Comprendre la production d'acétone : Le procédé au cumène expliqué

La majeure partie de la production mondiale d'acétone en 2011 se fait par le procédé au cumène, une réaction d'hydrolyse de l'hydroperoxyde de cumène. Plus de 90 % de la production est générée ainsi, impliquant une réaction entre le propylène (plastique) et le benzène (composé aromatique). Les produits sont le phénol et l'acétone : pour chaque livre (0,45 kg) de phénol produit, environ 0,62 livre (0,28 kg) d'acétone est créée. Une partie de l'acétone provient aussi de la déshydrogénation de l'alcool isopropylique ou de l'hydrogénation directe d'hydrocarbures.

Historique et volumes

Le procédé au cumène a été découvert par Rudolf Yur'evich Uldris en Russie en 1942, avec une production dès 1949 en Russie et au Canada. En 1953, 8 000 tonnes métriques/an étaient produites au Canada ; en 2002, les États-Unis seuls en produisaient 1 839 000 tonnes. Commercialement aux USA : 75 % pour fabriquer d'autres produits chimiques, 12 % comme solvant universel, 13 % pour usages variés (adhésifs, pharmaceutiques).

Procédé chimique au cumène

Le cumène (C9H12), lui-même solvant, est dérivé de la propylation du benzène puis oxydé en hydroperoxyde de cumène. La réaction se fait en émulsion aqueuse contenant du carbonate de sodium (Na2CO3) à 90–130 °C (194–266 °F) et 5–10 bar (72–145 psi). L'état oxydé est concentré dans des colonnes sous vide où un processus de clivage (rupture de liaisons covalentes) le sépare en phénol et acétone.

Voie par alcool isopropylique

Nécessite de combiner l'alcool isopropylique avec eau et vapeur dans une chambre de vaporisation chauffée à la température de réaction. La réaction est facilitée par une circulation en flux turbulent. Produits utiles : acétone et hydrogène. Déchets : eau et alcool isopropylique résiduel. L'acétone est séparée de l'hydrogène dans un épurateur (scrubber), avec une pureté de 99 % en volume.

Dominance du procédé au cumène

Bien que l'acétone puisse être produite par fermentation bactérienne ou distillation sèche d'acétates, le procédé au cumène domine en 2011 car ses intrants (benzène et propylène) sont bon marché et abondants, alors que phénol et acétone sont des produits chimiques industriels précieux utilisés par millions de tonnes au 21e siècle.