Pétrochimie - Petrochemical
Les produits pétrochimiques (parfois abrégés en petchems ) sont les produits chimiques obtenus à partir du pétrole par raffinage. Certains composés chimiques issus du pétrole sont également obtenus à partir d'autres combustibles fossiles , comme le charbon ou le gaz naturel , ou de sources renouvelables comme le maïs , le fruit du palmier ou la canne à sucre .
Les deux classes pétrochimiques les plus courantes sont les oléfines (dont l' éthylène et le propylène ) et les aromatiques (dont les isomères du benzène , du toluène et du xylène ).
Les raffineries de pétrole produisent des oléfines et des aromatiques par craquage catalytique fluide de fractions pétrolières. Les usines chimiques produisent des oléfines par vapocraquage de liquides de gaz naturel comme l' éthane et le propane . Les aromatiques sont produits par reformage catalytique du naphta . Les oléfines et les aromatiques sont les éléments constitutifs d'une large gamme de matériaux tels que les solvants , les détergents et les adhésifs . Les oléfines sont à la base des polymères et oligomères utilisés dans les plastiques , les résines , les fibres , les élastomères , les lubrifiants et les gels .
La production mondiale d'éthylène était de 190 millions de tonnes et celle de propylène était de 120 millions de tonnes en 2019. La production d'aromatiques est d'environ 70 millions de tonnes. Les plus grandes industries pétrochimiques sont situées aux USA et en Europe de l'Ouest ; cependant, la croissance majeure des nouvelles capacités de production se situe au Moyen-Orient et en Asie . Il existe un commerce pétrochimique interrégional important.
Les produits pétrochimiques primaires sont divisés en trois groupes selon leur structure chimique :
- Les oléfines comprennent l' éthène , le propène , les butènes et le butadiène . L'éthylène et le propylène sont d'importantes sources de produits chimiques industriels et de produits plastiques . Le butadiène est utilisé dans la fabrication de caoutchouc synthétique .
- Les aromatiques comprennent le benzène , le toluène et les xylènes , dans leur ensemble appelés BTX et principalement obtenus à partir de raffineries de pétrole par extraction du reformat produit dans des reformeurs catalytiques utilisant du naphta obtenu à partir de raffineries de pétrole. Alternativement, le BTX peut être produit par aromatisation d'alcanes. Le benzène est une matière première pour les colorants et les détergents synthétiques, et le benzène et le toluène pour les isocyanates MDI et TDI utilisés dans la fabrication des polyuréthanes . Les fabricants utilisent des xylènes pour produire des plastiques et des fibres synthétiques.
- Le gaz de synthèse est un mélange de monoxyde de carbone et d' hydrogène utilisé pour fabriquer de l' ammoniac et du méthanol . L'ammoniac est utilisé pour fabriquer l' urée d' engrais et le méthanol est utilisé comme solvant et intermédiaire chimique . Les vapocraqueurs ne doivent pas être confondus avec les installations de reformage à la vapeur utilisées pour produire de l' hydrogène et de l' ammoniac .
- Méthane , éthane , propane et butanes obtenus principalement à partir d' usines de traitement de gaz naturel .
- Méthanol et formaldéhyde .
En 2007, les quantités d'éthylène et de propylène produits dans des vapocraqueurs étaient d' environ 115 M t (mégatonnes) et 70 Mt, respectivement. La capacité de production d'éthylène des grands vapocraqueurs variait de 1,0 à 1,5 Mt par an.
Le diagramme ci-contre représente schématiquement les principales sources d'hydrocarbures et les procédés utilisés dans la production de produits pétrochimiques.
Comme les produits chimiques de base, les produits pétrochimiques sont fabriqués à très grande échelle. Les unités de fabrication pétrochimique diffèrent des usines de produits chimiques de base en ce qu'elles produisent souvent un certain nombre de produits connexes. Comparez cela avec la fabrication de produits chimiques de spécialité et de chimie fine où les produits sont fabriqués dans des processus par lots discrets.
