IKKOUR Ahmed.pdf

Soutenu le ( 2008) devant le jury : 

Président : 

Pr. HAMMOUDI. K, Professeur. UMBB 

Examinateurs : 

République Algérienne Démocratique et Populaire 

Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique 

Université M’HAMMAD BOUGUERRA de Boumerdès 

Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie 

Département : Génie des Procédés Chimiques et Pharmaceutiques 

Option : Technologie des hydrocarbures 

Mémoire de Magister 

Présenté par Mr IKKOUR Ahmed 

En vue de l’obtention d’un diplôme de Magister en technologie 

des hydrocarbures 

Thème 

Influence de la qualité de la charge sur 

les spécifications et le rendement des 

essences d’isomérisation 

Dr. KADI. H, M.C UMM de TIZI OUZOU 

Dr. DAOUD K, M.C. USTHB de BAB EZZOUAR 

Dr. OTMANINE G, C.C UMBB 

Dr. BENTAHAR. N, C.C UMBB 

Rapporteur : 

Dr. MIMOUN. H, M.C UMBB 

Année universitaire 2007- 2008

Je tiens à remercier DIEU le Tout Puissant, pour le courage et la 

patience qu’il m’a offert, afin de réaliser ce travail. 

Je tiens à exprimer ma reconnaissance à : 

Mr. HAMMOUDI.K, Professeur à l’université M’hammad 

BOUGUERRA de BOUMERDES, pour l’honneur qu’il m’a fait en acceptant 

de présider le jury de ma soutenance. 

Je remercie les membres de jury : 

Mr.KADI. H, Maître de conférence à l’université Mouloud MAAMERI 

de TIZI OUZOU ; 

Mr. DAOUD. K, Maître de conférence à l’USTHB ; 

Mr. BENTAHAR. N, Chargé de cours à l’université M’hammad 

BOUGUERRA de BOUMERDES. 

Mr. OTMANINE. G Chargé de cours à l’université M’hammad 

BOUGUERRA de BOUMERDES. 

Je tiens à remercier Mr. MIMOUN. H, Maître de conférence à 

l’université M’hammad BOUGUERRA de BOUMERDES, pour l’honneur 

qu’il m’a fait en acceptant de m’encadrer ainsi pour sa disponibilité à toute 

épreuve. 

Toute mes reconnaissances à Mme OUDJEDI et Mme BELFODHIL du 

département Chromatographie du Centre de Recherche et Développement (CRD) 

de BOUMERDES, pour avoir accepter de faire les analyses chromatographiques 

de ce travail, ainsi que Mr BOZETINE. R.

Je dédie ce modeste travail aux êtres les plus chers de ma vie; 

mon Père qui a fait de moi un homme et ma Mère qui n’a pas 

cessé de m’encourager pour donner le meilleur de moi-même. 

A mes très chers frères et sœurs : Hocine, Rabah,Ouerdia, 

Saadia,Chabha,Fatma, ainsi que leurs marie et leurs enfants 

A toute ma grande famille. 

A la mémoire de mon très cher ami Khaled HAMIMECHE, 

que Dieu le Tout Puissant accorde sa sainte miséricorde et 

l’accueille dans son vaste paradis. 

A toutes les enseignantes et enseignants qui ont contribué 

à ma formation, du seuil du primaire jusqu’à l’université. 

A tout le personnel du département Génie des Procédés 

Chimiques et Pharmaceutiques. 

Je tiens à le dédier aussi à mes amis sans exception, et à tous 

ceux qui sèment le bonheur dans mon chemin. 

Ahmed.

SOMMAIRE 

Introduction générale.......................................................................................................1 

PARTIE THEORIQUE : 

Chapitre I : Isomérisation des paraffines légères 

I-1. Le procédé d’isomérisation dans l’industrie de raffinage………..…………….3 

I. 2. Notion de l’indice d’octane.…………………………………………………...3 

I. 3.Techniques de mesure…………………...…………………………………..4 

I. 4.Définition et but de l’isomérisation………………………...……………….6 

I. 5. Isomérisation des oléfines...………………………………………………...7 

I. 5.1 Catalyseurs………………………………………………………………...7 

I. 5.1-a Catalyseurs acides…………………..…………………………………...7 

I. 5.1-b Mécanisme d’isomérisation des oléfines…………………..………...........8 

I. 5-2. Catalyseurs basiques………………………………………..……………...10 

I-6. Isomérisation des paraffines…………………………………………………..12 

I-6-1. Importance industrielle……………………………………………………..12 

I-7. Thermodynamique de la réaction d’isomérisation……………………………15 

Chapitre II : Développement des procédés industriels d’isomérisation 

II-1. Différents procédés industriels d’isomérisation……………………………..19 

II. 1-a. Caractéristiques générales…………………………………………………19 

II. 1-b. Procédé en phase liquide sur catalyseur au chlorure d’aluminium………..21 

1. Procédé Isomate……………………………………………………………….22 

2. Procédé basse température…………………………………………………….24 

3. Procédé d’isomérisation en phase vapeur sur « catalyseurs d’hydrogénation sur 

support acide » ………………………………………………………………………..25 

4. Procédé Penex…………………………………………………………………….26 

5. Procédé Pentafining……………………………………………………………….28 

6. Procédé Iso-Kel…………………………………………………………………...31 

7. Procédé Isomerate………………………………………………………………...34 

II. 2. Les charges…………………………………………………………………..36 

II. 3. Catalyseurs commerciaux…………………………………………………...38

II. 4. Les condition opératoires et performances des catalyseurs…………………39 

II. 5. Schémas simplifiés de procédés d’isomérisation……………………………41 

II. 5.1. Procédés avec recyclage…………………………………………………...46 

A . Recyclage basé sur la distillation……………………………………………...46 

B . Recyclage basé sur adsorption sur tamis moléculaires………………………..47 

Chapitre III : Les catalyseurs et le phénomène catalytique 

III. 1. Définition d’un catalyseur…………………………………………………..52 

III. 2. Caractéristiques et propriétés des catalyseurs industriels…………………..52 

1. Activité du catalyseur………………………………………………………….52 

2. Sélectivité du catalyseur……………………………………………………….52 

3. Stabilité du catalyseur………………………………………………………....53 

4. Morphologie du catalyseur…………………………………………………….53 

5. La résistance mécanique du catalyseur………………………………………..54 

6. La résistance thermique du catalyseur…………………………………………54 

7. Régénération du catalyseur……………………………………………………54 

8. Reproductibilité du catalyseur…………………………………………………54 

9. Le prix du catalyseur…………………………………………………………..54 

III. 3. La catalyse………………………………………………………………….55 

III. 3. 1. La catalyse hétérogène…………………………………………………...55 

III. 3. 2. Mécanisme catalytique………………………………………………….55 

Chapitre IV : Développement des catalyseurs d’isomérisation 

IV. 1. Historique des différents catalyseurs utilisés 

pour le procédé d’isomérisation……………………………………………….59 

IV.1. a. Catalyseurs de première génération……………………………………....59 

IV. 1. b. Catalyseurs de deuxième génération……………………………….........60 

IV. 1. c. Catalyseurs de troisième génération……………………………………..60 

IV.1. d. Catalyseurs de quatrième génération……………………………………..61 

IV. 2. Cinétique et mécanisme………………………………………………………..64 

IV. 3. Rôle du platine…………………………………………………………………68

IV-4) Influence des activités acides et hydrogénantes 

sur le comportement des catalyseurs bifonctionnel……………………………68 

IV.5. Détermination de la contribution de chacun des mécanismes………………….72 

IV.6. Aspect cinétique de l’isomérisation des alcanes C5 et C6.………………………73 

IV. 6.1 Isomérisation du normal pentane (n-C5)…………………………………73 

IV.6.2 Isomérisation du normal hexane (n-C6)……………………..…………….76 

PARTIE EXPERIMENTALE : 

Chapitre V : Préparation du Catalyseur 

V. 1. Introduction……………………………………………………………...……..79 

V. 2. Généralités sur les argiles…………………...……………………………….....80 

V. 2. a. Définition………………………………………..……………………….80 

V. 2. b. Acidité des argiles………………………………………………………..80 

V. 3. Préparation du catalyseur………………………………………………………..81 

V. 3. a. Mode opératoire…………………………………………………………..81 

V. 3.b. Elaboration du catalyseur…………………………………………………82 

1. Caractérisation physico-chimique du catalyseur……………………………..82 

2. Composition du catalyseur…………………………………………………...82 

V.4. Activation du catalyseur…………………………………………………………83 

Chapitre VI : Préparation et caractérisation des charges utilisées 

VI. 1. Données relatives au condensât………………………………………………...87 

VI. 2. Analyse du condensât…………………………………………………………..87 

VI. 2. a. Caractéristiques du condensât…………………………………………...88 

VI. 2. b. Composition chimique du condensât……………………………………89 

VI. 2. c. Distillation TBP du condensât………………………..…………………90 

VI. 2. d Distillation ASTM du condensât…………………………………………92 

VI. 3. Analyse chromatographique de la fraction PI-70°C…………………………...94 

VI. 4. Isomérisation de la fraction PI-70°C…………………………………………..95 

VI 5. Détermination de la qualité de la charge et des essences obtenues………….....99 

VI. 6. ASTM des différents isomérisats……………………………………………..104

VI. 7. Tableau récapitulatif………………………………………………………….105 

VI. 8. Distillation TBP du pétrole brut………………………………………………107 

VI. 9. Composition chimique de la charge C5-C6 du pétrole brut …………………..108 

VI.10. La composition de la charge composée de 50% de la fraction C5-C6 du 

condensât et de 50% de la fraction C5-C6 du pétrole brut…………………………...111 

VI.11. La composition de la charge composée de 75% de la fraction C5-C6 du 

condensât et de 25% de la fraction C5-C6 du pétrole brut…………………………..113 

Chapitre VII : Interprétation des résultats 

VII.1. Interprétation des résultats ……………………………………………116 

CONCLUSION GENERALE……………………………………………………..118 

Bibiographie………………………………………………………………………...119 

Annexes

Résumé : 

Les nouvelles normes antipollution imposent une reformulation de l’essence. 

Le problème actuel des raffineurs est de produire une essence ayant un indice 

d’octane élevé et contenant moins de produits de reformage. Une solution 

possible consiste à isomériser les paraffines linéaires (surtout C5, C6). 

L’isomérisation squelettique des paraffines à chaîne linéaire est une réaction 

importante dans la chimie dérivée du pétrole. Ce processus implique la 

transformation des paraffines linéaires à faibles indices d’octane, en leurs 

homologues branchés d’indices d’octane plus élevés. 

Dans le présent travail, on se propose d’étudier l’influence de la qualité de la 

charge sur les spécifications et le rendement des essences d’isomérisation, et 

pour cela nous avons proposé deux catalyseurs, le Wolfram et la Bentonite 

enrichie en Cobalt et en Nickel. 

Ce travail comporte trois étapes : 

• 1 ère étape consistant en une étude bibliographique du procédé 

d’isomérisation des paraffines légères sur des catalyseurs zéolithiques. 

• 2 ème étape est la partie expérimentale où nous avons isomérisé la fraction 

C5-C6 issue du condensât à des températures différentes sur un catalyseur 

qui est à base de la bentonite enrichie en Nickel et en Cobalt en présence 

d’une pression d’hydrogène. 

• 3 ème étape est le second volet de la partie expérimentale qui consiste en 

une isomérisation de la charge C5-C6 issue du pétrole brut sur un 

catalyseur à base de Wolfram et en présence d’une pression d’hydrogène, 

et aussi une isomérisation de la charge composée de 50% de C5-C6 issue 

du pétrole brut et 50% de C5-C6 issue du condensât et la charge composée 

de 25% de C5-C6 issue du pétrole brut et 75% de C5-C6 issue du condensât 

sur un catalyseur à base de wolfram et en présence d’une pression 

d’hydrogène.

Abstract : 

The new pollution control standards imposed a 

reformulation of gasoline, the current problem is 

refiners to produce gasoline with a higher octane 

rating and fewer products containing reformation, One 

possible solution is to isomériser linear paraffins 

(especially C5-C6). 

The skeletal isomerization paraffins linear 

chain reaction is a major in chemical derived from 

petroleum. This process involves the conversion of 

paraffins linear low octane, connected to their 

counterparts octane numbers higher. 

In the present work is aimed at studying the 

influence of the quality of the burden on the 

specifications and performance of isomerization 

essences, and for this reason we proposed two 

catalysts, Wolfram and Bentonite enriched Cobalt and 

in Nickel. 

This work involves three steps: 

• 1st stage, which consists of a literature review of 

the process in light of paraffin isomerization 

catalyst. 

• Step 2 is the experimental part where we isomériser 

fraction C5-C6 end of condensate and at different 

temperatures over a catalyst which is based on 

bentonite enriched Nickel and Cobalt in the presence 

of a hydrogen pressure. 

• Step 3 is the second part of the experimental part, 

which consists of isomerization of the burden C5-C6 

outcome of crude oil a catalyst based Wolfram and in 

the presence of hydrogen pressure, and also an 

isomerization of the load comprising 50% of C5-C6 

issue of crude oil and 50% C5-C6 end of condensate on 

a catalyst based wolfram and in the presence of a 

hydrogen pressure and the last part of this step is 

isomerization of the load of 25% C5-C6 issue of crude 

oil and 75% C5-C6 end of condensate on a catalyst 

based wolfram and in the presence of a hydrogen 

pressure.

Liste des figures : 

Figure 1 : Répartition thermodynamique en phase vapeur des 

isomères en fonction de la température 

Figure 2 : Nombre d’octane des mélanges à l’équilibre des pentanes et des hexanes 

Figure 3 : Schéma de principe d’une isomérisation avec AlCl3 

Figure 4 : Schéma de principe d’une unité d’isomérisation avec catalyseur métallique. 

Figure 5 : Schémas de mie en œuvre des coupes C6 en vue de l’isomérisation 

Figure 6 : Schéma d’intégration de l’isomérisation dans le raffinage 

Figure 7 : Schéma de procédé simplifié de l’isomérisation sur catalyseurs Pt / Al2O3. 

Figure 8 : Schéma de procédé simplifié de l’isomérisation sur catalyseurs zéolithiques. 

Figure 9 : Equilibre thermodynamique avec et sans recyclage des paraffines normales. 

Figure 10 : Schéma de procédé avec recyclage par distillation. 

Figure 11 : Schéma simplifié du procédé TIP (Total Isomerization Process) avec adsorption sur tamis 

moléculaires 

Figure 12 : Procédé d’isomérisation IPSORB ® 

Figure 13 : Procédé d’isomérisation HEXORB ® 

Figure 14 : Schéma du mécanisme réactionnel. 

Figure 15: Schéma réactionnel de l’isomérisation. 

Figure 16 : Mécanisme de formation du coke et des produits de craquage. 

Figure17: Transformation du n-pentane sur catalyseur 

bifonctionnel PtReHY [76]. 

Figure 18 : schéma de l’appareil d’agitation 

Figure 19 : Four de calcination 

Figure 20 : Schéma d’activation du catalyseur 

Figure 21 : Schéma de l’appareil de distillation ASTM 

Figure 22 : l’installation de l’isomérisation catalytique au laboratoire

Liste des tableaux : 

Tableau 1 : Critères de pureté des carburants de référence. (Source ASTM) 

Tableau 2 : L’isomérisation de butène dans lequel le butène-1 est en très 

faible concentration à basse température 

Tableau 3 : Indice d’octane des hydrocarbures en cinq et six atomes de 

carbone C5 et C6 

Tableau 4 : les valeurs de l’exothermicité des réactions de formation des 

isomères au départ des composés linéaires 

Tableau 5 : Composition en % volumique des fractions C5-C6 

Tableau 6 : Procédé Isomate (résultats typiques) 

Tableau 7 : Procédé Shell 

Les conditions opératoires d’isomérisation du pentane 

Tableau 8 : Procédé Esso « basse température » (résultats typiques) 

Tableau 9 : Les conditions opératoires sont : 

Tableau 10 : Procédé PENEX 


Tableau 12 : Pentafining 

Résultats typiques du traitement en une passe 


Résultats d’isomérisation des coupes hexanes 

Tableau 14 : Procédé ISO-KEL 

Conditions opératoires 


Résultats typiques du traitement 


Tableau 17 : Procédé Isomérate 

Réaparition des produits d’une fraction pentane / hexane / heptane. 

Tableau 18 : Composition d’une charge typique d’isomérisation 

Tableau 19 : Conditions opératoires des catalyseurs Pt sur alumine chlorée 

et Pt sur zéolithe 

Tableau 20 : Performances typiques obtenues avec le catalyseur Pt sur 

alumine chlorée 

Tableau 21 : Performances typiques obtenues avec le catalyseur zéolithique 

Tableau 22 : Procédé TIP charge et effluent 

Tableau 23 : NOR obtenus avec les procédés IPSORB ® et HEXORB ® 

Tableau 24 : Catalyseurs de première génération 

Tableau 25 : Catalyseurs de deuxième génération 

Tableau 26 : Catalyseur de troisième génération 

Tableau 27 : Catalyseur de quatrième génération 

Tableau 28 : Arbre généalogique des catalyseurs d’hydroisomérisation [48] 

Tableau 29 : influence de n-Pt/n-A sur l’activité, la stabilité et la sélectivité de 

catalyseurs bifonctionnels Pt/HY [68] 

Tableau 30 : Caractéristiques cinétiques de l’isomérisation des alcanes 

Tableau 31 : Données cinétiques de l’isomérisation du n-pentane 

Tableau 32: Données cinétiques de l’isomérisation du n-hexane 

Tableau 33 : analyse chimique par fluorescence X de la bentonite. 

Tableau 34 - : Composition du catalyseur 

Tableau 35 : Les exportations du condensât de 1997 à 2000 

Tableau 36 : Caractéristiques du condensât 

Tableau 37 : composition chimique du condensât 

Tableau 38 : distillation TBP du condensât 

Tableau 39 : distillation ASTM du condensât 

Tableau 40 : Composition chimique de la fraction PI-70°C 

Tableau 41 : La composition de la charge C5-C6 obtenue par la distillation TBP du condensât en 

pourcentage massique : 

Tableau 42 : Paramètres d’obtention du premier isomérisat 

Tableau 43 : La composition du premier isomérisat 

Tableau 44 : Paramètres d’obtention du deuxième isomérisat

Tableau 45 :La composition du deuxième isomérisat 

Tableau 46 : Paramètres d’obtention du troisième isomérisat 

Tableau 47 : La composition du troisième isomérisat 

Tableau 48 : composition chimique et indices d’octane des composants 

Tableau 49 : bilan matière du premier isomérisat 

Tableau 50 : bilan matière du deuxième isomérisat 

Tableau 51 : bilan matière du troisième isomérisat 

Tableau 52 : Tableau récapitulatif 

Tableau 53 : Résultats de la distillation TBP du pétrole brut 

Tableau 54 : La composition de la charge C5-C6 obtenue par la distillation 

TBP du pétrole brut en pourcentage massique : 



Tableau 57 : Paramètres d’obtention du deuxième isomérisat 

Tableau 58 : La composition du deuxième isomérisat 

Tableau 59 : La composition de la charge en pourcentage massique 

Tableau 60 : La composition de l’isomérisat 


Tableau 62 : Les paramètres opératoires d’obtention de l’isomérisat 

Tableau 63 : La composition de l’isomérisat

Introduction : 

Introduction 

Les nouvelles normes antipollution imposent une reformulation de l’essence 

(réduction des produits volatils, limitation de la teneur en composés aromatiques,…), 

qui s’accompagne d’un abaissement de l’indice d’octane. Aussi, le problème actuel 

des raffineurs est de produire une essence ayant un indice d’octane élevé et contenant 

moins de produits de reformage (composés aromatiques). Une solution possible 

consiste à isomériser les paraffines linéaires (surtout C5, C6) et utiliser le produit 

obtenu comme un éventuel stock de blindage de l’essence issue du reformage. De ce 

point de vue, l’isomérisation squelettique des paraffines à chaîne linéaire est une 

réaction importante dans la chimie dérivée du pétrole. Ce processus implique la 

transformation (avec un minimum de craquage) des paraffines linéaires à faibles 

indices d’octane, en leurs homologues branchés d’indices d’octane plus élevés. 

