Données industrielles

Formule

 

Différents types

Polyéthylène est un nom générique employé pour décrire les polyoléfines issues de la polymérisation de l’éthylène (voir ce chapitre). Il existe de nombreux types de polyéthylènes et principalement trois grandes familles qui se définissent en fonction de leur masse volumique :

• Polyéthylène Basse Densité ou PE-BD (en anglais LDPE) : 0,92 g/cm³ < ρ < 0,94 g/cm³.
• Polyéthylène Haute Densité ou PE-HD (en anglais HDPE) : 0,95 g/cm³ < ρ < 0,97 g/cm³.
• Polyéthylène Linéaire à Basse Densité ou PE-BDL (en anglais LLDPE) : 0,93 g/cm³ < ρ < 0,94 g/cm³. Découvert au début des années 70, le PE-BDL est un copolymère éthylène/but-1-ène (CH₃CH₂CH=CH₂) de faible masse volumique qui présente une très bonne résistance aux impacts. L’hex-1-ène (CH₂=CH(CH₂)₃CH₃) ou l’oct-1-ène (CH₃(CH₂)₅CH=CH₂) peut remplacer le but-1-ène, ce dernier comptant pour 60 % des utilisations, l’hex-1-ène pour 22 % et l’oct-1-ène pour 18 %.

Le polypropylène (voir ce chapitre) est l’autre polyoléfine.

Historique

Le PE-BD a été découvert en 1933 dans les laboratoires de I.C.I. par E. Fawcett et R. Gibson. Le procédé employé utilisait des hautes pressions et le dioxygène comme catalyseur.

La découverte du PE-HD sous la forme d’un polyéthylène linéaire, appelé PE-L, date des années 50 et est due à quatre équipes appartenant à trois laboratoires différents. En 1945, Bailey et Reid de la Phillips Petroleum Company utilisent un catalyseur à base d’oxyde de nickel et d’oxyde de chrome. En 1950, Zletz de la Standard Oil of Indiana met au point un catalyseur à base d’oxyde de molybdène. En 1951, Hogan et Banks de la Phillips Petroleum Company améliorent le procédé existant par l’utilisation d’oxyde de chrome et d’oxyde d’aluminium. Enfin en 1953, Karl Ziegler (prix Nobel en 1963 avec Giulio Natta), à l’Institut Max Planck, met au point un procédé basse pression utilisant un catalyseur appartenant à la famille de catalyseurs dits de Ziegler-Natta.

Fabrication industrielle

Procédés actuels, catalyseurs et structure des principales macromolécules

Le PE-BD (ou PE-BDR pour polyéthylène à basse densité radicalaire) est obtenu par polymérisation radicalaire, à haute pression, de l’éthylène d’une pureté supérieure à 99,9 %. Deux procédés sont utilisés :

• En autoclave (son volume peut dépasser 1000 L), à 100 et 350 MPa et entre 150 et 300°C. Le taux de conversion est de 15 à 20 %, l’éthylène est recyclé. En Amérique de Nord (États-Unis et Canada), en 2013, la capacité de production selon ce procédé est 1,82 million de t/an.
• Tubulaire : dans un tube de 30 à 60 mm de diamètre et jusqu’à 1,5 m de long, sous 200 à 350 MPa. Le taux de conversion est d’environ 25 %. En Amérique de Nord (États-Unis et Canada), en 2013, la capacité de production selon ce procédé est 1,62 million de t/an.

La réaction est exothermique (3 370 J/g de polymère). Les amorceurs de polymérisation sont des peroxydes et peresters organiques ou le dioxygène. Le milieu réactionnel est constitué d’une solution de polymère et de monomère qui comprend aussi les agents de transfert (hydrocarbures saturés), les amorceurs et leurs solvants et éventuellement les co-monomères. Les macromolécules obtenues ne sont pas parfaitement linéaires et elles comprennent des branchements courts et des branchements longs ainsi que des insaturations. Leur masse moléculaire est comprise entre 10 000 et 30 000 g/mol (de 300 à 1000 unités monomériques).

Le PE-HD et le PE-BDL sont obtenus par polymérisation cationique catalysée de l’éthylène, en présence de dihydrogène pour contrôler la longueur des chaînes de polymère.
Pour l’obtention de ces deux types de polyéthylènes, on utilise principalement les catalyseurs Ziegler-Natta, les catalyseurs au chrome (Phillips) ou les catalyseurs métallocènes.

• Les catalyseurs « Ziegler-Natta » sont constitués d’un composé halogéné d’un métal de transition des groupes 4 ou 5 (titane, vanadium…) et d’un composé alkylé d’un métal des groupes 2, 12, 13 (béryllium, magnésium, zinc, aluminium…). Par exemple TiCl₄ et Al(C₂H₅)₃. Leur productivité est supérieure à 30 kg de polymère par gramme de catalyseur. Ils sont généralement déposés sur des supports solides cristallins (alumine, silice…).
• Les catalyseurs « Phillips » sont des dépôts supportés d’oxyde de chrome, réduits et activés à haute température (400 à 800°C).
• L’introduction depuis 1991 des catalyseurs métallocènes, couplés à la technique de synthèse en phase gazeuse, permet d’accéder à une nouvelle génération de polyéthylènes techniques (voir le chapitre matières plastiques).

On distingue deux types de procédés d’obtention, l’un en suspension ou en solution en présence d’un solvant, l’autre en phase gazeuse en lit fluidisé.

• Procédés en suspension ou en solution :
  L’éthylène et le dihydrogène sont introduits sous une pression de 5 à 37 bar dans un réacteur fonctionnant en boucle ou un réacteur agité, entre 65 et 100°C, et renfermant le catalyseur « Ziegler-Natta » ou le catalyseur au chrome mis en suspension dans un hydrocarbure (isobutane ou hexane). Le mélange est périodiquement prélevé, l’hydrocarbure de dilution des catalyseurs évaporé et recyclé puis le mélange polymère/catalyseur est traité par de la vapeur d’eau entraînée par un courant de diazote afin de désactiver le catalyseur. Les résidus de catalyseur, dioxyde de titane et alumine restent inclus dans le polymère. En Amérique de Nord (États-Unis et Canada), en 2013, la capacité de production selon ce procédé est 5,81 millions de t/an.
  Une variante du procédé consiste à travailler en solution en dissolvant le catalyseur et le polymère en formation dans un alkane en C₁₀ ou C₁₂.
• Procédés en lit fluidisé : le procédé type étant le procédé Unipol avec lequel environ 25 % de la production mondiale de polyéthylène est réalisée, avec une capacité de production qui peut atteindre 650 000 t/an. Diverses variantes du procédé sont exploitées : Innovene (par Ineos), Spherilene (par Lyondellbasell)…
  Le procédé Unipol (développé par Union Carbide et commercialisé par Univation joint venture 50/50 entre Dow et ExxonMobil) a été mis en application pour la première fois, au Texas, à Seadrift, en 1968. Le principe en est relativement simple ; la réaction a lieu, entre 90 et 100°C, dans un réacteur de plusieurs mètres de diamètre et plusieurs dizaines de mètres de hauteur. Ce procédé n’utilise pas de solvant (donc avec une pollution réduite) et la réaction se fait sur un lit fluidisé qui est produit par le courant gazeux d’éthylène et de dihydrogène sous une pression de 3 à 5 MPa qui maintient les diverses particules (catalyseur, polyéthylène en formation autour des grains de catalyseur…) en suspension. Ceci peut représenter jusqu’à une masse de 25 tonnes de matière. Le polymère est extrait de la colonne en continu sous forme de poudre et transformé en granulés par extrusion. Le procédé est souple et peut s’appliquer à la fabrication de PE-HD, PEBDL et divers autres copolymères.

Autres types de polyéthylènes

On distingue, par exemple :

• Le polyéthylène de Bas Poids Moléculaire ou PE-BPM (en anglais LMWPE) : la polymérisation est effectuée en présence d’agents de transfert de chaîne qui limitent la taille des molécules du polymère à une centaine d’unités monomériques.
• Le polyéthylène à Ultra Haut Poids Moléculaire ou PE-UHPM (en anglais UHMWPE) : les molécules du polymère sont constituées d’environ 200 000 unités monomériques ce qui confère au matériau une grande résistance aux impacts.
• Les fibres de polyéthylène : elles sont obtenues par procédé sol-gel à faible concentration.

Le biopolyéthylène

La société brésilienne Braskem exploite, au Brésil, à Triunfo, dans l’État du Rio Grande du Sud, depuis 2011, une usine de production de polyéthylène élaboré à partir d’éthylène obtenu par déshydratation de bioéthanol, lui même obtenu par distillation, après fermentation, de canne à sucre. La capacité de production est de 200 000 t/an. Un hectare produit 82,5 t de canne à sucre donnant 7 200 litres d’éthanol déshydraté en 3,08 t d’éthylène donnant 3 t de polyéthylène. La réaction de déshydratation de l’éthanol est la suivante :

CH₃CH₂OH = CH₂=CH₂ + H₂O

Cette réaction, catalysée par de l’alumine, peut être réalisée à une température supérieure à 170°C.

Productions

En 2021, la capacité de production mondiale est de 130,5 millions de t/an dont, en 2016, 24,5 millions de t/an pour le PE-BD, 34 millions de t/an pour le PE-BDL et 49 millions de t/an pour le PE-HD.

En 2021, la production Nord-Américaine (États-Unis et Canada) est de 23,729 millions de t dont 3,860 millions de t de PE-BD, 9,853 millions de t de PE-BDL et 10,016 millions de t de PE-HD.

En 2018, la production chinoise de polyéthylène est de 15,835 millions de t, les importations de 14,024 millions de t, à 48,0 % de PE-HD, 31,1 % de PE-BDL et 20,9 % de PE-BD et les exportations négligeables avec 0,226 million de t.

En 2020-21, la production de l’Inde est de 5,534 millions de t dont 617 000 t de PE-BD, 2,372 millions de t de PE-BDL et 2,545 millions de t de PE-HD. En 2019, la production de la Corée du Sud est de 5,047 millions de t dont 2,920 millions de t de PE-BD et BDL et 2,127 millions de t de PE-HD. La production thaïlandaise, en 2019, est de 3,927 millions de t dont 549 000 t de PE-BD, 1,611 million de t de PE-BDL et 1,767 million de t de PE-HD. La production japonaise, en 2019, est de 1,927 millions de t de polyéthylène dont 1,455 million de t de PE-BD et BDL et 829 000 t de PE-HD. La capacité de production, en 2018, de Singapour est de 2,36 millions de t/an de polyéthylène. La production de Taipei chinois, en 2019, est de 1,273 million de t de polyéthylène dont 655 000 t de PE-BD et BDL et 618 000 t de PE-HD.

Productions de l’Union européenne, en 2022, sur un total de 12,078 millions de t :

en tonnes

	PE-BD		PE-BDL		PE-HD
Total	3 483 110		3 254 828		5 340 229
Allemagne	?		189 263		1 590 729
Belgique	598 855		9 284		926 821
France	203 179		731 251		185 803 en 2013
Italie	331 413		1 678 562		421 885
Bulgarie	42 436		?		51 436, en 2020
Espagne	689 555, en 2021		320 107		431 413
Pays Bas	570 443		142 089		361 236
Slovaquie	172 079		1		1
Portugal	139 763		27 212		112 323
Hongrie	57 905 en 2019		55 360		277 426

Source : Eurostat

Les productions notées ? sont confidentielles.

Commerce international : en 2023.

Pour les polyéthylènes basse densité, sous formes primaires, sur un total de 22,041 millions de t, en 2021.

Principaux pays exportateurs :

en milliers t

Arabie Saoudite, en 2022	4 753		Pays Bas	867
États-Unis	3 342		Thaïlande	833
Iran, en 2022	1 728		Malaisie	784
Belgique	1 256		Allemagne	701
Singapour	917		Corée du Sud	640

Source : ITC

Les exportations d’Arabie Saoudite sont destinées principalement pour 18 % à la Chine, 17 % à Singapour, 8 % à l’Égypte, 7 % aux Émirats Arabes Unis.

Principaux pays importateurs :

en milliers de tonnes

Chine	3 081		Italie	819
Turquie	1 095		Mexique, en 2022	765
Vietnam, en 2022	932		Belgique	709
Inde, en 2022	832		États-Unis	565
Allemagne	831		Pologne	550

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent principalement à 18 % d’Iran, 16 % des États-Unis, 14 % d’Arabie Saoudite, 12 % des Émirats Arabes Unis, 10 % du Qatar.

Pour les polyéthylène haute densité, sous formes primaires, sur un total de 24,501 millions de t, en 2022.

Principaux pays exportateurs :

en milliers de tonnes

États-Unis	4 392		Canada	1 145
Arabie Saoudite, en 2022	4 162		Belgique	1 120
Iran, en 2022	1 952		Thaïlande	1 076
Corée du Sud	1 792		Allemagne	983
Émirats Arabes Unis, en 2022	1 779		Singapour	647

Source ITC

Les exportations des États-Unis sont destinées à 21 % au Mexique, 19 % à la Chine, 9 % au Canada, 7 % au Brésil.

Principaux pays importateurs :

en milliers de tonnes

Chine	5 173		Mexique, en 2022	826
États-Unis	1 285		Italie	764
Turquie	1 124		Belgique	740
Inde, en 2022	1 113		Vietnam, en 2022	624
Allemagne	869		Égypte, en 2022	517

Source ITC

Les importations chinoises proviennent à 19 % d’Arabie Saoudite, 18 % des Émirats Arabes Unis, 15 % des États-Unis, 14 % de Corée du Sud, 12 % d’Iran.

Principaux producteurs : en 2021.

en milliers de t/an de capacité de production

ExxonMobil	11 200		Petrochina, ventes	5 808
Dow	9 800		Chevron Phillips	4 390
Sinopec, en 2018	8 140		Braskem (Brésil)	4 105
LyondellBasell	6 900		Ineos	3 538
Borealis/Borouge/Nova	6 820		National Petrochemicals (Iran), en 2017	2 900
Sabic	6 380		TotalEnergies	2 438

Sources : Borealis et rapports des sociétés

• ExxonMobil produit du polyéthylène aux États-Unis, à Baton Rouge (Louisiane) avec 1,3 million de t/an, Beaumont (Texas) avec 1,7 million de t/an, Mont Belvieu (Texas) avec 2,3 millions de t/an, Corpus Christi (Texas) avec 0,7 million de t/an, au Canada, à Sarnia (Ontario) avec 0,5 million de t/an, en Belgique, à Anvers avec 0,4 million de t/an et Meerhout avec 0,5 million de t/an, en France, à Notre Dame de Gravenchon (76) avec 0,4 million de t/an, en Arabie Saoudite, à Al Jubail avec 0,7 million de t/an et Yanbu avec 0,7 million de t/an, en Chine, à Fujian avec 0,2 million de t/an, à Singapour avec 1,9 million de t/an.
• LyondellBasell, possède des unités de production aux États-Unis, au Texas, à Chocolate Bayou avec 230 000 t/an, La Porte avec 400 000 t/an, Matagorda avec 770 000 t/an et Victoria avec 270 000 t/an, dans l’Iowa, à Clinton avec 450 000 t/an, dans l’Illinois, à Morris avec 270 000 t/an, en partenariat 50/50 avec Sasol, à Lake Charles en Louisiane avec 425 000 t/an en propre, en Arabie Saoudite, à Al Jubail (à 25 %) avec 200 000 t/an en propre, en Chine (à 50 %) avec 400 000 t/an en propre et en Europe, voir ci-dessous. Au total, les capacités de production sont de 4,1 millions de t/an aux États-Unis, 2,2 millions de t/an en Europe, 200 000 t/an en Arabie Saoudite, 400 000 t/an en Chine.
• En 2021, les ventes de Petrochina ont été de 5,808 millions de t.
• Chevron Phillips possède des capacités de production de 3,388 millions de t/an de PE-HD, 281 000 t/an de PE-BD et 721 000 t/an de PE-BDL. Les productions de PE-BD et PE-BDL sont situées aux États-Unis, celle de PE-HD aux États-Unis avec 2,406 millions de t/an, en Arabie Saoudite, à Al Jubail, dans une joint venture à 35 %, au Qatar, à Mesaieed, dans une joint venture à 49 % et à Singapour, dans une joint venture à 50 %. Aux États-Unis les unités de production sont situées au Texas, à Cedar Bayou avec 980 000 t/an, Orange avec 440 000 t/an, Pasadena avec 985 000 t/an et Old Ocean avec 1 million de t/an.
• Braskem possède une capacité de production de 3,055 millions de t/an au Brésil, à Camaçari dans l’État de Bahia avec 800 000 t/an, Triumfo dans l’État du Rio Grande do Sul avec 1,225 million de t/an, Duque de Caxias dans l’État de Rio de Janeiro avec 540 000 t/an et Capuava dans l’État de São Paulo avec 490 000 t/an et 1,050 million de t/an au Mexique à Nanchital. En 2021, la production brésilienne a été de 2,434 millions de t, la mexicaine de 696 271 t.
• Ineos produit du polyéthylène en Europe, voir ci-dessous et aux États-Unis, à Battleground (La Porte), au Texas, avec 1,012 million de t/an et en association 50-50 avec Chevron Phillips, à Cedar Bayou, au Texas avec 210 000 t/an.
• TotalEnergies, outre ses implantations européenne avec une capacité de production de 1,12 million de t/an, voir ci-dessous, fabrique du polyéthylène, aux États-Unis, à Bayport au Texas avec 223 000 t/an de PE-HD, en Corée du Sud, à Daesan, avec une joint venture 50/50 avec Hanwha, et des capacités totales de production de 175 000 t/an de PE-HD, 78 000 t/an de PE-BD et 125 000 t/an de PE-BDL et au Qatar, à Mesaieed, avec 20 % de participation dans Qapco, qui a produit, en 2018, 756 000 t de PE-BD pour une capacité de 780 000 t/an et 555 000 t de PE-BDL, pour une capacité de 570 000 t/an, au travers de Qatofin détenue à 49 % par Total (36 % directement et le reste au travers des 20 % de participation dans Qapco). Le groupe, associé avec 50 % des parts à Borealis et Nova, a en projet la construction d’une unité complémentaire à Bayport, au Texas, de 625 000 t/an.

Principaux producteurs européens et sites de production, en 2021 :

en milliers de tonnes de capacités annuelles de production

Producteurs	Capacité annuelle totale	Sites	PE-HD	PE-BD	PE-BDL
LyondellBasell	2 470	Berre (13)		320
		Wesseling (Allemagne)	770	430
		Francfort (Allemagne)	230
		Muenchsmuenster (Allemagne)	320
		Plock (Pologne) à 50 %	300	100
Ineos	2 100	Lavéra (13)	230
		Sarralbe (57)	195
		Cologne (Allemagne)		400	230
		Bamble (Norvège)		158
		Lillo (Belgique)	440
		Rosignano (Italie)	200
		Grangemouth (Royaume Uni)			330
Dow	2 100	Terneuzen (Pays Bas)		265	610
		Schkopau (Allemagne)		160
		Tarragone (Espagne)	190	95	300
Borealis	1 920	Schwechat (Autriche)		545
		Burghausen (Allemagne)	175
		Porvoo (Finlande)	390
		Geleen (Pays Bas)			120
		Stenungsund (Suède)	700
Sabic	1 750	Geleen (Pays Bas)	280	590
		Teeside (Royaume Uni)		400
		Gelsenkirchen (Allemagne)	250		350
Versalis (ENI)	1 650	Brindisi (Italie)	500		500
		Dunkerque (59)		340
		Oberhausen (Allemagne)		140
ExxonMobil	1 200	Anvers (Belgique)		400
		Meerhout (Belgique)		500
		Notre Dame de Gravenchon (76)			400
TotalEnergies	1 120	Gonfreville (76)	240
		Carling (57)			210
		Anvers (Belgique)	470
		Feluy (Belgique)	170
Repsol	900	Puertollano (Espagne)	90	60
		Tarragona (Espagne)	145	195
		Sines (Portugal)	130	145

Sources : Borealis et rapports des sociétés

Recyclage

Logos de recyclage

Le polyéthylène est le polymère le plus consommé dans le marché de l’emballage plastique. En France il représente 70 % de la part de la consommation globale. Vu l’ampleur de sa diffusion, le polyéthylène pose de sérieux problèmes d’environnement et le problème de sa dégradation ou de son recyclage est posé. Il existe dans la nature des bactéries qui sont capables de dégrader les macromolécules de PE mais elles ne peuvent le faire qu’en s’y prenant par une extrémité de la macromolécule et l’on comprend alors que cela prenne du temps de dégrader des entités qui comprennent jusqu’à 100 000 unités monomériques. Pour les sacs plastiques une des solutions possibles est d’inclure, par copolymérisation dans les chaînes de polymères, des motifs facilement attaquables par les bactéries (des morceaux de chaîne d’amidon par exemple). Ceci leur permet de tronçonner le polymère en de plus petites sous-unités qui sont plus rapidement éliminées.

En France, SITA Recyclage, filiale de Suez Environnement, recycle des films agricoles et industriels, à Viviez (12), Landemont (49), Ponchon (60). Ces films, en grande partie de polyéthylène, sont déchiquetés, prélavés, broyés, lavés, essorés et séchés, extrudés et granulés. Le recyclage concerne 40 000 t/an destinées à l’élaboration de films industriels et de sacs de collecte.

Veolia est également un acteur important.

Paprec recycle 200 000 t/an de matières plastiques dont du polyéthylène à La Neuve-Lyre (27), Saint-Herblain (44), Mazières en Mauge (49), Trémentines (49), Verdun (55), Cahors (46) et Elven (56). La filiale MPB, située à Chalon sur Saône (71), est spécialisée dans le recyclage du PE-HD.

Situation française

Productions et commerce extérieur : en 2021 pour les productions et 2023 pour le commerce extérieur.

en tonnes

	PE-HD		PE-BD		PE-BDL
Productions	?		409 897 t		725 817 t
Exportations	313 823 t		325 336 t		119 931 t
Importations	387 198 t		344 366 t		148 085 t

Sources : Eurostat et Douanes françaises

Destination des exportations, en 2023 :

• PE-HD : vers l’Allemagne à 20 %, l’Espagne à 18 %, l’Italie à 15 %, la Belgique à 9 %, le Royaume Uni à 7 %.
• PE-BD : vers l’Italie à 27 %, l’Allemagne à 22 %, l’Espagne à  %11, la Belgique à 9 %, la Pologne à 4 %.
• PE-BDL : vers l’Allemagne à 29 %, l’Italie à 17 %, la Belgique à 14 %, l’Espagne à 7 %, les Pays Bas à 5 %.

Origine des importations, en 2023 :

• PE-HD : de Belgique à 24 %, d’Allemagne à 17 %, des Pays Bas à 13 %, d’Italie à 8 %, d’Espagne à 7 %.
• PE-BD : d’Espagne à 21 %, d’Allemagne à 20 %, des Pays Bas à 19 %, de Belgique à 17 %, du Royaume Uni à 4 %.
• PE-BDL : de Belgique à 26 %, des Pays Bas à 16 %, d’Espagne à 14 %, d’Italie à 9 %, d’Allemagne à 8 %.

Producteurs et unités de production :

• TotalEnergies à Gonfreville (76) avec 240 000 t/an de PE-HD et à Carling (57) avec 210 000 t/an de PE-BDL.
• ExxonMobil à Notre Dame de Gravenchon (76) avec 400 000 t/an de PE-BDL.
• LyondellBasell à Berre (13) avec 320 000 t/an de PE-BD.
• Ineos à Lavera (13) avec 230 000 t/an de PE-HD et Sarralbe (57) avec 195 000 t/an de PE-HD.
• Versalis à Dunkerque (59) avec 340 000 t/an de PE-BD et PE-BDL.

Utilisations

Consommation : c’est la principale matière plastique consommée dans le monde. En 2016, sur un total de 243 millions de t, le PE-HD a représenté 17 %, le PE-BDL 12 %, le PE-BD 9 %. En Europe (Union européenne, Norvège et Suisse) sur un total de 50,7 millions de t, les PE-BD et BDL ont représenté, en 2019, 17,4 % de la consommation de matières plastiques, le PE-HD, 12,4 %.

La consommation a porté, en 2017, dans le monde, sur 95 millions de tonnes de polyéthylène, réparties en 45 % de PE-HD, 32 % de PE-BDL et 23 % de PE-BD.
En 2016, 35 % de la consommation a été réalisée en Asie du Nord-Est, 17 % en Amérique du Nord, 13 % en Europe de l’Ouest, 7 % au Moyen Orient, 6 % dans le sous-continent indien, 5 % en Amérique du Sud, 4 % en Afrique…

La consommation chinoise a été, en 2018, de 30,727 millions de t.

Secteurs d’utilisation : dans le monde, en 2016, sur un total de 92 millions de t.

Films et feuilles	53 %		Fils et câbles	2 %
Moulage par injection	13 %		Moulage par rotation	2 %
Moulage par soufflage	12 %		Raphia	1 %
Tuyaux et profilés	7 %		Fibres	1 %
Extrusion et revêtements	2 %

Source : PTT PM

Le polyéthylène basse densité (PE-BD et PE-BDL) est plutôt utilisé pour élaborer des films et des isolants électriques. Il est le matériau préféré pour préparer des produits « souples » : films adhésifs, films agricoles, sachets, sacs poubelle, jouets, tuyaux, bouteilles souples (ketchup, moutarde…)…

Le polyéthylène haute densité est plutôt utilisé pour fabriquer des emballages rigides de lait, de produits chimiques et de détergents, des tuyaux pour canalisations…

C’est à la seconde guerre mondiale et à l’invention du radar par Sir Robert Watson-Watt, dans les années 30, que le polytéthylène doit son essor. On avait en effet besoin d’un isolant électrique performant pour protéger les câbles coaxiaux présents dans ces appareillages qui constituèrent une pièce maîtresse du système de défense des îles britanniques.

Le procédé « Gel-spin » mis au point par DSM en 1979 permet de fabriquer des fibres de polyéthylène en orientant parallèlement les chaînes de polymères désenchevêtrées par dissolution dans un solvant et passage dans une filière. Cette organisation donne à la fibre des performances remarquables : 15 fois plus résistante que l’acier, la fibre est utilisée pour la protection (casques et gilets pare-balles : le casque des forces françaises en Bosnie a été fabriqué à Châtillon sur Chalaronne (01) par l’entreprise MSA Gallet), pour les cordages, les filets, les articles de sports, les gants et pantalons de protection. Concurrencée par les fibres aramides (Kevlar) et les fibres de polyamide et de polyester, la fibre de polyéthylène est plus légère pour des performances supérieures.

