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a/ Origine

De nos jours, l'origine exclusivement organique du pétrole ne semble ne plus devoir être contestée.  il est en effet admis que le pétrole provient de la transformation de débris d'origine animale et végétale.  Ces débris, accompagnés de fragments de roche et de minéraux arrachés au continents par le ruissellement des eaux de pluie, se sont déposés, il y a des centaines de millions d'années, au fond des mers, des lagunes et des golfes et en des endroits échappant à l'influence des courants.  Ils se sont ensuite mêlés aux débris des organismes élémentaires qui constituent le plancton des océans.  Emprisonnés peu à peu sous un volume considérable de sédiments nouveaux, la matière organique, provenant de la destruction de ces éléments vivants, a subi, au cours des temps, des transformations chimiques.  Elles ont finalement conduit à l'élaboration d'hydrocarbures sous l'effet d'une bactérie appelée le désulfo vibrio.

 

b/ Classification

Les pétroles bruts ont des composition très variables selon leur origine.  On a pu, jusqu'à présent, différencier plusieurs milliers d'échantillons, ce qui complique leur classification.  Néanmoins, on peut répartir les pétroles bruts en quatre classes principales :

1 - Pétroles paraffiniques : ce sont ceux qui contiennent une forte proportion d'hydrocarbures de la série paraffinique.  Ils donnent des essences à indice d'octane élevé ( isoparaffines ou paraffines à chaînes ramifiées ), des gasoils à indice de cétane élevé et des huiles lubrifiantes de haute qualité.  Le prototype de ces crudes est le pétrole de Pennsylvanie.

2 - Pétroles naphténiques : Ils sont riches en huiles lubrifiantes à faible index de viscosité, mais possédant des propriétés détergentes naturelles, et en composés asphaltiques.  Des exemples de ces crudes dont les pétrole du Texas , de l'ex URSS et de la Roumanie.

3 - Pétroles aromatiques : Les seuls pratiquement disponibles dont les pétroles indonésiens ( Bornéo en particulier )  Ils sont surtout caractérisés par leur haute teneur en composant conférant des indices de performance élevés aux essence d'aviation.

4 - Pétroles mixtes : Ils sont en fait des mélanges des classes précédentes.  Ce sont notamment les bruts du Moyen-Orient.

 

c/ Raffinage

La séparation des différentes huiles combustibles se fait par distillation , ou par cracking.

La distillation est le traitement par lequel les différents composants sont séparés grâce à leurs points d'ébullition différents.  Cela permet en général d'obtenir 40% de diesel et fuel lourd, 25% de combustible, 10% de kérozène, 24% d'essence et 1% de gaz.  La qualité de l'essence obtenue est insuffisante.  Son indice d'octane n'étant que de 55-60.

Le cracking est une opération au cours de laquelle la température et la pression sont portées à une valeur suffisamment élevée pour modifier la structure moléculaire des hydrocarbures.  ( 700°C et 50 bars )  Une amélioration de ce procédé consiste à ajouter des calatyseurs, c'est à dire une substance chimique qui améliore la réaction sans se transformer elle même.  Cela permet d'obtenir 24% de diesel et fuel lourd, 26% de combustible, 10% de kérozène, 32% d'essence et 8% de gaz.

 

d/ Composition

Il s'agit d'un hydrocarbure, donc composé essentiellement de carbone (86,2%) et d'hydrogène (12,9%)  Ses caractéristiques principales sont : ·Viscosité à 20°c <7,4 mm²/s - Densité 0,865 (15°/4°c) - ·Point d'éclair >50°c ·Pouvoir calorifique PCI 8550 kcal/l soit 35797 kJ/l ou 10120 kcal/kg soit 42370 kJ/kg ·PCS = PCI + 550 kcal/l ou 680 kcal/kg représentant la chaleur de vaporisation de l'eau. ·Eau et sédiments <0,1% vol - ·Point d'écoulement maximum -6°c - ·Teneur en soufre maximum <0,3% ·Température d'allumage +-360°c                     Température moyenne de flamme 1950°c

 

e/ Combustion

La combustion reprend l'ensemble des phénomènes exothermiques ( qui dégagent de la chaleur ) engendrés par la combinaison d'un corps à l'oxygène. Dans les combustibles habituellement utilisés, les phénomènes de combustion concernent principalement le carbone et l'hydrogène. 1/ Combustion du carbone :   Combustion Complète : C + O2 = CO2 + 395,171 kJ/mole Soit 1Kg de carbone + 2,67Kg d'oxygène produisent 3,67Kg de gaz carbonique et 32930 kJ soit 7865,2 kcal ou 9124 Wh, Combustion incomplète : C+1/2O2 = CO + 110,649 kJ/mole Soit 1Kg de carbone + 1,33Kg d'oxygène produisent 2,33Kg de monoxyde de carbone et 9220 kJ soit 2202 kcal ou 2555 Wh. Le monoxyde de carbone est mortel à très faible dose, d'où l'importance de permettre une combustion  complète du carbone. 2/ Combustion de l'hydrogène : Combustion Complète : 2H2 + O2 = 2H2O + 286,322 kJ/mole Soit 1Kg d'hydrogène + 8Kg d'oxygène produisent 9Kg d'eau et 143160 kJ soit 34193 kcal ou 39664 Wh. La combustion de l'hydrogène entraîne la formation d'eau en quantité non négligeable. Cette eau peut se condenser partiellement dans les conduits de fumée et provoquer d'importants dégats.