Puisque les diméthylbutanes ont des indices d’octane supérieurs à ceux des 

monométhylpentanes, et que les considérations thermodynamiques des réactions 

d’isomérisation montrent que les alcanes di-branchés sont en grande proportion dans 

les mélanges obtenus à faibles températures, le développement des catalyseurs 

d’isomérisation opérant à faibles températures révèle une grande importance. Avant de 

procéder à la formulation du catalyseur, il est indispensable de connaître le mécanisme 

de l’isomérisation. Les molécules du n-alcane sont adsorbées sur les sites 

hydrogénants/déshydrogénants du catalyseur sur lesquels les n-alcènes sont formées; 

ces dernières migrent et interagissent avec les sites acides pour générer les ions 

carbénium, qui se réarrangent en ions carbénium plus stables, et qui, finalement, sont 

hydrogénés sur les sites métalliques, donnant ainsi les isoalcanes. 

Il en ressort que les catalyseurs d’isomérisation seront des catalyseurs 

bifonctionnels opérant à des faibles températures. De ce point de vue, les catalyseurs à 

base de platine sur alumine chlorée (température de réaction 383-453K) sont 

considérés comme les catalyseurs industriels les plus performants. Ils présentent 

cependant des problèmes de corrosion et des risques pour l’environnement (lors de 

leur régénération). De plus, ils sont très sensibles à l’eau et aux produits sulfurés, ce 

qui rend leur usage très coûteux (nécessité d’un prétraitement très sévère). 

Magister en Technologie des Hydrocarbures Page 

1

Introduction 

De ce point de vue, il serait très intéressant de développer des nouveaux 

catalyseurs susceptibles de remplacer Pt/Al2O3. À cette fin, plusieurs familles de 

catalyseurs ont été proposées : les zéolithes, les silices-alumines, le phosphate 

d’aluminium, les hétéropolyacides, les résines, récemment, les oxydes mixtes, la 

zircone sulfatée et les super acides dans des conditions opératoires optimales 

(température de réaction, température de réduction, temps d’écoulement, pression 

d’hydrogène…). 

Dans le présent travail, on se propose d’étudier l’influence de la qualité de la 

charge sur les spécifications et le rendement des essences d’isomérisation, et pour cela 

nous avons proposé deux catalyseurs, le Wolfram et la Bentonite enrichie en Cobalt et 

en Nickel. 

Magister en Technologie des Hydrocarbures Page 

2

Partie théorique Isomérisation des paraffines légères 

CHAPITRE I : Isomérisation des paraffines légères 

I-1) Le procédé d’isomérisation dans l’industrie de raffinage : 

Les moteurs à combustion interne utilisent l’énergie libérée par la combustion 

d’hydrocarbures, cette combustion est provoquée par une flamme ou une étincelle, ou 

encore par une simple élévation de la température. Il existe en effet, pour un tel 

mélange, une température d’auto-inflammation à laquelle la combustion s’amorce 

spontanément, cette température d’auto-inflammation est variable selon la masse 

moléculaire et la structure linéaire ou ramifiée de l’hydrocarbure. 

Nous cherchons donc pour ces moteurs, des carburants aussi peu détonnant que 

possible. Il a été vu que les alcanes ramifiés se comporte mieux que les alcanes 

linéaires, les hydrocarbures benzéniques ont aussi un très bon comportement. 

Le but de l’isomérisation catalytique appliquée à une fraction pétrolière consiste à 

améliorer les qualités d’un carburant en isomérisant les alcanes à haute température 

ou par l’addition d’un catalyseur. 

Ainsi, le comportement d’un carburant (essence) est caractérisé par son indice 

d’octane. 

L’isomérisation des essences légères tire son intérêt donc, la faible sensibilité des 

produits qu’elle fournit, malgré un indice d’octane recherche (RON) modeste par 

comparaison avec des produits issus d’autres procédés tel que le reformage, 

alkylation…etc. 

De ce fait, une définition de l’indice d’octane s’impose. 

I-2) Notion de l’indice d’octane [1] : 

L’indice d’octane caractérise la résistance à l’auto-inflammation des carburants, 

dans un moteur expérimental de laboratoire, conçu et installé spécialement pour cet 

usage. Il s’agit de mesures comparatives où le comportement du carburant s’exprime 

par un nombre sans dimension compris entre 0 et 100, avec une possibilité 

d’extrapolation jusqu’à 120. une échelle de référence est établie à partir de deux 

hydrocarbures, l’un propice au cliquetis, l’autre au contraire très résistant. L’indice 

d’octane reflète le comportement du carburant dans des conditions thermodynamiques 

Magister en Technologie des Hydrocarbures Page 3


particulières propres au moteur d’essai. Il est donc souhaitable d’effectuer des 

corrélations entre ce mode de caractérisation précis, mais assez peu réaliste, et la 

tendance réelle au cliquetis sur véhicule, différent selon le type du moteur, le réglage 

adopté, le mode d’utilisation choisi...etc. 

I-3) Techniques de mesure : 

I-3-a) Méthodologie générale : 

Par convention, on attribue respectivement les indices d’octane 0 et 100 aux 

hydrocarbures de référence n-heptane et isooctane. Un carburant présente un indice 

d’octane X s’il se comporte, sur le moteur CFR, dans des conditions expérimentales 

rigoureusement définies, comme un mélange binaire de X% (volume) d’isooctane et 

(100 – X) % de n-heptane. Le principe de la méthode consiste à accroître le taux de 

compression jusqu’à une valeur ε0 correspondant à l’obtention du cliquetis ; ε0 est 

encadré par deux valeurs ε1 et ε2 relevées avec deux systèmes binaires heptane- 

isooctane de compositions voisines. L’indice d’octane est calculé par interpolation 

linéaire en déterminant le mélange de référence qui présente exactement le même 

comportement que le carburant testé. 

I-3-b) Carburants de référence : 

Ce sont des mélanges binaires de n-heptane et d’isooctane correspondant à des 

critères de pureté rigoureusement définis et précisés dans le tableau 1. Ces systèmes 

sont appelés carburants primaires ou, en anglais, Primary Reference Fuel (PRF). Nous 

utiliserons très fréquemment la notation PRF suivie d’un nombre suivie d’un nombre 

indiquant l’indice d’octane. Par exemple, le PRF 95 sera, par définition, un mélange 

de 95 % (vol) d’isooctane et 5 % de n-heptane. 

Ces deux composés présentent des températures d’ébullition presque identiques, ce 

qui permet d’exclure, dans leur comportement très différent sur moteur, l’intervention 

de paramètres d’ordre physique comme la vaporisation. 

Pour prolonger l’échelle d’Edgar au-delà de 100, on utilise, comme référence, 

l’isooctane additionné de faibles quantités de plomb tétraéthyle (PTE). 



La relation entre l’indice d’octane supérieur à 100 et le taux de PTE à été établie 

en extrapolant les courbes : taux de compression critique-indice d’octane sur le moteur 

CFR en les comparant aux évolutions : taux de compression. 

La formule s’établit ainsi : 

Indice d’octane = 100 + 

1+ 

0, 

736T 

+ 

28, 

28T 

1 

( 1, 

0 + 1, 

472T 

− 0, 

435216T 

² )2 

Où T désigne la teneur en PTE en ml par gallon (1 gallon = 3.785 litres). 

Tableau 1 : Critères de pureté des carburants de référence. (Source ASTM) 

Pureté mini (%) 

Caractéristiques Isooctane n-Heptane 

Plomb maxi (mg/l) 

d4 20 

température de congélation (°C) 

température d’ébullition (°C) 

99.75 

0.53 

0.69193 

- 107.38 

99.23 

99.75 

0.53 

0.98376 

- 90.61 

98.42 



I-4) Définition et but de l’isomérisation : [2] 

L’isomérisation est le processus de transformation d’un isomère en un autre, selon 

le réarrangement que subit la molécule. Lors de ce processus, on distingue les 

isomérisations de squelette dans lesquels on observe des modifications de la chaîne 

hydrocarbonée et des groupes alkyles qu’elle porte, les isomérisations de cycles dans 

lesquelles un cycle à n atomes de carbone se transforme en un cycle substitué à n-1 

atomes de carbone, où dans lesquels l’accolement de deux ou plusieurs cycles se fait 

de manière différente de l’accolement de départ. 

On distingue aussi les isoméries de position dans lesquels on assiste à un 

déplacement d’une double ou d’une triple liaison dans une chaîne. 

Les stéréo-isomèries dont les isoméries géométriques et les isoméries optiques sont 

les deux représentantes. Dans les isoméries géométriques nous citerons l’isomérie cistrans 

des doubles liaisons oléfiniques, l’isomérie chaise bateau du cyclohexane et 

l’isomérie cis-trans de la décaline. 

Les isoméries optiques qu’on rencontre dans les hydrocarbures ayant un carbone 

asymétrique, c'est-à-dire un carbone lié à quatre groupes alkyles différents. 

Toutes les familles d’hydrocarbures sont susceptibles de subir la réaction 

d’isomérisation. Celle-ci, dans certain cas est effectuée volontairement et le procédé a 

pour but d’enrichir un mélange d’hydrocarbures en un type d’isomères ou un isomère 

particulier. 

En raison de la faible différence d’énergie libre entre les isomères, les réactions 

d’isomérisation fournissent le plus souvent des mélanges complexes d’hydrocarbures, 

et la composition du mélange à l’équilibre est assez peu affectée par la température. 

Les composés insaturés s’isomérisent plus vite que les saturés et les aromatiques. 

L’isomérisation peut être purement thermique, mais nous la favorisons le plus 

souvent par des catalyseurs que l’on trouve dans les classes les plus variées : acides, 

métaux, catalyseurs homogènes et catalyseurs hétérogènes. 



I-5) Isomérisation des oléfines : 

I-5-1) Catalyseurs : 

I-5-1-a) Catalyseurs acides : 

En présence de catalyseurs acides, l’isomérisation des hydrocarbures oléfiniques se 

fait avec une difficulté croissante dans l’ordre : 

Isomérie cis-trans < isomérie de position de la double liaison < isomérie de squelette. 

Nous pouvons utiliser des métaux, des oxydes ou des complexes 

organométalliques, ces derniers permettent d’opérer à des températures plus basses. 

Entre l’isomérisation cis-trans et la migration de la double liaison, se faisant à des 

vitesses comparables, il est souvent difficile de dissocier les deux, sauf dans les cas où 

un des isomères est thermodynamiquement très défavorisé. C’est le cas par exemple de 

l’isomérisation des butènes dans laquelle le butène-1 est en très faible concentration à 

basse température comme l’illustre le tableau suivant : 

Tableau 2 : L’isomérisation de butène dans lequel le butène-1 est en très 

faible concentration à basse température : 

Température (°C) Butène-1 %pds Butène-2 cis %pds Butène-2 trans %pds 

27 

127 

200 

2.5 

5.8 

12 

23.4 

29.9 

31 

74.1 

64.3 

Pour les oléfines cycliques de faible taille, la migration de la double liaison est le 

seul phénomène observable. C’est le cas, par exemple de l’isomérisation sur alumine à 

250°C, des méthylcyclopentènes et des cyclohexènes qui fournissent chacun à 

l’équilibre trois isomères. 

L’isomérisation de squelette, en particulier l’isomérisation des n-butènes en 

isobutènes sont plus difficiles à réaliser que les isomérisations de position de la double 

liaison et cis-trans ; elles nécessitent des conditions sévères et des catalyseurs 

Magister en Technologie des Hydrocarbures Page 7 

57


efficaces. Dans ces conditions, elle s’accompagne de réactions secondaires et en 

particulier la polymérisation des oléfines. 

I-5-1-b) Mécanisme d’isomérisation des oléfines : 

En présence d’un catalyseur acide, le mécanisme met en jeu un carbocation formé 

par addition d’un proton à l’oléfine. Ce carbocation par perte d’un proton peut soit 

reformer l’oléfine de départ, soit conduire à son isomère, c’est ce que illustre le 

schéma suivant dans le cas de butène-1 : 

CH2=CH-CH2-CH3 

+H + 

CH3 CH3 

+H + C=C 

-H + H H 

CH3-C + H-CH2-CH3 

-H + CH3 H 

C = C 

H CH3 

En fait, avec les catalyseurs hétérogènes et pour des raisons stériques, l’isomère cis 

est favorisé. Etant données les stabilités relatives des ions carbonium, l’isomérisation 

est favorisée chaque fois qu’ils se forme un ion carbonium tertiaire, par exemple, dans 

l’isomérisation des méthyl -2 pentènes, la vitesse de migration de la double liaison sur 

le carbone ramifié est plus rapide que sur les autres carbones. 

Nous pouvons, grâce à ces différences de vitesses, observer un équilibre partiel 

entre les deux premiers isomères. 

Nous pouvons, grâce à ces différences de vitesses, observer un équilibre partiel 

entre les deux premiers isomères : 

C C C C 

C=C-C-C-C C-C=C-C-C C-C-C-C=C C-C-C-C=C 

Rapide Lent Lent 



Dans le cas de l’apparition de groupes alkyles, le déplacement du groupe alkyle est 

favorisé par la stabilité thermodynamique du carbocation formé. 

C’est le cas par exemple de l’isomérisation du néohexène qui fournit aisément le 

diméthyl -2,3 butène-1 et le diméthyl-2,butène-2 : 

C C 

2 (C -C-C=C + H + ) 2 (C-C-C + -C) 2 (C-C-C + -C) 

C C C C 

C-C-C=C + C-C=C-C 

C C C C 

L’isomérisation ultérieure des diméthylebutènes en methyl -2 pentène -2 et en 

méthyl -3 pentène -2 est plus lente en raison de la difficulté de passage du 

diméthylbutène au méthylpentène : 

C C C 

C-C-C=C C-C=C-C C-C=C-C-C C-C=C-C-C 

C Rapide C C Lent Lent 



Dans le cas de l’isomérisation de cyclo-oléfines, nous avons encore un processus 

lent. Ainsi, pour transformer le cyclohexène en Méthylcyclopentène, nous devons 

opérer sur alumine à 400°C : 

Cyclohexène Méthyl cyclopentène 

L’énergie d’activation de l’élimination d’un proton est plus faible que celle de la 

migration d’un groupe alkyle ou d’un hydrure, ce dernier processus s’observant 

surtout à haute température. En conséquence, lorsque l’on observe le réarrangement du 

squelette, l’équilibre rapide des doubles liaisons a lieu dès le début de l’isomérisation. 

I-5-2) Catalyseurs basiques : 

Le sodium métallique seul, en présence de promoteurs, ou déposé sur des supports 

provoque la migration des doubles liaisons sans réarrangement du squelette 

hydrocarboné. Dans ce cas, le mécanisme met en jeu un carbanion formé par action 

d’un organosodique sur le carbone en α de la double liaison. 

Ainsi dans le cas de butène nous avons : 

R-Na + CH3-CH2-CH=CH2 RH + [CH3-CH-CH=CH2] Na + 

Le carbanion allylique est stabilisé par résonance : 

CH3-C - H-CH=CH2 CH3-CH=CH-C - H2 


C


En arrachant à une nouvelle molécule de butène -1un ion hydrure H - , le carbanion 

formé se transforme en butène -2 et il se crée un nouveau carbanion : 

CH3-CH2-CH=CH2 + CH3-CH=CH-C + H2 

CH3-CH=CH-CH3 + CH3-C + H-CH=CH2 



I-6) Isomérisation des paraffines: [2]: 

I-6-1) Importance industrielle : 

L’importance de l’isomérisation des alcanes a débutée pendant la deuxième guerre 

mondiale avec l’augmentation de la demande en essence d’aviation. La fabrication de 

ces essences demandait la préparation d’alkylats obtenus par action de l’isobutane sur 

les oléfines. 

Les coupes C4 de craquage ne renfermant pas assez d’isobutane, nous isomérisons 

le n-butane nous aurons : 

CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH-CH3 

CH3 

Après la guerre, l’intérêt de l’isomérisation n’a cessé de décroître jusqu’au début 

des années cinquante (1950), époque à laquelle le taux de compression des moteurs 

d’automobiles augmente, nous assistons au début à une véritable "course à l’octane". 

Le tableau suivant donne les indices d’octanes des hydrocarbures paraffiniques à 

cinq et à six atomes de carbone. Nous constatons que pour les structures paraffiniques, 

l’indice d’octane augmente avec le nombre des ramifications dans la molécule. Donc, 

pour augmenter l’indice d’octane il faut orienter l’isomérisation vers les structures les 

plus ramifiées. 



Tableau 3 : Indice d’octane des hydrocarbures en cinq et six atomes de 

carbone C5 et C6 

Formule Température 

C5 : Pentane 

C-C-C-C 

C 

C-C-C-C-C 

C6 : Hexane 

C 

C-C-C-C 

C 

C-C-C-C 

C C 

C-C-C-C-C 

C 

C-C-C-C-C 

C 

C-C-C-C-C-C 

C 

d’ébullition °C 

28 

36 

49 

50 

58 

60 

63 

69 

72 

81 

I.O Research clear I.O Research éthylé 


92 

62 

86 

92 

100 

73 

74 

25 

95 

83 

104 

89 

95 

106 

113 

93 

93 

65 

104 

97


Les différents isomères obtenus sont les suivants: [3] 

• Pour le n-pentane (C5H12) nous aurons les isomères suivants : 

H3C 

H3C 

CH-CH2-CH3 

L’isopentane (le diméthyl propane) ; 

CH3 

H3C-C-CH3 

CH3 

Le néopentane, 

Qui ne se forme pratiquement jamais avec les catalyseurs couramment utilisés. 

• Pour le n-hexane (C6H14) nous aurons les isomères suivants : 

- Les isomères monobranchés d’indice d’octane modeste de l’ordre de 75 : 

CH3 

H3C-CH-CH2-CH2-CH3 

2-Méthylpentane 

CH3 

H3C-CH2-CH-CH2-CH3 


- Les isomères dibranchés d’indice d’octane élevé supérieur à 90: 

CH3 

H3C-C-CH2-CH3 2,2-Diméthylbutane; 

CH3 

CH3 CH3 

H3C-CH-CH-CH3 2,3-Diméthylbutane. 



I-7) Thermodynamique de la réaction d’isomérisation: 

La réaction d’isomérisation est une réaction légèrement exothermique, le tableau 

ci-dessous indique les valeurs de l’exothermicité des réactions de formation des 

isomères au départ des composés linéaires [4]. C’est une réaction équilibrée, qui 

s’effectue sans variation du nombre de moles, n’est donc pas influencé par des 

variations de pression. 

Tableau 4 : les valeurs de l’exothermicité des réactions de formation des 

C5 Pentane : 

isomères au départ des composés linéaires 

2-Méthylbutane (isopentane) 

Composés ΔH°298 Kcal/mole 

2,2-Diméthylpropane (néopentane) 

C6 Hexane : 

2-Méthylpentane (isohexane) 


2,2-Diméthylbutane (néohexane) 

2,3-Diméthylbutane 

-1.92 

-4.67 

-1.70 

-1.06 

-4.39 

-2.53 

Les courbes d’équilibres thermodynamiques montrent que les isomères les plus 

intéressants, de point de vue d’indice d’octane sont favorisés à basse température. 

Dans le cas du pentane, l’équilibre dont il faut tenir compte, est celui du méthyl-2 

butane avec le n-pentane, le néopentane ne se formant pas [5]. 

La figure 1 présente la composition du mélange en fonction de la température où : 

n-C6 : est le n-hexane ; 

M2P : est le méthyl-2 pentane ; 

DM2,3B : est le diméthyl-2,3 butane ; 

DM2,2B : est le diméthyl-2,2 butane, établie par RIDGWAY et SHOWEN [5]. 



Dans le cas de l’hexane, l’abaissement de la température favorise surtout la 

formation du diméthyl-2,2 butane, isomère particulièrement intéressant du point de 

vue du nombre d’octane. 