Les produits pétrochimiques sont principalement fabriqués dans quelques sites de fabrication à travers le monde, par exemple dans les villes industrielles de Jubail et Yanbu en Arabie saoudite, au Texas et en Louisiane aux États-Unis, à Teesside dans le nord - est de l'Angleterre au Royaume-Uni , à Rotterdam aux Pays-Bas, à Jamnagar , Dahej au Gujarat , en Inde et à Singapour. Tous les matériaux pétrochimiques ou chimiques de base produits par l'industrie chimique ne sont pas fabriqués en un seul endroit, mais des groupes de matériaux connexes sont souvent fabriqués dans des usines de fabrication adjacentes pour induire une symbiose industrielle ainsi que l'efficacité des matériaux et des services publics et d'autres économies d'échelle. Ceci est connu dans la terminologie du génie chimique sous le nom de fabrication intégrée. Les sociétés de spécialités et de chimie fine se trouvent parfois dans des sites de fabrication similaires à ceux de la pétrochimie mais, dans la plupart des cas, elles n'ont pas besoin du même niveau d'infrastructure à grande échelle (par exemple, pipelines, stockage, ports et électricité, etc.) et peuvent donc se trouvent dans les parcs d'activités multisectoriels.
Les sites de fabrication pétrochimique à grande échelle ont des grappes d'unités de fabrication qui partagent des services publics et des infrastructures à grande échelle telles que des centrales électriques, des réservoirs de stockage, des installations portuaires, des terminaux routiers et ferroviaires. Au Royaume-Uni, par exemple, il existe 4 sites principaux pour une telle fabrication : près de la rivière Mersey dans le nord-ouest de l'Angleterre, sur la Humber sur la côte est du Yorkshire, à Grangemouth près du Firth of Forth en Écosse et à Teesside comme fait partie du cluster industriel du nord - est de l'Angleterre (NEPIC). Pour démontrer le regroupement et l'intégration, environ 50 % des produits chimiques pétrochimiques et de base du Royaume-Uni sont produits par les sociétés du cluster industriel NEPIC à Teesside.
Histoire
En 1835, Henri Victor Regnault , un chimiste français laissa du chlorure de vinyle au soleil et trouva un solide blanc au fond du flacon qui était du polychlorure de vinyle . En 1839, Eduard Simon découvre par hasard le polystyrène en distillant du storax . En 1856, William Henry Perkin découvre la première teinture synthétique, la mauveine . En 1888, Friedrich Reinitzer , un phytotechnicien autrichien a observé que le benzoate de cholestérol avait deux points de fusion différents. En 1909, Leo Hendrik Baekeland invente la bakélite à base de phénol et de formaldéhyde . En 1928, les carburants synthétiques ont été inventés selon le procédé Fischer-Tropsch . En 1929, Walter Bock a inventé le caoutchouc synthétique Buna-S qui est composé de styrène et de butadiène et utilisé pour fabriquer des pneus de voiture. En 1933, Otto Röhm polymérise le premier verre acrylique méthacrylate de méthyle . En 1935, Michael Perrin invente le polyéthylène . En 1937, Wallace Hume Carothers a inventé le nylon . En 1938, Otto Bayer invente le polyuréthane . En 1941, Roy Plunkett a inventé le téflon . En 1946, il invente le Polyester . Les bouteilles en polyéthylène téréphtalate (PET) sont fabriquées à partir d' éthylène et de paraxylène . En 1949, Fritz Stastny transforme le polystyrène en mousse. Après la Seconde Guerre mondiale, le polypropylène a été découvert au début des années 1950. En 1965, Stéphanie Kwolek invente le Kevlar .
