Composé binaire de carbone et d'hydrogène : le pétrole et le gaz naturel
contiennent, pour l'essentiel, des hydrocarbures.
On distingue les hydrocarbues selon qu'ils sont saturés (cycliques ou
acycliques) ou insaturés (avec ou sans cycle benzénique), ce qui donne quatre
types fondamentaux d'hydrocarbures : alcanes (paraffines), alcènes (oléfines),
naphténiques et aromatiques.
Les hydrocarbures saturés ne contiennent que des liaisons simples carbone-
carbone et carbone-hydrogène. Ceux qui ne renferment pas de cycle
(hydrocarbures acycliques) sont les alcanes, de formule générale CnH2n+2.
Le premier est le méthane, CH4, suivi par l'éthane, le propane, le butane, le
pentane, etc. Ceux qui sont cycliques sont les cycloalcanes, ou cyclanes, de
formule générale CnH2n (cyclopropane, cyclobutane, etc.).
Les hydrocarbures insaturés sont caractérisés par la présence dans leur
molécule d'une ou de plusieurs liaisons multiples carbone-carbone. Ceux qui
renferment une double liaison sont les alcènes, de formule générale CnH2n, le
premier terme étant l'éthylène, CH2=CH2, produit de base important de la
pétrochimie. Lorsque ces composés renferment plusieurs doubles liaisons, ce
sont des diènes, des triènes, etc. Le butadiène, CH2=CH-CH=CH2 , est un diène
important pour la fabrication du caoutchouc synthétique. Ceux qui contiennent
une triple liaison (notée ici /// au lieu de trois barres horizontales
superposées) sont les alcynes, dont le premier terme est l'acétylène, HC///CH ;
leur formule générale est CnH2n-2.
Les hydrocarbures aromatiques, caractérisés par la présence dans leur molécule
d'au moins un cycle benzénique, sont insaturés, comme les précédents, mais les
électrons responsables de l'insaturation sont délocalisés et mis en commun dans
chaque cycle. Le plus simple de ces hydrocarbures est le benzène, C6H6 ; le
naphtalène, C10H8, a deux cycles accolés ; le biphényle, C12H10, a deux cycles
liés par une liaison simple. Enfin, on citera le toluène, C6H5-CH3, et les
xylènes, C6H4(CH3)2.
Les matières premières utilisées en pétrochimie sont pour l'essentiel des
hydrocarbures, gazeux ou liquides, issus des gaz naturels et du pétrole brut :
méthane, éthane, propane, butane, essences légères (naphta), gazoles ou même
résidus. Ces charges alimentent de véritables complexes industriels intégrés,
qui assurent la fabrication successive d'intermédiaires dits "de première
génération" (oléfines, dioléfines, aromatiques, hydrogène, méthanol, ammoniac),
puis "de deuxième génération" (hydrocarbures plus élaborés ou composés :
styrène, phénol, chlorure de vinyle, etc.).
Les procédés de base sont :
- le reformage à la vapeur ou l'oxydation partielle, susceptibles de fournir un
mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone (gaz de synthèse), capable lui-
même de conduire à l'obtention de méthanol, d'ammoniac ou d'hydrogène ;
- le vapocraquage, qui donne lieu à la production d'oléfines (éthylène,
propylène, butènes), de dioléfines (butadiène) et d'une essence riche en
aromatiques, notamment en benzène ;
- le reformage catalytique, opération propre au raffinage, mais à même
d'assurer à la pétrochimie la fourniture d'aromatiques, en particulier de
xylènes.
La formation des hydrocarbures peut avoir une origine biologique ou purement
chimique. La synthèse de Fischer-Tropsch décrit ce dernier cas :
nCO + (2n+1)H2 -> CNH(2N+2) + NH2
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