Il faut noter que les concentrations en structures ramifiées sont toujours plus 

grandes dans la phase vapeur que dans la phase liquide, et ce du fait des différences de 

volatilité (voire la figure 1). 

Ces considérations thermodynamiques conduisent donc à rechercher les 

catalyseurs qui seront actifs à la plus basse température possible afin d’obtenir la 

conversion la plus élevée en structure ramifiée. 

La figure 2 donne les nombres d’octane des mélanges à l’équilibre des pentanes et 

des hexanes en fonction de la température. 



Figure 1 : Répartition thermodynamique en phase vapeur des 

isomères en fonction de la température 



Figure 2 : Nombre d’octane des mélanges à l’équilibre 

des pentanes et des hexanes 


Partie théorique Développement des procédés industriels d’isomérisation 

CHAPITRE II : Développement des procédés industriels d’isomérisation 

II-1) Différents procédés industriels d’isomérisation : 

II-1-a) Caractéristiques générales [4] : 

Il est intéressant, afin de déterminer les caractéristiques des procédés industriels, 

de connaître la composition des fractions pétrolières C5 et C6 telles qu’elles se 

trouvent dans divers bruts. Nous avons reporté l’analyse des coupes C5-C6 (voire le 

tableau 5). 



Tableau 5 : Composition en % volumique des fractions C5-C6 

Source Kuwait Middle- 

n-C5 : normal 

pentane 

2-Méthylbutane 

2,2-Diméthylpropane 

Cyclopentane 

n- C6 : normal 

hexane 


2,3-Diméthyl 

pentane 

2,2-Diméthyl 

Butane 

2,3-Diméthyl 

Butane 

Méthyl cyclopentane 

Cyclohexane 

Benzène 

Pentane : 

Indice d’octane : F1 

Clair 

F1 éthylé 3 cm 3 /gal 

Hexane : 

Indice d’octane : 

F1 Clair 

F1 éthylé 3 cm 3 /gal 

58.5 

41.4 

--- 

0.1 

43.2 

22.4 

16.9 

2.0 

4.2 

5.1 

4.2 

2.0 

74.4 

95.8 

55.9 

82 

continent 

63.0 

36.2 

--- 

0.8 

41.6 

26.3 

14.3 

0.5 

0.5 

14.0 

2.2 

0.6 

Gasoline 

naturelle 

51.9 

46.9 

--- 

1.2 

36.4 

45.9 

--- 

5.9 

--- 

9.0 

--- 

2.8 

Arabie Wyomin 

64.3 

33.3 

--- 

2.4 

46.6 

--- 

40.2 

3.9 

--- 

7.3 

--- 

2.0 

59.8 

36.4 

--- 

3.8 

37.8 

--- 

38.2 


76.3 

96.6 

60.8 

85.7 

72.1 

94.4 

55.1 

82.1 

3.8 

--- 

18.8 

--- 

1.4 

73.3 

95.1 

61.6 

86.1


II-1-b) Procédés en phase liquide sur catalyseur au chlorure d’aluminium : 

Les procédés de cette classe sont les plus nombreux et les plus anciens, mais la 

plupart d’entre eux, ont été mis au point pour l’isomérisation du normal butane en 

isobutane. Nous ne reprenons ici que ceux qui ont été modifiés ou étudiés 

spécialement pour l’isomérisation des pentanes et hexanes. 

Un schéma de principe des procédés de ce type est représenté sur la figure 3. 

H2 

Recyclage H2 

Séparateurs 

Charge 

R 

E 

A 

C 

T 

E 

U 

R 

AlCl3 

Boues 

Recyclage de n-paraffine 

Produit 

HCl isomérisé 

Figure 3 : Schéma de principe d’une isomérisation avec AlCl3 



1. Procédé isomate (standard oil-Indiana) [6] : 

Le procédé peut fonctionner soit en une passe, soit avec recyclage. Dans ce dernier 

on y adjoint une section de fractionnement, il est continu et ne nécessite pas de 

régénération. 

- le catalyseur utilisé est un complexe : chlorure d’aluminium – hydrocarbure, 

activé par l’acide chlorhydrique anhydre. La zone de réaction est maintenue 

sous pression d’hydrogène pour inhiber les réactions secondaires (craquage- 

dismutation). 

- Les conditions opératoires sont : la température est de 120°C, et la pression 

totale est de 50 à 60 atm ; alimentation en hydrogène 10 à 18 m 3 de la charge 

au réacteur. 

- La charge est saturée avec de l’acide chlorhydrique anhydre dans un absorbeur, 

qui est chauffé, combinée à l’hydrogène et amenée à la base du réacteur 

constitué par une tour. Le catalyseur est amené séparément dans le réacteur et la 

réaction a lieu en phase liquide. 

- Le produit est ensuite débarrassé de l’acide par entraînement et lavage alcalin et 

l’eau. Il est stocké immédiatement après stabilisation, dans les traitements en 

une passe. Le recyclage éventuel s’effectue sur la fraction normale hexane à bas 

indice d’octane, séparée dans une première tour de distillation et débarrassé 

dans une seconde des naphtènes et des produits supérieurs à l’hexane. Des 

résultats typiques de traitement sont présentés dans le tableau ci-dessous : 



Tableau 6 : Procédé Isomate (résultats typiques) 

Rendement 

(% 

volumique) 

Butane 

Pentane- 

Hexane 

Résidu 

naphténique 

Indice 

d’octane 

F1 Clair 

F1 (+3 

cm 3 /gal 

PTE) 

F2 Clair 

F2 (+3 

cm 3 /gal 

PTE) 

Charge mixte pentane/hexane Charge hexane 

Alimentation 

--- 

--- 

--- 

69.0 

89.0 

68.0 

86.0 

Une passe 

4.5 

95.5 

--- 

83.0 

97.0 

81.0 

98.0 

alimentation 

--- 

--- 

--- 

64.0 

86.0 

63.5 

84.8 

Une passe 

4.2 

95.8 

--- 

80.0 

95.0 

79.0 

95.0 

Avec 

recyclage 

(taux 1.5) 

7.0 

82.0 

11.0 

91.0 

106.0 

92.0 

107.0 



Tableau 7 : Procédé Shell 

Les conditions opératoires d’isomérisation du pentane 

Température du réacteur (°C) 

Pression du réacteur (atm) 

Pression partielle d’H2 (atm) 

H2 dans la charge (% mol) 

HCl dans la charge (% poids) 

AlCl3 dans le catalyseur (% poids) 

Rapport en volume : 

Catalyseur/Hydrocarbure 

Temps de contact moyen (mn -1 ) 

80 à 100 

21.0 

4.3 minimum 

1.3 

5.0 

3.0 

1.0 

12 (V/H/V 2.5) 

Le produit, à traiter, est séché, puis chauffé à la température de réaction. Il est 

chargé de catalyseur dans une colonne à remplissage, mélangé à l’hydrogène et à 

l’HCl envoyé dans la zone de réaction qui est constituée d’un à trois contacteurs à 

agitation mécanique. Le mélange réactionnel passe ensuite dans une colonne où il est 

débarrassé du catalyseur, lequel est recyclé. 

L’isomérisat, recueilli en phase vapeur est condensé, séparé de l’HCl et envoyé à 

la section de fractionnement pentane – isopentane. L’hydrogène est recyclé. 

2. Procédé basse température (Esso Research and Engineering CO) [7]: 

Ce procédé dont l’annonce du développement date du 5 ème congrès mondial du 

pétrole est assez mal connu. La caractéristique essentielle qui en est publiée est la 

température d’opération : 25 à 50°C. 

Ce procédé, par les hautes conversions réalisables, ne nécessiterait plus de 

recyclage. A noter néanmoins, la nécessité d’une préparation de la charge pour 

éliminer des impuretés nuisibles. 

Les caractéristiques des produits obtenus sont projetées dans le tableau ci-dessous : 



Tableau 8 : Procédé Esso « basse température » (résultats typiques) 

Composés (% volumique) 

Normal Pentane 

Isopentane 

Normal Hexane 





Cyclopentane 


Cyclohexane 

Benzène 

TVR (Psig) 


F1 +3 cm 3 /gal PTE 

F2 +3 cm 3 /gal PTE 

Rendement (%volumique) 

« Louisiana C5/C6 » « Arabian C5/C6 » 

Charge Produit Charge Produit 

16.3 

11.6 

19.0 

1.9 

2.1 

15.3 

9.4 

2.3 

10.9 

6.4 

4.8 

9.2 

89.5 

86.6 

--- 

4.8 

23.1 

4.4 

20.7 

5.0 

11.4 

6.2 

1.8 

2.2 

15.6 

4.8 

11.1 

98.0 

101.0 

>99.0 

29.1 

11.3 

30.4 

0.0 

0.7 

11.3 

8.6 

0.7 

5.4 

1.5 

1.0 

10.0 

84.0 

83.9 

7.1 

33.3 

4.1 

25.2 

4.6 

12.0 

5.1 

0.1 

0.9 

6.6 

1.0 

12.6 

12.6 

101.5 

>99.0 

3. Procédé d’isomérisation en phase vapeur sur « catalyseurs d’hydrogénation 

sur support acide » : 

Ces procédés sont récents et spécialement mis au point le traitement 

d’isomérisation des hydrocarbures paraffiniques pentane, hexane et même heptane. Ils 

constituent, en fait, un développement latéral des études des catalyseurs, dont ils 

possèdent les caractéristiques essentielles. 



Charge 

C4 et légers 

H2 

Isoparaffine 

SECTION DE 

FRACTIONNEMENT 

Recylage de H2 

Figure 4 : Schéma de principe d’une unité d’isomérisation avec catalyseur 

métallique. 

R 

E 

A 

C 

T 

E 

U 

R 

SEPARA 

TEUR 

Il est à remarquer que ce schéma est similaire à celui des unités de reformage 

catalytique. Le catalyseur solide ne nécessite pas de régénération, il est mis en œuvre 

en lit fixe. Ils fonctionnent tous sous pression d’hydrogène. 

4. Procédé PENEX (UOP) [7]: 

Ce procédé, traite séparément les coupes pentanes et hexanes dans deux réacteurs. 

En fait l’ensemble constitue dans ce cas deux unités liées mais distinctes. Divers 

schémas existent et son adaptés à la nature de la charge traitée. 

Une des variantes est la juxtaposition d’une unité PENEX à une unité Platforming, 

afin d’obtenir une essence à haut indice d’octane avec des rendements élevés. 



Le schéma classique comprend un préfractionnement qui sépare la charge globale 

en deux coupes : pentane et hexane. 

La coupe pentane est envoyée vers un déisopentaniseur : le normal pentane est 

acheminé vers la section d’isomérisation dont l’effluent est recyclé au 

déisopentaniseur. 

Si on traite la coupe hexane ; elle passe dans un déisohexaniseur, puis dans la 

section d’isomérisation. L’effluent n’est généralement pas recyclé. 

Le catalyseur est à base de platine similaire à celui utilisé en Platforming, il ne doit 

pas être régénéré. 


Température (°C) 

Pression (atm) 

V/H/V 

Tableau 10 : Procédé PENEX 

370 à 480 

20 à 70 

>V/H/V du Platforming 

Pentane Conversion (%) 

Sélectivité (%) 


Hexane Conversion (%) 



70% Pentane + 29% Hexane Conversion (%) : n-C5 i-C5 


Température 

d’expérimentation 


(F1 + 3 cm 3 / gal PTE) 

n-C6 i-C6 

77 à 78 d’isopentane 

≈ 99 

109 à 140 

87 à 90 d’isomères 

ramifiés 

≈ 97 

135 à 170 

≈ 76 

≈ 89 

98 à 99 

111 à 142 

Fraction pentane : 100.6 

Fraction hexane : 95.5 

Mélange : 99.0 



5. Procédé Pentafining (The Atlantic Refining CO.) [8] : 

Ce procédé peut être couplé avec le procédé de réformation (catforming). Alors 

que le procédé PENEX traite les pentanes et les hexanes, le platforming, par contre, 

traite les heptanes et plus. 

Le catalyseur est à base de platine sur un support silico-alumine. L’emploi de ce 

support permettrait de supporter l’eau et les dérivés azotés qui peuvent être présents 

dans les produits. Il ne nécessite pas l’addition d’agent d’activation halogène. Le 

catalyseur est stable dans les conditions opératoires, mais il peut être, en cas de 

désactivation, aisément régénéré par combustion à l’aide d’un mélange air-vapeur. 


Température de réaction (°C) 


430 à 480 

20 à 50 

Suivant la richesse en dérivés normaux, on procède ou non à leur concentration. 

Les fractions pentanes et hexanes peuvent éventuellement être traitée dans le même 

réacteur. 



Les tableaux ci-dessous indiqueront les résultats typiques d’opération. 


Charge 

Résultats typiques du traitement en une passe 

Normal pentane 

Normale hexane 

Rendement % Poids % Volumique % Poids % Volumique 

Méthane 

Ethane 

Propane 

Isobutane 

Normal butane 

Isopentane 


Isohexane 

Normal hexane 

Heptane et plus 

Total 

0.1 

0.1 

0.1 

0.1 

0.6 

58.9 

39.6 

0.5 

0 

100.0 

59.5 

39.6 

99.1 

0.1 

0.2 

1.2 

0.2 

0.3 

0.1 

0.9 

67.3 

29.5 

0.2 

100.0 


68.0 

29.5 

97.5



Résultats d’isomérisation des coupes hexanes 

Origine Midd-continent 

Charge hexane : 


F1 clair 

F1 + 3 cm 3 /gal PTE 

TVR (Kg/cm²) 

Produit hexane : 


F1clair 

F1 + 3 cm 3 /gal PTE 

TVR (Kg/cm²) 

Charge (%volumique) 

paraffinique (1) 

46.8 

78.0 

0.3 

70.4 

91.8 

0.4 

94.3 

Midd-continent 

paraffinique (2) 

66.6 

89.4 

0.3 

76.2 

95.0 

0.4 

97.3 

Où : 

(1) : est un traitement en une passe de la coupe hexane ; 

(2) : est un traitement en une passe avec déisohexaniseur de la fraction hexane. 

Moyen orient (2) 


59.8 

85.6 

0.4 

73.3 

93.3 

0.4 

96.5


6. Procédé ISO-KEL (M.W.KELLOGG CO.) [9]: 

Ce procédé peut traiter les charges pentane et hexane soit ensemble, soit 

séparément. Comme les précédents procédés, il utilise la technique du lit fixe, avec un 

catalyseur ne nécessitant pas la régénération, ce dernier est différent des autres en : 

- La présence d’un métal noble autre que le platine ; 

- Il se présente sous forme de cylindres extrudés 1/16". 

Les conditions opératoires ainsi que les résultats typiques sont présentés dans les 

tableaux ci-dessous : 




Recyclage H2 : m 3 TPN/m 3 charge 

Vitesse spatiale (M/H/M) 

Conditions opératoires 

370 à 450 

7 à 50 

260 à 1050 

1 à 10 




Produit total 

Rendement (%vol) 


Clair 

Ethylé (3cm 3 /gal) 

Fraction pentane : 

% volumique 

Indice d’octane 

research : 

Clair 


Fraction hexane : 

% volumique 

Indice d’octane 

research : 

Clair 


Où : 

Résultats typiques du traitement 

Kuwait (1) Mid-continent Gasoline naturelle (2) 

Alimen- 

tation 

100.0 

64.1 

88.2 

45.0 

74.4 

95.8 

55.0 

55.9 

82.0 

Produit Alimen- 

98.6 

79.0 

96.0 

45.0 

92.0 

105.6 

53.6 

68.0 

89.0 

tation 

100.0 

63.0 

86.5 

34.5 

72.9 

94.5 

65.5 

57.7 

82.3 

Produit Alimen- 

98.3 

78.0 

95.0 

34.5 

92.0 

105.6 

63.8 

70.5 

90.0 

tation 

100.0 

73.0 

93.4 

58.5 

79.2 

98.0 

41.5 

64.0 

86.8 

(1) : est un traitement avec recyclage du pentane et conversion 

en une passe de la fraction hexane. 

(2) Avec un déisohexaniseur de la fraction hexane. 


Produit 

99.2 

85.7 

99.6 

58.5 

79.2 

105.6 

40.7 

76.4 

93.5


Ce procédé peut avoir une section de fractionnement plus au moins importante et 

fonctionner pour la fraction hexane suivant un des trois schémas de la figure I-3-1c. le 

traitement se fait avec recyclage ; il est traité en mélange avec la fraction hexane. 

Schéma I 

ISOMERISAT 

C6 isomérisé 

Schéma II Iso-C6 

Schéma III 

ISOMERISAT 

ISOMERISAT 

C6 isomérisé 

Iso-C6 

Figure 5 : Schémas de mise en œuvre des coupes C6 en vue de l’isomérisation 



9. Procédé Isomerate (Pure Oil CO) [10]: 

Ce procédé, est largement appliqué que le précédent, pouvait traiter simultanément 

les coupes pentane, hexane et heptane. La partie séparation y était par conséquent très 

développée. 

Les développements ultérieurs, ont restreint ce domaine à celui de C5/C6, le 

traitement des pentanes et des hexanes se fait suivants des schémas classiques. La 

cause en est la différence de réactivité de cas composés. 

Des conditions opératoires moyennes conduisaient à une conversion inférieure des 

pentanes et à une mauvaise sélectivité pour les hexanes et surtout les heptanes. 

Le catalyseur utilisé n’est pas connu, mais il s’agit d’un catalyseur à base de métal 

non noble. C’est le seul procédé actuel qui emploi un catalyseur à base de métal non 

noble. Il serait particulièrement résistant. 



Pression (Kg/cm²) 

< 400 

< 55 

Dans les premiers schémas, la charge passe dans une première colonne qui sépare 

la coupe pentane, cette coupe est ensuite déisopentanisée. 

La fraction hexane est fractionnée pour en séparée en tête, la coupe isohexane. La 

coupe pentane déisopentanisée et la coupe hexane et plus déisohexanisée sont 

mélangées et ensuite envoyées à la zone de réaction, l’effluent du réacteur passe 

successivement dans un dépropaniseur et dans une colonne qui sépare la coupe 

heptane et la coupe pentane – hexane. La coupe heptane est fractionnée en une coupe 

normale qui est recyclée. La coupe pentane-hexane est mélangée à la charge fraîche et 

fractionnée de la même manière. 



Des résultats du traitement d’une charge pentane-hexane-heptane en une passe sont 

présentés dans le tableau ci-dessous : 

Tableau 17 : Procédé Isomérate 

Réaparition des produits d’une fraction pentane / hexane / heptane. 

Composés 

Méthane 

Ethane 

Propane 

Isobutane 

Normal butane 

Isopentane 


cyclopentane 

Isohexane 

Normal hexane 

Cyclohexane 

Isoheptane 

Normal heptane 

méthylcyclopentane 

Total 

Charge (% Poids) 

- 

- 

- 

- 

- 

0.6 

51.3 

1.1 

0.4 

28.5 

9.4 

1.8 

5.6 

1.0 

100.0 

Composés Conversion 

Pentane 

Hexane 

Heptane 

cyclohexane 

moyenne (%) 

50.8 

72.1 

92.5 

88.0 

Rendement moyen 

(%) 

50.7 

74.5 

23 

70 

Produit (% Poids) 

0.02 

0.03 

2.4 

2.2 

0.8 

26.6 

25.6 

0.9 

21.3 

8.1 

1.2 

2.5 

0.4 

7.9 

100.0 

Selectivité 

moyenne 

99.8 

103.3 


25 

80


II-2) les charges : 

Les procédés d’isomérisation sont relativement flexibles vis-à-vis des charges 

utilisées. Les charges C5-C6 utilisées sont issues soit de la distillation directe du pétrole 

brut, soit du reformage catalytique. Dans ce dernier cas, le réformât est séparé en deux 

fractions ; le réformât lourd contenant les heptanes et le réformât léger dans lequel le 

benzène est concentré. c’est ce réformât léger qui après hydrogénation peut être 

envoyé seul ou en mélange avec la coupe C5-C6 de distillation directe du pétrole brut à 

l’unité d’isomérisation. (Figure 6). 

