PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES DU CARBUREACTEUR

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COURBES DE DISTILLATION DES MELANGES COMPLEXES

Deux types de distillation peuvent être utilisés enpétroléochimie :

– la distillation A.S.T.M. pour les fractions pétrolières

– et la distillation T.B.P. (True Boiling Point) pour les pétroles bruts.

Courbe A.S.T.M. ( American Society for Testing Materials ) [7a]

Une fraction pétrolière, chauffée dans une enceintefermée s’évapore et se sépare en une phase liquide et une phase vapeur à la température et à la pression régnant dans l’enceinte. La température à laquelle la première goutte est recueillie est appelée point initial de distillation (PI) et celle à laque lle la dernière goutte passe est le point final (PF).

Le volume de distillat recueilli ainsi que la température de passage correspondant sont notés, et la courbe reliant le volume en fonction de la température est appelée courbe de distillation A.S.T.M.

Courbe de distillation parfaite ou courbe T.B.P. ( True Boiling Point) [12c].

La distillation est faite dans un appareillage à tr ès bonne sélectivité représentant un nombre important d’étages. Cet appareillage est équivalent à une succession d’un très grand nombre de distillations simples élémentaires.

Les corps purs passent successivement en phase vapeur en tête de la colonne à distiller, à leur température d’ébullition et à la pression de marche de la colonne . Pour un mélange complexe comme le pétrole brut, lacourbe est représentée par une succession de points d’ébullition très voisins. Ellese présente sous la forme d’une courbe continue, mais on constate toutefois quelques paliers correspondant aux hydrocarbures légers (propane, butane…).

La courbe de distillation TBP sert surtout pour le réglage de la colonne à distiller lors du raffinage du pétrole brut.

Les courbes de distillation T.B.P. et A.S.T.M. sont données à la figure 2.2.

TENSION DE VAPEUR [13b]

La tension de vapeur est la pression exercée lorsqu’un liquide est en équilibre avec sa vapeur.

La tension de vapeur est mesurée avec la bombe REID. Cet appareil comporte une cuve que l’on remplit exactement du carburéacteur refroidi, en évitant soigneusement les pertes par évaporation. L’élévation de pression dans la cuve à échantillon est égale à la somme des pressions partielles des différents constituants del’échantillon passés à l’état vapeur et celle de l’air dissous.

L’élévation de pression se mesure à l’aide d’un manomètre, généralement à 37,8° C, température obtenue par immersion dans un bain chauffé préalablement.

La tension de vapeur REID d’un carburéacteur doit être comprise entre 140 et 210 g/cm2 pour éviter, sous faible pression régnant à hautealtitude, la vaporisation qui provoquerait des bouchons de vapeur et le désamorçage des pompes, sans parler des pertes par évaporation pour des réservoirs nonpressurisés. Les éléments légers sont indispensables pour l’allumage du réacteur au sol, ou son ré-allumage en altitude, surtout s’il n’y a pas de dispositif de p réchauffage.

POINT D’ECLAIR [7d]

Le point d’éclair est la température minimale à laquelle il faut porter la prise d’essai pour que les vapeurs émises s’allument momentanémen en présence d’une flamme, dans des conditions normalisées.

POINT DE CONGELATION

C’est la température à laquelle des cristaux commencent à se former dans la solution lorsque celle-ci est refroidie dans des conditions normalisées.

Il garantit la pompabilité du combustible aux trèsbasses températures rencontrées en altitude et se situant aux environs de – 50° C à – 55° C. La limite de pompabilité se situe à environ 10° C plus bas, ce qui donne une ma rge de sécurité acceptable. Le point de congélation est en relation assez étroiteavec le point final de distillation. Il renseigne aussi sur composition chimique de l’échantillon.

POINT DE FUMEE

Le point de fumée ou smoke point est la hauteur en millimètres de flamme obtenue avec une lampe normalisée au moment où on commence à observer l’apparition de fumée.

STABILITE THERMIQUE

C’est la capacité des composants d’une unité à conserver leur intégrité et leur aptitude fonctionnelle à une température élevée.

La détermination de la stabilité thermique des carburéacteurs a pour but d’établir la tenue de ces carburéacteurs dans les circuits d’alimentation des moteurs à réaction.

AUTRES CARACTERISTIQUES

CONDUCTIVITE ELECTRIQUE

La conductivité électrique sert à déterminer le pouvoir conducteur de courant électrique d’une solution. La capacité des solutions à transporter le courant électrique est liée à la migration des ions sous l’effet du champ électrique. Pratiquement, elle est mesurée à l’aide d’un conductimètre.

Par définition, la conductivité est l’inverse de larésistivité.

k est la conductivité électrique exprimé en siemenspar mètre : S.m-1 ;

r : la résistivité spécifique exprimée en. m.

r est fonction de la résistance R de la solution (en), de la longueur l du conducteur métallique (en mètre) et de l’aire ou section A du conducteur (en m²) selon la relation :

Les hydrocarbures, certains oxydes sont considéréscomme des conducteurs de première espèce. Le passage du courant dans ces conducteurs est assurée par les électrons, la résistivité est comprise entre 10 et 10

Plus la température est élevée plus la conductivitélectrique baisse.

