L’éthylène est produit naturellement, par biosynthèse à partir de la méthionine, par divers fruits, légumes et fleurs. Industriellement il est obtenu par vapocraquage d’hydrocarbures. Il est employé principalement pour produire du polyéthylène mais aussi du dichloroéthylène destiné à élaborer le PVC, de l’oxyde d’éthylène donnant des éthylèneglycols, de l’éthylbenzène à la base de la production du styrène puis des polystyrènes.
Formule | Géométrie | Masse molaire |
C2H4 | 28,05 g.mol-1 |
Masse volumique | Température de fusion | Température d’ébullition | Température critique | Pression critique | Température d’auto-inflammation | Limites d’explosivité dans l’air | Solubilité dans l’eau |
gazeux, 15°C, 101,3 kPa : 1,178.10-3 g.cm-3 | -169,2°C | -103,9°C | 9,19°C | 5 060 kPa | 490°C | entre 2,7 et 36 % en volume | à 17°C : 3,5 mg/100 g eau |
L’éthylène ou éthène est produit naturellement, par biosynthèse à partir de la méthionine, par divers fruits, légumes et fleurs. Exprimée en µL/kg/heure la production est :
De l’éthylène est également produit lors de diverses combustions et est présent dans les gaz d’échappement de moteurs diesels et à essence, dans la fumée de cigarettes, la fumée d’encens…
La production industrielle est principalement, à 98 %, réalisée à partir d’hydrocarbures.
Principalement le pétrole, en Europe mais aussi le gaz naturel, aux États-Unis et au Moyen-Orient.
L’éthylène est principalement produit, à 98 %, par vapocraquage des hydrocarbures, eux-mêmes obtenus par distillation du pétrole (voir le chapitre vapocraquage des hydrocarbures) ou extraits du gaz naturel (éthane, butane, propane). La formation d’éthylène à partir des hydrocarbures saturés est favorisée par des températures élevées. En particulier, à partir de l’éthane, il faut que la température de craquage soit supérieure à 800°C. En 2016, dans le monde, la production d’éthylène a été obtenue à 43 % à partir de naphta, 36 % d’éthane, 9 % de propane, 3 % de gazole, 2 % de charbon. En Europe de l’ouest le naphta et les condensats représentent, en 2018, 64 % des charges vapocraquées, le butane et le propane, 23 %, l’éthane, 6 %, le gazole, 4 %. En Amérique du Nord, en 2017, la production est principalement obtenue à partir d’éthane, à 71 %, avec 11 % pour le naphta et 18 % pour le butane et le propane. En 2017, au Moyen-Orient, la production est à 66 % à partir d’éthane, 19 % de propane et de butane, 15 % de naphta. En 2017, en Chine, la production est à 84 % à partir de naphta.
Le méthanol obtenu à partir du charbon peut donner des oléfines (éthylène, propylène…) sans employer un vapocraqueur. Des pays riches en charbon et pauvres en hydrocarbures (Afrique du Sud, Chine) ont développé cette voie mais cette production reste limitée à 2 % de la production mondiale. Voir les chapitres charbon et méthanol.
De l’éthylène « vert » peut être produit par déshydratation de l’éthanol, obtenu par exemple à partir de canne à sucre, selon la réaction suivante, sur zéolithe comme catalyseur :
Le groupe brésilien Braskem a construit, à Triunfo, dans l’État du Rio Grande du Sud, au Brésil, une usine d’une capacité de production de 200 000 t/an. Un hectare cultivé donne 77 t de canne à sucre puis 6 700 litres d’éthanol et 3 t d’éthylène transformé en 3 t de polyéthylène.
Principaux complexes pétrochimiques de production d’éthylène : en 2015.
Ruwais (Abu Dhabi) | Borouge | 3 550 | Sweeny (Texas, États-Unis) | Chevron Phillips | 1 950 |
Mailiao (Taipei chinois) | Formosa Plastics | 2 935 | Jurong Island (Singapour) | ExxonMobil | 1 900 |
Joffre, (Alberta, Canada) | Nova Chemicals | 2 812 | Terneuzen (Pays Bas) | Dow | 1 825 |
Jubail (Arabie Saoudite) | Sabic | 2 250 | Chocolate Bayou (Texas, États-Unis) | Ineos | 1 752 |
Baytown (Texas, États-Unis) | ExxonMobil | 2 200 | Channel View (Texas, États-Unis) | LyondellBasell | 1 750 |
En 2018, capacités de production et ( ) nombre de vapocraqueurs, en 2015. Monde, en 2019 : 207,58 millions de t/an (264), Europe de l’ouest, en 2018 : 22,319 millions de t/an.
États-Unis | 33 000 (34) | Corée du Sud | 9 140 (11) | |
Chine, en 2017 | 24 200 (27) | Iran, en 2017 | 7 300 (7) | |
Arabie Saoudite | 17 600 (14) | Inde | 7 377 |
En 2017, la production mondiale a été de 152,8 millions de t. En 2018, la production des États-Unis est de 29 millions de t, celle de la Chine, en 2017, de 24 millions de t, celle de l’Arabie Saoudite, en 2016, de 17 millions de t, la production de la Corée du Sud, en 2018, est de 8,687 millions de t, celle du Japon, en 2018, de 6,157 millions de t, celle de l’Inde, en 2018, de 6,023 millions de t, celle de la Thaïlande, en 2018, de 4,812 millions de t, celle de Taipei chinois, en 2018, de 4,218 millions de t.
