par Jean-Marie Bonnetier Les protocoles de fabrication des différentes espèces chimiques produites sur la zone industrielle de Carling. par Jean-Marie Bonnetier jean-marie.bonnetier@wanadoo.fr

A. Quelques rappels de chimie

Corps pur ou Espèce chimique Mélange Corps pur et mélange. Corps pur ou Espèce chimique fer (Fe) ; plomb (Pb); eau (H2O) ; dioxyde de soufre (SO2) ; dioxygène (O2) méthane (CH4); dioxyde d’azote (NO2) ; ……. particules fines Papier ; laiton (Cuivre et Zinc ), Verre (silice SiO2, Al2O3 , Na2O, K2O d'oxydes (Fe, Mn, Mg, Ca)……. Mélange (ensemble d’espèces chimiques différentes) Pétrole ( )

2.Température de changement d’état. Applications A une pression donnée , une espèce chimique est caractérisée par sa température de fusion t°f ou d’ébullition t°eb. température(°C) t°f t°eb gazeux solide liquide

EAU t°eb =100 température(°C) t°f =0 Vapeur d’eau glace eau liquide ETHANOL t°eb =79 t°f = -117 °C température(°C) solide liquide Vapeur ACETONE t°eb =56 t°f = -95 °C température(°C) solide liquide Vapeur METHANE : Point de fusion : -182 °C Point d'ébullition : -164 °C

t°eb t°f Températures de fusion et d'ébullition des alcanes. Nom Formule Les Températures de fusion et d'ébullition des alcanes augmentent avec le nombre d’atomes de carbone de la molécule.

Application à la séparation d’espèces chimiques d’un mélange miscibles : la distillation Application à la séparation d’espèces chimiques d’un mélange non miscibles : la décantation

Ces molécules de base proviennent souvent du pétrole. La chimie organique est une branche de la chimie concernant la transformation de molécules contenant du carbone et de l'hydrogène Ces molécules de base proviennent souvent du pétrole. Les molécules organiques contiennent cependant des atomes d'oxygène ou d'azote.  Ces molécules organiques sont présentes dans les: carburants/combustibles, polymères, colles, vernis, peintures, médicaments, textiles, produits agroalimentaires et cosmétiques, insecticides, pesticides, engrais…

Les hydrocarbures. Les hydrocarbures sont des composés organiques constitués uniquement de C et H .

Les hydrocarbures Cn H2n+2 On peut classer ainsi les différents types d’hydrocarbures. PARAFFINIQUES Alcanes Simple liaison entre les carbones. Saturés en chaîne ouverte droite Méthane, éthane, propane, butane pentane… Cn H2n+2 ISO-PARAFFINIQUES Alcanes isomères Saturés en chaîne ouverte ramifiée Iso-propane, iso-butane… CYCLIQUES ou NAPHTENIQUES Cyclanes Saturés en chaîne fermée Cyclopropane, cyclobutane, Cn H2n Cyclènes: Chaîne fermée avec des double liaisons entre les carbones Cyclynes: Chaîne fermée avec des triple liaisons entre les carbones AROMATIQUES Cycle insaturé à six atomes de carbone Benzène OLEFINES ou ETHYLENIQUES Alcènes Double liaison entre les carbones Éthylène, propène, butène ALCYNES ou ACETYLENIQUES Alcynes Triple liaison entre les carbones Acétylène ou éthyne Cn H2n-2

La pétrochimie. Le pétrole brut est en fait un mélange de milliers d’hydrocarbures différents. (C1 à C40) Ceux-ci sont classés, suivant leur masse moléculaire, en trois catégories : les légers, les moyens et les lourds

Traitement du pétrole Séparation ou fractionnement des mélanges ( raffinage): -> on ne change pas la nature des constituants (distillation) Deux types de traitement : Traitement de certaines fractions (craquage, reformage ...) : -> modifications de la composition chimique

Séparation par distillation. La distillation est une méthode de séparation basée sur la différence de température d'ébullition des différents liquides qui composent un mélange. Si on chauffe un mélange de liquides, c'est le liquide le plus volatil, celui qui a la température d'ébullition (Téb) la plus basse qui s'échappera le premier. Pour recueillir les vapeurs de ce produit, il faut le condenser. Ceci est fait par un réfrigérant à eau. Illustrant de la distillation fractionnée du pétrole. (vidéo 1)

La distillation fractionnée des pétroles, qui est un mélange d’hydrocarbures s’effectue dans une tour à distillation..

Tour à distillation

Fractional Distillation

carburants des moteurs diesel et chauffage Séparation des hydrocarbures par distillation: Transformation physique. Gaz liquéfiables C3-C4 : jusqu ’à 20 °C mêmes composés que gaz naturel:combustion Ether de pétrole C5-C6 : de 20 °C à 60 °C Solvant….. Pétrochimie: polyéthylène…. Naphta C6-C7 : de 60 °C à 100 °C Fioul Essence (reformage) C6-C12 : de 60 °C à 200 °C Brut chauffage Essence ordinaire ,éther de pétrole ,solvants Huiles de graissage Kérosène C12-C18 : de 200 °C à 275 °C lubrification Paraffines Gas oil > C18 : plus de 275 °C Bougie… Bitume carburants des moteurs diesel et chauffage Pavage, revêtements ... Distillation à pression atmosphérique Distillation sous pression réduite

(traitement du gasoil) Traitement des coupes pétrolières :Transformation chimique irréversible. - Craquage - 3 principaux types de traitement : - Reformage - Vapocraquage Craquage (traitement du gasoil) traitement thermique (avec ou sans catalyseur) des fractions lourdes coupure des liaisons C-C Reformage (traitement des essences ) traitement thermique (avec catalyseur) isomérisation, cyclisation (obtention d’aromatiques), déshydrogénation Vapocraquage (traitement du naphta et du gasoil) (hydrocarbures + vapeur d’eau) à T élevée (800 °C) production d’alcènes, d’aromatiques