Dans le cas général, le point de coupe de distillation de la charge est maintenue 

autour 70-80°C pour éviter la présence de quantité importante de benzène, de 

cyclohexane et des hydrocarbures comprenant plus de sept atomes de carbone. 

En effet, la présence de composés aromatiques dans la charge entraîne des pertes 

en rendement ou en indice d’octane de l’isomérisat, c’est pourquoi les teneurs 

généralement admises dans les charges d’isomérisation sont : 

• 2% pour le benzène ; 

• 1 à 2% pour le cyclohexane ; 

• < à 2% pour les hydrocarbures en C7. 

Une charge typique d’isomérisation comprenant environ 50% de pentane et 50% 

d’hexane. 



Figure 6 : Schéma d’intégration de l’isomérisation dans le raffinage 



Tableau 18 : Composition d’une charge typique d’isomérisation 

Composants % Massique 

Isopentane 

n-pentane 

Cyclopentane 

2,2- Diméthylbutane 


2- Méthyl pentane 


n-hexane 


Cyclohexane 

Benzène 

C7 + 

II-3) Les catalyseurs commerciaux : 

20.0 

29.0 

1.0 

0.3 

1.5 

11.0 

8.2 

19.5 

On trouve sur le marché deux fournisseurs de catalyseurs d’isomérisation : 

• PROCATALYSE propose quatre types de catalyseurs : 

1. IS 632 développé par l’IFP : catalyseur zéolithique constitué de platine déposé 

sur Mordénite ; 

2. IS 612 développé par l’IFP : catalyseur Pt déposé sur alumine, dont la 

chloration est effectuée dans l’unité industrielle ; 

3. IS 612A développé par l’IFP : catalyseur Pt déposé sur alumine, la chloration 

ayant effectuée hors de l’unité industrielle ; 

4. Le catalyseur RD291 d’Engelhard : Pt déposé sur alumine dont la chloration 

doit être effectuée dans l’unité industrielle. 


5.0 

1.5 

2.0 

1.0


• UOP qui propose deux types de catalyseurs : 

1. I-7 : catalyseur zéolithique ; 

2. I-8 : catalyseur Pt déposé sur alumine chlorée, dont la chloration est effectuée 

hors site. 

Les catalyseurs se présentent sous forme de billes ou d’extrudés, et contiennent 

généralement entre 0.25 à 0.4 % de platine, quel que soit le support. La teneur en 

chlore des catalyseurs Pt sur alumine est comprise entre 5 et 12 % masse. 

II-4) Les condition opératoires et performances : 

Les deux catalyseurs étant intrinsèquement différent, notamment du point de vue 

de l’acidité, ils sont employés dans des conditions opératoires bien distinctes. 

Le tableau ci-dessous donne les performances obtenues en matière NOR du 

produit. 

Tableau 19 : Conditions opératoires des catalyseurs Pt sur alumine chlorée 

et Pt sur zéolithe 

Condition opératoire Pt sur alumine chlorée Pt sur zéolithe 


Pression (bar) 

VVH (h -1 ) 

H2/HC 

NOR du produit 

120-180 

20-30 

1-2 

0.1-2 

83-84 

250-270 

15-30 

1-2 

2-4 

78-80 

Le catalyseur Pt sur alumine chlorée peut être opéré soit, en phase gazeuse 

(H2/HC


Les tableaux ci-dessous donnent les résultats obtenus avec ces deux catalyseurs. 

Tableau 20 : Performances typiques obtenues avec le catalyseur Pt sur 

C4 - 

i-C5 

n-C5 

Cyclopentane 

alumine chlorée 

Constituants Charge (% Mass) Isomérisat (%Mass) 





n-hexane 


Cyclohexane 

Benzène 

C7 + 

D4 15 

NOR 

0.4 

21.6 

26.5 

1.4 

0.9 

2.2 

13.1 

10.2 

18.6 

2.8 

0.4 

1.9 

0.0 

0.652 

70.0 

1.8 

34.9 

14.0 

1.4 

13.4 

4.6 

13.7 

7.8 

5.1 

0.6 

1.4 

0.0 

0.3 

0.646 


83.0


Tableau 21 : Performances typiques obtenues avec le catalyseur zéolithique 

C4 - 

i-C5 

n-C5 

Cyclopentane 






n-hexane 


Cyclohexane 

Benzène 

C7 + 

D4 15 

NOR 

II-5) Schémas simplifiés de procédés : 

0.7 

24.1 

39.6 

2.4 

1.3 

2.0 

13.1 

7.5 

7.8 

0.9 

0.2 

0.4 

-- 

0.643 

73.0 

1.8 

40.0 

23.1 

2.1 

6.6 

2.7 

11.0 

7.2 

4.9 

0.6 

-- 

-- 

-- 

0.640 

81.0 

A chaque type de catalyseurs correspond un schéma de procédé (figure 7 et figure 

8). Avec les catalyseurs Pt sur alumine chlorée, le procédé doit comporter des 

sécheurs sur la charge et sur l’hydrogène et une injection de chlore en continu pour 

maintenir la teneur en chlore du catalyseur. Les composés chlorés les plus couramment 

utilisés sont le tétrachlorure de carbone (CCl4) ou le perchloréthylène (C2Cl4) moins 

toxique. 

Un ballon laveur est également nécessaire pour éliminer l’acide chlorhydrique 

présent dans le gaz. 

Dans le cas des catalyseurs zéolithiques, le procédé doit comporter un compresseur 

permettant de recycler l’hydrogène. 



Si ce procédé donne en une seule passe (Once-Through) des performances plus 

faibles que le procédé mettant en œuvre les catalyseurs Pt sur alumine chlorée, il est 

possible pour obtenir le maximum d’octane de recycler les n-paraffines non converties, 

dans ce cas, la différence de performances entre les deux types de catalyseurs 

s’amenuise, la réaction devienne mois sensible à la température comme le montre la 

figure 9. 



Figure 7 : Schéma de procédé simplifié de l’isomérisation 

sur catalyseurs Pt / Al2O3. 



Figure 8 : Schéma de procédé simplifié de l’isomérisation 

sur catalyseurs zéolithiques. 



Figure 9 : Equilibre thermodynamique avec et sans recyclage des 

paraffines normales. 



II-5-1) Procédé avec recyclage : 

Afin de pouvoir recycler les n-paraffines non transformées et éventuellement, les 

isomères monobranchés, il faut séparer ces composés des isomères dibranchés. La 

séparation peut être effectuée soit par distillation avec des colonnes de tailles 

importantes, grandes consommatrices d’énergie (dépentaniseur, déisohexaniseur) ou 

par adsorption sur tamis moléculaires. 

a.)Recyclage basé sur la distillation : 

Différents schémas de recyclage peuvent être proposés, des indices d’octane 

élevés, pouvant aller jusqu’à 91, même avec des catalyseurs zéolithiques, grâce à des 

schémas de procédés complexes, mettant en jeu plusieurs colonnes de distillation, mais 

aux dépend de l’économie du procédé. 

Le schéma permettant d’obtenir le meilleur compromis NOR / coût, est présenté 

sur la figure 10 , il inclut un déisohexaniseur et conduit à un indice d’octane de 88, 

quel que soit le catalyseur utilisé. Ce schéma est d’autant plus intéressant quand la 

charge est plus riche en hexane. 

Charge 

Appoint d’H2 

Fuel gaz 

Isomérisation Stabilisation Déisohexaniseur 

Recyclage n-C6 + Me –C5 

Pt/zéolithe: ΔNO ~15 - 16 

Pt/Al2O3 : ΔNO ~16 - 17 

ΔNO: Différence d’indice d’octane entre la charge et l’Isomérat. 

Isomérisat 

Figure 10 : Schéma de procédé avec recyclage par distillation. 



b) Recyclage basé sur l’adsorption sur tamis moléculaires : 

UOP propose le procédé TIP (Total Isomerization Process) intégrant une 

section d’isomérisation sur catalyseurs zéolithiques et une section séparation des 

normales des isoparaffines sur tamis moléculaire (voire la figure 11). 

La désorption des n-paraffines adsorbées sur le tamis est réalisée à l’aide 

d’hydrogène chaud. Le procédé TIP opère en phase vapeur à des pressions 

relativement faibles de l’ordre de 15 à 35 bars et à des températures comprises 

entre 200 et 340°C. Les performances obtenues avec ces procédés sont présentées 

dans le tableau ci-dessous. 

Tableau 22 : Procédé TIP charge et effluent 

C4 - 

i-C5 

n-C5 

Cyclopentane 






n-hexane 


Cyclohexane 

Benzène 

C7 + 

D4 15 

NOR 

3.2 

22.6 

29.5 

2.5 

0.5 

1.8 

12.3 

8.0 

13.7 

3.9 

0.4 

1.5 

0.1 

72.0 

69 

1.6 

51.81 


1.5 

2.2 

9.1 

4.4 

15.5 

10.2 

0.1 

2.4 

0.7 

0.0 

0.5 

89.0 

86.0


Figure 11 : Schéma simplifié du procédé TIP (Total Isomerization 

Process) avec adsorption sur tamis moléculaires 



Récemment, l’IFP a mis au point deux procédé de séparation sur tamis 

moléculaires : IPSORB ® et HEXORB ® (figure 12 et figure 13) dont l’originalité est 

d’intégrer une section distillation, et une section adsorption sur tamis moléculaire ; un 

déisopentaniseur et désorption du tamis moléculaire avec l’isopentane pour 

IPSORB ® , un déisohexaniseur avec désorption avec les méthylpentanes pour 

HEXORB ® . 

Les performances obtenues exprimées en NOR avec les deux types de catalyseurs 

et les deux types de procédés, sont données dans le tableau ci-dessous. 

Tableau 23 : NOR obtenus avec les procédés IPSORB ® et HEXORB ® 

Procédé 

Une passe 

IPSORB ® 

HEXORB ® 

Catalyseur 

Alumine chlorée Zéolithique 

84 

90 

92 


79 

88 

90


Figure 12 : Procédé d’isomérisation IPSORB ® 



Figure 13 : Procédé d’isomérisation HEXORB ® 


Partie théorique Les catalyseurs et le phénomène catalytique 

CHAPITRE III : Les catalyseurs et le phénomène catalytique 

III-1) Définition d’un catalyseur : 

Un catalyseur est une substance susceptible d’accélérer par sa présence la 

transformation chimique d’une masse importante de matière sans qu’il soit, quant à lui, 

consommé au cours de la réaction [11]. 

Il ne modifie en aucune façon les possibilités réactionnelles qui sont fixées par la 

thermodynamique [12], de telle sorte à favoriser la production des produits désirés, au 

détriment des sous produits, un tel catalyseur est dit sélectif [13]. 

En présence d’un catalyseur, la réaction est caractérisée par une augmentation de la 

vitesse de la transformation des réactifs et la réduction de l’énergie d’activation [14]. 

III-2) Caractéristiques et propriétés des catalyseurs industriels : 

Pour qu’un catalyseur soit industriellement efficace, il faut qu’il présente certaines 

propriétés intrinsèques qui doivent répondre aux exigences de l’utilisateur. 

Nous distinguons les propriétés fondamentales qui résultent de la définition même 

du catalyseur, à savoir : l’activité, la sélectivité, la stabilité et les propriétés dites 

secondaires ou industrielles qui sont : la morphologie, la régénrabilité, la résistance 

mécanique et thermique et le prix [13]. 

III-2-1) Activité du catalyseur : 

La notion d’activité nous renseigne sur une vitesse , ainsi, une grande activité se 

traduit par une vitesse de la réaction élevée. Un catalyseur très actif nécessite un 

réacteur de faible volume et la mise en œuvre de faible quantité de catalyseur et des 

conditions opératoires peu sévères, en particulier à une température relativement basse 

permettant d’opérer avec une bonne sélectivité et une bonne stabilité dans un intervalle 

thermodynamique éventuellement favorable. 

III-2-2) Sélectivité du catalyseur : 

Une bonne sélectivité permet d’obtenir de bon rendement en produits désirés, en 

réprimant les réactions parasites, concurrentes et consécutives. La texture du 

catalyseur (en particulier volume poreux et répartition poreuse) devra être optimisée 

pour atténuer les interventions de limitations diffusionnelles internes. 



III-2-3) Stabilité du catalyseur : 

La stabilité nous renseigne sur le maintien de l’activité et la sélectivité en fonction 

du temps dans des conditions de mise en service et en régénération. Suivant les 

conditions opératoires, les propriétés du catalyseur peuvent être altérées par : 

• Le dépôt du coke sur certains catalyseurs (bouchage des pores) par 

intervention de réactions parasites ; 

• Perte d’activité par destruction physique ou chimique des agents 

activants ; 

• Agglomération des sites actifs par frittage ; 

• L’adsorption progressive de poisons présents dans la charge ou les 

produits. 

III-2-4) Morphologie du catalyseur : 

La morphologie externe des grains catalytiques doit être adaptée au procédé 

catalytique correspondant. 

- Pour les lits mobiles, ces catalyseurs sont sous forme de poudre sphérique pour 

limiter les problèmes d’attrition et d’abrasion. 

- Pour les lits fluidisés, nous utiliserons une poudre sous forme sphéroïdale si 

possible pour éviter l’attrition. 

- Pour les lits fixes, nous utiliserons des catalyseurs sous forme de billes, 

d’anneaux, des extrudés de pastille [13]. 

La forme et les dimensions des grains influerons sur les pertes de charges, pour un 

diamètre équivalent donné, les catalyseurs ayant les formes précitées, se classeront en 

fonction des pertes de charges qu’ils provoquent, comme suit : 

Anneaux < billes < pastilles < extrudés < concassés. 

Pour assurer une bonne distribution du fluide réactionnel dans la totalité du lit 

catalytique, il faudra que la perte de charge soit assez élevée. 



III-2-5) La résistance mécanique du catalyseur : 

Une bonne résistance mécanique évite au catalyseur l’encrassement dû à son poids 

et aux différentes contraintes mécaniques résultant du déplacement entre réacteur et 

régénérateur. Elle évite aussi l’abrasion des grains, qui par frottement les uns contre 

les autres, produisent des fines particules qui peuvent créer une augmentation des 

pertes de charges dans le lit catalytique. 

III-2-6) La résistance thermique du catalyseur : 

Les réactions catalytiques sont exothermiques, ainsi un catalyseur doit avoir une 

activité thermique et une capacité thermique appropriées, afin de maintenir un gradient 

de température en facilitant le transfert de chaleur à l’intérieur et à l’extérieur du grain 

catalytique. 

III-2-7) Régénération du catalyseur : 

Après un certain temps d’activité, les catalyseurs perdent leur activité par 

vieillissement. Quand leur activité et leur sélectivité sont devenues insuffisantes, nous 

procédons à leur régénération pour leur permettre de retrouver leurs propriétés 

initiales. 

Le traitement le plus utilisé est le brûlage du carbone, mais nous pouvons 

également effectuer un balayage avec des gaz convenables afin de désorber certains 

poisons réversibles, ou bien une injection de certains composés chimiques. 

III-2-8) La reproductibilité du catalyseur : 

Cette propriété est très importante du point de vue approvisionnement du réacteur 

en catalyseur identique. Pour éviter la fluctuation des propriétés du catalyseur lors de 

sa formulation, il faut s’assurer que la préparation des catalyseurs à l’échelle 

laboratoire doit être reproduite à l’échelle industrielle, dans des conditions 

économiquement acceptables. 

III-2-9) Le prix : Même si le catalyseur possède toutes les caractéristiques qui 

viennent d’être citées, il doit supporter à performances égales, la comparaison avec les 

catalyseurs ou procédés concurrents du point de vue prix. 



III-3) La catalyse : 

Il existe deux types de catalyse : 

• La catalyse homogène : lorsque le catalyseur et les réactifs ne forme qu’une 

seule phase [16] ; 

• La catalyse hétérogène : lorsque le catalyseur est généralement solide et forme 

avec les réactifs deux phases distinctes. Dans les procédés de raffinage et de 

pétrochimie, on utilise la catalyse hétérogène. 

III-3-1) La catalyse hétérogène : 

Dans cette catalyse, les réactifs réagissent à la surface du catalyseur solide (grains 

fins ou solide poreux) en s’adsorbant à la paroi catalytique. Les produits de la réaction 

ainsi formés, se désorbent dans la phase fluide qui sert de réservoir pour les réactifs et 

les produits [12]. 

III-3-2) Mécanisme catalytique : 

Le mécanisme catalytique comporte cinq étapes consécutives : 

• Diffusion des réactifs sur le catalyseur ; 

• Adsorption des réactifs ; 

• Interaction des réactifs adsorbés ; 

• Désorption des produits de la surface du catalyseur ; 

• Diffusion des produits quittant la surface vers le milieu entourant le catalyseur. 

Les étapes une et cinq sont des processus physiques de transfert de masse qui sont 

régis par les différentes lois de diffusion de FICK [17] ; alors que les étapes deux, 

trois et quatre sont des processus régis par la cinétique chimique [18]. 

1. La diffusion des réactifs et des produits : 

La diffusion est un processus physique qui tend à égaliser les concentrations. 

Comme c’est à la surface du catalyseur que les molécules des réactifs disparaissent le 

plus vite, c’est à cet endroit que leur concentration est la plus faible. 

Les lois de FICK de diffusion permettent de calculer le flux des molécules de 

réactifs. 



En pratique, les grains des catalyseurs possèdent une porosité interne accessible 

aux réactifs, nous distinguons deux diffusions : extragranulation et intragranulation. 

a) La diffusion extragranulaire : 

Le grain du catalyseur est entouré d’une couche laminaire immobile, plus ou moins 

épaisse que le réactif doit franchir pour accéder à la surface externe du grain. Ce film 

est appelé couche limite et s’oppose au passage des molécules de réactifs, et provoque 

une diminution de la concentration. Selon la loi de FICK, le flux de réactifs au travers 

de cette couche limite est proportionnel à la différence de concentration ; 

Où : 

CPHH -CS 

CPHH : c’est la concentration du fluide en phase homogène ; 

CS : est la concentration à la surface externe du catalyseur. 

b) La diffusion intragranulaire : 

Cette diffusion a lieu dans les pores du catalyseur. Elle permet aux molécules du 

réactif d’accéder à la surface interne. Elle peut se dérouler suivant plusieurs 

mécanismes, selon la dimension des pores du catalyseur : diffusion moléculaire ou 

diffusion de KNUDSEN si le diamètre moyen des pores est de l’ordre de grandeur du 

libre parcours moyen des molécules [13]. 

2. L’adsorption des réactifs : 

Lorsque les réactifs arrivent au voisinage de la surface du catalyseur, ils réagissent 

avec la surface catalytique en s’adsorbant pour donner naissance à de nouvelles 

espèces chimiques plus réactives. Ces espèces réactives réagissent entre elles suivant 

un processus réactionnel énergiquement plus favorable que celui impliqué dans le cas 

d’une simple activation thermique. 



Le processus d’adsorption se déroule en deux étapes : adsorption physique et 

adsorption chimique [19]. 

a) Adsorption physique : 

Les forces mises en jeu pour attirer les molécules vers la surface du catalyseur sont 

de type de Vander-Wall, elles se caractérisent par une chaleur d’adsorption plus faible. 

b) Adsorption chimique : 

Elle conduit à la formation entre la surface du solide et la molécule adsorbée, des 

liaisons covalentes du même type que celle qui lie entre eux les atomes d’une 

molécule. Elle est soumise aux lois conventionnelles de la thermodynamique et de la 

cinétique. 

3. La transformation des espèces adsorbées : 

Les atomes adsorbés à la surface du catalyseur ne restent pas figés à la surface, si 

la température devient suffisante, ils activent en acquérant une certaine mobilité à la 

surface et, la réaction chimique en déroule. 

Où: 

4. Désorption des produits : 

5. Les produits de la réaction ainsi formés doivent quitter la surface catalytique 

pour laisser place aux réactifs de s’adsorber. La désorption est un phénomène 

inverse de l’adsorption. 

(I) 

A B C D 

k 

+ BS CS + 

AS DS 

(II) (1) 

Figure 14 : Schéma du mécanisme réactionnel. 

