Ecole Centrale <strong>de</strong> LyonBibliothèque Michel SerresAssociation <strong>de</strong>s Centraliens <strong>de</strong> LyonLE PROCÉDÉ FISCHER-TROPSCHUSINE DE COURRIERES. — Hall <strong>de</strong> catalyse.HISTORIQUE DE L'HYDROGÉNATIONLa liquéfaction du charbon par hydrogénation estdue à Berthelot qui, dès 1867 a fait connaître : Unemétho<strong>de</strong> universelle pour réduire et saturer d'hydrogèneles composés organiques. Il évaluait à une centained'atmosphères la pression développée dans ses essais.Mais la transposition sur le plan industriel ne futtentée que 45 ans plus tard par Bergius qui réussit àhydrogéner le charbon en marche continue sous pression; il obtint un liqui<strong>de</strong> complexe dont on ne pouvaitextraire qu'une faible proportion d'essence.C'est en Allemagne que fut tentée en 1927 la transformationà gran<strong>de</strong> échelle. La sûreté acquise dans latechnique <strong>de</strong>s hautes pressions et surtout, la division<strong>de</strong> l'opération en <strong>de</strong>ux phases avec emploi <strong>de</strong> catalyseursspécifiques ont permis d'orienter les réactionsvers la formation <strong>de</strong> carbures assez légers.Le procédé peut être adapté au traitement <strong>de</strong>s combustiblesliqui<strong>de</strong>s : goudrons, résidus polymérisés <strong>de</strong>sopérations <strong>de</strong> « craquage ». L'application aux combustiblessoli<strong>de</strong>s est d'une technique plus ardue.Le procédé récent Pott-Broche, métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> mêmetype, soumet à l'hydrogénation sous forte pression, leproduit du lessivage <strong>de</strong> la houille par différents solvantsorganiques.La production alleman<strong>de</strong> dépasse aujourd'hui unmillion <strong>de</strong> tonnes par an, auxquelles il faut ajouter500.000 tonnes d'essence Fischer et 600.000 tonnesd'alcool étylique, méthylique et benzol, représentant60 % <strong>de</strong> la consommation du Reich, qui n'a pas hésitéà engager <strong>de</strong>s capitaux énormes (Une installation produisant60.000 tonnes d'essence par an, nécessite l'investissement<strong>de</strong> 300 à 400 millions).Les travaux <strong>de</strong>s Français Sabatier etSen<strong>de</strong>rens relatifs à la synthèse duméthane, à partir <strong>de</strong> l'oxy<strong>de</strong> <strong>de</strong> carboneet d'hydrogène, par catalyse surdu nickel entre 150" et 200°, ont conduità la création d'une secon<strong>de</strong>métho<strong>de</strong> reprise par Fischer etTropsch, à l'ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> catalyseurs moinsactifs à cobalt.La réaction fondamentale <strong>de</strong> la synthèseFischer et Tropsch peut s'écrire :n CO + (2 n + 1) H 2= Cn H 2»+2 + n H a oUn mélange convenable <strong>de</strong> gaz àVeau et <strong>de</strong> gaz <strong>de</strong> jour à coke « converti» permet d'obtenir les proportionsconvenables. Ce mélange doitêtre très purifié pour ne pas empoisonnerle catalyseur sur lequel ilarrive à la pression atmosphérique. L'opération doit sefaire vers 190°.Les difficultés rencontrées pour la réalisation <strong>de</strong> catalyseursayant une durée acceptable et pouvant êtrerégénérés, ainsi que pour obtenir la stabilité et leréglage délicat <strong>de</strong> la température optima <strong>de</strong> réactionsont aujourd'hui résolues.On obtient ainsi un nombre considérable d'hydrocarburesappartenant principalement à la série duméthane et <strong>de</strong> l'éthylène.A partir <strong>de</strong> 1 m 3 <strong>de</strong> mélange CO -4- 2 H 2 on peutobtenir pratiquement 120 à 130 gr. <strong>de</strong> produits primaires,ce qui correspond à un ren<strong>de</strong>ment <strong>de</strong> 65 %. Cesproduits, à chaîne droite ont la composition suivante :Produits gazeux (propane, propylène, butane, butylène: 8 % ;Essence primaire distillant avant 200° : 60 % ;Gas-oil distillant au-<strong>de</strong>ssus <strong>de</strong> 200° : 22 % ;Paraffines soli<strong>de</strong>s (point <strong>de</strong> fusion 20° à 100°) : 10 %.Les hydrocarbures lourds sont transformés en essencepar cracking ; ils sont propres à la fabrication <strong>de</strong>shuiles <strong>de</strong> graissage, dont certains éléments transforméspar catalyse en aci<strong>de</strong>s gras, permettent la fabrication<strong>de</strong> savons excellents. En Allemagne, <strong>de</strong>ux usines fabriquentenviron 60.000 tonnes <strong>de</strong> savons <strong>de</strong> charbon.On