Productions, en 2019, de l’Union européenne : 16,043 millions de t dont en Allemagne : 4,524 millions de t, aux Pays Bas : 2,235 millions de t, en Belgique : 2,409 millions de t, en France : 1,662 million de t, en Hongrie : 606 660 t, en 2018, en Pologne : 474 778 t, au Portugal : 361 096 t, en Slovaquie : 169 479 t. Les productions d’Espagne et d’Italie sont confidentielles.
La production des États-Unis est située à 95 % au Texas et en Louisiane.
Commerce international : en 2019.
Principaux pays exportateurs :
Corée du Sud | 1 091 | Malaisie | 265 | |
Pays Bas | 1 013 | Allemagne | 333 | |
Japon | 763 | États-Unis | 289 | |
Singapour | 517 | Italie | 236 | |
Belgique | 371 | France | 198 |
Source : ITC
Les exportations coréennes sont destinées à 86 % à la Chine, 8 % à Taipei chinois.
Principaux pays importateurs, sur un total de 7,955 millions de t :
Chine | 2 510 | Taipei chinois | 357 | |
Belgique | 1 796 | Espagne | 223 | |
Allemagne | 721 | Italie | 120 | |
Indonésie | 706 | Suède | 116 | |
Pays Bas | 529 | Corée du Sud | 109 |
Source : ITC
Les importations chinoises proviennent à 37 % de Corée du Sud, 25 % du Japon, 8 % de Singapour.
Producteurs : en 2018.
Dow | 14 000 | Chevron Phillips | 6 525 | |
Sinopec, production | 11 510 | Mubadala (Abu Dhabi) | 6 500 | |
Sabic | 11 500 | Shell | 6 498 | |
ExxonMobil | 10 700 | PetroChina | 5 910 | |
LyondellBasell | 7 480 | Braskem | 5 002 | |
National Petrochemical (Iran) | 7 000 | Ineos | 4 837 |
Production : 1 661 960 t, en 2019.
Commerce extérieur : en 2019
Les exportations étaient de 198 373 t avec comme principaux marchés à :
Les importations s’élevaient à 71 123 t en provenance principalement à :
Producteurs et sites de production :
Vapocraqueurs | Opérateurs | Capacités |
Lavéra (13) | Naphtachimie1 | 740 |
Gonfreville (76) | Total | 525 |
Aubette (Berre) (13) | LyondellBasell | 470 |
Notre Dame de Gravenchon (76) | ExxonMobil | 425 |
Dunkerque (59) | Versalis (ENI) | 380 |
Feysin (69) | A.P. Feyzin2 | 250 |
1 Naphtachimie : 50 % Ineos- 50 % Total
2 A.P. Feyzin : 57,5 % Total – 42,5 % Ineos
Transport :
Le transport de l’éthylène sous forme liquéfiée, sous pression, est délicat (tcritique : 9,6 °C). Aussi, la route et le rail sont-ils des moyens peu utilisés. En Europe 56 % de la production est transportée à l’état gazeux par éthylénoducs (téb : -103,72°C), alors qu’aux États-Unis ce pourcentage atteint 91 %. Le complément à 100 % est transformé sur les lieux de production.
L’Europe possède cinq réseaux indépendants de pipelines : au Royaume-Uni, en France entre Fos et Carling, avec 1034 km, dans la zone Anvers-Rotterdam-Amsterdam, en Italie et en Europe de l’Est. Toutefois, ces réseaux ne sont pas interconnectés (voir ci-dessous et dans le chapitre vapocraquage des hydrocarbures). Le groupe Total possède un site de stockage, dans des cavités salines à Viriat (01).
Carte des vapocraqueurs et du réseau d’éthylénoducs, en France : depuis la confection de cette carte, le vapocraqueur de Carling a été arrêté.
Consommations : en 2017, la consommation mondiale est de 152 millions de t dont, en 2018, 19,336 millions de t en Europe de l’Ouest (Union européenne à 15, plus Norvège et Turquie).
En 2018, la consommation de la Corée du Sud a été de 7,987 millions de t, celle de l’Inde de 5,940 millions de t, du Japon de 4,905 millions de t, de la Thaïlande de 4,714 millions de t, de Taipei chinois de 4,414 millions de t.
Utilisations directes de l’éthylène : elles sont marginales.
Utilisations principales : après transformation en divers produits, la principale transformation étant sa polymérisation sous forme de polyéthylène (voir ce chapitre).
Répartition de la consommation d’éthylène : dans le monde, en 2016 et en Europe de l’Ouest, en 2018 :
Monde | Europe de l’Ouest | |
Polyéthylène haute densité | 29 % | 22 % |
Polyéthylène basse densité | 14 % | 21 % |
Polyéthylène basse densité linéaire | 19 % | 15 % |
Dichloroéthylène | 9 % | 14 % |
Oxyde d’éthylène | 15 % | 12 % |
Éthylbenzène | 6 % | 7 % |
Acétate de vinyle monomère | 1 % | 9 % |
Autres (éthanol, acétaldéhyde…) | 7 % |
Sources : IHS et APPE
En Chine, en 2017, 58 % de la production d’éthylène est destinée à l’élaboration de polyéthylène.
Les micro-organismes animaux ou végétaux (plancton...) qui se sont déposés, il y a plusieurs millions d'années, au fond des océans sont à l'origine du pétrole et du gaz naturel qui après divers mouvements de circulation se retrouvent sous des dômes de terrain imperméable.
En savoir plusLe vapocraquage est le principal moyen de fabrication des intermédiaires de première génération. Comme le craquage catalytique, il consiste à casser les molécules de la charge, par pyrolyse, pour obtenir des molécules plus petites. De plus, il est réalisé en présence de vapeur d'eau qui sert à diluer les hydrocarbures pour éviter des réactions parasites.
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