Bilan matière et gain volumique en raffinerie : plus de volume ne signifie pas plus de masse

Choisir le périmètre et la période

Définir d’abord si le bilan porte sur une unité de distillation, de conversion, un parc de réservoirs ou toute la raffinerie. Préciser l’intervalle calendaire et les stocks initial et final. Le brut livré à un terminal ne correspond pas nécessairement au brut chargé dans le procédé pendant cette période : une partie peut entrer ou sortir du stockage. La production ne correspond pas forcément aux expéditions. Comparer deux totaux annuels exige donc leurs définitions, pas seulement la même année. Conserver la base massique, les conditions de volume et le dénominateur temporel avec chaque valeur. Une tonne ne remplace pas un baril ; un volume de lot n’est pas un débit quotidien sans base temporelle.

Écrire le bilan avant de calculer un rendement

Sur une période définie, le bilan massique total est ΔM = Σm_in − Σm_out, où ΔM représente l’augmentation du stock dans le périmètre. À stock constant, entrées et sorties s’équilibrent. Selon le périmètre réel, il faut prendre en compte hydrogène importé, autres charges, eau ou vapeur, produits gazeux, soufre récupéré, eaux usées, combustible consommé et pertes. Identifier les flux exclus d’une convention limitée aux hydrocarbures. Les réactions réorganisent la matière sans supprimer sa conservation. Besoin thermique, puissance et marge économique relèvent d’autres bilans. Un rendement volumique élevé ne prouve pas à lui seul l’efficacité thermique ou la rentabilité. Si les équipements de combustion sont à l’intérieur du périmètre de masse totale, il faut aussi inclure l’air de combustion et les fumées.

Définir le lot hypothétique

Supposons une charge de 100 000 kg à 850 kg/m³. Les sorties imposées sont trois lots liquides séparés : 45 000 kg à 740 kg/m³, 40 000 kg à 840 kg/m³ et 15 000 kg à 980 kg/m³. Appelons-les liquides léger, moyen et lourd sans leur attribuer de spécifications commerciales mesurées. Leurs masses totalisent exactement 100 000 kg. L’exemple exclut gaz, eau, produits soufrés, consommation de combustible, pertes, charges supplémentaires et accumulation de stock. C’est un exercice de densité, pas une simulation de raffinerie, une distribution de produits réalisable ou une prévision pour un site cartographié. Une conception réelle exige composition, chimie réactionnelle, comportement des phases et bilan énergétique.

Calculer chaque volume de façon reproductible

Utiliser V = m/ρ, avec la masse en kilogrammes et la densité en kg/m³, pour obtenir des mètres cubes. Le volume de charge arrondi est 100000/850 = 117,647059 m³. Le lot léger occupe 45000/740 = 60,810811 m³, le moyen 40000/840 = 47,619048 m³ et le lourd 15000/980 = 15,306122 m³. En conservant les intermédiaires non arrondis, le volume total des produits atteint 123,735981 m³. Le graphique compare ce total au volume de charge sur la même base. Il n’ajoute pas un total à ses composantes, ne compare pas un volume standard de gaz à un volume liquide et n’indique aucun débit journalier.

Distinguer augmentation de volume et résidu massique

La différence calculée est de 6,088922 m³. L’augmentation relative vaut (V_out/V_in − 1) × 100 = 5,175584 %, soit 5,18 % après arrondi. Le résidu massique reste 100000 − (45000 + 40000 + 15000) = 0 kg. La somme supérieure des volumes séparés découle des masses et densités prescrites ; aucune matière supplémentaire n’apparaît. Les lots n’étant pas mélangés, aucune loi de mélange à volumes additifs n’est supposée. Le modèle de raffinage EIA de janvier 2024 explique le gain volumique par conversion de charges lourdes en produits moins denses. Notre calcul illustre ce principe sans reproduire une série EIA observée ni modéliser la chimie réelle de production.

Lire la définition du rendement propre aux données

Fraction massique, fraction volumique liquide et rendement officiel de raffinerie sont distincts. Le glossaire actuel de l’EIA définit son dénominateur par le brut, l’hydrogène, les autres hydrocarbures et les entrées nettes d’huiles non finies ; il précise des ajustements pour l’essence automobile finie, l’essence aviation et les distillats combustibles. Il explique aussi le changement méthodologique pour les données antérieures à janvier 2009. La part massique de 45 % du liquide léger n’est donc pas un rendement d’essence EIA. Comparer rapports ou années exige de garder périmètre produit, dénominateur, traitement net/brut, variations de stocks et version de méthode, sans substituer discrètement un autre dénominateur.

Ne pas additionner les capacités en série

Supposons une unité primaire de 100 000 bbl/jour et une unité sous vide de 50 000 bbl/jour traitant son résidu. Leur somme n’établit pas 150 000 bbl/jour d’entrée de brut frais : une partie de la même matière traverse les deux. Les unités secondaires peuvent aussi recevoir des intermédiaires importés ; leurs charges nécessitent une comptabilité distincte. Les capacités par jour calendaire et jour de marche restent différentes. Les guides liés expliquent ces dénominateurs et la conversion masse–volume compatible. Un bilan massique ne valide ni une capacité nominale ni la disponibilité actuelle d’une unité et ne transforme pas un volume de stockage en capacité de distillation.

Un cas concret de périmètre est Nashpa, dans le district de Karak au Pakistan. GHPL, partenaire de la coentreprise, décrit une installation intégrée de traitement du pétrole et du gaz avec extraction de GPL, et publie le gaz, la manutention de brut/condensats et le GPL sur des bases de mesure distinctes. Un débit de liquides en barils par jour ne prouve pas, par sa seule unité, une capacité de distillation atmosphérique du brut. Séparation sur champ, traitement du gaz et manutention des liquides gardent leurs propres identités de procédé. La revue Atlas du 11 novembre 2026 classe donc ce site dans le traitement de champ/gaz, en conservant un état opérationnel inconnu et aucune capacité de distillation du brut renseignée. Un récit historique de mise en service ne démontre pas la disponibilité actuelle. La fiche directe et la description du partenaire permettent d’examiner ce périmètre sans inventer de liaison puits–installation.

Respecter le périmètre des documents de site

L’annuaire angolais 2024 distingue les livraisons de brut à l’installation de distillation de Malongo et la production de produits raffinés. Ces rubriques établissent l’activité, mais leur rapport ne ferme pas un bilan technique sans rapprochement des stocks et autres flux. À Naftan, UNIS documente la distillation AT-8 et une reconstruction datée. Le numéro d’équipement ne définit pas le débit actuel ; les anciennes capacités de la page ont leurs propres périmètres. Les fiches Atlas vérifiées conservent leurs champs de capacité et d’exploitation. À Tisza, il faut de même distinguer l’arrêt des unités de brut et le maintien d’activités MTBE/intermédiaires d’une fermeture de tout le site.

Rendre le calcul auditable

Un bilan vérifiable conserve identité du flux, quantité, unité, température et pression de référence, période de mesure, traitement des stocks et source. Séparer observations, hypothèses et résultats calculés. Avant de qualifier un résidu non nul de perte ou de gain de procédé, examiner flux manquants, conditions incompatibles, stocks et incertitude de mesure. Les entrées étant prescrites et non mesurées, cet exemple ne fournit pas d’incertitude ; les décimales supplémentaires ne sont que précision de calcul. Il ne produit ni marge de raffinage, ni note d’efficacité énergétique, ni prévision d’exploitation. Sources, fiches directes, tableau accessible et guides associés permettent de suivre chaque partie distincte de l’analyse.