CARACTERISATION PHYSICO D’HUILES LUBRIFIANTES NEUVES ET USAGEES REGENERATION DES HUILES USAGEES
DEFINITION DES LUBRIFIANTS
Les lubrifiants sont des produits complexes servant à adoucir le frottement de deux pièces mobiles en contact. Ils proviennent généralement de divers sources: minérale, animale, végétale et synthèse.
ONSTITUTION DES HUILES LUBRIFIANTES
Les huiles lubrifiantes finies pour moteurs ont des compositions telles que 85% sont des huiles de base et 15% des additifs.
Les huiles de base
On distingue deux catégories d’huiles de base : • Les huiles de base minérales • Les huiles de base synthétiques
Les huiles de base minérales
Selon l’origine du lubrifiant, les bases minérales peuvent être classées en trois catégories [5] : • Les bases à structures paraffiniques formées d’hydrocarbures saturés à chaîne droite. Ces bases présentent une grande stabilité à l’oxydation et possèdent un indice de viscosité élevé (de l’ordre de 100) ; elles sont par ailleurs peu agressives vis-à-vis des élastomères habituellement utilisés pour les joints d’étanchéité. Cependant le haut poids moléculaire, de certaines chaînes peut entraîner la cristallisation de l’huile dès la température ambiante. • Les bases à structures naphténiques, formées d’hydrocarbures saturés, tout comme les paraffiniques, mais renferment en outre des hydrocarbures cycliques ou polycycliques. Ces bases sont moins stables à l’oxydation et présentent un indice de viscosité plus faible (de l’ordre de 50) ; elles sont par ailleurs relativement agressives vis-à-vis des élastomères. • Les bases à structures aromatiques : ce sont de composés non saturés, ayant un ou plusieurs cycles aromatiques condensés ou non sur lesquels sont fixées une ou plusieurs chaînes latérales. Elles sont très oxydables, dotées d’un très mauvais indice de viscosité. Leur point d’aniline est très bas, et le pouvoir solvant est élevé mais ceci ne présente pas d’intérêt en 3 raison des défauts majeurs signalés. Si leur densité est plus élevée et leur indice de viscosité très faible, leur importance dans les huiles finies est limitée.
Obtention des huiles de base
Les huiles minérales sont obtenues par raffinage du pétrole brut. Pour obtenir l’huile de base à partir du pétrole brut, il faut exécuter les opérations suivantes : Distillation : elle se divise en deux étapes : • Distillation atmosphérique C’est une opération permet d’obtenir différentes fractions (essences, gasoil, carburéateur, pétrole lampant, etc) et un résidu qui contient la matière première pour la fabrication des huiles de graissage. • Distillation sous vide C’est la deuxième opération permet d’obtenir les bases huileuses. Désasphaltage Il consiste à séparer les bases huileuses sous vide pour obtenir les huiles à haute viscosité d’une part et les asphaltes d’autre part. Ceux-ci sont de composés à structure complexe, contenant une quantité appréciable d’oxygène et de soufre. La séparation se fait par un procédé physique consistant en une extraction par un solvant dans lequel la fraction huileuse est soluble. Le solvant utilisé dans la méthode ancienne est le propane liquide, mais actuellement, on utilise souvent un mélange liquide de propane et de butane. Les hydrocarbures non asphaltiques en solution dans le solvant sont entraînés vers le haut de la tour. L’asphalte mélangé à du solvant est soutiré du fond de la colonne. L’huile issue de désasphaltage et les distillats sous vide contiennent des hydrocarbures cycliques, notamment des aromatiques dont les qualités de lubrification sont médiocres. Par conséquent, il est nécessaire d’éliminer ces genres d’hydrocarbures, c’est là qu’intervient le traitement au furfural. Traitement au furfural C’est un procédé physique d’extraction sélective. Le solvant utilisé est le furfural, aldéhyde cyclique qui dissout préférentiellement les molécules possédant un ou plusieurs 4 cycles benzéniques. On obtient un raffinat de nature paraffinique. L’opération se fait sous la pression atmosphérique à des températures d’environ 100 °C à 125 °C. Déparaffinage C’est un procédé physique qui permet d’extraire les hydrocarbures paraffiniques par un solvant constitué d’un mélange de méthyl éthyl cétone et de toluène. Hydrofinissage C’est le traitement de finition ayant pour but d’éliminer les impuretés (produits sulfurés, oxygénés, azotés) par l’acide sulfurique ou par terre activée ou de plus en plus par hydrogénation en présence d’un catalyseur. Le catalyseur est à base de cobalt et de molybdène déposé sur l’alumine.