Oléfines
Voici une liste partielle des principaux produits pétrochimiques commerciaux et de leurs dérivés :
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éthylène – l'oléfine la plus simple ; utilisé comme matière première chimique et stimulant de maturation
- polyéthylène – éthylène polymérisé ; LDPE , HDPE , LLDPE
- éthanol - via l' hydratation de l' éthylène ( réaction chimique en ajoutant de l' eau ) de l'éthylène
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oxyde d'éthylène - via l' oxydation de l' éthylène
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éthylène glycol - via l'hydratation de l'oxyde d'éthylène
- liquide de refroidissement du moteur - mélange d'éthylène glycol, d'eau et d'inhibiteur
- polyesters - l'un de plusieurs polymères avec des liaisons ester dans la chaîne principale
- éthers de glycol - par condescendance de glycol
- éthoxylés
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éthylène glycol - via l'hydratation de l'oxyde d'éthylène
- acétate de vinyle
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1,2-dichloroéthane
- trichloréthylène
- tétrachloroéthylène – également appelé perchloroéthylène ; utilisé comme solvant de nettoyage à sec et dégraissant
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chlorure de vinyle – monomère pour le chlorure de polyvinyle
- chlorure de polyvinyle (PVC) - un type de plastique utilisé pour la tuyauterie, les tubes, d'autres choses
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propylène - utilisé comme monomère et matière première chimique
- alcool isopropylique – 2-propanol; souvent utilisé comme solvant ou alcool à friction
- acrylonitrile - utile comme monomère dans la formation d' Orlon , ABS
- polypropylène – propylène polymérisé
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Oxyde de propylène
- polyéther polyol - utilisé dans la production de polyuréthanes
- propylène glycol - utilisé dans le liquide de refroidissement du moteur et le liquide de dégivrage des avions
- éthers de glycol – issus de la condensation de glycols
- acide acrylique
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chlorure d'allyle
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épichlorhydrine – chloro-oxirane; utilisé dans la formation de résine époxy
- résines époxy - un type de colle polymérisant à partir de bisphénol A, d'épichlorhydrine et de certaines amines
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épichlorhydrine – chloro-oxirane; utilisé dans la formation de résine époxy
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butène
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isomères du butylène - utiles comme monomères ou co-monomères
- isobutylène - alimentation pour la fabrication de méthyl tert -butyl éther (MTBE) ou monomère pour la copolymérisation avec un faible pourcentage d' isoprène pour fabriquer du caoutchouc butyle
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1,3-butadiène (ou buta-1,3-diène) - un diène souvent utilisé comme monomère ou co-monomère pour la polymérisation en élastomères tels que le polybutadiène , le caoutchouc styrène-butadiène ou un plastique tel que l' acrylonitrile-butadiène-styrène (ABDOS)
- caoutchoucs synthétiques – élastomères synthétiques constitués d'un ou plusieurs de plusieurs monomères pétrochimiques (généralement) tels que 1,3- butadiène , styrène , isobutylène , isoprène , chloroprène ; les polymères élastomères sont souvent fabriqués avec un pourcentage élevé de monomères de diène conjugué tels que le 1,3-butadiène, l'isoprène ou le chloroprène
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isomères du butylène - utiles comme monomères ou co-monomères
- oléfines supérieures
- polyoléfines - telles poly-alpha-oléfines, qui sont utilisées comme lubrifiants
- alpha-oléfines – utilisées comme monomères, comonomères et autres précurseurs chimiques. Par exemple, une petite quantité de 1-hexène peut être copolymérisée avec de l'éthylène en une forme plus flexible de polyéthylène.
