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Caractéristiques et propriétés du diesel

Caractéristiques et propriétés du diesel

Le gasoil est un mélange d'hydrocarbures liquides, obtenu par distillation fractionnée du pétrole brut et utilisé comme carburant pour les moteurs diesel, pour le chauffage ou pour la production d'électricité.

Il est souvent appelé à tort naphta, qui se distingue par un meilleur processus de raffinage et pour différentes utilisations.

Le carburant diesel trouve ses premières applications dans le domaine mécanique entre 1893 et ​​1897, lorsque dans les ateliers MAN (Maschinenfabrik Augsburg Nuremberg) à Augusta, Rudolf Diesel mène les premières investigations qui conduisent à l'invention du moteur Diesel. Son nom vient du fait qu'il a été utilisé, dans le passé, pour obtenir du gaz à partir d'huile minérale, par vaporisation et pyrolyse.

Le gasoil est un mélange contenant des hydrocarbures aliphatiques (également cycliques) de 13 à 18 atomes de carbone et des paraffines.

Le carburant diesel, qui a une température de point d'éclair plus élevée que l'essence, est moins inflammable et donc intrinsèquement plus sûr que l'essence. Les caractéristiques spécifiques sont liées à l'utilisation finale du combustible.

Comment le diesel est-il produit ?

La méthode classique de production de diesel est réalisée par distillation fractionnée du pétrole brut avec une température moyenne en sortie de tour de fractionnement d'environ 350 °C.

Le gasoil peut également être produit par un procédé de craquage dans lequel des hydrocarbures de poids moléculaire plus élevé sont fragmentés en présence d'un catalyseur ou par un procédé de transformation du méthane en alcanes à longue chaîne, prenant le nom de GTL (Gas to Liquid).

Un biocarburant similaire, similaire dans ses caractéristiques et son utilisation, dérivé de sources renouvelables est appelé biodiesel.

Dans la pratique courante, on utilise souvent des mélanges de gazoles produits avec les différentes techniques, en gardant le pétrodiesel comme base, afin d'optimiser la production et de minimiser les limites intrinsèques de chaque technologie : par exemple, la forte dépendance à la qualité du pétrole brut pour distillats, le coût du processus de craquage et les difficultés de stockage du biodiesel.

Qu'est-ce que le pétrodiesel ?

Le diesel obtenu à partir de sources non renouvelables est simplement appelé gasoil ou, en anglais, pétrodiesel. La qualité est fortement liée à celle du brut d'origine et à la méthode de distillation. La principale méthode de production est la distillation fractionnée du pétrole brut dans laquelle la séparation du diesel est obtenue dans la tour de fractionnement à une température de 350°C.

Une autre méthode de production de diesel est le craquage dans lequel des hydrocarbures de poids moléculaire plus élevé sont décomposés en présence d'un catalyseur.

Qu'est-ce que le diesel de synthèse ?

Le gasoil peut être synthétisé artificiellement par différents procédés (gazole synthétique).

Le gazole peut être produit à partir de gaz méthane par un procédé de catalyseur au cobalt. Ce procédé prend le nom de GTL (Gas to Liquid) et permet d'avoir un diesel sans soufre et qui dans un premier temps (avec le même système catalytique) peut réduire de moitié la formation de nanoparticules et d'oxydes d'azote. Dans ce domaine, le groupe Volkswagen, en collaboration avec Royal Dutch Shell, est un pionnier car il le considère comme un carburant alternatif précieux qui n'élimine ni la production alimentaire ni les forêts. Shell utilise le GTL comme composant du carburant diesel V-Power mélangé à de l'huile de pétrole.

La production de diesel est également possible à partir de divers types de biomasse, tels que le bois, les graines de tournesol, les déchets alimentaires, les déchets d'eaux usées, etc. par des procédés de séchage et de gazéification pour obtenir du gaz synthétique, similaire au gaz naturel, composé principalement de méthane. Après purification par le procédé Fischer-Tropsch, du gazole synthétique est produit.

A quoi sert le diesel ?

Gazole pour le transport

Le gazole est principalement utilisé pour l'alimentation des moteurs à combustion interne à combustion spontanée, dits moteurs à cycle diesel, utilisés pour les véhicules automobiles. Dans ces moteurs, le gazole est injecté directement dans la chambre de combustion, il est porté à des valeurs de pression et de température élevées par compression et s'enflamme spontanément en présence d'air.

Les exigences auxquelles le diesel doit répondre pour la vente sont définies au niveau européen par la spécification de référence EN 590 émise par le CEN et mise en œuvre en Italie sous le nom UNI EN 590. Les caractéristiques du diesel qui ont un impact sur l'environnement (par exemple, la teneur en soufre) ont été défini par l'Union européenne dans la directive 2009/30/CE.

Diesel pour combustion stationnaire

L'utilisation de fioul à combustion fixe, ou pour alimenter une chambre de combustion intégrée à une chaudière de chauffage ou à un générateur de vapeur, impose des caractéristiques moins sévères. Comparé au diesel de transport, il n'a pas de limites sur l'indice de cétane, admet une teneur en soufre plus élevée (0,1 % contre 0,035 %) et a un point d'ébullition plus élevé.