Bibliographie

Archives

Polyéthylène 2022

Polyéthylène 2019

Polyéthylène 2015

Polyéthylène 2012

Polyéthylène 2004

Polyéthylène 1995

 

Données industrielles

Les élastomères silicones sont traités au chapitre silicones.

Les élastomères fluorés sont traités au chapitre polytetrafluoréthylène (PTFE) et résines fluorocarbonées.

Matières premières

Caoutchouc naturel : il existe plus de 2000 espèces végétales laticifères mais le latex est quasi exclusivement extrait de l’hévéa (hevea brasiliensis), originaire de la forêt amazonienne. La durée de vie, en production, d’un hévéa est d’environ 40 ans, il commence à produire du latex dans sa 7^ème année et au cours de sa vie donne de 60 à 100 kg de caoutchouc. Un hectare planté d’environ 550 arbres donne annuellement de 0,7 à 1,5 t de caoutchouc naturel. Le latex est une émulsion contenant de 60 à 80 % d’eau et de 20 à 40 % de caoutchouc naturel, constitué de cis-1,4 polyisoprène. Après récolte, il est traité à l’ammoniac afin de conserver son état colloïdal et sa forme liquide puis après séchage plus ou moins poussé, il est livré soit sous forme liquide, avec une teneur de 60 % de caoutchouc sec, soit sous forme solide, après traitement acide, en général à l’ aide d’acide formique, en feuilles compactées, fumées (RSS) ou séchées à l’air chaud, dans des balles de 113 kg ou en granulés compactés et spécifiés techniquement (TSR) dans des balles de 33 kg.

Caoutchoucs synthétiques : ils sont fabriqués à partir d’isobutylène, d’isoprène, de styrène, de butadiène, d’acrylonitrile…

Histoire du caoutchouc en Europe

C’est en 1745 que Charles Marie de la Condamine rapporta d’un périple en Amazonie une masse brunâtre, collante, obtenue en incisant l’écorce d’un arbre que les indiens Tupi appelaient « cao-o-tchu » – le bois qui pleure – et que d’autres indiens appelaient « Hheve ». Le caoutchouc naturel (le cis-polyisoprène) offre à l’homme des propriétés qu’il apprend à maîtriser et à améliorer :

• Nair et les propriétés de gommage (en anglais, caoutchouc = « rubber » de to rub, frotter).
• Macintosh et l’imperméabilisation.
• Goodyear et la vulcanisation.
• Dunlop et l’invention du pneu gonflable.

Devant la montée des prix du caoutchouc naturel, la société Bayer propose un prix destiné à récompenser la découverte d’un caoutchouc synthétique. En 1906 Fritz Hofmann remporte le concours Bayer en synthétisant du polyisoprène, à partir du p-crésol extrait du goudron de houille ; en 1910 il améliore la synthèse en utilisant à la place de celui-ci le 2-3 diméthylbutadiène, bon marché et abondant ; en 1911 une production pilote commence à Elberfeld en Allemagne ; on fabrique les premiers pneus en caoutchouc méthyl en 1912.

En 1910, deux anglais, Strange et Matthews, déposent un brevet pour la polymérisation du butadiène en présence de sodium métal, mais ce caoutchouc est de piètre qualité. En 1916, est découvert à Elberfeld le procédé « 4 étapes » (acétylène, aldol, alcool benzylique, butadiène) pour la fabrication du butadiène. Les recherches sur les adjuvants anti-vieillissement avancent de même durant ces années (pipéridine, amines aromatiques…).

Le 31 décembre 1924, Farbenfabriken vorm. Friedrich Bayer & Co. est dissoute et le 1^er janvier 1925 est crée l’IG Farben (BASF, Bayer, Hoechst, AGFA, Weiler Ter Meer, C.F., Griesheim Elektron). En 1926 les études sur le caoutchouc reprennent après la cessation due à la chute des prix de 1919 et, en 1927, à Ludwigshaven et Leverkusen la méthode de polymérisation de Strange et Matthews est améliorée (emploi d’émulsifiants et de savons).

En 1928, la production de caoutchouc synthétique en émulsion aqueuse et l’utilisation du butadiène comme monomère font l’objet de brevets, de même qu’en 1929 la copolymérisation par Bock et Tschunkur du butadiène et du styrène qui livre ainsi le premier caoutchouc synthétique (SBR) comparable au naturel. La marque BUNA^® est déposée (BUtadiène NAtrium). En 1930, le styrène est remplacé par l’acrylonitrile (premier caoutchouc nitrile BUNA^® N). En 1937, la copolymérisation isobutène-isoprène est mise au point : le caoutchouc butyl voit le jour. Jusqu’au début des années 40, des progrès sont effectués dans la mise au point des antioxygènes, des catalyseurs…

L’Allemagne nazie développe sa production de SBR et édifie en 1944 le terrible complexe de BUNA-Monowitz qui dépend du camp de concentration d’Auschwitz – ce complexe ne produira d’ailleurs jamais une once de caoutchouc. Dans les années 50, après le démantèlement de l’IG Farben en 12 firmes, la reprise de la production se fait lentement et en 1960 on met en évidence les propriétés du caoutchouc de polybutadiène à haute teneur en cis 1,4 polyisoprène.

Depuis les recherches n’ont pas cessé de découvrir de nouveaux types de caoutchouc, d’adjuvants, d’agents gonflants, d’agents d’adhérence…

Les diverses familles d’élastomères

Les élastomères sont des polymères présentant des propriétés élastiques après réticulation. Il en existe plus de 200 types qui peuvent être regroupés en une quinzaine de familles dont voici les principales.

Élastomères non styréniques :

Le caoutchouc naturel (NR : natural rubber) qui ne contient que du cis-1,4 polyisoprène.

Le polyisoprène synthétique (IR) est de composition proche de celle du caoutchouc naturel avec pour le plus employé (Ti-IR) 98,5 % de cis-1,4 polyisoprène, 1 % de trans-1,4 polyisoprène et 0,5 % de 3,4 polyisoprène.

Le caoutchouc butyl, est un copolymère d’isobutylène et d’isoprène (voir les formules ci-dessous). Sa dénomination est IIR (Isobutylene-Isoprene-Rubber). Un traitement complémentaire par du dibrome ou du dichlore donne des halobutyls (chlorobutyl ou bromobutyl).

Le PBR (PolyButadiène Rubber) ou BR est un polymère du 1,3 butadiène. C’est le deuxième élastomère le plus employé après le SBR.

Les NBR (Nitrile Butadiene Rubber) et HNBR (Nitrile Butadiene Rubber Hydrogéné).

Les terpolymères d’éthylène-propylène-diène (EPDM) et les copolymères éthylène-propylène (EPM).

Les caoutchoucs chloroprène (CR) ou polychloroprène sont obtenus par polymérisation radicalaire du chlorobutadiène.

Élastomères styréniques :

Le SBR (Styrene Butadiene Rubber), les SBC (blocs copolymères styréniques) famille à laquelle appartiennent le SBS (Styrène-Butadiène-Styrène), le SIS (Styrène-Isoprène-Styrène), les SEBS (blocs éthylènes-butylène) et les SEP ( blocs éthylène-propylène).

Résines styréniques :

L’ABS (Acrylonitrile-Butadiène-Styrène) et le SAN (Styrène-Acrylonitrile).

Quelques formules :

Fabrication industrielle

IR : l’élaboration du polyisoprène le plus utilisé (Ti-IR) utilise un catalyseur Ziegler Natta, TiCl₃ / Al(C₂H₅)₂Cl ou TiCl₄ / Al(C₂H₅)₃. Avant polymérisation, le mélange solvant, catalyseur et monomère d’isoprène doit être exempt d’impuretés, d’humidité et d’air, poisons du catalyseur. Lorsque la polymérisation a atteint le niveau désiré, un désactivateur du catalyseur est introduit ainsi qu’un antioxydant puis le solvant est éliminé à l’aide de vapeur d’eau.

Caoutchouc butyl (IIR) : dans le procédé exploité, en France, à Notre Dame de Gravenchon (76) par ExxonMobil Chemical, le solvant de copolymérisation entre l’isobutylène et l’isoprène est le chlorure de méthyle CH₃Cl et la réaction est catalysée par une solution de AlCl₃ dans ce même solvant. La polymérisation met en jeu 98 % d’isobutylène avec 2 % d’isoprène. La réaction est très exothermique et se fait à -100°C. Après refroidissement, par détente de propylène et d’éthylène, le solvant et les réactifs non consommés sont extraits par vaporisation et recyclés. Aux fines particules de caoutchouc qui ont précipité on rajoute de l’eau et des additifs nécessaires à la stabilisation de la suspension qui est ensuite purifiée, séchée et comprimée sous forme de balles de caoutchouc. L’isoprène est importé de Bâton-Rouge (Louisiane, États-Unis) et l’isobutylène provient, par une conduite de 35 km, de la coupe C4 d’un vapocraqueur d’ExxonMobil.
Pour obtenir les halobutyls, avant halogénation, le butyl est dissous dans un solvant, hexane ou pentane, le monomère qui n’a pas réagi est enlevé et le dibrome liquide ou de dichlore gazeux sont introduits dans le solvant. Pour chaque mole d’halogène qui réagit, il y a formation d’une mole d’acide bromhydrique ou chlorhydrique qui nécessite la neutralisation de la solution à l’aide de soude. Le solvant est ensuite éliminé par traitement à la vapeur d’eau chaude avec ajout de stéarate de calcium afin de prévenir l’agglomération de l’élastomère.
Le caoutchouc butyl peut aussi être obtenu par décomposition du MTBE (méthyl tertio-butyl éther).

BR : la polymérisation du 1,3 butadiène (CH₂=CH-CH=CH₂) est réalisée, en général, en solution, à 20 % de monomère, le solvant étant l’hexane ou le cyclohexane. La réaction est catalysée par des complexes de métaux de transition (Nd, Ni ou Co) ou par le butyllithium.

NBR : la polymérisation entre l’acrylonitrile (de 15 à 51 %) et le butadiène est réalisée en émulsion dans l’eau avec un émulsifiant (savon) et divers autres produits. La température de polymérisation donnera des polymères plus ou moins linéaires. A froid, de 5 à 15°C, les branchements seront réduits, à chaud, de 30 à 40°C, les branchements seront plus importants. Les NBR, insaturés peuvent être hydrogénés pour donner des HNBR. Dans ce cas, le NBR est dissous dans un solvant, un catalyseur à base de métal précieux est ajouté puis un traitement avec du dihydrogène gazeux donne du NBR hautement saturé ou HNBR.

SBR : la copolymérisation du butadiène et du styrène peut s’effectuer soit en solution (S-SBR), soit en émulsion (E-SBR). Même si les procédés en solution présentent quelques avantages (meilleur contrôle des conditions opératoires, consommation d’énergie plus faible et plus grande pureté du caoutchouc), c’est le procédé en émulsion qui est le plus répandu. L’émulsifiant, un savon d’acide gras ou d’acide résinique, stabilise et homogénéise le milieu réactionnel. La copolymérisation est réalisée à froid (5°C) ou à chaud. Celle effectuée à froid est radicalaire et dure une dizaine d’heures. Exemple de composition, en masse, pour 75 kg de butadiène et 25 kg de styrène : eau : 180 kg, émulsifiant : 5 kg, dodécyl mercaptan : 200 g, hydroperoxyde de cumène : 170 g, EDTA : 60 g, sulfate de fer (II) : 17 g.

SBC : les SBC sont des copolymères dans lesquels les « blocs » sphéroïdes de polystyrène d’environ 30 nm de diamètre sont reliés entre eux par des tronçons élastomères constitués par les polydiènes choisis pour la copolymérisation, ce qui constitue deux phases distinctes dans le matériau. Modifiable à chaud, cette constitution lui procure ses propriétés élastiques. Pour la copolymérisation, on peut utiliser deux techniques : soit une polymérisation anionique de « diblocs » styrène-diène suivie d’un couplage par un agent bromé en « triblocs » styrène-diène-styrène, soit une polymérisation par un initiateur anionique difonctionnel qui mène directement aux triblocs désirés.

ABS : leur production industrielle et leur première commercialisation par la société Uniroyal, remontent à 1948. Les ABS sont des matériaux amorphes qui comportent deux phases ; une phase continue constitue la matrice (copolymère de styrène/acrylonitrile SAN) et une phase discontinue constituée de nodules de polybutadiènes greffés de copolymères SAN. Cette structure biphasique et la taille des zones de caoutchouc (0,1 à 1 µm) contribuent aux propriétés des ABS : résistance aux chocs, aspect de surface (brillance…) et résistance à la chaleur.

Il existe trois procédés de fabrication de l’ABS : la polymérisation en masse (Dow Chemical), la polymérisation masse-suspension (Monsanto) et le procédé le plus utilisé, la polymérisation par émulsion aqueuse. Celle-ci débute par la synthèse entre 40°C et 90°C d’un « latex d’élastomère » (polybutadiène ou copolymère butadiène-styrène ou copolymère butadiène-acrylonitrile). Celui-ci est ensuite greffé entre 50°C et 80°C en présence de styrène (ou d’alpha-méthylstyrène dans le cas de l’ABS dit « chaleur »), d’acrylonitrile et d’eau. Les tensioactifs utilisés sont des sels sodiques ou potassiques d’acides gras, des sulfonates ou des sulfates d’alcool polyoxyéthylénés, ou des tensioactifs non ioniques tels que des copolymères de l’oxyde de propylène et de l’oxyde d’éthylène. Les catalyseurs utilisés sont des persulfates de sodium ou de potassium, des associations de type redox (par exemple un mélange d’hydroperoxyde organique et de glucose en présence de sels métalliques Fe²⁺ ou Cu²⁺). Parallèlement on synthétise un latex de résine SAN en présence de styrène, d’acrylonitrile, d’eau, de tensioactif entre 50°C et 80°C. Le greffage du latex d’élastomère a pour but de le rendre « compatible » avec ce latex de résine.

Lors de ces synthèses, les monomères qui n’ont pas réagi sont recyclés. Les deux latex sont ensuite mélangés dans des proportions définies par les propriétés recherchées. Le latex d’ABS ainsi formé est alors mis à floculer à l’aide de CaCl₂, d’Al₂(SO₄)₃, de MgSO₄, d’acide acétique, sulfurique ou chlorhydrique vers 100°C, puis est séché. Il est alors prêt à recevoir les charges adéquates à son utilisation. L’introduction de méthacrylate de méthyle conduit à des ABS transparents.

On peut ensuite réaliser des alliages d’ABS et d’autres polymères (PVC, polycarbonate, polyamide…) pour atteindre certaines propriétés (résistance aux chocs, tenue à la chaleur, résistance à l’abrasion, fluidification pour la réalisation de films…).

Productions

Caoutchouc naturel

Production mondiale : en 2020, de 14,845 millions de t. Par pays :

La culture de l’hévéa occupe une surface de 12 millions d’hectares, à 90 % dans le Sud-Est asiatique.

En Thaïlande, 90 % de la production est assurée par des exploitations familiales qui font ainsi vivre 10 % de la population du pays. La surface cultivée était, en 2019, de 3,551 millions d’hectares.

Le groupe Bridgestone cultive 48 000 ha d’hévéas au Liberia et 24 000 ha en Indonésie, à Serbalawan, au Nord de Sumatra et Tanah Laut, au Sud de Kalimanta.

Le groupe Michelin, possède au Brésil, une plantation d’hévéas, à Igrapiúna, dans l’État de Bahia, de 513 hectares et 2 usines de transformation (Igrapiúna avec 10 000 t/an et Sooretama, dans l’État d’Esperito Santo avec 20 000 t/an). En Afrique (Côte d’Ivoire, Ghana, Nigeria et Liberia), Michelin détient 44,41 % de la Société Internationale de Plantations d’Hévéas (SIPH), 2^ème producteur africain, avec 55,59 % pour le groupe ivoirien Sifca. Par ailleurs, Michelin détient une participation minoritaire de 45 %, dans Nteq Polymer Company, en Thaïlande avec 30 000 t/an et en Indonésie, au travers d’une joint venture, Royal Lestari Utama (RLU), à 49 %, avec le groupe Barito Pacific, et une production prévue de 80 000 t/an. Au total la production de caoutchouc sec est de 200 000 t/an.
La SIPH exploite, en 2020, 59 714 hectares plantés d’hévéas avec une production de 74 244 t de caoutchouc avec de plus des achats auprès de planteurs indépendants ce qui donne une production totale de 308 540 t, à 72,16 % en Côte d’Ivoire, 15,84 % au Ghana, 6,0 % au Nigeria, 6,0 % au Liberia.

Commerce international : en 2021.

Principaux pays exportateurs, sur un total de 10,891 millions de t :

en milliers de t

Thaïlande	3 417		Laos	271
Indonésie	2 335		Cambodge	256
Côte d’Ivoire	1 747		Philippines	203
Vietnam	695		Belgique	203
Malaisie	653		Birmanie	154

Source : ITC

Les exportations thaïlandaises sont destinées à 36 % à la Chine, 18 % à la Malaisie, 7 % aux États-Unis, 6 % au Japon.

Principaux pays importateurs :

en milliers de t

Chine	2 385		Vietnam	387
Malaisie	1 207		Corée du Sud	349
États-Unis	1 001		Allemagne	279
Japon	698		Turquie	274
Inde	525		Brésil	234

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 51 % de Thaïlande, 14 % de Malaisie, 8 % de Côte d’ivoire, 7 % du Vietnam.

Les importations de l’Union européenne proviennent, en 2018, à 31 % d’Indonésie, 20 % de Thaïlande, 19 % de Côte d’Ivoire, 13 % de Malaisie, 8 % du Vietnam, 2 % du Cameroun.

Caoutchoucs synthétiques

Productions, en 2020. Monde : 14,4 millions de t, Union européenne : 3,3 millions de t. Répartition de la production :

En 2016, la production chinoise est de 5,458 millions de t pour une capacité de production de 6,475 t/an constituée à 60 % par celle de SBR et BR.

La production de l’Union européenne, est, en 2022, de 1,243 million de t de polyisoprène synthétique (IR) dont 643 582 t en Allemagne, 150 425 t en Finlande, 103 244 t en Italie, 107 248 t, en 2016, en France, 20 681 t en Pologne, en 2021 et de 1,743 million de t d’autres caoutchoucs synthétiques dont 388 680 t en Allemagne, 332 002 t en France, 309 922 t en Italie, 248 044 t en République tchèque, 259 094 t en Pologne, en 2021, 212 450 t, en 2016, aux Pays Bas, 109 863 t en Espagne, en 2021.
La production de SAN est de 175 025 t dont 108 094 t en Allemagne, 27 750 t, en Hongrie, en 2021, 21 493 t en Italie, en 2021 et celle d’ABS, de 985 079 t dont 396 988 t en Italie, 82 495 t en Allemagne, 73 999 t en Espagne, 22 895 t en Hongrie.

La production du Japon est, en 2017, de 1,621 million de t dont, en 2016, 456 400 t de SBR et 288 600 t de BR. Celle de la Corée du Sud, en 2017, de 504 000 t de SBR et 420 000 t de BR.

Productions par type de caoutchouc synthétique : en 2018, répartition selon les capacités de production sur un total de 20,42 millions de t.

Commerce international : en 2022.

Principaux pays exportateurs :

en milliers de t

Thaïlande	1 825		Chine	722
Corée du Sud	1 688		Japon	686
Vietnam	1 276		Taipei chinois	590
États-Unis	948		Belgique	543
Allemagne	776		Malaisie	534

Source : ITC

Les exportations thaïlandaises sont destinées à 91 % à la Chine.

Principaux pays importateurs :

en milliers de t

Chine	4 724		Belgique	525
États-Unis	679		Allemagne	510
Malaisie	643		Turquie	448
Thaïlande	598		Indonésie	343
Inde	535		Brésil	318

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 34 % de Thaïlande, 26 % du Vietnam, 8 % de Malaisie.

Principaux producteurs : en 2015, de SBR, BR, SBC, NBR, CR, EPDM, IR et IIR.

• Arlanxeo (Pays Bas) après avoir été une joint venture 50/50 entre Lanxess (Allemagne) et Saudi Aramco (Arabie Saoudite), créée en avril 2016, est depuis fin 2018, propriété de Saudi Aramco qui a acheté les parts de Lanxess. Elle produit : plus de 1 million de t/an de SBR, 400 000 t/an de BR, 450 000 t/an de EPDM, 130 000 t/an de NBR et HNBR, plus de 70 000 t/an de CR.
  • du caoutchouc butyl (IIR) à Sarnia, Ontario, au Canada avec 140 000 t/an, Zwijndrecht en Belgique avec 140 000 t/an et Singapour avec 100 000 t/an.
  • du BR et du SBR, à Port Jérôme, en France, à Orange, Texas, aux États-Unis, à Dormagen, en Allemagne, à Cabo de Santo Agostinho, Triunfo et Duque de Caxias, au Brésil, à Singapour avec 140 000 t/an de Nd-BR.
  • du NBR, en France, à La Wantzenau (67), ainsi que du NBR carboxylé et, en Chine, à Nantong avec 30 000 t/an, dans une joint venture avec TSRC.
  • de l’EPDM à Geleen aux Pays Bas, à Changzhou, en Chine, à Rabigh, en Arabie Saoudite et à Triunfo au Brésil.
  • du CR à Dormagen en Allemagne, avec 70 000 t/an.

• Kumho Petrochemical (Corée du Sud) a produit, en 2018, 1,509 million de t de caoutchoucs synthétiques avec :
  • du BR, avec 338 000 t/an, à Yeosu, en Corée du Sud,
  • du NBR, avec 87 000 t/an et du HNBR, avec 10 000 t/an à Ulsan, en Corée du Sud,
  • du SBR, avec 384 000 t/an à Ulsan,
  • du SBS, avec 70 000 t/an à Yeosu,
  • de l’ABS, avec 250 000 t/an à Ulsan
  • du SAN, avec 173 000 t/an.

• Sinopec (Chine) a produit, en 2021, 1,252 million de t de caoutchoucs synthétiques avec 10 000 t/an de caoutchouc butyl (IIR), 360 000 t/an de SBR, 360 000 t/an de BR, 270 000 t/an de SBS.
• Petrochina a produit, en 2021, 1,044 million de t de caoutchoucs synthétiques.
• Taiwan Synthetic Rubber Corp. (TSRC), produit du SBR, du BR, du NBR, du SBS, du SIS, avec une capacité totale de 565 767 t/an et des ventes, en 2021, de 545 000 t.
  • Produit du SBR, à Kaohsiung, à Taïwan, avec 130 000 t/an et à Nantong, en Chine, avec une joint venture entre TSRC, 65,44 %, Marubeni (Japon), 22,56 % et Nantong Petrochemical Corp., 12 % possédant une capacité de production de 180 000 t/an. En Inde, une joint venture entre TSRC avec 50 %, Indian Oil Corp et Marubeni (Japon) possède une capacité de 120 000 t/an de SBR.
  • Produit du BR, à Kaohsiung, à Taïwan, avec 60 000 t/an, à Tambol, en Thaïlande, dans une joint venture entre TSRC, 13 %, UBE Industries (Japon), 74 % et Marubeni (Japon), 13 %, avec 72 000 t/an, à Nantong, en Chine, dans une joint venture entre TSRC, 55 %, UBE Industries, 25 %, Marubeni, 20 %, avec 72 000 t/an. Produit du NBR, à Nantong, Chine, avec une joint venture 50/50 avec Arlanxeo et 30 000 t/an.
  • Produit du SBS et du SIS avec l’acquisition, en avril 2011, de la société Dexco qui possède aux États-Unis, à Plaquemine, en Louisiane, des capacités de production de 32 000 t/an de SIS et 30 000 t/an de SBS. A Nantong, en Chine, possède une ligne de production de SIS de 25 000 t/an et de SEBS de 35 000 t/an et à Kaohsiung, à Taïwan, une capacité de production de SBS et SEBS de 29 000 t/an.
• ExxonMobil Chemical (États-Unis) produit du caoutchouc butyl (IIR) aux États-Unis, à Bayton, Texas et Baton Rouge, Louisiane, en France, à Notre Dame de Gravenchon, au Royaume Uni, à Fawley, au Japon, en association 50/50 avec JSR (Japan Synthetic Rubber Corporation) dans Japan Butyl Co., à Kawasaki avec 98 000 t/an d’IIR et à Kashima avec 80 000 t/an de caoutchouc butyl halogéné, en Arabie Saoudite, en association avec Sabic, à Kemya, avec 400 000 t/an et à Singapour, dans l’ile de Jurang, avec une production de 140 000 t/an.
• Goodyear (États-Unis), produit de l’IR, du SBR et divers autres caoutchoucs synthétiques aux États-Unis, au Texas, à Beaumont et Houston.
• Japan Synthetic Rubber (JSR), produit au Japon, du SBR, avec 255 000 t/an et du S-SBR avec 60 000 t/an à Yokkaichi , du BR, à Chiba avec 72 000 t/an, de l’IR à Kashima avec 41 000 t/an, de l’ABS, à Yokkaichi avec 250 000 t/an, ainsi que du S-SBR, en Thaïlande au travers d’une joint venture avec 51 % des parts, à Map Ta Phut et 100 000 t/an. Produit du IIR dans une joint venture, Japan Butyl Co., 50/50 avec ExxonMobil, à Kawasaki avec 98 000 t/an et du caoutchouc butyl halogéné à Kashima avec 80 000 t/an. Produit, depuis 2019, du S-SBR, en Hongrie, avec une capacité de 60 000 t/an.
• Nizhnekamskneftekhim (NKNH, Russie), société du groupe TAIF, a produit, en 2018, à Niznekamsk, au Tatarstan, 716 000 t de caoutchoucs synthétiques. Principal producteur mondial de polyisoprène (IR) avec avec une capacité de 333 000 t/an soit 37,8 % du marché mondial, produit également du caoutchouc butyl avec 16,3 % du marché mondial, du BR avec 4,7 % du marché mondial et de l’ABS.
• Sibur (Russie), produit, en Russie, à Togliatti avec 82 000 t/an d’IR, 65 000 t/an d’IIR, 60 000 t/an de E-SBR, à Voronezh avec 121 000 t/an de BR, 106 800 t/an de SBR, 85 000 t/an de SBS, à Krasnoyarsk, avec 74,99 % d’une joint venture avec Sinopec, 42 500 t/an de NBR. En 2020, la production de caoutchoucs synthétiques a été de 337 000 t avec une capacité de production de 418 800 t/an.
• Versalis, filiale du groupe italien ENI, produit du SBR en émulsion à Ravenne, en Italie, avec 120 000 t/an. Produit également du BR, NBR, SBS, SIS, SEBS, ABS et SAN.
• Zeon Corporation (Japon) produit de l’IIR à Tokuyama, avec 65 000 t/an, des NBR et HNBR, au Japon à Tokuyama, Takaoka, Kawasaki avec 64 500 t/an, aux États-Unis à Louisville, Kentucky, Hattiesburg, Mississippi et Bayport, Texas avec 20 000 t/an, des ESBR et SSBR au Japon à Takuyama avec 135 000 t/an et à Singapour avec 70 000 t/an, de l’IR au Japon à Mizushima avec 40 000 t/an.
• Trinseo (Allemagne), société issue, en 2010, du groupe Dow Chemical, produit du SBR avec une capacité de production de 150 000 t/an et du BR à Schkopau, en Allemagne et de l’ABS et du SAN. En mai 2021, cette activité a été vendue au groupe polonais Synthos.
• Cenway (Chine) produit à Zhejiang Jiaxing Port et Panjin, 200 000 t/an de caoutchouc butyl (IIR).
• Michelin produit du SBR et divers autres caoutchoucs synthétiques à Bassens (33), en France, avec 200 000 t/an et à Louisville, Kentucky, aux États-Unis, avec 34 000 t/an.
• Bridgestone (Japon) produit des caoutchoucs synthétiques au États-Unis à Lake Charles, en Louisiane, à Orange, au Texas et en Chine à Huizhou (50 000 t/an de SBR).
• Ineos Styrolution (Allemagne) société du groupe Ineos produit de l’ABS, SAN, SBC et divers copolymères styréniques en Allemagne à Ludwigshafen et Cologne, en Belgique à Anvers, en Corée du Sud à Ulsan, en Thaïlande à Map Ta Phut, en Inde à Vadodara, au Mexique à Altamira. Dans le monde, Styrolution est n°3 avec une capacité de production de 614 000 t/an d’ABS standard soit 11 % des capacités mondiales, après LG Chem, 14 % et Chi Mei 13 %. En Europe de l’Ouest, la part de Styrolution dans la production d’ABS est de 49,7 %, à côté de Trinseo, 23,1 % et Elix Polymers 20,8 %.
• Dynasol (Espagne) joint venture 50/50 du groupe espagnol Repsol avec le groupe mexicain Kuo, produit 115 000 t/an de caoutchouc synthétique SBR dont 55 000 t au Mexique et 69 000 t/an de dérivés styréniques, SBS et SEBS, dans les usines de Santander, en Espagne, Altamira, au Mexique et Liaoning, en Chine, joint venture entre Dynasol et le groupe chinois Xing’an, avec 110 000 t/an de SBR et 30 000 t/an de NBR.
• Chi Mei (Taipei chinois), produit du SBR, BR, HBR, ABS (2,1 millions de t/an) et SAN.
• Sabic (Arabie Saoudite), produit du BR, de l’EPDM, de l’ABS et du SAN, à Al-Jubail en Arabie Saoudite.

