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très sommaires. Tableau indiquant la composition chimique sommaire DES PRINCIPALES ESSENCES Pourcentage de la production mondiale en 1922 Provenance 0/0 Composition sommaire Etats-Unis et Mexique .. 85 » moins de 1 % de carbures éthyléniques. Russie 4,1 80 à 90 % de carbures cycliques saturés ou naphtènes. Perse 1,8 Majeure partie de carbures saturés. Bornéo Vs acycliques saturés, Va naphtènes, > 2t Va aromatiques. Java i Majeure partie de naphtènes. Sumatra .... / Naphtènes et aromatiques. Roumanie... 1,2 Acycliques saturés, naphtènes et aromatiques. Galicie 0,6 Acycliques saturés et naphtènes en parties à peu près égales. Figure 1. Ces divers carbures
parties à peu près égales. Figure 1. Ces divers carbures présentent une aptitude à peu près équivalente à la carburation. Leurs pouvoirs calorifiques sont un peu différents; en prenant les moyennes des pouvoirs calorifiques des carbures de chaque genre compris dans les essences, on constate que les plus élevés appartiennent aux acycliques saturés avec 11.500 cal., les naphthènes ont un peu moins, 11.200; les éthyléniques, 11.200; seuls, les aromatiques présentent une différence assez sensible avec 10.100, mais ils compensent largement ce déficit par une meilleure utilisation : ils supportent mieux que les précédents les fortes compressions; ils ont, en outre,
que les précédents les fortes compressions; ils ont, en outre, une meilleure volatilité. Ils sont d’ailleurs constituants à peu près exclusifs du benzol qui, on le sait, est un excellent carburant. Mais il est difficile de vérifier la composition chimique exacte d’un carburant déterminé : la seule épreuve de cette nature à laquelle peut se livrer un laboratoire de réception des essences est principalement de reconnaître la proportion de carbures aromatiques, ceux-ci sont, en effet, facilement séparables des autres par sulfuration. Encore n’est-ce là qu’un renseignement documentaire, plutôt scientifique et technique que commercial. Il y a cependant une épreuve chimique
technique que commercial. Il y a cependant une épreuve chimique qu’il est utile de faire subir aux essences, c’est celle de la teneur en soufre. Certains pétroles bruts contiennent naturellement des composés sulfurés, de la famille du thiophène; surtout l’industrie du raffinage emploie de l’acide sulfurique qui n’est jamais complètement éliminé par la suite. Il reste donc presque toujours dans les essences des composés sulfurés qui sont nuisibles au moteur s’ils dépassent un certain pourcentage; on admet généralement que ce dernier ne doit pas dépasser 0,1 %. Le dosage du soufre est une opération de laboratoire assez longue : la
soufre est une opération de laboratoire assez longue : la méthode employée consiste à faire brûler à l’air, dans une lampe Pigeon, une certaine quantité d’essence dont on détermine le poids par pesée, avant et après combustion, de la lampe qui contient l’essence. Les gaz produits par la combustion traversent une solution d’hypobromite de potassium où ils abandonnent leur soufre sous forme de sulfate de potassium; ce dernier est ensuite dosé par transformation en sulfate de baryte, opération familière à tous les chimistes. Nous donnons (Fig. 2), un schéma de l’appareil à employer. IV. LES CARACTÉRISTIQUES PHYSIQUES L’analyse chimique d’une
l’appareil à employer. IV. LES CARACTÉRISTIQUES PHYSIQUES L’analyse chimique d’une essence est une opération trop longue et trop complexe pour la pratique commerciale courante. On a donc recours à des mesures physiques beaucoup plus simples : la densité et le fractionnement. 1° La densité. Sa mesure est à la portée de tous; un aéromètre trempé dans une éprouvette contenant le liquide indique immédiatement, soit en degré Baumé, soit en densité par rapport à l’eau. Pour une mesure plus précise, on emploie une balance à densité spéciale ou balance de Mohr. Dans la pratique courante, la vérification de la densité d’une