(1): Est la surface d’un pore du catalyseur; 

(I) : Est l’équilibre d’adsorption et de désorption des réactifs ; 

(II) : Est la réaction chimique en phase adsorbée ; 



III-3-3) La cinétique de la réaction catalytique : 

En catalyse hétérogène, les cinq étapes se succèdent et forment un processus bien 

ordonné. Prise séparément, chaque étape est caractérisée par sa propre vitesse qui peut 

être différente des autres, mais mises ensembles, ces étapes forment un mécanisme 

réactionnel ayant une seule vitesse, celle de l’étape la plus lente [20]. 

C’est le phénomène de limitation lorsque, par exemple, la vitesse de la réaction 

observée est inférieure à celle qui serait atteinte si le flux de réactif vers la surface 

active était suffisant, on dit qu’il y a limitation diffusionnelle [15]. 

On définit ainsi un facteur d’efficacité η qui représente le rapport de la vitesse de la 

réaction et celle en absence de limitation diffusionnelle : 

η 

Où : r est la vitesse réelle de la réaction ; 

= 

r 

r 

r* est la vitesse sans limitation diffusionnelle. 

Le module THIELE [21], qui est un nombre adimensionnel, est une mesure de 

grandeur relative entre la vitesse de la réaction et la vitesse de la diffusion. 

Les faibles valeurs de ce module de THIELE définissent le domaine chimique 

alors que les valeurs élevées définissent le domaine diffusionnel ou physique [13]. 

Où : 

d p ν iI 

g S 

Φ = 

2 D 

dp : est le diamètre de la particule solide ; 

vi : est la constante de vitesse intrinsèque ; 

Ig : est la masse spécifique du solide ; 

De : est le coefficient de diffusion effectif dans les pores. 


* 

e

Partie théorique Développement des catalyseurs d’isomérisation 

CHAPITRE IV : Développement des catalyseurs d’isomérisation [22] 

IV-1) Historique des différents catalyseurs utilisés pour le procédé 

d’isomérisation : 

Les catalyseurs d’isomérisation doivent être intrinsèquement très acides pour 

promouvoir la formation et l’isomérisation d’un carbocation, dont l’existence en tant 

qu’un intermédiaire réactionnel est maintenant reconnue [23]. 

Quatre générations de catalyseurs se sont succédées depuis 1933, l’année où des 

chercheurs ont montré que l’hexane et l’heptane pouvaient être isomérisés par le 

chlorure d’aluminium, premier né des catalyseurs d’isomérisation. 

IV-1-a) Catalyseurs de première génération : 

NENITZESCU et DRAGAN, en 1933, ont été les premiers à montrer que 

l’hexane et l’heptane pouvaient être isomérisés par le chlorure d’aluminium [24]. 

En 1936, IPATIEFF décrivait une action identique sur le n-butane [25]. C’est 

ainsi que naît la première génération des catalyseurs d’isomérisation, qui étaient de 

type « FRIEDEL et CRAFTS ». Depuis, une masse énorme d’articles ont été publiés 

à propos de ces catalyseurs, qui sont tous des halogénures, utilisés en phase homogène, 

où supporté sur des solides poreux (alumine, bauxite, silice). 

Parmi ces halogénures le chlorure d’aluminium s’est avéré être un des plus 

performants. Il permet d’effectuer la réaction entre 90°C et 130°C. Des solutions de 

chlorure d’aluminium dans le trichlorure d’antimoine ont également été 

industrialisées ; ces solutions sont encore plus actives, l’isomérisation pouvant être 

effectuée à 80°C. 

Il faut noter que cette isomérisation ne se produit qu’en présence d’acide 

chlorhydrique (HCl) ou de traces d’eau. Ces systèmes catalytiques étaient 

essentiellement mis en œuvre pendant la deuxième guerre mondiale pour 

l’isomérisation du butane normale en isobutane, et ce en vue d’alimenter l’alkylation 

aliphatique pour la production d’essence d’aviation à haut indice d’octane. 

Néanmoins, ces catalyseurs à base de chlorure d’aluminium, même s’ils sont actifs, 

conduisent à un craquage important et, à la production de boues acides, provoquant 



l’autodestruction du catalyseur. Cette autodestruction est d’autant plus marquée que le 

nombre d’atomes de carbone des molécules de la charge est plus grand ; pratiquement 

nul pour le butane, le craquage devient très important pour le n-heptane. 

Plus récemment de nouveaux développements dans le domaine de la catalyse 

« FRIEDEL et CRAFTS », ont conduit à la mise au point de systèmes superacides 

encore plus actifs que le chlorure d’aluminium (AlCl3HCl) : SbF5SO3H [26] et 

SbF5HF [27] [28]. 

Ils sont cependant très difficiles de les mettre en œuvre, car ils s’avèrent être 

sensibles aux impuretés et génèrent une corrosion importante des installations, malgré 

l’utilisation d’alliages spéciaux. 

IV-1-b) Catalyseurs de deuxième génération : 

Une deuxième génération de catalyseurs d’isomérisation apparaît vers les années 

cinquante, avec les catalyseurs bifonctionnels [29]. Ces catalyseurs sont constitués 

d’un composant hydrogénant, généralement un métal noble, supporté sur un solide 

poreux acide, de grande surface : alumine, silice alumine, alumine bore, 

aluminosilicate cristallisé ou pas. Utilisé sous pression d’hydrogène moyenne, ils sont 

d’emploi aisé, et profitent d’une technique éprouvée. La température d’utilisation de 

ces catalyseurs a progressivement évolué de 200°C à 250°C au fur et à mesure 

qu’étaient mis au point des supports de plus en plus acides, compte tenu des 

considérations thermodynamiques précédentes, cette dernière température est encore 

trop élevée pour accéder à un niveau de conversion (par passe) économiquement 

satisfaisant. Il n’en reste pas moins que de nombreux procédés basés sur ce type de 

catalyseur ont été brevetés, mais peut d’entre eux ont été commercialisés [30]. 

IV-1-c) Catalyseurs de troisième génération : 

Pour bénéficier de conditions thermodynamiques plus satisfaisantes, il fallait donc, 

rechercher des catalyseurs fonctionnant à plus basse température. C’est ainsi que fut 

mise au point la troisième génération de catalyseurs, alliant à la fois les avantages de la 

première génération (fonctionnement à basse température, activité élevée) et de la 

deuxième génération (sélectivité, facilité d’utilisation) : il s’agit de systèmes 

catalytiques à base de platine déposé sur alumine chlorée. 



La chloration, qui exalte l’acidité de l’alumine est effectuée avec des composés 

chlorés tel que : le chlorure d’aluminium, le chlorure de thionyle, le tétrachlorure de 

carbone, le chloroforme. 

Précisons que l’adjonction d’acide chlorhydrique en continu est nécessaire pour 

maintenir l’activité de ces catalyseurs, et qu’ils sont très sensibles à des poisons tels 

que les hétéromolécules soufrées et azotées, génératrices d’hydrogène sulfuré et 

d’ammoniac, l’eau et les hydrocarbures aromatiques. 

La charge doit donc être prétraitée et séchée. Ils sont, de plus, difficiles à mettre en 

œuvre et générateurs de corrosion, cette dernière est essentiellement due à l’injection 

de chlore en continu dans la charge lors de la réaction, afin de maintenir leur activité. 

IV-1-d) Catalyseurs de quatrième génération : 

Cette génération est représentée par des catalyseurs zéolithiques bifonctionnels, 

permettant de travailler à des températures moyenne (250°C à 270°C), mais qui 

présentent de plus, l’avantage d’être très facile à mettre en œuvre et d’être résistant 

aux poisons tels que le soufre et l’eau, ce qui évite le prétraitement de la charge. 

Chacune de ces générations de catalyseurs a fait au cours du temps l’objet de procédés 

industriels. Seuls les catalyseurs de troisième et quatrième génération sont utilisés 

actuellement industriellement. 

Tableau 24 : Catalyseurs de première génération 

Température 

Procédés Charge Phase (°C) 

Procédé Shell 

C4 Gaz 95 -150 

Procédé 

Jersey 

Anglo- C4 Gaz 95 - 150 

Procédé UOP 

C4 Liquide 

Procédé standard oil 

C5/C6 

Liquide 80 - 100 

Procédé Shell 

C4/C5/C6 

Liquide 

--- 

Catalyseur 

AlCl3/bauxite/HCl 

AlCl3/bauxite/HCl 

AlCl3/HCl 

AlCl3/HCl 

AlCl3/SbF3/HCl 


Référence 

[31] 

[32] 

[33] 

[34] 

[35]


Tableau 25 : Catalyseurs de deuxième génération 

Procédé 

Butamer 

Butomerate 

Linde 

Isomérate 

Iso-kel 

Penex haute T 

Pentafining 

Hysomer 

Charge 

n-C4 

C4 

C5/C6 

C5/C6 

C5/C6 

C5/C6 

C5/C6 

C5/C6 

Température 

(°C) 

375 

250 

320 

420 

400 

400 

450 

250 

Tableau 26 : Catalyseur de troisième génération 

Procédé Charge Température 

(°C) 

Penex basse 

température (UOP) 

C4/C5/C6 110 – 180 

C5/C6 

Isomérisation (BP) 

C5/C6 

Isomérisation (IFP) 

C4/C5/C6 

C4/C5/C6 

110 – 180 

110 - 180 

Tableau 27 : Catalyseur de quatrième génération 

Procédé Charge Température 

(°C) 

Shell Hysomer C5/C6 230 – 300 

Mobil 

UOP 

Sun-Oil 

Norton 

IFP 

C6 

C6 

C5/C6 

C5 

C5/C6 

315 

150 

325 

250 

240 - 260 

Pression 

Bar 

--- 

14 – 30 

30 

20 

24 -42 

21 – 70 

49 

15 - 35 

Pression 

Bar 

20 – 70 

10 – 25 

25 - 50 

Pression 

Bar 

30 

20 

21 

30 

30 

15 - 30 

Catalyseur 

Pt / support 

--- 

Pd/Silicoalumine 

Métal 

Métal 

Pt/support 

Pt/silisoalumine 

Pt/mordenite 

Référence 

[36] 

[37] 

[38] 

[39] 

[40] 

[41] 

[42] 

[43] 

Catalyseur Référence 

Pt/Al2O3 chlorée 

par AlCl3 


par CCl4 


par AIRxCly 

[44] 

[45] [46] 

[47] 

Catalyseur Phase 

Pt/ H-modernite 

H-modernite 

(Pt.Pd) 

H-modernite + 

PtRe/Al2O3 

PtHY 

Pd/modernite 

Pt/modernite 


Gaz 

Gaz 

Gaz 

Gaz 

Gaz 

Gaz


Tableau 28 : Arbre généalogique des catalyseurs d’hydroisomérisation [48] 

Catalyseurs FRIEDEL et CRAFTS Catalyseurs 

d’hydroisomérisation 

AlCl3 complexé avec l’hydrocarbure 100°C Pt/Al2O3 470°C 

AlCl3 sur support 80°C Pt/SiO2Al2O3 400°C 

AlCl3/SbCl3/HCl 85°C Pt/B2O3Al2O3 350°C 

AlBr3/HBr 40°C Pt/Zéolith Y 330°C 

SbF5/HF 20°C Pt/Modernite 250°C 

Catalyseurs d’hydroisomérisation (basse température) : 

Pt/Al2O3 activé par AlCl3. HCl en continu. 110 – 180°C 

Pt/Al2O3 activé par CCl4.HCl en continu. 110 – 180°C 

Pt/Al2O3 activé par AIRxCly.HCl en continu. 110 – 180°C 



IV-2) Cinétique et mécanisme : 

La cinétique de l’isomérisation des paraffines a fait l’objet d’un grand nombre de 

publications, aussi bien en catalyse homogène, qu’hétérogène. Ces travaux portent 

essentiellement sur des catalyseurs de la première génération : [49], [50] [51], et de la 

deuxième génération : [52], [53], [54], [55]. 

Mais quel que soit le type de catalyseur utilisé, l’isomérisation procède par un ion 

carbonium intermédiaire qui, une fois formé, peut s’isomériser par un réarrangement 

intramoléculaire [56]. Cependant, le mécanisme de la réaction est différent selon que 

l’on travaille avec des catalyseurs très acides, tels que le catalyseur Pt sur alumine 

chlorée ou avec des catalyseurs Zéolithiques [57]. 

IV-2-1) Catalyseurs de la première génération : 

Pour ces catalyseurs, dits « monofonctionnels », la formation du carbocation (R + ) 

s’effectue sur les sites acides, par abstraction directe d’un ion hydrure à partir de la 

paraffine (RH). Si S représente le support et SH + le site acide de BRONSTED, RH 

est la paraffine normale et iRH est l’isoparaffine, cette abstraction est schématisée par 

l’équation suivante : 

SH + + RH SR + + H2 

La production d’hydrogène, que laisse la stoechiométrie de cette réaction a pu être 

mise en évidence avec les systèmes superacides : SbF5HF [28], SbF5SO3H [58]. 

L’étape suivante du processus est l’isomérisation du carbocation selon : 

SR + SiR + 

La réaction se propage ensuite suivant un processus cyclique faisant intervenir le 

transfert intermoléculaire d’un ion d’hydrure suivant : 

SiR + + RH SR + + iRH [59] 

Cette réaction est généralement considérée comme lente devant l’isomérisation du 

carbocation, mais rapide devant celle d’initiation. 



IV-2-2) Catalyseurs de deuxième génération : 

Ces catalyseurs, dits « bifonctionnels », ne possèdent pas une activité suffisante 

pour générer le carbocation par arrachement d’hydrure. Selon HEINEMAN, 

MILLIKEN et OBLAD [60], qui proposèrent les premiers ce mécanisme, le 

carbocation est produit à partir de l’oléfine issue de la déshydrogénation de la 

paraffines sur le métal. Aux températures relativement élevées où la réaction est 

effectuée, la déshydrogénation est thermodynamiquement favorisée et le schéma 

réactionnel global est comme suit : 

Pt site acide site acide site acide 

n-paraffine n-oléfine n-R + iR + i-Oléfine 

Pt 

i-paraffine 

SINFELT [61] propose le même schéma réactionnel et suppose que la coopération 

entre le métal et le support acide se fait par diffusion de l’oléfine intermédiaire dans la 

phase gazeuse, hypothèse corroborée par la présence d’oléfines dans les produits de la 

réaction. Cet auteur a, de plus, montré que la vitesse d’isomérisation est 

proportionnelle à la pression partielle d’oléfine calculée sur la base de l’équilibre 

thermodynamique d’hydrogénation – déshydrogénation. 

Sur ce type de catalyseur, l’équilibre d’hydrogénation – déshydrogénation serait 

donc atteint, et l’étape est lente, limitante de la vitesse globale, serait l’isomérisation 

sur le site acide des carbocations intermédiaires [62]. D’autres auteurs [63] étudiant 

l’isomérisation du n-hexane sur silice-alumine imprégnée de platine, ont montré que 

l’étape de déshydrogénation pouvait, dans certains cas, être l’étape limitante de la 

vitesse globale. 

Selon la description faite par WEISZ [64], l’ion carbonium ainsi généré va subir 

soit des réarrangements de squelettes, soit une coupure par β scission, selon la force du 

site acide mis en jeu. 



-H2 Diffusion +H + 

n-P n-O n-O n-C + 

Métal Acide 

Produits 

+H2 -H + craqués 

i-P i-O i-O i-C + 

Métal Diffusion Acide 

n-P : n-paraffine ; n-O : n-oléfine ; i-O :iso-oléfine. 

i-P : isoparaffine ; n-C + et i-C + : ion carbonium. 

Un tel schéma suppose bien entendu une proximité des sites acides et métalliques, 

ceci a des conséquences importantes au niveau de la préparation du catalyseur. 

Dans un mécanisme bifonctionnel « idéal » [65], les actions des sites acides et 

métalliques sont parfaitement distinctes. L’hydrogénation et la déshydrogénation 

s’effectuant sur les sites métalliques et les réarrangements de squelette carboné sur les 

sites acides. 

Dans le cas des catalyseurs Pt su alumine chlorée, on ne peut pas cependant 

exclure qu’il y ait superposition des deux mécanismes monofonctionnel acide et 

bifonctionnel [66]. 

Figure 15: Schéma réactionnel de l’isomérisation. 

IV-2-3) Catalyseurs de troisième génération : 

C’est GOBLE [67] qui a observé que l’isomérisation du n-hexane était possible à 

20°C, sous courant d’hydrogène sur une alumine, exempte de platine, fortement 

chlorée par le tétrachlorure de carbone (CCl4), mais l’activité obtenue décroît très 

rapidement, ce qui n’est pas le cas lorsque l’alumine est préalablement imprégnée de 

0.5% en poids de platine. 



Pour ce catalyseur, il est admis que le mécanisme est monofonctionnel acide et que 

dans ce cas la formation du carbocation se fait par arrachement d’hydrure à la 

paraffine, suivant : 

H3C-(CH2)2-CH2-CH3 H3C-(CH2)2-CH + -CH3 + H + 

• Réarrangement du carbocation secondaire en un carbocation tertiaire plus stable 

H3C-(CH2)2-CH + -CH3 H3C-CH2-C + -CH3 

• Formation de l’isoparaffine par transfert d’hydrure H + : 

H3C-(CH2)2-CH + -CH3 + H3C-CH2-C + -CH3 

CH3 

H3C-CH2-CH-CH3 + H3C-(CH2)2-CH + -CH3 

CH3 

IV-2-4) Catalyseurs de quatrième génération: 

CH3 

Avec les catalyseurs zéolithiques moins acides, on est en présence d’un mécanisme 

bifonctionnel métal/acide. Dans un premier temps, l’oléfine provient de la 

déshydrogénation de l’oléfine sur le platine. Le carbocation est ensuite formé par 

protonation de l’oléfine sur les sites acides suivant les étapes suivantes : 

• Formation de la n-oléfine : 

H3C-(CH2)2-CH2-CH3 

• Formation du carbocation: 

Pt 

H3C-(CH2)2-CH=CH2 + H2 

H3C-(CH2)2-CH=CH2 + H + A - H3C-(CH2)2-CH + -CH3 + A - 

• Réarrangement du carbocation secondaire en carbocation tertiaire: 

H3C-(CH2)2-CH + -CH3 H3C-CH2-C + -CH3 

CH3 



• Formation de l’iso-oléfine: 

H3C-CH2-C + -CH3 + A - 

H3C-CH2-C=CH2 + H + A - 

CH3 CH3 

• Formation de l’isoparaffine: 

Pt 

IV-3) Rôle du platine : 

H3C-CH2-C=CH2 + H2 

H3C-CH2-CH-CH3 

CH3 CH3 

Dans le cas des catalyseurs fortement acides, la fonction métallique du platine joue 

un rôle spécifique d’agent décokant, par l’hydrogénation des précurseurs de coke 

présents à la surface du catalyseur. 

Dans le cas des catalyseurs zéolithiques, outre son rôle d’agent décokant, la 

fonction métallique intervient directement dans les étapes d’hydrogénation et de 

déshydrogénation, le réarrangement de squelette carboné s’effectuant sur les sites 

acides. 

IV-4) Influence des activités acides et hydrogénantes sur le comportement des 

catalyseurs bifonctionnels : 

Les deux réactions secondaires les plus importantes sont le craquage et le cokage, 

leurs proportions respectives dépendent essentiellement du rapport fonction 

hydrogénante notée n-Pt sur fonction acide notée n-A. L’influence du rapport n-Pt/n- 

A a été étudiée sur le normal heptane n-C7 par GIANETTO et GUISNET [68], [69] 

sur un catalyseur zéolithique bifonctionnel et confirmé sur le normal hexane n-C6 [70]. 

En présence de catalyseurs zéolithiques bifonctionnels, les étapes de diffusion des 

intermédiaires oléfiniques entre les sites hydrogénants et les sites acides peuvent jouer 

un rôle important, et ce, d’autant plus que l’ouverture des pores de la zéolithe est 

réduite. 