Situation française

La production, en 2016, est de 107 248 t de caoutchouc IR, et en 2022, de 332 002 t d’autres caoutchoucs synthétiques.

Exportations : en 2022.

• Caoutchouc naturel : 37 643 t vers l’Espagne à 46 %, l’Allemagne à 18 %, l’Italie à 17 %.
• IR : 60 t à 60 % vers l’Espagne, 18 % les Pays Bas, 11 % l’Allemagne, 8 % la Belgique.
• IIR : 34,2 t à 33 % vers l’Espagne, 31 % l’Allemagne, 14 % le Burkina Faso, 9 % le Royaume Uni.
• IIR halogénés : 1 682 t vers le Portugal à 51 %, l’Espagne à 30 %, la Belgique à 11 %, l’Allemagne à 7 %.
• SBR : 143 271 t vers les États-Unis à 22 %, l’Espagne à 21 %, l’Allemagne à 10 %, la Pologne à 10 %, l’Italie à 9 %.
• BR : 63 145 t vers l’Espagne à 20 %, les Pays Bas à 19 %, la Belgique à 12 %, l’Inde à 8 %, la Chine à 8 %.
• NBR : 55 669 t vers les États-Unis à 21 %, l’Allemagne à 19 %, l’Italie à 6 %, la Chine à 6 %.
• EPDM : 13 722 t vers la Pologne à 85 %, l’Allemagne à 4 %.
• ABS : 29 883 t vers l’Italie à 32 %, l’Allemagne à 14 %, la Belgique à 13 %, l’Irlande à 8 %.
• SAN : 550 t vers le Luxembourg à 32 %, la Chine à 23 %, la Tunisie à 14 %, l’Italie à 10 %, l’Allemagne à 8 %.

Importations : en 2022.

• Caoutchouc naturel : 130 706 t de Thaïlande à 49 %, d’Indonésie à 12 %, de Côte d’Ivoire à 12 %.
• IR : 3 439 t de Russie à 41 %, des États-Unis à 38 %, d’Allemagne à 10 %.
• IIR : 1 824 t de Belgique à 56 %, d’Allemagne à 11 %, de Suisse à 10 %, de Russie à 8 %.
• IIR halogénés : 11 077 t de Belgique à 30 %, des Pays Bas à 25 %, du Royaume Uni à 23 %, d’Allemagne à 9 %, des États-Unis à 7 %.
• SBR : 41 380 t de Belgique à 15 %, d’Allemagne à 13 %, des États-Unis à 13 %, de Pologne à 10 %, du Royaume Uni à 7 %.
• BR : 40 316 t des États-Unis à 14 %, de Russie à 13 %, de République tchèque à 12 %, d’Allemagne à 12 %, de Belgique à 8 %.
• NBR : 6 821 t d’Espagne à 19 % d’Allemagne à 14 %, d’Italie à 14 %, de Russie à 14 %.
• EPDM : 25 801 t des Pays Bas à 33 %, de Belgique à 25 %, de Corée du Sud à 15 %, d’Italie à 8 %, d’Allemagne à 6 %.
• ABS : 37 956 t des Pays Bas à 19 %, de Corée du Sud à 17 %, d’Allemagne à 14 %, de Belgique à 11 %, de Taipei chinois à 11 %.
• SAN : 4 043 t des Pays Bas à 42 %, d’Allemagne à 27 %, de Belgique : 11 %, d’Italie à 7 %.

La consommation a été, en 2020, de 268 000 t dont 87 000 t de caoutchouc naturel et 181 000 t de caoutchouc synthétique.

Producteurs de caoutchoucs synthétiques :

• ExxonMobil Chemical produit du caoutchouc butyl (IIR) à Notre Dame de Gravenchon.
• Michelin produit du SBR et du BR, 200 000 t/an, à Bassens (33).
• Arlanxeo produit du NBR à La Wantzenau (67) et du BR et du SBR à Port Jérôme (76).

Industrie de transformation du caoutchouc :

La production de pneumatiques et de caoutchoucs industriels a été, en 2019, de 645 000 t, avec 330 000 t de pneumatiques (à 57 % pour les véhicules de tourisme) et 315 000 t de caoutchoucs industriels.

Producteurs de pneumatiques, en nombre d’usines.

Michelin	10		Bridgestone	3
Goodyear-Dunlop	3		Continental	3

En 2020, les importations de pneus ont été de 2,9 milliards d’euros, les exportations de 2,1 milliards d’euros.

Producteurs de caoutchoucs industriels, d’après le chiffre d’affaires 2019.

en millions d’euros

Hutchinson, en 2018	1 540		Trelleborg Industries	120
Cooper Standard	180		Freudenberg	80
West Pharmaceutical	170		Vibracoustic	80
Aptar / Stelmi	160		Contitech Anoflex	80

Utilisations

Consommations

La consommation mondiale a été, au total, en 2020, de 27,07 millions de t, 47,0 % de caoutchouc naturel, 53,0 % de caoutchouc synthétique.

Caoutchouc naturel : en 2018, en milliers de t. Monde : 13 766. Répartition de la consommation :

Chine	38 %		États-Unis	7 %
Union européenne	9 %		Japon	5 %
Inde	8 %		Thaïlande	5 %

En 2020, la consommation mondiale est de 12,313 millions de t réalisée à 41 % en Chine.

Caoutchoucs synthétiques : en 2018, en milliers de t. Monde : 15 427, répartition de la consommation :

Chine	28 %		Japon	6 %
Union européenne	17 %		Inde	5 %
États-Unis	12 %

Principaux pays transformateurs de caoutchouc, en 2020. Monde : 26,925 millions de t, Union européenne : 3,132  millions de t.

en milliers de t

Chine	9 786		Inde	1 619
États-Unis	2 377		Japon	1 266

Formulation

Sauf pour le caoutchouc naturel destiné à l’élaboration de gants ou de préservatifs, pour être utilisés, les élastomères doivent être formulés à l’aide de nombreux ajouts, la proportion en poids, de polymère étant comprise entre 20 et 40 %. Les ajouts sont les suivants :

• charge, par exemple de noir de carbone qui joue également un rôle de pigment, de stabilisant, de renforcement des propriétés mécaniques,
• plastifiants,
• agents vulcanisants : soufre, peroxydes organiques,
• accélérateurs de vulcanisation,
• additifs divers pour faciliter la mise en œuvre, protéger du dioxygène, de l’ozone, de la chaleur, des rayonnements UV…

Exemple d’ajouts à 100 kg de SBR : 50 kg de noir de carbone comme renforcement, 15 kg d’huile comme plastifiant, 1,5 kg de soufre, 1,5 kg de sulfénamide, 500 g de thiurame, 500 g d’oxyde de zinc, 200 g d’acide stéarique, comme agents de vulcanisation, 200 g d’antioxygène, 200 g d’antiozone.

Exemple de composition d’un pneu type :

• Caoutchouc naturel : 24 %
• Caoutchouc synthétique : 22 %
• Noir de carbone et silice : 25 %
• Câbles textiles et métalliques : 18 %
• Produits chimiques : 11 %

Utilisations par types de caoutchouc

 

• Caoutchouc butyl (IIR) : ils sont particulièrement imperméables à l’air et en conséquence, 80 % de la production va à la confection de chambres à air et de vessies de vulcanisation des pneumatiques. Le reste va à l’étanchéité, l’amortissement (automobile), la santé (bouchons pharmaceutiques) et l’alimentaire (chewing-gum). Les halobutyls, chloré ou bromé, possèdent les mêmes propriétés d’imperméabilité à l’air mais de plus ils sont facilement covulcanisables avec le caoutchouc naturel et les SBR qui constituent le corps des pneumatiques. Ainsi leur principale utilisation est dans les pneus « sans chambres » où ils assurent l’étanchéité.
• BR : utilisé à plus de 70 % dans les pneumatiques, pour la bande de roulement et les flancs, à 25 % comme modificateur du polystyrène et des ABS où il entre à environ 7 %. Employé également, avec 20 000 t/an, dans le cœur des balles de golf.
• NBR et HNBR : particulièrement résistants à la chaleur, aux huiles, à l’essence et aux produits chimiques, ils sont utilisés dans le transport de ces fluides (tuyaux…). L’hydrogénation accroît la résistance à la chaleur et à l’action de l’ozone.
• SBR : 70 % des SBR va aux pneumatiques et le reste aux semelles, talons, matelas, articles de sport, tuyaux, tapis, courroies, joints, colles…
• Latex styrène-butadiène carboxylés : 70 % vont au couchage du papier et 30 % aux liants pour envers de tapis.
• SBC : ils sont souvent utilisés pour modifier les propriétés d’autres polymères.
• ABS : 35 % de la production est consommée par l’industrie automobile (concurrencé par le polypropylène), 17 % par l’électroménager, 8 % par les télécommunications et 6 % par l’électronique grand public.
  Il y a en moyenne 9 à 10 kg d’ABS par automobile produite actuellement en Europe. On le trouve dans les tableaux de bord (aspect mat, résistance à la chaleur), dans les grilles de radiateur (résistance à la chaleur et aux chocs), éléments du système de chauffage, poignées de portes, les grilles de calandre éventuellement chromées, les rétroviseurs, les boîtiers de phares arrières…
  On trouve de l’ABS dans les réfrigérateurs (pièces frontales), les machines à coudre, aspirateurs, robots de cuisine… On le trouve aussi dans des appareils tels que les tondeuses, les perceuses, ponceuses, meuleuses (rigidité, tenue à la chaleur, couleur). Les boîtiers d’ordinateur, les claviers, les souris, les machines à calculer sont en ABS, en particulier pour les propriétés de résistance à la rayure et pour l’aspect.
  Ses propriétés d’incassabilité et d’inaltérabilité en font un matériau de choix pour l’industrie du jouet de qualité. On le retrouve aussi dans l’industrie des accessoires de sport (skis, bateaux, casques de sport, feuilles extrudées pour planches à voiles…).
  Il tend enfin à remplacer le PVC pour la fabrication des cartes à puces (moulage de la cavité facilité) et s’impose dans les domaines ou l’aspect et l’esthétique sont importants (emballages des cosmétiques…).

Par types d’utilisation

Pneumatiques : 75 % de la production de caoutchouc naturel est destinée à la fabrication de pneumatiques. Par exemple, pour le groupe Michelin qui consomme 10 % de la production mondiale de caoutchouc naturel, soit environ 1 million de t/an, la surface plantée en hévéas correspond à 750 000 ha.

Les pneumatiques utilisent des caoutchoucs naturels et comme caoutchoucs synthétiques les BR, SBR et IIR.

Un pneumatique pour véhicule de tourisme contient environ 18 % de caoutchouc naturel soit 1,35 kg, pour un poids lourd, 40 % (22,5 kg), pour un engin agricole ou de travaux publics, 95 % (jusqu’à 1 t), pour un avion, 100 %.

Dans l’Union européenne, en 2020, la production de pneumatiques a été de 4,24 millions de t.

Producteurs, classés selon leur chiffre d’affaires 2020, dans le monde.

en millions de $

Michelin (France)	19 908		Hancook (Corée du Sud)	4 605
Bridgestone (Japon)	18 012		Pirelli (Italie)	4 244
Goodyear (États-Unis)	9 930		Yokohama (Japon)	3 775
Continental (Allemagne)	8 600		Zhongce (Chine)	3 382
Sumitomo (Japon)	5 528		Maxxis (Taipei chinois)	3 289

Caoutchoucs industriels :

Dans l’Union européenne, en 2020, la production de caoutchouc industriels a été de 2,3 millions de t. Les exportations de 500 000 t, les importations de 800 000 t. Productions des principaux pays de l’Union européenne, en 2020.

en milliers de t

Allemagne	690		Italie	183
France	262		Espagne	180

Producteurs mondiaux, classés selon leur chiffre d’affaires 2020.

en millions de $

Freudenberg (Allemagne)	6 030		Bridgestone (Japon)	3 370
Continental (Allemagne)	5 570		Parker Hannifin (États-Unis)	3 290
Hutchinson (France)	4 310		NOK (États-Unis)	2 970
Sumitomo (Japon)	4 040		Gates (États-Unis)	2,790

Bibliographie

Archives

Caoutchoucs 2022

Caoutchoucs 2019

Caoutchoucs 2015

Caoutchoucs 2014

Caoutchoucs 2010

Caoutchoucs 1995

 

Données physico-chimiques

Données atomiques

Données physiques

Données industrielles

Matières premières

Principalement le pétrole ou le charbon en Chine.

Fabrication industrielle

Le propylène (ou propène) est obtenu principalement comme co-produit selon deux voies :

• Par vapocraquage des hydrocarbures (voir ce chapitre) en même temps que l’éthylène (voir ce chapitre). En fonction de la charge utilisée et des conditions opératoires, la proportion de propylène produit varie (voir le chapitre vapocraquage). Pour une production de 100 kg d’éthylène, on produit 1,7 kg de propylène si la charge est de l’éthane, 35 kg si la charge est du gaz de pétrole liquéfié (GPL), 46 kg si la charge est du naphta et 52 kg si la charge est du gazole. Avec le développement aux États-Unis de la production de gaz de schiste, riche en éthane qui alimente les vapocraqueurs, dans ce pays, le vapocraquage produit de moins en moins de propylène. En 2013, les vapocraqueurs des États-Unis ont utilisé 58 % d’éthane, 28 % de propane, 5 % de butane, 7 % de naphta et 2 % de gasoil. En 2015, en Arabie Saoudite, les vapocraqueurs ont utilisé à 62 % de l’éthane, 25 % du propane, 10,8 % du naphta, 1,4 % du butane. En Europe (Union européenne à 15 + Norvège, Hongrie et Slovaquie), les vapocraqueurs ont utilisés, en 2020, 67,7 % de naphta, 20,7 % de butane et propane, 4,8 % d’éthane, 3,1 % de gasoil, 3,8 % de charges diverses.
  Le ratio de production propylène/éthylène des vapocraqueurs d’Europe de l’Ouest (UE à 15 + Norvège et Turquie), en 2016 est de 0,509, il est de 0,35, dans le monde.
• Par craquage catalytique dans les raffineries (FCC : Fluid Catalytic Cracking). Dans ce cas, le propylène est co-produit de la production de carburant.

On dispose d’autres voies de préparation par :

• Déshydrogénation du propane (PDH : Propane DeHydrogenation), entre 500 et 700°C, selon la réaction :

C₃H₈ = CH₂CH₃CH + H₂

• Réaction de métathèse entre l’éthylène et le 2-butène, en présence d’un catalyseur d’oxyde de tungstène (WO₃) sur silice et d’oxyde de magnésium. Le catalyseur est régénéré tous les 30 jours.
• La production de propylène, à partir de méthanol (MTP : Methanol-To-Propylene) commence à se développer, particulièrement en Chine, dans ce pays le méthanol étant en grande partie produit à partir du charbon. C’est le cas également en Afrique du Sud. Dans un pré-réacteur, le méthanol est converti en diméthyléther et eau en présence d’un catalyseur en alumine gamma, puis transformé en oléfines et eau en présence d’une zéolithe ZSM-5 comme catalyseur.

En 2018, le vapocraquage fournit 46 % de la production mondiale, le craquage catalytique 32 %, la déshydrogénation du propane 11,4 %, la réaction de métathèse 3,5 % et la production à partir de méthanol 7,1 %. Aux États-Unis, le propylène provient à 70 % du craquage catalytique et à 26 % du vapocraquage. En Chine, en 2016, la part du craquage catalytique est de 36 %, celle du vapocraquage de 28 %, celle du charbon via le méthanol de 21 %, celle du propane et butane de 13 %. En Europe de l’Ouest (UE à 15 + Norvège, Hongrie et Slovaquie), la part du vapocraquage est, en 2020, de 71,8 %

Commercialisation et transport :

Le propylène est commercialisé sous deux grades :

• Supérieur à 99,5 %, destiné à la polymérisation.
• Compris entre 90 et 96 %, destiné aux autres applications chimiques.

Le propylène est livré comprimé sous sa propre pression de vapeur saturante (t_éb : – 47,72°C) et il est le plus souvent transporté par voie de chemin de fer, par voie fluviale ou maritime. Le plus souvent, sa transformation est effectuée sur les lieux de production.

Productions

Monde, en 2016 : 100 millions de t, Union européenne, en 2022 : 11,168 millions de t.

Les capacités de production mondiales sont, en 2018, de 120 millions de t/an.

Productions, en 2022, de quelques autres pays de l’Union européenne : Espagne : 1,060 million de t, Belgique : 1,032 million de t, Italie : 593 763 t, Pologne : 427 843 t, en 2020, Finlande : 275 840 t, Hongrie : 387 495 t, en 2021, Roumanie : 238 015 t, Slovaquie : 227 042 t, Portugal : 164 733 t, en 2021, Suède : 99 739 t, en 2021, Lituanie : 55 453 t, Croatie : 16 109 t.

Commerce international : en 2023.

Principaux pays exportateurs, sur un total de 7,291 millions de t en 2022 :

en milliers de t

Corée du Sud	1 330		Taipei chinois	239
Pays Bas	813		Espagne	201
États-Unis	499		Belgique	171
Japon	485		Malaisie	161
Allemagne	263		Italie	156

Source : ITC

Les exportations de la Corée du Sud sont destinées à 87 % à la Chine, 8 % à Taipei chinois.

Principaux pays importateurs sur un total de 7,721 millions de t, en 2022 :

en milliers de t

Chine	2 100		Colombie	318
Allemagne	621		Indonésie, en 2022	192
Belgique	541		Taipei chinois	190
Pays Bas	352		Mexique, en 2022	178
France	326		Pologne	120

Source : ITC

Les importations chinoise proviennent à 61 % de Corée du Sud, 19 % du Japon, 13 % de Taipei chinois.

Producteurs :

Les principaux producteurs sont les principaux producteurs d’éthylène, voir ce chapitre. On peut citer : Sinopec (9,48 millions de t en 2017), ExxonMobil, Shell, Dow, CNPC (5,12 millions de t, en 2016), Lyondellbasell (5,25 millions de t/an, en 2021), Sabic, Formosa Plastics Corporation (2,662 millions de t/an), TotalEnergies, BASF (2,610 millions de t/an, en 2019), Ineos (1,676 million de t/an, en 2021), Chevron Phillips (1,442 million de t/an, en 2021)…

• LyondellBasell, possède, en 2021, une capacité de production de 5,25 millions de t/an avec 2,5 millions de t/an aux États-Unis, au Texas, à Channelview, Corpus Christi et La Porte ainsi qu’à Clinton dans l’Iowa. En Europe, les unités de production sont situées en Allemagne à Münchsmünster et Wesseling ainsi qu’en France à Berre l’Étang. Par ailleurs, possède des participations de 25 % dans des joint-ventures en Arabie Saoudite à Al Jubail avec une part de 305 000 t/an et de 29 %, en Thaïlande avec une part de 85 000 t/an.
• Shell, produit du propylène au Canada à Sarnia, aux États-Unis à Deer Park au Texas et Norco en Louisiane, à Singapour à Pulau Bukom avec 540 000 t/an et à Jurong Island, en Allemagne à Karlsruhe avec 32,5 % de participation dans une joint-venture, à Schwedt avec 37,5 % de participation et à Wesseling, aux Pays Bas à Moerdijk avec 500 000 t/an et Pernis avec 280 000 t/an, en Chine à Nanhai avec 50 % de participation et une capacité de production de 500 000 t/an, au Japon à Kawasaki avec 50,1 % de participation, à Yamaguchi avec 38 % de participation, à Yokkaichi avec 75 % de participation, en Malaisie à Port Dickson avec 51 % de participation.
• BASF, produit du propylène à Anvers, en Belgique avec 650 000 t/an, à Ludwigshafen, en Allemagne avec 350 000 t/an, en association 50/50 avec Sinopec, à Nanjing, en Chine avec 370 000 t/an, en association 60/40 avec Total, à Port Arthur, au Texas, aux États-Unis avec 890 000 t/an, en association 51/49 avec Sonatrach, à Tarragone, en Espagne avec 350 000 t/an.
• Chevron Phillips avec une capacité de production, en 2021, de 1,442 million de t/an produit du propylène aux États-Unis, au Texas, à Baytown, avec 465 000 t/an, Port Arthur avec 350 000 t/an et Sweeny avec 395 000 t/an, ainsi qu’au travers de joint ventures (à 50 et 35 %) à Al Jubail en Arabie Saoudite, avec 230 000 t/an.
• TotalEnergies produit du propylène :
  • par vapocraquage, en France, à Gonfreville, en Belgique, à Anvers, aux États-Unis, à Port Arthur, au Texas, en association 40/60 avec BASF, avec 500 000 t/an, en Corée du Sud, à Daesan, en association 50/50 avec Hanwha avec 865 000 t/an et en Arabie Saoudite, à Al Jubail, en association 37,5/62,5 avec Saudi Aramco, dans SATORP, avec 200 000 t/an. A en projet, à Arzew, en Algérie, pour 2022, en association 49 %/51 %, avec la Sonatrach dans STEP, la construction d’une usine de production de 650 000 t/an, par déhydrogénation du propane afin de produire du polypropylène.
  • par craquage catalytique dans ses raffineries, avec, par exemple, une capacité de production de 455 000 t/an dans ses 5 raffineries françaises.

Situation française

Production : 1,637 million de t, en 2022, dont 1,447 million de t, en 2021, par les vapocraqueurs.

Commerce extérieur : en 2023.

Les exportations étaient de 78 859 t avec comme principaux marchés à :

• 53 % les Pays Bas,
• 37 % la Belgique,
• 10 % l’Allemagne.

Les importations s’élevaient à 321 771 t en provenance principalement à :

• 28 % d’Allemagne,
• 26 % d’Italie,
• 22 % d’Espagne,
• 13 % de Serbie,
• 3 % de Bulgarie.

Producteurs et sites de production : en milliers de tonnes par an.

Production issue de vapocraqueurs :

• NaphtaChimie, société commune 50/50 entre TotalEnergies et Ineos à Lavéra (13) : 500.
• LyondellBasell à Berre (13) : 230.
• ExxonMobil à Notre Dame de Gravenchon (76) : 300.
• TotalEnergies à Gonfreville (76) : 260.
• AP Feyzin, société commune entre TotalEnergies 57,5 % et Ineos 42,5 %, à Feyzin (69) : 180.
• Versalis (Eni) à Mardyck (59) : 180.

Production issue de raffineries :

• TotalEnergies avec un total de 455 000 t/an, à Gonfreville (76), Donges (44), Feyzin (69), Grandpuits (77), La Mède (13), avec 70 000 t/an.
• ExxonMobil à Port Jérôme (76) et Fos sur Mer (13) avec 80 000 t/an.
• Ineos, à Lavera (13), avec 50 000 t/an.

Utilisations

Il n’y a quasiment pas d’utilisation directe du propylène qui est transformé en divers produits, la principale transformation étant sa polymérisation sous forme de polypropylène (voir ce chapitre).

