Propylène

Noms Nom IUPAC préféré Identifiants 1696878 ChEBI CheMBL ChemSpider Carte d'information de l'ECHA 100.003.693 Numéro CE 852 FÛT Numéro RTECS UNII Numéro ONU 1077
Dans le gaz de pétrole liquéfié : 1075 Propriétés C ₃ H ₆ Masse molaire 42,081 g·mol ⁻¹ Apparence Gaz incolore Densité 1,81 kg/m ³ , gaz (1,013 bar, 15 °C)
1,745 kg/m ³ , gaz (1,013 bar, 25 °C)
613,9 kg/m ³ , liquide Point de fusion −185,2 °C (−301,4 °F; 88,0 K) Point d'ébullition −47,6 °C (−53,7 °F; 225,6 K) 0,61 g/ ^m3 -31,5·10 ⁻⁶ cm ³ /mol Viscosité 8,34 µPa·s à 16,7 °C Structure 0,366 D (gaz) Dangers Étiquetage SGH : Danger H220 P210 , P377 , P381 , P403 NFPA 704 (diamant de feu) Point d'éclair −108 °C (−162 °F; 165 K) Fiche de données de sécurité (FDS) Fiche de données de sécurité externe Composés apparentés Éthylène , isomères de butylène ,
allyle , propényle Propane , Propyne
Propadiène , 1-Propanol ,
2-Propanol

Le propylène , également connu sous le nom de propène , est un composé organique insaturé dont la formule chimique _est CH3CH =CH2 _. Il possède une double liaison et est le deuxième membre le plus simple de la classe des alcènes des hydrocarbures . C'est un gaz incolore avec une légère odeur de pétrole.

Le propylène est un produit de la combustion des feux de forêt, de la fumée de cigarette et des gaz d'échappement des véhicules à moteur et des avions. Il a été découvert en 1850 par l'élève d' AW von Hoffman, le capitaine (plus tard major-général ) John Williams Reynolds comme le seul produit gazeux de la décomposition thermique de l'alcool amylique à réagir avec le chlore et le brome .

La technologie dominante pour la production de propylène est le vapocraquage , en utilisant le propane comme matière première . Le craquage du propane produit un mélange d' éthylène , de propylène, de méthane , d'hydrogène gazeux et d'autres composés apparentés. Le rendement en propylène est d'environ 15 %. L'autre principale matière première est le naphta , en particulier au Moyen-Orient et en Asie. Le propylène peut être séparé par distillation fractionnée des mélanges d'hydrocarbures obtenus par craquage et autres processus de raffinage ; le propène de qualité raffinée représente environ 50 à 70 %. Aux États-Unis, le gaz de schiste est une source majeure de propane.

Dans la technologie de conversion des trioléfines ou des oléfines de Phillips , le propylène est interconverti avec l'éthylène et les 2-butènes . Des catalyseurs au rhénium et au molybdène sont utilisés :

$[][\{\; ext\{Re,\; Mo\}\}\; \backslash atop\; \{\; ext\{catalyst\}\}]2CH2=CHCH3{\text{CH}}_2^{}={\text{CH}}_2^{}+{\text{CH}}_3^{}\text{CH}={\text{CHCH}}_3^{}\underset{\frac{\text{Ré, Mo}}{\text{catalyseur}}}{\overset{}{\to }}2{\text{CH}}_2^{}={\text{CHCH}}_3^{}$[][{ ext{Re, Mo}} \au sommet { ext{catalyseur}}]2CH2=CHCH3}}}" data-src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/acdd4b00da58144bb78872e0663521fe689b07b1">

La technologie est fondée sur une réaction de métathèse d'oléfine découverte par Phillips Petroleum Company . Des rendements en propylène d'environ 90 % en poids sont obtenus.

