Propylène

Deuxième hydrocarbure le plus simple de la classe des alcènes, résultant de la substitution d’un atome d’hydrogène de l’éthylène par un groupement méthyle, le propylène ou propène (nomenclature IUPAC) est aussi le seconde molécule de la pétrochimie, avec une production mondiale de l’ordre de 70 Mt/an.

A température et pression ambiantes, le propylène est un gaz dont le point de liquéfaction est -47,6° C, ce qui explique son emploi pour le chauffage à la place du butane (-0,5° C) dans les pays froids. Il est incolore et inodore (comme la plupart des hydrocarbures simples) et hautement inflammable : rappelons la catastrophe de Los Alfaques (1978) provoquée par un camion transportant 25 tonnes de propylène liquéfié…

Comme l’éthylène, le propylène subit l’addition de réactifs électrophiles relativement facilement dès la température ambiante (cf. Ethylène). L’introduction d’un groupement méthyle conduit en théorie à la formation de deux adduits puisque la double liaison est dissymétrique. Toutefois l’adduit prépondérant est celui qui se forme selon la règle de Markovnikov qui énonce que l’addition d’un composé protonique HX conduit à l’attachement du proton H+ à l’atome de carbone le moins substitué et du reste X- à l’atome de carbone le plus substitué. La base de la règle de Markovnikov est la formation, lors de la protonation, du carbocation le plus stable qui, en général, est le plus substitué du fait des effets inductifs, de la mésomérie voire de l’hyperconjugaison qui contribuent à sa stabilisation.

Le propylène est obtenu par vapocraquage des hydrocarbures en même temps que l’éthylène et d’autres hydrocarbures insaturés (cf. Ethylène). En fonction de la charge qui est utilisée, la proportion de propylène produit varie. 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. La coupe C3 est un mélange d’hydrocarbures qui contient du propylène, du propane, du butane, des diènes et des alcynes. Ces deux dernières familles sont sélectivement hydrogénées. Une colonne de rectification permet ensuite de séparer le propylène.

En Europe, où la demande en propylène est importante, l’industrie, en plus du vapocraquage a recours au propylène issu du craquage catalytique dans les raffineries et de la déshydrogénation du propane. Ces deux voies fournissaient en 2006, 30 % de la production européenne de propylène. De nouvelles sources moins courantes ou à l’étude sont le procédé Fischer-Tropsch, (cf. Monoxyde de carbone), la réaction de métathèse croisée éthylène-butène et la conversion catalytique du méthanol (procédé MTO Total Petrochemicals-UOP).

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 gammes de polypropylène qui emploie près des 2/3 du propylène produit. Les autres réactions incluent l’oxydation, l’halogénation et l’hydrohalogénation, l’alkylation, l’hydratation, l’hydroformylation et l’oligomérisation qui permettent d’accéder à différents grands intermédiaires :

  • l’oxyde de propylène (époxypropane) obtenu par des procédés de plus en plus propres, puisque l’on est passé du procédé à l’épichlorhydrine produisant de grandes quantités de sel, au procédé Halcon entrainant la formation d’alcool t-butylique employé pour fabriquer le MTBE, additif essence qui a remplacé le plomb tétraéthyle, au procédé HPPO, développé par Dow et BASF, qui utilise directement le peroxyde d’hydrogène comme agent d’époxydation. Le PO 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 sont en passe de remplacer comme solvants l’éthylène glycol, du fait de leur moindre toxicité,
  • le cumène, issu de la réaction d’alkylation du benzène par le propylène, qui est la matière de base principale pour la fabrication du phénol et de l’acétone. Ces deux composés sont employés pour fabriquer une série de produits tels que les polycarbonates, les résines phénoliques, les résines époxydes et le méthacrylate de méthyle (vous savez, MMA !),
  • l’acrylonitrile, résultat d’une oxydation catalytique en présence d’ammoniac, employé pour la préparation de fibres acryliques, d’élastomères comme le caoutchouc nitrile et de polymères comme les résines ABS (Acrylonitrile-Butadiène-Styrène),
  • un certain nombre d’alcools comme l’isopropanol, résultat direct de l’hydradation catalytique (solvant, peintures, cosmétiques), les butanols produits de l’hydrogénation des aldéhydes obtenus par la réaction d’hydroformylation (peintures, enduits, résines, colorants, produits pharmaceutiques et polymères) l’éthylhexanol issu d’une condensation aldolique du butanal (plastifiants, adhésifs, peintures),
  • l’acide acrylique obtenu par oxydation catalytique, employé dans la production des esters et résines acryliques (enduits et peintures), d’adhésifs et la préparation de la méthionine (nutriment),
  • etc.,

d’où la pensée du jour :
« Le propylène : un propylée du temple de la pétrochimie »

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