Dans la pratique courante, la vérification de la densité d’une essence s’opère avec assez de précision à l’aide de l’aéromètre. On peut, du reste, sans même posséder cet instrument peu coûteux, mesurer la densité d’une essence en en pesant un volume déterminé; il suffit d’avoir un flacon d’un litre et une bonne balance; on obtient aisément la densité en mesurant la différence de poids entre le flacon plein et le flacon vide. Pour éviter toute erreur pouvant provenir d’une différence de longueur entre les deux côtés du fléau de la balance, on établit l’équilibre entre le flacon plein, d’une part
balance, on établit l’équilibre entre le flacon plein, d’une part (plateau A) et une tare quelconque, d’autre part (plateau B); ensuite, sans toucher à la tare qui reste sur le plateau B, on vide le flacon et on rétablit l’équilibre en mettant sur le plateau A le flacon vide et des poids; ces derniers remplaçant exactement le liquide enlevé, mesurent donc le poids de celui-ci sans aucune erreur possible. Par exemple, si le litre ainsi mesuré pèse 735 grammes, la densité sera 0,735. Voilà une opération de mesure à portée de tous. Mais on obtient ainsi la densité à une
de tous. Mais on obtient ainsi la densité à une température déterminée, qui est, soit celle d’un thermomètre plongé dans le liquide, soit la température ambiante si le flacon et l’essence que l’on pèse sont depuis plusieurs heures dans la salle où l’on effectue la mesure; la dilatation des liquides est, en effet, très considérable, la densité diminue quand la température augmente. On prend également comme base, en matière d’essences, la densité à 15°; quand on la mesure à une autre température, il faut faire une correction. Celle-ci peut se faire de différentes façons, suivant la précision que l’on désire.
faire de différentes façons, suivant la précision que l’on désire. En général, dans la pratique commerciale courante, il suffit d’ajouter ou de retrancher à 8 la densité à 15°, par degré de différence entre 15° et 80. La formule générale est D15 = Df + (t – 15)K. L’acheteur en gros doit être bien au courant de ce calcul s’il ne veut pas être lésé au moment des livraisons; il doit toujours spécifier dans ses marchés, s’il achète en volumes, que ceux-ci seront ramenés à la température de 15°. Un exemple permettra d’en juger : supposons qu’on fasse remplir une
exemple permettra d’en juger : supposons qu’on fasse remplir une citerne de 500 hectolitres par une température de 25°, on mesure à 25° le volume livré, soit, par exemple, 495 hectos : pour ramener ce volume à ce qu’il aurait été à 15°, on lui retranche (t-15) de sa valeur, soit 80. Si donc le réceptionnaire n’avait pas fait cette correction, il aurait perdu de la valeur de son marché, ce qui représente, pour de l’essence à 120 fr. l’hectolitre, une différence de 480 fr. Si le marché est plus important et qu’il s’agisse de reconnaître la cargaison apportée par
important et qu’il s’agisse de reconnaître la cargaison apportée par un navire, 100.000 hectolitres, par exemple, c’est 96.000 fr. et non plus 480 qui sont en jeu. Dans cette hypothèse, on peut même penser que la valeur de 0,0008 pour le coefficient K n’est plus suffisamment approchée. On peut alors se servir des tables de correction établies par l’administration des Douanes; ce sont celles qui servent aux douaniers pour calculer la quantité d’essence importée par les raffineries. Pour faire connaître au lecteur le principe de ces tables, nous en donnons ci-dessous un extrait : Extrait des tables de correction des
ci-dessous un extrait : Extrait des tables de correction des densités DES PÉTROLES (Circulaire du 10 juin 1911 de l’Administration des Douanes.) Températures en degrés C. Densités observées 730 731 732 733 ... 5° 7220 7230 7240 7250 6° 7228 7238 7248 7258 15° 730 731 732 733 16° 7308 7318 7328 7338 17° 7316 7326 7336 7346 Il suffit de lire en haut la densité observée, à gauche la température à laquelle elle l’a été, et à l’intersection des deux colonnes, on trouve la densité à 15°. Si l’on ne possède pas ces tables, on peut employer l’abaque ci-contre