GOMMES ACTUELLES [13c]

Les gommes sont des molécules condensées par oxydation et polymérisation des oléfines instables.

Pratiquement, ce sont des résidus obtenus par évaporation des carburéacteurs. Une prise d’essai déterminée de carburant est évaporéedans des conditions définies de température et de débit d’air ou de vapeur. Le résidu obtenu est pesé et noté en (mg/100 ml).

Si leur teneur dépasse la spécification (inférieureà 7mg/100ml), elles risquent de former des dépôts très gênants au point chaud de latubulure d’admission qui peut alors se bloquer.

TOLERANCE A L’EAU [16]

La détermination de la tolérance à l’eau a pour objet de déterminer la présence d’alcool ou d’autres composés solubles dans l’eau dans les carburants pour réacteur, et la tendance de ces produits à former des émulsions.

A température ambiante, l‘échantillon est mélangéveca de l’eau distillée.

L’aspect de l’interface et l’aspect de deux couches expriment la tolérance à l’eau du carburant.

COMPOSITION CHIMIQUE D’UN CARBUREACTEUR

La composition chimique d’un carburéacteur dépend ed l’origine du pétrole brut.

Elle est constituée de groupes d’hydrocarbures: paraffiniques, naphténiques et aromatiques. Elle contient aussi des produits soufrés en faible quantité.

SOUFRE

Dans la composition des produits pétroliers, le soufre peut se présenter à l’état ou sous forme de molécules plus ou moins complexes:

– Hydrogène sulfuré HS ;

– mercaptans R-SH;

– Les sulfures RSR; disulfures RSSR, polysulfures ;

– Les sulfures cycliques: thiophène, sulfure d’éthylène

Lors du raffinage, il est indispensable d’éliminerles produits soufrés à cause de leur toxicité. Les produits sulfurés polluent l’atmosphère et corrodent les métaux: argent, cuivre. Ainsi le principe d’adoucissement, par exemple, permet de transformer les mercaptans en disulfures non malodorants.

Pour les carburéacteurs, plusieurs méthodes sont disponibles pour détecter et doser le soufre dans les produits:

– le DOCTOR test (dosage qualitatif des produits soufrés) ;

– la méthode à la lame de cuivre,

– la méthode de WICKBOLT.

ACIDITE [13d]

Un acide est un corps capable de céder un ou plusieurs protons. Dans le carburéacteur, ces produits acides se présentent sous forme d’acides organiques (provenant de l’oxydation des hydrocarbures) et d’acides inorganiques en faible quantité.

L’acidité est le nombre de milligrammes de potassenécessaires pour neutraliser les acides contenus dans 1g de prise d’essai.

La détermination de l’acidité du carburéacteur esttrès utile afin de connaître ses propriétés chimiques. Son degré d’altération estussia lié à l’augmentation de son acidité.

La norme M07-049 propose la méthode de détermination de l’acidité totale d’un carburéacteur. Les composés acides sont titrés parpotentiométrie, en milieu organiquepar une solution alcoolique d’hydroxyde de tetraalkylammonium ( méthyl, éthyl ou butyl).

L’acidité totale est exprimée en milliéquivalents ’ionsd H + par litre d’échantillon ou en milligrammes de potasse par gramme d’échantillon.

FLOW INJECTION ANALYSIS (F.I.A) [13e]

Le carburéacteur est un mélange de divers composéshydrocarbonés dont les proportions varient considérablement suivant l’origine de l’échantillon. Le « Flow Injection Analysis » (F.I.A.) est une des méthodesde détermination des teneurs en hydrocarbures saturés, éthyléniques et aromatiquesdans les fractions des produits pétroliers distillant en-dessous de 315° C selon la norme NF M07-024.

Le principe consiste à suivre la rétention sélective des différents groupes d’hydrocarbures sur gel de silice en présence d’indicateurs fluorescents spécifiques de chaque groupe.

