Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Cet article présente les différents procédés de fabrication du PET ou polyéthylènetéréphtalate, et notamment, le procédé ex-PTA en continu, le plus utilisé dans les grandes unités industrielles. Le procédé de postcondensation en phase solide (PCS) est ensuite décrit, car il améliore les performances mécaniques du PET. Puis cet article conclut avec une présentation des dernières innovations dans le domaines de la PCS et par un point sur le recyclage du PET.
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Jean-Pierre QUENTIN : Ancien chef de service ex-Rhône-Poulenc Industrialisation
INTRODUCTION
Dans cet article consacré à la fabrication du PET sont décrits les procédés de polycondensation qui sont mis en œuvre dans les grandes unités industrielles mondiales. Les deux principales voies d’accès à ce polymère se distinguent par la forme chimique de l’un des deux monomères, l’acide téréphtalique (l’autre étant l’éthylèneglycol), au départ de cette synthèse.
L’acide téréphtalique peut être sous forme d’ester méthylique, le téréphtalate de diméthyle (DMT) ou tel quel, sous la forme acide purifiée (PTA). Aujourd’hui, les nouvelles installations exploitent presque uniquement le procédé ex-PTA en continu et atteignent des capacités de production très élevées (180 à 300 000 t/an par ligne), en croissance constante.
Pour les applications courantes, fibres textiles et films, la totalité de la polycondensation s’effectue en phase fondue. Pour les autres applications, les fils industriels et les corps creux, qui demandent de très bonnes propriétés mécaniques, le polyester doit avoir une masse moléculaire élevée qui ne peut être obtenue que par une postcondensation en phase solide (PCS). Celle-ci, s’opérant à plus basse température, limite les réactions de dégradation et permet d’atteindre les hauts degrés de polymérisation exigés.
Il sera également fait état, dans cet exposé, des dernières innovations qui tendent à se développer dans ce domaine de la PCS, en particulier celle proposée par la société DuPont.
Enfin, un point précis sera effectué sur le recyclage du PET dont les caractéristiques chimiques et thermomécaniques autorisent ce type de valorisation.
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Postcondensation en phase solide (PCS ou SSP)
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3. Procédés
La qualité de l’acide téréphtalique, produit industriellement dans les années 1950, ne convenait pas pour la fabrication du PET par suite :
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de la présence d’impuretés rédhibitoires ;
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d’une morphologie cristalline (taille et forme des cristaux) inadaptée. Les cristaux, insolubles, étaient trop petits et nécessitaient une quantité de glycol très importante pour former une pâte véhiculable, ce qui conduisait à des taux de diéthylèneglycol très élevés (5 %) et un surcoût qui grevait l’économie du procédé.
Pour cette raison, les premières unités de fabrication de PET mettent en œuvre, dans les années 1950-1960, des procédés discontinus au départ de DMT, matière première distillable sous pression réduite, et donc aisément purifiable, et miscible au glycol à l’état fondu. La productivité de ces unités variait de 600 à 1 200 t/an/ligne.
Au début des années 1970, la société Amoco produit un acide téréphtalique purifié (PTA) et de morphologie cristalline répondant mieux aux exigences d’un procédé industriel. Les nouvelles unités PET qui ont été installées au cours de la décennie qui a suivi ont exploité des procédés continus partant du PTA. Leur productivité était comprise entre 6 000 et 12 000 t/an/ligne.
Aujourd’hui, c’est toujours le procédé continu ex-PTA qui est exploité, avec des productivités toujours croissantes, 80 000 à 200 000 t/an/ligne dans les premières années 2000. Une unité de 300 000 t/an serait même en cours d’installation au Mexique.
Toutefois, il n’est pas exclu que le recyclage du PET fasse de nouveau appel, dans les prochaines années, à la voie de polycondensation ex-DMT, s’il se confirme que la régénération de ce monomère est plus aisée sur un plan technico-économique.
3.1 Matières premières
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Acide téréphtalique
Il est préparé à partir du paraxylène, lui-même isolé par cristallisation ou adsorption sélective des coupes en C8 d’origine pétrolière. Après dissolution dans l’acide acétique,...
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Procédés
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KOSLOWSKI (H.-J.) - Higher capacities for fiber polymers - . Dans Man-made fiber year book (Chemie-Fasern & Textilindustrie), p. 7-14, 5 tabl., Deutsche Fachverlag Gmbh (1988).
-
(2) - HO (C.H.) - The advantage of continuous polymerization direct spinning opposite to batch polymerization and screw melter spinning - . Dans Made-man fiber year book (Chemie-Fasern & Textilindustrie), p. 44-51, 7 fig., 1 tabl., bibl. (8 ref.) ; Deutscher Verlag Gmbh (1988).
-
(3) - RAVINDRANATH (K.), MASHELKAR (R.A.) - Polyethylene terephtalate 2 - . Engineering Analysis (Analyse Technologique) dans Chemical Engineering Science, 41, no 12, p. 2969-87, 10 fig., bibl. (86 ref.) ; Pergamon Journal Inc. (1986).
-
(4) - HUMBRECHT (R.) - Bildung und Rücckbildung des cyclischen Trimers in Polyäthylenterephtalat ; Herstellung eines oligomerenarmen Fadens - . Dans : Meilland Textilberichte, 5, p. 450-4, 5 tabl., 7 fig., bibl. (19 ref.), Meilland textilberichte Gmbh (1980).
-
(5) - Van ANDERT (E.) - Technological improvements in continuous PET plants - ....
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