parvient également à la fabrication d'alcoolsayant jusqu'à 12 atomes <strong>de</strong> carbone, comparables à ceuxqui sont issus <strong>de</strong>s aci<strong>de</strong>s gras <strong>de</strong>s huiles animale etvégétale, et conduisant par con<strong>de</strong>nsation avec la glycérineaux corps gras alimentaires artificiels.L'industrie alleman<strong>de</strong> a fait surgir en 3 ans d'importantesusines appliquant le procédé Fischer pour uneproduction voisine <strong>de</strong> 500.000 tonnes par an.L'essence synthétique d'hydrogénation à nombred'octane élevé est <strong>de</strong> qualité supérieure, particulièrementanti-détonante ; elle se présente comme un carburant<strong>de</strong> choix pour l'aviation — où les nécessités du70http://histoire.ec-lyon.frhttp://bibli.ec-lyon.frhttp://www.centraliens-lyon.net
Ecole Centrale <strong>de</strong> LyonBibliothèque Michel SerresAssociation <strong>de</strong>s Centraliens <strong>de</strong> Lyondécollage et <strong>de</strong> la marche en altitu<strong>de</strong>imposent l'emploi <strong>de</strong> compresseur —,bien supérieure aux essences provenant<strong>de</strong> la distillation du pétrole brutet même <strong>de</strong> celle déjà bien améliorée,obtenue par les <strong>de</strong>ux procédés complémentaires<strong>de</strong> la distillation : le crackinget le reforming.On sait en effet que les américainsfurent conduits à classer les essencesselon leur indice d'octane, par comparaisonavec les effets produits dans unmoteur déterminé, par <strong>de</strong>s mélangesd'un carburant pur réputé indétonant :Visooctane, dont l'indice est, par définition100, avec un autre carburantpur, l'heptane qui jouit <strong>de</strong> la propriétéinverse.Un indice d'octane élevé permet <strong>de</strong>staux <strong>de</strong> compression très améliorés. Lepassage <strong>de</strong> l'indice <strong>de</strong> 85 à 100 améliorele ren<strong>de</strong>ment <strong>de</strong>s moteurs <strong>de</strong> 30 %(Conséquences sur le rayon d'action<strong>de</strong>s avions). Il ne faudrait d'ailleurs pas croire que lameilleure essence soit celle qui a le nombre d'octane leplus élevé ; il existe pour chaque moteur un carburantoptimum.Les propriétés anti-détonantes <strong>de</strong> l'essence Fischerdoivent encore être améliorées, ce qui est relativementfacile, car la susceptibilité au plomb tétraéthyle <strong>de</strong>cette essence synthétique, c'est-à-dire l'augmentation <strong>de</strong>l'indice d'octane par addition <strong>de</strong> quantités infimes <strong>de</strong>plomb tétraéthyle, est très élevé.LES INITIATIVES FRANÇAISESEn France, un programme d'étu<strong>de</strong>s et <strong>de</strong> réalisationsse poursuit <strong>de</strong>puis 10 ans sous les auspices <strong>de</strong> l'OfficeNational <strong>de</strong>s Combustibles Liqui<strong>de</strong>s.Il faut cependant déplorer que ces synthèses trèscoûteuses, exigent la mise en œuvre <strong>de</strong> 5 tonnes <strong>de</strong>houille crue par tonne d'essence fabriquée.USINE DE COURRIERES.Epuration liqui<strong>de</strong>, tours.Aussi, en dépit <strong>de</strong>s avantages <strong>de</strong> l'essence synthétique,les procédés d'hydrogénation <strong>de</strong> la houille sont-ils« barrés » en France par l'insuffisance <strong>de</strong> notre productioncharbonnière, notablement inférieure aux besoins<strong>de</strong> notre pays qui importe chaque année, d'Angleterre,d'Allemagne et <strong>de</strong> Belgique, 27 à 30 millions <strong>de</strong>tonnes <strong>de</strong> charbon pour ses besoins actuels.La France n'a donc pu s'engager dans cette voiequ'avec une extrême pru<strong>de</strong>nce et notre productiontotale <strong>de</strong> 180.000 à 200.000 tonnes qui pourra être portéeà 300.000 ne représentera que 6 à 7 % <strong>de</strong> notre consommation.Il est d'ailleurs regrettable que les tcrois usinespilotes<strong>de</strong> Béthune, Liévin et Courrières se trouventprès d'une frontière particulièrement menacée.Il faut reconnaître néanmoins, et louer, l'œuvreréalisée par une usine comme celle <strong>de</strong> la SociétéCourrières-Kuhlmann qui, avec <strong>de</strong>s capitaux privés etsans aucun appui <strong>de</strong> l'Etat a réussi à fabriquer et àvendre commercialement <strong>de</strong> l'essence <strong>de</strong> synthèse.USINE DE COURRIERES. — Caisse d'épuration sèche.71http://histoire.ec-lyon.frhttp://bibli.ec-lyon.frhttp://www.centraliens-lyon.net