L'industrie du carburant

Ces matières premières sont transformées dans des raffineries pour divers produits, tels que :

a) Gaz liquide (GPL)

b) Carburants (essence, kérosène, gazole)

c) Mazouts

d) Asphalte routier et industriel

e) Matières premières hydrocarbonées pour diverses synthèses

f) Coke de pétrole

g) Hydrocarbures pétroliers solides (par exemple, paraffine)

En outre, les produits de l’industrie pétrolière jouent le rôle de matières premières pour la préparation de divers produits chimiques , notamment des produits pharmaceutiques (paraffine obtenue à partir de fractions de pétrole lourd utilisée comme laxatif), des engrais (phénol utilisé pour la production de produits chimiques phytosanitaires), des solvants (éther de pétrole et acétone) et des plastiques (polyoléfines).

Traitement du pétrole brut

Dans l’industrie, plus de 90 %du pétrole brut est transformé en essence, huiles et asphalte. La lessive de soude, ou solution d’hydroxyde de sodium, joue un rôle crucial dans ce processus. Elle permet d’éliminer les impuretés telles que les composés soufrés et le dioxyde de carbone. Leur élimination est une étape clé du raffinage du pétrole , nécessaire pour respecter les exigences légales relatives à la teneur en ces composés. La lessive de soude est également utilisée dans le raffinage des produits finis obtenus après traitement du pétrole brut. Il existe plusieurs procédés de base :

a) Distillation – procédé consistant à séparer le pétrole brut en fractions dont le point d’ébullition diffère. On obtient ainsi plusieurs matières premières, telles que le gaz sec et humide, l’essence, le kérosène, le gazole, le mazout et le goudron.

b) Craquage catalytique – Ce procédé consiste à utiliser un catalyseur (principalement des zéolites) pour décomposer les fractions lourdes du pétrole en fractions plus légères. On obtient ainsi une quantité relativement importante d’essence de haute qualité.

c) Reformage catalytique – conversion catalytique d’essence à faible indice d’octane en essence à indice d’octane élevé en présence d’un catalyseur au platine. Les principaux produits de ce procédé sont : l’hydrogène, le gaz de raffinerie, le GPL, l’isobutane et le n-butane.

d) Hydrocraquage – transformation catalytique de fractions pétrolières lourdes, de mazout et de goudron sous pression d’hydrogène en carburants plus légers. On obtient ainsi de l’essence, du kérosène et du diesel.

e) Pyrolyse – processus de décomposition des fractions pétrolières lourdes en présence de vapeur d’eau. On obtient ainsi de l’essence, de l’huile et du goudron de pyrolyse.

f) Alkylation – implique la réaction des oléfines avec l’isobutane, ce qui entraîne la formation d’isoparaffines de masse moléculaire et d’indice d’octane plus élevés. Ce procédé implique des réactions réalisées à basse température et en présence d’un catalyseur. Le catalyseur le plus couramment utilisé est l’acide sulfurique . Dans le groupe PCC, l’acide sulfurique est obtenu par contact, ce qui lui confère une très grande pureté. L’acide sulfurique ainsi obtenu peut être utilisé dans les procédés de purification des huiles, du kérosène, de la paraffine et de séchage des gaz .

Types de carburants

Les combustibles peuvent être classés selon leur origine (naturelle et artificielle), leur pouvoir calorifique (élevé ou faible) et leur état d’agrégation (liquide, gazeux ou solide). Chaque type possède des propriétés différentes et une gamme d’applications variées.

Carburants liquides – essence

Les carburants liquides les plus importants obtenus à partir du pétrole brut sont : l’essence, le kérosène, le diesel et les fiouls. L’essence est une fraction du pétrole brut dont la température d’ébullition est comprise entre 40 °C et 200 °C. C’est un carburant principalement utilisé pour alimenter les moteurs à allumage commandé. Elle peut également servir de solvant (par exemple, l’éther de pétrole). L’essence est principalement composée d’hydrocarbures aliphatiques, mais contient également des quantités d’hydrocarbures aromatiques et insaturés. Les propriétés les plus importantes de l’essence sont : son indice d’octane (c’est-à-dire sa résistance à la détonation), sa capacité à former des mélanges combustibles et sa tendance à former des dépôts de résine. Il existe plusieurs types d’essence :

a) Essence au plomb – éthyle. Utilisée jusqu’au milieu des années 1980, elle contenait du plomb tétraéthyle qui, lors de sa combustion dans le moteur, provoquait la formation d’oxydes de plomb toxiques.

b) Essence sans plomb (95 RON) – type d’essence sans plomb moins cher, avec un indice d’octane de 95.

c) Essence sans plomb (98 RON) – la variante la plus chère, avec un indice d’octane de 98.

