Distillation du pétrole
Les constituants du pétrole sont des hydrocarbures : Ils sont constitués de molécules organiques constitués d’atomes de carbone et d’hydrogène uniquement (pas de composés oxygénés).
Problème : Comment séparer les différents constituants du pétrole brut ?
I. Activité 1 : distillation d’un mélange
1. Montage :
- Introduire un mélange de 25mL de chacun des deux produits purs miscibles (acétone eb=57°C et de l'eau eb=100°C dans le ballon
Ajouter 3 grains de pierre ponce pour régulariser l’ébullition (on parle d’ébullition « douce »)
- Réaliser le montage et raccorder le réfrigérant au robinet - Déclencher le chauffage
- Déclencher le chronomètre lorsque le mélange se met à bouillir dans le ballon
- Observer la montée des vapeurs dans la colonne de distillation Remarque : l’acétone et l’eau sont tous deux des corps purs.
2. Mesures :
- Relever la température indiquée par le thermomètre en tête de colonne en fonction du volume V de distillat recueilli
θ (°C) V (mL)
- Tracer approximativement l’allure de la courbe θ = f(V). Extrapoler éventuellement jusqu’à V=50mL.
3. Observations - interprétations :
a. Indiquer sur le graphique la partie correspondant à la distillation de chaque constituant du mélange.
Sur quels indices peut-on s’appuyer pour identifier chaque distillat ? b. A quoi sert la chaleur apportée sur chaque partie du graphique.
Que peut-on conclure au sujet de la température lors du changement d’état d’un corps pur ? c. Quel est l’intérêt de la colonne de distillation ?
II. Distillation du pétrole :
Document : www.youtube.com/watch?v=P5hn9Sc92sY
1. Comment varie la température d’ébullition d’un constituant du pétrole en fonction du nombre d’atomes de carbone contenant le constituant ? Justifier.
2. Dessiner le chemin des vapeurs et celle de liquides au niveau d’un plateau (sur schéma entouré). Que recueille-t-on sur un plateau ?
3. On donne le nombre de carbones correspondant à quelques familles de constituants ; chercher les renseignements qui permettent de compléter le tableau :
Familles
Nombre d’atomes de Carbone
Température d’ébullition A pression atmosphérique
Utilisation
Fiouls ou
gazoles lourds De 25 à 19 360 – 385 °C Fiouls ou
gazoles domestiques
De 21 à 13 250 – 360°C Lampant et
kérosène De 14 à 12 150 – 250°C Naphtas De 12 à 5 65 – 150°C Butane
Propane Ethane Méthane
4. Comment varie la température d’ébullition d’un corps lorsque la pression augmente ? (Aide : quel est l’intérêt d’une cocotte minute…)
5. Parmi les constituants du tableau, lesquels peuvent être distillés sous pression atmosphérique ? Que faut-il faire pour les autres ? Pourquoi ?
6. Placer les différentes « familles » dans le schéma de la raffinerie et distinguer les colonnes de
« distillation atmosphérique » et « distillation à pression élevée »
7. Justifier le nom de « distillation sous vide » pour la dernière colonne. Quel est l’intérêt de cette distillation ?
8. Placer Les termes bitumes, paraffines, résidus, huiles (et lubrifiants) en justifiant.
Tour de distillation
Tour de distillation
Tour de distillation
Four chauffant le pétrole brut à 380°C
Pompe à vide
360°C 340°C 260°C 180°C 60°C
Tour de distillation atmosphérique
Tour de distillation sous pression
Tour de distillation sous vide Four chauffant le pétrole brut à
380°C
Pompe à vide
360-385°C 250-360°C 150-250°C 65-150°C
60°C
Gazole lourd (moteur bateaux Combustible centrale thermique) Gazoles domestiques (chauffage – carburant voiture diesel) Lampant kérosène (combustible avion) naphtas (essences voitures) Pétrochimie (matières plastiques, résines, polyesters,médicamnents)
butane Propane Méthane - éthane
résidus bitumes
Huile, graisse lubrifiante
Parafines solides (cires) Ex : tristéarine C57
