gaz (suite)

Production du gaz

Gaz de houille

Lorsqu’on chauffe de la houille à haute température (1 000 °C et plus) dans un four en vase clos, il se dégage des produits gazeux qu’on recueille à la sortie de l’enceinte et, en fin d’opération, il reste un combustible solide et poreux, le coke, ne contenant plus de matières volatiles. Le terme de distillation, qui désigne habituellement cette opération, recouvre en fait un processus physico-chimique plus complet, et le terme pyrogénation convient mieux. À sa sortie des fours, le gaz est refroidi, et les produits de condensation (eau et goudron) sont recueillis. Le gaz brut et le goudron soumis à des traitements physiques et chimiques fournissent différents sous-produits (ammoniac, naphtaline, composés soufrés, cyanogène, phénol, benzol) qui servent de base à la fabrication de colorants, de produits pharmaceutiques, d’explosifs, de produits photographiques, de sulfate d’ammoniac, etc. En général, le gaz provenant de la distillation de la houille contient une forte proportion d’hydrogène, de l’oxyde de carbone, du méthane, des hydrocarbures et des gaz divers combustibles ou non en faibles proportions. Son pouvoir calorifique est de l’ordre de 4,5 th/m³. Les quantités de gaz obtenues dépendent beaucoup de la nature de la houille. Les charbons maigres et les anthracites sont pratiquement impropres à la distillation. D’autre part, les qualités du coke obtenu peuvent être très différentes. L’industrie gazière recherchait surtout un bon rendement en gaz. En revanche, les sidérurgistes, exigeant un coke beaucoup moins fragile que le coke de gaz, ont été amenés à le produire eux-mêmes et à vendre aux distributeurs de gaz le gaz disponible de leurs cokeries.

D’autre part, les charbonnages ont installé des cokeries minières pour valoriser les « fines » de charbon, difficilement commercialisables.

Autres procédés de gazéification

On peut produire du gaz contenant de l’oxyde de carbone et de l’hydrogène en faisant agir, à une température convenable, de l’air ou de la vapeur d’eau ou les deux successivement sur un combustible quelconque (houille, coke, produits pétroliers). Avec le coke, on obtient dans un gazogène du gaz pauvre ou du gaz à l’eau, qui, dans les anciennes usines à gaz, constituaient des gaz d’appoint très utilisés pour compléter le gaz des fours de distillation. Avec les produits pétroliers, les opérations dites « de réformage » sont menées suivant des procédés divers. Elles peuvent être cycliques ou continues, exiger un chauffage externe ou être autothermiques. L’emploi d’un catalyseur est toujours bénéfique.

Gaz naturel

On appelle ainsi un ensemble d’hydrocarbures gazeux qui se trouvent en roche-réservoir dans les gisements pétrolifères, d’où on les extrait pour servir de combustible ou de matière première pétrochimique. Quoique l’adjectif « naturel » puisse aussi bien s’appliquer aux gaz contenus dans l’atmosphère ou rejetés par les volcans, ou émis par le charbon, ou provenant de la décomposition de la matière vivante, l’usage de cette expression est réservé aux gaz d’origine pétrolière afin de les distinguer du gaz d’éclairage, du gaz de ville, du gaz de cokerie, du gaz réformé ou manufacturé, etc.

• Importance économique. De toutes les formes primaires d’énergie, le gaz naturel est celle dont l’utilisation se développe le plus rapidement : à rendement égal, son prix de revient n’est, en effet, que le dixième de celui de la houille ou le tiers de celui du fuel-oil domestique.

Les États-Unis consomment environ 700 milliards de mètres cubes de gaz naturel chaque année, l’U. R. S. S. plus de 200 milliards, le reste du monde une centaine. Cela représente, globalement, à peu près 20 p. 100 des ressources énergétiques, mais cette proportion varie énormément d’un pays à l’autre : de 33 p. 100 en Amérique du Nord, elle tombe à 6 p. 100 pour la moyenne de l’Europe occidentale, et en particulier pour la France.

• Gisements de gaz naturel. Le gaz naturel est un mélange d’hydrocarbures paraffiniques dont la composition est très variable suivant le gisement exploité, mais où domine le méthane, de formule CH₄, qui n’est autre que le trop fameux grisou des mines de charbon. Le gaz se trouve à l’état sec, si les hydrocarbures plus lourds que l’éthane en sont virtuellement absents, ou à l’état humide, s’il contient au contraire une quantité notable de propane, de butane, de pentane, etc. De nombreux gisements sont constitués par un mélange de pétrole brut et de gaz « associé », ce dernier étant alors extrait à l’aide de séparateurs de tête de puits.

L’exploitation d’un gisement de gaz naturel est souvent plus aisée que celle d’un gisement de pétrole et se prête particulièrement bien à l’automatisation des contrôles, des traitements, des réglages et de la commande des vannes des puits et des réseaux de collecte.

La pression dans les gisements est parfois très élevée, ce qui permet, après traitement, d’écouler le gaz directement à grande distance par des réseaux de pipe-lines sans l’installation de compresseurs.

• Traitement du gaz naturel. Tout d’abord, les gaz humides doivent être débarrassés des hydrocarbures trop lourds, propane, butane, pentane, etc., par un traitement de dégazolinage, justifié non seulement parce qu’il existe des débouchés avantageux pour ces « gaz liquéfiés » comme combustibles ou comme carburants, mais aussi parce qu’ils pourraient se condenser dans les réseaux ou chez les usagers, créant des conditions d’utilisation dangereuses comme l’arrivée de liquide aux brûleurs. De même, la vapeur d’eau doit être, au maximum, éliminée, car elle donne lieu à la formation d’hydrates, corps composés par une association de méthane et d’eau qui ressemblent à de la neige ou à de la glace. Prenant naissance par refroidissement du gaz naturel lorsqu’il se détend à travers une vanne ou lorsqu’il circule dans un pipe-line sous-marin, les hydrates boucheraient immédiatement la canalisation.