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2.1.2- Propriétés du propane. Le propane est un gaz plus dense que l'air (1,5 f

2.1.2- Propriétés du propane. Le propane est un gaz plus dense que l'air (1,5 fois) dans les conditions normales de température et de pression, il forme donc des poches au sol dans une pièce remplie d'air. Il se décompose à partir d'une température supérieure à 780–800 °C. La combustion du propane est plus propre que celle de l'essence, mais significativement plus polluante que celle du méthane ou de l'hydrogène. La présence de liaisons C-C crée des résidus organiques en plus de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone. Ces produits rendent par conséquent la flamme visible. Les tableaux x et y suivants présentent les propriétés physiques et chimiques du propane respectivement : There are two main processing areas in polypropylene production, which are polymerization area and extrusion area. Polymerization area contains polymerization reactor, Powder Purging, Powder Silos. And extrusion area contains an extruder, centrifugal drier, pellet water tank. TABLEAU X : Propriétés physiques du propane T ABL EAU Y : Propriétés chimiques du propane 2.1.3- Procédés de transformation du Propane. Propriétés chimiques Formule brute C3H8 Masse molaire 44,0956 ± 0,003 g/mol C 81,71 %, H 18,29 %, Moment dipolaire 0,084 ± 0,001 D L'une des principales utilisations du propane récupéré à partir du gaz naturel est la production d'oléfines légères par des procédés de vapocraquage, du craquage catalytique principalement. Cependant, d'autres produits chimiques peuvent être obtenus directement à partir du propane par réaction avec d'autres réactifs que de l'éthane. Cela peut être attribué à la réactivité relativement plus élevée du propane par rapport à l'éthane en raison de la présence de deux hydrogènes secondaires, qui sont facilement substituables. Voici un aperçu de certaines réactions et substances chimiques importantes à base de propane : - L'OXYDATION DU PROPANE : L'oxydation non catalytique du propane en phase vapeur est non sélective et produit un mélange de produits oxygénés. L'oxydation à des températures inférieures à 400°C produit un mélange d'aldéhydes (l’acétaldéhyde et le formaldéhyde) et les alcools (alcools méthylique et éthylique). À des températures plus élevés, on obtient, en plus du peroxyde d'hydrogène, du propylène et de l'éthylène En raison de la non-sélectivité de cette réaction, la séparation est complexe, et le processus n'est pas attrayant sur le plan industriel. - LA CHLORATION DU PROPANE (Production de perchloroéthylène) La chloration du propane avec du chlore à 480-640°C donne un mélange de perchloroéthylène (Perchlore) et de tétrachlorure de carbone : CH3CH2CH3 + 8Cl2 → CCl2=CCl2 + CCl4 + 8HCl (Perchlore) Le tétrachlorure de carbone est généralement recyclé pour produire plus de perchloroéthylène selon l’équation suivante : 2CCl4 → CCl2=CCl2 + 2Cl2 Le perchlore peut également être produit à partir du dichlorure d'éthylène (1,2- dichloroéthane) par un procédé d’oxychloration-oxyhydrochloration et on obtient le trichloréthylène comme coproduit. Le perchlore et le trichlore sont utilisés comme agents de dégraissage des métaux et comme solvants dans le nettoyage à sec. Le perchlore est également utilisé comme agent de nettoyage et de séchage pour les équipements électroniques. - NITRATION DE PROPANE (Production de nitroparaffines) La nitration du propane produit un mélange complexe de composés nitrés allant du nitrométhane aux nitropropanes. La présence des nitroparaffines sont attribuées à la fission de la liaison carbone-carbone qui se produit à des températures et pressions se situant dans les intervalles 390°- 440°C et 689-861.25 KPa, respectivement. L'augmentation du rapport molaire du passage du propane à l'acide nitrique augmente le rendement des nitropropanes. Les nitropropanes sont de bons solvants pour les résines vinyliques et époxy. Ils sont également utilisés pour fabriquer des propulseurs de fusée. Le nitrométhane est un additif de carburant pour les voitures de course. - DÉSHYDROGÉNATION DU PROPANE (Production de propène) La déshydrogénation catalytique du propane est une réaction sélective qui produit principalement du propène : CH3CH2CH3 → CH2=CH-CH3 + H2 Le procédé pourrait également être utilisé pour déshydrogéner le butane, l'isobutane ou des aliments mélangés au GPL. Il s'agit d'un système à un seul étage fonctionnant à une température de 540 à 680 °C et de 5 à 20 pressions absolues. Les conversions sont réalisables dans les 55 à 65 %, et les sélectivités peuvent atteindre jusqu'à 95 %. 2.1.4.