la propriété de dissoudre les mercaptans.
Hydrodésulfuration (HDS) :
Le kérosène et le Gasoil issus de la distillationde pétrole brut subissent une réduction de la teneur en soufre total, l’élimination du soufre se fait en présence d’H .
Le procédé se base sur la combinaison du soufre dela charge avec l’hydrogène pour avoir la réaction : S+H2→H2S
Le gasoil est mélangé avec l’hydrogène avant de ntrer au four pour atteindre une température de 380°C. La charge rentre dans un réacteur catalytique avant qu’elle subit une deuxième injection de l’hydrogène.
Le produit est récupéré du fond du réacteur puisefroidi avant de passer à l’étape de séparation des phases gaz et liquides dans le ballon séparateur.
Les gaz contenant H2S seront évacués tandis que leliquide constitué par le gasoil désulfuré sera strippé par la vapeur surchauffée.esLvapeurs de tête seront condensées, les gaz seront évacués, et le liquide sera séparé deeaul’ avant d’être envoyer vers le stockage. Les liquides du fond condensés dans un condenseur puis ils seront séparés des vapeurs dans une colonne avant d’avoir le gasoil désulfuré au fond de cette colonne. Séparation des GPL :
Cette unité est de récupérer les GPL en leurs constituants : propane et butane commerciaux.
Les GPL issus des unités Toppings et unités platformings sont envoyés dans une unité séparation GPL.
Le gaz produit dans cette unité rejoint le système fuel gaz pour être brûlé comme combustible.
La séparation des GPL est réalisée en quatre étapes:
▪ Absorption des gaz dans la coupe Naphta et Kérosène respectivement.
▪ Reprise des liquides pour en éliminer les composéslégers C et C .
▪ Fractionnement du liquide obtenu en GPL et Naphta puis fractionnement des GPL en
propane et butane.
▪ Séchage du propane pour en éliminer les dernièrestraces d’humidité et les légers résiduels. Hydrotraitement :
Dans cette unité, les essences seront combinées à courant gazeux riche en H2 et seront mis
en contact avec le catalyseur « HYDROBON » formé d’un support d’alumine et de différents éléments tels que le nickel, le molybdène et le cobalt.
Dans certains cas le four de charge n’est utilisé qu’en démarrage parce que les réactions qui se déroulent sont exothermique :
▪ Elimination du soufre par obtention de H2S

Table des matières

Introduction
Chapitre 1 : Présentation de la SAMIR
1-Introduction générale
2-Le Pétrole
3-Fiche signalétique
4- Historique et Organigramme
5- Sécurité a la SAMIR
6- Les Unités et les Produits de la SAMIR
Chapitre 2 : Processus de raffinage et de production
1-Introduction mouvement produit
2- Le Raffinage du pétrole
3- Procédé de fabrication
4- Unité UPGRADE
Chapitre 3 : Etude et optimisation du rendement des fours de la raffinerie
1-Généralité sur les fours
2- Rendement thermique du four
Chapitre 4 : Technologies d’amélioration du rendement
1-Chaudière de récupération et ramoneurs
2-Les différents types de brûleurs
3-Tirage forcé
Conclusion

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