Guide Complet sur la Distillation et les Carburants Pétroliers

Distillation sous Pression Réduite

La distillation est un procédé pour séparer des liquides solubles par l'ébullition. Après une distillation fractionnée ou de garnissage, vous obtenez un matériau appelé éther de pétrole, qui doit également être distillé pour son utilisation. Le problème est que si elle est distillée de la même manière que le pétrole (divisé), son point d'ébullition est très élevé et le liquide s'évaporerait ou une grande partie de la matière brûlerait. La température de décomposition de la matière est inférieure à sa température d'ébullition. À 350 °C, les chaînes de carbone commencent à se décomposer. Cette température n'est pas suffisante pour distiller la matière. C'est pourquoi une solution a été découverte : la distillation sous pression réduite.

La distillation sous pression réduite consiste à réduire la pression à laquelle le liquide est soumis lors de la distillation (la pression normale est de 760 millimètres de mercure ; la pression appliquée est d'environ 40 millimètres de mercure). Ainsi, son point d'ébullition diminue également, et le matériau n'est pas perdu par évaporation.

Après la distillation sous pression réduite, on extrait des matériaux tels que le gazole lourd, les huiles lubrifiantes (légères, moyennes et lourdes), l'asphalte (goudron), la vaseline et la paraffine, entre autres.

Distillation sous Vide

Les tours de distillation sous vide fournissent la pression réduite nécessaire pour éviter le craquage thermique lors de la distillation du résidu, ou brut réduit, qui provient de la tour atmosphérique à des températures plus élevées. Les conceptions internes de certaines tours à vide diffèrent de celles des tours atmosphériques ; elles utilisent des garnissages aléatoires et des plateaux pour la séparation des particules en suspension. Il est parfois aussi utilisé des tours de plus grand diamètre pour réduire la vitesse. Une tour à vide produit régulièrement du gazole sous vide, des matériaux de base pour lubrifiants et des résidus lourds de désasphaltage au propane. Une tour de deuxième phase, qui fonctionne avec un excès de résidus de distillation sous vide provenant de la tour atmosphérique, n'est pas utilisée pour le traitement des lubrifiants, et le résidu laissé par la première tour à vide n'est pas utilisé pour le désasphaltage.

Habituellement, les tours à vide sont utilisées pour séparer des produits des résidus de craquage catalytique. Quant aux résidus, ils peuvent être envoyés à une unité de cokéfaction, utilisés comme matière première pour les lubrifiants et l'asphalte, ou désulfurés et mélangés pour produire un combustible à faible teneur en soufre.

Naphtes et Essences

L'essence est un mélange d'hydrocarbures raffinés, en partie obtenu au sommet de la tour de distillation atmosphérique. Différentes raffineries produisent généralement deux types d'essence : légère et lourde. Elles se distinguent par leur plage de distillation, utilisée ensuite pour produire divers types d'essence. L'essence est très inflammable, et sa manipulation et son stockage nécessitent donc une extrême prudence et des précautions spéciales. L'essence est également utilisée dans les zones agricoles comme solvant, et trouve aussi une application dans l'industrie de la peinture et la production de certains solvants.

L'Essence : Composition et Types

L'essence, comme tous les hydrocarbures produits pétroliers, est un mélange dont les propriétés d'octane et de volatilité permettent aux véhicules à moteur un démarrage facile par temps froid, une puissance de pointe pendant l'accélération, une non-dilution de l'huile moteur et un fonctionnement silencieux dans les conditions normales du moteur. Principalement utilisée dans les moteurs de voitures, les moteurs marins et les outils tels que les tondeuses, les tronçonneuses ou les scies.

Dans la classification commerciale, nous avons trois types d'essence :

• Essence Régulière (Sans Plomb Ordinaire) : Son indice d'octane est la moyenne du RON (Research Octane Number) et du MON (Motor Octane Number), avec un minimum de 89. Elle est l'équivalent de l'essence ordinaire sans plomb. Bien que cette essence ne permette pas au moteur une performance de pointe, elle est beaucoup moins polluante et relativement moins corrosive pour les moteurs et leurs pièces, car elle ne contient pas de plomb.
• Essence Normale (au Plomb) : Avec un indice d'octane minimum de 82. L'essence au plomb présente un niveau de contamination bien plus élevé que les autres en raison de sa forte teneur en substances toxiques et nocives pour l'environnement, évacuées par les gaz de combustion. Très polluante pour l'environnement, elle est également très corrosive pour le moteur du véhicule, l'endommageant par les substances qui composent le carburant, ce qui entraîne des problèmes mécaniques dans le fonctionnement du moteur.
• Essence Premium (Super) : Communément appelée Essence Premium ou Essence Super, avec un indice d'octane minimum de 96. Avec un indice d'octane supérieur à 96, elle est considérée comme appartenant à la nouvelle génération de carburants reformulés. Elle contient un composé oxygéné, l'éther méthyl-tert-butylique (MTBE), qui contribue à améliorer la combustion et, par conséquent, à protéger l'environnement. Son indice d'octane élevé est recommandé pour les véhicules à taux de compression élevé. Techniquement, l'essence super a une composition, incluant des additifs, qui assure que le moteur fonctionne sans laisser de dépôts dans le système d'admission de carburant. Cela permet au carburateur, à l'injecteur et aux soupapes d'admission de rester exempts de dépôts, leur permettant de conserver leurs conditions de conception et de prolonger la durée de vie du moteur.