- Débouchés du Propane. Le Propane, grâce à son absence d’impureté et la qualité de sa combustion fait de lui un combustible de choix pour les particuliers et les professionnels de différents secteurs : - Résidentiel : Chauffage des habitations et de l’eau, cuisine ; - Commercial : Chauffage des locaux à usage d'habitation, production d’eau chaude sanitaire, cuisine ; - Transport : carburant pour véhicules automobiles ; - Agriculture : (aviculture, élevages de volaille, serres maraîchères, etc.), chauffage des animaux - Agroalimentaire : Séchage des récoltes (maïs, tabac, noix, ail, etc.) - Industriel : Chariots élévateurs, chauffage pour l’affinage; - Industrie : deuxième réactif le plus utilisé dans l’industrie pétrochimique pour la synthèse du tétrachloroéthylène et du tétrachloréthane, réactif pour la production de l'éthylène et du propène au moyen du vapocraquage ; du craquage catalytique fluidisé ou de la déshydrogénation catalytique. 2.2 Propylène 2.2.1- Production du propylène. Le propène, anciennement appelé propylène, est un alcène de formule semi- développée CH2=CH-CH3. Cet important composé de l'industrie pétrochimique est principalement préparé par vapocraquage d’hydrocarbures ou par craquage catalytique dans les raffineries et sert principalement à fabriquer le polypropylène grâce à la réactivité de sa double liaison qui en fait un bon réactif pour des réactions de polymérisation. Le propylène (ou propène) est obtenu principalement comme coproduit selon deux voies : - Par vapocraquage des hydrocarbures en même temps que l’éthylène. En fonction de la charge utilisée et des conditions opératoires, 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. - Par craquage catalytique dans les raffineries (FCC : Fluid Catalytic Cracking). Dans ce cas, le propylène est coproduit de la production de carburant. On dispose également 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. - production de propylène, à partir de méthanol (MTP : Methanol-To-Propylene). 2.2.2- Propriétés physico-chimiques du propylène La principale caractéristique du propène est la réactivité de la double liaison qui en fait un bon réactif pour des réactions de polymérisation, d'addition et d'oxydation. Les tableaux X1 et Y1 présentent les propriétés chimiques et physiques respectivement. Propriétés chimiques Formule brute C3H6 Masse molaire 42,0797 ± 0,0028 g/mol C 85,63 %, H 14,37 %, TABLEAU X1 : Propriétés chimiques du propylène Il n’y a quasiment pas d’utilisation directe du propylène. Il subit d’abord plusieurs transformations avant la fabrication de divers produits, la principale transformation étant sa polymérisation sous forme de polypropylène. La figure ci-après présente les différentes réactions chimiques conduisant à l’application du propylène dans la vie. Source : Extrait Chimie Industrielle ; P. Cognet 2.3- Polypropylène 2.3.1- production du Polypropylène Le polypropylène de son signe PP et de formule chimique (-CH2-CH(CH3)-) n est un polymère thermoplastique faisant partir de la famille des polyoléfines. Ce polymère dont la croissance est l’une des plus fortes aujourd’hui, est dû entre autre, à sa capacité à remplacer des matériaux traditionnels (bois, verre, métal) et d’autres thermoplastiques à moindre coût. Sachant qu’il existe 03 grandes familles de polypropylènes (les PP homopolymères, les PP copolymères statistiques et les PP copolymères séquencés) produits industriellement, le polypropylène est obtenu par la polymérisation du propylène en présence d’un système catalytique, généralement le catalyseur de Ziegler-Natta ou un métallocène et appartient à la famille des PP homopolymères. La réaction suivante illustre la réaction de polymérisation: Divers procédés de production existent avec quelques point communs. Ils se déroulent soit en phase gazeuse (à lit fluidisé ou réacteur agité) soit en phase liquide (suspension ou solution). La polymérisation en phase gazeuse est économique et flexible et peut employer une grande variété de catalyseurs. C’est la technologie la plus courante dans les usines modernes de production de polypropylène. Les conditions de polymérisation (température, pression, concentrations de réactifs, type de polymérisation) sont fixées par le grade de polymère désiré. C’est ainsi qu’on distingue trois grades de polypropylènes qui diffèrent selon la Tactilité du polymère : - Polypropylène isotactique (iPP). C’est le plus utilisé des polypropylènes. Dans ce grade, les groupes méthyle sont tous du même côté de la chaîne comme l’illustre la figure ci-après : - Polypropylène syndiotactique (sPP). actuellement non produit industriellement. Dans ce grade, les groupes méthyle sont placés en ordre de part et d’autre de la chaîne comme l’illustre la figure ci-après : - Polypropylène atactique (aPP), amorphe et très collant, exploité industriellement, mais en faible tonnage, et pour des applications très différentes de celles du PP isotactique. Dans ce grade, les groupes méthyle sont placés au hasard de part et d'autre de la chaîne comme l’illustre la figure ci-après Polypropylène isotactique Polypropylène syndiotactique Polypropylène atactique 2.3.2- uploads/Industriel/ document-1.pdf