ne possède pas ces tables, on peut employer l’abaque ci-contre (Fig. 3) dont la lecture fournit une valeur suffisamment approchée du coefficient K pour les différentes densités des dérivés du pétrole. Si, par exemple, la densité mesurée à 15° est 0,730, on porte ce chiffre en abscisses, on élève une verticale qui coupe l’abaque en un point A dont l’ordonnée fournit la valeur correspondante du coefficient K, soit environ 0,00082. La densité à 15° est alors de : 0,730 + 0,00082 (t – 15). Toutefois, si un simple particulier, un petit négociant ou un garagiste veulent, dans un but de
petit négociant ou un garagiste veulent, dans un but de vérification, reconnaître la densité de leur essence, il leur suffira toujours de prendre pour K la valeur approchée de 0,0008. 2° Le fractionnement. — La mesure du fractionnement est beaucoup plus délicate et exige toujours un appareil de laboratoire. En quoi consiste-t-elle? A distiller lentement le produit par un chauffage, soit à feu doux, soit au bain de sable ou au bain-marie, et à noter les températures de passage des diverses fractions du liquide distillé. On conçoit tout de suite l’importance d’une pareille mesure : c’est elle qui permettra de
l’importance d’une pareille mesure : c’est elle qui permettra de vérifier la volatilité moyenne du produit, son homogénéité, la présence ou l’absence de portions soit trop lourdes, soit trop légères; bref, elle fournit une véritable analyse physique du carburant, analyse permettant à un œil exercé d’en reconnaître immédiatement les qualités et les défauts. La volatilité d’un liquide carburant est, en effet, en rapport direct avec les points d’ébullition des produits qui le composent : la distillation fractionnée a pour but précisément de fournir une échelle de ces points d’ébullition, échelle qui montre à première vue les proportions de produits de
qui montre à première vue les proportions de produits de volatilités diverses. Une essence dont la distillation commence trop bas, risque d’être trop inflammable et de provoquer dans les cylindres du moteur des auto-allumages; si la distillation finit trop haut, c’est que le carburant examiné contient des produits lourds et peu volatils qui se vaporiseront mal en entrant dans les cylindres et formeront au milieu du mélange gazeux prêt à détonner, ces vésicules liquides, causes des dépôts de charbon et des encrassements de bougies. Si, au contraire, l’échelle de distillation est très courte, si, par exemple, le produit " passe
est très courte, si, par exemple, le produit " passe " entièrement entre 75° et 120°, il est particulièrement homogène et assurera au moteur une marche des plus régulières et le meilleur rendement. La mesure du fractionnement peut se faire à l’aide de divers appareils qui, malheureusement, ne fournissent pas tous mêmes résultats. Les carburants sont, en général, des mélanges complexes de carbures dont les points d’ébullition sont voisins les uns des autres; il se produit, en outre, au cours de leur distillation, des phénomènes de " cracking " qui transforment leur nature chimique de telle sorte que, suivant l’appareil
transforment leur nature chimique de telle sorte que, suivant l’appareil et le mode opératoire employés, les résultats peuvent être assez dissemblables. Un appareil à fractionnement très simple peut être monté dans n’importe quel laboratoire; c’est un ballon ordinaire en verre dans la tubulure duquel est percée une ouverture donnant naissance à un tube de dégagement, suivi d’un réfrigérant (Fig. 4). C’est le plus simple des appareils à distiller. Il est prudent de ne chauffer le ballon que par l’intermédiaire d’un bain de sable, car la rupture d’une partie quelconque de l’appareil provoquerait immédiatement l’incendie ou même l’explosion de l’essence examinée.