Le procédé méthanol-oléfines/méthanol-propène est un procédé similaire. Il convertit le gaz de synthèse (syngas) en méthanol , puis le méthanol en éthylène et/ou en propène . Le procédé produit de l'eau comme sous-produit. Le gaz de synthèse est produit à partir du reformage du gaz naturel ou par reformage à la vapeur de produits pétroliers tels que le naphta, ou par gazéification du charbon ou du gaz naturel.

Le craquage catalytique fluide à haute sévérité (FCC) utilise la technologie FCC traditionnelle dans des conditions difficiles (rapports catalyseur/huile plus élevés, taux d’injection de vapeur plus élevés, températures plus élevées, etc.) afin de maximiser la quantité de propène et d’autres produits légers. Une unité FCC à haute sévérité est généralement alimentée par des gazoles (paraffines) et des résidus, et produit environ 20 à 25 % (en masse) de propène sur la charge d’alimentation ainsi que des volumes plus importants d’essence automobile et de sous-produits de distillat. Ces procédés à haute température sont coûteux et ont une empreinte carbone élevée. Pour ces raisons, les voies alternatives vers le propylène continuent d’attirer l’attention.

Des technologies de production de propylène à des fins spécifiques ont été développées tout au long du XXe siècle. Parmi celles-ci, les technologies de déshydrogénation du propane telles que les procédés CATOFIN et OLEFLEX sont devenues courantes, bien qu'elles ne représentent encore qu'une minorité du marché, la plupart des oléfines provenant des technologies de craquage mentionnées ci-dessus. Les catalyseurs au platine, au chrome et au vanadium sont courants dans les procédés de déshydrogénation du propane.

La production de propène est restée stable autour de 35 millions de tonnes (Europe et Amérique du Nord uniquement) de 2000 à 2008, mais elle a augmenté en Asie de l'Est, notamment à Singapour et en Chine. La production mondiale totale de propène représente actuellement environ la moitié de celle de l'éthylène.

L’utilisation d’ enzymes modifiées a été explorée mais n’a pas été commercialisée.

Des recherches sont en cours sur l'utilisation de catalyseurs transporteurs d'oxygène pour la déshydrogénation oxydative du propane. Cela présente plusieurs avantages, car ce mécanisme de réaction peut se produire à des températures plus basses que la déshydrogénation classique et peut ne pas être limité à l'équilibre car l'oxygène est utilisé pour brûler le sous-produit hydrogène.

Le propylène est le deuxième produit de départ le plus important de l' industrie pétrochimique après l'éthylène . C'est la matière première d'une grande variété de produits. Les fabricants de polypropylène consomment près des deux tiers de la production mondiale. Les utilisations finales du polypropylène comprennent les films, les fibres, les conteneurs, les emballages et les bouchons et fermetures. Le propène est également utilisé pour la production de produits chimiques tels que l'oxyde de propylène , l'acrylonitrile , le cumène , le butyraldéhyde et l'acide acrylique . En 2013, environ 85 millions de tonnes de propylène ont été traitées dans le monde.

Le propylène et le benzène sont convertis en acétone et en phénol via le processus au cumène .

Le propylène est également utilisé pour produire de l'alcool isopropylique (propan-2-ol), de l'acrylonitrile , de l'oxyde de propylène et de l'épichlorhydrine . La production industrielle d' acide acrylique implique l'oxydation partielle catalytique du propylène. Le propylène est un intermédiaire dans l'oxydation de l'acide acrylique.

Dans l'industrie et les ateliers, le propylène est utilisé comme combustible alternatif à l'acétylène pour le soudage et le coupage oxy-fuel , le brasage et le chauffage des métaux en vue de leur pliage. Il est devenu un standard dans les produits BernzOmatic et d'autres substituts MAPP, maintenant que le véritable gaz MAPP n'est plus disponible.

