distillation

La distillation sépare le pétrole brut en produits utilisables en le chauffant à environ 350 °C et en permettant aux vapeurs de se condenser à différentes températures à mesure qu'elles montent dans une colonne de fractionnement. Les hydrocarbures plus légers (molécules plus petites) se condensent en haut de la colonne où il fait plus froid ; les plus lourds (molécules plus grandes) descendent et se condensent plus bas où il fait plus chaud. Ce gradient de température effectue le travail de tri mécaniquement, sans produits chimiques.

Le brut entre sous forme liquide près de la base de la colonne et est immédiatement vaporisé par un four. À mesure que la vapeur chaude monte, elle rencontre des plateaux ou un garnissage qui la refroidissent progressivement. À chaque niveau, une partie de la vapeur se condense en liquide et s'écoule latéralement dans des bacs de collecte, tandis que la vapeur non condensée continue de monter. Le résultat est une série de flux de produits distincts : gaz de pétrole et gaz de pétrole liquéfié en haut, puis essence, naphta, kérosène, gazole, fioul, et enfin bitume en bas.

Le parcours du brut dans la colonne

Le pétrole brut est un mélange complexe d'hydrocarbures allant du méthane (un atome de carbone) aux molécules de 50 carbones ou plus. Le point d'ébullition augmente fortement avec la longueur de la chaîne : le méthane bout à moins 162 °C, les composants de l'essence entre 40 et 200 °C, le gazole entre 250 et 350 °C, et les fractions plus lourdes beaucoup plus haut. La colonne exploite ces différences. Les ingénieurs contrôlent la température de base de la colonne et le reflux (la quantité de liquide condensé recyclé vers le bas) pour optimiser la séparation entre les produits.

Les colonnes de fractionnement sont le cœur industriel de chaque raffinerie. Une colonne typique peut mesurer de 30 à 60 mètres de haut et de 2 à 4 mètres de diamètre, fonctionnant en continu sous des pressions de 10 à 20 bars. La perte de chaleur à travers les parois est minimisée par l'isolation, car le maintien du bon gradient de température interne est essentiel à la qualité du produit. Les plateaux peuvent être des plateaux à calottes (plus anciens, robustes), des plateaux à clapets (plus efficaces) ou des plateaux perforés (simples perforations qui permettent à la vapeur de bouillonner à travers le liquide).

Les termes « fractionnement » et « distillation » sont utilisés presque indifféremment en raffinage, bien que le fractionnement mette techniquement l'accent sur la séparation en fractions distinctes plutôt que sur le mécanisme d'ébullition lui-même. Les problèmes dans la colonne sont généralement liés à l'encrassement (accumulation de résidus lourds sur les plateaux), au moussage (mauvais drainage du liquide) ou à la perte de contrôle de la température. Le brut doit être dessalé (eau et sels minéraux éliminés) avant l'entrée, sinon la corrosion et l'obstruction des équipements deviennent graves.