l’appareil provoquerait immédiatement l’incendie ou même l’explosion de l’essence examinée. On recueille à l’extrémité du réfrigérant descendant les portions du liquide distillé, soit dans une éprouvette graduée, soit dans des petits flacons d’égale capacité. Fig. 5. — Appareil de Luynes-Bordas. Les appareils en verre présentent, avons-nous dit, le grave inconvénient d’être dangereux. De plus, pour avoir les résultats comparables entre eux, il faut employer toujours le même appareil et dans des conditions identiques, c’est-à-dire suivre toujours une méthode rigoureusement déterminée. Aussi a-t-on cherché à imposer des appareils " standard ", dont le but est autant de supprimer le danger que
dont le but est autant de supprimer le danger que d’unifier les méthodes de mesure. Ils sont, en outre, construits de façon à être robustes et assez portatifs; ils sont, enfin, accompagnés d’un mode opératoire qui tend à annihiler les effets de la " cote personnelle " et à rendre comparables entre eux les résultats trouvés par les divers opérateurs. Le plus répandu de tous, dans le monde entier et particulièrement dans les pays producteurs de pétrole est l'appareil Engler. En France, les services de la Douane ont adopté un appareil assez différent, le Luynes-Bordas (Fig5) dont les dispositions sont
appareil assez différent, le Luynes-Bordas (Fig5) dont les dispositions sont d’ailleurs assez critiquables. Les résultats fournis par ces divers appareils pour l’analyse d’une même essence ne sont pas absolument concordants. Une étude serait à faire pour déterminer la loi de ces divergences, entre l’Engler et le Luynes-Bordas, par exemple. Une comparaison établie entre l’appareil de Luynes-Bordas et un appareil de laboratoire nous a permis de constater que, dans ce cas, les divergences n’étaient pas très considérables, que l’appareil de Luynes-Bordas a tendance à donner pour les toutes premières portions des points d’ébullition trop élevés. La disposition de cet appareil provoque,
points d’ébullition trop élevés. La disposition de cet appareil provoque, en outre, une surchauffe assez considérable de la vapeur des dernières gouttes du liquide distillé, fait qui enlève, à notre avis, toute valeur au chiffre indiqué par le thermomètre pour le " point sec ". On peut exprimer les résultats de façon très diverses : une des meilleures, qui permet de juger rapidement la valeur d’une essence consiste à indiquer les points de passage de chaque fraction de l/20e, c’est-à-dire les températures de passage de 5 en 5 %. Il suffit pour cela de noter, au moment où l’on recueille
suffit pour cela de noter, au moment où l’on recueille chaque vingtième, la température marquée par le thermomètre. Les tableaux d’analyse se présentent alors sous la forme suivante : ressante en en mesurant la densité. Moins forte sera celle-ci, plus l’essence sera homogène et moins elle contiendra de produits peu volatils susceptibles d’encrasser le moteur. En résumé, le bulletin d’analyse d’une essence doit porter au moins les indications suivantes : Densité moyenne à 15°... Fractionnement à l’appareil de... 1/20 à... 2/20 à... 19/20 à... Densité du... Si l’on peut faire une analyse chimique, il est bon d’ajouter en outre :
une analyse chimique, il est bon d’ajouter en outre : la proportion de carbures aromatiques et la teneur en soufre. Un moyen également commode de présenter les résultats de la distillation consiste à construire la courbe correspondante, comme nous l’avons fait à titre d’exemple pour une essence légère russe (Fig. G). V. — Relations et importance relative DES CARACTÉRISTIQUES Le fractionnement peut suffire seul à juger de la valeur d’un carburant. Aussi le Fédéral Specifications Board américain, qui a jugé bon de définir les essences de pétrole par des spécifications nettes, en fait-il son seul critérium. (Voir plus loin, chap.
nettes, en fait-il son seul critérium. (Voir plus loin, chap. VI). Par malheur, comme nous l’avons fait remarquer, la mesure du fractionnement est toujours sinon difficile, au moins assez difficile; le public — celui qui consomme l’essence — ne peut pas la faire ; il faut avoir pour cela un laboratoire d’essais muni de l’appareil indispensable. Aussi a-t-on pris l’habitude de ne désigner les essences que par leur densité. Lorsqu’on a dit : elle pèse 735, on s’imagine avoir tout dit et l’on croit trop aisément que pour avoir acheté une essence plus légère, on s’est procuré un carburant meilleur.