Consommations : dans le monde, en 2017 : 106 millions de t dont, en 2020, 14,036 millions de t en Europe de l’Ouest (UE à 15 + Norvège, Hongrie et Slovaquie).
Les consommations, en 2015, de la Chine sont de 26 millions de t, en 2018, de la Corée du Sud de 7,127 millions de t, du Japon de 4,730 millions de t, de Taipei chinois de 3,127 millions de t, de la Thaïlande de 2,923 millions de t. En 2020-21 la consommation indienne est de 5,767 millions de t.

Répartition de la consommation, en 2020.

Chine	33 %	Amériques	16 %
Autres pays d’Asie	26 %	Europe	14 %

Source : IHS Markit

Secteurs d’utilisation du propylène

En 2019, dans le monde (source S&P Global)

• L’oxyde de propylène (CH₃C₂H₃O), avec une capacité mondiale de production de 11,21 millions de t/an en 2018, peut être synthétisé en passant par la chlorhydrine obtenue par l’addition sur le propylène d’une solution de dichlore en milieux aqueux chlorhydrique. Cette chlorhydrine est ensuite déshydrohalogénée en oxyde de propylène par une base. Ce procédé contribue, en 2018, à 30 % de la production d’oxyde de propylène. L’oxyde de propylène est utilisé comme précurseur dans la fabrication des polyuréthanes, dans les antigels, les résines polyesters insaturées, comme humectant en pharmacie, en cosmétique, dans les tensioactifs non ioniques. Enfin les éthers de propylène glycol, comme solvants, sont en passe de remplacer ceux d’éthylène glycol, du fait de leur moindre toxicité.
  D’autres procédés l’utilisent l’époxidation du propylène ou le procédé HPPO développé par Dow et BASF et exploité par Solvay, BASF et Dow, à Anvers, en Belgique, depuis 2008, pour produire 300 000 t/an d’oxyde de propylène à partir de propylène et de peroxyde d’hydrogène sans coproduction de styrène ou d’alcool tertiobutylique, selon la réaction :

CH₂CH₃CH + H₂O₂ = CH₃C₂H₃O + H₂O

• Le cumène (voir ce chapitre) obtenu par réaction du propylène avec le benzène est destiné à la fabrication du phénol et de l’acétone (voir ces chapitres).
• Le propylène est la base de la production d’acrylonitrile destiné à la fabrication de fibres acryliques et des résines styréniques ABS et SAN, selon la réaction :

2 CH₂CH₃CH + 2 NH₃ + 3 O₂ = 2 CH₂CHCN + 6 H₂O

• L’hydrolyse de l’acrylonitrile donne l’acide acrylique dont les esters donnent par polymérisation des surperabsorbants.

Autres utilisations :

• L’oxydation ménagée du propylène par des catalyseurs aux molybdates permet de synthétiser l’acroléine (CH₂=CH-CHO) qui est le précurseur de la synthèse des acides aminés L et D méthionine. Ces derniers sont utilisés comme additif dans l’alimentation animale.
• A la base de la fabrication des alcools oxo (2-éthyl hexane et n-butanol) et de l’alcool isopropylique.

Bibliographie

Archives

Propylène 2022

Propylène 2019

Propylène 2014

Propylène 2012

Propylène 2006

Propylène 1995

Propylène 1993

Données industrielles

Présentation

L’oxyde d’éthylène (époxyéthane ou oxiranne) possède comme formule brute C₂H₄O. Il s’hydrolyse pour donner le monoéthylèneglycol (éthane-1,2-diol), ou MEG, de formule brute C₂H₆O₂. Par condensation, on obtient le diéthylèneglycol (DEG), le triéthylèneglycol (TEG) ou des polyoxyéthylènes (POE) polymères pouvant comporter plusieurs centaines d’unités monomériques que l’on rencontre aussi sous le nom de polyéthylèneglycol (PEG).

Fabrication industrielle

Oxyde d’éthylène : l’éthylène est partiellement oxydé par le dioxygène à une température comprise entre 220 et 280°C et sous une pression de 1 à 3 MPa selon la réaction suivante :

         Δ_rH° = – 103,4 kJ/mol.

Les deux réactifs doivent avoir une pureté d’au moins 99,5 % et un catalyseur à base d’argent dispersé, avec une teneur de 7 à 20 %, sur de l’alumine alpha poreuse est nécessaire. La consommation d’argent pour cette utilisation a été, en 2018, de 171 t à 23 % en Chine, 18 % en Amérique du Nord, 17 % en Arabie Saoudite, 14 % dans les autres pays d’Asie de l’Est, 7 % dans les autres pays du Moyen-Orient, 7 % dans l’Union européenne. En 2016, une consommation maximale de 317 t avait été atteinte, avec un total de 5 048 t d’argent immobilisé, en 2015, dans les unités de production d’oxyde d’éthylène. La durée de vie du catalyseur est de 2 à 5 ans. Les principaux sous-produits formés sont le dioxyde de carbone et l’eau provenant de la combustion complète de l’éthylène :

C₂H₄ + 3 O₂ = 2 CO₂ + 2 H₂O

L’éthanal (CH₃CHO) constitue également une impureté du mélange final avec moins de 0,1 %. La sélectivité (rapport de l’éthylène transformé en oxyde sur le total de l’éthylène qui a réagi) est de 85 à 90 %. Afin d’accroître la sélectivité de 2,5 à 3 ppm de chloroéthane ou de 4 à 6 ppm de chlorure de vinyle sont ajoutés.

Le réacteur est constitué par des faisceaux de milliers de tubes de 6 à 15 m le longueur et de 20 à 50 mm de diamètre, renfermant le catalyseur, et refroidis vigoureusement, la réaction étant exothermique. La phase gazeuse obtenue, renferme de 1 à 2 % d’oxyde d’éthylène et environ 5 % de dioxyde de carbone. L’oxyde d’éthylène est récupéré par dissolution dans l’eau et transformé directement en glycols ou distillé pour obtenir le produit pur. Le dioxyde de carbone est éliminé par dissolution dans une solution aqueuse de carbonate de potassium et la phase gazeuse ainsi purifiée est recyclée.
Les capacités de production peuvent atteindre, par unité de production, plus de 400 000 t/an.

La fabrication de l’oxyde d’éthylène, représente, en 2016, 15 % de la consommation mondiale d’éthylène dans le monde, 11 % en Europe de l’Ouest, en 2015.

Monoéthylèneglycol : il s’obtient traditionnellement par hydrolyse de l’oxyde d’éthylène en présence d’un grand excès d’eau afin d’éviter la formation des polyéthylèneglycols :

La proportion de monoéthylèneglycol produite est de 90 à 92 % à côté de di et triéthylèneglycol. En général, les unités de production de monoéthylèneglycol et d’oxyde d’éthylène sont situées sur le même site et 56 % des capacités de production d’oxyde d’éthylène sont captives.

Shell a développé un procédé, « OMEGA« , consistant à faire réagir l’oxyde d’éthylène avec le dioxyde de carbone sous-produit afin de former du carbonate d’éthylène qui par hydrolyse donne 99 % de monoéthylèneglycol en quasi absence des autres éthylèneglycols. La production, par tonne d’éthylène, atteint ainsi 1,95 t de MEG au lieu de 1,55 à 1,70 t avec le procédé classique.

La société japonaise Ube, développe un procédé, exploité en Chine, consistant à produire du MEG à l’aide du gaz de synthèse obtenu à partir de charbon. Le monoxyde de carbone du gaz de synthèse réagit avec du nitrite de méthyle pour donner de l’oxalate de diméthyle (DMO) qui par hydrogénation avec le dihydrogène du gaz de synthèse donne du MEG et du méthanol. Le méthanol formé réagit avec le monoxyde d’azote formé lors de la synthèse du DMO pour donner du nitrite de méthyle. En 2017, en Chine, 20 usines fonctionnent selon ce procédé, représentant 40 % des capacités chinoises de production de MEG.

Polyéthylèneglycols : ils s’obtiennent par polyaddition sur l’oxyde d’éthylène :

Productions

Oxyde d’éthylène : en 2016, la production mondiale est de 30 millions de t avec 146 usines. Aux États-Unis, en 2018, la production est de 2,92 millions de t avec 15 unités de production à 59 % au Texas et 41 % en Louisiane. Dans l’Union européenne, en 2022, la production est de 2,073 millions de t dont 771 190 t en Allemagne et 853 205 t, en 2016, aux Pays Bas. En France, seul Ineos à Lavéra (13) produit de l’oxyde d’éthylène avec une capacité de production de 220 000 tonnes par an. En 2016, les capacités mondiales de production sont de 34,5 millions de t/an, celles de la Chine, de 7,43 millions de t/an, celles du Japon, en 2018, de 921 000 t/an, de Taipei chinois, en 2018, de 921 000 t/an. Elles sont situées à 34 % en Asie du Nord-Est, 25 % au Moyen-Orient, 18 % en Amérique du Nord.

Commerce international : 2023. Il est peu développé en raison de la dangerosité du produit.
Principaux pays exportateurs sur un total de 321 113 t, en 2022.

en tonnes

Allemagne	164 206		Espagne	4 635
Pays Bas	62 620		Russie, en 2022	4 448
Belgique	61 185		États-Unis	2 052

Source : ITC

Les exportations de l’Allemagne sont destinées à 34 % à l’Italie, 15 % aux Pays Bas, 13 % à la France, 13 % à la Belgique, 9 % à la Pologne.

Principaux pays importateurs sur un total de 361 200 t, en 2022.

en tonnes

Italie	67 635		Belgique	49 079
Allemagne	54 195		France	31 335
Pays Bas	49 970		Pologne	24 712

Source : ITC

Les importations italiennes proviennent à 85 % d’Allemagne, 13 % de France.

Monoéthylèneglycol : en 2019, les capacités de production mondiales sont de 38,1 millions de t/an, situées à 43 % en Asie, 26 % dans les pays du Golfe, 16 % en Amérique du Nord, 6 % en Europe. Productions, en 2016, sur un total mondial de 26,611 millions de t :

En 2022, la production de l’Union européenne est de 932 059 t dont 537 450 t en Belgique, 194 693 t en Allemagne, 80 120 t en Pologne, en 2020, 35 029 t en Espagne.

Commerce international : en 2023, sur un total de 10,514 millions de t, en 2022.
Principaux pays exportateurs :

en milliers de tonnes

États-Unis	3 181		Singapour	591
Arabie Saoudite, en 2022	2 417		Iran, en 2022	559
Koweït, en 2022	1 034		Malaisie	240
Canada	979		Corée du Sud	230
Belgique	825		Pays Bas	107

Source : ITC

Les exportations des États-Unis sont destinées à 32 % à la Chine, 24 % à la Turquie, 11 % à la Belgique, 7 % au Mexique.

Principaux pays importateurs :

en milliers de tonnes

Chine	7 148		Indonésie, en 2022	449
Inde, en 2022	1 407		Thaïlande	414
Turquie	1 102		Corée du Sud	338
Belgique	480		États-Unis	330
Mexique, en 2022	459		Vietnam, en 2022	273

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 50 % d’Arabie Saoudite, 15 % du Canada, 13 % des États-Unis, 8 % d’Iran.

Diéthylèneglycol : la production mondiale est estimée à 2,5 millions de t/an. En 2022, la production de l’Union européenne est de 80 683 t dont 73 612 t en Belgique, en 2021 et 7 994 t en Pologne, en 2020.

Commerce international : en 2023.
Principaux pays exportateurs sur un total de 791 677 t, en 2022.

en milliers de tonnes

États-Unis	201		Taipei chinois	40
Belgique	174		Inde, en 2022	20
Canada	151		Allemagne	15
Iran, en 2022	59		Thaïlande	14
Chine	50		Russie, en 2022	10

Source : ITC

Les exportations des États-Unis sont destinées à 29 % à la Belgique, 17 % à la Turquie, 14 % à l’Italie, 14 % au Mexique.

Principaux pays importateurs :

en milliers de tonnes

Chine	506		Italie	65
États-Unis	143		Corée du Sud	46
Belgique	127		Inde, en 2022	33
Allemagne	93		Pologne	32
Turquie	82		Mexique, en 2022	24

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 66 % d’Arabie Saoudite, 14 % du Koweït, 8 % d’Iran, 4 % d’Oman.

Triéthylèneglycol : la production mondiale est estimée à 300 000 t/an.

Polyéthylèneglycol : en 2022, la production de l’Union européenne est de 1,703 million de t, dont 630 487 t aux Pays Bas, 339 311 t en Allemagne, 246 545 t en Belgique, 170 368 t en Espagne, 131 386 t en France.

Principaux producteurs

En 2016, en t/an de capacités de production.

Oxyde d’éthylène :

• Dow (États-Unis) : 2,9 millions de t/an, aux États-Unis, à Seadrift, au Texas, Plaquemine et Saint Charles (Hahnville), en Louisiane et aux Pays Bas à Terneuzen avec 165 000 t/an. Par ailleurs, Dow est partenaire dans trois joint-ventures, Equate avec une production, en 2020, de 3,69 millions de t d’éthylèneglycols et The Kuwait Olefins Company (TKOC) à 42,5 % avec des sociétés koweïtiennes, qui produisent de l’oxyde d’éthylène destiné à la production d’éthylèneglycol ainsi qu’en Arabie Saoudite, Sadara avec une capacité de production de 390 000 t/an.
• MEGlobal est une filiale de Equate, joint-venture entre Dow Chemicals à 42,5 %, Petrochemical Industry Company (PIC), du Koweït, à 42,5 %, Boubyan Petrochemical Company (BPC), à 9 % et Qurain Petrochemical Industries Company (QPIC), à 6 %. La production de 690 000 t/an est réalisée au Canada, dans l’Alberta, à Prentiss (Red Deer) et Fort Saskatchewan. Par ailleurs, Equate produit 850 000 t/an au Koweït à Shuaiba.
• Sabic (Arabie saoudite) : 2,5 millions de t/an, au travers de sociétés en propre et de plusieurs joint-ventures :
  Saudi Kayan, détenu à 35 % par Sabic : 550 000 t/an, à Al Jubail, en Arabie Saoudite.
  Jubail United Petrochemical Company (JUPC), à Al Jubail, en Arabie Saoudite, détenu à 75 % par Sabic : 1 000 000 t/an.
  Saudi Arabia’s Eastern Petrochemical (SHARQ), à Al Jubail, en Arabie Saoudite : 1,2 million de t/an, joint-venture 50/50 entre Sabic et des intérêts japonais menés par Mitsubishi.
  Yanpet, à Yanbu, en Arabie Saoudite : 640 000 t/an, en joint-venture 50/50 entre Sabic et ExxonMobil Chemical.
  Yansab, à Yanbu, en Arabie Saoudite, détenu à 51 % par Sabic.
  Sinopec Sabic Tianjin Petrochemical Company (SSTPC), à Tianjin, en Chine, avec 360 000 t/an, joint-venture 50/50 entre Sabic et Sinopec.
• Shell Chemicals (Pays Bas/Royaume Uni) : 1,5 million de t/an, aux Pays Bas, à Moerdijk (305 000 t/an), dans l’île de Jurong, à Singapour (710 000 t/an), aux États-Unis, à Geismar, en Louisiane (415 000 t/an), au Canada, à Scotford, dans l’Alberta et, en Chine, à Nanhai (131 000 t/an) par une joint venture 50/50 avec CNOOC.
• BASF (Allemagne) : 1,26 million de t/an, en Belgique, à Anvers, avec 500 000 t/an, en Allemagne, à Ludwigshafen, avec 345 000 t/an, aux États-Unis, à Geismar, en Louisiane, avec 220 000 t/an et en Chine, à Nanjing, en joint-venture 50/50 avec le groupe chinois Sinopec, avec 190 000 t/an en propre pour BASF. La capacité de production à Anvers devrait augmenter de 400 000 t/an en 2022.
• Formosa Plastics Group (Taipei chinois) : 1,2 million de t/an, avec la filiale Nan Ya Plastics Corporation, à Taipei chinois et aux États-Unis, à Point Confort, au Texas.
• Lotte Chemical (Corée du Sud) : 930 000 t/an en Corée du Sud, à Yeosu et Daesan.
• Ineos (Royaume Uni) : 980 000 t/an, en Belgique, à Anvers (420 000 t/an), Allemagne, à Köln (290 000 t/an) et en France, à Lavéra (250 000 t/an).
• Reliance (Inde) : 621 000 t/an, à Hazira, dans État du Gujarat, en Inde.

Éthylèneglycol (MEG, DEG et TEG) :

• Sabic (Arabie Saoudite) : 4,6 millions de t/an, dans les unités de production d’oxyde d’éthylène, voir ci-dessus. En particulier, Saudi Kayan qui produit à Al Jubail, en Arabie Saoudite, 566 000 t/an de MEG, 41 000 t/an de DEG et 2 000 t/an de TEG et Yansab, à Yanbu, en Arabie Saoudite, détenu à 51 % par Sabic qui produit 1,065 million de t/an d’éthylèneglycols.
• ME Global qui est une filiale de Equate, elle même joint-venture principalement entre Dow Chemical (42,5 %) et Petrochemical Industry Company (PIC) (42,5 %) : 4,25 millions de t/an commercialisées qui proviennent de :
  • ME Global : 2,09 millions de t/an au Canada, dans l’Alberta, à Prentiss (Red Deer) avec 890 000 t/an et Fort Saskatchewan avec 450 000 t/an et aux États-Unis, sur le site de Oyster Creek, à Freeport, au Texas, avec une capacité de production, depuis octobre 2019, de 750 000 t/an,
  • Equate et TKOC : 1,2 million de t/an au Koweït, à Shuaib,
  • et Dow : 1,1 million de t/an aux États-Unis, à Seadrift, Texas et Saint Charles (Hahnville), en Louisiane. Une unité de production est en cours de construction.
• Sinopec (Chine) est le troisième producteur mondial, avec, en 2017, une production de 2,69 millions de t, réalisées dans ses propres usines et dans des joint-ventures avec Sabic à Tianjin et BASF à Nanjing.
• Shell Chemicals (Pays Bas/Royaume Uni) : 2,255 millions de t/an, aux Pays Bas, à Moerdijk (155 000 t/an), dans l’île de Jurong, à Singapour (902 000 million de t/an), aux États-Unis, à Geismar, en Louisiane (375 000 t/an), au Canada, à Scotford, dans l’Alberta (450 000 t/an de MEG) et en Chine à Nanhai (415 000 t/an) par une joint venture, CNOOC and Shell Petrochemicals Company, 50/50 avec CNOOC.
• Nan Ya Plastics Corporation (Taipei chinois, filiale de Formosa Plastics Group) : 1,8 million de t/an, à Taipei chinois avec 1,32 million de t/an et aux États-Unis, à Point Confort, au Texas, avec 378 000 t/an.
• Lotte Chemical (Corée du Sud) : 1 million de t/an, en Corée du Sud, à Yeosu et Daesan.
• Reliance (Inde) : 750 000 t/an de MEG, 65 000 t/an de DEG, 10 000 t/an de TEG, à Hazira, État du Gujarat, en Inde. En 2017, une nouvelle unité de production de 750 000 t/an de MEG a été construite à Jamnagar, faisant de Reliance le 6^ème producteur mondial.
• BASF (Allemagne) : 747 000 t/an, en Belgique, à Anvers, en Allemagne, à Ludwigshafen, en Chine, à Nanjing.
• Mitsubishi (Japon) : 510 000 t/an, au Japon, à Kashima
• Ineos (Royaume Uni) : 520 000 t/an, en Belgique, à Anvers avec 290 000 t/an, en France à Lavera avec 15 000 t/an, en Allemagne, à Köln avec 150 000 t/an.

Polyéthylèneglycol : Dow, BASF, Clariant, Huntsman, Eastman.

Situation française

Production : une seule usine de production d’oxyde d’éthylène est exploitée par Ineos, à Lavéra (13), avec une capacité de production de 250 000 t/an d’oxyde d’éthylène, 53 000 t/an d’éthanolamines et 160 000 t/an de glycoéthers.

En 2022, la production de polyéthylène glycol est de 131 386 t.

Commerce extérieur : en 2023.

• Oxyde d’éthylène :
  • exportations : confidentielles.
  • importations : 31 335 t à 65 % d’Allemagne, 13 % d’Espagne, 11 % des Pays Bas, 11 % de Belgique.
• Monoéthylèneglycol :
  • exportations : 4 993 t vers les Pays Bas à 19 %, l’Espagne à 18 %, l’Italie à 17 %, la Belgique à 14 %, l’Algérie à 12 %.
  •  importations : 65 064 t à 75 % de Belgique, 12 % d’Allemagne, 6 % des États-Unis, 3 % d’Arabie Saoudite.
• Diéthylèneglycol :
  • exportations : 341 t à 76 % vers l’Algérie, 5 % la Hongrie, 4 % les Pays Bas.
  • importations : 12 675 t à 55 % de Belgique, 16 % d’Arabie Saoudite, 10 % des Pays Bas, 5 % d’Espagne.
• Polyéthylèneglycol :
  • exportations : 21 505 t vers l’Allemagne à 15 %, la Belgique à 10 %, le Royaume Uni à 9 %, l’Espagne à 9 %.
  • importations : 18 718 t à 42 % de Belgique, 24 % d’Allemagne, 18 % des États-Unis, 3 % des Pays Bas.
• Monoéthanolamine :
  • exportations : 8 258 t vers les États-Unis à 27 %, le Royaume Uni à 25 %, la Belgique à 20 %, l’Espagne à 8 %.
  • importations : 13 996 t à 56 % d’Allemagne, 19 % des Pays Bas, 10 % de Belgique, 5 % des États-Unis.
• Diéthanolamine :
  • exportations : 7 198 t vers les États-Unis à 35 %, l’Italie à 24 %, la Pologne à 9 %, l’Espagne à 7 %, l’Allemagne à 6 %.
  • importations : 1 246 t à 50 % d’Allemagne, 15 % de Suède, 13 % de Belgique, 10 % des Pays Bas.
• Triéthanolamine :
  • exportations : 9 591 t vers l’Espagne à 35 %, l’Italie à 27 %, l’Allemagne à 14 %, la Belgique à 13 %, le Royaume Uni à 6 %.
  • importations : 10 162 t à 30 % d’Allemagne, 25 % de Belgique, 15 % des Pays Bas, 13 % d’Arabie Saoudite, 11% d’Espagne.

Utilisations

Oxyde d’éthylène : répartition des utilisations, en 2016, avec une consommation mondiale de 30 millions de t en 2020.

En 2018, la production d’éthylène glycol compte pour 73 % de la consommation d’oxyde d’éthylène.

Aux États-Unis, en 2018, la part du MEG est de 34 %, celle des autres éthylènes glycol de 9 %, celle des éthoxylates de 28 %, des éthanolamines de 16 %, des éthers de glycol de 6 % et des polyols de 4 %.

Monoéthylèneglycol : principalement, à 87 %, en 2016, pour la fabrication de fibres (55 %), films (6 %) et bouteilles (26 %) de polyéthylènetéréphtalate (PET), 8 % comme antigel. Parmi les autres utilisations, la synthèse du dioxane et du glyoxal. Consommations, en 2016, sur un total mondial de 27,238 millions de t.

Diéthylèneglycol : secteurs d’utilisation, en 2016, dans le monde, avec une consommation mondiale de 2,3 millions de t.

La principale utilisation, en 2013, aux États-Unis, à 51 % et dans l’Union européenne, à 53 %, est la fabrication de résines polyester insaturées et de polyuréthane. Au Japon cette application compte pour 22 % des utilisations, la principale, à 35 %, étant comme adjuvant aux ciments.

Triéthylèneglycol : en 2015, la consommation mondiale est de 270 000 à 275 000 t, avec les secteurs d’utilisation suivants :

La principale utilisation est dans la déshydratation du gaz naturel.
Est également employé pour générer des fumées lors d’effets scéniques, pour stabiliser, dans la dynamite, la nitroglycérine.

Polyéthylèneglycols : ils sont utilisés comme solvants, lubrifiants ou plastifiants. Ils sont liquides à température ambiante lorsqu’ils contiennent moins de 500 unités monomériques et solides au delà (utilisation en cosmétique et pharmacie). Ils sont, en particulier, utilisés comme laxatifs.

Éthoxylates : ce sont des composés obtenus par addition de substrats lipophiles (alcools gras, alkyl phénol, acides gras, amines grasses) sur l’oxyde d’éthylène. Cette opération, appelée éthoxylation, très dangereuse en raison des propriétés inflammables de l’oxyde d’éthylène, est réalisée en pulvérisant le substrat dans l’oxyde d’éthylène gazeux. Les composés obtenus possèdent une partie hydrophile et sont de bons tensioactifs.

Éthanolamines : elles sont obtenues par addition d’une, deux ou trois molécules d’oxyde d’éthylène sur une molécule d’ammoniac.

Productions dans l’Union européenne :

• Monoéthanolamine : 139 311 t, en 2022.
• Diéthanolamine : 89 424 t, en 2022.
• Triéthanolamine : 66 140 t, en 2016.

Producteurs : Dow, Nouryon (en Suède, à Stenungsund, en Allemagne, à Leverkusen, en Chine, à Ningbo), BASF (400 000 t/an), Huntsman, Ineos (233 000 t/an à Plaquemine, en Louisiane, aux États-Unis avec 175 000 t/an et Lavéra (13), en France)

Les éthanolamines sont utilisées pour leurs propriétés basiques lors du raffinage du pétrole. Leur caractère tensioactif est utilisé dans l’industrie des cosmétiques, des produits d’entretien, des lubrifiants, des ciments… En 2011, 30 % de la production est utilisée comme tensioactif, 15 % dans les herbicides.

Éthers de glycol : ils sont obtenus par addition d’alcool sur l’oxyde d’éthylène. Les plus courants sont obtenus à partir du méthanol, de l’éthanol et du butanol :

Le dernier étant non toxique est le plus utilisé. Ils sont employés comme solvant, en particulier dans les encres et les peintures.

Autres utilisations : on utilise l’oxyde d’éthylène dans des copolymères avec l’oxyde de propylène. Il est également utilisé directement pour protéger les céréales, lors de leur stockage, comme inhibiteur de fermentation ainsi que, dilué dans un gaz neutre, comme agent de stérilisation d’appareillages, en particulier médicaux.