  COMBUSTION : analyse de la combustion complète d'1 litre de mazout avec excès d'air de 25%         1 litre de mazout ( = 86,2% carbone + 12,9% hydrogène + 0,3%soufre ) + 9,508 Nm³ d'air théorique          et 2,377Nm³ d'excès d'air donnent :         1,376 Nm³ de CO2 + 0,003Nm³ de SO2 + 7,553Nm³de N2 + 1,235Nm³ de vapeur d'eau et         2,377Nm3 d'air.  d'où un volume total de fumées de 12,544Nm³ pour la combustion d ’1 litre. Quelques remarques : 1/ CO2 : la teneur maximale de CO2 pouvant être obtenue est, en théorie, de 15,4% 2/SO2 : la combinaison avec de l'eau produit de l'acide sulfurique responsable de gros dégâts aux appareils. D'où l'importance d'évacuer la vapeur d'eau avant toute condensation, 3/ N2 : cet azote provient de l'air de combustion dans lequel la teneur en oxygène est utilisée par la combustion. En association avec un excès d'oxygène, forme les NOx responsables des pluies acides. 4/ Vapeur d'eau : cette quantité importante de vapeur d'eau peut se condenser partiellement, et s'associe au SO2 pour former de l'acide sulfurique H2SO4. 5/ La combustion du mazout exige donc un apport d'air important, et provoque la formation d'une quantité de vapeur d'eau non négligeable. 6/ L'excès d'air est indispensable car le mélange d’air et de mazout liquide n'est pas suffisamment homogène que pour obtenir une combustion complète.  Selon la manière dont on apporte l'air de combustion, on arrive  à obtenir des flammes jaunes,  transparentes ou bleues.

  Un brûleur classique produit des flammes jaunes : l'air de combustion est amené dans un flux de mazout  pulvérisé sous pression en minuscules gouttes. Le réglage du volume d'air total et de sa répartition dans et  autour de la flamme assure une combustion optimale et un rendement satisfaisant.

- Dans un brûleur à flammes bleues, la combustion est dite hydroxylative : l'air de combustion est recyclé. Il arrive à haute température dans le flux de gouttes pulvérisées sous pression. Cela les transforme  instantanément en phase gazeuse. Un mélange d'air de combustion et du combustible gazeux étant optimal, la combustion se réalise beaucoup plus complètement, avec un rendement pratiquement constant toute l'année.

f/  Rendements

La détermination du rendement de combustion se fait selon la formule de Siegert :    n=100- k* dT/CO2  où

   n = rendement de combustion exprimé en %  -  k = coefficient de Siegert lié au combustible considéré  -  dT est la différence de température ( T. des fumées - T. de l'air comburant )  -  CO2  est la teneur en gaz carbonique des fumées

le coefficient k est déterminé par la formule 0.008 *CO2 + 0.48, soit environ 0.56 pour du fuel domestique.

Ainsi, une température de fumées de 150°, avec une température d'air comburant de 20° et une teneur en CO2 de 12% donnent un rendement de 93.9 %.

Chaque pays édicte ses propres normes. Nous envisageons ici les normes applicables en Belgique. Actuellement, les valeurs des tests de combustion à obtenir sont : Température nette des fumées inférieure à 300°c     -     Indice d'opacité Baccarah inférieur à 3 Teneur en CO2 supérieure à 9% d'où Rc est au minimum de 82,5%  - Pas de trace de fumerons ni d'huile imbrûlée

  Le label OPTIMAZ est encore plus strict et est attribué à des ensembles homogènes (chaudière et brûleur ) dûment répertoriés. Dans ce cas, il est nécessaire d'obtenir un rendement de combustion supérieur à 91% pour des puissances inférieures à 400kW. La teneur en CO2 doit être au minimum de 12,5% - L'opacité des fumées ne peut pas dépasser 1, Des exigences particulières de rendement utile minimal à charge nominale, à charge réduite et de consommation d'entretien maximale sont également demandées aux ensembles chaudière/brûleur/boiler, D'autres informations sont disponibles sur le site  www.informazout.be  

 

Consultez aussi les pages

Tarifs officiels des produits pétroliers : Source Ministere des Affaire Economiques.

Valorisation des tarifs : répartion prix produit, tva, accise, marge distribution,etc...

 

 

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