En chimie du pétrole et dans le langage des raffineurs, le mot paraffine signifie « alcane » ; n-paraffine ou normale-paraffine signifie alcane linéaire, tandis qu'iso-paraffine signifie alcane ramifié.
Le mot paraffine vient du latin , « qui a peu d'affinité ».
La distillation du pétrole pour en séparer les différents grades d’huile ne peut se faire que dans une tour sous vide qui est alimentée à partir du fond de la tour atmosphérique. Seules certaines tours sous vide sont spécialement conçues pour produire des huiles. Du sommet de cette tour est soutiré du LVGO () qui est envoyé vers l’unité gazole.
Depuis les trois ou quatre soutirages latéraux sont produits différents grades d’huiles allant du plus fluide (le plus haut) au plus visqueux (le plus bas). Le fond de la tour sous vide est utilisé, entre autres, pour la production de bitumes. Certaines raffineries disposent d’une unité de désasphaltage qui permet d’en extraire un grade d’huile très visqueux (bright stock).
Après cette séparation, ces différents grades d’huiles doivent subir plusieurs traitements avant d'être commercialisés. Le premier consiste en général par l’unité d’extraction au solvant (furfurol ou NMP) où l’on retire les fractions aromatiques. Vient ensuite le déparaffinage à froid (méthyl éthyl cétone (MEC) ou autre solvant) qui sépare l’huile proprement dite de la paraffine. C’est à partir de cette unité que sont obtenus les différents grades de paraffine solide.
À ce stade, ces paraffines sont brutes. En général, elles subissent d’autres traitements pour être en conformité selon leurs utilisations futures. Elles contiennent encore beaucoup d’huile (de 2 à 35 % en moyenne selon les grades). Pour réduire cette teneur, la paraffine est traitée dans une unité de déshuilage. Elle peut aussi être traitée pour la blanchir et/ou lui ôter son odeur. Pour obtenir une paraffine blanche de qualité alimentaire, celle-ci subit un traitement dans une unité d’hydrogénation.
Concernant la fabrication des huiles blanches, aussi appelées « paraffines liquides » ou « huiles de paraffine », les réglages des soutirages de la tour sous vide sont adaptés aux spécifications de cette production. La suite du parcours est le même, à savoir : extraction, puis déparaffinage mais elle sort de cette unité côté huile et non côté paraffine. Parfois intercalé, on peut trouver une hydrogénation partielle en cours de route. Pour atteindre les spécifications très strictes des huiles blanches médicinales de qualité Codex, ces huiles subissent une hydrogénation profonde sous hautes pressions (environ 200 bars) et hautes températures (plus de 300°C), accompagnée d’autres traitements annexes.
La paraffine peut être également extraite du lignite, de schistes bitumineux et de la tourbe. En raison d'une demande mondiale croissante, les chercheurs et industriels essaient de développer de la paraffine d'origine végétale, à base de lipides.
Les paraffines sont des matériaux thermoplastiques, mais leur basse température de fusion et leur assez faible masse moléculaire font qu'elles ne sont pas habituellement considérées comme des plastiques ou des polymères.
Pour des raisons de facilité et de moindre coût, mais aussi par manque d'installations de réception portuaires adéquates, des paraffines d'origine pétrolières et industrielles sont souvent massivement rejetées en mer, en profondeur, mais parfois retrouvées échouées sur les plages, ou dans l'appareil digestif d'oiseaux et d'animaux marins. L' du règlement MARPOL classe ces cires de pétrole comme « produits flottants à haute viscosité, se solidifiant et persistants », dont le rejet en mer des résidus de lavage des citernes est strictement réglementé, mais actuellement autorisé dans certaines limites.
Histoire Elle fut découverte en 1830 par le chimiste allemand Karl von Reichenbach (1788-1869).
Ses propriétés lui ont permis notamment de supplanter la glycérine dans la fabrication des bougies. Si le terme est tombé en désuétude dans le domaine de la chimie (on parle d’alcanes ou hydrocarbures saturés), il persiste néanmoins dans d'autres domaines ou sciences, comme la cosmétique.