Toxicité

L’oxyde d’éthylène est un gaz (T_eb = 10,5°C) neurotoxique et irritant : sa concentration limite admissible dans l’air est de 1 ppm pour une exposition de 8 heures, 5 jours par semaine. Il est de plus hautement inflammable (point éclair de – 17,8°C) et son mélange, à partir de 3 % en volume, dans l’air est explosif.

Il est présent dans le gaz naturel, la fumée de cigarettes et les gaz d’échappement des moteurs diesel.

Bibliographie

Archives

Oxyde d’éthylène, éthylèneglycol 2022

Oxyde d’éthylène, éthylèneglycol 2019

Oxyde d’éthylène, éthylèneglycol 2015

Oxyde d’éthylène, éthylèneglycol 2013

Oxyde d’éthylène, éthylèneglycol 2010

Oxyde d’éthylène, éthylèneglycol 1995

 

Données physico-chimiques

Données atomiques

Données physiques

Données industrielles

Matières premières

Le méthanol ou alcool méthylique est, dans le monde en 2021, synthétisé à 52 % à partir du gaz naturel, à 45 % à partir du charbon et à 3 % à partir de la biomasse. En Chine, en 2018, 82 % de la production provient du charbon, 10 % du gaz de cokerie et 8 % du gaz naturel. Les unités de production sont situées à proximité des gisements de gaz naturel, des gazoducs ou, en Chine, des mines de charbon.

Fabrication industrielle

Elle débute par la fabrication du gaz de synthèse suivie par celle du méthanol.

Obtention du gaz de synthèse à partir du gaz naturel :

Dans un premier temps, le gaz naturel subit un reformage catalytique en présence de vapeur d’eau. Le bilan des transformations est résumé par l’équilibre suivant qui donne le gaz de synthèse :

CH₄ + H₂O = CO + 3 H₂

Ce reformage étant la principale source de dihydrogène, il est approfondi dans le chapitre consacré à ce gaz.

Obtention du gaz de synthèse à partir du charbon :

Lorsque le gaz naturel est remplacé par le charbon, comme cela est principalement le cas en Chine, la gazéification du charbon permet d’obtenir du gaz de synthèse selon la réaction suivante :

C + H₂O = CO + H₂                              Δ_rH° = + 131 kJ/mol

Cette réaction qui permettait, avant le développement de l’utilisation du gaz naturel, d’obtenir le gaz de ville, appelé également gaz à l’eau ou gaz manufacturé, est ainsi de nouveau mise en œuvre à grande échelle, en particulier en Chine. Depuis 1983, aux États-Unis, Eastman produit ainsi du gaz de synthèse pour synthétiser du méthanol, à Kingsport dans le Tennessee avec une capacité de production, en 2020, de 195 000 t/an, destinée à la fabrication d’acide acétique.

Synthèse du méthanol :

Le gaz de synthèse, obtenu à partir du gaz naturel, vers 830°C, sous une pression de 18 bar, possède la composition suivante en volume : H₂ (72 %), CO (13 %), CO₂ (8 %), impuretés (eau, méthane). Il est alors refroidi et comprimé (15 à 100 bar), puis introduit dans le réacteur de synthèse. Les réactions ont lieu vers 250°C, en présence d’un catalyseur aux oxydes de cuivre et de zinc sur alumine (durée de vie de 3 ans) :

CO + 2 H₂ = CH₃OH                         Δ_rH° = – 108 kJ/mol
CO₂ + 3 H₂ = CH₃OH + H₂O                          Δ_rH° = – 68 kJ/mol

Les réactions étant exothermiques, il est nécessaire de refroidir le mélange réactionnel par une trempe (introduction de diazote froid dans le réacteur).

Le mélange final contient 75 % de méthanol et 25 % d’eau. Une distillation permet de séparer le méthanol des impuretés (eau, éthanol, diméthyléther, formiate de méthyle).

Les capacités de production des usines les plus modernes peuvent atteindre 5 400 t/jour.

Biométhanol :

Du bio-méthanol peut être produit à partir de diverses sources, par exemple le biogaz ou les liqueurs noires de l’industrie papetière mais la source la plus importante, exploitée commercialement, est actuellement la glycérine (C₃H₅(OH)₃). La société Bio MCN appartenant au groupe OCI depuis juin 2015, produit, à partir de glycérine brute, sous produit de la fabrication de biodiesel, du méthanol, à Delfzijl, aux Pays Bas. La glycérine brute est purifiée, puis craquée pour donner du gaz de synthèse qui est converti en méthanol.
En Islande, Carbon Recycling International (CRI) a construit une usine pilote de production de biométhanol avec 4 000 t/an, à Svartsengi près de Grindavik, à partir d’émissions géothermiques de dioxyde de carbone et de dihydrogène produit par électrolyse de l’eau. Ce procédé est intéressant lorsque l’électricité est produite à bas coût, comme cela est le cas en Islande grâce à la géothermie. Le procédé développé par CRI est utilisé, depuis 2021, par Henan Shuncheng Group pour produire 110 000 t/an de méthanol à Anyang dans la province du Henan, le dioxyde de carbone provenant d’une cokerie.
Au Canada, la société Enerkem, a construit, à Edmonton, en Alberta, une usine de fabrication de biométhanol à partir de déchets urbains, avec une capacité de production de 30 000 t/an. Une usine de démonstration est en fonctionnement, depuis 2009, à Westbury, au Québec, avec une capacité de production de 4 000 t/an.
En Suède, la société Chemrec, construit, à Pitea, une usine de gazéification des liqueurs noires sous-produites par l’industrie papetière, destinée à produire du méthanol transformé en diméthyléther, avec une capacité de production de 140 000 t/an de biométhanol.

Productions

Capacités annuelles de production de méthanol

En 2020, en millers de t/an, sur un total mondial de 153 millions t/an. Source : Argusmedia

en milliers de t/an, en 2020

Chine	97 215		Venezuela	2 490
Iran	12 290		Oman	2 450
États-Unis, en 2021	9 500		Malaisie	2 400
Trinidad et Tobago	7 600		Nouvelle Zélande, en 2021	1 700
Arabie Saoudite	7 180		Allemagne	1 675
Russie	5 155		Chili	1 640

Source : Argusmedia

En 2021, la capacité mondiale de production est de 162,256 millions de t/an, celle de l’Union européenne (Allemagne, Pays Bas, Roumanie) est de 3,027 millions de t/an.

En 2021, la production mondiale est de 106,886 millions de t dont, en 2019, 69,9 millions de t en Chine, environ 10 millions de t, en 2020, en Iran, 6,319 millions de t, en 2014, en Arabie Saoudite, 5,73 millions de t, en 2019, aux États-Unis, 5,481 millions de t, en 2014, par Trinidad et Tobago, 4,42 millions de t, en 2020, en Russie, 1,992 million de t, en 2020, en Malaisie, 1,751 million de t, en 2014, en Oman, 1,672 million de t, en 2020, en Nouvelle Zélande.

En 2022, la production de l’Union européenne est de 1,6 million de t dont 1 089 413 t en Allemagne, 9 510 t en France, 7 784 t en Belgique, en 2021, 3,277 t en Suède, en 2021.

Mi-2018, avec le démarrage de l’usine Natgasoline, détenue à 50 % par OCI et 50 % par Consolidated Energy Limited (CEL), à Beaumont, au Texas, la capacité de production des États-Unis a atteint 7,5 millions de t/an puis, en 2021, après celui de l’usine de Yuhuang et Koch située à St James Parish, en Louisianne, 9,5 millions de t/an.

En dehors de la Chine, les principaux pays producteurs sont les plus importants pays producteurs de gaz naturel (Arabie Saoudite, Iran, Russie…). Depuis le développement de la production de gaz de schiste aux États-Unis, on assiste à un retour de la production dans ce pays avec diverses usines en construction ou qui redémarrent.

En 2016, dans le monde, il y a 333 unités de production dont 241 en Chine, 11 en Russie, 8 aux États-Unis, 8 en Arabie Saoudite, 7 à Trinidad et Tobago, 6 en Inde, 5 en Allemagne, 5 en Iran…

Commerce international : il a porté, en 2021, sur 30,730 millions de t.
Principaux pays exportateurs, en 2022, en milliers de t :

en milliers de t

Trinidad et Tobago	4 632		Brunei	554
États-Unis	4 183		Azerbaïdjan	504
Pays Bas	1 581		Pologne	457
Malaisie	1 568		Bahrein	430
Chili	872		Belgique	360

Source : ITC

Les exportations de Trinidad et Tobago sont destinées à 17 % aux États-Unis, 15 % à la Chine, 13 % à la Corée du Sud, 9 % aux Pays Bas, 9 % à la Belgique.

Principaux pays importateurs, en 2022, en milliers de t :

en milliers de t

Chine	12 193		États-Unis	1 907
Thaïlande	4 863		Japon	1 737
Inde	2 843		Allemagne	1 460
Pays Bas	2 658		Taipei chinois	1 365
Corée du Sud	2 047		Brésil	1 336

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent principalement à 31 % d’Oman, 17 % d’Iran, 15 % d’Arabie Saoudite, 13 % des Émirats Arabes Unis, 9 % de Trinidad et Tobago.

Principaux producteurs, en 2021 :

en milliers de t de capacités annuelles de production

Methanex (Canada)	9 300		Shandong Energy Group (Chine)	5 400
Proman/Helm	6 903		NIPC (Iran)	5 040
Sabic (Arabie Saoudite)	6 300		OCI	2 930
Zagros (Iran)	5 600		Petronas (Malaisie)	2 400

Sources : rapports des sociétés et Methanex

• A partir de gaz naturel, Methanex a produit, en 2021, 6,514 millions de t de méthanol, dans 11 usines situées sur 6 sites :
  • En Nouvelle Zélande, à Motunui et Waitara Valley, avec une capacité de production de 2,2 millions de t/an et une production de 1,348 million de t. L’usine de Waitara a été fermée début 2021.
  • A Trinidad et Tobago avec les sociétés Titan et à 63,1 % Atlas et des capacités respectives de production de 875 000 t/an et 1,125 million de t/an et une production de 1,161 million de t. L’unité Titan a été fermée en mars 2020.
  • En Égypte, à Damiette, avec 50 % de la société EMethanex et une capacité propre de production de 630 000 t/an et une production de 581 000 t.
  • Au Chili, à Punta Arenas, avec une capacité de production nominale de 1,70 million de t/an. Les unités de production fonctionnant à partir de gaz naturel argentin, les difficultés d’approvisionnement ont entraîné en partie leur migration aux États-Unis. La production, en 2021, est de 807 000 t.
  • Au Canada, dans la province d’Alberta, à Medecine Hat, avec une capacité de production de 640 000 t/an et une production de 628 000 t.
  • Aux États-Unis, à Geismar, en Louisiane, avec une capacité de production de 2,2 millions de t/an issue du redéploiement d’unités de production chiliennes. Les deux unités de production sont devenues opérationnelles en janvier et décembre 2015. En 2021, la production a été de 1,989 million de t. Une nouvelle usine est en cours de construction avec une capacité de production prévue, fin 2023, de 1,8 million de t/an.

Par ailleurs, Methanex commercialise également le méthanol produit par ses associé dans les joint venture soit 1,3 million de t/an et détient ainsi 13 % du marché mondial, avec, en 2021, des ventes de 11,2 millions de t.

• Proman qui a créé avec le groupe Helm une joint venture dans le méthanol possède des unités de production à Trinidad et Tobago, au travers de sa filiale Methanol Holdings (MHTM) qui possède 5 unités de production à Point Lisas, avec une capacité de production de 4,045 millions de t/an ainsi qu’à Oman, avec une participation dans Oman Methanol Company, qui possède à Sohar une capacité de production en propre de 1,05 million de t/an et aux États-Unis à Pampa, au Texas avec 65 000 t/an. Par ailleurs, a construit avec OCI, aux États-Unis, à Beaumont, au Texas, une usine, Natgasoline, d’une capacité en propre de 1,75 million de t/an qui est opérationnelle depuis mi-2018.
• Zagros (Iran), possède une capacité de production de 3,3 millions de t/an, à Assaluyed et depuis février 2019, de 2,3 millions de t/an à Kaveh.
• OCI, produit du méthanol, aux États-Unis, à Beaumont, au Texas, avec une capacité de 1,033 million de t/an. A acquis, en juin 2015, l’usine de biométhanol de la société Bio MCN située à Delfzijl, aux Pays Bas, avec une capacité de production de 991 000 t/an en partie à l’aide de glycérol et a construit, sur le site de Beaumont, au Texas, une nouvelle usine, détenue à parts égales avec Proman, Natgasoline, qui est opérationnelle depuis mi-2018, avec une capacité de production, pour OCI, de 0,904 million de t/an. En 2021, les ventes de méthanol ont été de 1,747 million de t.
• Petronas produit du méthanol en Malaisie, dans le Territoire de Labuan (Nord de Bornéo) ainsi qu’à Gurun dans l’État de Kedah. En 2020, la production a été de 1,992 million de t.
• Mitsubishi Gas Chemical participe à des joints venture à Brunei (50 %), avec 850 000 t/an de capacité totale, à Jubail, en Arabie Saoudite, dans Saudi Methanol Company (23,5 %), avec 4,85 millions de t/an de capacité totale et à Jose, au Venezuela, dans 23,75 % de Metor, avec 1,6 million de t/an de capacité totale. Une usine a démarré, en décembre 2020, en association avec Mitsubishi Corporation et d’autres partenaires, à Trinidad & Tobago, avec une capacité totale de 1 million de t/an de méthanol et une participation de 26,25 %.

Situation française

La production est de 9 510 t, en 2022.

Commerce extérieur : en 2023.

Les exportations étaient de 1 386 t avec comme principaux marchés à :

• 33 % la Belgique,
• 18 % l’Allemagne,
• 8 % le Royaume Uni,
• 8 % l’Italie

Les importations s’élevaient à 534 973 t en provenance principalement à :

• 49 % d’Égypte,
• 29 % de Trinidad et Tobago,
• 9 % des États-Unis,
• 6 % de Belgique.

Utilisations

Consommations

Dans le monde, en 2021 : 106,930 millions de tonnes :

Répartition de la consommation, en 2020 :

Chine	40 %		Amérique du Nord	5 %
Asie (hors Chine)	46 %		Amérique latine	1 %
Europe	5 %		Reste du monde	3 %

Source : MMSA

Évolution de la demande entre 2000 et 2020 :

	2000		2020
Chine	12 %		40 %
Amérique du Nord	33 %		5 %
Europe de l’Ouest	22 %		5 %

Source : IHS Markit

Secteurs d’utilisation du méthanol

En 2021, dans le monde. Source MMSA

Source d’oléfines	31,5 %		Diméthyléther	3,0 %
Formaldéhyde	23,4 %		Biodiesel	2,8 %
Additif ou substitut à l’essence	10,9 %		Dichlorométhane	2,3 %
MTBE	10,5 %		Méthacrylate de méthyle	1,7 %
Acide acétique	7,4 %		Méthylamines	1,6 %

Source : MMSA

Autres : Méthyl mercaptan, diméthyl terephthalate…

Le méthanal (formaldéhyde) qui était le principal débouché du méthanol, a été supplanté, en 2020, par la production d’oléfines, particulièrement du fait de son développement en Chine. Par ailleurs, en 2021, 27 % de la consommation mondiale de méthanol a concerné un emploi comme carburant. En Chine, en 2019, la consommation dans les carburants a été de 695 000 t, à 73 % sous forme de méthanol à 100 % (M100) ou à 85 % (M85) et à 27 % sous forme de M25 ou M15. Par ailleurs, on assiste au développement de l’utilisation du méthanol en remplacement du fuel lourd employé dans le transport maritime afin de diminuer les émissions d’oxydes de soufre et d’azote.

La production d’alcènes ou oléfines (éthylène, propylène…) à partir de méthanol se développe en Chine, ce pays, riche en charbon mais relativement pauvre en ressources pétrolières produit ainsi des oléfines à partir de charbon en passant par la production de méthanol. La production d’une tonne d’oléfines demande 3 tonnes de méthanol. Le procédé MTO (Methanol-To-Olefins) développé par Honeywell UOP et Ineos permet à partir de méthanol de produire des oléfines à l’aide d’un catalyseur silico-alumino-phosphate (SAPHO-34). Le rendement en éthylène (C2) et propylène (C3) peut être augmenté jusqu’à 89 % à l’aide du procédé OCP (Olefin Cracking Process), développé par TotalEnergies et UOP, de craquage des oléfines plus lourdes (de C4 à C6) en C2 et C3. Une unité de démonstration a été construite par Total, en 2008, à Feluy en Belgique, permettant à partir du méthanol d’obtenir du polyéthylène et du polypropylène en passant par l’éthylène et le propylène. En 2020, 13 usines sont en fonctionnement en Chine.

Le formaldéhyde, est principalement commercialisé sous forme de formol, solution aqueuse à 37 % de formaldéhyde. C’est un constituant des colles urée-formaldéhyde et phénol-formaldéhyde destinées à la fabrication du contre-plaqué, des panneaux de particules…

L’acide acétique (CH₃COOH) est principalement formé par carbonylation du méthanol, en trois étape, en passant par la formation d’iodométhane. La carbonylation est catalysée par des catalyseurs au rhodium, dans le procédé Monsanto ou à l’iridium plus récemment.

CH₃OH + HI = CH₃I + H₂O
CH₃I + CO = CH₃COI
CH₃COI + H₂O = CH₃COOH + HI

Il est utilisé pour synthétiser l’acétate de vinyle, l’anhydride acétique, l’acide téréphtalique et le téréphtalate de diméthyle destiné à fabriquer le polyéthylènetéréphtalate (PET)…

Le diméthyléther (CH₃OCH₃) peut entrer, jusqu’à 20 %, dans le gaz de pétrole liquéfié (butane et propane). Il est produit par déshydratation du méthanol selon la réaction :

2 CH₃OH = CH₃OCH₃ + H₂O

Autres débouchés : on peut citer la fabrication du formiate de méthyle, de méthylamines, du méthyl mercaptan, du biodiesel par transestérification qui par ailleurs produit de la glycérine qui peut être transformée à son tour en biométhanol…

Le méthanol est utilisé dans des piles à combustible. En 2021, la consommation mondiale dans ce secteur est de 14 000 t. Il existe deux types de piles :

• Les piles RMFC (Reformed Methanol Fuel Cell) où le méthanol est reformé pour produire le dihydrogène qui alimentera la pile.
• Les piles DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) où le méthanol est directement oxydé dans le cœur de la pile et ne nécessite pas d’être reformé.

Contrairement au dihydrogène, le méthanol, liquide à température ambiante, constitue un moyen simple et efficace de stockage de l’énergie.

Le méthanol est utilisé pour aider à la dénitrification des eaux usées avant leur rejet dans l’environnement. Il accélère l’activité des bactéries anaérobies des stations d’épuration qui transforment les ions nitrate en diazote.

L’alcool à brûler contient, outre environ 90 % d’éthanol, de 5 à 10 % de méthanol, destiné à le dénaturer.

Toxicité

Le méthanol est un composé classé toxique (pictogramme T) : la dose létale (DL₅₀) est comprise entre 6 et 14 g/kg de divers animaux (rat, chat, chien…) par voie orale et de 16 g/kg de lapin par voie cutanée. Une absorption de 100 à 250 mL peut-être mortelle pour l’homme, bien que des cas de mort soient survenus pour moins de 30 mL. Une absorption moindre peut causer la cécité.

Le méthanol étant volatil, il faut se protéger de ses vapeurs dont la concentration létale (CL₅₀) est de 65 000 ppm (sur le rat). La valeur moyenne limite d’exposition (VME) est de 200 ppm et la valeur limite d’exposition (VLE) est de 1 000 ppm, valeurs inférieures au seuil de détection olfactif qui est d’environ 2 000 ppm.

En France, le méthanol est généralement dénaturé avec 3,5 % d’un mélange complexe (obtenu par carbonisation du bois et contenant 65 % de méthanol, des cétones et diverses impuretés) et 1 % de 2-propanol qui donnent un goût et une odeur désagréables.

Bibliographie

Archives

Méthanol 2022

Méthanol 2019

Méthanol 2014

Méthanol 2012

Méthanol 2006

Méthanol 1996

 

Données physico-chimiques

Données atomiques

Données physiques

Données industrielles

Le formaldéhyde ou méthanal ou aldéhyde formique est gazeux sous une atmosphère et à la température ambiante. Sa solution aqueuse est appelée formol.

Il est présent naturellement dans l’atmosphère car il est, en partie, produit lors de la combustion incomplète de composés contenant du carbone par exemple, lors de feux de forêts. Il est également présent dans les gaz d’échappement des automobiles, dans la fumée de cigarettes… Les émissions mondiales sont de 10 millions de t/an, provenant à 64 % de la végétation, 26 % des feux de forêts, 10 % des transports.
Il est aussi, produit lors du métabolisme d’organismes vivants et, en particulier, humains. La teneur normale du sang est de 2 à 3 mg/L.

Matières premières

Industriellement, le formaldéhyde est synthétisé à partir du méthanol. En 2021, sa production a consommé 23,4 % des 106,930 millions de t de la production mondiale de méthanol.

Fabrication industrielle

Il est produit principalement par oxydation catalytique partielle, à la pression atmosphérique, du méthanol, avec de l’air, selon la réaction suivante :

2 CH₃OH + O₂ = 2 CH₂O + 2 H₂O                             Δ_rH°₂₉₈ = -159 kJ/mole

Les limites d’explosivité du formaldéhyde dans l’air étant comprises entre 7 et 73 %, en volume, les deux procédés utilisés emploient du dioxygène en défaut pour l’un et en excès pour l’autre. A chaque procédé correspond un type de catalyseur :

Avec un défaut en air, un catalyseur d’argent est employé, à une température comprise entre 580 et 650°C. A cette température, il se produit également une pyrolyse du méthanol avec formation de formaldéhyde selon la réaction :

CH₃OH = CH₂O + H₂                              Δ_rH°₂₉₈ = +84 kJ/mole

Dans ce procédé, l’oxydation du méthanol représente de 50 à 60 % de la production et le taux de conversion du méthanol est de 87 % avant son recyclage. La durée de vie du catalyseur est de 3 à 4 mois avant sa régénération.

Dans le procédé « Formox », un catalyseur de molybdate ou de vanadate de fer est employé, avec un excès d’air, à une température comprise entre 250 et 400°C. A cette température, seule intervient l’oxydation partielle du méthanol. Le taux de conversion du méthanol est de 99 % et la durée de vie du catalyseur de 12 à 18 mois.

Dans les deux cas, le temps de contact est bref, inférieur à 0,01 s.

Formes de commercialisation :

Le plus souvent, le formaldéhyde est commercialisé sous forme de solution aqueuse, appelée formol, renfermant, en général, 37 % en poids de formaldéhyde et pouvant atteindre 50 %. Cette solution contient de 10 à 15 % de méthanol afin d’éviter sa polymérisation, en paraformaldéhyde. Toujours pour éviter sa polymérisation, le formol ne doit pas être conservé au froid. Par ailleurs, il doit être conservé à l’abri de l’air pour éviter son oxydation en acide formique selon la réaction :

2 CH₂O + O₂ = 2 H-COOH

Les problèmes de stabilité du formol, ont pour conséquence, que son utilisation est souvent réalisée dans des installations proches de celles de sa production et que son commerce international est limité.

Le formaldéhyde peut également être commercialisé sous forme de son polymère, solide, le paraformaldéhyde qui renferme de 8 à 100 unités de formaldéhyde. Un simple chauffage au-dessus de 80°C libère le formaldéhyde ou, en solution aqueuse, la dépolymérisation est réalisée vers 60-70°C, en milieu basique.

Productions

Capacités annuelles de production, en 2016. Monde : 19,202 millions de t/an, Union européenne : 4,115 millions de t/an.

en milliers de t/an de formaldéhyde à 100 %

Chine	5 974		Japon	546
États-Unis	2 038		Italie	527
Allemagne	1 486		Corée du Sud	519
Russie	1 077		Espagne	430
Inde	853		Indonésie	424

En 2014, la production mondiale est de 16,846 millions de t dont 6,012 millions de t en Chine, 2,143 millions de t aux États-Unis, 918 606 t en Allemagne, 710 000 t en Russie, 664 000 t en Inde, 543 000 t au Japon, 424 000 t en Corée du Sud, 337 000 t en Malaisie, 313 000 t à Taipei chinois.

En 2022, la production de l’Union européenne est de 2,483 millions de t dont 640 024 t en Allemagne, 422 976 t en Pologne, 206 337 t aux Pays Bas, 192 971 t en Espagne, 185 047 t en Italie, 140 945 t en Hongrie, en 2021, 135 344 t en Belgique, 125 225 t en Suède, en 2021, 50 360 t en Lituanie, 34 410 t en Slovaquie. Les productions françaises, portugaises, hongroises et suédoises sont confidentielles. Dans l’Union européenne, en 2022, la production de paraformaldéhyde est de 99 456 t.

Commerce international : en 2023.

Principaux pays exportateurs sur un total de 430 630 t en 2022.

en tonnes

Pays Bas	127 007		Turquie	15 255
Belgique	51 000		Inde, en 2022	14 967
Allemagne	46 372		États-Unis	13 119
Italie	35 373		Canada	13 012
Pologne	24 671		Finlande	9 018

Source : ITC

Les exportations des Pays Bas sont destinées à 79 % à l’Allemagne, 17 % à la Belgique, 2 % à la France.

Principaux pays importateurs :

en tonnes

Allemagne	105 733		Suisse	18 589
Pays Bas	38 777		Nigeria, en 2022	14 156
Belgique	21 615		Lettonie	13 585
Pologne	21 528		Canada	13 264
France	20 177		États-Unis	12 413

Source : ITC

Les importations allemandes proviennent à 91 % des Pays Bas, 5 % d’Autriche, 2 % de France.

Principaux producteurs : les capacités de production sont exprimées en t/an de formaldéhyde à 100 %.