une essence plus légère, on s’est procuré un carburant meilleur. C’est une grave erreur. Sans doute, il est généralement vrai que plus une essence est légère, plus elle est volatile. Mais il faut bien se garder d’en faire une règle absolue. Et en voici la preuve. 2/20 ou 10 % à ... 19/20 ou 95 % à ... Il est bon, à notre avis, surtout si l’on utilise le Luynes-Bordas, d’arrêter le fractionnement au dernier vingtième, et cela pour deux raisons : d’abord, il y a toujours quelques pertes et l’on ne peut jamais recueillir entièrement cette dernière fraction; en
l’on ne peut jamais recueillir entièrement cette dernière fraction; en outre, quand le réservoir où l’on distille ne contient plus que de faibles quantités de liquide, il se produit toujours (plus ou moins suivant l’appareil employé) une surchauffe qui rend complètement illusoire le résultat trouvé pour la fin de la distillation. Il est toutefois très utile d’examiner ce résidu, dont l’importance dans la carburation est considérable. C’est lui qui, en effet, contient les produits les plus lourds, et l’on a sur lui une indication très intéressante degré C. Fig. 6. — Courbes de distillation d’une essence légère russe 0,726 (appareil
— Courbes de distillation d’une essence légère russe 0,726 (appareil de Luynes-Bordas). Examinons les densités et les points d’ébullition des principaux corps purs qui, mélangés, constituent les essences de pétrole. a) Carbures acycliques saturés. Carbure Formule Point d’ébullition Densité Butane C4H10 — 0°,6 0,620 Pentane C5H12 + 39° 0,620 Hexane C6H14 + 69° 0,600 Heptane C7H16 + 98° 0,700 Octane C8H18 + 124° Nonane C9H20 + 150° + Décane C10H22 + 173° À mesure qu’on avance dans la série, à mesure que la molécule contient plus d’atomes de carbone, à mesure augmentent, avec régularité, les points d’ébullition et les densités.
mesure augmentent, avec régularité, les points d’ébullition et les densités. b) Carbures cycliques saturés ou naphtènes. services, des caractéristiques dites « standard », dont nous extrayons les suivantes (1). Aviation gasoline, fighting grade : 5 % entre 50° C. et 65° C. 50 % avant 95° C. 90 % — 125° C. 96 % — 150° C. La proportion de carbures non saturés n’y doit pas dépasser 1 %. Aviation gasoline, domestic grade : 5 % entre 50° C. et 75° C. 50 % avant 105° C. 90 % — 155° C. 96% — 175° C. La proportion de carbures
155° C. 96% — 175° C. La proportion de carbures non saturés n’y doit pas dépasser 2 %. Motor gasoline, essence pour automobiles, bateaux à moteurs et engins similaires. Cyclo Carbure Formule Point d’ébullition Densité Début avant 55° C. butane C4H8 11“ 0,700 20 % — 105° C. pentane C5H10 50° 0,750 50 % — 140° C. hexane C6H12 80° 0,770 90 % — 200° C. heptane C7H14 171° 0,810 Point final — 225° C. On observe la même progression que dans le groupe précédent, mais à volatilité égale, la densité y est beaucoup plus élevée. La densité de 0,700,
densité y est beaucoup plus élevée. La densité de 0,700, qui correspond à un carbure acyclique saturé bouillant à 98°, est également celle d’un carbure naphténique bouillant à 110”. De même, le cyclohexane, dans la série naphténique, bouillant à 80°, pèse 0,770, alors que le carbure de volatilité égale dans la série acyclique devrait ne peser que 0,670-0,675. c) Carbures aromatiques. Carbure Formule Point d’ébullition Densité Benzène C6H6 80° 0,882 Toluène C7H8 110° 0,872 Xylènes C8H10 env. 140° 0,865 Cumènes C9H12 170-175° 0,865-0,900 Ici les densités sont encore plus fortes que dans les deux groupes précédents et, de plus, elles
que dans les deux groupes précédents et, de plus, elles vont en décroissant quand les points d’ébullition augmentent. Par conséquent, à volatilité égale, une essence qui contient des naphtènes ou des aromatiques est beaucoup plus dense qu’une essence qui ne contient que des acycliques saturés. Et même, en poussant les choses à l’extrême, une essence qui contiendrait une très forte proportion d’aromatiques, benzène, toluènes et xylènes, pourrait être d’autant plus lourde qu’elle serait plus volatile. Si l’on rapproche des chiffres ci-dessus le tableau donnant la composition chimique approximative des diverses essences (Fig. 1), on observera ceci : 1° Les essences
