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Polypropylène : Basell mise sur son nouveau procédé Spherizone

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Polypropylène : Basell mise sur son nouveau procédé Spherizone

Avec le lancement du procédé Spherizone, Basell confirme sa position de leader mondial du polypropylène.
Premier producteur de polypropylène mondial avec une capacité de 6,8 millions de tonnes par an (y compris les joint-ventures) et leader dans le domaine des procédés de production avec, essentiellement, son procédé Spheripol, Basell s'engage dans une nouvelle révolution technologique avec Spherizone. Le groupe exploitait déjà une unité pilote, basée sur ce nouveau procédé, à Ferrare (Italie), où a débuté la première production de polypropylène en 1958. Il exploite désormais une unité de taille commerciale (160 000 t/an) à Brindisi, après avoir transformé une ancienne unité qui utilisait la technologie Spheripol. Le coût de cette transformation « est de l'ordre de 20 millions d'euros », a souligné Volker Trautz, président de Basell. Spherizone permet de fabriquer dans un seul réacteur, en phase liquide, et au cours du même process, des polymères de grades et de poids moléculaire variés (voir encadré). Ce procédé « peut également s'appliquer à la production de polyéthylène », indique Kees Linse, chief operating officer, responsable "stratégie" du groupe. Quant à la capacité d'une nouvelle unité utilisant ce procédé, elle peut atteindre 300 000 à 350 000 t/an, comme les nouvelles unités. Outre sa souplesse d'utilisation, ce procédé « n'est pas plus coûteux que l'actuel Spheripol », explique V. Trautz qui estime à environ 100 M$ le coût de construction d'une nouvelle unité "Spherizone" de taille mondiale. Il permettrait même une économie d'énergie. Le groupe compte bien utiliser son procédé Spherizone pour l'ensemble de ses futures unités et même transformer certaines unités existantes. Certes, le groupe n'a guère de projets nouveaux dans ses cartons, depuis le démarrage d'une unité d'une capacité de 260 000 t/an de polypropylène à Tarragone (Espagne) en juin dernier. Plusieurs projets de joint-venture sont en cours mais ceux-ci sont déjà trop avancés pour pouvoir bénéficier de cette nouvelle technologie. Le groupe participe à hauteur de 25 % dans Saudi Polyolefins qui construit une unité d'une capacité de 450 000 t/an à Al Jubail, dont le démarrage est prévu pour 2004. Basell est également présent en Chine sur le site du futur complexe de Shell à Nanhai avec une unité de polypropylène d'une capacité de 240 000 t/an. Un projet est également en cours dans le polyéthylène en Iran. En revanche, Volker Trautz « espère décider son partenaire polonais PKN Orlen d'utiliser Spherizone » dans un projet récemment annoncé. Basell, dont le procédé Spheripol équipe 78 unités dans le monde, soit une capacité globale de 12 Mt par an (plus de la moitié de la capacité mondiale), compte également licencier Spherizone à des tiers. Dans un premier temps, Basell produit d'ailleurs à Brindisi essentiellement du polypropylène traditionnel et une petite quantité de nouveaux grades à des fins de marketing. Le passage aux produits "Spherizone" se fera graduellement en fonction des besoins du marché. La période n'est cependant guère favorable aux licences. Après une multitude de démarrages, surtout aux Etats-Unis, ces deux dernières années, le marché, très cyclique, semble se stabiliser. Désormais, l'importance des surcapacités a stoppé tout nouveau projet aux Etats-Unis et en Europe. En revanche, le procédé devrait ainsi être fin prêt pour la prochaine vague d'investissements. De fait, même si les surcapacités devraient progressivement se résorber, d'autres sujets d'inquiétudes, comme la hausse des prix des matières premières, viennent limiter l'enthousiasme des dirigeants de Basell. Le prix du propylène, matière de base du polypropylène, est ainsi passé de 365 euros /t au premier trimestre à 495 euros /t au troisième. Ainsi une partie des capacités de polypropylène mises en sommeil depuis environ un an (Wesseling en Allemagne, Tarragone en Espagne, Lake Charles en Louisiane) sont encore gelées. Seules les unités de Carrington en Grande-Bretagne et de Bayport au Texas ont redémarrés. Ces difficultés ont par ailleurs poussé Basell à se réorienter vers des produits à plus forte valeur ajoutée comme le copolymère Catalloy ou le polypropylène métallocène. Concernant le Catalloy, que Basell est le seul à produire, le groupe envisage d'accroître ses capacités l'an prochain. Une des hypothèses envisagées est la transformation de l'unité de polyéthylène de Lake Charles que Basell a arrêté. Dans le domaine du polypropylène