Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Philippe LOLL : Docteur-ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie et de physique de Bordeaux - Responsable technique – ICI C&P France SA
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Lire l’articleINTRODUCTION
Mise à jour de l’article de Messieurs D. Aftalion et J.-M. Plecety (ICI France) paru en 1989.
Le terme oxyalkylation désigne la réaction d’addition d’une ou de plusieurs molécules d’oxyde d’alkylène (principalement l’oxyde d’éthylène ou l’oxyde de propylène) sur un réactant ayant un hydrogène labile.
Ces réactions ont une importance industrielle considérable, car les capacités mondiales de production d’oxydes d’éthylène et de propylène dépassent 18 millions de tonnes par an.
Selon les masses molaires des produits finis, on mettra en œuvre soit des procédés continus, soit des procédés discontinus qui permettent de fixer un seul oxyde ou bien deux. Dans ce dernier cas, on obtiendra soit des structures blocs, soit des structures statistiques.
L’oxyde d’éthylène conduit à des produits hydrophiles, solubles dans l’eau alors que l’oxyde de propylène conduit à des composés hydrophobes, insolubles dans l’eau.
Cette chimie est donc extrêmement versatile et permet, en jouant sur les quantités d’oxydes et sur leur répartition, d’optimiser telle ou telle propriété pour une application bien définie.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 1989 par Denis AFTALION, Jean-Michel PLECETY
DOI (Digital Object Identifier)
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Procédés discontinus3. Procédés continus
Dans les installations fonctionnant en continu, on cherche à limiter la sous-production de termes « lourds » en travaillant notamment avec un fort excès molaire de réactant RXH par rapport à la stœchiométrie de fabrication du premier terme. Ce rapport molaire (avec éventuellement l’effet de ballast thermique additionnel du solvant utilisé) est, en général, suffisamment important pour permettre l’utilisation d’un réacteur adiabatique, de ce fait peu sophistiqué.
3.1 Schémas de principe
Un procédé « continu » sera préféré au schéma « discontinu » dans les cas suivants :
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fabrication de produits de faible masse molaire, distillables, ce qui implique généralement un recyclage important du réactant RXH ou du premier terme, ce qui est plus facile en continu ;
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tonnages en jeu suffisamment importants ;
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optimisation du bilan énergétique : la récupération de l’énergie thermique et l’optimisation de la consommation énergétique seront plus aisées (préchauffage du mélange entrant dans le réacteur, sous-production de la vapeur basse pression...).
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Les réacteurs utilisés industriellement sont généralement de type piston, préféré pour les raisons suivantes :
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les expérimentations et les simulations théoriques ont montré que ce type de réacteur (toutes conditions opératoires étant identiques) produit plus sélectivement le premier terme que le réacteur de type « parfaitement agité » ;
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la distribution des temps de séjour est telle qu’elle permet plus facilement d’atteindre en sortie de réacteur une composition pauvre en oxyde, ce qui est intéressant notamment du point de vue de la sécurité ;
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les bilans thermiques rencontrés sont tels (comme on l’a vu précédemment) que l’on peut se contenter d’un réacteur quasi adiabatique. L’utilisation du réacteur piston s’avère de ce fait classique et assez peu onéreuse. L’addition d’oxyde, étagée sur plusieurs réacteurs pistons adiabatiques et refroidis intermédiairement, permet de résoudre les cas un petit peu plus difficiles rencontrés en production industrielle.
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Procédés continus
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SCHICK (M.J.) - Non ionic surfactants - . Surfactants Science Series, vol. 2. Marcel Dekker Inc.
-
(2) - PENCZEK (S.), PREZEMYSLAW (K.), MATYJASZEWSKI (K.) - * - Advances in Polymer Science 37, 1 (1980).
-
(3) - BRAITHWAITE (M.), DOBSON (B.), POTTER (C.A.), ZEVENBERGEN (J.F.), SCARLETT (B.) - Explosion safety engineering in ethoxylation reactors - . 3rd International Symposium on « Fire and explosion hazards », Penrith, English Lake District (10-14 avril 2000).
-
(4) - BRITTON (L.G.) - Use of propylene oxide versus nitrogen as an ethylene oxide diluent - . Process Safety Progress, vol. 19, no 4, p. 199-209 (hiver 2000).
-
(5) - BLEASE (T.G.), EVANS (J.G.), HUGHES (L.), LOLL (Ph.) - Defoaming : theory and industrial application - . Surfactant Sciences Series, vol. 45. Marcel Dekker Inc., p. 299-323 (1993).
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(6) - STOLAREZEWICZ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Oxyde d’éthylène. Éthylèneglycols
NORMES
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Produits pétroliers. Calcul de l'indice de viscosité à partir de la viscosité cinématique. - ISO 2909 - 1981
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Agents de surface non ioniques. Dérivés polyoxyalkylènes. Détermination de l'indice d'hydroxyle. Méthode à l’anhydrique phtalique. - ISO 4327 - 1979
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Produits pétroliers. Liquides opaques et transparents. Détermination de la viscosité cinématique et calcul de la viscosité dynamique. - NF EN ISO 3104 - Août 1996
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Détermination du point de trouble des agents de surface non ioniques obtenues par condensation d’oxydes d’éthylène. - NF EN 1890 - Juin 1999
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Plastiques. Résines à l’état liquide ou en émulsions ou dispersions. Détermination de la viscosité apparente selon le procédé Brookfield (remplace NF T 51-210 : 1985). - NF EN ISO 2555 - Sept. 1999
ANNEXES
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Oxyde d’éthylène (OE) : capacités de production et répartition de la consommation
Le tableau indique les pourcentages de consommations d’OE en 2000, par application.
On remarquera qu’en Europe de l’Ouest, et plus encore aux USA et dans le reste du monde, la plus grande partie de l’OE est destinée à la fabrication des glycols. Pour celle-ci, les exigences de qualité sont moindres que pour les autres applications.
La capacité de production mondiale en 2000 était de l’ordre de 14 Mt, dont 36 % aux USA et 18 % en Europe de l’Ouest.
La capacité de production d’OE en Europe de l’Ouest a augmenté (+ 75 % en 12 ans) deux fois plus vite que celle des USA (tableau ).
Cette production est entièrement assurée par de grandes entreprises chimiques (tableau ) car, pour des raisons économiques et de sécurité, la fabrication d’OE suppose des investissements lourds et un accès à l’éthylène dans de bonnes conditions économiques.
En Europe de l’Ouest, les unités de production fonctionnent à environ 90 % de leur capacité, ce qui rend fragile l’équilibre demande-offre, tout incident de production ayant un impact immédiat sur la disponibilité de l’oxyde d’éthylène et sur le prix de marché.
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Oxyde de propylène (OP) : capacités de production et répartition de la consommation
Les capacités nominales en OP par zone géographique sont données dans le tableau .
Pour les 12 dérnières années, la production d’OP a augmenté moins vite que celle de l’OE (+ 22 % contre + 75 %).
Les capacités de production d’OP en Europe de l’Ouest en 2000 sont données dans le tableau .
Ces unités tournent pratiquement...
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