Secteur de l’industrie pétrolière fabriquant des produits chimiques et secteur de l’industrie chimique utilisant comme matière première des produits pétroliers. (On dit aussi pétroléochimie.)

Origine et développement

L’idée de la pétrochimie naquit vers 1920 aux États-Unis du désir de trouver un débouché économique à d’énormes excédents de gaz craqué ; mais le véritable essor de la pétrochimie date de la Seconde Guerre mondiale, stimulé par la demande en caoutchouc synthétique et en explosifs. À l’heure actuelle, la raffinerie de pétrole peut devenir une raffinerie pétrochimique fabriquant, en plus des produits pétroliers traditionnels ou à leur place, des bases chimiques ou même des produits finis. Au contraire, ces mêmes produits peuvent être fabriqués dans un complexe chimique proprement dit, qui est alors alimenté directement avec des produits pétroliers. Enfin, et c’est le cas le plus fréquent, la pétrochimie peut être réalisée dans une usine intermédiaire indépendante, qui est généralement une filiale commune de la compagnie pétrolière et de la compagnie chimique.

Bases pétrochimiques

Comme une part de plus en plus grande de l’industrie chimique fabrique maintenant des produits à partir du pétrole, le terme de pétrochimie tend à désigner tout particulièrement la transformation de produits pétroliers en bases pétrochimiques, qui sont des matières premières pour la chimie organique (engrais, détergents, colorants, explosifs, insecticides, peintures, solvants, alcools, acides, etc.), pour les plastiques (polychlorure de vinyle, polyéthylène, polystyrène, etc.), pour les fibres synthétiques (Nylon, Tergal, etc.), pour le caoutchouc synthétique et pour diverses autres industries.

Les oléfines

Celles-ci, qui sont des hydrocarbures à double liaison (éthylène, propylène, butylène, butadiène, etc.), sont obtenues par craquage de molécules d’hydrocarbures en présence de vapeur d’eau, ou vapocraquage, procédé fondamental de la pétrochimie : il s’agit d’une pyrolyse, c’est-à-dire d’une décomposition des hydrocarbures sous le seul effet de la chaleur, sans nécessiter de catalyseur, avec libération d’hydrogène suivant la réaction théorique

Le rendement et la répartition entre les diverses oléfines obtenues dépendent de la nature du produit pétrolier utilisé comme matière première de vapocraquage et des conditions de craquage, qui sont d’autant plus sévères que la « charge », ou produit pétrolier craqué, est plus légère. Aux États-Unis, on part généralement du gaz naturel, longtemps disponible en abondance et à bas prix : la stabilisation du méthane donne de grands excédents d’éthane, de propane et de condensat (gazoline naturelle) qui sont d’excellentes matières premières pour la fabrication d’éthylène par vapocraquage. Lorsque le gaz naturel manque, comme en Europe, la charge la plus économique est l’essence légère, l’essence lourde (naphta) ou, dans quelques installations récentes, le gas-oil ; mais le rendement en éthylène, qui peut atteindre 80 p. 100 en partant d’éthane, tombe à 20 p. 100 en partant de naphta.

En même temps que l’éthylène CH₂=CH₂, le vapocraquage produit d’autres oléfines, comme le propylène CH₂=CH—CH₃, le butylène CH₂=CH—CH₂—CH₃, ainsi que des dioléfines, hydrocarbures à deux doubles liaisons, notamment le butadiène CH₂=CH—CH=CH₂. Tous ces corps sont très réactifs, car la double liaison entre atomes de carbone s’ouvre facilement pour capter un atome d’oxygène, de chlore ou de soufre, ou pour s’associer à d’autres molécules identiques par polymérisation.

L’oxydation d’une oléfine aboutit à l’acide de la série correspondante, de l’acide formique H—CO₂H, le plus léger, aux acides gras lourds, qui suppléent dans certaines économies au manque de graisses naturelles, en passant par l’acide acétique CH₃—CO₂H, si important pour l’industrie des textiles (acétate de cellulose) et des peintures (acétate de polyvinyle). L’oxydation des oléfines ou d’autres hydrocarbures est également le procédé de base pour la fabrication d’une quantité d’autres produits fondamentaux de la chimie organique aux innombrables usages :
— les glycols (antigels, fluides hydrauliques, solvants, absorbants, déshumidifiants, électrolytes ; fabrication de parfums, d’encres, d’explosifs ; synthèse de fibres) ;
— les amines (désulfuration ; fabrication de ciments, de colorants, de cosmétiques ; synthèse de détergents) ;
— les éthers (solvants, plastifiants, liquides pour freins, huiles de coupe ; synthèse de détergents) ;
— les esters (plastifiants, absorbants, plastiques en polyester) ;
— les aldéhydes (synthèse de plastiques, de résines, de peintures, d’adhésifs) ;
— les alcools (dégivrants, solvants ; synthèse de plastiques, de fibres, de peintures) ;
— les cétones (solvants ; extraction pharmaceutique ; synthèses diverses).

Ces produits organiques de synthèse ont remplacé les fabrications naturelles d’origine végétale ou animale ; les alcools de bois et de vin peuvent être synthétisés sous forme de méthanol CH₃—OH et d’éthanol C₂H₅—OH à un prix de revient bien moindre pour une pureté bien supérieure aux produits naturels.