- autres oléfines supérieures
- alcools détergents
Aromatiques
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benzène – l'hydrocarbure aromatique le plus simple
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éthylbenzène - fabriqué à partir de benzène et d'éthylène
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styrène – fabriqué par déshydrogénation de l'éthylbenzène; utilisé comme monomère
- polystyrènes – polymères avec du styrène comme monomère
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styrène – fabriqué par déshydrogénation de l'éthylbenzène; utilisé comme monomère
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cumène – isopropylbenzène; une matière première dans le processus de cumène
- phénol – hydroxybenzène; souvent fabriqué par le processus du cumène
- acétone – diméthyl cétone; aussi souvent fabriqué par le processus du cumène
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bisphénol A - un type de phénol "double" utilisé dans la polymérisation des résines époxy et faisant un type commun de polycarbonate
- résines époxy - un type de colle polymérisant à partir de bisphénol A, d'épichlorhydrine et de certaines amines
- polycarbonate – un polymère plastique à base de bisphénol A et de phosgène (dichlorure de carbonyle)
- solvants – liquides utilisés pour dissoudre les matériaux ; les exemples souvent fabriqués à partir de produits pétrochimiques incluent l'éthanol, l'alcool isopropylique, l'acétone, le benzène, le toluène, les xylènes
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cyclohexane - un hydrocarbure cyclique aliphatique à 6 carbones parfois utilisé comme solvant non polaire
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l' acide adipique - un di-carbone 6 d' acide carboxylique , qui peut être un précurseur utilisé comme co-monomère avec un di amine pour former une forme de nylon copolymère alterné.
- nylons - types de polyamides , certains sont des copolymères alternés formés à partir de la copolymérisation d' acide dicarboxylique ou de dérivés avec des diamines
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caprolactame – un amide cyclique à 6 carbones
- nylons - types de polyamides , certains proviennent de la polymérisation du caprolactame
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l' acide adipique - un di-carbone 6 d' acide carboxylique , qui peut être un précurseur utilisé comme co-monomère avec un di amine pour former une forme de nylon copolymère alterné.
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nitrobenzène - peut être fabriqué par simple nitration de benzène
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aniline – aminobenzène
- diisocyanate de méthylène diphényle (MDI) - utilisé comme comonomère avec des diols ou des polyols pour former des polyuréthanes ou avec des di- ou polyamines pour former des polyurées
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aniline – aminobenzène
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alkylbenzène - un type général d'hydrocarbure aromatique, qui peut être utilisé comme précurseur d'un tensioactif sulfonate (détergent)
- détergents - comprennent souvent des types de tensioactifs tels que les sulfonates d'alkylbenzène et les éthoxylates de nonylphénol
- chlorobenzène
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éthylbenzène - fabriqué à partir de benzène et d'éthylène
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toluène – méthylbenzène; peut être un solvant ou un précurseur pour d'autres produits chimiques
- benzène
- diisocyanate de toluène (TDI) - utilisé comme comonomère avec des polyéther polyols pour former des polyuréthanes ou avec des di- ou poly amines pour former des polyurées polyuréthanes
- acide benzoïque – carboxybenzène
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xylènes mélangés - l'un des trois isomères du diméthylbenzène, pourrait être un solvant mais le plus souvent des précurseurs chimiques
- ortho- xylène – les deux groupes méthyle peuvent être oxydés pour former del'acide( ortho- )phtalique
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para- xylène - les deux groupes méthyle peuvent être oxydés pour former de l'acide téréphtalique
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téréphtalate de diméthyle - peut être copolymérisé pour former certains polyesters
- polyesters – bien qu’il puisse en exister plusieurs types, le polyéthylène téréphtalate est fabriqué à partir de produits pétrochimiques et est très largement utilisé dans les stations-service
- acide téréphtalique purifié - souvent copolymérisé pour former du polyéthylène téréphtalate
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téréphtalate de diméthyle - peut être copolymérisé pour former certains polyesters
- méta- xylène
Liste des produits pétrochimiques
Voir également
- Pétrole
- Produits pétroliers
- Instrumentation dans les industries pétrochimiques
- Organisation des pays exportateurs de pétrole
- Conférence de l'industrie pétrochimique en Asie (APIC)
- Pôle industriel du nord-est de l'Angleterre (NEPIC)
Les références
Liens externes
Médias liés à la pétrochimie sur Wikimedia Commons