I ) Qu' est ce que le pétrole

I ) Le pétrole

a ) Qu' est ce que le pétrole?

" Pétrole " est un mot qui désigne tous les hydrocarbures solides, liquides ou encore gazeux. Les hydrocarbures correspondent à la classe des composés organiques qui sont en majeur partie constitués seulement de carbone et aussi d' hydrogène, qui sont à l' origine du pétrole, du gaz naturel et aussi de charbon. Le pétrole se trouvant à l' état naturel est appelé le pétrole brut. Les pentanes qui correspondent à des chaines d' hydrocarbures composées de 5 atomes de carbone et de 12 atomes d' hydrogènes ainsi que les hydrocarbures plus lourds qui sont quant à eux des chaines d' hydrocarbures plus lourds qui sont quant à eux des chaines d' hydrocarbures composées de 5 atomes de carbone suivant la formule Cn H2n +2 sont les composants du pétrole brut. L' eau, le gaz naturel, le souffre ou bien d' autres minéraux sont trouvables dans le pétrole brut. Le pétrole brut est classé selon trois différents critères. Il y a le léger, le moyen et le lourd. Tout cela est fait selon sa gravité ou sa densité. La densité API ( American Petroleum Institute ) se mesure en degrés et on utilise la formule ( 141.5/S.G. ) - 131.5 pour la calculer. La densité API supérieur à 31,1° alors que le lourd a une densité API qui va descendre en dessous de 22,3° .

Exemple : un pétrole lourd a une densité API entre 9° et 18° à Lloydminster en Alberta au Canada . Le bitume a une densité API inférieur à 10° et il ne coule pas . Si on ne le chauffe pas ou si on le dilue pas, il ne peut être pompé. Le "pétrole synthétique" avait une densité API d'à peu près 8° et elle a augmenté jusqu'à atteindre 31° à 33° . C'est le bitume recueilli à partir des dépôts de sables bitumeux de la région albertaine d'Athabaxa au Canada . " L'huile acide " est un pétrole qui contient des composés de souffre, avec plus précisément du sulfite d'hydrogène .

 

b ) Comment utilise-t-on le pétrole?

Prenons l'exemple du Canada. Dans ce pays d'Amérique du Nord, 33% des besoins énergétiques du Canada viennent du pétrole . 75% du pétrole produit là-bas est raffiné et par conséquent, on utilise des combustibles pour le transport : l'essence et le diesel pour les camions, les motos et les voitures, le kérosène pour les avions et le fioul pour les bateaux . Le chauffage industriel et domestique ainsi que l'utilisation de combustibles à des fins industrielles et la productions d'électricité sont dû au pétrole .

   

Source de l'image: La Fondation des Communications sur le Pétrole. Les Resources En Pétrule Brut du Canada, 2001. © Centre canadien d’information sur l’énergie.

 

c ) Comment se forme-t-il?

La formation du pétrole a commencé il y a très longtemps entre 600 et 2 millions d' années. A cette époque, l' eau recouvrait des terres aujourd'hui émergées comme le Bassin Parisien ou l' Aquitaine. Tout comme de nos jours, le milieu aquatique était peuplé de micro-organisme qui en mourant sont venus se déposer au fond des mers. L' origine du pétrole se trouve dans ces matières organiques. Au fil des siècles, elles se sont accumulées sur des centaines de mètres et elles se sont mélangées avec les sédiments transportés par les fleuves et les courants. Cette couche très lourde s' est ensuite enfoncée dans le sol et a durcit. Pendant ce temps là, en surface, le paysage change et lorsque la couche atteint à peu près 4000 mètres de profondeur, la température est de 120 ° C et c' est ici que va commencer la " grande cuisine ". Les déchets organiques prisonniers de la roche sédimentaire ( la roche mère ) vont mijoter et se transformer en liquide. Le pétrole se forme à 4000 mètres de profondeur. Quand la roche sédimentaire est gorgée de pétrole, on parle alors de gisement de pétrole. Au départ, il se trouve dans la roche mère et c' est là où il s' est formé mais il y  a aussi de l' eau et du gaz. En se formant, ce pétrole a pris plus de volume que les déchets organiques dont il est issu et par conséquent la pression a augmenté et sous l' effet de celle- ci, le gaz, le pétrole et l' eau ont tendance à remonter à travers la roche poreuse jusqu' à ce qu' il rencontre une roche imperméable sous laquelle ils sont piégés et sous laquelle ils s'agencent en fonction de leur densité. Le gaz est en haut, le pétrole vient derrière et pour finir, on a l' eau. Il faut savoir que si il n' y a pas de roche imperméable pour piéger, le pétrole va remonter jusqu' à la surface de la terre. Lorsqu' il est dans son gisement, le pétrole est sous pression. C' est le gaz comprimé qui fait pression et parfois, il est dissout dans l' eau. Si on perce le gisement de pétrole, les gaz se détendent et entrainent le pétrole vers la surface. Le pétrole est litéralement pris en étau et il ne peut que remonter naturellement vers la surface de la terre. Lorsqu' il est dans son gisement, le pétrole est sous pression. C' est le gaz comprimé qui fait pression et parfois, il est dissout dans l' eau. Si on perce le gisement de pétrole, les gaz se détendent et entrainent le pétrole vers la surface. Le pétrole est littéralement pris en étau et il ne peut que remonter naturellement vers la surface.