Diesel destiné à la combustion stationnaire

Pour le gazole destiné à la combustion stationnaire, une température maximale à laquelle 95% du produit doit être distillé, dite T95, n'est pas indiquée. Ce paramètre est très important dans le gazole (fixé à 360°C) car il permet de limiter la présence des fractions lourdes du gazole qui sont essentiellement responsables de l'augmentation des particules.

Diesel pour moteurs de bateaux

Les moteurs diesel marins de taille moyenne utilisent un gasoil léger parfois appelé carburant diesel. Il s'agit d'un diesel particulier, qu'il serait peut-être plus approprié d'appeler naphta, avec un point d'ébullition élevé et une forte teneur en soufre.

Actuellement, la norme internationale de référence est ISO 8217, des réglementations plus strictes seront probablement édictées à l'avenir, en particulier dans la région méditerranéenne.

Caractéristiques du diesel pour le transport

Les principales caractéristiques observées sont :

Aspect physique, de quelle couleur est le diesel ?

Le diesel doit avoir une apparence claire. Sa couleur n'est pas définie avec précision, car elle dépend beaucoup du processus de production et de la présence de colorants introduits à des fins fiscales.

Une couleur opalescente peut indiquer une anomalie ou une sophistication telle que la présence de composés instables ou la présence d'impuretés ou de contamination bactérienne.

Quelle est sa composition ?

La teneur en soufre est un paramètre très important, en effet il est considéré comme un polluant fort et au fil du temps il y a eu une réduction continue de la teneur en soufre du diesel pour des raisons environnementales.

Actuellement, la limite est fixée à un maximum de 10 mg/kg. Cependant, le même soufre est responsable du pouvoir lubrifiant naturel du diesel et, pour cette raison, des additifs sont introduits dans le diesel pour augmenter son pouvoir lubrifiant. Avec la norme EN 590, la possibilité d'ajouter une part de biodiesel au gazole est introduite, établissant un maximum de 7 %.

Le biodiesel ou plus exactement FAME (fatty acid methyl esters) est, comme l'abréviation l'indique, un mélange d'esters obtenu par un procédé de transestérification d'acides gras d'origine végétale avec de l'alcool méthylique.

Pollution et impact sur l'environnement

Les contaminants diesel sont divisés selon leur origine, liquides, solides ou bactéries. Le principal contaminant liquide est l'eau, qui est très préjudiciable à l'ensemble du système d'alimentation (conçu pour être autolubrifiant) car il ne peut pas maintenir sa lubrification, ce qui provoque une oxydation, une usure prématurée des pompes et des injecteurs, ainsi que l'impossibilité de brûler. Dans la spécification de référence EN 590, il est indiqué que la teneur maximale en eau doit être inférieure à 200 mg/kg, c'est-à-dire inférieure à 0,02 %.

Les contaminants solides comprennent le sable et la poussière qui peuvent provoquer une usure prématurée des pompes et des injecteurs et peuvent empêcher un bon écoulement dans le système de carburant. Dans la spécification de référence EN 590, un maximum de 24 mg/kg de ce type de contaminant est fixé.

La contamination bactérienne du gazole revêt une importance particulière : en effet, c'est un bon substrat pour la croissance des microbes et surtout des moisissures. L'ajout autorisé selon la spécification de référence EN 590 d'un pourcentage (actuellement 7%) de biodiesel a provoqué une aggravation du problème puisque le pourcentage de biodiesel apporte à la fois du "substrat vivant" et de l'eau qui permet une reproduction très rapide des bactéries et micro-organismes.

Le problème se manifeste fondamentalement par la génération d'algues noires et une consistance caoutchouteuse qui, au fil du temps, remplit la pompe qui extrait le diesel du réservoir, ce qui provoque un effort plus important jusqu'à la rupture complète.

Aisance

Une exigence importante pour le diesel automobile est ses propriétés de refroidissement, représentées par la température à laquelle le carburant commence à se troubler et s'oppose à une résistance accrue à l'écoulement dans un filtre donné.

Pour cette raison, la spécification de référence EN 590 envisage la présence pendant la période hivernale dans certaines régions du diesel dit "Arctique", pleinement efficace jusqu'à des températures de -21°C.

Quel est l'indice de cétane du diesel ?

L'indice de cétane indique le délai entre l'injection et le début de la combustion. Un indice de cétane élevé indique une combustion plus efficace de l'huile et offre donc de meilleures performances. L'indice de cétane minimum requis aujourd'hui dans les gazoles est de 51.

Pour des raisons de sécurité et de régularité de la combustion, il est important qu'elle soit exempte de fractions légères ou lourdes, responsables de la formation de dépôts de carbone et d'une combustion incomplète. La densité est de 835 kg/m³, son pouvoir calorifique est d'environ 40,9 MJ/kg (soit 10200 kcal/kg).

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Date de publication : 30 octobre 2018
Dernier examen : 30 octobre 2018