Ensuite, il existe d'autres types d'essence plus spécialisés qui dépassent l'indice d'octane de 98, offrant au véhicule à moteur plus de réactivité, de performance et de vitesse. Un exemple clair est l'Essence Super Premium Ultra, qui a un indice d'octane supérieur à 98.

L'Indice d'Octane

L'indice d'octane de l'essence n'est pas toujours le même. Pour garantir des performances moteur optimales, il est mesuré selon deux méthodes :

• RON (Research Octane Number)
• MON (Motor Octane Number)

Le RON est mesuré à faible charge et à vitesse constante, tandis que le MON est mesuré à faible charge pendant l'accélération sur route.

Propriétés Clés de l'Essence

• Octane

  L'octane est défini comme la propriété principale de l'essence, fortement liée à la performance du moteur du véhicule. L'indice d'octane se réfère à la mesure de la résistance de l'essence à être comprimée dans le moteur. Il est mesuré par la résistance de l'essence à la détonation par rapport à des modèles de référence connus : l'isooctane (indice d'octane 100) et le n-heptane (indice d'octane zéro). En conditions normales, la combustion est rapide et silencieuse. Cependant, si l'indice d'octane est insuffisant pour le moteur, la combustion se produit violemment, provoquant une explosion ou une détonation dont l'intensité peut causer de graves dommages au véhicule.

• Courbe de Distillation

  Cette propriété est liée à la composition de l'essence, à sa volatilité et à sa pression de vapeur. Elle indique la température à laquelle un certain pourcentage de l'essence s'évapore à partir d'un échantillon de référence.

• Volatilité

  La volatilité est une propriété mesurée par la pression de vapeur. Elle indique indirectement la teneur en composants volatils qui assurent la sécurité des produits pendant le transport et le stockage. Cette propriété doit également être liée aux caractéristiques environnementales (altitude, température et humidité) pour la conception du stockage du produit.

• Teneur en Soufre

  La teneur en soufre est une propriété fortement liée à la quantité totale de soufre (S) présente dans le produit. Il existe des moyennes et des statistiques concernant la quantité de soufre dans le produit qui ne doivent pas être dépassées, car un excès peut avoir un effet corrosif sur les parties métalliques du moteur et les tuyaux d'échappement. De plus, en sortant du tuyau d'échappement, le soufre produit un degré élevé de contamination de l'environnement, contribuant ainsi aux pluies acides.

Essence d'Aviation (AV-GAS)

L'essence d'aviation, mieux connue sous le nom d'AV-GAS (Aviation Gasoline), est composée d'un mélange d'hydrocarbures, principalement des isoparaffines et une petite quantité d'hydrocarbures aromatiques. Certains additifs y sont ajoutés, tels que le plomb tétraéthyle pour atteindre les niveaux d'indice d'octane requis, des antioxydants et des antigels. Sa formulation et ses caractéristiques de volatilité sont assez différentes de celles de l'essence pour véhicules à moteur. Son utilisation principale est dans les avions équipés de moteurs à pistons.

Il existe actuellement deux types d'essence d'aviation qui diffèrent par leur teneur en plomb et leur couleur :

• La Grade 100 LL (bleue) a une teneur en plomb inférieure à celle de la Grade 100/130 (verte).

Le processus d'obtention de ces essences diffère de celui des essences et carburants classiques ; elles sont produites par synthèse en utilisant la méthode d'alkylation.

Propriétés Principales de l'AV-GAS

• Indice d'Octane

  Pour ce produit, l'indice d'octane varie entre 100 et 130 selon les exigences du moteur à pistons utilisé dans l'avion. Ceci est réalisé grâce à des additifs à base de plomb, qui sont les seuls antidétonants contenus dans cette essence. La mesure de l'indice d'octane est effectuée selon une approche totalement différente de celle de l'essence pour véhicules à moteur.

• Pression de Vapeur Reid

  La pression de vapeur Reid est une mesure de la tendance des composants les plus volatils à s'évaporer. Sa valeur maximale est de 80 kPa et elle prévient la formation de poches de vapeur dans le système de transport de carburant, assurant ainsi une circulation normale.

• Teneur en Gommes

  La teneur en gommes est liée à la mesure de la stabilité d'un combustible. Une oxydation accélérée provoque la formation de revêtements et de polymères, formant des dépôts dans le système de combustion. Pour ce produit, les teneurs en gommes sont relativement faibles par rapport aux exigences spécifiées.

• Densité

  La densité est utilisée pour le calcul de la masse de carburant. Elle est particulièrement importante pour les avions cargo afin de déterminer leur limite de charge.

• Volatilité

  La volatilité est obtenue par l'équilibre des composés légers et lourds, ainsi que par son intervalle de distillation. Cette mesure diffère sensiblement de celle de l'essence pour véhicules à moteur.

Impact Environnemental et Contamination

La contamination environnementale due aux carburants a récemment diminué grâce à une réduction significative de l'utilisation du plomb dans l'essence, à la limitation de la teneur en composés aromatiques et en oléfines, et à l'ajout de composés oxygénés. Grâce à cela, les gaz de combustion sont moins toxiques. L'apport d'oxygène permet une combustion plus complète, diminuant fortement la formation de monoxyde de carbone.