Table des matières
INTRODUCTION 1
PREMIERE PARTIE : RAPPELS THEORIQUES
Chapitre I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
I.1 DEFINITION DES LUBRIFIANTS
I.2 CONSTITUTION DES HUILES LUBRIFIANTES
I.2.1 Les huiles de base
I.2.1.1 Les huiles de base minérales
I.2.1.2 Obtention des huiles de base
I.2.1.3 Huile de synthèse
I.2.1.3.1 Obtention des huiles de synthèse
I.2.1.3.2 Propriétés des huiles synthétiques
I.2.2 Les additifs
I.2.2.1 Additifs protégeant la surface
I.2.2.2 Additifs améliorant l’huile
I.2.2.3 Additifs protégeant l’huile
I.3 CLASSIFICATION DES HUILES POUR MOTEUR
I.3.1 Classification S.A.E
I.3.1.1 Huiles monogrades
I.3.1.2 Huiles multigrades
I.3.2 Classification C.C.M.C
I.3.3 Classification A.P.I
I.4 ROLES DES HUILES LUBRIFIANTES
Chapitre II : PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES DES LUBRIFIANTS
II.1 PROPRIETES PHYSIQUES DES LUBRIFIANTS
II.1.1 Viscosité
II.1.1.1 Définition
II.1.1.2 Equation de newton
II.1.1.3 Liquides newtoniens
II.1.1.4 Liquides non newtoniens
II.1.1.5 Unités de viscosité
II.1.1.6 Mesure de la viscosité
II.1.1.7 Variation de la viscosité avec la température
II.1.1.8 Indice de la viscosité
II.1.2 Densité
II.1.3 Indice de réfraction
II.1.4 Refractivity intercept
II.1.5 Facteur de caractérisation de Huang
II.1.6 Autres propriétés physiques des lubrifiants
II.1.6.1 La couleur
II.1.6.2 Pouvoir calorifique
II.2 PROPRIETES CHIMIQUES DES LUBRIFIANTS
II.2.1 Teneur en eau
II.2.2 Matières charbonneuses
II.2.3 Réserve d’alcalinité ou T.B.N (Total Basic Number)
II.2.4 Autres propriétés chimiques des lubrifiants
II.2.4.1 Point d’éclair
II.2.4.2 Point d’auto-inflammation
II.2.4.3 Point de trouble
II.2.4.4 Point d’écoulement ou « pour point»
II.2.4.5 Point d’aniline
Chapitre III : CARACTERISATION DES HUILES EN SERVICE
III-1 CARACTERISTIQUES DES HUILES
III.1.1 Caractéristiques d’identification
III.1.2 Caractéristiques moteurs
III.2 FACTEURS QUI INFLUENT LA DEGRADATION ET LES CONTAMINATIONS DES HUILES
III.2.1 Dégradation des huiles
III.2.2 Les contaminations des huiles
III.2.3 Composition et concentration des contaminants des huiles
III.3 PROCEDES D’ECHANTILLONNAGE DES HUILES
III.4 VALORISATION DES HUILES USAGEES
III.4.1 Valorisation énergétique
III.4.2 Régénération des huiles usagées
DEUXIEME PARTIE : TRAVAUX PERSONNELS
Chapitre IV : ETUDE PHYSICO-CHIMIQUE D’HUILE NEUVE ET D’HUILES
USAGEES-ETUDE COMPARATIVE
IV.1 ORIGINE DES ECHANTILLONS
IV.2 ETUDE D’ECHANTILLON D’HUILE NEUVE
IV.2.1 Etude de la tendance chimique prépondérante de l’huile neuve
IV.2.2 Etude comparative des caractéristiques des huiles données par le fournisseur et des résultats expérimentaux .