Propriétés
Les paraffines, car on en distingue plusieurs types, sont des alcanes, à savoir des molécules linéaires d'hydrocarbures saturés à chaîne non cyclique, et dont la formule brute est CH2+2, où la valeur de se situe entre 18 et 32, celle de la masse molaire se situe entre .
On distingue les paraffines constituées d'alcanes linéaires (n-alcanes) et celles constituées d'alcanes ramifiés (iso-alcanes), soit : les paraffines liquides ou fluides (paraffinum perliquidum), ( = 8 à 19) dont la viscosité est de 25 à ; les paraffines huileuses ou pâteuses (paraffinum subliquidum), dont la viscosité est de ; les paraffines solides (paraffinum solidum), cires ( = 20 à 40) qui sont dures à température ambiante. vignette|centre|270px|L'hydrocarbure hentriacontane (C31H64) est un composant typique de la cire de paraffine.
Les alcanes linéaires (n-alcanes) sont les éléments dominants dans les paraffines solides, tandis que les alcanes ramifiés (iso-alcanes) dominent dans les microcires. Blanche, assez transparente et inodore. La paraffine dite solide fond entre et .
En ce qui concerne la fabrication de l’huile blanche. Lors de son passage dans l’unité de déparaffinage, l’huile minérale est diluée avec du solvant, refroidie puis filtrée. Le réglage de la température de filtration dépend de la spécification de chaque grade. Cette spécification varie en règle générale entre et . Cela signifie qu’au dessous de cette température, l’huile fige alors qu’au dessus, elle est en phase liquide.
La paraffine ne colle pas. Elle n’est pas un liant, contrairement à la cire d’abeille et certaines cires végétales ; il est dès lors difficile d’assurer l’homogénéité des mélanges, sans un autre additif liant ou dispersant avant sa solidification.
vignette|centre|Granulés de cire de paraffine.
Production mondiale Vers 2015, environ 4,79 millions de tonnes de cires industrielles sont produites dans le monde, pour un marché évaluée à de dollars et en croissance prévue de 1,5 à 2 %/an, augmentation essentiellement liée à une demande croissante d'emballage à usage unique selon Wei (2012)Wei H. (2012), An overview of wax production, requirement and supply in the world market, Eur. Chem. Bull., 1 (7), 266-268. et Grand View Research, Inc. (2017)Grand View Research, Inc. (2017), Paraffin Wax Market Analysis By Application (Candles, Packaging, Cosmetics, Hotmelts, Board Sizing, Rubber), By Region (North America, Europe, Asia Pacific, Central & South America, Middle East & Africa), By Country, And Segment Forecasts, 2014-2025. Technical Report, , Grand View Research, Inc..
Utilisations Compte tenu de ses nombreuses qualités, la paraffine a un champ d'application extrêmement vaste et diversifié :
Industrie Quasiment dès sa découverte, la paraffine est utilisée au pour la conservation de la viande. Avec le chlore, la paraffine a donné les chloroalcanes. Ceux à chaînes courtes sont substitués et maintenant interdits pour des raisons de toxicité. Ceux à chaînes plus longues sont moins toxiques (C14-C17) et les plus longs ne sont pas toxiques : graissage du cuir ; lubrifiant d'usinage ; plastifiant du PVC et du caoutchouc ; retardateur de flamme de certains textiles ; imperméabilisants ; mastics et peintures. Les paraffines sont utilisées dans la fabrication d'allume-feu pour barbecue. La paraffine solide est employée pour imperméabiliser le papier (alternative à la gomme sandaraque) et pour les panneaux de bois de construction hydrofuges (OSB3 et 4 par exemple). La paraffine solide est employée dans la fabrication des bougies, car elle fond vers 50-. Un additif la complète, la stéarine. La paraffine est utilisée comme agent d’enrobage, évitant l'altération du produit, sous le code (E pour excipient). L'huile de paraffine est utilisée comme fluide de refroidissement et lubrifiant, mais aussi comme excellent préventif de l'oxydation dans les montages mécaniques. Utilisation comme isolant, pour submerger un appareil électrique (transformateur par exemple), en tant qu'huile diélectrique. Mélangée à du nitrate de potassium (), la paraffine s'avère être un bon explosifKöhler, J. ; Meyer, R. et Homburg, A., Explosivstoffe, zehnte, vollständig überarbeitete Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, 2008, S. 229 . ou fumigène. Certains insecticides se servent des qualités d'enrobage de la paraffine pour étouffer les parasites.