Le propylène ressemble aux autres alcènes en ce sens qu'il subit des réactions d'addition électrophile relativement facilement à température ambiante. La faiblesse relative de sa double liaison explique sa tendance à réagir avec des substances capables de réaliser cette transformation. Les réactions des alcènes comprennent :

• Polymérisation et oligomérisation
• Oxydation
• Halogénation
• Hydrohalogénation
• Alkylation
• Hydratation
• Hydroformylation

Les complexes métal-propylène sont essentiels à l'hydroformylation, à la métathèse des alcènes et à la polymérisation , car ils sont des intermédiaires dans ces processus. Le propylène est prochiral , ce qui signifie que la liaison d'un réactif (tel qu'un électrophile métallique) au groupe C=C donne l'un des deux énantiomères .

La majorité du propylène est utilisée pour former du polypropylène, un thermoplastique de base très important , par polymérisation en chaîne . En présence d'un catalyseur approprié (généralement un catalyseur Ziegler-Natta ), le propylène se polymérise. Il existe plusieurs façons d'y parvenir, comme l'utilisation de pressions élevées pour suspendre le catalyseur dans une solution de propylène liquide ou le passage de propylène gazeux dans un réacteur à lit fluidisé .

En présence de catalyseurs , le propylène forme divers oligomères courts . Il peut se dimériser pour donner du 2,3-diméthyl-1-butène et/ou du 2,3-diméthyl-2-butène . ou se trimériser pour former du tripropylène .

Le propène est un produit de la combustion des feux de forêt, de la fumée de cigarette et des gaz d'échappement des véhicules à moteur et des avions. C'est une impureté présente dans certains gaz de chauffage. Les concentrations observées se situent dans la plage de 0,1 à 4,8 parties par milliard ( ppb ) dans l'air rural, de 4 à 10,5 ppb dans l'air urbain et de 7 à 260 ppb dans les échantillons d'air industriel.

Aux États-Unis et dans certains pays européens, une valeur limite de 500 parties par million ( ppm ) a été établie pour l'exposition professionnelle ( moyenne pondérée dans le temps sur 8 heures ). Il est considéré comme un composé organique volatil (COV) et ses émissions sont réglementées par de nombreux gouvernements, mais il n'est pas répertorié par l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) comme un polluant atmosphérique dangereux en vertu du Clean Air Act . Avec une demi-vie relativement courte, il ne devrait pas se bioaccumuler.

Le propène présente une faible toxicité aiguë par inhalation et n'est pas considéré comme cancérigène. Les études de toxicité chronique sur les souris n'ont pas apporté de preuves significatives suggérant des effets indésirables. Les humains brièvement exposés à 4 000 ppm n'ont pas ressenti d'effets notables. Le propène est dangereux en raison de son potentiel à remplacer l'oxygène en tant que gaz asphyxiant et de son risque élevé d'inflammabilité/explosion.

Le biopropylène est le propylène d'origine biologique . Il a été étudié, motivé par divers intérêts tels que l' empreinte carbone . La production à partir du glucose a été envisagée. Des moyens plus avancés pour résoudre ces problèmes se concentrent sur les alternatives d'électrification au vapocraquage .

Le propène est inflammable. Le propène est généralement stocké sous forme liquide sous pression, bien qu'il soit également possible de le stocker en toute sécurité sous forme de gaz à température ambiante dans des conteneurs approuvés.

Le propène est détecté dans le milieu interstellaire par spectroscopie micro-onde. Le 30 septembre 2013, la NASA a annoncé la détection de petites quantités de propène naturel dans l'atmosphère de Titan à l'aide de la spectroscopie infrarouge. La détection a été effectuée par une équipe dirigée par le scientifique Conor Nixon de la NASA GSFC à l'aide de _données de l' instrument CIRS sur le vaisseau spatial Cassini, faisant partie de la mission Cassini-Huygens . Sa confirmation a résolu un mystère vieux de 32 ans en comblant une lacune prédite dans les hydrocarbures détectés de Titan , en ajoutant l' _espèce C3H6 _{( propène} ) aux espèces C3H4 ( _propyne ) et C3H8 ₍ propane ) déjà détectées. [