IV.2.3 Variation de la viscosité en fonction de la température
IV.3 ETUDE DES ECHANTILLONS D’HUILES USAGEES
IV.3.1 Paramètres utilisés pour l’analyse des échantillons
IV.3.2 Echantillon n° 2
IV.3.2.1 Description
IV.3.2.2 Mesure des paramètres caractéristiques des échantillons
IV.3.2.3 Interprétation relative à l’échantillon n° 2
IV.3.2.3.1 Densité
IV.3.2.3.2 Teneur en eau
IV.3.2.3.3 Matières charbonneuses
IV.3.2.3.4 Réserve d’alcalinité ou T B N
IV.3.2.3.5 Indice de réfraction
IV.3.2.3.6 Indice de viscosité
IV.3.2.3.7 Viscosité
IV.3.3 Echantillon n°3
IV.3.3.1 Description
IV.3.3.2 Mesure des paramètres caractéristiques des échantillons
IV.3.3.3 Interprétation relative à l’échantillon n°3
IV.3.3.3.1 Densité
IV.3.3.3.2 Teneur en eau
IV.3.3.3.3 Matières charbonneuses
IV.3.3.3.4 Réserve d’alcalinité
IV.3.3.3.5 Indice de réfraction
IV.3.3.3.6 Indice de viscosité
IV.3.3.3.7 Viscosité
IV.3.4 Echantillon n° 4
IV.3.4.1 Description
IV.3.4.2 Mesure des paramètres caractéristiques des échantillons
IV.3.4.3 Interprétations relative à l’échantillon n°4
IV.3.4.3.1 Densité
IV.3.4.3.2 Teneur en eau
IV.3.4.3.3 Matières charbonneuses
IV.3.4.3.4 Réserve d’alcalinité
IV.3.4.3.5 Indice de réfraction
IV.3.4.3.6 Indice de viscosité
IV.3.4.3.7 Viscosité
IV.4 ETUDE COMPARATIVE D’HUILE NEUVE ET DES HUILES USAGEES
IV.4.1 Densité
IV.4.2 Teneur en eau
IV.4.3 Matières charbonneuses
IV.4.4 Réserve d’alcalinité
IV.4.5 Viscosité
IV.4.6 Indice de viscosité
IV.4.7 Indice de réfraction
Chapitre V: VALORISATION DES HUILES USAGEES .
V.1 ECHANTILLONS
V.2 PROCEDE DE TRAITEMENT A L’ACIDE SULFURIQUE DES HUILES
V.3 INFLUENCE DU RE RAFFINAGE A L’ACIDE SULFURIQUE
V.4 PARAMETRES A VERIFIER APRES TRAITEMENT DES HUILES
V.5 RESULTATS EXPERIMENTAUX ET INTERPRETATION
CONCLUSION GENERALE
TROISIEME PARTIE : PARTIE EXPERIMENTALE
Chapitre VI : PARTIE EXPERIMENTALE
VI.1 MESURE DE LA VISCOSITE
VI.2 MESURE DE LA DENSITE
VI.3 MESURE DE LA T B N
VII.4 MESURE DE LA TENEUR EN EAU
VII.5 DETERMINATION DES MATIERES CHARBONNEUSES
VII.6 MESURE DE L’INDICE DE REFRACTION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE 1
ANNEXE 2
ANNEXE 3
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