Médecine En usage interne, la paraffine liquide ou maintenant le plus souvent gélifiée et parfumée est employée depuis le comme laxatif et comme lubrifiant (= vaseline). En usage externe, elle entre dans la composition de nombreuses préparations dermatologiques et cosmétiques, en qualité d'excipient ou comme émollient. L'huile de paraffine est utilisée comme bouillotte médicale. Mélangée à des argiles boueuses, elle est utilisée à des fins paramédicales et thérapeutiques. La paraffine sert aussi très souvent à couper la gomme de haschich, à cause de la facilité à la faire fondre à basse température, mais aussi pour ses propriétés d'enrobage. La paraffine solide est utilisée pour imprégner et enrober les tissus au cours de la technique histologique avant l'étape de coupe au microtome (la technique histologique de routine est dite « FFPE » : : fixation au formol inclus dans de la paraffine.)
Art Peintures, crayons de couleur et cire à colorier. Utilisation à des fins photographiques, notamment l'explosion de paraffine au contact de l'eau..
Sport Utilisation comme fart, revêtement spécifique appliqué sous les skis ou les planches à neige afin d'en améliorer soit le glissement soit l'adhérence. Utilisée comme anti-dérapant sur la surface des planches de surf (wax).
Alimentation Les paraffines dures, dont certaines sont agréées et très utilisées dans les emballages en contact alimentaire. Elles peuvent être utilisées en conservation des confitures en coulant une couche fine dans le pot rempli, ce qui formera un bouchon quasi hermétique (retrait) après refroidissement. Elles peuvent être utilisées dans des recettes (paraffine alimentaire Flix-O).
Transport maritime Dans le monde, des navires-citernes transportent en grands volumes divers types de paraffines, qui selon la réglementation internationale devraient être dénommées (surtout depuis le , avec la nouvelle version du Code international pour la construction et l'équipement des navires transportant des produits chimiques dangereux en vrac (Recueil IBC), qui réglemente la construction des navires eux-mêmes, ainsi que les résidus limites de rejet) : « cire de paraffine » ; « pétrolatum » (vaseline, une forme liquide de paraffine dont certains grades, vaseline jaune, ambrée ou brune, peuvent contenir des impuretés telles que des aromatiques polycycliques cancérogènes); « n-alcanes (C10 +) ». On les trouve aussi dénommées : cires (ou « cire d'hydrocarbure », terme flou pouvant désigner les trois types de paraffine cités ci-dessus).
Il existe de nombreux types de paraffines et ces quatre dénominations désignent des produits peu différents les uns des autres. De plus, de nombreux synonymes sont utilisés dans les règlements pour les navires-citernes, dont : « paraffin [paraffine] » (pour « cire de paraffine ») ; « paraffin jelly [gelée de paraffine] » (pour « vaseline ») ; « paraffine scale » (pour « cire de paraffine ») ; « petroleum jelly [gelée de pétrole] » (pour « vaseline ») ; « mineral wax [cire minérale] » (pour « petrolatum/vaseline ») ; « mineral jelly [gelée minérale] » (pour « petrolatum/vaseline ») ; « n-paraffines (C10-C20) » (pour « n-alcanes (C10+) ») alors que les produits paraffiniques standards mis sur le marché sont classés eux, en « hard paraffine », « soft paraffine » ou « synthétique paraffine ».