 

 

d ) Composition chimique du pétrole

Le pétrole est composé de plusieurs hydrocarbures. On y trouve aussi une multitude d' autres éléments tels que l' azote, le soufre, les métaux mais aussi parfois de l' eau salé ou bien des produits sulfuré-thiols. Le pétrole est formé naturellement et on en distingue plusieurs sortes. Les trois grands types d' hydrocarbures sont les alcanes ou paraffine, les cycloalcanes ou naphtènes et les composés aromatiques.

- Les alcanes :

Ce sont des hydrocarbures saturés. Ils sont constitués d' hydrogène ( H ) et de carbone ( C ). Les liaisons entre leurs atomes sont simples. Le nombre d' atomes d' hydrogène est plus important que dans les autres hydrocarbures. Ils ont pour formule CnH2n+2. On distingue aussi dans ce même groupe d' hydrocarbure du butane ( C4H10 ), du méthane ( CH4 ) et du propane ( C5H12 ).

Molécule de méthane :

Représentation 3D (www.worldofmolecule.com)
 

 

 Représentation de Lewis

 

Représentation de Cram

 

 Molécule de butane :

 Représentation 3D (www.worldofmolecules.com)

  

 Représentation de Lewis

 

 

 Représentation de Cram

  

 Molécule de propane :

     

 Représentation 3D (www.worldofmolecules.com

 

 

 Représentation de Lewis

 

  

 Représentation de Cram

 

 Les hydrocarbures naphténiques :

Les atomes de carbone ( C ) sont reliés entre aux par l' intermédiaire d' une liaison simple qui forme au moins un cycle. Sur ce cycle, il est possible q' une ou plusieurs chaînes linéaires ou ramifiées soient greffées. Les liens libres sur les atomes de carbone sont occupés par les atomes d' hydrogènes ( H ). Leur formule sera donc la suivante : CnH2n. On distingue, dans ce groupe d' hydrocarbure, le cyclobutane de formule C4H8, le cyclohéxane de formule C6H12 et pour finir, le cyclopropane de formule C3H6.

Molécule de cyclobutane :

 Représentation 3D (www.worldofmolecules.com)

 



 Représentation de Lewis

 

Molécule ce cyclopropane :

 

Représentation 3D (www.worldofmolecules.com)

 

  

 Représentation de Lewis 

 

Molécule de cyclohexane :

 Représentation 3D (www.worldofmolecules.com)

 

 Représentation de Lewis

 



 

 Les composés aromatiques :

Pour former un cycle où les liens simples sont alternés -liaisons doubles conjuguées, on relie les atomes de carbone ( C ) et on peut aussi y greffés des chaînes linéaires ou ramifiées. Il faut savoir que les électrons des doubles liaisons ont la capacité d' aller d' une liaison à une autre. Tous les liens disponibles sur les atomes de carbone sont occupés par les atomes d' hydrogènes. Ces deniers ont pour formule : CnH2n-6. L' élément le plus connu aujourd'hui de ce groupe est le benzène. La formule du benzène est la suivante : C6H6.

 Molécule de benzène :

  Représentation 3D (www.worldofmolecules.com)

 

Représentation de Lewis

 .(source:"L'enjeu du pétrole"les yeux de la découverte ,Gallimard jeunesse,année)

 

 

 Pour les densitées inférieurs à 0.8, la densité est dite légère, et pour les pétroles dits lourds, la densité est supérieure à 1. On peut les différencier selon leur provenance comme le golfe persique ou le Nigeria.

 

e) Comment le raffine-t-on?

Les molécules d' hydrocarbures sont les différents constituants du pétrole. Ces molécules sont triées, séparées puis rassemblées dans un éventail de formes utilisables grâce au raffinage. Le processus de raffinage se réalise en plusieurs étapes. Pour commencer, le première étape sera la distillation fractionnée. Cette distillation consiste à séparer le pétrole en ses différentes parties constitutantes que l' on nomme fractions. Le pétrole brut est tout d' abord vaporisé et la vapeur est dès lors conduite dans une grande tour qui est divisée par une série de plateaux horizontaux perforés. Les fractions les plus lourdes se condensent en premières à mesure que la vapeur s' élève dans la tour à travers les perforations des plateaux. Les fractions se déposent sur les plateaux inférieurs. Les perforations sont des culottes de barbotage. Elles s' incèrent au travers des fractions qui sont déjà liquéfiées et qui reposent sur les plateaux. Pour ce faire, elles obligent la vapeur d' eau à former des bulles. Ensuite la vapeur est légèrement refroidit par le bouillonnement. Cela provoque une condensation des fractions les plus lourdes. Pendant cette condensation, le reste de la vapeur qui est désormais constitué de fractions plus légères, monte vers le haut de la tour de distillation. On répète ce procédé pour tous les plateaux et chaque fractions se condense sur le plateaux où la température est légèrement inférieur à son point d' ébullition. Dès que les plateaux ont recueilli leur fractions, cette dernière est acheminée pour être transformée en diesel, essence, en huile à poêle, en produits chimiques ou encore en combustible à fournaise.

 

 

  

 

 

 

 

  

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 





   

 

 

 

 

 

 

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