Donc, GIANNETO a établi des relations quantitatives entre l’activité des 

catalyseurs bifonctionnels Pt/Zéolithe et leurs caractéristiques acides et hydrogénante. 

Cette étude a été faite en faisant varier la teneur en platine de 0.1 à 1.5% en poids sur 

la zéolithe et le rapport atomique Si / Al de 3.9 à 35. 



Il est apparu que l’activité, la sélectivité et la stabilité de ces catalyseurs, sont 

gouvernées par le nombre de sites acides (n-A), dont la chaleur d’adsorption 

d’ammoniac est supérieure à 100 Kj/mole et le nombre de sites métalliques 

accessibles (n-Pt). Trois cas sont à considérer : 

1. Lorsque le rapport n-Pt/n-A est élevé, le catalyseur est considéré comme catalyseur 

« idéal » d’hydroisomérisation (n-Pt/n-A>0.15). Dans ce cas, chaque intermédiaire 

oléfinique subit une seule réaction au cours de sa diffusion entre deux sites 

hydrogénants. La probabilité de rencontrer des oléfines avec les sites acides entre deux 

sites métalliques est faible ; par conséquent, les réactions secondaires sont 

défavorisées. La formation du coke et la désactivation du catalyseur sont lents. Tous 

les sites d’acides sont alimentés en intermédiaires oléfiniques, ce qui se traduit par une 

activité maximale en isomérisation par site acide ; 

2. Lorsque le nombre de sites acides forts est plus élevé que le nombre de sites 

hydrogénants (n-Pt/n-A< 0.03), les oléfines peuvent subir une ou plusieurs 

transformations successives avant d’arriver à un site métallique. Les produits 

monobranchés, multibranchés et les produits de craquage apparaissent alors comme 

des produits primaires de réaction. Le nombre de sites acides étant supérieur à celui 

nécessaire à la transformation des oléfines, l’activité catalytique en isomérisation et/ou 

en craquage par site acide n’est pas maximale. Certains sites acides peuvent favoriser 

la formation de coke, et la désactivation est plus rapide ; 

3. Pour les valeurs n-Pt/n-A intermédiaires, les oléfines peuvent se transformer 

successivement en oléfines monobranchées puis en oléfines bibranchées, avant de 

rencontrer des sites hydrogénants. Le nombre de sites acides actifs entre deux sites 

hydrogénants et trop petit pour permettre la formation de produits de craquage. Tous 

les sites acides sont actifs et l’activité en isomérisation par site est maximale. 



Le tableau suivant résume les différents cas en terme d’activité, stabilité et 

sélectivité. 

Tableau 29 : influence de n-Pt/n-A sur l’activité, la stabilité et la sélectivité de 

Où : 

catalyseurs bifonctionnels Pt/HY [68] 

n-Pt / n-A 0.03 0.03 : 0.15 0.15 

Activité Faible Maximale Maximale 

Stabilité Faible 

M 

Moyenne 

Parfaite 

Sélectivité n-C7 B n-C7 (M,B) C 

C 

n-C7 M B C 

M : isomères monobranchés ; 

B : isomères multibranchés ; 

C : produits de craquage. 



Schéma A 

nC 

Pt A Pt Pt A Pt Pt A Pt 

= 7 M = 

M = 

B = 

B = 

C = 

nC7 

n-C7 = : est le normal heptène ; M = : est l’oléfines monobranchées ; 

B = : est l’oléfine bibranchées ; C = : est l’oléfines de craquage ; n-C7 : n-heptane 

Bet C sont des paraffines Pt : sites métallique, A : site acide 

Schéma B 

Schéma C 

M B 

A A A A 

M - 

Pt A A A A Pt 

nC7 

- 

nC7 

Pt Pt Pt 

M 

Coke 


B - 

B 

nC7 = M = B 

Pt A A Pt Pt A Pt 

= 

nC7 

Pt 

M 

Figure 16 : Mécanisme de formation du coke et des produits de craquage. 

B 

C - 

C 

B = 

C - 

C = 

C 

C 

C


IV-5) Détermination de la contribution de chacun des mécanismes : 

En présence de catalyseurs bifonctionnels (métal/acide), les trois modes 

d’isomérisation (monofonctionnel acide, métallique ou bifonctionnels) peuvent 

coexister. La distinction entre ces mécanismes peut être faite sur la base de : 

IV-5-1) Données cinétiques différents : 

• Le mécanisme monofonctionnel acide se caractérise par des valeurs d’énergie 

d’activation les plus faibles (40 à 50 Kj/mole), par un ordre apparent en 

hydrocarbure positif égal à 1 et un ordre apparent en hydrogène nul [71] ; 

• Le mécanisme monofonctionnel métallique se distingue par des valeurs 

d’énergie d’activation très élevée (230 à 295 Kj/mole), et un ordre apparent en 

hydrogène négatif élevé (-2 à -4) [72] ; 

• Le mécanisme bifonctionnel se distingue par des valeurs d’énergie d’activation 

intermédiaires (105 à 135 Kj/mole), un ordre en hydrocarbure positif égal à 1 et 

un ordre en hydrogène négatif compris entre 0 et -1 [73]. 

Tableau 30 : Caractéristiques cinétiques de l’isomérisation des alcanes 

Catalyseur Mécanisme Ea 

Alumine 

chlorée 

Pt/Al2O3 

Pt/Silice 

Monofonctionnel 

acide 

Bifonctionnel 

Monofonctionnel 

métallique 

Ordre apparent 

(Kj/mole) n-paraffine H2 

42 à 50 

105 à 134 

230 à 293 

1 

1 

- 

0 

-0.3 à -1 

-2 à -3.4 

Référence 


[73] 

[75] 

[74]


IV-5-2) Sélectivités distinctes : 

Dans le cas de l’isomérisation du n-hexane sur catalyseur bifonctionnel 

métal/acide, CHEVALIER [73] montre que : 

• Lorsque l’isomérisation s’effectue par un mécanisme monofonctionnel 

métallique, on observe dans les produits la formation d’un intermédiaire 

méthylcyclopentane ; 

• Lorsque l’isomérisation s’effectue par un mécanisme acide typique, le 

n-hexane produit un mélange équilibré des méthylpentanes et du 2,3 

diméthylbutane. Seul le 2,2 diméthylbutane apparaît comme produit secondaire ; 

• Lorsque l’isomérisation s’effectue par mécanisme bifonctionnel idéal, seuls les 

méthylpentanes apparaissent comme produits primaires de la réaction. 

IV-6) Aspect cinétique de l’isomérisation des alcanes C5 et C6 : 

IV-6-1) Isomérisation du normal pentane (n-C5) : 

Parmi les différents alcanes, la transformation du n-pentane en présence des 

catalyseurs bifonctionnels, a été particulièrement étudiée, en raison probablement de 

son activité supérieure à celle du n-butane, et de la simplicité des produits formés, 

constitués principalement de produits de craquage et d’isopentane. 

La formation du néopentane (réaction typiquement métallique), ou de produits de 

dismutation (C4, C6), a été observé en présence de catalyseurs zéolithiques du type 

PtReHY [74]. 



CH4, C2H6, C3H8, C4H10 néopentane 

Pt Pt Pt 

n-C5H12 

Hydrogénolyse + i-C5H12 

+n- C5H12 

i-C5H12 C6H14 + C4H10 

Isomérisation Dismutation 

Figure17: Transformation du n-pentane sur catalyseur 

bifonctionnel PtReHY [76]. 

Les études cinétiques montrent qu’en présence de catalyseurs bifonctionnels de 

type Pt/alumine chlorée l’isomérisation du n-pentane s’effectue, vraisemblablement, 

par deux mécanismes distincts : l’un est monofonctionnel acide procédant par 

arrachement d’hydrure à la paraffine, l’autre est bifonctionnel procédant par 

protonation d’intermédiaire pentène [75]. 

Par contre, en présence de catalyseurs de type métal noble/zéolithe, l’isomérisation 

du n-pentane s’effectue exclusivement par mécanisme bifonctionnel. 

L’hydrogénation et la déshydrogénation s’effectuant sur le site métallique et le 

réarrangement de squelette s’effectuant sur les sites acides [76], [77]. 

Ces études montrent également que l’hydroisomérisation des alcanes C5/C6 en 

présence de catalyseurs Pt (Pd)/H-Mordénite [80], [81], répond à un formalisme 

d’une réaction réversible d’ordre unitaire. 

k 

n-pentane iso-pentane 

k’ 



La vitesse de formation de l’isopentane peut être exprimée comme suit : 

dN 

R = = kC − k C 

dW 

iC 5 

' 

iC 5 nC 5 iC 5 

Où : 

k et k’ : Constantes de vitesses de la réaction réversible d’ordre 1 ; 

Où : 

CnC5, CiC5 : Concentrations respectives de n-pentane et de l’isopentane mole/g ; 

NiC5 : Débit molaire d’isopentane mole/h ; 

W : Poids du catalyseur. 

L’intégration de cette expression donne : 

⎛ Y ⎞ f −YiO 

⎜ ⎟ 

kMρ 

GW 

−Ln 

1− 

= 

⎜ ∗ ⎟ 

⎝ Yf 

−YiO 

⎠ F 

( 1+ 

RH 

) Yf 

∗ 

YO, Yf, Yf* : Fractions molaire de n-pentane, avant et après réaction et à l’équilibre 

thermdynamique ; 

M : Nombre de moles d’isopentane ; 

ρG : Densité molaire en phase gazeuse (g.mole/cm 3 ) ; 

F : Débit de charge n-pentane (g/min) ; 

RH : Rapport molaire H2/n-C5. 

Les modèles cinétiques reliant les pressions partielles Pn-C5 et PH2 à la vitesse de 

réaction sont le plus souvent du type LANGMUIR-HINSHELWOOD [78],[79] : 

Où : 

k0 : Est la constante de vitesse ; 

( ) × 

k0Kn 

k = 

Avec x = 1 ou 2 

1+ KnPnC5 

+ KHPH 

2 

Kn et KH2 : Sont les constantes d’adsorption ; 

Pn-C5 et PH2 : Sont les pressions partielles d’hydrocarbure et d’hydrogène. 



Tableau 31 : Données cinétiques de l’isomérisation du n-pentane 

Catalyseur Conditions 

Pt/alumine 

chlorée 

PtReHY 

Pd / H- 

Mordénite 

opératoires 

150°C, 40 bar 

H2/n-C5 = 2. 

300°C,30 bar 

H2/n-C5 = 4. 

280°C, 30 bar 

H2/n-C5 = 8. 

Ea (Kj/mole) Ordre en n- 

63 

142 

153 

IV-6-2) : Isomérisation du normal hexane (n-C6) : 

C5 

1 

0.8 

>0 

Ordre en 

H2 

-0.8 

-1 

-0.9 

Référence 

En ce qui le normal hexane, lorsque l’isomérisation procède par un mécanisme 

monofonctionnel acide, seul le 2,2-diméthylbutane apparaît comme produit 

secondaire. Le 2,3-diméthylbutane et les méthlpentanes apparaissent comme produits 

primaires. 

Par contre, les études de transformation du n-hexane sur catalyseurs zéolithiques 

bifonctionnels [80], [81], montrent que les méthylpentanes apparaissent comme 

principaux produits primaires de réaction. Les principaux produits formés sont : 

• Les produits d’isomérisation : 

- Monobranchés : 

H3C-CH-CH2-CH2-CH3 H3C-CH2-CH-CH2-CH3 

CH3 CH3 

2-méthylpentane (2MP) 3-méthylpentane (3MP) 


[75] 

[74] 

[79]


- Bibranchés : 

CH3 

H3C-CH-CH-CH3 2,3-diméthylbutane (2.3DMB) 

CH3 

CH3 

H3C-CH-CH-CH3 2,2-diméthylbutane (2.2DMB) 

CH3 

• Les produits de craquage C1 , C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5 avec principalement 

du propane. 

Le rapport 2MP/3MP atteint rapidement l’équilibre thermodynamiquement, ainsi 

que le rapport 2MP/2.3DMB atteint également des valeurs proches de l’équilibre 

thermodynamique. Cependant, la transformation du 2.3DMB en 2.2DMB est plus 

lente, car elle nécessite le passage d’un carbocation tertiaire vers secondaire moins 

stable. Ceci explique l’apparition du 2.2DMB comme seul produit secondaire de 

réaction, dont les quantités n’atteignent l’équilibre thermodynamique qu’à haute 

température. 

Cette sélectivité vis-à-vis des isomères est donc différente de celle observée pour 

les catalyseurs opérants par mécanismes bifonctionnels de type PtHY [82] ou 

Pt/Al2O3 [83], [84], pour lesquels le schéma suivant est proposé : 

n-C6 2MP 2,3DMB 2,2DMB 

3MP 



Tableau 32: Données cinétiques de l’isomérisation du n-hexane 

Catalyseur Conditions 

Pt/alumine H- 

Mordénite 

HY 

Pt / HY 

Pt/ H- 

Mordénite 

opératoires 

250°C,1atm 

260°C, 33 bar 

H2/n-C6 = 10 

300°C, 30 bar 

H2/n-C6 = 4 

300°C, 30 bar 

H2/n-C6 = 4 

300°C, 30 bar 

H2/n-C6 = 9 

Ea (Kj/mole) Ordre en 

134 

102 

117 

155 

121 - 142 

n-C6 

1 

1 

- 

0.6 – 0.8 

0.6 – 0.8 

Ordre 

en H2 

-1 

- 

- 

-0.9 

-0.7 

Référence 


[75] 

[86] 

[83] 

[83] 

[82]

Partie expérimentale Préparation du catalyseur 

CHAPITRE V : Préparation du catalyseur : 

V-1) Introduction : 

Le travail consiste en une valorisation du condensât, en vue d’utiliser les fractions 

de condensât PI-60°C et PI-80°C mélangées avec les fractions du pétrole brut PI- 

60°C et PI-80°C, comme matière première pour le procédé d’isomérisation. Et voire 

l’influence de la qualité de la charge sur les spécifications et le rendement des essences 

d’isomérisation 

Il est connu que l’isomérisation catalytique est réalisée en présence d’hydrogène, et 

les essais de notre travaille sont basés sur une isomérisation à la pression 

atmosphérique en présence d’hydrogène. 

Le catalyseur choisi est à base de la bentonite enrichie à l’alumine (Al2O3), Nickel 

(Ni) et le Cobalt (Co). 

La réaction est réalisée suivant le mécanisme cationique en fonction de 

l’isomérisat obtenu : 

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 

+ Cat 

CH3-(CH2)3-CH + -CH3 

Iso CH3 CH3 

CH3-CH-C + -CH3 H3C-CH2-CH-C=CH2 +H + 

CH3 

+H2 CH3 

H3C-CH-CH-CH3 

CH3 



V-2) Généralités sur les argiles: 

V-2-a) Définition: 

Les argiles minérales sont les groupes minéraux sédimentaires les plus abondants. 

Elles font partie des alumino-silicates. 

Leurs particules ont une taille inférieure à un µm, par ailleurs des études aux 

rayons X ont montré que la structure est cristalline, même les plus fines des particules 

confèrent cette structure [85], [86]. Cependant la présence de traces de matière 

amorphes a été justifiée dans certains échantillons d’argiles [87]. PAULING [88] a 

montré que les micas, la pyrophilite, le chlorite et la kaolinite présentent des structures 

de couches qui se répètent et qui sont confirmées par le microscope électronique [89]. 

Le feuillet élémentaire d’une particule argileuse est défini par deux unités 

structurales de base qui sont le tétraèdre de silice et l’octaèdre d’alumine. Le centre de 

chaque tétraèdre est formé d’un atome de silicium lié au sommet du tétraèdre par 

quatre atomes d’oxygène. 

V-2-b) Acidité des argiles : 

Plusieurs mesures de l’acidité des couches d’argile ont été menées en utilisant des 

mesures de conductivité de surface [90], la RMN [93] et les indicateurs de 

HAMMETT [91], [92]. 

L’argile possède des propriétés acides à la fois de BRONSTED et LEWIS. La 

source la plus importante de l’acidité de type BRONSTED résulte de la dissociation 

des molécules d’eau dans la sphère d’hydratation des cations échangeables à 

l’interface [94], [95] comme le montre la réaction suivante : 

[M (OH2)n] m+ [M (OH2)n-1 OH] (m-1)+ + H + (1) 

L’acidité dépend de la quantité d’eau présente dans l’argile, elle est due à une 

substitution dans le réseau octaédrique ou tétraédrique [91], [94], [96]. 

L’acidité est maximum quand le contenu de l’argile en eau est faible (la charge des 

ions M 4+ est peu dissipée par l’excès d’eau) et quand des espèces hautement 

polarisantes telles que M 3+ sont remplacées par les cations naturels Na + et Ca 2+ [97]. 



V-3) Préparation du catalyseur : 

V-3-a) Mode opératoire : 

• Broyage de l’argile ; 

• Ajout de 0.5g de Nickel et 0.5g de Cobalt ; 

• Séparation des particules par tamisage suivant une granulométrie désirée ; 

• Agitation pendant 8 heures pour éliminer les sels solubles dans l’eau ; 

• Filtration ; 

• Préparation des mélanges à partir de la bentonite ; 

• Après avoir mélangé tous les constituants, on agite pendant 8 heures à une 

température comprise entre 70 et 90 °C ; 

• Filtration du mélange obtenu, qui a pour but de retenir les particules en 

suspension, le fluide s’écoule à travers la matière filtrante et laisse à sa 

surface une couche de produit solide (gâteau). Ensuite, nous ferons passer ce 

gâteau dans un tamis pour donner une forme au catalyseur (sous forme 

d’extrudés cylindriques de 0.8 à 1 cm de largeur) ; 

• Séchage du catalyseur à l’air libre pendant 12 heures, puis dans une étuve à 

120 °C pour éliminer par vaporisation la partie liquide ; 

• Calcination à une température de 800 °C pendant 8 heures dans un four 

tubulaire afin de lui conférer une bonne résistance mécanique. 



V-3-b) Elaboration du catalyseur : 

1. Caractérisation physico-chimique du catalyseur : 

Pour mieux évaluer les performances d’un catalyseur, il est nécessaire de connaître 

les caractéristiques physico-chimiques intrinsèques du solide. 

L’analyse chimique par fluorescence X de la bentonite traitée est donnée dans le 

tableau ci-dessous où la composition des différents constituants est donnée en % poids. 

Tableau 33 : analyse chimique par fluorescence X de la bentonite. 

SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO Na2O K2O SO3 Cr2O3 PAF 

55.85 18.13 6.57 2.06 3.22 0.50 2.67 2.46 0.03 8.51 

2. Composition du catalyseur : 

La composition du catalyseur préparé est présentée dans le tableau suivant : 

Tableau 34 - : Composition du catalyseur 

Composition % massique 

Bentonite 19.10 

Argile traitée 38.20 

Gel de silice 10.31 

NH4Cl 28.61 

Al2O3 

2.29 

Ni 0.4 

Co 0.4 

Cr2O3 

0.66 



V .4) Activation du catalyseur : 

L’activation consiste à la fixation des sites acides sur le support par un courant 

d’acide chlorhydrique (HCl) à une température de 250°C pendant deux heures suivant 

la Figure 20. 

L’acide sulfurique contenu dans la fiole (1) est introduit dans le ballon (2) 

contenant NH4Cl, l’acide chlorhydrique (HCl) produit par la réaction ; 

H2SO4 + NH4Cl HCl + [HSO4NH4] 

barbote dans le ballon (3) rempli de l’acide sulfurique afin d’éliminer les traces d’eau 

qui peuvent se former. Le courant d’acide chlorhydrique passe par le lit catalytique 

dont la température est de 250 °C. 



Agitateur 

Cristallisoir 

Mélange 

Figure 18 : schéma de l’appareil d’agitation 



Four 

Catalyseur 

Figure 19 : Four de calcination 

Tube en quartz 

Thermocouple 



Figure 20 : Schéma d’activation du catalyseur 


Partie expérimentale Préparation et caractérisation des charges utilisées 

CHAPITRE VI : Préparation et caractérisation des charges utilisées 

VI-1) Données relatives au condensât : 

L’Algérie est l’un des premiers producteurs de condensât à l’échelle mondiale, ces 

énormes quantités de condensât ne trouvent aucune application dans l’industrie 

algérienne. Cependant, il faut noter qu’une faible quantité est utilisée dans les 

raffineries du nord du pays, et la grande quantité étant exportée à l’état brut. 