• Hexion (Momentive Specialty Chemicals Inc., États-Unis), possède une capacité de production totale de 1,3 million de t/an avec 16 usines aux États-Unis et 785 000 t/an, 4 usines au Canada et 200 000 t/an, des usines en Australie, Malaisie, Nouvelle Zélande, Pays Bas, Royaume Uni, Espagne, Italie, Allemagne, à Leuna après l’achat, en 2007, des activités d’Arkema dans le formaldéhyde avec 135 000 t/an.
• Dynea (Norvège), possède une capacité de production de 700 000 t/an, avec des usines en Norvège, à Lillestrom et Saetre, au Royaume Uni à Aycliffe, aux Pays Bas à Delfzjil, en Finlande à Hamina, en Autriche à Krems an der Domau et Vienne, au Danemark à Arhus et en Hongrie à Kazincbarcika.
• Perstorp (Suède), possède une capacité de production de 660 000 t/an, en Allemagne à Troisdorf et Arnsberg, en Italie à Castellanza, à Malte, en Espagne à Lantaron, en Autriche à Krems an der Donau, en Finlande à Kitee, en Suède à Perstorp, au Brésil à Sao Bernardo, au Chili à Punta Arenas, au Venezuela à Valencia, en Australie à W. Footscray, en Inde à Vadodara, au Pakistan à Karachi, aux États-Unis à Toledo dans l’Ohio.
• BASF (Allemagne), possède une capacité de production de 530 000 t/an, en Allemagne à Ludwigshafen et Leverkusen et en Belgique à Anvers.
• Celanese (États-Unis), possède une capacité de production de 385 000 t/an, aux États-Unis à Bishop au Texas, au Canada à Edmonton dans l’Alberta, en Allemagne à Hambourg. La production de formaldéhyde est destinée, en particulier, à fabriquer du polyoxyméthylène.
• Georgia Pacific (filiale du groupe Koch Industries, États-Unis), possède une capacité de production de 330 000 t/an, avec 10 usines aux États-Unis et une usine en Argentine à Concordia.
• Ercros (Espagne), possède une capacité de production de 300 000 t/an, en Espagne à Almussafes et Tortosa. Par ailleurs, est n°1 mondial de la production de paraformaldéhyde, avec une capacité de production de 115 000 t/an et 18 % du marché.
• Arclin (États-Unis), possède une capacité de production de 292 000 t/an, avec 6 usines aux États-Unis, 3 usines au Canada et une au Mexique.

Situation française

Production : confidentielle.

Usine de production :

• Foresa, filiale du groupe espagnol Finsa possède une usine à Ambarès et Lagrave (33) avec une capacité de production de 58 000 t/an.

Commerce extérieur : en 2023.
Formaldéhyde :

• Exportations : 558 t vers la Belgique à 44 %, l’Italie à 16 %, l’Espagne à 15 %.
• Importations : 20 177 t à 32 % d’Espagne, 24 % des Pays Bas, 22 % de Belgique, 15 % d’Allemagne.

Paraformaldéhyde :

• Exportations : 89 t vers la Roumanie à 55 %, l’Espagne à 9 %, la Suisse à 7 %, le Royaume Uni à 7 %.
• Importations : 1 791 t à 78 % d’Espagne, 8 % des Pays Bas, 7 % d’Allemagne.

Utilisations

Consommation : dans le monde, en 2014 : 16,846 millions de tonnes.

Secteurs d’utilisation : en 2014

Résines urée-formol	38 %		1,4-butane-diol	4,6 %
Résines phénol-formol	16,5 %		Paraformaldéhyde	3,8 %
Polyoxyméthylène	8,0 %		Méthénamine	2,6 %
Pentaérythritol	5,7 %		TMP, TME, NPG	2,5 %
4,4′-diisocyanate de diphénylméthylène	5,0 %		Résines mélamine-formol	2,3 %

• La principale, et de très loin, utilisation du formaldéhyde est dans l’industrie du bois pour la fabrication de panneaux de particules, de contreplaqués, de bois lamellé-collé, de bois de charpente…, sous forme de résines urée-formol, phénol-formol, mélamine-formol. En effet, par exemple, les panneaux de particules sont constitués de 95 % de résidus de bois et 5 % de résines assurant la liaison entre les particules. En France, l’utilisation de ces résines est de 500 000 t/an.
• Le polyoxyméthylène est un polymère possédant de bonnes propriétés mécaniques et de résistance aux produits chimiques. Il est utilisé, par exemple, dans des fixations de skis.
• Le pentaérythritol est en particulier utilisé pour produire du tétranitrate de pentaérythritol, explosif entrant dans la fabrication du Semtex.
• Le 4,4′-diisocyanate de diphénylméthylène (MDI) est utilisé pour produire du polyuréthane. La production d’une tonne de polyuréthane nécessite environ 0,6 tonne de 4,4′-MDI.
• Le 1,4-butane-diol est utilisé comme solvant et dans l’industrie des matières plastiques.
• La méthénamine ou hexamine, est employée comme antibiotique, comme composant pour la production d’explosifs (C-4), dans des pastilles de combustible pour campeurs ou militaires, dans la préparation de résines phénoliques…
• Les triméthylolpropane (TMP), triméthyloléthane (TME) et néopentylglycol (NPG) sont employés dans la fabrication de résines polyester et alkydes, dans celle d’huiles de lubrification…

Utilisations particulières :

Le formaldéhyde possédant des propriétés biocides, il est employé comme désinfectant et conservateur dans divers secteurs :

• L’industrie du sucre l’emploie en cas d’infections bactériennes lors du traitement des betteraves sucrières.
• En anatomie et cytologie pathologique comme fixateur de tissus.
• Dans les soins de conservation sur les morts pratiqués par les thanatopracteurs.

Toxicité

L’emploi du formaldéhyde présente les risques suivants :

• Susceptible de provoquer un cancer.
• Toxique par inhalation, contact cutané et ingestion.
• Provoque des brûlures de la peau et des lésions oculaires graves.
• Peut provoquer des allergies cutanées.

En France, les valeurs moyennes d’exposition professionnelles (VME) sont de 0,5 ppm ou 0,61 mg/m³ et les valeurs limites à court terme sont de 1 ppm ou 1,23 mg/m³. L’ANSES, recommande de porter la VME à 0,25 mg/m³.

La principale voie d’introduction dans l’organisme est par inhalation, le formaldéhyde étant rapidement métabolisé, par oxydation, en formiate et dioxyde de carbone. De 35 à 39 % du formaldéhyde inhalé reste dans les tissus.

L’odeur du formaldéhyde est perceptible dès 0,1 à 1 ppm selon les individus. L’irritation des muqueuses nasales est ressentie dès 1 à 3 ppm. Lorsque la concentration atteint 10 à 20 ppm, des signes d’irritation sévère des muqueuses oculaires et des voies respiratoires apparaissent.
Une exposition, même brève, à des teneurs de plus de 50 ppm peut être responsable d’un broncospasme sévère et de lésions graves de l’appareil respiratoire, avec œdème pulmonaire aigu, ulcération de la trachée et des bronches.

Lors de l’ouverture des conteneurs maritimes transportant des panneaux de particules il est recommandé de ventiler le conteneur pendant 30 minutes avant de pénétrer à l’intérieur.

Bibliographie

Archives

Formaldéhyde 2022

Formaldéhyde 2019

Formaldéhyde 2014

Données physico-chimiques

Données atomiques

Formule	Géométrie	Masse molaire
C2H4		28,05 g.mol-1

Données physiques

Masse volumique	Température de fusion	Température d’ébullition	Température critique	Pression critique	Température d’auto-inflammation	Limites d’explosivité dans l’air	Solubilité dans l’eau
gazeux, 15°C, 101,3 kPa : 1,178.10-3 g.cm-3	-169,2°C	-103,9°C	9,19°C	5 060 kPa	490°C	entre 2,7 et 36 % en volume	à 17°C : 3,5 mg/100 g eau

Données industrielles

L’éthylène ou éthène est produit naturellement, par biosynthèse à partir de la méthionine, par divers fruits, légumes et fleurs. Exprimée en µL/kg/heure la production est :

• Très faible (0,01 à 0,1) pour la pomme de terre, la fraise, l’artichaut, le raisin…
• Faible (0,1 à 1,0) pour l’ananas, la framboise, le kiwi, le concombre…
• Moyenne (1,0 à 10) pour la banane, la mangue, le melon, la tomate, la figue, la laitue, l’orange, la prune, l’œillet…
• Élevée (10 à 100) pour la pomme, l’abricot, l’avocat, la nectarine, la poire, la papaye, la pêche…
• Très élevée (> 100) pour le fruit de la passion.

De l’éthylène est également produit lors de diverses combustions et est présent dans les gaz d’échappement de moteurs diesels et à essence, dans la fumée de cigarettes, la fumée d’encens…

La production industrielle est principalement, à 98 %, réalisée à partir d’hydrocarbures.

Matières premières

Principalement le pétrole, en Europe mais aussi le gaz naturel, aux États-Unis et au Moyen-Orient.

Fabrication industrielle

L’éthylène est principalement produit, à 98 %, par vapocraquage des hydrocarbures, eux-mêmes obtenus par distillation du pétrole (voir le chapitre vapocraquage des hydrocarbures) ou extraits du gaz naturel (éthane, butane, propane). La formation d’éthylène à partir des hydrocarbures saturés est favorisée par des températures élevées. En particulier, à partir de l’éthane, il faut que la température de craquage soit supérieure à 800°C. En 2020, dans le monde, la production d’éthylène a été obtenue à 38 % à partir de naphta, 41 % d’éthane, 9 % de propane et 13 % à partir d’autres sources (gazole, butane, charbon…). En Europe de l’ouest le naphta représente, en 2020, 58 % des charges vapocraquées, l’éthane, 16 %, le propane, 11 %, les autres sources, 15 %. En Amérique du Nord, en 2020, la production est principalement obtenue à partir d’éthane, à 84 %, avec 3 % pour le naphta et 8 % pour le propane. En 2020, au Moyen-Orient, la production est à 71 % à partir d’éthane, 12 % de propane, 12 % de naphta.

Le méthanol obtenu à partir du charbon peut donner des oléfines (éthylène, propylène…) sans employer un vapocraqueur. Des pays riches en charbon et pauvres en hydrocarbures (Afrique du Sud, Chine) ont développé cette voie mais cette production reste limitée à 2 % de la production mondiale. Voir les chapitres charbon et méthanol.

De l’éthylène « vert » peut être produit par déshydratation de l’éthanol, obtenu par exemple à partir de canne à sucre, selon la réaction suivante, sur zéolithe comme catalyseur :

Le groupe brésilien Braskem a construit, à Triunfo, dans l’État du Rio Grande du Sud, au Brésil, une usine d’une capacité de production de 200 000 t/an qui doit être portée, fin 2022, à 260 000 t/an et une production, en 2020, de 169 632 t. Un hectare cultivé donne 77 t de canne à sucre puis 6 700 litres d’éthanol et 3 t d’éthylène transformé en 3 t de polyéthylène.

Principaux complexes pétrochimiques de production d’éthylène : en 2015.

en milliers de t de capacités annuelles de production

Ruwais (Abu Dhabi)	Borouge	3 550	Sweeny (Texas, États-Unis)	Chevron Phillips	1 950
Mailiao (Taipei chinois)	Formosa Plastics	2 935	Jurong Island (Singapour)	ExxonMobil	1 900
Joffre, (Alberta, Canada)	Nova Chemicals	2 812	Terneuzen (Pays Bas)	Dow	1 825
Jubail (Arabie Saoudite)	Sabic	2 250	Chocolate Bayou (Texas, États-Unis)	Ineos	1 752
Baytown (Texas, États-Unis)	ExxonMobil	3 900	Channel View (Texas, États-Unis)	LyondellBasell	1 750

Sources : APIC et Oil & Gas Journal, 6 juillet 2015

Productions

En 2018, capacités de production et ( ) nombre de vapocraqueurs, en 2015. Monde, en 2021 : 216,35 millions de t/an (264), Europe de l’ouest, en 2019 : 23,468 millions de t/an (45).

en milliers de tonnes de capacités annuelles de production, en 2020

États-Unis	40 000 (34)		Corée du Sud, en 2018	9 140 (11)
Chine	32 200 (27)		Iran, en 2017	7 300 (7)
Arabie Saoudite, en 2018	17 600 (14)		Inde, en 2020-21	7 477

En 2020, 24 % des capacités mondiales de production sont situées en Asie du Nord-Est, 22 % en Amérique du Nord, 20 % au Moyen-Orient, 14 % en Europe, 11 % dans le reste de l’Asie et le Pacifique, 9 % ailleurs.

En 2017, la production mondiale a été de 152,8 millions de t. En 2018, la production des États-Unis est de 29 millions de t, celle de la Chine, en 2020, de 21,6 millions de t, celle de l’Arabie Saoudite, en 2016, de 17 millions de t, la production de la Corée du Sud, en 2018, est de 8,687 millions de t, celle de l’Inde, en 2020-21, de 6,987 millions de t,  celle du Japon, en 2020, de 5,94 millions de t, celle de la Thaïlande, en 2018, de 4,812 millions de t, celle de Taipei chinois, en 2018, de 4,218 millions de t.

Productions, en 2022, de l’Union européenne : 13,558 millions de t dont en Allemagne : 4,320 millions de t, en France : 2,246 millions de t, aux Pays Bas : 2,024 millions de t, en Belgique : 1,200 million de t, en 2021, en Hongrie : 550 146 t, en 2020, en Pologne : 486 940 t, en 2020, au Portugal : 359 654 t, en 2021, en Slovaquie : 184 080 t. Les productions d’Espagne et d’Italie sont confidentielles.

La production des États-Unis est située à 95 % au Texas et en Louisiane.

Commerce international : en 2023.

Principaux pays exportateurs, sur un total de 6,565 millions de t, en 2022 :

en milliers de t

Corée du Sud	1 115		Malaisie	386
États-Unis	1 094		Singapour	367
Pays Bas	1 010		Belgique	273
Japon	629		Allemagne	174
Royaume Uni	398		Chine	159

Source : ITC

Les exportations coréennes sont destinées à 83 % à la Chine, 12 % à Taipei chinois, 4 % au Japon.

Principaux pays importateurs :

en milliers de t

Chine	2 127		Pays Bas	219
Belgique	1 527		Corée du Sud	162
Indonésie, en 2022	851		France	123
Allemagne	561		Suède	107
Taipei chinois	437		Portugal	105

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 45 % de Corée du Sud, 22 % des États-Unis, 20 % du Japon, 4 % d’Oman.

Producteurs : en 2021.

en milliers de t/an de capacités de production

Saudi Aramco/Sabic	16 500		Mubadala (Abu Dhabi)	7 673
Dow	14 788		National Petrochemical (Iran), en 2018	7 000
ExxonMobil	11 900		PetroChina, production	6 713
Sinopec	10 300		Shell	6 589
LyondellBasell	8 650		Ineos	5 112
Chevron Phillips	7 710		Braskem	5 002

• Saudi Aramco a acquis, en 2020, 70 % de Sabic (Saudi Basic Industries Corporation) qui produit de l’éthylène en Arabie Saoudite en propre et dans diverses joint venture, à Al Jubail et Yanbu, aux Pays Bas, à Geleen avec 1,480 million de t/an, au Royaume Uni à Wilton avec 865 000 t/an, en Chine, en joint venture avec Sinopec, à Tianjin avec 600 000 t/an.
• Dow produit de l’éthylène aux États-Unis, au Texas, à Freeport avec 3,18 millions de t/an, Orange avec 680 000 t/an et Taft avec 1 million de t/an, en Louisiane à Plaquemine avec 1,225 million de t/an, au Canada à Fort Saskatchewan, dans l’Alberta avec 1,285 million de t/an, en Argentine à Bahia Blanca avec 765 000 t/an, en Allemagne à Bohlen avec 560 000 t/an, aux Pays Bas à Terneuzen avec 1,8 million de t/an et en Espagne à Tarragone avec 580 000 t/an.
  Par ailleurs, participe à des joint venture, au Koweit avec 42,5 % d’Equate qui possède une capacité de production de 1,77 million de t/an, en Thaïlande avec 24,5 % de Map Ta Phut Olefins et une capacité de 2,1 millions de t/an, en Arabie Saoudite avec 35 % de Sadara et une capacité de 1,5 million de t/an.
• ExxonMobil produit de l’éthylène aux États-Unis, au Texas, à Baytown avec 4,0 millions de t/an, à Beaumont avec 900 000 t/an, à Corpus Christi avec 900 000 t/an et en Louisiane à Baton Rouge avec 1,1 million de t/an, au Canada, à Sarnia avec 300 000 t/an, à Singapour avec 1,9 million de t/an, en France, à Notre Dame de Gravenchon (76) avec 400 000 t/an, au Royaume Uni en joint venture 50/50 avec Shell à Fife avec 451 000 t/an, en Arabie Saoudite dans des joint venture 50/50 avec Sabic, à Al Jubail avec 700 000 t/an et Yanbu avec 1 million de t/an et en Chine, à Fujian avec 300 000 t/an. En 2021, la production a été de 10,086 millions de t.
• LyondellBasell produit de l’éthylène aux États-Unis, au Texas, à Channelview avec 1,86 million de t/an, à La Porte avec 1,152 million de t/an et à Corpus Christi avec 1,134 million de t/an, en Louisiane, à Lake Charles, avec 50 % d’une joint venture avec Sasol et une part de 775 000 t/an, dans l’Iowa à Clinton avec 475 000 t/an et dans l’Illinois à Morris avec 550 000 t/an, en France à Berre avec 470 000 t/an, en Allemagne, à Munchsmunster avec 400 000 t/an et Wesseling avec 1,040 million de t/an, en Chine, à Panjin avec 50 % d’une joint venture avec Liaoning Bora et en propre 550 000 t/an et en Arabie Saoudite avec 25 % de SEPC à Al Jubail et en propre 250 000 t/an.
• Chevron Phillips, est une co-entreprise 50/50 entre Chevron et Phillips 66. Produit de l’éthylène aux États-Unis, au Texas, à Cedar Bayou avec 2,560 millions de t/an, à Port Arthur avec 855 000 t/an et Sweeny avec 1,995 million de t/an, en Arabie Saoudite, à Al Jubail en joint venture 50/50 avec 105 000 t/an et en joint venture à 35 % avec 425 000 t/an et au Qatar, à Messaied, en joint venture à 49 % avec 255 000 t/an et à Ras Laffan en joint venture à 26 % avec 340 000 t/an.
• Mubadala (Mubadala Investment Company) possède la société Nova Chemicals qui produit de l’éthylène au Canada, en Alberta, à Joffre avec 2,165 millions de t/an et dans l’Ontario à Corunna avec 816 000 t/an, aux États-Unis, avec 88,46 % de la production de Geismar en Louisiane et 771 000 t/an et détient 25 % de Borealis et 24,9 % de OMV qui elle même détient 75 % de Borealis, qui produit de l’éthylène en Autriche à Schwechat avec 600 000 t/an, en Allemagne à Burghausen avec 475 000 t/an, en Finlande à Porvoo avec 420 000 t/an, en Suède à Stenungsund avec 626 000 t/an et aux États-Unis, à Port Arthur, avec une participation de 50 % dans la joint venture Baystar avec TotalEnergies et une part de 500 000 t/an. Par ailleurs détient 36 % de Borouge, à Ruwais, à Abu Dhabi aux Émirats Arabes Unis, avec une part de 1,3 million de t/an.
• En 2021, la production de PetroChina est de 6,713 millions de t.
• Shell produit de l’éthylène aux États-Unis, au Texas à Deer Park avec 889 000 t/an et en Louisiane à Norco avec 1,432 million de t/an, en Chine à Nanhai avec 1,1 million de t/an dans une joint venture 50/50 avec CNOOC, à Singapour, à Jurong Island avec 281 000 t/an et à Pulau Bukom avec 1,161 million de t/an, en Allemagne à Rheinland avec 340 000 t/an, aux Pays Bas à Moerdijk avec 971 000 t/an, au Royaume Uni à Massmorran avec 415 000 t/an dans une joint venture 50/50 avec ExxonMobil.
• Ineos produit de l’éthylène aux États-Unis, au Texas, à Chocolate Bayou avec 1,814 million de t/an, en Norvège, à Rafnes avec 645 000 t/an, au Royaume Uni, à Grangemouth avec 700 000 t/an, en Allemagne, à Köln avec 1,165 million de t/an, en France à Lavéra (13), en association 50/50 avec TotalEnergies, avec 370 000 t/an et à Feyzin (69), en association avec TotalEnergies (57,5 %), avec 106 000 t/an.
• Braskem produit de l’éthylène au Brésil, à Camaçari dans l’État de Bahia, avec 1,280 million de t/an, à Triunfo dans l’État de Rio Grande de Sul, avec 1,452 million de t/an, à Mauá dans l’État de São Paulo, avec 700 000 t/an, à Duque de Caxias dans l’État de Rio de Janeiro, avec 520 000 t/an et au Mexique, à Nanchital, avec 1,050 million de t/an. En 2021, la production d’éthylène est de 3,722 millions de t.
• TotalEnergies produit de l’éthylène aux États-Unis, à Port Arthur, en association avec BASF (40 % Total, 60 % BASF), avec 400 000 t/an. Le vapocraqueur prévu initialement pour fonctionner avec du naphta a été modifié pour utiliser à la place de l’éthane, du butane et du propane provenant de l’exploitation de gaz de schiste. 40 % de l’éthylène produit provient d’éthane et 40 % de butane et propane. Produit également de l’éthylène, en France, à Gonfreville (76) avec 425 000 t/an, à Lavéra (13), en association 50/50 avec Ineos, avec 370 000 t/an et à Feysin avec une participation de 57,5 % et 144 000 t/an, en Belgique, à Anvers, avec 1,150 million de t/an, en Corée du Sud, à Daesan, en association 50/50 avec Hanwha, avec 700 000 t/an, au Qatar, à Ras Laffan, avec une participation de 22,5 % et 293 000 t/an à partir d’éthane et à Messaied dans la société Qapco, avec une participation de 20 % et 144 000 t/an à partir d’éthane.

Situation française

Production : 2 246 138 t, en 2022.

Commerce extérieur : en 2023.

Les exportations étaient de 129 101 t avec comme principaux marchés à :

• 42 % la Belgique,
• 41 % l’Italie,
• 6 % la Suède,
• 4 % le Portugal.

Les importations s’élevaient à 122 750 t en provenance principalement à :

• 39 % des États-Unis,
• 25 % du Royaume Uni,
• 12 % des Pays Bas,
• 9 % de Belgique,
• 6 % de Norvège.

Producteurs et sites de production :

en milliers de tonnes de capacités annuelles de production

Vapocraqueurs	Opérateurs	Capacités
Lavéra (13)	Naphtachimie1	740
Gonfreville (76)	TotalEnergies	525
Aubette (Berre) (13)	LyondellBasell	470
Notre Dame de Gravenchon (76)	ExxonMobil	425
Dunkerque (59)	Versalis (ENI)	380
Feysin (69)	A.P. Feyzin2	250

¹ Naphtachimie : 50 % Ineos- 50 % TotalEnergies
² A.P. Feyzin : 57,5 % TotalEnergies – 42,5 % Ineos

Le transport de l’éthylène sous forme liquéfiée, sous pression, est délicat (t_critique : 9,6 °C). Aussi, la route et le rail sont-ils des moyens peu utilisés. En Europe 56 % de la production est transportée à l’état gazeux par éthylénoducs (t_éb : -103,72°C), alors qu’aux États-Unis ce pourcentage atteint 91 %. Le complément à 100 % est transformé sur les lieux de production.

L’Europe possède cinq réseaux indépendants de pipelines : au Royaume-Uni, en France entre Fos et Carling, avec 1034 km, dans la zone Anvers-Rotterdam-Amsterdam, en Italie et en Europe de l’Est. Toutefois, ces réseaux ne sont pas interconnectés (voir ci-dessous et dans le chapitre vapocraquage des hydrocarbures). Le groupe Total possède un site de stockage, dans des cavités salines à Viriat (01).

Carte des vapocraqueurs et du réseau d’éthylénoducs, en France : depuis la confection de cette carte, le vapocraqueur de Carling a été arrêté.

 

Utilisations

Consommations : en 2018, la consommation mondiale est de 161 millions de t dont 19,336 millions de t en Europe de l’Ouest (Union européenne à 15, plus Norvège et Turquie).

En 2018, la consommation de la Corée du Sud a été de 7,987 millions de t, celle de l’Inde, en 2020-21, de 6,925 millions de t, du Japon, en 2018 de 4,905 millions de t, de la Thaïlande de 4,714 millions de t, de Taipei chinois de 4,414 millions de t.

Utilisations directes de l’éthylène : elles sont marginales.

• L’éthylène est utilisé comme agent de maturation des fruits (bananes, tomates…).
• Anesthésiant peu puissant, il est utilisé aux États-Unis.
• Il est narcotique et asphyxiant à haute concentration.
• Il est utilisé comme fluide frigorigène.

Utilisations principales : après transformation en divers produits, la principale transformation étant sa polymérisation sous forme de polyéthylène (voir ce chapitre).

Secteurs d’utilisation de l’éthylène

En 2018, dans le monde. Source : ICIS

Répartition de la consommation d’éthylène : dans le monde, en 2018 et en Europe de l’Ouest, en 2020 :

• Polyéthylène : voir ce chapitre.
• Dichloroéthylène : destiné à la fabrication du PVC, voir ce chapitre.
• L’oxyde d’éthylène est obtenu par oxydation à l’aide de dioxygène, en présence d’un catalyseur à l’argent, à température élevée. L’hydrolyse de l’oxyde d’éthylène fournit le monoéthylèneglycol (MEG) qui réagit sur l’époxyde pour donner le diéthylèneglycol (DEG) et le triéthylèneglycol (TEG), voir ce chapitre.
• Éthylbenzène voir ce chapitre.

Bibliographie

Archives

Ethylène 2022

Ethylène 2019

Ethylène 2015

Ethylène 2012

Ethylène 2007

Ethylène 1996

Ethylène 1993

 

 

Données physico-chimiques

Ethylbenzène

Données atomiques

Données physiques

Styrène

Données atomiques

Données physiques

Données industrielles

L’éthylbenzène et le styrène sont deux composés aromatiques. L’éthylbenzène est présent dans les essences de reformage aux côtés des xylènes (voir le chapitre « benzène, toluène, xylènes« ) mais son extraction n’est pas toujours rentable. On préfère, en général, le synthétiser à partir du benzène et de l’éthylène, cette synthèse représentant 99 % de la production. Son débouché, à 98 %, est le styrène, qui n’existe pas à l’état naturel.