essences (Fig. 1), on observera ceci : 1° Les essences américaines et persanes, composées presque uniquement de carbures acycliques saturés sont d’autant plus volatiles qu’elles sont plus légères pour une densité déterminée, elles sont de toutes les moins volatiles; pour une volatilité moyenne déterminée, elles sont les plus légères; 2° Les essences russes, composées en majeure partie de naphtènes, sont à volatilité égale, beaucoup plus lourdes que les américaines. Les essences de Galicie, mélange d’acycliques saturés et de naphtènes sont, à ce point de vue, intermédiaires entre les américaines et les russes; 3° Quant aux essences de Roumanie, Bornéo, Sumatra,
les russes; 3° Quant aux essences de Roumanie, Bornéo, Sumatra, qui contiennent des aromatiques, elles sont, à volatilité égale, les plus denses. En pratique, aux essences poids lourds de Pensylvanie, de densités comprises entre 9,735 et 0,755, correspondent des essences de Malaisie pesant de 0,750 à 0,770. Indiquer la densité seule d’une essence pour en faire connaître la qualité, sans en donner la provenance, c’est commettre une absurdité. Au contraire, le fractionnement ou l’ensemble de la densité et de la provenance sont des indications très précieuses et, en général, suffisantes. Ces spécifications ne s’appliquent manifestement qu’aux essences d’origine américaine; le
Ces spécifications ne s’appliquent manifestement qu’aux essences d’origine américaine; le bureau américain n’a sans doute pas songé un instant que les services du gouvernement américain pourraient avoir à utiliser des essences d’autres provenances. La British Engineering Standards Association (1) donne pour l’essence auto des caractéristiques « Standard » qui sont à peu de choses près les mêmes que les précédentes, savoir : Début avant 55° C. 20 % — 105° C. Totalité — 225° C. Mais elle prend soin d’ajouter que si cette essence consiste principalement en benzol et toluol (carbures aromatiques), les clauses relatives au point d’ébullition initial et
(carbures aromatiques), les clauses relatives au point d’ébullition initial et à la distillation jusqu’à 105° C. ne sont pas applicables. Pratiquement, à l’heure actuelle, la France n’importe guère d’Amérique que deux qualités d’essences pour automobiles : 1° l’essence vendue généralement dans le commerce, sous le nom de tourisme est celle que les Américains désignent par la densité 64° B.; ses spécifications sont voisines de celles de « l’Aviation gasoline, domestic grade » du Federal Specifications Board, que nous avons citées ci-dessus. En moyenne, elle correspond aux caractéristiques suivantes : Densité à 15° G. 0,720-0,725. Fractionnement : Début vers 55” 5
à 15° G. 0,720-0,725. Fractionnement : Début vers 55” 5 % — 70° 20 % — 85° 45 % — 105° 55 % — 110° 95 % — 165°. 2° L’essence poids lourds américaine est celle que les importateurs désignent sous le nom de « navy ». Son fractionnement n’est autre que celui de la Motor gasoline du Fédéral Board; sa densité à 15° varie entre 0,740 et 0,750; la densité du dernier vingtième entre 0,810 et 0,825. D’une manière générale, on peut remarquer que les essences qu’envoie l’Amérique sont de moins en moins légères ; il y a quelques
de moins en moins légères ; il y a quelques années, les essences pour autos employées en France étaient beaucoup plus volatiles qu’aujourd’hui; le début de leur distillation n’était sans doute pas plus bas, mais la fin en était beaucoup moins élevée; elles étaient donc plus homogènes. Ce phénomène économique s’explique aisément : le nombre des automobiles croît dans chaque pays, et en particulier aux États-Unis, avec une rapidité foudroyante. En France, par exemple, le nombre des véhicules automobiles en circulation était de : 125.000 en 1914; 236.000 en 1921; 380.000 en 1922. VI. — Spécifications des principales essences COMMERCIALES