Le condensât est la phase liquide légèrement jaunâtre, qui accompagne le gaz 

naturel lors de sa sortie des puits de production de gaz naturel. Le gaz de Hassi-R’mel 

avec une teneur en hydrocarbures liquides d’environ 220 g/m 3 de gaz, permet 

l’extraction annuelle de près de 15 millions de tonnes de condensât [98]. 

Tableau 35 : Les exportations du condensât de 1997 à 2000 [99] 

Années Quantités du condensât exportée (MT) 

1997 16.0 

1998 15.5 

2000 16.0 

Les exportations du condensât Algérien vont généralement, vers les Etats-Unis 

d’Amérique (44%), l’Europe (39%) et le Brésil (17%). 

Débouchés : 75% du volume exporté est destiné à la pétrochimie et le reste au 

raffinage. 

VI-2) Analyse du condensât : 

VI-2-a) Caractéristiques du condensât : 

Le condensât est fournit par la DTR d’Arzew dans un fût de 200 litres. La mise 

en œuvre du condensât et l’analyse des fractions obtenues, ont été effectuées au 

laboratoire d’Analyse des Huiles, au Centre de Recherche et Développement, 

Sonatrach de Boumerdès (CRD) voire le tableau ci-dessous. 



Tableau 36 : Caractéristiques du condensât 

Aspect 

Densité à 15°C 

Densité à 20°C 

Densité API 

Spécifique gravity 

Caractéristiques Résultats 

Indice de réfraction à 20°C 

Doctor test 

Corrosion à la lame de cuivre 

Indice d’acidité mgKOH/g 

Point d’aniline (°C) 

Couleur ASTM 

Poids moléculaire moyen 

Facteur de caractérisation (Waston) 

Analyse PONA (%poids) : 

Paraffines (normale, iso) 

Naphtènes 

Oléfines 

Aromatiques 

Paraffines non identifiées 

VI-2-b) Composition chimique du condensât : 

Limpide 

0.72 

0.71 

64.60 

0.72 

1.41 

Négatif 

< 1 a 

0.01 

64.00 

0.00L 

118.70 

12.37 

62.19 (45.77 ; 16.42) 

6.13 

0.00 

5.89 

25.79 

L’analyse a été faite au laboratoire de chromatographie du département géochimie 

du CRD, les résultats obtenus sont représentés sur le tableau ci-dessous ; 



N° CONSTITUANTS (%) 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

10 

11 

12 

13 

14 

15 

16 

17 

18 

19 

20 

21 

22 

23 

24 

25 

26 

27 

28 

29 

30 

31 

32 

33 

I Butane 

N Butane 

I Pentane 

N Pentane 

Dimethyl 2,2 butane 

Cyclopentane 

Dimethyl 2,3 butane 

Méthyl 2 pentane 

Méthyl 3 pentane 

N hexane 

Diméthyl 2,2 pentane 

Méthyle cyclopentane 


Triméthyl 2,2,3 butane 

Benzène 


Cyclo hexane 

Méthyl 2 hexane 


Diméthyl 1,1Cyclo 

pentane 

Méthyl 3 hexane 

Diméthyl 1,3 CP cis 

Diméthyl 1,3 CP trans. 

Ethyl 3 pentane 

Diméthyl 1,2 CP trans. 

N heptane 

M.C.Hx + D.M 1,2 

CP.cis 

Diméthyl 2,2 hexane 

Ethyl Cyclo pentane 



T.M 1,2,4 CP trans. 

trans. 


Mass 

0,21 

0,37 

0,88 

2,52 

0,15 

0,05 

0,08 

1,37 

0,8 

3,21 

0,15 

0,27 

0,21 

0,04 

1,09 

0,09 

0,82 

1,51 

0,46 

0,21 

1,88 

0,14 

0,09 

0,14 

0,32 

5,4 

2,22 

0,27 

0,09 

0,28 

0,32 

0,14 

0,14 

N° CONSTITUANTS (%) 

34-35 

36 

37 

38 

39 

40 

41-42 

43 

44 

45 

46 

47 

48-49- 

50 

51 

52 

61 

63-64 

67 

C9 

C10 

C11 

C12 

C13 

C14 

C15 

C16 

C17 

C18 

C19 

C20 

C21 

53 à 113 

- 

Tableau 37 : composition chimique du condensât 

Non identifiés 

Toluène 


Triméthyl 1,1,2 Cycloheptane 

Méthyl 2 heptane 


Non identifiés 


Diméthyl 1,2 Cyclohexane 

cis 


cis 


Diméthyl,1,4Cyclohexane 

trans. 

Non identifié 


trans. 

N octane 

Ethyl benzène 

MP xylène 

O xylène 

N nonane 

N décane 

Undécane 

Dodécane 

Tridécane 

Tétradécane 

Pentadécane 

Héxadécane 

Héptadécane 

Octadécane 

Nonadécane 

Eicosane 

Hénicosane 

Paraffines non identifiées 

- 

TOTAL 


Mass 

0,23 

1,51 

0,32 

0,18 

2,52 

0,91 

0,18 

2,29 

0,76 

0,37 

0,32 

0,01 

0,18 

0,46 

5,86 

1,05 

1,83 

0,41 

6,18 

4,94 

4,39 

3,66 

2,65 

2,52 

1,37 

0,69 

0,41 

0,23 

0,16 

0,09 

0,05 

25,20 

- 

100 %


VI-2-c) Distillation TBP du condensât : 

La distillation TBP a été effectuée dans une colonne à garnissage de 50mm de 

diamètre et d’une hauteur équivalente à 16 plateaux théoriques, suivant la norme 

ASTM-D2892. 

Elle a été réalisée dans des conditions suivantes : 

• sous pression atmosphérique pour les fractions distillant avant 200°C 

• sous pression absolue de 40 mm de Hg pour les fractions distillant entre 200 et 

500°C 

Les résultats de la distillation sont représentés sur le suivant 



T°C à 760 mmHg (%Mass) cumulé (%Vol) cumulé Densité à 

Gaz ≤ 20 5,15 6,22 0,59 

1 20 - 70 28,81 33,15 0,64 

2 70 - 80 34,67 37,07 0,64 

3 80 - 90 38,04 41,46 0,65 

4 90 - 100 45,36 48,75 0,66 

5 100 - 110 49,73 53,06 0,66 

6 110 - 120 54,55 57,79 0,69 

7 120 - 130 60,66 63,72 0,69 

8 130 - 140 64,90 67,80 0,69 

9 140 - 150 68,46 71,20 0,70 

10 150 - 160 72,73 75,25 0,70 

11 160 - 170 77,11 79,35 0,70 

12 170 - 180 80,03 82,08 0,70 

13 180 - 190 82,40 84,28 0,70 

14 190 - 200 85,35 86,99 0,71 

15 200 - 210 87,45 88,89 0,71 

16 210 - 220 89,60 90,84 0,71 

17 220 - 235 92,16 93,14 0,71 

18 235 - 250 94,27 95,03 0,71 

19 250+ 100 100 0,72 

Tableau 38 : distillation TBP du condensât 

Voire la courbe TBP du condensât en annexes. 

15 °C 



VI-2-e) Distillation ASTM du condensât : 

C’est la distillation progressive simple dans les conditions aux quelles les vapeurs 

obtenues au fur et à mesure de leur formation sont évacuées d’une façon continue à 

partir de l’appareil de distillation. 

Les résultats de la distillation sont représentés sur le (tableau-VI.4-) suivant : 

Température (°C) Rendement (% vol) 

30 

48 

58 

68 

81 

98 

119 

130 

149 

179 

221 

260 

264 

Distillat % Vol 

Résidu 

Pertes 

PI 

5 

10 

20 

30 

40 

50 

60 

70 

80 

90 

95 

Point final 

95,5 

3,0 

1,5 

Tableau 39 : distillation ASTM du condensât 

Voire la courbe ASTM du condensât en annexes 



Figure 21 : Schéma de l’appareil de distillation ASTM 



VI-3) Analyse chromatographique de la fraction PI-70°C : 

Cette fraction qui va nous servir de charge a été analysée par chromatographie et sa 

composition chimique est présentée sur le tableau suivant : 

Constituants Charge PI-70 

Butane 

2,50 

Iso pentane 

N pentane 

2,2 diméthyl butane 

2,3 diméthyl butane 

2, méthyl pentane 

3, méthyl pentane 

N hexane 

Cyclo pentane 

Cyclo hexane 


Benzène 

2,50 

31,75 

1,20 

1,50 

11,50 

7,55 

36,5 

2,60 

0,15 

2,10 

0,15 

TOTAL 100 

Indice d’octane 67,71 

Densité à 15 °C 0,64 

Tableau 40 : Composition chimique de la fraction PI-70°C 

La charge contient une teneur élevée en normales paraffines dont la grande partie 

est le pentane, l’hexane. La teneur en isoparaffines est considérable et celle en 

aromatiques est pratiquement nulle. 

D’après ces caractéristiques, cette charge est conforme pour le procédé 

d’isomérisation. 



VI-4) Isomérisation de la fraction PI-70°C : 

Les essences riches en isoparaffines sont utilisées pour compenser, partiellement le 

déficit en indice d’octane. Or le procédé d’isomérisation des fractions légères 

contenant en particulier des paraffines en cinq et six atomes de carbones est tout 

indiqué pour la production d’une base d’essence légère de bonne qualité et d’indice 

d’octane élevé du fait des propriétés antidétonantes des isoparaffines qu’elle contient. 

Par conséquent notre travail consiste à l’étude et à la réalisation de ce procédé au 

niveau du laboratoire, en utilisant comme charge la fraction PI-70 du condensât sur un 

catalyseur à base de bentonite enrichie en Cobalt et en Nickel préparée au niveau du 

laboratoire. 

VI-4-a) Procédé d’isomérisation : 

Trois différents montages testés au laboratoire pour réaliser l’isomérisation 

catalytique de la charge préparée. Le déroulement des expériences est spécifique pour 

chaque installation. 

Nous avons pu constater que, l’installation dont le sens d’écoulement de la charge 

est du haut vers le bas a donné de meilleurs résultats en isomérisat car la couche 

catalytique est totalement imprégnée, donc complètement utilisée. Par contre dans les 

autres installations, ou le sens d’écoulement est de bas en haut, il existe des sites 

préférentiels pour le passage des vapeurs ; donc la surface du catalyseur n’est pas 

totalement exploitée. 

Pour l’installation retenue pour l’isomérisation, les tests sont réalisés à trois 

différentes températures à savoir 250, 265 et 275°C, à une PPH = 1,4h -1 et à la 

pression voisine de la pression atmosphérique et avec une pression d’hydrogène qui est 

de l’ordre d’environ 8 bars. 

l’installation choisie est celle dont le sens d’écoulement de la charge est du haut 

vers le bas comme c’est indiqué sur la figure 22. 



Figure 22 : l’installation de l’isomérisation catalytique 

au laboratoire 



VI-4-b) Description du procédé d’isomérisation : 

• La charge (fraction légère PI-70°C) mise dans le ballon ; 

• Cette charge est chauffée graduellement. Les vapeurs ainsi formées sont 

entraînées par un courant d’hydrogène produit par le générateur et passent par 

le réacteur traversant le lit catalytique porté à la température de réaction et sous 

une pression d’hydrogène ; ceci du haut vers le bas ; 

• Les produits formés essentiellement (isomérisat + gaz) sont refroidis et 

condensés dans un réfrigérant axial (R1), puis recueillis dans un ballon 

récepteur. Les vapeurs non condensés dans (R1) sont récupérés à l’aide des 

deux autres réfrigérants latéraux (R2, R3) ; 

• Les incondensables et l’hydrogène sont évacués vers l’atmosphère ; 

• La partie de la fraction PI-70°C récupérée dans le ballon récepteur est soutirée 

pour l’analysée par la CPG (chromatographie phase gazeuse). 



VI-4-c) Chromatographie en phase gazeuse : 

Méthode d’analyse : 

Pour analyser les produits obtenus nous avons utilisé la méthode de 

chromatographie en phase gazeuse, elle a été effectuée sur un chromatographe type 

Agilent Technologies, série 6890 N, ASTM D5134, équipé 

• D’une colonne capillaire de 50m, de 250µm de diamètre et 0.50µm 

d’épaisseur ; 

• La phase stationnaire apolaire (PONA) ; 

Les conditions opératoires sont : 

• La température maximale est de l’ordre 325°C ; 

• La température augmente d’une vitesse de 2°C / minute ; 

• Injecteur automatique du type Split-Splitless, et le volume d’injection est de 

0.1µl ; 

• Le gaz vecteur est l’Helium ; 

• La pression est de 192 kPa ; 

• Le débit total est de 210 ml / min ; 

• Le détecteur est un FID, détecteur à ionisation de flamme ; 

• Le débit d’air est de l’ordre de 350 ml /min ; 

• Le débit d’H2 est de l’ordre de 35 ; 

• La température du détecteur est de l’ordre 250°C. 



VI-5) Détermination de la qualité de la charge et des essences obtenues : 

Pour un mélange d’hydrocarbures, l’indice d’octane est calculé par la formule de 

NELSON tout en supposant que l’indice d’octane est une propriété additive : 

NO mélange = 

in = 

in = 

∑ NOi * Xi / 

i= 

1 

i= 

1 

NOi : indice d’octane de chaque constituant du mélange 

Xi : pourcentage volumique de chaque constituant (i) 

∑ Xi 

VI-5-a) Composition chimique de la charge C5-C6 du condensât : 

La composition chimique de la charge C5-C6 obtenue par la distillation TBP du 

condensât Algérien en pourcentage massique. 

Tableau 41 : La composition de la charge C5-C6 obtenue par la distillation TBP du 

condensât en pourcentage massique : 

Composants n- 

Paraffine 

Isoparaffines Oléfines Naphtènes Aromatiques Total 

C4 1.52 0.00 0.00 0.00 0.00 1.52 

C5 27.55 14.61 0.00 1.69 0.00 43.85 

C6 16.31 18.26 0.00 5.64 2.53 42.74 

C7 2.80 4.57 0.00 3.13 0.58 11.08 

C8 0.04 0.36 0.00 0.25 0.00 0.65 

C9 0.00 0.00 0.00 0.00 0.08 0.08 

Total 48.22 37.80 --- 10.70 3.18 99.92 

Inconnus 0.08 

Grand total 100.00 

D’après ce tableau, nous constatons que la charge C5-C6 du condensât Algérien est 

paraffinique (48.221 % massique), et aussi, comporte une bonne teneur 

d’isoparaffines (37.805 % massique), et une teneur en naphtènes inapropriée (10.709 

% massique), et peu d’aromatiques (3.187 % massique) et il contient pas d’oléfines. 



VI-5-b) Paramètres d’isomérisation de la charge C5-C6 : 

A) Paramètres d’obtention du premier isomérisat : 



Vitesse spatiale PPH (h -1 ) 

Pression d’hydrogène (bar) 

Catalyseur 

Rendement (%) 


250 

1.4 

8 

A base de la bentonite enrichie 

73.36 

Composants n- 

Paraffine 


C5 6.85 7.50 0.00 0.62 0.00 14.97 

C6 17.30 35.10 0.00 4.12 6.85 63.37 

C7 1.76 18.10 0.00 0.94 0.85 21.66 

Total 25.91 60.70 0.00 5.68 7.70 100.00 

D’après ce tableau nous déduisons que le catalyseur utilisé pour l’isomérisation de 

la charge C5-C6 du condensât a montré des qualités isomérisantes des paraffines 

légères fortes, et le rendement obtenu est de l’ordre de 73.36 % à la température 

250°C. 

La composition de l’isomérisat et l’indice d’octane de chaque composé sont 

présentés dans le tableau 48. 



B) Paramètres d’obtention du deuxième isomérisat : 





Catalyseur 

Rendement (%) 

Tableau 45 :La composition du deuxième isomérisat 

265 

1.4 

8 


79.72 

Composants n- 

Paraffine 


C5 6.80 6.98 0.00 0.63 0.00 14.41 

C6 17.48 35.63 0.00 4.84 6.24 64.19 

C7 1.71 17.87 0.00 0.91 0.92 21.41 

Total 24.98 61.48 0.00 6.38 7.16 100.00 

D’après ce tableau nous constatons quand on procède à une température plus 

grande que la première expérience, nous obtenons un meilleur rendement (79.72%) et 

une bonne isomérisation a lieu. La composition de l’isomérisat et l’indice d’octane de 

chaque composant de l’isomérisat sont présentés dans le tableau 48. 



C- Paramètres d’obtention du troisième isomérisat : 

Tableau 46 : Paramètres d’obtention du troisième isomérisat 




Catalyseur 

Rendement (% massique) 

Tableau 47 : La composition du troisième isomérisat 

275 

1.4 

8 


81.02 

Composants n- 

Paraffine 


C5 5.82 5.55 0.00 0.61 0.00 11.98 

C6 17.03 36.80 0.00 4.04 7.71 65.59 

C7 0.82 19.91 0.00 0.90 0.80 22.43 

Total 23.67 62.26 0.00 5.55 8.51 100.00 

D’après ce tableau nous déduisons qu’à une température maximale nous aurons 

(275°C) une meilleur teneur en isoparaffines et un meilleur rendement est atteint 

(81.02%). La composition de l’isomérisat et l’indice d’octane des composants sont 

présentés dans le tableau 48. 



Tableau 48 : composition chimique et indices d’octane des composants 

% Volumique 

Composants 

Isomérat 1 Isomérat 2 Isomérat 3 

Isobutane 4,10 4,15 4,47 104,0 

N pentane 2,45 2,40 2,20 61,7 

Méthyl butane 31,55 31,90 32,98 99,6 

N hexane 2,70 2,65 1,25 24,8 

Méthyl 2, pentane 7,80 7,75 7,35 73,4 

Méthyl 3, pentane 10,40 10,35 10,70 86,0 

Diméthyl 2,3 butane 23,06 23,10 23,60 89,5 

Diméthyl 2,2 butane 10,55 10,45 10,85 91,8 

Méthyl 2, hexane 0,25 0,20 0,10 42,4 

Pentène 1 0,12 0,10 0,10 90,9 

Pentène 2 0,15 0,15 0,15 98,0 

Héxène 1 0,25 0,20 0,15 76,4 

Héxène 2 0,12 0,15 0,15 92,7 

Diméthyl 2,4 pentane 0,60 0,60 0,40 83,1 

Triméthyl 2,2,3 pentane 3,65 3,70 3,80 108,7 

Ethyl 3 pentane 0,30 0,20 0,25 65,0 

Méthyl cyclo pentane 0,80 0,90 0,55 91,3 

Diméthyl 1,1cyclo pentane 0,30 0,25 0,20 92,3 

in = 

i= 

1 

Cyclo hexane 0,25 0,20 0,20 83,0 

Benzène 0,60 0,60 0,55 114,8 

TOTAL 100 100 100 NOi 

in = 

∑ 

∑ NOi * Xi / Xi 

i= 

1 

90,28 

90,45 

91,49 



VI-6) ASTM des différents isomérisats : 

1. ASTM du premier isomérisat : 

Tableau 49 : bilan matière du premier isomérisat 

Température 

(°C) 

Rendement 

(%vol) 

% vol 

Distillé 

Résidu 

(%vol) 

Pertes 

(%vol) 

32 38 41 43 46 48.3 51 58 64.3 70 73 76 80 82 84 

PI 5 10 20 30 40 50 60 70 80 82 85 90 95 97.3 

2. ASTM du deuxième isomérisat : 

97.3 

1.7 

1.0 

Tableau 50 : bilan matière du deuxième isomérisat 

Température 

(°C) 

33 39 40.5 44 47 49.4 51.3 57 63.2 71.4 73.3 75.9 81 83 85.3 

Rendement 

(%vol) 

PI 5 10 20 30 40 50 60 70 80 82 85 90 95 98 

%vol Distillé 98 

Résidu 

(%vol) 

1 

Pertes 

(%vol) 

1 

Température 

(°C) 

Rendement 

(%vol) 

% vol 

Distillé 

Résidu 

(%vol) 

Pertes 

(%vol) 

3. ASTM du troisième isomérisat : 

Tableau 51 : bilan matière du troisième isomérisat 

33.3 37 40 42 45 48 51 56 61.3 70 73 75 80 82 86.7 

PI 5 10 20 30 40 50 60 70 80 82 85 90 95 97 

97 

1.5 

1.5 

Voire les courbes ASTM des trois isomérisat en annexes 



VI-7) Tableau récapitulatif : 

Tous les résultats obtenus à partir du procédé d’isomérisation catalytique sont 

représentés sur le tableau ci-dessous : 

Tableau 52 : Tableau récapitulatif 

N ° 

Isomérat 1 

Isomérat 2 

Isomérat 3 

Type de 

catalyseur 

Bentonite 

enrichie 

Bentonite 

enrichie 

Bentonite 

enrichie 

T°C du 

procédé 

250 

265 

275 

VI-a) Explication du tableau : 

Rendement 

du procédé 

(%mass) 

73,36 

79,72 

81,02 

Teneur en 

isoparaffines 

60.70 

61.48 

62.26 

A partir du tableau récapitulatif, trois expériences ont été réalisées avec un 

catalyseur à base de bentonite enrichie en Cobalt et en Nickel, à trois différentes 

températures à savoir 250, 265 , 275 °C les isomérisats obtenus ont été analysés. 