Fabrication industrielle

Synthèse de l’éthylbenzène :
La synthèse a lieu par alkylation du benzène par l’éthylène :

Cette réaction exothermique (Δ_rH° = – 113,3 kJ/mol à 25°C) nécessite une catalyse par un acide de Lewis. Les procédés les plus anciens utilisent le trichlorure d’aluminium AlCl₃, la réaction ayant lieu en phase liquide, à 180°C, sous une pression de 9 bar. Le taux de conversion est de l’ordre de 40 à 45 %, l’éthylène et le benzène sont recyclés après séparation et les dérivés polyalkylés (diéthylbenzène (15 %)…) subissent une reconversion (par transalkylation avec le benzène).

Des procédés plus récents (Mobil Badger…) utilisent des zéolithes pour catalyser la réaction en phase gazeuse. La réaction a lieu entre 400 et 450°C sous 20 à 30 bar. Le catalyseur doit être régénéré toutes les 6 à 8 semaines, en brûlant le coke formé. Pour cette raison, deux réacteurs fonctionnent en parallèle. Alternativement l’un produit de l’éthylbenzène pendant que dans l’autre le catalyseur est régénéré, cette opération durant 36 h. En 2012, environ 1/3 des unités de production utilisent ce procédé.

Synthèse du styrène :
Près de 80 % de la production de styrène provient de la déshydrogénation de l’éthylbenzène :

Cette réaction endothermique (Δ_rH° = 123,5 kJ/mol à 625°C) est accompagnée de diverses réactions parasites (formation de benzène, toluène, pyrènes, phénylacétylène…). La déshydrogénation étant favorisée par des températures élevées et des faibles pressions, on travaille vers 650°C en présence de vapeur d’eau pour abaisser les pressions partielles. L’éthylbenzène est préchauffé vers 500°C, puis mélangé à de la vapeur d’eau à 700 ou 750°C dans un rapport de 1 pour 1,2 à 2,2. Le mélange obtenu est dirigé sur le premier lit catalytique : la plupart des procédés utilisent des catalyseurs à base d’oxyde de fer III, avec des teneurs de 10 % en K₂O. Après réchauffage, le mélange est dirigé vers un second lit catalytique : on obtient alors 60 à 70 % en masse de styrène que l’on sépare, puis purifie à 99,7 % et auquel on ajoute des inhibiteurs de polymérisation (dérivés nitrés ou nitrosés du phénol) pour le stockage (tertiobutylcatéchol à 10  ppm). Les principales impuretés sont l’éthylbenzène (0,05 %) et le méthylstyrène (0,04 %). La consommation est, par tonne de styrène, de 0,79 t de benzène et 0,29 t d’éthylène.

Le styrène peut aussi être obtenu par coproduction lors de la synthèse de l’oxyde de propylène. Celle-ci est effectuée à partir du propylène et de l’hydroperoxyde de 1-phényléthyle et amène à la formation d’alcool alpha-méthylbenzylique qui, par déshydratation, donne du styrène. L’hydroperoxyde de 1-phényléthyle étant lui même formé, par oxydation de l’éthylbenzène. LyondellBasell, Repsol et Shell produisent ainsi du styrène. En 2013, ce mode de fabrication représente 20,4 % des capacités mondiales de production.

Capacités de production, en 2013, selon les deux modes de fabrication.

en milliers de t/an de capacités de production

	À partir de l’éthylbenzène	À partir de l’oxyde de propylène	Total
Amérique du Nord	4 697	1 270	5 967
Amérique du Sud	540	0	540
Europe	3 355	2 100	5 455
Moyen Orient et Afrique	2 975	0	2 975
Asie du Nord-Est	13 008	2 145	15 153
Asie du Sud-Est	1 400	1 150	2 550
Total	25 975	6 665	32 640

En 2018, les capacités de production mondiales sont de 36,7 millions de t/an dont 9,9 millions de t/an en Chine.

Productions

Éthylbenzène :

La production mondiale est, en 2018, de 32,1 millions de t, celle de l’Union européenne, en 2022, de 3,351 millions de t dont 1,262 million de t aux Pays Bas.

Commerce international : en 2023.

Principaux pays exportateurs sur un total de 513 066 t, en 2022.

en tonnes

Belgique	214 334		Allemagne	37 566
République tchèque	123 792		France	21 657
Royaume Uni	54 019		Pays Bas	6 739

Source : ITC

Les exportations belges sont destinées quasi totalement aux Pays Bas.

Principaux pays importateurs sur un total mondial de 467 962 t, en 2022.

en tonnes

Pays Bas	263 740		Italie	5 257
Pologne	123 702		Allemagne	2 075
Belgique	14 487		Canada	1 638

Source : ITC

Les importations des Pays Bas proviennent à 76 % de Belgique, 15 % du royaume Uni, 12 % d’Allemagne.

Les principaux producteurs, en 2017, sont Ineos Styrolution avec 7,1 % de part de marché, Shell avec 6,7 %, Sinopec avec 6,2 %.

Styrène : productions, en 2018. Monde : 31 millions de t, Union européenne, en 2022 : 5,212 millions de t.

en milliers de t

Chine	7 680		Pays Bas, en 2022	2 219
États-Unis	4 210		Taipei chinois	2 111
Corée du Sud	3 117		Japon	2 008

En 2014, la production de l’Allemagne était de de 709 447 t.

En 2018, les capacités mondiales de production sont de 36,7 millions de t/an. Les capacités de production de l’Amérique du Nord sont de 5,925 millions de t/an, celles de l’Europe de 6,2 millions de t/an, celles de la Chine de 9,9 millions de t/an, celles de la Corée du Sud de 3 millions de t/an, celles de Taipei chinois de 2,030 millions de t/an, celles du Japon de 1,949 million de t/an, celles de Singapour de 1,570 million de t/an.

Commerce international : en 2023.

Principaux pays exportateurs sur un total mondial de 8,296 millions de t, en 2022.

en milliers de t

États-Unis	1 687		Canada	402
Arabie Saoudite, en 2022	1 567		Chine	366
Pays Bas	1 274		Japon	340
Singapour	600		Espagne	336
Belgique	406		Taipei chinois	333

Source : ITC

Les exportations des États-Unis sont destinée à 36 % au Mexique, 23 % aux Pays Bas, 14 % au Brésil, 7 % à la Colombie.

Principaux pays importateurs sur un total mondial de 8,282 millions de t, en 2022.

en milliers de t

Inde, en 2022	1 047		Turquie	619
Chine	790		Allemagne	536
Corée du Sud	775		Mexique, en 2022	501
Belgique	761		États-Unis	403
Pays Bas	670		Brésil	216

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 61 % d’Arabie Saoudite, 13 % de Singapour, 12 % du Japon, 10 % du Koweït.

• Les unités de production de Ineos Styrolution sont situées aux États-Unis, au Texas, à Bayport (Pasadena) avec 779 000 t/an de styrène et 870 000 t/an d’éthylbenzène et Texas City avec 450 000 t/an de styrène, en Belgique, à Anvers avec 500 000 t/an de styrène et au Canada, dans l’Ontario, à Sarnia avec 455 000 t/an de styrène.
• Les capacités de production de LyondellBasell sont situées sur 3 sites dans des joints venture. Avec Mubadala Investment (Abu Dhabi) et BASF à Channelview, au Texas, États-Unis, avec 740 000 t/an en propre, Covestro (ex-Bayer) 50/50 à Maasvlakte, près de Rotterdam, aux Pays-Bas avec 340 000 t/an en propre et avec 27 % d’une joint venture avec ZRCC (Sinopec) à Ningbo, en Chine avec 350 000 t/an en propre. Une nouvelle unité de production, prévue pour 2022, est en construction à Ningbo dans le cadre d’une joint venture 50/50 avec Sinopec avec une capacité de production de 300 000 t/an d’oxyde de propylène et 600 000 t/an de styrène.
  LyondellBasell présente la particularité de coproduire du styrène avec l’oxyde de propylène.
• TotalEnergies produit du styrène, en France, à Gonfreville (76), avec 680 000 t/an, en Corée du Sud à Daesan, en association 50/50 avec Hanwha avec 503 000 t/an en propre, aux États-Unis, à Carville, en Louisiane, en joint venture 50/50 avec Sabic, avec 595 000 t/an en propre.
• Shell, produit du styrène, à Scotford, dans l’Alberta, au Canada, avec 475 000 t/an, à Singapour avec 1,069 million de t/an, en joint venture 50/50 avec BASF dans Ellba, à Moerdijk, aux Pays Bas avec 815 000 t/an en propre et en joint venture 50/50 avec CNOOC, à Huizhou, province de Guangdong, en Chine avec 650 000 t/an en propre.
• Trinseo (ex-Dow Chemical) produit du styrène en Europe, en Allemagne à Boehlen, avec 300 000 t/an et aux Pays Bas, à Terneuzen, avec 500 000 t/an et aux États-Unis au travers d’une joint-venture 50/50, Americas Styrenics LLC, avec Chevron Phillips Chemicals qui exploite une usine à St James, en Louisiane, d’une capacité totale de 950 000 t/an de styrène.

Situation française

Production : les capacités de TotalEnergies, à Gonfreville (76) sont de 680 000 t/an de styrène.

Exportations : en 2023

• Éthylbenzène : 21 765 t vers la Belgique à 54 %, les États-Unis à 29 %, les Pays Bas à 16 %.
• Styrène : 241 323 t vers la Finlande à 33 %, l’Allemagne à 27 %, la Belgique à 20 %, les Pays Bas à 13 %, le Royaume Uni à 4 %.

Importations : en 2023.

• Éthylbenzène : 47,4 t à 93 % de Belgique, 3 % des États-Unis.
• Styrène : 195 796 t des Pays Bas à 51 %, de Belgique à 24 %, d’Allemagne à 16 %.

Utilisations

Consommation d’éthylbenzène : 32,1 millions de t, en 2019.

Consommation de styrène : en 2019, dans le monde, elle a été de 31 millions de t. En 2018, la consommation chinoise a été de 10,869 millions de t, en 2018, celle de la Corée du Sud de 2,534 millions de t, celle de Taipei chinois de 1,880 million de t, celle du Japon de 1,481 million de t, celle d’Inde de 885 000 t totalement importées. En 2017, la consommation des États-Unis a été de 3,3 millions de t.

Répartition de la consommation de styrène, en 2019.

Chine	34 %	Europe	16 %
Autres pays d’Asie	29 %	Amériques	16 %

Source : IHS Markit

Secteurs d’utilisation de l’éthylbenzène

En 2019, il est utilisé à plus de 98 % pour produire du styrène. Moins de 2 % de la production est utilisée principalement comme solvant de peintures mais aussi dans la production diéthylbenzène, acétophénone, éthylanthraquinone.

Secteurs d’utilisation du styrène

En 2019, dans la monde (source : IHS Markit)

Polystyrène cristal et choc	34 %		Résines de polyesters insaturés	6 %
Polystyrène expansé	22 %		Copolymères styrène-butadiène	5 %
Résines ABS et SAN	18 %		Caoutchoucs SBR	4 %

Bibliographie

Archives

Ethylbenzène, styrène 2022

Ethylbenzène, styrène 2019

Ethylbenzène, styrène 2016

Ethylbenzène, styrène 2012

Ethylbenzène, styrène 2007

Ethylbenzène, styrène 1994

 

 

Données physico-chimiques

Cumène

Données atomiques

Données physiques

Phénol

Données atomiques

Données physiques

 

Acétone

Données atomiques

Données physiques

Données industrielles

Le cumène (ou isopropylbenzène) est un dérivé du benzène. C’est un intermédiaire qui sert presque exclusivement (à 98 %) à fabriquer du phénol et de l’acétone. Possédant un indice d’octane élevé, il peut être employé comme adjuvant au carburant pour l’aviation afin de remplacer le benzène. Il peut également servir comme diluant de peintures.

Le phénol (ou hydroxybenzène) et l’acétone (2-propanone ou diméthyl cétone) sont des composés de grande importance. Bien que le phénol puisse être extrait des goudrons ou des eaux résiduaires des unités de craquage, ils sont produits en majeure partie par synthèse et le procédé utilisant le cumène comme intermédiaire est utilisé à plus de 98 %. Il fût découvert en 1944 par Hock et Lang et il est exploité depuis les années 50. Le procédé au cumène représente 90,6 % des capacités de production de l’acétone, la déshydrogénation de l’isopropanol, 1,2 %, d’autres procédés comptant pour 8,2 %.

Fabrication industrielle

Synthèse du cumène :

Le procédé UOP (Union Oil Products) est le plus utilisé pour synthétiser le cumène à partir du benzène et du propylène (ou propène). La réaction de synthèse est représentée ci-dessous :

Les conditions opératoires sont les suivantes : 34 bar de pression et une température de 190°C à l’entrée du réacteur (la réaction étant exothermique (Δ_rH° = – 113 kJ/mol) le mélange sort à 250°C). La réaction a lieu en phase liquide en présence, principalement, de zéolithe comme catalyseur. On sépare le cumène des sous-produits par distillation. Parmi les sous-produits, les diisopropylbenzènes (C₃H₇-C₆H₄-C₃H₇), le nonène (C₉H₁₈) et l’hexène (C₆H₁₂) sont séparés pour être valorisés, le propane et les produits lourds sont incinérés. Le rendement est de 90 % par rapport au propène et de 97 % par rapport au benzène.
Les zéolithes représentent, en 2013, environ 80 % des catalyseurs employés, l’acide phosphorique 15 % et le chlorure d’aluminium 5 %.
La synthèse du cumène représente 20 % de la consommation du benzène et 4 % de celle du propylène.

Synthèse du phénol et de l’acétone :

On ne décrira que le procédé au cumène pour lequel 1 tonne de cumène donne au plus 0,78 tonne de phénol. Cette synthèse, dont le rendement est de 90 %, a lieu en deux étapes indépendantes :

La première consiste à oxyder le cumène par de l’air, à une température comprise entre 90°C et 130°C, sous une pression de 5 à 10 bar en phase liquide et à un pH d’environ 9,5 pour éviter que la réaction de cission ait lieu dans le même réacteur. La réaction est exothermique (Δ_rH° = – 117 kJ/mol). Elle aboutit à la formation d’hydroperoxyde de cumyle :

Par distillation et entraînement à la vapeur, on obtient l’hydroperoxyde de cumyle à 80 %. Le taux de conversion est de 40 %.

La seconde est la cission de l’hydroperoxyde de cumyle en phénol et acétone suivant la réaction exothermique (Δ_rH° = – 252 kJ/mol) suivante :

Cette réaction a lieu à 50°C en présence d’acide sulfurique (0,1 à 2 %), puis le mélange est ensuite neutralisé par du phénolate de sodium et distillé (procédé Phenol Chemie). On peut également travailler à 60°C sous pression en présence d’acide sulfurique en solution dans le phénol (procédé Rhône-Poulenc) ou dans l’acétone (procédé Hercule). On obtient des sous-produits valorisables, en particulier de l’acétophénone et de l’alpha-méthylstyrène ; dus à des réactions secondaires, mais surtout 0,6 tonne d’acétone par tonne de phénol.

Bilan matière :

0,872 t de benzène et 0,470 t de propylène donnent 1,310 t de cumène qui donne à son tour 1 t de phénol et 0,612 t d’acétone.

Productions

Cumène : les capacités mondiales de production, en 2018, sont de 17,59 millions de t/an.

En 2015, la capacité de l’Europe de l’Ouest y compris Norvège et Turquie est de 3,580 millions de t/an.

En 2022, la production de l’Union européenne est de 1,348 million de t dont 743 407 t en Allemagne.

Commerce international : en 2023.

Principaux pays exportateurs sur un total de 1,166 million de t, en 2022.

en milliers de t

Singapour	298		Allemagne	37
Japon	258		États-Unis	23
Corée du Sud	57		Arabie Saoudite, en 2022	20

Source : ITC

Les exportations de Singapour sont destinées à 76 % à la Chine, 21 % à la Malaisie.

Principaux pays importateurs sur un total de 1,682 million de t, en 2021.

en milliers de t

Chine	490		Pays Bas	22
États-Unis	47		Italie	14
Allemagne	37		Corée du Sud	10

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 53 % de Singapour, 39 % du Japon, 8 % de Corée du Sud.

Phénol : les capacités mondiales de production, en 2018, sont de 13,850 millions de t/an.

En 2016, la capacité de production chinoise est de 2,51 millions de t/an, en 2018, la capacité de production de la Corée du Sud est de 1,28 million de t/an, celle de Taipei chinois de 1,08 million de t/an, celle de la Thaïlande de 470 000 t/an.

En 2015, la production mondiale a été de 11,4 millions de t.

En 2022, la production de l’Union européenne est de 1,690 million de t dont 620 025 t en Allemagne, 314 823 t en Espagne, 53 583 t en Pologne. En 2018, la production de la Corée du Sud est de 1,338 million de t, celle de Taipei chinois de 1,034 million de t, celle du Japon de 587 400 t, celle de la Thaïlande de 552 000 t.

Commerce international : en 2023.

Principaux pays exportateurs sur un total de 2,387 millions de t en 2021.

en milliers de t

Arabie Saoudite, en 2022	282		Singapour	132
Belgique	243		Finlande	130
Thaïlande	178		Taipei chinois	105
États-Unis	174		Corée du Sud	65

Source ITC

Les exportations belges sont destinées à 48 % aux Pays Bas, 26 % à l’Allemagne, 6 % à la Pologne.

Principaux pays importateurs.

en milliers de t

Belgique	387		Allemagne	133
Chine	367		Pologne	86
Pays Bas	248		Corée du Sud	72
Inde, en 2022	212		Canada	60

Source ITC

Les importations belges proviennent à 40 % d’Allemagne, 35 % d’Espagne, 17 % de Finlande, 6 % d’Arabie Saoudite.

Acétone : les capacités mondiales de production, en 2018, sont de 9,0 millions de t/an. Répartition, en 2017 :

Asie-Pacifique	46 %		Amérique du Nord	21 %
Europe	26 %

Source : BerOe

En 2016, la capacité de production chinoise est de 1,52 million de t/an.

En 2015, la production mondiale a été de 7,8 millions de t.

En 2022, la production de l’Union européenne est de 1,112 million de t dont 433 501 t en Allemagne, en 2019, 194 012 t en Espagne, 127 481 t en Italie, 28 029 t en Pologne.

Commerce international : en 2023.

Principaux pays exportateurs sur un total de 1,921 million de t, en 2022.

en milliers de t

Arabie Saoudite, en 2022	244		Singapour	133
Allemagne	186		Belgique	126
Taipei chinois	161		Pays Bas	124
Thaïlande	154		Corée du Sud	109

Source : ITC

Les exportations d’Arabie Saoudite sont destinées à 82 % à la Chine, 6 % à la Belgique, 5 % à la Turquie.

Principaux pays importateurs sur un total mondial de 2,057 millions de t, en 2022.

en milliers de t

Chine	420		Allemagne	98
Belgique	192		Mexique, en 2022	61
Pays Bas	167		États-Unis	57
Inde, en 2022	117		Suisse	56

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 34 % d’Arabie Saoudite, 27 % de Thaïlande, 20 % de Taipei chinois, 14 % de Corée du Sud.

Principaux producteurs : d’après leurs capacités annuelles de production de phénol, en 2018.

en milliers de t/an

Ineos Phenol (Royaume Uni)	1 870		LG Chem (Corée du Sud)	600
Mitsui (Japon)	815		Sinopec (Chine)	550
CEPSA (Espagne)	790		Kumho P&B (Corée du Sud)	550
FCFC (Taipei chinois)	700		AdvanSix (États-Unis)	500
Sabic (Arabie Saoudite)	640		PTT (Thaïlande)	470
Chang Chun Plastics (Taipei chinois)	600		Shell (États-Unis)	360

Sources : rapports des sociétés et Nexant

• La société Ineos (Royaume Uni) a fait l’acquisition de Phenol Chemie (groupe Degussa) en 2001 pour devenir Ineos Phenol, premier producteur mondial de phénol et d’acétone. Par ailleurs, a acquis, en octobre 2015, la branche aromatiques de Axiall avec une capacité de production de 907 000 t/an de cumène à Pasadena, au Texas. Ineos Phenol possède 5 sites de production : Mobile (Alabama, États-Unis) avec 540 000 t/an de phénol et 280 000 t/an d’acétone, Pasadena (Texas, États-Unis) avec 907 000 t/an de cumène, Gladbeck (Allemagne) avec 650 000 t/an de phénol et 400 000 t/an d’acétone, Marl (Allemagne) avec 260 000 t/an de cumène et Anvers (Belgique) avec 680 000 t/an de phénol et 480 000 t/an d’acétone. La capacité totale de production de cumène est de 1,167 million de t/an et celle d’acétone de 1,160 million de t/an. La capacité de production à Mobile doit être portée à 850 000 t/an de phénol et celle de Marl à 750 000 t/an de cumène pour 2021.
• Mitsui (Japon), possède deux usines au Japon, une dans la province d’Osaka avec 200 000 t/an de phénol et 120 000 t/an d’acétone et une dans la province de Chiba avec 190 000 t/an de phénol et 114 000 t/an d’acétone, une usine à Singapour, avec 300 000 t/an de phénol et 180 000 t/an d’acétone et une usine, en Chine, à Shanghai, en joint venture avec Sinopec, d’une capacité de 250 000 t/an de phénol et 150 000 t/an d’acétone. La capacité totale de production de cumène est de 1,18 million de t/an.
• CEPSA, détenu par le groupe d’Abu Dhabi Mubadala Invesment Company, possède à Palos de la Frontera, dans la province de Huelva, en Espagne, des capacités de production de 1 million de t/an de cumène, 600 000 t/an de phénol et 370 000 t/an d’acétone. A Shanghai, en Chine, possède à 75 % avec 25 % à Sumitomo, des capacités de production de 360 000 t/an de cumène, 250 000 t/an de phénol et 150 000 t/an d’acétone.
• FCFC (Formosa Chemicals & Fibre Corp., Taipei chinois), exploite, à Taipei chinois, une usine à Mailiao, avec des capacités de 540 000 t/an de cumène, 400 000 t/an de phénol et 246 000 t/an d’acétone et à Ningbo, en Chine, une capacité de production de 450 000 t/an de cumène, 300 000 t/an de phénol et 180 000 t/an d’acétone.
• Sabic exploite, aux États-Unis, une usine à Mount Vernon dans l’Indiana, avec 350 000 t/an de phénol et 208 000 t/an d’acétone, une usine à Jubail, en Arabie Saoudite, avec 290 000 t/an de cumène, 220 000 t/an de phénol et 135 000 t/an d’acétone, une usine, en joint venture 50/50 avec Sinopec, à Binhai, province de Tianjin, en Chine, avec 220 000 t/an de phénol et 130 000 t/an d’acétone.
• LG Chem produit, Corée du Sud, à Yeosu et Daesan, 805 000 t/an de cumène, 600 000 t/an de phénol et 355 000 t/an d’acétone.
• Sinopec, produit, en Chine au travers de diverses joint-ventures avec Mitsui, à Shanghai, avec CEPSA, à Shanghai, avec Sabic à Binhai, province de Tianjin, avec FCFC à Ningbo ainsi qu’en propre, à Caojing avec 135 000 t/an de phénol et 85 000 t/an d’acétone.
• Kumho P&B, joint venture entre Kumho Petrochemical à 78,2 % et Nippon Steel Chemical, possède une capacité de production, à Yeosu, en Corée du Sud, de 900 000 t/an de cumène, 680 000 t/an de phénol et 420 000 t/an d’acétone.
• AdvanSix société issue de Honeywell, exploite, aux États-Unis, une usine à Frankford, en Pennsylvanie, avec une capacité de production de 500 000 t/an de phénol et 308 000 t/an d’acétone. Le phénol produit est destiné, à 80 %, à produire du caprolactame.
• PTT produit en Thaïlande 492 000 t/an de phénol et 304 000 t/an d’acétone.
• Altivia (Etats-Unis), a acquis, en novembre 2015, aux États-Unis, l’usine de Haverhill, dans l’Ohio, à la société Haverhill Chemicals, avec une capacité de production de 300 000 t/an de phénol et 173 000 t/an d’acétone.
• Shell qui exploitait une usine, aux États-Unis, à Deer Park, au Texas, avec une capacité de production de 725 000 t/an de cumène, de 600 000 t/an de phénol et 366 000 t/an d’acétone a fermé, en 2018, l’une de ses 3 lignes de production soit une capacité de 240 000 t/an.
• Versalis (ENI, Italie), produit du cumène à Priolo, en Italie, avec 320 000 t/an et de l’acétone et du phénol, à Mantoue, avec 300 000 t/an de phénol et 185 000 t/an d’acétone.
• Olin a acquis, en octobre 2015, les activités de Dow Chemical dans la chlorochimie et les résines époxy avec aux Pays Bas, à Terneuzen, une usine de production de cumène de 700 000 t/an et aux États-Unis, une usine à Freeport, au Texas, de 295 000 t/an de phénol et 180 000 t/an d’acétone.

Situation française

Seqens (ex Novacap) a repris les activités du groupe Rhodia dans ce domaine et est le seul producteur français dans son usine de Roussillon (38) avec une capacité de production de 260 000 t/an de cumène, 185 000 t/an de phénol et 114 000 t/an d’acétone.

Cumène : en 2023.

• Exportations : confidentielles.
• Importations : 1 368 t à 61 % d’Espagne, 37 % d’Allemagne, 2 % de Belgique.

Phénol : en 2023.

• Exportations : confidentielles.
• Importations : 9 488 t à 45 % d’Espagne, 25 % d’Allemagne, 23 % de Finlande, 6 % d’Arabie Saoudite.

Acétone : en 2023.

• Exportations : 15 883 t à 35 % vers l’Italie, 23 % l’Allemagne, 21 % la Suisse, 9 % l’Espagne.
• Importations : 33 664 t à 28 % d’Espagne, 18 % d’Allemagne, 16 % de Belgique, 14 % de Finlande, 11 % des Pays Bas.

Utilisations

Consommations

Cumène : 15,4 millions de t, en 2019, dans le monde. Répartition :

Asie du Nord-Est (Chine, Japon, Taipei chinois et Corée du Sud)	46 %		Europe	19 %
Amérique du Nord	19 %

Source : IHS Markit

Phénol : 11 millions de t, en 2019, dans le monde. Répartition :

en milliers de t

Chine	24 %		Europe	20 %
Autres pays d’Asie	33 %		Moyen Orient	2 %
Amériques	21 %

Source : IHS Markit

En 2014, la consommation chinoise est de 1,573 million de t.

