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Guide du Fioul > Qu'est-ce que le fioul ? > Les étapes de raffinage du pétrole brut

Les étapes de raffinage du pétrole brut

Un ensemble d’opérations distingue le raffinage du pétrole brut.

 

La distillation fractionnée dans une tour de distillation
Une dizaine de types de produits différents appelés "coupes pétrolières" sont obtenus :

  • Les produits légers : le gaz, le naphta et les essences.
  • Les produits moyens : le kérosène, le diesel et le fioul domestique.
  • Les produits lourds : le fioul lourd ou les résidus atmosphériques. 

 

Le procédé d'amélioration de la qualité par l’élimination dans les coupes de molécules corrosives ou polluants l'environnement comme le soufre (les normes de l'Union européenne (UE) en matière d'émissions de soufre sont strictes : depuis le 1er janvier 2009, l’essence et le gazole contenant plus de 10 ppm (10 mg/kg) de soufre ne doivent pas être utilisés sur le territoire européen) ou les métaux. 

La désulfuration du gazole s'effectue à 370 °C, sous une pression de 60 bars et en présence d'hydrogène.

Le kérosène, les gaz butane et propane sont, eux, lavés à la soude.
Les essences obtenus grâce au raffinage du pétrole brut ne sont pas utilisées directement dans les moteurs,  leur indice d’octane est trop faible. Pour augmenter celui-ci, on effectue un traitement appelé le reformage catalytique. 


Le procédé de conversion, c’est-à-dire la transformation de coupes lourdes en coupes légères. Pour répondre à la demande en produits légers, on casse ces molécules lourdes en deux ou plusieurs molécules plus légères.
Pour ce procédé de conversion, les raffineries utilisent de hautes températures (500 °C) et/ou de fortes pressions pour obtenir des hydrocarbures plus légers par craquage catalytique. Pour cela, on fait intervenir un catalyseur. 75 % des produits lourds sont ainsi transformés en gaz, essence et gazole. L'hydrocraquage un autre procédé de conversion obtenu grâce à l'ajout d'hydrogène permet d’améliorer ce résultat ou une conversion profonde en employant des méthodes d'extraction du carbone. Plus une conversion est poussée, plus elle est onéreuse et énergivore.

 

La fabrication des produits finis : pour réaliser cette opération, les raffineries doivent disposer d’un volume important de stockage, d’installations de réception des produits bruts et d’expédition des produits finis. Les raffineries produisent des lubrifiants qui améliorent le fonctionnement des moteurs et des machines, de l’industrie mais aussi des navires. Les huiles et les graisses sont fabriquées à partir des résidus de la distillation sous vide.

La structure des raffineries varie selon la nature des bruts traités.

 

Les procédés de séparation

Le pétrole est chauffé à 350/400 °C pour provoquer une évaporation. Le  chauffage du pétrole s’effectue au pied d’une tour de distillation de 60 mètres de haut, appelée aussi topping. Les vapeurs  montent dans la tour et les molécules les plus lourdes restent à la base sans s’évaporer. La température en haut de la tour descend à 150 °C.

Tandis que  les vapeurs s'élèvent, les molécules se condensent les unes après les autres en liquides, jusqu’aux gaz qui atteignent seuls le haut de la tour.

À chaque niveau de la tour sont récupérés des liquides de plus en plus légers. Chaque niveau correspond à une fraction de distillation, ce sont des coupes pétrolières.

Les coupes subissent des transformations et des améliorations qui s’effectuent au sein de  plusieurs unités de raffinage.

 

Coupes lourdes (environ 40% du pétrole brut)

Les résidus sous vide sont transformés par viscoréduction ou visbreaking, sous une pression entre 5 et 20 bars en phase liquide et entre 450°C et 500°C.

Il s’agit d’un craquage thermique. Il permet d’obtenir des bitumes.

Les distillats s’effectuent à haute température (500°C) en présence d’un catalyseur et sont transformés par craquage catalytique. Ce traitement permet d’obtenir des fiouls lourds.

 

Coupes moyennes (environ 35% du pétrole brut)

Le gazole léger, le gazole lourd et une partie des kérosènes sont améliorés par hydrodésulfuration.

Ce traitement à l'hydrogène consiste à réduire la teneur en soufre de la coupe gazole.

La coupe de kérosène issue d’un brut contenant du soufre est améliorée par hydrotraitement. De l’hydrogène sulfuré se forme et sépare ainsi le soufre de la coupe de kérosène. Il permet d’obtenir du kérosène adouci.
Le traitement au mérox permet par un procédé à la soude de rendre inoffensif le soufre des kérosènes peu sulfurés.

 

Coupes légères (entre 20 et 25% du pétrole brut)

Les essences lourdes sont améliorées par le procédé de craquage catalytique permettant d’obtenir des supercarburants pour automobile (Super, Super sans plomb 95, Super sans plomb 98).

 

Les essences légères, en vue d’obtenir ces mêmes supercarburants, sont améliorées par :

Isomérisation : procédé qui consiste à compenser une perte en indice d’octane due à la réduction légale de la teneur en plomb des essences;

Alkylation : procédé inverse du craquage qui conduit à l'augmentation du nombre d'atomes de carbone d'un composé organique.

 

Le naphta est amélioré par hydrotraitement afin d’en extraire le soufre. Les gaz qu’il contient sont ensuite éliminés dans un « stabilisateur » puis séparés en deux fractions. Le naphta léger est stocké pour servir de mélange à la fabrication de carburants et le naphta lourd permet d’alimenter l’unité de reformage catalytique. La coupe de naphta hydrotraitée peut également être envoyée dans un vapocraqueur si elle est utilisée pour la pétrochimie.

 

Les gaz combustibles vont au four de la raffinerie.

Le propane et le butane ne nécessitent pas de transformation ou amélioration particulière.

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