Pétrole

 

 

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Qualité

- Qualité du pétrole brut
            - généralités
            - gravité API

- Qualité des produits du pétrole:
           - généralités
           - spécifications européennes pour les carburants
           - spécifications américaines pour les carburants
           - l'indice d'octane
           - l'indice de cétane

Qualité du pétrole brut

Il existe autant de qualités de pétrole qu'il y a de puits de pétrole dans le monde. En effet, chaque poche de pétrole a des caractéristiques qui lui sont propres et qui sont dues à l'histoire géologique de la formation du pétrole de cette poche en particulier.

Néanmoins, le pétrole est classifié suivant ses composants majoritaires et la mesure de sa viscosité par la gravité API (du nom de "American Petroleum Institute"). Ainsi un pétrole est léger ("light") si le degré API est supérieure à 31.1, moyen ("medium") s'il est compris entre 22.3 et 31.1, lourd ("heavy") s'il est compris entre 10 et 22.3 et extra lourd ("extra heavy") s'il est inférieur à 10. L'échelle API rend compte de la viscosité et donc de la longueur des chaînes carbonées des composés. Plus les chaînes sont longues, plus le pétrole est lourd. Ci-dessous quelques caractéristiques des principaux pétroles.

Nom du pétrole
Gravité API
Teneur en soufre (% du poids total)
Appellation
Brent
38
0,4
léger doux
West Texas Intermediate (WTI)
36,4
0,48
léger doux
Dubai
31
2,00
moyen sulfuré
West Texas Sour (WTS)
30,2
1,5
moyen sulfuré
Alaska North Slope (ANS)
24,8
1,04
moyen sulfuré
Source : Secrétariat de la CNUCED

Une autre caractéristique essentielle est la teneur en soufre du pétrole. Les pétroles avec une faible teneur (inférieure à 0.5% en poids) sont qualifiés de doux ("sweet"), au-delà, les pétroles sont qualifiés de sulfurés ("sour").

Les pétroles les plus facilement raffinables sont légers avec une faible teneur en soufre, car les produits raffinés les plus utilisés sont légers. De plus, du fait de normes environnementales appliquées dans les pays consommateurs, les teneurs en soufre des produits raffinés doivent être très faibles, ce qui oblige à des processus de raffinage supplémentaires pour réduire la teneur en soufre du pétrole. Actuellement 60% des pétroles bruts dans le monde sont de type sulfuré, et ce pourcentage s'élève à 80% en considérant les réserves non encore exploitées.

Les pétroles "Brent" et "WTI" servent de référence pour les échanges commerciaux pour la catégorie des légers et doux. Pour les pétroles plus lourds et plus riches en soufre, les références sont "Dubaï", "WTS" et "ANS" en combinaison avec le "Brent et le "WTI".

Le site Centre de technologie environnementale fournit une liste (format pdf) très complète des différents pétroles classés par pays, continent et pays d'origine, ainsi qu'une base de données de leurs caractéristiques.

Une dernière classification des pétroles consiste à nommer le type géologique de pétrole en s'appuyant notamment sur la roche réservoir. Cette description se rencontre pour les sources de pétrole potentiellement exploitable dans l'avenir. Ce sont les schistes bitumineux et les sables asphaltiques.

Qualité des produits du pétrole

La qualité des produits du pétrole résulte des processus de raffinage et donc des technologies utilisées. Les produits du pétrole sont soumis à des réglementations de plus en plus contraignantes, notamment concernant les carburants (qui sont les dérivés les plus importants du pétrole).

A titre d'exemple, la Commission européenne avait mandaté deux études afin d'évaluer les conséquences possibles d'une réglementation limitative quant aux émissions polluantes des carburants : Auto Oil I et Auto Oil II.
Auto Oil I aboutit à la directive 98/70/CE sur la qualité des carburants applicable en partie au 1er janvier 2000 et reprise dans le tableau ci-dessous. Auto Oil II doit proposer des limites maximales pour certains composés à partir de 2005.

Spécifications
Avant le 1/1/200
1/1/2000
2005

Essence

 soufre ppm en masse (max)

 benzène % en volume (max)

 aromatiques % en volume (max)

 oléfines % en volume (max)

 plomb

 

500

5

-

-

coexistence d'essence plombée et sans plomb

 

150

1

42

18

essence plombée interdite à la vente

 

50

à définir

35

à définir

essence plombée interdite à la vente

Gazole

 soufre ppm en masse (max)

 polyaromatiques % en masse (max)

 

500

-

 

350

11

 

50

à définir

La directive 98/69/CE qui est également basée sur les conclusions du rapport Auto Oil I, fixe les émissions des véhicules particuliers et des utilitaires légers.

Les Etats-Unis ont également adopté une législation qui définit le contenu des carburants en fixant des limites maximales pour certains composés. La législation en vigueur est le Clean Air Act de 1977, amendé en 1990. Ces limites s'appliquent différemment en fonction du degré de pollution de l'air des zones habitées. Ainsi la Californie est un exemple où les limites sont les plus strictes dans le cadre de cette loi. Ces limites sont basées sur les caractéristiques d'une nouvelle essence (à partir de 1995) par rapport à l'essence de base en usage jusqu'alors.

 
Spécifications
Essence de base
Essence reformulée

Soufre ppm en masse max

Benzène % en volume max

Aromatiques % en volume max

Oléfines % en volume max

Plomb et métaux lourds max

Composés organiques volatils max

Toxiques max


Oxygène min

339

1.53%

32.0%

9.2%

-

-


-


-

 

1%

25%

6%

absence

- 25% en masse par rapport à la base

- 25 % en masse par rapport à la base

Minimum 2% en poids

La vente de l'essence de base n'est pas interdite dans les zones peu polluées de même que pour les voitures dont les moteurs (antérieurs à 1990) n'acceptent pas l'essence reformulée. D'autre part, l'essence reformulée est d'usage obligatoire pour certaines régions et pendant les périodes désignées par l'administration (ces périodes correspondent en général à l'été, pendant lequel les concentrations en ozone sont les plus fortes).

L'indice d'octane
Indice déterminé en laboratoire qui mesure la résistance à l'auto-inflammation d'un carburant dans un moteur à allumage commandé ("moteur essence"), et en particulier sa résistance au cliquetis (le cliquetis étant une des façons d'appréhender l'indice d'octane). Plus l'indice est élevé, plus la résistance est grande. On distingue l'indice d'octane recherche (RON) qui représente le comportement d'un carburant à bas régime et en accélération, de l'indice d'octane moteur (MON) qui représente le comportement du carburant à haut régime et à forte charge.

L'indice de cétane
Indice déterminé en laboratoire qui mesure l'aptitude d'un gazole à l'auto-inflammation dans un moteur diesel (moteur à allumage par compression). Plus l'indice est élevé, plus le délai d'inflammation du carburant est court.

Ces indices mesurent une qualité du carburant pour un moteur donné. Ainsi, les moteurs récents nécessitent des essences dont l'indice d'octane est élevé (95 ou 98).

La gravité API (mesurée en degrés)
La mesure de la gravité API est une approche de la densité du pétrole à une température de 15°C qui s'obtient d'après le calcul suivant:

d° API= (141.5/densité relative)-131.5

où la densité relative est le rapport de la densité du pétrole sur la densité de l'eau.

La gravité API de l'eau est arbitrairement fixée à 10 degrés.

Plus la densité d'un pétrole est faible, plus sa gravité API est élevée.

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