Au moyen d’une source rayonnant dans l’ultraviolet, on peut observer les limites des zones fluorescentes correspondant aux hydrocarbures. La zone aromatique est marquée par des extrémités brunâtres ou rougeâtres,une fluorescence bleue indique la zone des éthyléniques tandis que la zone contena les hydrocarbures saturés n’est pas fluorescente.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I.- RAPPELS SUR LE RAFFINAGE DU PETROLE
I.1.- GENERALITES
I.2.- DISTILLATION
I.3.- EXTRACTION PAR SOLVANT
I.4.- ADSORPTION SUR TAMIS MOLECULAIRE
I.5.- DESULFURATION
I.6.- CRAQUAGE OU CRACKING
I.8.- ISOMERISATION
I.9.- REFORMAGE OU REFORMING
I.10.- ALKYLATION
I.11.- POLYMERISATION
I.12. – HYDROGENATION
CHAPITRE II.- LES CARBUREACTEURS
II.1.- GENERALITES
II.1.1 DEFINITION DU CARBUREACTEUR
II.1.2 LES ADDITIFS DES CARBUREACTEURS
II.2.- PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES DU CARBUREACTEUR
II.2.1.- CARACTERISTIQUES LIEES AUX PROPRIETES MASSIQUES
II.2.1.1.- MASSE VOLUMIQUE
II.2.1.2.- DENSITE
II.2.1.3.- API GRAVITY OU DENSITE °API
II.2.1.4.- MASSE MOLECULAIRE MOYENNE
II.2.2.- CARACTERISTIQUES LIEES AUX PROPRIETES OPTIQUES
II.2.2.1.- INDICE DE REFRACTION
II.2.2.2.- COULEUR
II.2.2.3.- REFRACTION SPECIFIQUE
II.2.2.4- REFRACTIVITY INTERCEPT
II.2.2.5.- FACTEUR DE CARACTERISATION DE HUANG
II.2.3.- CARACTERISTIQUES LIES AUX PROPRIETES THERMIQUES
II.2.3.2.- FACTEUR DE CARACTERISATION KUOP OU KW
II.2.3.3.- COURBES DE DISTILLATION DES MELANGES COMPLEXES
II.2.3.3.1.- Courbe A.S.T.M. ( American Society for Testing Materials )
II.2.3.3.2 .- Courbe de distillation parfaite ou courbe T.B.P. ( True Boiling Point) .
II.2.3.4.- TENSION DE VAPEUR
II.2.3.5.- POINT D’ECLAIR
II.2.3.7.- POINT DE FUMEE
II.2.3.8- STABILITE THERMIQUE
II.2.4.- AUTRES CARACTERISTIQUES
II.2.4.1.- CONDUCTIVITE ELECTRIQUE
II.2.4.2.- GOMMES ACTUELLES
II.2.4.3.- TOLERANCE A L’EAU
II.2.4.4.- VISCOSITE
II.3.- COMPOSITION CHIMIQUE D’UN CARBUREACTEUR
II.3.1.– SOUFRE
II.3.2- ACIDITE
II.3.3- FLOW INJECTION ANALYSIS (F.I.A)
II.3.4.- INDICE DE CORRELATION
II.3.5.- METHODE DE RIAZI-DAUBERT
CHAPITRE III: TRAVAUX PERSONNELS
III.1 -ECHANTILLON PROVENANT DES RESERVOIRS DE STOCKAGE (TANKS )
III.2 – ECHANTILLONS PROVENANT DE L’UNITE DE PRODUCTION
III.2.1 – PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES DES ECHANTILLONS A, B ET C
III .2.1.1- DISTILLATION A.S.T.M.
III.2.1.2 – DENSITE STANDARD ou sp. gr 60/60°F
III.2.1.3 – COULEUR SAYBOLT
III.2.1.4.- POINT D’ECLAIR
III.2.1.5 – POINT DE CONGELATION
III.2.1.6. – POINT DE FUMEE
III.2.1.7 – STABILITE THERMIQUE
III 2.1.8. – CONDUCTIVITE ELECTRIQUE
III.2.1.9. – TOLERANCE A L’EAU
III.2.1.10. – POUVOIR CALORIFIQUE
III.2.2. – COMPOSITION CHIMIQUE
III.2.2.1 – SOUFRE
III.2.2.1.1 – Méthode à la lame de cuivre
III.2.2.1.2 – Doctor Test
III.2.2.1.3 – Détermination du soufre total par WICKBOLT
III.2.2.2 – GOMMES ACTUELLES
III.2.2.3 – ACIDITE
III.2.2.4 – FLOW INJECTION ANALYSIS: F.I.A
III.2.2.4.1 – Hydrocarbures aromatiques
III.2.2.4.2. -Hydrocarbures oléfiniques
III.2.2.4.3.- Hydrocarbures naphténiques
III.2.2.4.4.- Hydrocarbures paraffiniques
III.2.2.5. – METHODE DE RIAZI -DAUBERT
III.2.2.6. – INDICE DE CORRELATION (CI)
III.2.2.7. – FACTEUR DE CARACTERISATION ( KUOP )
III.2.2.8. – MASSES MOLECULAIRESMOYENNES DES ECHANTILLONS A, B ET C
II.2.2.8.1 – Méthode des abaques
II.2.2.8.2 – Méthode de RIAZI -DAUBERT
III.3 – ETUDE COMPARATIVE DES ECHANTILLONS DE L’UNITE DE PRODUCTION ET DU RESERVOIR DE STOCKAGE
CONCLUSION
PARTIE EXPERIMENTALE
BIBLIOGRAPHIE