métallocène, Basell met les bouchées doubles. « Nous allons démarré une ligne de polypropylène métallocène d'une capacité de 50 000 t/an à Terni en Italie aux alentours de Noël et un autre démarrage est prévu pour le premier trimestre 2003 », indique V. Trautz. « Après avoir vendu environ 30 000 t/an de polypropylène métallocène l'an dernier, nous visons des ventes de l'ordre de 100 000 t/an en 2002 et de 300 000 t/an » en 2004. Une progression qui réjouit également l'important producteur de catalyseurs qu'est Basell. Celui-ci fournit déjà environ 90 % des catalyseurs utilisés par les unités qui utilisent sa technologie Spheripol et 15 % des catalyseurs pour les autres procédés, ce qui couvre près de 70 % du marché du polypropylène. De Ferrare, Cyrienne Cler Spherizone : une belle avancée
technologique D'une conception très nouvelle et d'une grande souplesse de conduite, le réacteur de polymérisation permet de jouer sur les qualités morphologiques des produits pour augmenter leurs performances. Dans le nouveau procédé développé par Basell, la polymérisation du polypropylène s'effectue dans un réacteur fonctionnant en boucle, de même que dans la technologie dominante actuelle, Spheripol. Mais la polymérisation a lieu en phase gazeuse et la conception du réacteur est beaucoup plus sophistiquée. Elle s'apparente à celle du réacteur à lit transporté utilisé dans l'industrie pétrolière pour le craquage catalytique et plus récemment dans l'industrie chimique pour l'oxydation ménagée des alcanes ( Info Chimie Magazine , juin 2000, n°419, p.39). Les deux colonnes verticales (45 m de haut dans l'unité de Brindisi de 160 000 t/an démarrée en août dernier) représentent deux zones réactionnelles très différentes. Elles sont parcourues en boucle, en moyenne une quarantaine de fois (temps de séjour de l'ordre d'une heure), par les particules de polymère en cours de croissance qui circulent dans le sens des aiguilles d'une montre. Dans la colonne de gauche, le "riser", les particules sont rapidement entraînées par le flux gazeux ascendant. Le catalyseur est introduit au bas de cette colonne. Il s'agit actuellement de la sixième génération de catalyseurs Ziegler-Natta, mise au point au centre de recherches de Basell à Ferrare, mais par la suite des catalyseurs métallocènes pourront également être employés. De l'hydrogène est injecté dans le riser, ce qui limite la croissance des chaînes de polypropylène et conduit dans cette première zone à des produits de bas poids moléculaires. La pression est de 30 bar et la température voisine de 30 °C. En haut du "riser" un cyclone sépare les gaz (qui sont recyclés) des particules qui vont retomber lentement en s'entassant dans la colonne de droite, le "downcomer", sur laquelle sont greffées des arrivées de propylène (et de comonomères). L'introduction, en haut du "downcomer", de propylène liquide qui se vaporise sur les particules chaudes crée une barrière gazeuse qui empêche la pénétration de l'hydrogène dans cette deuxième zone réactionnelle où la polymérisation (exothermique) conduit à des produits de haut poids moléculaire. La température dans le "downcomer" est maintenue en dessous de 90 °C. Le procédé Spherizone conduit donc à la formation tour à tour, dans chacune des deux zones réactionnelles, de courtes et de longues chaînes macromoléculaires qui sont intimement enchevêtrées au sein des particules de polymères. Les granulés obtenus sont d'une grande homogénéité et ont de très bonnes qualités morphologiques. D'une grande souplesse de conduite, le procédé Spherizone permet d'accéder dans un même réacteur à des répartitions bimodales variées. Il peut produire toutes les qualités de polypropylène déjà commercialisées et également de nouvelles variétés possédant des performances accrues (mise en œuvre, plasticité, rigidité, transparence, résistance thermique, etc.). Une série de brevets a déjà été prise concernant de nouvelles qualités de polypropylène destinées à la fabrication de films bi-orientés, première application en tonnage du polypropylène (3,5 Mt/an). Les coûts d'investissement et les coûts de fonctionnement du procédé Spherizone sont identiques à ceux du procédé Spheripol, mais le passage de la production d'une qualité à une autre, beaucoup plus aisé, est nettement moins coûteux. La technologie Spherizone pourra s'appliquer à la production d'autres polymères en particulier à celle de polyéthylène haute densité ­ ce que Basell envisage pour l'avenir. « C'est grâce à une équipe très motivée que cet élégant procédé a pu être développé en moins de quatre ans », souligne Anton de Vries, directeur recherche-développement.


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