Dossier : Les techniques du raffinage

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Décryptages

La nécessaire transformation du pétrole brut

Le raffinage du pétrole brut est une étape incontournable avant de pouvoir l’utiliser. Il permet de transformer ce dernier pour mettre à la disposition des consommateurs et des industriels une palette de produits pétroliers.

Le raffinage transforme le pétrole brut en produits utilisables par les consommateurs, privés ou industriels. © THINKSTOCK

Pourquoi raffiner le pétrole avant de l'utiliser ?

L'essence ou le gazoleSynonyme de diesel et de gasoil. que l'on met dans sa voiture, le fioul que l'on brûle pour se chauffer en hiver, le gaz naturel que l'on utilise pour cuisiner sont autant de carburantsUn carburant est un combustible liquide (comme l'essence), gazeux (comme le GPLc) ou solide (comme un propergol)... et sources de chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière... dérivés du pétrolePétrole non raffiné. et du gaz exploités dans les différents gisementsUn gisement est une accumulation de matière première (pétrole, gaz, charbon, uranium, minerai métallique, substance utile…)... dans le monde.

Le pétrole brut est en quelque sorte un « mélange » de tous ces produits de consommation énergétique ; il faut donc le raffiner pour extraire, séparer et transformer ces produits, de manière à répondre aux besoins des consommateurs.

Le pétrole brut est un mélange très variable de produits lourds et légers, qu’il faut séparer par raffinage pour répondre aux différents besoins. 

Ne pourrait-on pas mettre au point des moteurs ou des chaudières adaptés qui pourraient utiliser directement le pétrole brut ? Non, car chaque brut est très différent et se compose de très nombreuses molécules d'hydrocarburesLes hydrocarbures sont des composés chimiques dont les molécules sont constituées d'atomes de carbone et d'hydrogène... (des plus légères, c’est-à-dire les gaz dissous qui possèdent 1 à 4 atomesL'atome est le constituant fondamental de la matière, la plus petite unité indivisible d'un élément chimique... de carbone, jusqu’aux plus lourdes, comprenant plus de 20 atomes de carbone). Pour chaque gisement, ces molécules sont présentes en proportions très variables. Chaque brut possède ainsi une composition et des caractéristiques différentes. Certains sont noirs et visqueux, comptant une importante proportion de molécules lourdes, d'autres sont bruns et fluides, plus légers. Chaque brut contient en outre une certaine quantité de gaz dissous et de produits très corrosifs (soufrés ou acides), parfois même toxiques.
Il n'existe donc pas de chaudière ou de moteur universel qui pourrait fonctionner avec n’importe quel type de brut.

Une réponse à la demande des consommateurs

Les besoins en produits pétroliers ont évolué depuis le milieu du XXe siècle. Dans les pays industrialisés, le développement des transports routier et aérien s'est accéléré, d'où une demande beaucoup plus importante en produits légers (carburants). Parallèlement, la consommation de fioul lourdLes fiouls lourds sont des combustibles liquides à haute viscosité, utilisés comme carburants des gros moteurs diesel de navires... a diminué parce qu'on en utilise de moins en moins pour se chauffer ou pour produire de l'électricité, au profit d'autres sources d'énergie comme le gaz et le nucléaire.

Aujourd'hui, la demande mondiale en produits pétroliers se répartit approximativement de la manière suivante :

  • 40 % pour les produits légers (carburants) ;
  • 40 % pour les produits moyens (fioul, gazole) ;
  • 20 % pour les produits lourds (cires, bitumes).

Le seul pétrole brut comportant à peu près ces proportions avant raffinageEnsemble des opérations industrielles permettant d'élaborer divers produits pétroliers (gaz, essences, fiouls, bitumes…) à partir de pétroles bruts. est le brut léger du Sahara algérien, Saharan Blend. Tous les autres bruts extraits dans le monde contiennent davantage de produits lourds. La répartition approximative moyenne des types de produits pétroliers obtenus par séparation est très différente de celle de la demande :

  • 25 % pour les produits légers ;
  • 35 % pour les produits moyens ;
  • 40 % pour les produits lourds.

Pour passer d’une répartition à une autre, il faut donc convertir en partie les produits lourds en produits légers avant de les mettre sur le marché. Aussi ces produits légers valent-ils plus cher que le pétrole brut parce que leurs prix répercutent des coûts de transformation (Voir l'infographie : « Le raffinage : du brut aux produits pétroliers »).

Pour obtenir des produits adaptés aux besoins actuels des consommateurs et des industriels, on a dû concevoir des unités de production et de conversion spécifiques où sont développées des techniques de raffinage innovantes. (Voir le décryptage : « Les trois étapes du raffinage »).