On peut conclure que les rendements en isomérisat augmentent en fonction de la 

température, mais le meilleur rendement est obtenu à la température 275 °C. 

La teneur en isoparaffines augmente graduellement au fur et à mesure la 

température augmente, tel que cette teneur en isoparaffines est très élevée à la 

température 275 °C. 



VI-8) Distillation TBP du pétrole brut : 

Tableau 53 : Résultats de la distillation TBP du pétrole brut 

Température (°C) Volume recueilli (ml) 

28 PI 

35 5 

45 9,5 

52 12,6 

58 16 

62 24,5 

68 29 

71 32,5 

75 34,5 

78 43,5 

89 59 

94 68,5 

99 85,5 

103 98 

109 110 

116 122 

128 133 

137 148 

150 153 

159 160 

161 167 

172 172 

182 178 

194 183 

201 189 

216 194 

225 200 

234 208 

248 214 

257 219 

268 223 

279 228 

285 232 

294 237 

306 240 

314 242 

320 244 

325 245 

Voire la courbe TBP du pétrole brut en annexes 



VI-9) Composition chimique de la charge C5-C6 du pétrole brut : 

La composition de la fraction C5-C6 du pétrole brut est présentée dans le tableau ci- 

dessous : 

Tableau 54 : La composition de la charge C5-C6 obtenue par la distillation 

TBP du pétrole brut en pourcentage massique : 

Composants n- 

Paraffine 


C4 0.77 0.05 0.00 0.00 0.00 0.82 

C5 16.41 5.58 0.00 1.66 0.00 23.66 

C6 27.36 27.19 0.00 9.90 3.16 67.62 

C7 0.80 4.94 0.00 1.78 0.05 7.57 

Total 45.34 37.76 0.00 13.35 3.21 99.65 

Inconnus 0.35 

Grand total 100.00 

D’après le tableau ci-dessus nous constatons que la charge C5-C6 du pétrole 

Algerien est paraffinique (45.344 % massique), et aussi il contient un bon pourcentage 

d’isoparaffines (37.756 %massique), une teneur considérable des naphtènes (13.353 % 

massique) et un faible pourcentage d’aromatiques qui est de l’ordre (3.206 % 

massique). 



VI-9-1) Paramètres d’isomérisation de la charge C5-C6 obtenue par la distillation 

TBP du pétrole brut : 

A- Paramètres d’obtention du premier isomérisat : 





Catalyseur 

Rendement (%) 


255 

1.4 

8 

A base de wolfram 

70.28 

Composants n- 

Paraffine 


C4 0.14 0.00 0.00 0.00 0.00 0.14 

C5 9.28 27.74 0.00 1.40 0.00 38.42 

C6 12.23 27.68 0.00 12.30 3.91 56.12 

C7 1.05 1.54 0.00 2.35 0.07 5.01 

C8 0.00 0.11 0.00 0.0 0.00 0.11 

Total 22.70 57.07 0.00 16.06 3.98 99.81 

Inconnus 0.19 

GrandTotal 100.00 

D’après ce tableau nous déduisons que le catalyseur utilisé qui est le Wolfram a 

présenté une bonne conversion des paraffines en isoparaffines, et aussi nous avons eu 

un rendement considérable (70.28 % massique). 

B- Paramètres d’obtention du deuxième isomérisat : 





Vitesse spatiale (PPH) (h -1 ) 


Catalyseur 

Rendement (%) 

Tableau 58 : La composition du deuxième isomérisat 

265 

1.4 

8 

A base de Wolfram 

74.02 

Composants n- 

Paraffine 


C5 06.80 22.98 0.00 0.63 0.00 30.41 

C6 17.48 35.63 0.00 04.84 06.24 64.19 

C7 01.71 01.86 0.00 0.91 0.92 05.40 

Total 25.99 60.48 0.00 06.38 07.15 100.00 

D’après ce tableau nous constatons que si nous augmentons la température nous 

aurons une teneur en isoparaffines plus grande et un meilleur rendement est atteint 

(74.02 % massique) 



VI-10) La composition de la charge composée de 50% de la fraction C5-C6 du 

condensât et de 50% de la fraction C5-C6 du pétrole brut : 

La composition de la charge composée de 50% de C5-C6 obtenue par la 

distillation TBP de pétrole brut et de 50% de C5-C6 obtenue par la distillation TBP de 

condensât est donnée dans le tableau ci-dessous. 


Composants n- 

Paraffine 


C4 0.45 0.00 0.00 0.00 0.00 0.45 

C5 19.18 11.81 0.00 1.59 0.00 32.58 

C6 21.28 29.93 0.00 7.67 1.23 60.12 

C7 0.84 3.86 0.00 1.63 0.09 6.42 

Total 41.76 45.60 0.00 10.89 1.32 99.57 

Inconnus 0.43 


D’après ce tableau nous constatons que la teneur en isoparaffines (45.607 % 

massique) dans cette charge est supérieure à celle issue du pétrole brut, donc c’est un 

avantage pour avoir une bonne teneur en isoparaffines dans l’isomérisat. 



VI-10-A) Les paramètres opératoires d’obtention de l’isomérisat et sa 

composition : 

L’isomérisation de la charge composée de 50% de C5-C6 obtenue par la 

distillation TBP de pétrole brut et de 50% de C5-C6 obtenue par la distillation TBP de 

condensât est réalisée selon ces paramètres : 




Catalyseur 



255 

1.4 

8 


80.27 

Composants n- 

Paraffine 


C4 0.61 0.13 0.00 0.00 0.00 0.74 

C5 11.74 24.80 0.00 1.05 0.00 37.59 

C6 08.52 29.56 0.00 8.699 0.80 47.57 

C7 2.09 7.80 0.00 3.67 0.17 13.73 

C8 0.00 0.00 0.00 0.06 0.00 0.06 

Total 22.97 62.29 --- 13.47 0.97 99.69 

Inconnus 0.31 


D’après le tableau ci-dessus nous constatons que la teneur en isoparaffines de cet 

isomérisat est supérieure à celle de l’isomérisat de la charge C5-C6 issue du pétrole 

brut, et aussi nous avons obtenus un rendement meilleur (80.27 % massique) que celui 

de l’isomérisat de la charge C5-C6 issue du pétrole brut. 



VI-11) La composition de la charge composée de 75% de la fraction C5-C6 du 

condensât et de 25% de la fraction C5-C6 du pétrole brut : 

La composition de la charge composée de 25% de C5-C6 obtenue par la distillation 

TBP de pétrole brut et de 75% de C5-C6 obtenue par la distillation TBP de condensât 

est donnée dans le tableau ci-dessous. 


Composants n- 

Paraffine 


C4 0.98 0.00 0.00 0.00 0.00 0.98 

C5 21.41 22.85 0.00 1.92 0.00 46.18 

C6 18.49 22.83 0.00 5.95 2.01 49.28 

C7 0.80 0.67 0.00 1.32 0.12 2.91 

Total 41.68 46.35 --- 9.19 2.12 99.36 

Inconnus 0.64 


D’après ce tableau nous constatons que la teneur en isoparaffines (46.353 % 

massique) est supérieure à celle de la charge précédente, et cela parce que nous avons 

augmenter la charge C5-C6 issue du condensât dans cette charge aux mêmes conditions 

opératoires.. 



VI-12-A) Les paramètres opératoires d’obtention de l’isomérisat et sa 

composition : 

Tableau 62 : Les paramètres opératoires d’obtention de l’isomérisat 




Catalyseur 



255 

1.4 

8 


82.87 

Composants n- 

Paraffine 


C4 0.82 0.07 0.00 0.00 0.00 0.89 

C5 11.88 29.38 0.00 1.29 0.00 42.55 

C6 10.21 27.78 0.00 7.69 1.02 46.70 

C7 0.12 5.86 0.00 3.16 0.23 9.36 

C8 0.00 0.00 0.00 0.06 0.00 0.06 

Total 23.04 63.09 --- 12.20 1.24 99.57 

Inconnus 0.43 


D’après ce tableau nous remarquons que la teneur d’isoparaffines (63.090 % 

massique) est meilleur que l’isomérisat obtenu dans l’isomérisat précédent, et cela 

revient aussi à la quantité de C5-C6 issue du condensât (82.87 % ) composant le 

mélange de la charge, et aussi nous avons obtenus un rendement meilleur que le 

rendement de l’isomérisat précédent dans les mêmes conditions opératoires. 



Température °C 

Température °C 

266 

264 

262 

260 

258 

256 

254 

252 

250 

266 

264 

262 

260 

258 

256 

254 

252 

250 

La température en fonction de la 

teneur en Isoparaffines 

57,07 60,48 

Teneur en Isoparaffines 

La température en fonction du 

rendement 

70,28 74,02 

Rendement % poids 


Partie expérimentale Interprétation des résultats 

CHAPITRE VII : Interprétation des résultats 

Tableau récapitulatif : 

Charge 

Fraction C5-C6 du 

Catalyseur 

A base de la 

bentonite 

A base de la 

bentonite 

condensât A base de la 

Fraction C5-C6 du 

bentonite 

A base de 

Wolfram 

pétrole brut A base de 

Fraction 50% C5-C6 du 

condensât et 50% C5-C6 

du pétrole brut 

Fraction 75% C5-C6 du 

condensât et 25% C5-C6 

du pétrole brut 

Wolfram 

A base de 

Wolfram 

A base de 

Wolfram 

Température 

(°C) 

250 

265 

275 

255 

265 

255 

255 

Teneur en 

isoparaffines 

60.70 

61.48 

62.26 

57.07 

60.48 

62.29 

63.09 

Rendement 

en 

isomérisat 

(%Poids) 

D’après ce tableau ci-dessus nous constatons qu’avec le catalyseur à base de la 

bentonite enrichie en Cobalt et en Nickel et à partir de la charge C5-C6 obtenue par 

distillation TBP du condensât nous avons obtenus une très bonne teneur en 

isoparaffines et un bon rendement ce dernier est meilleur en procédant à une 

température de 275°C. 

73.36 

79.72 

81.02 

70.28 

74.02 

80.27 

82.87 


Partie expérimentale Interprétation des résultats 

Pour la deuxième étape de notre travail, et avec l’utilisation du catalyseur à base de 

Wolfram, et pour la charge C5-C6 obtenue par distillation TBP du pétrole brut nous 

avons obtenus de bons résultats de teneur en isoparaffines et en rendement et ce 

dernier est meilleur en procédant à une température de 265°C. 

Pour la fraction 50% C5-C6 obtenue par distillation TBP du condensât et 50% C5- 

C6 obtenue par distillation TBP du pétrole brut et avec l’utilisation d’un catalyseur à 

base de Wolfram nous avons obtenus de très bonne teneur en isoparaffines et en 

rendement. 

Pour la fraction 75% C5-C6 obtenue par distillation TBP du condensât et 25% C5- 

C6 obtenue par distillation TBP du pétrole brut et avec l’utilisation d’un catalyseur à 

base de Wolfram et dans les mêmes conditions opératoires nous avons obtenus une 

très bonne teneur en isoparaffines et un meilleur rendement. 

Ces deux catalyseurs ont présentés de très bonnes qualités isomérisantes, les 

distributions des produits de l’isomérisation montrent que les performances de ces 

deux catalyseurs dans nos conditions opératoires, et ces performances sont : 

• Une augmentation sensible de la teneur en isoparaffines ; 

• Une augmentation des isomères bibranchés ; 

• L’augmentation de l’indice d’octane. 

Et l’augmentation de la température que ça soit pendant l’isomérisation de la 

charge C5-C6 obtenue par distillation TBP du condensât, soit pour l’isomérisation de 

la charge C5-C6 obtenue par distillation TBP du pétrole brut influe très peu sur la 

composition de l’isomérisat. 

Même en utilisant un catalyseur d’isomérisation très actif, toutes les normales 

paraffines ne sont pas converties et l’indice d’octane du mélange est limité à 82-84. 

Le recyclage des n-paraffines non transformées jusqu’à extinction permet d’obtenir 

des gains d’octane supplémentaires. 


Conclusion générale : 

Conclusion générale 

Ce travail a été réalisé dans la perspective de réserver une place au procédé 

d’isomérisation dans l’industrie pétrolière et de trouver une formule permettant de 

produire des essences à haut d’indice d’octane, conformes aux normes internationales, 

afin de prendre part dans le marché mondial. 

De ce fait, nous avons mis en application le procédé d’isomérisation au niveau du 

laboratoire. D’après les résultats obtenus, nous pouvons dire qu’à partir de produits 

locaux nous sommes arrivés à préparer des catalyseurs à base de la bentonite enrichie 

en Cobalt et en Nickel, conforme à ceux rencontrés dans l’industrie. 

Par conséquent, les expériences ont montré que cette fraction légère de 

composition fortement paraffinique peut être transformée en isomérisats d’indice 

d’octane convenable, donc l’introduction de l’isomérisat dans le pool essence permet 

de satisfaire les exigences environnementales mondiales. 

Les résultats du mélange de la charge C5-C6 issue de la distillation TBP du 

condensât avec la charge C5-C6 issue de la distillation TBP du pétrole brut, et en 

utilisant un autre catalyseur qui est à base de Wolfram, montrent que la teneur 

d’isoparaffines est meilleur que celle obtenue dans la fraction C5-C6 du pétrole brut 

ainsi que le rendements en isomérisat. 

Nous pouvons dire d’après les résultats obtenus, que nous pouvons obtenir des 

isomérisats avec haut indice d’octane en mélangeant la fraction légère du pétrole brut 

avec celle du condensât afin de valoriser ce dernier. 


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Bibliographie 


VI-2-d) Courbe TBP du condensât : 

D’après les données du tableau précédent on trace la courbe suivante : 

T ( ° C ) 

2 5 0 . 0 0 

2 0 0 . 0 0 

1 5 0 . 0 0 

1 0 0 . 0 0 

5 0 . 0 0 

0 . 0 0 

Courbe TBP 

0 . 0 0 2 0 . 0 0 40.00 60.00 80.0 0 1 0 0 . 00 

Annexes 

( % ) M a s s ique

VI-2-f) Courbe ASTM du condensât : 

300.00 

200.00 

100.00 

D’après les données du tableau précédent on trace la courbe suivante : 

0.00 

T (°C) 

Courbe ASTM 

Annexes 

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 

Rendement (% Vol)

La courbe TBP du pétrole brut : 

Tem pérature (°C) 

350 

300 

250 

200 

150 

100 

50 

0 

PI 

9,5 

16 

29 

La courbe TBP du pétrole brut 

34,5 

59 

85,5 

110 

133 

153 

167 

178 

189 

Volume recueilli (ml) 

200 

214 

223 

232 

Annexes 

240 

244

Annexes 

Les courbes ASTM des trois isomérisat du obtenu à partie del’isomérisation du 

condensât : 



120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

Courbe ASTM du premier isomérisat 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 

Rendement (%Vol) 

Courbe ASTM du deuxième isomérisat 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 

Rendement (%Vol)


120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

Courbe ASTM du troisième isomérisat 

Annexes 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 

Rendement (%Vol)


120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

Courbe ASTM du troisième isomérisat 

Annexes 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 

Rendement (%Vol)

DHA Plus version 07.01.00 

AC Analytical Controls 

DHA Front End 

Data File 

: C:\HPCHEM\1\DATA\INH1\101F0101.D 

Used Calibration 

: C:\HPCHEM\1\DATA\METHODE4\101F0101.D 

Sample name : charge C5C6 PB 

Seq. Line # 

: 1 

Date injection 

: 1/21/2008 10:01:49 AM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:21:46 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 

: C:\HPCHEM\1\SEQUENCE\INH1.S 

Peaks # 

: 30 (31) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 1 of 3



DHA Front End 

Data File 





Seq. Line # 

: 1 


: 1/21/2008 10:01:49 AM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:21:46 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 30 (31) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 2 of 3



DHA Front End 

Data File 





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: 1 


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: 101 

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: 3/8/2008 9:21:46 AM 

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Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 3 of 3



DHA Front End 

Data File 




Sample name : isom T=255C 

Seq. Line # 

: 1 


: 1/21/2008 10:53:47 AM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:20:11 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 28 (29) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 1 of 2



DHA Front End 

Data File 





Seq. Line # 

: 1 


: 1/21/2008 10:53:47 AM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:20:11 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 28 (29) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 2 of 2



DHA Front End 

Data File 





Seq. Line # 

: 1 


: 1/21/2008 11:32:24 AM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:21:00 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 28 (29) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 1 of 2



DHA Front End 

Data File 





Seq. Line # 

: 1 


: 1/21/2008 11:32:24 AM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:21:00 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 28 (29) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 2 of 2



DHA Front End 

Data File 




Sample name : isom50%PB50%C 

Seq. Line # 

: 1 


: 1/21/2008 1:51:48 PM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:19:26 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 28 (29) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 1 of 2



DHA Front End 

Data File 





Seq. Line # 

: 1 


: 1/21/2008 1:51:48 PM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:19:26 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 28 (29) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 2 of 2



DHA Front End 

Data File 




Sample name : ch25%PB75%C 

Seq. Line # 

: 1 


: 1/21/2008 2:40:29 PM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:22:27 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 30 (31) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 1 of 2



DHA Front End 

Data File 




Sample name : ch25%PB75%C 

Seq. Line # 

: 1 


: 1/21/2008 2:40:29 PM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:22:27 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 30 (31) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 2 of 2



DHA Front End 

Data File 





Seq. Line # 

: 1 


: 1/22/2008 8:39:52 AM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:16:55 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 27 (28) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 1 of 5



DHA Front End 

Data File 





Seq. Line # 

: 1 


: 1/22/2008 8:39:52 AM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:16:55 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 27 (28) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 2 of 5



DHA Front End 

Data File 





Seq. Line # 

: 1 


: 1/22/2008 8:39:52 AM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:16:55 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 27 (28) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 3 of 5



DHA Front End 

Data File 





Seq. Line # 

: 1 


: 1/22/2008 8:39:52 AM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:16:55 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 27 (28) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 4 of 5



DHA Front End 

Data File 





Seq. Line # 

: 1 


: 1/22/2008 8:39:52 AM 

Vial # 

: 101 

Date report 

: 3/8/2008 9:16:55 AM 

Inj 

: 1 

Sample Type 

: Naphtha 

Inj vol µl 

: 0.1 

Sequence name 


Peaks # 

: 27 (28) 

Operator 

: Admin 

Sample weight 

: 0 

Method 

: dha.M 

ISTD weight 

: 0 

Density 

: 0 

Page 5 of 5

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