Guide de l'Acier et du Raffinage des Hydrocarbures

Acquisition de l'Acier

Le fer est extrait de divers minéraux, y compris la pyrite, la magnétite, l'hématite et la sidérite.

Le fer pur a une dureté comprise entre 4 et 5. Il est mou, malléable et ductile.

Le fer est extrait de divers minéraux, y compris la pyrite, la magnétite, l'hématite et la sidérite.

Les Principaux Minéraux Ferreux

• Pyrite : un agrégat granuleux ou fibreux rayonné, incluant des masses compactes. Elle possède un éclat métallique et une rayure noir verdâtre.
• Magnétite : une masse compacte de grains grossiers ou fins, des agrégats et des cristaux de feuilles isolées ou groupées.
• Hématite : elle est habituellement terreuse. Elle peut se présenter sous forme de cristaux implantés, inclus ou groupés en rosettes.
• Sidérite : une masse compacte de grains grossiers, spathiques ou minces.

Éléments Clés de la Production

La production de fer et d'acier nécessite quatre éléments clés :

• Le minerai de fer.
• Le coke.
• Le calcaire.
• L'air.

Réduction Directe de l'Acier

• Éponge de fer.
• Fer de réduction directe (Direct Reduced Iron).
• Fer pré-réduit et fer réduit.

Types de Fours Industriels

Le haut-fourneau, le four Bessemer, le four à arc, le four à induction, la fournaise à air ou le creuset.

Classification des Aciers

Les deux systèmes utilisent quatre ou cinq chiffres pour désigner le type d'acier. Le système AISI montre également le processus de production avec une lettre avant le numéro.

Premier chiffre : C'est un nombre indiquant l'élément d'alliage prédominant. 1 = carbone, 2 = nickel, 3 = nickel-chrome, 4 = molybdène, 5 = chrome, 6 = chrome-vanadium, 8 = alliage triple, 9 = magnésium-silicium.

Le second chiffre : Un nombre qui indique le pourcentage approximatif en poids de l'élément d'alliage indiqué par le premier chiffre. Par exemple, un acier 2540 indique un alliage de nickel à 5 %.

Les chiffres 3 et 4 : Ils indiquent la teneur moyenne en carbone en centièmes. Ainsi, dans l'exemple ci-dessus, un acier 2540 contient 5 % de nickel et 0,4 % de carbone.

Mines et Raffinage du Pétrole

Le pétrole est un liquide bitumineux composé de différentes substances organiques naturelles, également connu sous le nom de pétrole brut.

Extraction et Conditions de Formation

Le pétrole n'est pas réparti uniformément dans le sous-sol. Au moins quatre conditions de base doivent être réunies pour sa formation :

• Il doit y avoir une roche perméable permettant à la pression d'huile de se déplacer à travers les pores microscopiques.
• La présence d'une roche imperméable pour éviter les fuites de pétrole et de gaz vers la surface.
• Le site doit se comporter comme un piège.
• Il doit y avoir suffisamment de matière organique transformée par l'effet de la pression et de la température dominant le site.

Types de Pétrole et Densité

Il existe des milliers de composés chimiques qui différencient la volatilité du pétrole.

Pour l'exportation au Mexique, on prépare trois variétés de pétrole brut :

• Isthme : Léger avec une densité de 33,6 degrés API et 1,3 % de soufre en poids.
• Maya : Forte densité de 22 degrés API et 3,3 % de soufre en poids.
• Olmèque : Super-léger avec une densité de 39,3 degrés API et 0,8 % de soufre en poids.

Classification selon la Densité

• Extra lourd : densité > 1,0.
• Léger : densité < 0,83 (> 39 API).

Forage de Puits

La seule façon de confirmer la présence de pétrole sur un site suggéré par la recherche géologique est de percer un trou ou un puits.

Derrick (Tour de forage).

L'Appareil de Forage (Rig)

Les principaux éléments d'un appareil et leurs caractéristiques sont les suivants :

Derrick ou tour de forage, tuyauterie (string), brocas (trépans), malacate (treuil), système de boues, système de cimentation et moteurs.

Le forage est réalisé par étapes : le diamètre au sommet est large et devient de plus en plus étroit vers le fond. Cela assure la cohérence et évite les glissements de terrain en utilisant des trépans et des tuyaux plus petits dans chaque section.

Récupération des Hydrocarbures

Injection d'Eau

Si l'eau est pompée dans l'un des deux puits, la pression du réservoir peut être maintenue ou augmentée. L'eau déplace physiquement l'huile vers le puits de production.

Injection de Vapeur

L'injection de vapeur est utilisée pour le pétrole très visqueux. La vapeur déplace le pétrole et réduit considérablement sa viscosité en augmentant la température, permettant un écoulement plus rapide.

Le Forage en Mer

La tour est essentiellement un dispositif de suspension permettant de faire tourner la tige de forage à l'extrémité de laquelle se trouve le trépan.

Processus de Raffinage

Les raffineries transforment le pétrole brut en dérivés utiles. L'huile est séparée en plusieurs fractions destinées à différents usages. Après l'extraction, l'huile est traitée avec des produits chimiques et de la chaleur pour éliminer l'eau et les solides.

Processus Chimiques Industriels

Cela est accompli grâce à une série de transformations chimiques modifiant la structure des hydrocarbures :

• Décomposition : Désintégration FCC, hydrodésintégration, cokéfaction, gazéification thermique, réduction de viscosité.
• Réarrangement moléculaire : Réformage, isomérisation, hydrodésulfuration, hydrocraquage, hydrogénation des dioléfines, déshydrogénation.
• Construction moléculaire : Alkylation, polymérisation, éthérification, dimérisation.
• Séparation physique : La science de la catalyse a développé différents catalyseurs (hétérogènes et homogènes).

Catalyseurs développés dans l'industrie pétrolière.

Distillation de Base

L'outil de base est l'unité de distillation. Le pétrole brut commence à se vaporiser à une température proche de celle de l'ébullition de l'eau. Les hydrocarbures de faible poids moléculaire se vaporisent en premier ; à mesure que la température augmente, les molécules plus grosses s'évaporent.

Le Craquage Thermique

Le processus de craquage thermique sous pression a été développé pour augmenter le rendement de la distillation. Les parties les plus lourdes du brut sont chauffées à haute température, ce qui divise les grandes molécules d'hydrocarbures en molécules plus petites.

Dérivés du Pétrole et Utilisations

Voici les différents produits pétroliers et leurs utilisations :

• Essence moteur et puissance supplémentaire : pour les véhicules.
• Lubrifiants : huiles lubrifiantes.
• Carburéacteur (Jet Fuel) : carburant pour avions à réaction.
• Essence d'aviation : pour les avions à moteurs à combustion interne.
• Kérosène : utilisé dans les poêles domestiques.
• Cocinol : type d'essence pour la consommation domestique.
• Propane : ou GPL.
• Essence industrielle : matière première pour les solvants.
• Mazout : fuel lourd pour les poêles et chaudières industrielles.
• Asphalte : utilisé pour la production de bitume routier.
• Polyéthylène : matière première pour l'industrie des plastiques.
• Bases lubrifiantes : matière première pour la production d'huiles.
• Goudron : utilisé dans l'industrie du pneu et comme diluant.
• Toluène : utilisé comme solvant dans les peintures.

Le Gaz Naturel

Le gaz naturel est principalement composé de méthane et de propane.

Traitement du Gaz Naturel

• Retrait des composés acides.
• Récupération du soufre.
• Adoucissement par condensateur de croissance.
• Récupération cryogénique.
• Traitement caustique.
• Le fractionnement de l'huile.