Distillation fractionnée


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Figure 1. Diagramme d'une tour de distillation fractionnée, montrant où les différentes fractions vont se condenser.[1] Notez que la température est plus élevée en bas, donc les chaînes de carbone les plus longues tomberont en bas, les chaînes de carbone les plus courtes monteront dans la colonne jusqu'à ce qu'elles atteignent une température à laquelle elles deviennent liquides.

La distillation fractionnée est le procédé par lequel les raffineries de pétrole séparent le pétrole brut en différents produits hydrocarbures plus utiles, en fonction de leur poids moléculaire relatif, dans une tour de distillation. Il s'agit de la première étape du traitement du pétrole brut, et elle est considérée comme le principal procédé de séparation, car elle effectue la séparation initiale grossière des différents combustibles.[2] Les différents composants qui sont séparés au cours de ce processus sont connus sous le nom de fractions. Les fractions qui sont séparées comprennent l'essence, le diesel, le kérosène et le bitume.[3] La distillation fractionnée permet de fabriquer de nombreux produits utiles à partir du pétrole brut, avec de nombreuses conséquences environnementales pour l'utilisation de ces produits utiles !

Processus

Le processus de distillation fractionnée est assez simple, mais il est puissant dans la mesure où il permet de séparer tous les composants différents et complexes du pétrole brut. Tout d'abord, le pétrole brut est chauffé pour le vaporiser et est introduit dans le fond d'une tour de distillation. La vapeur qui en résulte s'élève ensuite dans la colonne verticale. Au fur et à mesure que les gaz montent dans la tour, la température diminue. À mesure que la température diminue, certains hydrocarbures commencent à se condenser et à s'écouler à différents niveaux. Chaque fraction qui se condense à un certain niveau contient des molécules d'hydrocarbures avec un nombre similaire d'atomes de carbone.[4] Ces « coupures » du point d'ébullition permettent de séparer plusieurs hydrocarbures en un seul processus.[5] C'est ce refroidissement avec la hauteur de la tour qui permet la séparation.

Après ce raffinage préliminaire, les carburants individuels peuvent subir un raffinage supplémentaire pour éliminer les contaminants ou les substances indésirables, ou pour améliorer la qualité du carburant par craquage.

Fractions

Il existe plusieurs façons de classer les fractions utiles qui sont distillées à partir du pétrole brut. Une manière générale consiste à les diviser en trois catégories : les fractions légères, moyennes et lourdes. Les composants plus lourds se condensent à des températures plus élevées et sont éliminés en bas de la colonne. Les fractions légères sont capables de monter plus haut dans la colonne avant d'être refroidies à leur température de condensation, ce qui leur permet d'être retirées à des niveaux légèrement plus élevés.[3] En plus de cela, les fractions ont les propriétés suivantes :[5]

  • Le distillat léger est l'une des fractions les plus importantes, et ses produits ont des points d'ébullition d'environ 70-200°C. Les hydrocarbures utiles dans cette gamme comprennent l'essence, le naphta (une matière première chimique), le kérosène, le carburéacteur et la paraffine. Ces produits sont très volatils, ont de petites molécules, ont un faible point d'ébullition, s'écoulent facilement et s'enflamment facilement.[4]
  • Les distillats moyens sont des produits dont le point d'ébullition se situe entre 200-350°C. Parmi les produits de cette gamme, on trouve le diesel le combustible et le gazole - utilisé dans la fabrication du gaz de ville et pour le chauffage commercial.
  • Les distillats lourds sont les produits ayant la plus faible volatilité et dont le point d'ébullition est supérieur à 350°C. Ces fractions peuvent être solides ou semi-solides et peuvent avoir besoin d'être chauffées pour s'écouler. Le fioul est produit à partir de cette fraction. Ces produits ont de grosses molécules, une faible volatilité, s'écoulent mal et ne s'enflamment pas facilement.[4]

Cependant, il existe deux composants majeurs qui ne sont pas pris en compte dans ces trois catégories. Tout en haut de la tour se trouvent les gaz trop volatils pour se condenser, comme le propane et le butane. En bas, on trouve les «  résidus » qui contiennent des goudrons lourds trop denses pour monter dans la tour, notamment le bitume et d'autres cires. Pour les distiller davantage, on les soumet à une distillation à la vapeur ou sous vide, car ils sont très utiles.[5]

Veuillez voir la vidéo ci-dessous de l' école de la fusion pour voir comment fonctionne la distillation fractionnée.

En savoir plus

Pour plus d'informations, veuillez consulter les pages correspondantes ci-dessous :

Références

  1. Wikimedia Commons. (May 25, 2015). Crude Oil Distillation Tower [Online]. Available: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6e/Crude_Oil_Distillation-en.svg/260px-Crude_Oil_Distillation-en.svg.png
  2. J. Kraushaar, R. Ristinen. (May 26, 2015).Energy and the Environment, 2nd ed. Hoboken, NJ, U.S.A.: John Wiley & Sons, 2006
  3. 3,0 et 3,1 R. Wolfson. (May 25, 2015) Energy, Environment and Climate, 2nd ed. New York, U.S.A.: Norton, 2012, pp. 97-98
  4. 4,0 4,1 et 4,2 GCSE Bitesized. (May 26, 2016). Fractional Distillation [Online]. Available: http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/aqa_pre_2011/rocks/fuelsrev3.shtml
  5. 5,0 5,1 et 5,2 G.Boyle, B.Everett, S.Peake, J.Ramage. (May 26, 2015). Energy Systems and Sustainability: Power for a Sustainable Future, 2nd Ed. Oxford, UK: Oxford University Press, 2012.

Auteurs et rédacteurs

Ethan Boechler, Paul Frey, Jordan Hanania, James Jenden, Kailyn Stenhouse, Jason Donev
Dernière mise à jour : 20 août, 2021
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