Acétone : 7 millions de t, en 2020, dans le monde. Répartition, en 2015 :

Chine	23 %		Europe de l’Ouest	20 %
États-Unis	21 %

Source : IHS Markit

Secteurs d’utilisation

Cumène : à 98 % pour produire du phénol et de l’acétone.

Phénol : dans le monde, en 2015.

Bisphénol A	49 %		Caprolactame	7 %
Résines phénoliques	30 %		Acide adipique	2 %
Alkyl phénol	8 %

Source : ICIS

Le bisphénol A est produit par réaction entre deux moles de phénol et une mole d’acétone.

Il est utilisé comme monomère pour obtenir le polycarbonate et comme agent durcisseur des résines époxydes utilisées comme revêtements de boîtes de conserve, de canettes… Depuis le 1^er janvier 2015, cet usage comme revêtement de boîtes est suspendu en France. La consommation de polycarbonate, en 2018, est de 4,4 millions de t, celle de résines époxydes de 2,6 millions de t.

Les résines phénoliques sont élaborées par réaction entre le phénol et le formaldéhyde. Elles sont utilisées, par exemple, dans la fabrication du contre-plaqué. La Bakélite est une résine phénolique qui fut la première résine synthétique commercialisée.

Le caprolactame ((CH₂)₅C(O)NH) est un intermédiaire de la synthèse du nylon 6. Il est obtenu à partir de la cyclohexanone ((CH₂)₅CO) provenant elle-même, en partie, de l’hydrogénation partielle du phénol :

C₆H₅OH + 2 H₂ = (CH₂)₅CO

L’utilisation en chimie fine regroupe de nombreux produits, qui ne sont pas synthétisés en grande quantité, mais sont d’une grande importance : acide salicylique pour la synthèse de l’aspirine, acétylparaaminophénol pour le paracétamol, chlorophénols pour les herbicides, hydroquinone et ses dérivés pour l’alimentation.

Secteurs d’utilisation de l’acétone

En 2019, dans le monde (Source : Merchant Research & Consulting)

Le méthacrylate de méthyle (MMA, CH₂=C(CH₃)CO₂CH₃) est le monomère du polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Il est obtenu à partir d’acétone et de cyanure d’hydrogène en passant par la cyanohydrine d’acétone.

La méthylisobutylcétone (MIBK) est principalement utilisée dans la dilution des résines époxydes, vinyliques et acryliques.

L’alcool isopropylique (ou isopropanol) peut être préparé à partir d’acétone, le procédé classique étant à partir du propylène. Novapex a ainsi construit, en France, une unité de production à Roussillon (38), à partir d’acétone, d’une capacité de 40 000 t/an, selon un procédé développé par Mitsui.

Toxicité

Phénol :

Le phénol est rapidement absorbé lors de son introduction dans l’organisme. L’absorption est estimée à 70 à 80 % en 6 heures pour une exposition à des vapeurs de phénol à des concentrations comprises entre 1,6 à 5,2  ppm. Le phénol est ensuite rapidement distribué dans tous les tissus, les organes cibles sont le cerveau et les reins.
Les effets locaux rapportés sont des érythèmes ou des dépigmentations cutanées et, dans les cas les plus sévères, des corrosions pouvant même atteindre le stade de nécrose.
Le phénol est classé par l’Union Européenne comme mutagène catégorie 3 : substance préoccupante pour l’homme en raison d’effets mutagènes.
En France, le ministère du travail a fixé à 5 ppm, soit 19 mg/m³, la valeur limite moyenne d’exposition (VME).

Bisphénol A :

Le bisphénol A est un perturbateur endocrinien qui a des effets sur la reproduction, le métabolisme et des pathologies cardiovasculaires. Il est classé reprotoxique de catégorie 3. Ces effets sont avérés sur l’animal et suspectés chez l’homme. Sa principale voie d’introduction dans l’organisme est la voie alimentaire, à partir d’aliments contenus dans des matériaux en polycarbonate ou revêtus de résines époxydes. Ces effets pourraient être observés même à de faibles niveaux d’exposition, au cours des phases sensibles du développement de l’individu (femmes enceintes, nourrissons, jeunes enfants).
Pour cette raison, il est interdit dans les biberons, en France, depuis le 23 juin 2010.
En France, la loi du 24 décembre 2012, a suspendu, a compter du 1^er janvier 2013, l’utilisation du bisphénol A dans tous les conditionnements, contenants et ustensiles destinés à entrer en contact direct avec des denrées alimentaires pour les nourrissons et enfants en bas âge.
Cette suspension a pris effet le 1^er janvier 2015 pour tout autre conditionnement, contenant ou ustensile comportant du bisphénol A et destiné à entrer en contact direct avec des denrées alimentaires.

Bibliographie

Archives

Cumène, phénol, acétone 2022

Cumène, phénol, acétone 2019

Cumène, phénol, acétone 2014

Cumène, phénol, acétone 2012

Cumène, phénol, acétone 2005

Cumène, phénol, acétone 1994

Cumène, phénol, acétone 1992

 

 

Données physico-chimiques

Benzène

Données atomiques

Données physiques

Toluène

Données atomiques

Données physiques

 

Paraxylène

Données atomiques

Données physiques

Données industrielles

Hydrocarbures aromatiques :

Le benzène, le toluène et les xylènes, en abréviation BTX, sont de précieux intermédiaires de première génération. Ils font tous partie des hydrocarbures aromatiques, dont les plus importants en chimie organique industrielle sont le benzène, le toluène, l’éthylbenzène, le styrène, l’orthoxylène, le métaxylène et le paraxylène.

Pour l’éthylbenzène et le styrène, voir le chapitre consacré à ces produits.

Obtention

Le pétrole contient des composés aromatiques, qui se retrouvent essentiellement, après distillation, dans le naphta (dont ils représentent jusqu’à 20 % de la masse). Une simple séparation de ces composés ne suffit pas aux besoins du marché, il faut en synthétiser à partir des autres hydrocarbures. Pour cela on effectue soit un reformage catalytique du naphta, soit un vapocraquage des coupes plus lourdes (gazoles). Certains composés aromatiques moins utilisés (toluène ou métaxylène) peuvent être convertis en benzène, paraxylène ou orthoxylène.

Par ailleurs, lors de la pyrolyse de la houille afin de fabriquer le coke destiné essentiellement à la sidérurgie, il y a formation de goudrons qui par distillation donnent du benzol, mélange de benzène, toluène et xylènes. Le benzol forme la fraction la plus légère des goudrons. Une tonne de charbon peut donner environ 11 kg de benzol.

Reformage catalytique : cette opération consiste, dans des raffineries, à synthétiser des composés aromatiques par :

• Déshydrogénation des cyclohexanes :

• Déshydrocyclisation des alcanes :

• Déshydroisomérisation des cyclopentanes :

On utilise comme charge du naphta qui contient en général des molécules ayant 5 à 10 atomes de carbone dont 10 à 70 % de cycloalcanes, jusqu’à 60 % d’alcanes et moins de 20 % d’aromatiques. La réaction est catalysée par un composé multifonctionnel accélérant la déshydrogénation, la cyclisation et l’isomérisation. On utilise pour cela un catalyseur à base de platine (0,2 à 0,8 % de la masse) sur un support d’alumine activée par des chlorures ou des fluorures et contenant éventuellement un second métal (Rh, Ir, Ag, Au, Ge…). Ce catalyseur sensible aux poisons métalliques (plomb, mercure), aux composés soufrés et à l’eau, impose un prétraitement de la charge. On obtient un produit riche en aromatiques (de 35 à 70 % en masse suivant le procédé et la charge) et du dihydrogène.

Vapocraquage : voir le chapitre « vapocraquage des hydrocarbures« . Pour obtenir une plus grande proportion de composés aromatiques, il est préférable de partir de charges moyennes ou lourdes (naphta ou gazole) qui contiennent déjà des hydrocarbures à 6, 7 ou 8 atomes de carbone. Le développement de la production de gaz de schiste aux États-Unis s’est traduit par une utilisation plus importante d’éthane au détriment du naphta pour alimenter les vapocraqueurs de production d’éthylène. Le gaz de schiste contient, en moyenne 75 % de méthane, 16 % d’éthane, 5 % de propane et 1 % de butane, pentane, hexane… L’emploi d’éthane dans un vapocraqueur donne, en moyenne, 0,9 % de benzène et 0,1 % de toluène, alors qu’une charge de naphta produit, en moyenne, 6,7 % de benzène et 3,4 % de toluène. En conséquence, aux États-Unis, la production de benzène, toluène et xylènes issue des vapocraqueurs a fortement diminué.

Séparation des aromatiques : elle suit le reformage catalytique, le vapocraquage ou l’obtention du benzol et a pour but de séparer les aromatiques du mélange, puis d’isoler chaque composé aromatique.

La première étape a lieu par extraction liquide-liquide grâce à un solvant suffisamment polaire pour que les alcanes ne soient pas solubles et qui permet de solubiliser les aromatiques. On utilise les solvants suivants : diéthylèneglycol, dioxyde de tétrathiofène, N-méthylpyrrolidone, diméthylsulfoxyde, N-formylmorpholine…

Ensuite une distillation permet de séparer le benzène (t_eb = 80,1°C), le toluène (t_eb = 110,6°C), une coupe aromatique contenant des produits ayant au moins 9 atomes de carbone (C9+) et une coupe aromatique à huit atomes de carbones (C8) qui contient de l’éthylbenzène et les trois xylènes. Une distillation à superfractionnements permet de séparer l’orthoxylène (t_eb = 144,4°C) et l’éthylbenzène (t_eb = 136,2°C) du mélange, alors que le paraxylène (t_eb = 138,3°C) et le métaxylène (t_eb = 139,1°C) ne sont pas séparés lors de cette distillation. Il faut opérer par cristallisation, l’isomère para (t_fus = 13,3°C) cristallise avant l’isomère méta (t_fus = – 47,9°C) avec un rendement de 63 % ou par adsorption sur zéolithes avec un rendement supérieur à 90 %.

Isomérisation des aromatiques à huit atomes de carbone : lors du reformage, les isomères ortho, méta et para du xylène et l’éthylbenzène sont obtenus dans les proportions thermodynamiques qui sont à 400°C : métaxylène : 47,5 %, paraxylène : 23 %, orthoxylène : 22,5 %, éthylbenzène : 7 %.

Malheureusement, le métaxylène majoritaire est moins utile : il peut servir de solvant, mais n’est pas un intermédiaire en chimie organique industrielle. Il est donc intéressant de l’isomériser après l’avoir séparé de ses isomères. Cette réaction est possible, à des températures inférieures à 150°C avec des catalyseurs de Friedel et Craft, à partir de 250°C avec des zéolithes ou à partir de 380°C avec des aluminosilicates amorphes ou des alumines halogénées. Deux types de procédés existent :

• en phase vapeur entre 400°C et 500°C, à basse pression entre 1 et 2 bar,
• en phase liquide à des températures inférieures à 345°C grâce à l’un des deux premiers types de catalyseurs décrits.

Pour l’éthylbenzène, le cas est différent puisqu’il peut être transformé en styrène (voir le chapitre éthylbenzène, styrène). Sa récupération dans les huiles de reformage n’est cependant pas toujours rentable ; on peut alors l’isomériser en xylène. Cette réaction, plus difficile que la précédente, demande un catalyseur bifonctionnel acide de Lewis / hydrogénation. On utilise généralement du platine (0,35 à 0,6 % de la masse) dispersé sur un matériau acide (aluminosilicate ou alumine halogénée). Des catalyseurs plus récents sont à base de zéolithes.

Conversion du toluène : le toluène, moins intéressant que le benzène, l’ortho ou le paraxylène, peut être transformé de deux façons différentes :

• L’hydrodésalkylation le transforme en benzène et en méthane, à 650°C, sous une pression de 50 à 60 bar, en présence de dihydrogène.
• La disproportion est une réaction catalytique de dismutation du toluène en benzène et xylènes. Elle a lieu en phase vapeur (500°C, 2 bar ou 450°C, 30 à 40 bar en présence de dihydrogène) ou en phase liquide (300°C, 45 bar, catalyseur zéolithe).

Parts des différents procédés :

Benzène : en 2017, dans le monde, il est obtenu à 37 % par vapocraquage, 33 % par reformage catalytique, 20 % par disproportion ou hydrodésalkylation du toluène et 10 % à partir du charbon. En Europe de l’ouest (UE à 15 + Norvège), en 2018, le vapocraquage compte pour 56 %, le reformage pour 30 % et la conversion du toluène et le charbon pour 14 %.

Toluène : il est obtenu, à 77 % par reformage catalytique.

Xylènes : ils sont obtenus à 87 % par reformage catalytique et à 7 % par disproportion du toluène.

Productions

Benzène : productions, en 2018. Monde, en 2016 : 44,900 millions de t, Union Européenne, en 2021 : 7,291 millions de t.

En 2017, les capacités mondiales de production sont de 61 millions de t/an. En 2018, la capacité de production chinoise est de 21 millions de t/an, à 62,8 % à partir de pétrole, 37,2 % de charbon.

Productions, dans l’Union européenne, en 2022, sur un total de 6,086 millions de t.

en tonnes

Allemagne	1 422 518		Pologne, en 2021	193 176
Pays Bas	1 062 796		Slovaquie	45 292
France	943 106		Portugal, en 2020	38 572
Belgique	542 846		Roumanie, en 2021	31 278
Hongrie	414 510		Croatie	12 027

Les productions d’Italie (où les capacités de production de Versalis à Priolo sont de 360 000 t/an), Espagne (où les capacités de production de Repsol sont de 290 000 t/an, à Tarragone et Puertollano et celles de Cepsa , filiale de Mubadala Investment d’Abu Dhabi, de 645 000 t/an à Palos de la Frontera et Gibraltar-San Roque), Finlande (où les capacités de production de Borealis, à Porvoo, sont de 150 000 t/an) et République tchèque sont confidentielles.

Au Royaume Uni, les capacités de production de Sabic, à Teesside, sont de 500 000 t/an, celles d’Ineos, à Grangemouth de 290 000 t/an, celles de Essar, à Stanlow, de 240 000 t/an, celles de ConocoPhillips, à Immingham, de 200 000 t/an.

Commerce international : en 2023.

Principaux pays exportateurs :

en milliers de t

Corée du Sud	2 920		Brunei, en 2022	490
Pays Bas	906		Royaume Uni	342
Japon	609		Malaisie	341
Allemagne	536		Belgique	290
Thaïlande	496		Pologne	153

Source : ITC

Les exportations de la Corée du Sud sont destinées à 53 % à la Chine, 32 % aux États-Unis, 15 % à Taipei chinois.

Principaux pays importateurs :

en milliers de t

Chine	3 364		Pays Bas	372
États-Unis	1 599		Allemagne	366
Taipei chinois	825		France	228
Arabie Saoudite, en 2022	690		Italie	191
Belgique	656		Singapour	144

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent à 46 % de Corée du Sud, 13 % de Brunei, 12 % de Thaïlande, 7 % du Japon.

Toluène :

En 2018, la capacité mondiale de production est de 30 millions de t/an.

En 2015, la production chinoise est de 6,626 millions de t, en 2018, celle des États-Unis, de 2,785 millions de t, celle du Japon est de 2,069 millions de t, celle de la Corée du Sud de 1,626 million de t, celle de la Thaïlande de 1,040 million de t, celle de Taipei chinois de 320 000 t, celle de l’Inde, en 2020-21, de 120 000 t.

Les productions des autres principaux pays de l’Union européenne sont confidentielles.

Commerce international : en 2023.

Principaux pays exportateurs :

en milliers de t

Corée du Sud	819		Thaïlande	163
Chine	508		Belgique	145
Japon	375		États-Unis	122
Taipei chinois	294		Iran, en 2022	111
Allemagne	185		Singapour	73

Source : ITC

Les exportations coréennes sont destinées à 38 % à l’Inde, 30 % aux États-Unis, 11 % à Singapour, 5 % à la Chine.

Principaux pays importateurs :

en milliers de tonnes

Inde, en 2022	569		Vietnam, en 2022	110
États-Unis	518		Turquie	86
Corée du Sud	425		Pays Bas	85
Singapour	236		Mexique, en 2022	74
Indonésie, en 2022	116		Arabie Saoudite, en 2022	63

Source : ITC

Les importations indiennes proviennent à 29 % de Corée du Sud, 25 % de Thaïlande, 15 % de Chine, 8 % des Émirats Arabes Unis

Orthoxylène : la production, en 2022, de l’Union Européenne est de 200 403 t, dont 139 852 t, en 2019, en Allemagne.

Principaux producteurs mondiaux :

• ExxonMobil produit des BTX aux États-Unis, au Texas, à Baytown et Beaumont et en Louisiane, à Baton Rouge, aux Pays-Bas, à Botlek, en Belgique, à Anvers, à Singapour, en Chine, à Fujian, avec une participation de 25 %, en Thaïlande, à Sriracha, avec une participation de 66 %.
  Les capacités de production de benzène sont de 580 000 t/an à Bayton, 330 000 t/an à Baton Rouge, 825 000 t/an à Botlek, 1,3 million de t/an à Singapour.
  Les capacités de production de toluène sont de 822 000 t/an à Singapour.
  Les capacités de production d’orthoxylène sont de 130 000 t/an à Botlek et de 406 000 t/an à Singapour.
  Les capacités de production de paraxylène sont, au total de 4,1 millions de t/an avec 600 000 t/an à Bayton, 300 000 t/an à Beaumont, 700 000 t/an à Botlek, 1,8 million de t/an à Singapour, 200 000 t/an à Fujian, 500 000 t/an à Sriracha. En 2021, la production de paraxylène a été de 2,336 millions de t.
  En 2017, a pris le contrôle du complexe pétrochimique de Jurong à Singapour, avec une capacité de production de 400 000 t/an de benzène, 200 000 t/an de toluène et 800 000 t/an de paraxylène.
• Shell produit des BTX, aux États-Unis, à Deer Park, au Texas, au Canada, à Scotford, dans l’Alberta et Sarnia, dans l’Ontario, aux Pays Bas, à Moerdijk avec 500 000 t/an de benzène, en Allemagne, à Godorf avec 510 000 t/an de benzène, 130 000 t/an de toluène, 280 000 t/an de xylènes, à Singapour avec 230 000 t/an de benzène et 60 000 t/an de xylènes, à Nanhai, en Chine, à Showa, au Japon. Les 50 % de parts d’ExxonMobil dans Sadaf, à Al Jubail, en Arabie Saoudite, ont été vendues, en 2017, à son partenaire Sabic.
• TotalEnergies produit des BTX, en Corée du Sud, à Daesan, en joint venture 50/50 avec Hanwha avec des capacités de production de 1,267 million de t/an de benzène et 2 millions de t/an de paraxylène. Total produit également des BTX en Belgique à Anvers, avec 460 000 t/an de benzène, en France, à Gonfreville (76) avec des capacités de production de 200 000 t/an de benzène, 120 000 t/an de paraxylène, 115 000 t/an d’orthoxylène, à Feysin (69), associé à Ineos, avec 110 000 t/an de benzène, 50 000 t/an de toluène et avec Gexaro, société commune 50/50 avec Ineos, produit 240 000 t/an de benzène à Lavera (13). Total est associé à Saudi Aramco (Saudi Aramco : 62,5 %, Total : 37,5 %) dans la société Satorp qui produit, depuis 2014, 140 000 t/an de benzène et 700 000 t/an de paraxylène.
• Petrochina a produit, en 2016, 1,918 million de t de benzène.
• Mitsubishi Gas Chemical produit des xylènes, à Mizushima, au Japon, avec 350 000 t/an de paraxylène, 30 000 t/an d’orthoxylène et 220 000 t/an de métaxylène.
• BP produit du paraxylène aux États-Unis, à Texas City avec 1,3 million de t/an et Decatur, dans l’Alabama, avec 1,1 million de t/an et en Belgique, à Geel avec 700 000 t/an et du métaxylène, à Texas City, aux États-Unis.
• BASF produit du benzène, aux États-Unis, à Port Arthur, au Texas, en association avec TotalEnergies (60 % BASF, 40 % TotalEnergies) avec 110 000 t/an, en Allemagne, à Ludwigshafen avec 300 000 t/an, en Belgique, à Anvers avec 280 000 t/an, en Chine, à Nanjing, en association 50/50 avec Sinopec avec 130 000 t/an.
• Ineos, produit des BTX, en France, à Lavera et Feyzin, en association avec TotalEnergies (voir le détail ci-dessous), au Royaume Uni, à Grangemouth, en Allemagne, à Cologne, avec un total, en Europe de 600 000 t/an de benzène et aux États-Unis, à Chocolate Bayou, au Texas. La capacité globale de production de paraxylène est de 1,595 million de t/an.
• Eneos (ex-JX Nippon Oil) produit du paraxylène, avec une capacité de production, en 2019, de 3,620 millions de t/an dont 1 million de t/an à Ulsan en Corée du Sud.
• S-Oil, produit des BTX, en Corée du Sud, à Onsan avec 600 000 t/an de benzène, 350 000 t/an de toluène et 1,85 million de t/an de paraxylène.
• S-K Corp. produit des BTX en Corée du Sud, à Ulsan avec 800 000 t/an de benzène, du toluène et 1,35 million de t/an de paraxylène.
• GS Caltex produit des BTX en Corée du Sud à Incheon avec 930 000 t/an de benzène et 1,35 million de t/an de paraxylène.
• PTT Global Chemical, possède, en Thaïlande, à Map Ta Phut et Rayong, des capacités de production de 697 000 t/an de benzène, 50 000 t/an de toluène, 76 000 t/an de mélange de xylènes, 86 000 t/an d’orthoxylène et 1,310 million de t/an de paraxylène. En 2019, les ventes ont été de 851 000 t de benzène et 1,382 million de t de paraxylène.
• Reliance Industries (RIL), produit des BTX en Inde, avec 1,4 million de t/an de benzène et 100 000 t/an de toluène, dans l’état de Gujarat, à Jamnagar, Hazira et Vadodara, 450 000 t/an d’orthoxylène à Jamnagar et 4,8 millions de t/an de paraxylène, n°1 mondial, à Jamnagar et Patalganga dans l’état de Maharashtra. En 2021-22, les ventes de paraxylène ont été de 2,9 millions de t.

Situation française

Utilisations

Benzène : en 2021, la consommation est de 50,5 millions de t dans le monde :

Répartition de la consommation, pour la synthèse des principaux produits dérivés, avec entre parenthèses leur utilisation principale :

En tant qu’additif à l’essence, le benzène permet d’augmenter l’indice d’octane, agissant donc comme anti-détonant. La concentration maximale autorisée dans l’essence sans plomb et le gazole a été réduite de 5 % à 1 % en volume, en 2000, en Europe.

Éthylbenzène et cumène, voir ces chapitres.

Le nitrobenzène est destiné principalement à produire de l’aniline elle même destinée principalement à produire du 4,4′-diisocyanate de diphénylméthylène pour élaborer du polyuréthane.

Le cyclohexane est destiné principalement à produire, par oxydation, un mélange de cyclohexanol et de cyclohexanone puis de l’acide adipique ou du caprolactame pour fabriquer du nylon.

Toluène : la consommation mondiale, en 2015 est de 18,248 millions de t dont 7,371 millions de t en Chine.

Répartition de la consommation, en 2019.

Chine	24 %	Moyen Orient et Afrique	8 %
Autres pays d’Asie	34 %	Europe	7 %
Amériques	24 %

Source : IHS Markit

Secteurs d’utilisation, dans le monde, en 2012.

Solvant et autres	35 %		Synthèse des xylènes	28 %
Synthèse du benzène	30 %		Diisocyanate de toluène (TDI)	7 %

Le diisocyanate de toluène est l’un des composant à la base de la fabrication du polyuréthane.

Parmi les autres utilisations, on peut citer l’ajout à l’essence pour accroître son indice d’octane et la fabrication du 1,3,5-trinitrotoluène ou TNT par nitration du toluène.

Xylène : le mélange issu du reformage, souvent enrichi en métaxylène, est appelé xylène. Il sert de solvant.

La consommation mondiale, en 2015, est de 48,540 millions de t. Répartition des utilisations, en 2011 :

Paraxylène	79 %		Métaxylène	1 %
Orthoxylène	7 %		Solvant et autres	13 %

Paraxylène : consommation mondiale, en 2014. Monde : 37,7 millions de t, Union Européenne, en 2012 : 3,2 millions de t.

Orthoxylène : son principal débouché, pour 94 % des utilisations, est la fabrication de l’anhydride phtalique utilisé pour la fabrication de plastifiants pour PVC ainsi que pour la fabrication de résines polyester insaturées employées dans des composites (domaine maritime et construction) et de résines alkydes servant de revêtement de surface. Il remplace, pour la fabrication de l’anhydride phtalique, de plus en plus, le naphtalène. Il est également employé dans la fabrication de médicaments et de colorants.

Métaxylène : il est employé, quasi exclusivement, dans la production d’acide isophtalique destiné à la synthèse de résines polyester insaturées, de résines alkydes et de comonomère dans la production de résines polyéthylènetéréphtalate.

Toxicité

Le benzène est un produit toxique pouvant induire des intoxications par voies respiratoires ou cutanées. Les intoxications aiguës se traduisent par un effet narcotique sur le système nerveux qui peut entraîner un arrêt respiratoire. Par ailleurs, le benzène est cancérogène et peut causer des altérations génétiques héréditaires. La valeur limite d’exposition professionnelle (VLEP) sous forme de vapeur dans l’air pour une exposition quotidienne de 8 heures par jour est de 1 ppm soit 3,25 mg/m³ ; elle est inférieure au seuil de détection olfactif qui est d’environ 5 ppm.

Le benzène et les préparations en renfermant plus de 0,1 % ne doivent pas être mis à la disposition du public, les carburants échappant à cette limitation. En particulier, dans l’enseignement secondaire, le seul produit strictement interdit est le benzène.

Le toluène est irritant ; sa valeur limite d’exposition professionnelle (VLEP) pour une exposition quotidienne de 8 heures par jour est de 100 ppm soit 375 mg/m³.

Les xylènes peuvent provoquer des irritations cutanées ou respiratoires, leur valeur limite moyenne d’exposition est de 100 ppm soit 435 mg/m³.

Bibliographie

Archives

Benzène, toluène, xylènes 2022

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Benzène, toluène, xylènes 1993