Pour que l’essence devienne un produit commercial, il est également nécessaire d’inclure dans sa composition un certain nombre d’additifs qui empêchent les phénomènes indésirables et néfastes lors du stockage, de l’utilisation et du transport du carburant.

Additifs pour essence

Les additifs les plus importants pour l’essence comprennent les inhibiteurs d’oxydation . Étant donné que l’essence est un mélange d’hydrocarbures, elle peut subir une oxydation pendant le stockage. Cela entraîne une détérioration des propriétés du carburant par diminution de son indice d’octane. Les inhibiteurs d’oxydation comprennent généralement des amines aromatiques et des phénols.

Le deuxième groupe de substances supplémentaires est celui des désactivateurs de métaux. Ils renforcent les inhibiteurs d’oxydation en neutralisant l’effet catalytique des métaux sur les réactions d’oxydation de l’essence. Leur action consiste à créer des couches protectrices à la surface des métaux.

Les additifs essentiels sont également des composés dispersants-émulsifiants qui maintiennent les sédiments et les produits de corrosion à l’état de dispersion. Les ROKAmers sont un groupe de produits capables de remplir ces fonctions. Ces produits appartiennent au groupe des copolymères séquencés non ioniques d’oxyde d’éthylène et de propylène. Cette caractéristique distingue les ROKAmer des autres tensioactifs non ioniques et détermine leurs propriétés anti-mousse.

Un autre groupe d’additifs est celui des lubrifiants . Ils préviennent l’usure prématurée des composants de la pompe à carburant nécessitant une lubrification adéquate. Parmi ces composés, on peut citer les acides carboxyliques, les esters ou les amines. L’eau contenue dans l’essence est éliminée grâce à des désémulsifiants , qui la libèrent sous forme de phase séparée dans le réservoir. Ceci est particulièrement important lors du pompage de carburant, par exemple. Pour contrer ce phénomène, on utilise les additifs mentionnés ci-dessus, appelés désémulsifiants.

La plupart des installations de l’industrie pétrolière sont en acier. Par conséquent, la corrosion peut se produire en présence d’eau, entraînant un risque de fuite. Des inhibiteurs de corrosion sont utilisés pour prévenir ce phénomène. Ils réagissent avec la surface du métal, créant une barrière protectrice et empêchant ainsi l’action des agents corrosifs. Il s’agit généralement de composés à base d’amines, d’amides ou de sels d’ammonium.

La dernière caractéristique, mais non la moindre, des essences modernes est leur capacité à maintenir la propreté du système d’alimentation (en particulier du système d’admission) et des chambres de combustion. Pour ce faire, on utilise des additifs de raffinage appelés détergents. Le Petrotex DF30 , un produit du groupe PCC, est parfaitement adapté à cet usage. Il s’agit d’un liquide huileux jaune utilisé comme ingrédient dans des compositions dispersantes et émulsifiantes. Sa principale caractéristique réside dans son pouvoir nettoyant. Le Petrotex DF30 est principalement utilisé comme détergent pour nettoyer les soupapes d’admission et d’échappement des cylindres. Le dodécylphénol est également parfaitement adapté comme additif aux agents de nettoyage du système d’alimentation. C’est un liquide épais et visqueux, de couleur jaune et à l’odeur phénolique. Le dodécylphénol est utilisé dans la production de propoxylates, composants synthétiques des additifs pour carburants.

Carburants liquides – gazole

Le gazole est un carburant principalement destiné aux moteurs diesel à auto-inflammation. Il s’agit d’un mélange de paraffine, de naphtalène et d’hydrocarbures aromatiques, extrait du pétrole par distillation. Il s’agit d’une fraction pétrolière dont le point d’ébullition est compris entre 180 et 350 °C. Les paramètres les plus importants de ce carburant liquide sont : la viscosité (pulvérisation), la résistance à l’auto-inflammation (indice de cétane), la température de solidification et la teneur en soufre. Les distillats de gazole étant riches en composés soufrés, il est nécessaire de les éliminer par hydrotraitement.

Additifs pour le gazole

Le diesel actuel nécessite l’utilisation de divers additifs d’enrichissement. La plupart d’entre eux remplissent des fonctions similaires à celles de l’essence. Cependant, dans le cas du diesel, l’utilisation d’additifs anti-mousse, anti-électrostatiques et de modificateurs augmentant l’indice de cétane est essentielle.

