Produits chimiques de base

Il existe plusieurs produits chimiques de base (ou basiques) qui constituent les éléments de base dans la fabrication des produits pétrochimiques : l’éthylène, le propylène, le butadiène et les soi-disant aromatiques (benzène, toluène et xylènes). 

Ces produits chimiques de base sont eux-mêmes dérivés des constituants du pétrole brut et du gaz naturel – comme le montre ce tableau :

Le pétrole brut contient un mélange d’hydrocarbures (molécules contenant de l’hydrogène et du carbone) de différentes tailles et points d’ébullition. Lorsque le pétrole brut est chauffé, divers constituants s’évaporent et peuvent être récupérés. Le propane et le butane apparaissent en premier, suivis du naphta, qui est similaire à l’essence (essence). À des points d’ébullition plus élevés émergent le kérosène/carburant pour avions, le diesel, le fioul (utilisé pour alimenter les grands navires) et le bitume, la substance goudronnée utilisée pour les surfaces routières. Ces procédés ont lieu dans une raffinerie de pétrole. 

Dans un craqueteur à vapeur (également appelé craqueteur à l’éthylène), le naphte est mélangé à la vapeur et chauffé dans des fours à environ 850°C pendant une très courte période, généralement des fractions de seconde, puis immédiatement refroidi pour éviter d’autres réactions. Ce traitement décompose les molécules de naphte – appelées « craquelage » – en plus petites telles que l’éthylène (deux atomes de carbone), le propylène (trois atomes de carbone), le butadiène (quatre atomes de carbone) et le benzène (six atomes de carbone dans un anneau). La vapeur aide à réduire la formation de coke dans les fours. 

Le gaz est également une source de matière première pour les craqueleurs à vapeur. Le gaz naturel est principalement du méthane, utilisé pour le chauffage domestique et la production d’électricité dans les centrales électriques. Le méthane est également consommé pour fabriquer du méthanol, un autre produit chimique fondamental. Des molécules légèrement plus lourdes, comme l’éthane et le propane, sont présentes à quelques pour cent dans le gaz naturel. Ces éléments peuvent être séparés et fissurés dans un craque-vapeur pour produire de l’éthylène et du propylène. 

Outre le craquelage à la vapeur de naphta et d’éthane/propane contenus dans le gaz naturel, certains blocs de construction sont produits dans les raffineries de pétrole lors de procédés visant à améliorer la qualité de l’essence. Des exemples sont le propylène issu du craquelage catalytique et le benzène, le toluène et les xylènes provenant de réformateurs catalytiques, un procédé utilisé pour augmenter l’indice d’octane de l’essence. 

Éthylène

L’éthylène est un gaz inflammable et constitue une oléfine primaire obtenue par un procédé de craquelage à la vapeur.  C’est le principal élément de construction utilisé pour produire un grand nombre de produits chimiques à plus grande valeur ajoutée, notamment le polyéthylène, le polychlorure de vinyle via le dichlorure d’éthylène et le styrène via l’éthylbenzène.

Propylène

Le propylène est un gaz inflammable dérivé en coproduit soit du procédé de craquage catalytique du fluide de raffinerie utilisé pour fabriquer de l’essence, soit du procédé de craquage à vapeur utilisé pour produire l’éthylène.  Plus récemment, le propylène est également produit à partir de procédés tels que la déshydrogénation du propane et la métathèse. Le propylène est une matière première importante pour un nombre important de produits industriels et constitue la principale matière première pour le polypropylène et l’acrylonitrile.

Butadiène

Le butadiène est un gaz et constitue l’un des co-produits du procédé de craquelage à la vapeur utilisé pour fabriquer l’éthylène et le propylène.  Le butadiène est principalement utilisé dans la production de polymères, principalement des caoutchoucs synthétiques tels que le caoutchouc styrène-butadiène, qui sert à fabriquer des pneus et d’autres produits en caoutchouc. D’autres polymères à base de butadiène incluent l’acrylonitrile-butadiène styrène et le latex styrène-butadiène. Le butadiène est également utilisé pour fabriquer le monomère d’éthylidène norbornène.

Benzène

Le benzène est principalement produit à partir de procédés de raffinerie ou comme coproduit des opérations de craquelage à vapeur. Il est utilisé pour produire plusieurs intermédiaires pétrochimiques, tels que le styrène, le cumène pour le phénol et l’acétone, le cyclohexane et le nitrobenzène.

Toluène

Le toluène est un liquide incolore et hautement inflammable, un coproduit des oléfines produit lors du craquelage à vapeur.  Il est utilisé comme composant de mélange d’essence et comme matière première chimique pour la production du benzène. Il est également utilisé comme plastifiant, intermédiaire chimique et intermédiaire en polyester.