Les agents anti-mousse sont conçus pour prévenir la formation de mousse lors de la préparation du carburant et du remplissage des réservoirs. Certains carburants diesel ont également tendance à mousser lors du pompage, ce qui perturbe le remplissage et provoque des fuites. Les produits de la gamme ROKAmer préviennent ce phénomène. Ces agents anti-mousse peuvent être utilisés sur une très large plage de températures. De plus, les ROKAmers se caractérisent par d’excellentes propriétés dégraissantes et leur capacité à réduire la tension superficielle entre le liquide et l’air. Ils améliorent ainsi le drainage de la mousse, réduisant ainsi sa formation.

Les additifs antistatiques sont conçus pour augmenter la conductivité électrique du gazole, réduisant ainsi le risque d’incendie. On utilise généralement à cet effet des copolymères d’oléfines et d’acrylonitrile associés à des polyamines.

Un autre groupe de modificateurs est celui des additifs qui augmentent l’indice de cétane . Leur rôle est de réduire le délai d’inflammation et d’augmenter la vitesse de combustion. Les plus populaires sont le nitrate de 2-éthylhexyle (EHN) et le peroxyde de di-tert-butyle (DTBP).

Les marqueurs constituent également un groupe important d’additifs. Leur rôle est de faciliter l’identification du type de carburant. Afin de distinguer le fioul du fioul domestique, des dérivés azoïques sont introduits, qui colorent le carburant d’une couleur donnée. Récemment, les additifs parfumants sont devenus très populaires, utilisés lorsque l’odeur d’huile ou d’essence est gênante . Ces modificateurs peuvent être, par exemple, des esters ou des terpènes.

Combustibles liquides – kérosène

Le kérosène est un carburant utilisé en très grandes quantités, principalement dans l’aviation pour les turbopropulseurs et les réacteurs. Il est également utilisé comme solvant et ingrédient dans les formules cosmétiques. En raison de ses faibles indices d’octane et de cétane, il ne peut être utilisé dans les moteurs à allumage commandé (moteurs à essence) ni dans les moteurs autopropulsés (moteurs diesel). Le kérosène est une fraction liquide du pétrole dont le point d’ébullition est d’environ 170-250 °C. Sa production est relativement peu coûteuse. Le kérosène se forme principalement lors de la rectification du pétrole brut . En général, les additifs et les procédés de raffinage, tels que ceux utilisés pour la production d’essence et de gazole, ne sont pas utilisés pour ce type de carburant. Le kérosène est également transformé en essence, ainsi que dans d’autres produits, lors des procédés de craquage et de reformage.

Carburants liquides – biodiesel

Le biodiesel est une alternative renouvelable au diesel dérivé du pétrole. Il est obtenu à partir d’huiles végétales ou animales. Il contient généralement des esters méthyliques ou éthyliques d’acides gras purs. Les mélanges de carburant avec du diesel sont souvent appelés biodiesel. Ils permettent d’obtenir un carburant garantissant un meilleur fonctionnement du moteur. Le biodiesel pur altère les durites et les conduites de carburant. De plus, sa viscosité varie considérablement avec la température, ce qui peut nécessiter l’utilisation d’un refroidisseur supplémentaire. Un autre inconvénient de ce carburant est sa précipitation à basse température, ce qui provoque le colmatage des filtres et autres composants du moteur en conditions hivernales. Bien sûr, le biodiesel présente également de nombreux avantages. Tout d’abord, il n’empoisonne pas l’air avec des composés soufrés, il est biodégradable, il n’augmente pas la concentration de CO2 dans l’atmosphère et sa production permet de valoriser les terres incultes.

Additifs pour biodiesel

Les additifs diesel multifonctionnels de haute qualité réduisent de nombreux problèmes liés aux mélanges de biodiesel, tels que la corrosion du système d’alimentation, la séparation de l’eau et le moussage accru du carburant. À cette fin, des modificateurs très similaires à ceux ajoutés aux carburants diesel sont utilisés. Le problème principal, et souvent préoccupant, lié à l’utilisation du biodiesel réside dans son impact sur la propreté des injecteurs et le risque de cokéfaction importante, ainsi que de contamination des buses. À cette fin, des agents appelés dispersants sont utilisés. Le groupe PCC propose la gamme ROKAcet , qui peut agir comme dispersant. Les ROKAcet sont des agents polyvalents qui peuvent être utilisés avec succès dans diverses applications industrielles.

Le mélange du biodiesel avec des carburants diesel conventionnels peut aggraver son moussage. Ce phénomène est particulièrement problématique lors du ravitaillement en carburant à la station-service, par exemple. Pour éviter ce phénomène, des additifs anti-mousse sont utilisés. Les produits de la gamme ROKAmer mentionnés ci-dessus sont parfaitement adaptés à ce type de situation.